DE102009038639A1

DE102009038639A1 - Primärschwungscheibe zur Verwendung in einem Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE102009038639A1
Application number: DE102009038639A
Authority: DE
Inventors: Jonathan Laigo; Hartmut Mende
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2010-04-15

Abstract

Bei einer Primärmasse zur Verwendung in einem Zweimassenschwungrad wird eine radial veränderliche axiale Steifigkeit erzielt, indem die Primärmasse ein Stahlblech mit unterschiedlichen Blechdicken umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Primärschwungscheibe zur Verwendung in einem Zweimassenschwungrad sowie einen Drehschwingungsdämpfer und ein Verfahren zur Herstellung einer Primärscheibe für ein Zweimassenschwungrad.
Primärschwungscheiben von Drehschwingungsdämpfern wie z. B. einem Zweimassenschwungrad werden im Stand der Technik aus Stahlblech gestanzt und eventuell partiell geprägt. Alternativ werden diese als Schmiedeteile hergestellt und eventuell um zusätzliche Teile wie eine Stützscheibe und/oder ein Zwischenblech ergänzt, die dann üblicherweise mit der Primärschwungscheibe vernietet werden.
Aus dem Stand der Technik bekannte Stanzteile als Primärschwungscheibe weisen im Wesentlichen eine konstante Blechdicke und damit auch eine im Wesentlichen konstante Federsteifigkeit in radialer Richtung auf. Insbesondere ist der Befestigungsbereich mit der Kurbelwelle dadurch sehr federsteif, die Dauerfestigkeit gegenüber Axialschwingungen der Kurbelwelle reduziert. Derartige Schwingungen der Kurbelwelle erlangen eine immer größere Bedeutung, da die Steifigkeit heutiger Kurbelwellen immer weiter verringert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einer als Stanzteil hergestellten Primärschwungscheibe unterschiedliche Biegesteifigkeiten in radialer Richtung zu ermöglichen.
Dieses Problem wird gelöst durch eine Primärschwungscheibe zur Verwendung in einem Zweimassenschwungrad, wobei die Primärschwungscheibe ein Stahlblech mit unterschiedlichen Blechdicken umfasst. Die über den Radius unterschiedlichen Blechdicken ermöglichen eine nahezu willkürliche Veränderung der Elastizitätsparameter über den Radius.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Primärschwungscheibe Bereiche mit gegenüber einer Ausgangsdicke symmetrisch zu einer Mittelebene verringerter oder vergrößerter Blechdicke hat. Alternativ kann die Primärschwungscheibe Bereiche mit gegenüber einer Ausgangsdicke asymmetrisch verringerter oder vergrößerter Blechdicke haben. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Primärschwungscheibe Bereiche mit gegenüber einer Ausgangsdicke asymmetrisch verringerter oder vergrößerter Blechdicke umfasst, wobei eine Seite der Primärschwungscheibe eben ist und die andere Seite bereichsweise eben ist, sodass Bereiche unterschiedlicher Blechdicke entstehen. Die bereichsweise ebenen Bereiche bewirken dabei unterschiedliche Blechdicken.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Bereiche verringerter oder vergrößerter Blechdicke durch Rollformen und/oder Drückwalzen hergestellt sind. Beim Rollformen sowie beim Drückwalzen wird das umzuformende Material zwischen zwei Rollen bzw. Walzen, die üblicherweise profiliert sind, umgeformt. Damit lassen sich durch schrittweises kaltes Umformen relativ hohe Verformungsgrade erreichen.
Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass Übergänge zwischen Bereichen unterschiedlicher Blechdicke kontinuierlich, bevorzugt trapezförmig, sind. Auf diese Weise werden sprunghafte Dickenänderungen, die zu Spannungsspitzen führen könnten, vermieden.
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, umfassend eine Primärmasse mit einer Primärschwungscheibe und eine Sekundärmasse, die durch mindestens eine Bogenfederanordnung drehbeweglich miteinander gekoppelt sind, wobei die Primärschwungscheibe ein Stahlblech mit unterschiedlichen Blechdicken umfasst.
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Primärschwungscheibe für ein Zweimassenschwungrad, wobei Bereiche einer Platine mit gegenüber einer Ausgangsdicke verringerter oder vergrößerter Blechdicke durch Rollformen und/oder Drückwalzen hergestellt werden. Es kann eine Seite oder beide Seiten der Platine durch Rollformen und/oder Drückwalzen bearbeitet werden. Das Verfahren umfasst vorzugweise die Schritte: Zuschnitt einer Platine; Rollformen und/oder Drückwalzen von Bereichen mit verringerter oder vergrößerter Blechdicke; Stanzbiegen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
1 einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades;
2 einen Schnitt durch eine Platine;
3 einen Schnitt durch die teilweise bearbeitete Platine;
4 einen Schnitt durch eine Primärschwungscheibe nach Stanzen und Biegen;
5 eine Prinzipdarstellung der symmetrischen Dickenreduktion bzw. Dickenerhöhung;
6 eine Prinzipdarstellung der asymmetrischen Dickenreduktion bzw. Dickenerhöhung.
1 zeigt einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades 1 als Beispiel für einen Drehschwingungsdämpfer. Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst eine Primärmasse 2 und eine Sekundärmasse 3, die relativ zueinander gegen die Kraft einer Bogenfederanordnung 4 verdrehbar sind. Die Primärmasse 2 umfasst eine Primärschwungscheibe 9 und einen Scheibendeckel 10, die in einer Naht 8 miteinander verschweißt sind. Die Symmetrieachse des Zweimassenschwungrades 1 und damit auch die Rotationsachse, um die die Primärmasse 2 und die Sekundärmasse 3 gegeneinander verdrehbar sind, befinden sich in der Darstellung der 1 unterhalb des unteren Bildrandes. Die Sekundärmasse 3 umfasst bogenförmige Ausschnitte 5, in denen die Bogenfederanordnung 4 gelagert ist. Die Primärmasse 2 weist auf beiden Seiten bogenförmige kanalartige Aufweitungen 6 auf, in denen die Bogenfederanordnung 4 gelegen ist. In 1 nicht dargestellte Anschlagelemente der Primärmasse 2 bewirken ein Zusammendrücken der Bogenfederanordnung 4 bei einer Relativverdrehung der Primärmasse 2 gegenüber der Sekundärmasse 3. An der Primärmasse 2 ist ein Zahnring 7 angeordnet, der in Einbaulage mit einem hier nicht dargestellten Anlasserritzel eines Anlassers kämmt.
2, 3 und 4 zeigen Schritte der Primärschwungscheibe 9 in verschiedenen Stadien der Herstellung. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Platine als Ausgangsmaterial, 3 einen Schnitt durch die mittels Rollformen und/oder Drückwalzen teilweise bearbeitete Platine und 4 einen Schnitt durch die Primärschwungscheibe nach weiteren Verarbeitungsschritten, nämlich Stanzen und Biegen. Die Symmetrieachse ist jeweils als strichpunktierte Linie S bezeichnet. Die Platine 14 besteht aus kaltumformbarem Stahl, beispielsweise DD12 oder QStE380, und weist eine oder mehrere Positionierbohrungen 24 zur Positionierung der Platine 14 während der Herstellung auf. Beispielsweise können Zapfen oder dergleichen einer Werkzeugmaschine in die Positionierbohrung bzw. Positionierbohrungen 24 während des Rollformens bzw. Druckwalzens oder vorausgehender bzw. nachfolgender Bearbeitungsschritte eingreifen, um das Werkstück auf einem Maschinentisch oder dergleichen zu positionieren und ggf. festzulegen. Ausgehend von einer Platine 14 mit einer konstanten Blechdicke, der Ausgangsdicke d, wird die Blechdicke durch Rollformen und/oder Drückwalzen zunächst in einem ersten Bereich 18 zwischen einem Radius r = 0 und einem Radius r1 reduziert auf einen Wert d1. Ebenso wird zwischen einem zweiten Bereich 19 zwischen einem Radius r2 und einem Radius r3 durch Rollformen und/oder Drückwalzen die Blechdicke auf einen Wert d2 reduziert. Durch das Rollformen und/oder Drückwalzen entsteht zwischen den Radien r1 und r2 ein Bereich 23 mit gegenüber der Ausgangsdicke d erhöhter Blechdicke r3. Die Übergänge zwischen den unterschiedlichen Blechdicken d und d1 bzw. d und d2 sind kontinuierlich in Form trapezförmiger Bereiche 15, 16 bzw. 17.
3 zeigt einen radialen Schnitt durch das so gewonnene Halbzeug. In einem weiteren Verfahrensschritt werden nun durch Stanzen und Stanzbiegen die notwendigen Öffnungen, beispielsweise eine Wellenbohrung 11 und eine Befestigungsbohrung 12, ausgestanzt. 4 zeigt die Primärschwungscheibe nach diesen Bearbeitungsschritten. In 4 sind zudem einige Blechdicken angegeben. Die Ausgangsdicke d beträgt beispielsweise 7 mm. Die Dicke d2 beträgt beispielsweise 3–4 mm, die Dicke d3 beträgt beispielsweise 10–12 mm.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren erhält man radial außerhalb eines Befestigungsbereiches 20 zunächst einen Bereich mit reduzierter Blechdicke d2, der radial nach außen übergeht in einen Bereich mit der Ausgangsdicke d. Diese unterschiedlichen Wanddicken in verschiedenen Bereichen erhöhen die Dauerfestigkeit bezüglich axialer Schwingungen der Primärschwungscheibe 9.
Die 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsbeispiele, wie durch Rollformen und/oder Drückwalzen unterschiedliche Blechdicken erreicht werden können. Zum einen kann eine Dickenreduktion bzw. -erhöhung wie in 5 dargestellt symmetrisch zu einer Mittelebene M auf beiden Seiten des Blechs erfolgen, zum anderen kann eine Dickenreduktion bzw. Dickenerhöhung wie in 6 dargestellt asymmetrisch nur auf einer Seite erfolgen, indem die Platine 14 mit einer nicht zu verformenden Seite 21 auf eine ebene Matrize 13 aufgespannt wird und nur auf der der Matrize 13 gegenüberliegenden zu verformenden Seite 22 durch Rollformen und/oder Drückwalzen bearbeitet wird. Der Arbeitsgang des Rollformen und/oder Drückwalzen ist in 3, 5 und 6 jeweils durch Rollen R angedeutet. Die Rollen R können sowohl parallel zur Mittelebene M relativ zur Platine 14 bewegt werden als auch senkrecht dazu, dies ist duch Pfeile angedeutet.

1: Zweimassenschwungrad
2: Primärmasse
3: Sekundärmasse
4: Bogenfederanordnung
5: Ausschnitt
6: Aufweitung
7: Zahnring
8: Naht
9: Primärschwungscheibe
10: Scheibendeckel
11: Wellenbohrung
12: Befestigungsbohrung
13: Matrize
14: Platine
15: trapezförmiger Bereich
16: trapezförmiger Bereich
17: trapezförmiger Bereich
18: Erster Bereich
19: Zweiter Bereich
20: Befestigungsbereich
21: Nicht zu verformende Seite
22: zu verformende Seite
23: Bereich mit erhöhter Blechdicke
24: Bohrung
M: Mittelebene
R: Rollen bzw. Walzen
S: Symmetrieachse
d, d1, d2: Blechdicken
r, r1, r2, r3: Radien

Claims

Primärschwungscheibe (9) zur Verwendung in einem Zweimassenschwungrad (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Primärschwungscheibe (9) ein Stahlblech mit unterschiedlichen Blechdicken (d, d1, d2, d3) umfasst.
Primärschwungscheibe (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bereiche (18, 19) mit gegenüber einer Ausgangsdicke (d) symmetrisch zu einer Mittelebene (M) verringerten oder vergrößerten Blechdicke hat.
Primärschwungscheibe (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bereiche mit gegenüber einer Ausgangsdicke (d) asymmetrisch verringerten oder vergrößerten Blechdicke hat.
Primärschwungscheibe (9) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärschwungscheibe (9) Bereiche mit gegenüber einer Ausgangsdicke (d) asymmetrisch verringerter oder vergrößerter Blechdicke umfasst, wobei eine Seite (21) der Primärmasse eben ist und die andere Seite (22) bereichsweise eben ist, sodass Bereiche unterschiedlicher Blechdicke entstehen.
Primärschwungscheibe (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (18, 19) verringerter oder vergrößerter Blechdicke (d1, d2, d3) durch Rollformen und/oder Druckwalzen hergestellt sind.
Primärschwungscheibe (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Übergänge (15, 16, 17) zwischen Bereichen unterschiedlicher Blechdicke (d, d1, d2, d3) kontinuierlich sind.
Primärschwungscheibe (9) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Übergänge (15, 16, 17) zwischen Bereichen unterschiedlicher Blechdicke (d, d1, d2, d3) trapezförmig sind.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad (1), umfassend eine Primärmasse (2) mit einer Primärschwungscheibe (9) und eine Sekundärmasse (3), die durch mindestens eine Bogenfederanordnung (4) drehbeweglich miteinander ge koppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärschwungscheibe (9) ein Stahlblech mit unterschiedlichen Blechdicken (d, d1, d2, d3) umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Primärschwungscheibe (9) für ein Zweimassenschwungrad (1), dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche einer Platine (14) mit gegenüber einer Ausgangsdicke (d) verringerter oder vergrößerter Blechdicke (d1, d2, d3) durch Rollformen und/oder Drückwalzen hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite der Platine (14) durch Rollformen und/oder Drückwalzen bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seiten der Platine (14) durch Rollformen und/oder Drückwalzen bearbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, umfassend die Schritte: – Zuschnitt einer Platine (14) – Rollformen und/oder Drückwalzen von Bereichen (18, 19) verringerter oder vergrößerter Blechdicke (d1, d2, d3) – Stanzbiegen.