DE102009033865A1

DE102009033865A1 - Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE102009033865A1
Application number: DE102009033865A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Winkelmann; Steffen Dittmer
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Es wird ein Zweimassenschwungrad mit einer Primär- und einer Sekundärschwungmasse vorgeschlagen, die aufeinander begrenzt verdrehbar gelagert sind. Eine hierzu vorgesehene Wälzlagerung wird in Verbindung mit einem Pilotlager zur Führung der Getriebeeingangswelle im Zweimassenschwungrad dahingehend vereinfacht, dass für beide Lager ein gemeinsamer Trägerflansch vorgesehen wird, der jeweils eine Wälzkörperlauffläche für beide Lager aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit mittels eines Wälzlagers aufeinander gelagerten Schwungmassen sowie einem Pilotlager.
Derartige Zweimassenschwungräder sind beispielsweise aus der DE 41 17 582 A1 bekannt. Dort wird eine Sekundärschwungmasse auf einem Trägerflansch einer Primärschwungmasse mittels eines Kugellagers mit einem Außenring und einem Innenring sowie zwischen diesen angeordneten Kugeln verdrehbar gelagert. Weiterhin weist das Zweimassenschwungrad ein Pilotlager bestehend aus einem Kugellager mit einem Außen- und Innenring sowie dazwischen wälzenden Kugeln auf. Das Pilotlager dient dabei zur antriebsseitigen, verdrehbaren Aufnahme der Getriebeeingangswelle eines dem Zweimassenschwungrad nachgeschalteten Getriebes.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung der Zweimassenschwungräder insbesondere bezüglich einer Vereinfachung der Funktionsbauteile und damit die Ermöglichung kostengünstigerer Ausführungen bei denselben oder höheren Qualitätsansprüchen.
Die Aufgabe wird durch ein Zweimassenschwungrad mit einer mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Primärschwungmasse und einer hierzu entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers relativ verdrehbaren Sekundärschwungmasse gelöst, wobei Sekundärschwungmasse und Primärschwungmasse aufeinander begrenzt mittels eines Wälzlagers verdrehbar gelagert sind, ein Pilotlager für eine Getriebeeingangswelle primärseitig vorgesehen ist und primärseitig ein Trägerflansch vorgesehen ist, der sowohl eine Wälzlagerfläche für das Wälzlager als auch eine Wälzlagerfläche für das Pilotlager bildet. Mit einem derartigen Zweimassenschwungrad kann eine kompakte Bauweise hinsichtlich der Lagerung der Schwungmassen aufeinander erzielt werden. Es resultiert dabei keine die Funktion des Wälzlagers der Schwungmassenlagerung beeinflussende Aufweitung des Trägerflansches durch Einpressen der Lagerhülse des Pilotlagers. Vielmehr können die Lager direkt übereinander liegend eingebaut werden, wobei die Wälzlagerfläche für das Wälzlager radial außerhalb der Wälzlagerfläche für das Pilotlager vorgesehen sein kann. In besonders ausgestalteten Ausführungsbeispielen können auch andere Lageranordnungen gewählt werden.
In vorteilhafter Weise können Trägerflansch, Wälzlager und Pilotlager aus einer einzigen Baueinheit bestehen, so dass die Vielzahl von einzeln zu verarbeitenden und im Lager vorzuhaltenden Bauteilen entfällt. Durch die Verminderung des Logistikaufwands und der Anzahl der verwendeten Teile wird die vorgeschlagene Lagereinheit kostengünstiger. Weiterhin kann durch die entfallenden Lagerringe der Bauraum optimiert, so dass dieser beispielsweise für Dämpfer- und Energiespeichereinheiten sowie den Mitteln zur Beaufschlagung und Unterbringung zur Verfügung steht.
Der Trägerflansch mit den beiden Lagern wird dabei mit einer der beiden Schwungmassen – bevorzugt mit der Primärschwungmasse – verbunden. Dadurch kann eine Anpassung des Zweimassenschwungrads an verschiedene Ausgestaltungen von Getriebeeingangswellen und damit Pilotlagern unabhängig von der übrigen Ausgestaltung des Zweimassenschwungrads kurzfristig und ohne Werkzeugänderung erfolgen. Vielmehr kann beispielsweise ein für mehrere Anwendungen ausgelegtes Zweimassenschwungrad durch einen entsprechenden Trägerflansch insbesondere mit bereits an die entsprechende Kurbelwelle angepassten Öffnungen für die Befestigungsmittel wie Schrauben zur Befestigung des Zweimassenschwungrads an der Kurbelwelle angepasst werden.
Zumindest die Wälzlagerflächen des Trägerflansches können gehärtet sein und beispielsweise eine Oberflächenhärte von mindestens 55 HRC aufweisen. Erzielt wird diese Oberflächenhärte beispielsweise durch induktive Wärmebehandlung. Alternativ kann der gesamte Trägerflansch gehärtet, beispielsweise einsatzgehärtet und anschließend zumindest im Bereich der Wälzlagerflächen angelassen sein. Als Materialien haben sich härtbare Stähle wie beispielsweise CK45, Cf53, C80M als vorteilhaft erwiesen. Der Trägerflansch wird in vorteilhafter Weise mittels eines Warmschmiedeverfahren oder eines Stahlfeingussverfahrens hergestellt.
Der Trägerflansch kann an einer Aufnahme der Primärschwungmasse zentriert sein. Hierzu kann die Primärschwungmasse einen Zentrierdurchmesser bereitstellen. Der Trägerflansch kann fest mit der Primärschwungmasse verbunden werden, indem am Trägerflansch beispielsweise mit Öffnungen zur Befestigung des Zweimassenschwungrads an der Kurbelwelle fluchtende Öffnungen vorgesehen werden. Dabei kann eine Fixierung der Öffnungen aufeinander und eine Verliersicherung des Trägerflansches an der Primärschwungmasse vorgesehen sein. Alternativ kann der Trägerflansch mittels zusätzlicher Befestigungsmittel wie Nieten, einer Verschweißung oder einer Verklemmung zwischen Kurbelwelle und Primärschwungmasse mit der Primärschwungmasse so verbunden werden, dass eine Übertragung des Drehmoments von der Kurbelwelle über die Primärschwungmasse auf die Sekundärschwungmasse uneingeschränkt möglich ist. Dabei können der Trägerflansch, die Primärschwungmasse oder beide die Öffnungen für die Befestigungsmittel zur Befestigung des Zweimassenschwungrads an der Kurbelwelle aufweisen.
Das Wälzlager zur Lagerung der Schwungmassen aufeinander kann ein Radialkugellager sein, wobei eine rillenförmige Wälzkörperlaufbahn in den Trägerflansch eingebracht wird und die Kugeln in einem Schnappkäfig vorzugsweise aus Kunststoff eingebracht sind. Die Abdichtung erfolgt beidseits der Kugeln mittels RS-Dichtungen. Alternativ kann das Wälzlager als Radialschrägkugellager ausgebildet sein, wobei eine axiale Verliersicherung mittels eines in einer Nut des Lagerrings durch einen Rundsprengring bereitgestellt werden kann.
Die Wälzkörper des Pilotlagers, beispielsweise Kugeln, Nadeln oder Rollen, wälzen bevorzugt an der Innenseite des Trägerflansches in der hierzu vorgesehenen Öffnung wie Bohrung oder durch Tiefziehverfahren dargestellten Öffnung ab. Dabei kann zumindest eine axiale Teilüberlappung der Wälzkörperlaufflächen der beiden Lager vorteilhaft sein. Dabei sind die Wälzkörper in einem Wälzkörperkäfig aufgenommen, der in die Öffnungen verliergesichert eingelegt ist. Zur Abdichtung des Pilotlagers gegenüber der Getriebeeingangswelle kann ein Radialwellendichtring vorgesehen sein. Zum Schutz dieses Radialwellendichtrings während der Einführung der Getriebeeingangswelle kann ein Vorzentrierungsring vor den Radialwellendichtring geschaltet werden.
In Richtung zur Kurbelwelle kann die Öffnung zur Aufnahme des Pilotlagers durch mittels einer Stahlkappe abgedichtet sein. Alternativ kann der Trägerflansch zur Kurbelwelle hin geschlossen sein und einen Aufnahmetopf mit einem geschlossenen Boden zur Kurbelwelle hin bilden. Die Stahlkappe oder der Boden können eine Entlüftungsöffnung aufweisen.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Schnitt durch ein Zweimassenschwungrad im Detail mit einer Lagereinheit,
2 eine gegenüber der 1 abgeänderte Lagereinheit mit Radialschrägkugellager im Schnitt,
3 eine weitere Variante einer Lagereinheit mit geändertem Flanschteil
und
4 eine Variante einer Lagereinheit mit einem als Kugellager ausgestalteten Pilotlager.
1 zeigt einen Ausschnitt aus dem Zweimassenschwungrad 1 mit lediglich teilweise dargestellten Schwungmassen wie Primärschwungmasse 2 und Sekundärschwungmasse 3. Die Schwungmassen sind jeweils einem Ein- beziehungsweise Ausgangsteil des Zweimassenschwungrads 1 zugeordnet, wobei diese entgegen der Wirkung zumindest eines nicht dargestellten Energiespeichers begrenzt verdrehbar sind. Hierzu sind diese auf der Lagereinheit 4 aufgenommen.
Die Lagereinheit 4 ist aus einem Trägerflansch 5 gebildet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Primärschwungmasse 2 fest verbunden ist und die Sekundärschwungmasse 3 verdrehbar aufnimmt. Das Wälzlager 6 zur Lagerung der Schwungmassen aufeinander ist als Radialkugellager ausgebildet, das einen Außenring 7 mit einer rillenförmigen Wälzkörperlaufbahn 8 aufweist. Der Außenring 7 wird bei der Montage der Sekundärschwungmasse 3 auf der Lagereinheit 4 in die in der Sekundärschwungmasse 3 vorgesehene Öffnung 9 mit dem Axialanschlag 10 gepresst.
Die ebenfalls rillenförmige Wälzkörperlaufbahn 11 für die Wälzkörper 12 des Wälzlagers 6 ist direkt und ohne zusätzlichen Lagerring in den axialen Ansatz 13, der beispielsweise 2 bis 5 mm stark sein kann, des Trägerflansches 5 eingebracht. Der axiale Ansatz 13 oder der gesamte Trägerflansch 5 können zur Herstellung der nötigen Oberflächenhärte gehärtet sein. Die Wälzkörper 12 sind dabei zur Montage ohne den Schnappkäfig 14 in die Wälzkörperlaufbahnen 8, 11 eingebracht, wobei diese auf ein Umfangssegment der Wälzkörperlaufbahnen 8, 11 auf Anschlag zusammengeschoben sind. Nach dem Einbringen werden diese über den Umfang gleichmäßig ausgerichtet und der Schnappkäfig 14 wird eingeschoben. Das Wälzlager 6 ist axial beidseits durch Dichtscheiben 15, die als RS-Dichtscheiben auf einer Seite – hier im Außenring 7 – eingebracht sind und gegenüber dem axialen Ansatz 13 dynamisch dichten.
Am Innenumfang des Ansatzes 13 ist die plane Wälzkörperlaufbahn 16 für die Wälzkörper 18, die hier als Nadeln 19, ausgeführt sind, des Pilotlagers 17 vorgesehen. Die Gegenlaufbahn für die Wälzkörper 18 wird durch die nicht dargestellte Getriebeeingangswelle eines Getriebes gebildet. Das Pilotlager 17 ist axial mittels des Sicherungsrings 20 und mittels der der Dichtkappe 21, die an einem Anschlag 22 des Trägerflansches 5 anschlägt, gesichert. Weiterhin ist das Pilotlager 17 nach außen in Richtung Kurbelwelle mittels der Dichtkappe 21 und mittels des Radialwellendichtrings 23 abgedichtet. Zum Ausgleich von Druckschwankungen in dem abgedichteten Raum des Pilotlagers 17 infolge einer axialen Verlagerung der Getriebeeingangswelle gegenüber dem Zweimassenschwungrad 1 ist in der Dichtkappe 21, die aus Stahl gefertigt sein kann, eine Entlüftungsöffnung 24 vorgesehen. Um eine Zerstörung des Radialwellendichtrings 23 während der Einführung der Getriebeeingangswelle zu vermeiden ist axial zwischen dem Radialwellendichtring 23 und dem Sicherungsring 20 ein Vorzentrierring 25 vorgesehen. Sicherungsring 20 und Vorzentrierring 25 können alternativ einstückig ausgebildet sein.
Die Lagereinheit 4 ist zentriert an der Primärschwungmasse 2 aufgenommen. Zur Zentrierung weist dabei der Trägerflansch einen Zentrierbund 26 mit einer Zentrierfläche 27 auf. Die Befestigung des Trägerflansches 5 an der Primärschwungmasse 2 erfolgt über die Öffnungen 28 für die Befestigung des Zweimassenschwungrads 1 an der nicht dargestellten Kurbelwelle mittels Befestigungsmitteln wie Schrauben. Zu den Öffnungen 28 sind im Trägerflansch 5 fluchtende Öffnungen 29 vorgesehen, so dass eine Verbindung mit der Primärschwungmasse 2 bei der Befestigung des Zweimassenschwungrads 1 an der Kurbelwelle erfolgt. Bis zur Montage an der Kurbelwelle können Primärschwungmasse 2 und Lagereinheit 4 mittels einer nicht dargestellten Verliersicherung, beispielsweise einer Verpressung der Primärschwungmasse 2 mit der Zentrierfläche und/oder einem Radialprofil dieser, aufeinander verliergesichert und lageorientiert angeordnet sein.
2 zeigt in Abänderung zur Lagereinheit 4 der 1 eine Lagereinheit 30 mit einem Radialschrägkugellager 31 zur Aufnahme der Sekundärschwungmasse 3 auf dem Trägerflansch 5. Die Wälzkörper 12 werden zur Montage in die Wälzkörperlaufbahn 32 des Ansatzes 13 eingebracht und der Außenring 33 wird mittels dessen radialer Erweiterung über diese geschoben. Eine axiale Verliersicherung 34 in Form eines Rundsprengrings 35 sichert die Wälzkörper 12 in ihrer axialen Position. Der Rundsprengring 35 wird dabei bei der Montage des Dichtrings 37 mittels des an diesem vorgesehenen axial verlängerten Bunds 36 in die dafür vorgesehene Sicherungsnut 38 geschoben. Das Radialschrägkugellager 31 erlaubt bei auf gleichem Durchmesser angeordneten Wälzkörpern 12 die Unterbringung einer größeren Anzahl als ein Radialkugellager der 1 und kann somit eine größere Tragkraft bereitstellen. Die Breite des Außenrings 33 des Radialschrägkugellagers 31 ist in vorteilhafter Weise mindestens das Dreifache des Durchmessers der Wälzkörper 12.
3 zeigt eine Lagereinheit 39 mit einer geänderten Aufnahme des Trägerflansches 41 an der Primärschwungmasse 40. Hierzu ist an der Primärschwungmasse 40 ein radial nach innen weisender Ansatz 42 vorgesehen, der mit einem am Trägerflansch 41 vorgesehenen radial erweiterten Bund 43 überlappt. Der Trägerflansch 41 ist mittels der Zentrierfläche 44 an der Primärschwungmasse 40 zentriert. Trägerflansch 41 und Primärschwungmasse 40 sind miteinander in nicht dargestellter Weise fest verbunden, beispielsweise verschweißt, aufeinander gesteckt, vernietet oder verschraubt. Zur Abdichtung des Pilotlagers 17 weist die Aufnahme des Pilotlagers 17 Topfform auf, wobei der Boden 45 der Kurbelwelle zugewandt ist und eine Entlüftungsöffnung 24 aufweist.
4 zeigt in Abänderung zu den vorhergehenden Figuren eine Lagereinheit 46 mit einem aus einem Kugellager 47 gebildeten Pilotlager 17. Um bei Axialversätzen zwischen der Kurbelwelle und dem mit der Getriebeeingangswelle in Verbindung stehenden Lagerinnenring 48 vor Verschleiß infolge Tribokorrosion zu schützen, ist die Innenfläche 49 mit einem Kunststoff ummantelt oder beschichtet. Eine derartige Auflage kann durch Umspritzen der Innenfläche mit oder ohne Armierung erfolgen. Der Lagerinnenraum 51 des Kugellagers 47 ist mittels eines RS-Dichtrings 50 abgedichtet. Im Weiteren kann der Lagerinnenraum 51 gegenüber dem Innenraum 52 der Getriebeeingangswelle mittels eines Vliesrings 53, der öl- und wasserabstoßend ausgebildet ist, abgedichtet sein.

1: Zweimassenschwungrad
2: Primärschwungmasse
3: Sekundärschwungmasse
4: Lagereinheit
5: Trägerflansch
6: Wälzlager
7: Außenring
8: Wälzkörperlaufbahn
9: Öffnung
10: Axialanschlag
11: Wälzkörperlaufbahn
12: Wälzkörper
13: Ansatz
14: Schnappkäfig
15: Dichtscheibe
16: Wälzkörperlaufbahn
17: Pilotlager
18: Wälzkörper
19: Nadel
20: Sicherungsring
21: Dichtkappe
22: Anschlag
23: Radialwellendichtring
24: Entlüftungsöffnung
25: Vorzentrierring
26: Zentrierbund
27: Zentrierfläche
28: Öffnung
29: Öffnung
30: Lagereinheit
31: Radialschrägkugellager
32: Wälzkörperlaufbahn
33: Außenring
34: Verliersicherung
35: Rundsprengring
36: Bund
37: Dichtring
38: Sicherungsnut
39: Lagereinheit
40: Primärschwungmasse
41: Trägerflansch
42: Ansatz
43: Bund
44: Zentrierfläche
45: Boden
46: Lagereinheit
47: Kugellager
48: Lagerinnenring
49: Innenfläche
50: RS-Dichtring
51: Lagerinnenraum
52: Innenraum
53: Vliesring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4117582 A1 [0002]

Claims

Zweimassenschwungrad (1) mit einer mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Primärschwungmasse (2, 40) und einer hierzu entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers relativ verdrehbaren Sekundärschwungmasse (3), wobei Sekundärschwungmasse (3) und Primärschwungmasse (2, 40) aufeinander begrenzt mittels eines Wälzlagers (6) verdrehbar gelagert sind und weiterhin ein Pilotlager (17) für eine Getriebeeingangswelle primärseitig vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass primärseitig ein Trägerflansch (5, 41) vorgesehen ist, der sowohl eine Wälzkörperlaufbahn (11, 32) für das Wälzlager (6) als auch eine Wälzkörperlaufbahn (16) für das Pilotlager (17) bildet.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperlaufbahn (11, 32) für das Wälzlager (6) radial außerhalb der Wälzlagerlaufbahn (16) für das Pilotlager (17) vorgesehen ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Trägerflansch (5, 41), Wälzlager (6) und Pilotlager (17) eine Lagereinheit (4, 30, 39, 46) bilden.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflansch (5, 41) gehärtet ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperlaufbahnen (11, 16, 32) induktiv gehärtet sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflansch (5, 41) durchgehärtet und angelassen ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflansch (5, 41) mittels eines Warmschmiedeverfahrens oder eines Stahlfeingussverfahrens hergestellt ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflansch (5, 41) an einer Aufnahme der Primärschwungmasse zentriert ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (6) ein Radialkugellager ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Wälzkörper (12) des Wälzlagers (6) in einem Schnappkäfig (14) eingebracht sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (6) als Radialschrägkugellager (31) ausgebildet ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflansch (5) Öffnungen (29) für Befestigungsmittel zu Befestigung des Zweimassenschwungrads (1) an der Kurbelwelle aufweist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen Wälzkörpern (19) und einem axialen Sicherungsring (20) des Pilotlagers (17) ein Radialwellendichtring (23) für die Getriebeeingangswelle vorgesehen ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem axialen Sicherungsring (20) und dem Radialwellendichtung (23) ein Vorzentrierring (25) vorgesehen ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotlager (17) an der Seite zur Kurbelwelle abgedichtet ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtung mittels einer Dichtkappe (21) erfolgt.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflansch (41) einen Aufnahmetopf für das Pilotlager (17) mit einem zur Kurbelwelle hin geschlossenen Boden (45) bildet.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtung eine Entlüftungsöffnung (24) aufweist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotlager (17) ein Kugellager (47) ist.