DE102010020585A1

DE102010020585A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102010020585A1
Application number: DE102010020585A
Authority: DE
Inventors: Szabolcs Dr. Szikrai; Istvan Horvath
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2010-12-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Durch die US-PS 5,377,796 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler bekannt geworden, bei dem ein Drehschwingungsdämpfer verwendet wird, dessen Energiespeicher aus einer äußeren Schraubenfeder und einer darin aufgenommenen Innenschraubenfeder bestehen.
Derartige Energiespeicher werden auch, wie dies aus der US-PS 5,367,919 zu entnehmen ist, bei aus mehreren Massen bestehenden Schwungrädern verwendet. Dies ist beispielsweise auch bekannt geworden durch die DE 41 17 582 A1 , die DE 42 14 655 A1 , die DE 44 14 584 A1 , die DE 44 20 927 A1 und die DE 195 22 718 A1 . Dabei wird das Motormoment von der Primärschwungmasse über ein Federsystem, bestehend aus mehreren sogenannten Bogenfedern, in die Sekundärschwungmasse bzw. weiter in Richtung Getriebe übertragen. Die Energiespeicher sind dabei zwischen der mit einem Antriebsmotor verbindbaren Primärschwungmasse und der mit einem Getriebe über eine Kupplung verbindbaren Sekundärschwungmasse vorgesehen, und zwar derart, dass zwischen den beiden Schwungmassen eine Relativverdrehung entgegen der Wirkung der Energiespeicher ermöglicht ist. Die Energiespeicher werden bei einer Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen durch die an diesen vorgesehenen Beaufschlagungsbereiche komprimiert.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Drehschwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine einwandfreie Beaufschlagung bzw. Funktion der Energiespeicher gewährleisten, und zwar in allen auftretenden Betriebsbedingungen. Auch soll gewährleistet sein, dass eine besonders einfache Montage sowie kostengünstige Herstellung von Drehschwingungsdämpfern möglich ist.
Gemäß der Erfindung wird dies durch eine Anordnung gemäß insbesondere dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erzielt. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Momentenübertragung von der Primärschwungmasse in die Bogenfedern erfolgt über sogenannte Bogenfederanschläge, die unter anderem aus Kostengründen aus den die Primärschwungmasse bildenden Blechteilen umgeformt werden. Die Blechumformanschläge stoßen aber durch immer höhere Motormomente bzw. durch immer stärkere Motorvibrationen an ihre Grenzen, da sich hohe Flächenpressungen ergeben. Um diese Flächenpressung zu reduzieren, ist es eine Möglichkeit, zur Realisierung einer möglichst großen Anschlagfläche aus den Blechteilen die Einzüge zu vergrößern, wobei die höheren Einzüge eine geringere Flankendicke bedingen. Dadurch kann das Material im Flankenbereich überbeansprucht werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer werden diese Überbeanspruchungen und Nachteile zumindest verringert, wenn nicht gar vermieden, durch den Einsatz einer Verschleißschutz-Kombikappe, die die Bogenfederanschläge entsprechend verstärkt.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung,
2 einen teilweise dargestellten Schnitt gemäß der Linie II/II der 1,
3 eine Platine für eine erfindungsgemäße Verschleißschutz-Kombikappe,
4 die erfindungsgemäße Verschleißschutz-Kombikappe in der Einbausituation,
5 die Platine einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Verschleißschutz-Kombikappe,
6 die erfindungsgemäße Verschleißschutz-Kombikappe nach 5 in der Einbausituation.
Der in den 1 und 2 teilweise dargestellte Drehschwingungsdämpfer bildet ein geteiltes Schwungrad 1, das eine an einer nicht gezeigten Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine befestigbare erste oder Primärschwungmasse 2 sowie eine zweite oder Sekundärschwungmasse 3 aufweist. Auf der zweiten Schwungmasse 3 ist eine Reibungskupplung unter Zwischenlegung einer Kupplungsscheibe befestigbar, über die eine ebenfalls nicht dargestellte Eingangswelle eines Getriebes zu- und abkuppelbar ist. Die Schwungmassen 2 und 3 sind über eine Lagerung 4 zueinander verdrehbar gelagert, die bei dem dargestellten. Ausführungsbeispiel radial außerhalb von Bohrungen 5 zur Durchführung von Befestigungsschrauben für die Montage der ersten Schwungmasse 2 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Bohrungen 5 zur Durchführung von Befestigungsschrauben für die Montage der ersten Schwungmasse 2 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine können auch radial außerhalb der Lagerung angeordnet sein, wobei das als Beispiel dargestellte Kugellager für die Lagerung 4 auch durch ein Gleitlager, als Bestandteil einer Gleitlagerung, ersetzt werden kann. Zwischen den beiden Schwungmassen 2 und 3 ist eine Dämpfungseinrichtung 6 wirksam, die Energiespeicher 7 umfasst, von denen zumindest einer durch Schraubendruckfedern 8, 9 gebildet ist. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist die Schraubendruckfeder 9 praktisch vollständig in dem durch die Windungen 8a der Feder 8 gebildeten Raum aufgenommen oder mit anderen Worten die beiden Schraubenfedern 8 und 9 sind über ihre Längserstreckung betrachtet im wesentlichen ineinander geschachtelt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die in Umfangsrichtung betrachtete winkelmäßige Erstreckung bzw. Länge 11 des in der Schraubenfeder 8 aufgenommenen Abschnittes 10 der Schraubenfeder 9 geringer als die Erstreckung 12 der äußeren Schraubenfeder 8. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn der Abschnitt 10 der Feder 9 um einen Betrag gegenüber der äußeren Feder 8 kürzer ist, der in der Größenordnung zwischen 30 und 90 Winkelgrad, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 70 Winkelgrad liegt. Die Differenzlänge bzw. der Differenzwinkel kann jedoch auch größer oder kleiner sein. Die beiden Federn oder Schraubenfedern 8 und 9 können jedoch auch die gleiche winkelmäßige Erstreckung, das heißt die gleiche Länge, aufweisen. Weiterhin können die Schraubenfedern zumindest annähernd auf den Krümmungsradius vorgebogen sein, auf dem sie angeordnet werden. Dies erleichtert zum einen die Montage der Schraubenfedern 8 und 9 und senkt deren Belastung im Betriebsfall.
Die beiden Schwungmassen 2 und 3 besitzen Beaufschlagungsbereiche 14, 15 bzw. 16 für die Energiespeicher 7. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Beaufschlagungsbereiche 14, 15 durch in die die erste Schwungmasse 2 bildenden Blechteile 17, 18 eingebrachte Anprägungen gebildet. Die axial zwischen den Beaufschlagungsbereichen 14, 15 vorgesehenen Beaufschlagungsbereiche 16 sind durch zumindest ein mit der Sekundärschwungmasse 3, beispielsweise über Niete 19, verbundenes flanschartiges Beaufschlagungsbauteil 20 gebildet. Dieses Bauteil 20 dient als Drehmomentübertragungselement zwischen den Energiespeichern 7 und der Schwungmasse 3. Die Beaufschlagungsbereiche 16 sind durch am Außenumfang des flanschartigen Beaufschlagungsmittels 20 vorgesehene radiale Arme bzw. Ausleger 16 gebildet. Das zum Beispiel durch Kaltumformung von Blechmaterial hergestellte Bauteil 17 dient zur Befestigung der ersten Schwungmasse 2 bzw. des gesamten geteilten Schwungrades 1 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine. Radial außen ist das Bauteil 17 mit dem ebenfalls aus Blech hergestellten Bauteil 18 verbunden. Die beiden Bauteile 17 und 18 bilden einen ringförmigen Raum 21, der einen torusartigen Bereich 22 aufweist. Der ringförmige Raum 21 bzw. der torusartige Bereich 22 kann zumindest teilweise mit einem viskosen Medium, wie beispielsweise Fett, gefüllt sein. In Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Anformungen bzw. den Beaufschlagungsbereichen 14, 15 bilden die Bauteile 17, 18 Ausbuchtungen 23, 24, die den torusartigen Bereich 22 begrenzen und die Energiespeicher 7 aufnehmen, sowie sowohl in radialer als auch in axialer Richtung führen. Zumindest bei rotierender Einrichtung 1 stützen sich zumindest die Windungen der Federn 8 an den den torusartigen Bereich 22 radial außen begrenzenden Bereichen des Bauteiles 17 und/oder 18 ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein durch wenigstens eine gehärtete Blechzwischenlage bzw. Blecheinlage gebildeter Verschleißschutz 25 vorgesehen, an dem sich zumindest die Federn 8 radial abstützen. Der Verschleißschutz 25 erstreckt sich in Umfangsrichtung in vorteilhafter Weise zumindest über die gesamte Länge bzw. Winkelerstreckung der entspannten Energiespeicher 7. Infolge der fliehkraftmäßigen Abstützung der Windungen zumindest der Federn 8 wird zwischen diesen Windungen und den mit diesen in Reibeingriff stehenden Bauteilen eine drehzahlabhängige Reibungsdämpfung bei einer Längenänderung bzw. Kompression der Energiespeicher 7 bzw. der Schraubenfedern 8 erzeugt.
Radial innen trägt das sich radial erstreckende Bauteil 17 ein Zwischenteil bzw. eine Nabe 26, das bzw. die den inneren Lagerring des Kugellagers 4 aufnimmt bzw. trägt. Der äußere Lagerring des Kugellagers 4 trägt die Schwungmasse 3.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, können die Beaufschlagungsbereiche 16 winkelmäßig kleiner ausgebildet sein als die die Energiespeicher 7 in Umfangsrichtung positionierenden Beaufschlagungsbereiche 14, 15, so dass ausgehend von der in 2 dargestellten theoretischen Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung eine geringe Verdrehung in beide Drehrichtungen der Schwungmassen 2 und 3 zueinander ohne Federwirkung möglich ist.
In den 3 bis 6 ist jeweils eine Verschleißschutz-Kombikappe 27 dargestellt, und zwar in den 3 und 5 als Platine, also als ausgeschnittenes Blechteil, und in den 4 und 6 in der Einbausituation in den Beaufschlagungsbereichen der ersten oder Primärschwungmasse mit den sie bildenden Teilen 17 und 18. Dort dienen diese Verschleißschutz-Kombikappen 27 als Verstärkung der jeweiligen Beaufschlagungsbereiche 14 und 15.
In den 4 und 6 ist auch der torusartige Bereich 22 zu erkennen, in dem die Kraftspeicher bzw. Schraubenfedern 8 und 9 aufgenommen sind. Die in den 4 und 6 dargestellte Ansicht entspricht der Ansicht in 1 unten, jedoch ohne das flanschartige Bauteil 20 mit den sekundärseitigen Beaufschlagungsbereichen 16.
Die in 3 gezeigte Platine der Verschleißschutz-Kombikappe 27 ist in unterschiedliche Bereiche unterteilt. Ausgehend vom Zentralbereich 28 schließen sich links und rechts die jeweiligen Mittelbereiche 29 und 30 an, die ihrerseits rechtwinklig dazu in Flügelbereiche 31, 32, 33 und 34 übergehen.
Entsprechendes gilt für die in 5 dargestellte Platine einer Variation, wobei diese Platine der Verschleißschutz-Kombikappe 27 zusätzlich zentrale Flügelbereiche 35 und 36 aufweist, die sich an den Zentralbereich 28 anschließen.
Die jeweilige Verschleißschutz-Kombikappe 27 besteht jeweils aus einem Blechteil, bevorzugt aus hochfestem Stahl. Ausgehend von der Platine nach 3 wird jeweils entlang der Trennlinien zwischen den Teilbereichen 29 und 28 sowie 30 und 28 die Platine um ca. 90° hochgebogen. Entlang der Trennlinien zwischen den Teilbereichen 31 und 29, 32 und 29, 33 und 30 sowie 34 und 30 wird dagegen die Platine um ca. 90° nach unten gebogen. Danach werden die Teilbereiche 31, 29 und 32 der Platine in den Bogenfedereinzug der Primärschwungscheibe bzw. des Bauteils 17 eingepresst, während die Teilbereiche 33, 34 und 30 den Bogenfederanschlag des Bauteils 18 schützen werden.
Zusätzlich wird bei der Platine nach 5 jeweils der Bereich 35 und 36 nach unten gebogen um ca. 90°. In den 4 und 6 sind die jeweiligen Einbausituationen dargestellt, wobei sich die 6 von der 4 lediglich dadurch unterscheidet, dass zusätzliche Anlagebereiche bzw. Flügelbereiche 35 und 36 die Auflagefläche der Bogenfedern 8 und 9 zusätzlich erhöhen.
Die in den 4 und 6 dargestellten Bereiche 31, 33 und gegebenenfalls 35 schützen die Bogenfederanschläge für das erste Federset, das (gedanklich) aus der Zeichenebene herausragt.
Die entsprechenden Teilbereiche 33, 34 und 36 liegen im Bereich der dargestellten torusartigen Aufnahme 22 hinter der Zeichnungsebene und schützen so den Bogenfederanschlag des Bogenfedersets, das in die Zeichenebene hineinragt bzw. von dieser nach unten ragt.
Eine jeweilige Verschleißschutz-Kombikappe 27 schützt dabei also den an den Bauteilen 17 und 18 befindlichen Bogenfederanschlag für jeweils beide Bogenfedersets. Bei Verwendung von zwei Bogenfedersets, wie beispielsweise in 2 dargestellt, sind also lediglich zwei Verschleißschutz-Kombikappen 27 erforderlich. Diese werden bevorzugt aus hochfestem Stahl gefertigt und formschlüssig in die Beaufschlagungsbereiche 14 und 15 eingepresst. Durch die Gestaltung der Verschleißschutz-Kombikappe 27 ist zusätzlich zu der Pressverbindung keine weitere Sicherung notwendig. So kann also eine Vernietung oder eine Schweißverbindung entfallen. Durch ihre höhere Festigkeit schützt die Verschleißschutz-Kombikappe 27 die verschleißanfälligen Bogenfederblechumformanschläge 14 und 15 der Teile 17 und 18. Die Verschleißschutz-Kombikappe 27 bietet dazu eine deutlich größere Auflagefläche, sowohl für die Außen- als auch für die Innenbogenfeder, als die bisherige Anschlagfläche.
Die Höhe der Bogenfedereinzüge 14 und 15 kann bei den Bauteilen 17 und 18 reduziert werden, womit die Beanspruchung des Materials durch die Fertigung im Flankenbereich reduziert werden kann. Es ist auch möglich, die Wandstärken der Bauteile 17 und 18 zu reduzieren und somit Materialkosten einzusparen. So ist es beispielsweise auch möglich, die Blechdicken der Bauteile 17 und 18 auf die Dicke der Verschleißschutz-Kombikappe 27 abzustimmen, so dass bei dünneren Bauteilen 17 und 18 eine dickere Verschleißschutz-Kombikappe 27 verwendet werden kann und umgekehrt.

1: geteiltes Schwungrad
2: Primärschwungmasse
3: zweite Schwungmasse
4: Lagerung
5: Bohrungen
6: Dämpfungseinrichtung
7: Energiespeicher
8: Schraubendruckfeder
9: Schraubendruckfeder
10: Abschnitt
11: winkelmäßige Erstreckung
12: Erstreckung
13
14: Beaufschlagungsbereich
15: Beaufschlagungsbereich
16: Beaufschlagungsbereich
17: Blechteil
18: Blechteil
19: Niete
20: flanschartiges Bauteil
21: ringförmiger Raum
22: torusartiger Bereich
23: Ausbuchtung
24: Ausbuchtung
25: Verschleißschutz
26: Zwischenteil bzw. Nabe
27: Verschleißschutz-Kombikappe
28: Zentralbereich
29: Mittelbereich
30: Mittelbereich
31: Flügelbereich
32: Flügelbereich
33: Flügelbereich
34: Flügelbereich
35: Anlagebereich
36: Anlagebereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5377796 [0002]
- US 5367919 [0003]
- DE 4117582 A1 [0003]
- DE 4214655 A1 [0003]
- DE 4414584 A1 [0003]
- DE 4420927 A1 [0003]
- DE 19522718 A1 [0003]

Claims

Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen (2, 3), die Beaufschlagungsbereiche (14, 15, 16) zur Komprimierung des Energiespeichers (7) besitzen, wobei der Energiespeicher (7) aus zumindest einer Schraubenfeder (8, 9) besteht, wobei zumindest eines der zueinander verdrehbaren Bauelemente (2, 3) einen aus zwei Bauteilen (17, 18) gebildeten, gehäuseartigen Abschnitt besitzt, in den Beaufschlagungsbereiche (14, 15) eingeprägt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsbereiche (14, 15) durch zumindest eine Verschleißschutz-Kombikappe (27) verstärkt sind, an der sich die zumindest eine Schraubenfeder (8, 9) abstützen kann.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutz-Kombikappe (27) aus hochfestem Stahl gefertigt ist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutz-Kombikappe (27) formschlüssig in die Beaufschlagungsbereiche (14, 15) eingepresst sind.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutz-Kombikappe (27) ein aus einer ausgestanzten Platine hergestelltes Formteil ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (7) aus wenigstens zwei Schraubenfedern (8, 9) besteht, von denen die eine, erste Schraubenfeder (9) zumindest teilweise innerhalb des durch die Windungen der anderen, zweiten Schraubenfeder (8) gebildeten Hohlraums aufgenommen ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der ersten Schraubenfeder (9) einen anderen Wickelsinn besitzen als die Windungen der zweiten Schraubenfeder (8).
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schraubenfedern (8, 9) im entspannten Zustand eine vorge krümmte Form aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (7) ein großes Längen-Außendurchmesser-Verhältnis aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Bestandteil eines aus mehreren Massen bestehenden Schwungrades (1) ist oder ein solches bildet.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer Bestandteil einer Doppelkupplungsanordnung ist.