DE102010051906A1

DE102010051906A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102010051906A1
Application number: DE102010051906A
Authority: DE
Inventors: Philippe Schwederle; Tomasz Dolny; Jens Müller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Eingangsteil und zu diesem begrenzt entgegen der Wirkung von Energiespeichern verdrehbaren Ausgangsteil, das mittels einer Nabe mit Innenverzahnung auf einer Eingangswelle mit Außenverzahnung drehschlüssig und mit Zahnspiel aufgenommen ist. Um eine einfache Lösung zur Vermeidung einer Geräuschentwicklung insbesondere im Leerlauf eines Antriebsstrangs mit dem Drehschwingungsdämpfer zu vermeiden, wird dem Zahnspiel ein Reibmoment überlagert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Eingangsteil und zu diesem begrenzt entgegen der Wirkung von Energiespeichern verdrehbaren Ausgangsteil, das mittels einer Nabe mit Innenverzahnung auf einer Eingangswelle mit Außenverzahnung drehschlüssig und mit Zahnspiel aufgenommen ist. Es kann jedoch auch die Nabe eine Außen- und die Eingangswelle eine Innenverzahnung aufweisen.
Drehschwingungsdämpfer mit einem Ausgangsteil in Form einer innenverzahnten Nabe, die mit einer außenverzahnten Eingangswelle wie Getriebeeingangswelle eines Getriebes drehschlüssig verbunden ist, sind aus dem Stand der Technik beispielsweise als Kupplungsscheiben bekannt. Weiterhin sind beispielsweise aus der DE 10 2008 004 150 A1 Drehschwingungsdämpfer bekannt, die mit nachfolgenden Drehmomentübertragungseinrichtungen beispielsweise in Form von Doppelkupplungen mittels einer radial außerhalb des Verschraubungskreises des Drehschwingungsdämpfers an der Brennkraftmaschine angeordneten Steckverzahnung verzahnt sind. Um derartige Drehschwingungsdämpfer mit einem als Eingangswelle ausgebildeten Eingangsteil einer nachfolgenden Drehmomentübertragungseinrichtung drehschlüssig verbinden zu können, kann an der Eingangswelle eine Außenverzahnung vorgesehen und das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers beispielsweise in Form eines geteilten Schwungrads als Nabe mit einer Innenverzahnung ausgebildet werden. Allein schon wegen der vorgegebenen Toleranzen in der Ausbildung der Verzahnung tritt zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung ein Zahnspiel auf, wodurch bei Lastwechseln insbesondere bei schnell aufeinander folgenden Lastwechseln beispielsweise im Leerlauf des Antriebsstrangs mit dem Drehschwingungsdämpfer durch Anschlagen der Zahnflanken der Verzahnung aneinander eine Geräuschentwicklung auftreten kann.
Es ergibt sich daher die Aufgabe, mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine derartige Geräuschentwicklung zu vermeiden beziehungsweise zumindest zu verringern.
Die Aufgabe wird durch einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Eingangsteil und zu diesem begrenzt entgegen der Wirkung von Energiespeichern verdrehbaren Ausgangsteil, das mittels einer Nabe mit Innenverzahnung auf einer Eingangswelle mit Außenverzahnung drehschlüssig und mit Zahnspiel aufgenommen ist gelöst, wobei dem Zahnspiel ein Reibmoment überlagert ist. Durch die Überlagerung eines Reibmoments wird insbesondere ein Leerlaufrasseln der durch die Außen- und Innenverzahnung gebildeten Verzahnung gedämpft. Dabei ist vom erfinderischen Gedanken die Gesamtheit aller drehschlüssigen Verbindungen eines Drehschwingungsdämpfers mit einer Welle wie Eingangswelle ungeachtet der Art des Drehschwingungsdämpfers und der Welle umfasst. Beispielsweise kann der Drehschwingungsdämpfer in einer Kupplungsscheibe angeordnet sein oder ein geteiltes Schwungrad mit mehreren Dämpferstufen und/oder einem Fliehkraftpendel sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann beispielsweise mittels der Nabe mit einer Getriebeeingangswelle oder einer Eingangswelle einer Drehmomentübertragungseinrichtung, beispielsweise einer einfachen Reibungskupplung, einer Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen einem Drehmomentwandler und/oder einer Elektromaschine gekoppelt sein.
Das Reibmoment wird gemäß dem erfinderischen Gedanken in besonders einfacher Weise aus einem Reibring gebildet, der zwischen der Nabe und der Eingangswelle angeordnet ist. Bei einer Relativverdrehung zwischen Nabe und Eingangswelle in Höhe des Zahnspiels wie Zahnflankenspiels der Außen- und Innenverzahnung bremst das Reibmoment die Rotationsenergie zwischen Nabe und Eingangsteil ab, so dass die Anschläge der Zahnflanken zu keiner oder vernachlässigbarer Geräuschentwicklung führen. Die Vorspannung des Reibrings kann dabei an die Rotationsenergie durch eine entsprechende Ausbildung des Reibrings und der komplementären Reibflächen angepasst werden. Als Reibpartner für den Reibring können ein Innen- beziehungsweise Außenumfang der Nabe oder Eingangswelle und/oder eine Fläche der Zahnköpfe der Innen- beziehungsweise Außenverzahnung dienen.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Reibring in eine Ringnut in der Nabe oder in der Eingangswelle eingebracht und gegenüber dem anderen Bauteil, radial verspannt wie vorgespannt ist. Dabei kann der Reibring an einer planen Anlagefläche des anderen Bauteils, im Falle der Einbringung der Ringnut in der Nabe also im Eingangsteil und umgekehrt, oder an den Zahnköpfen vorgespannt werden.
Der Reibring kann insbesondere bei einer Verspannung an planen Umfangsflächen von Nabe und Eingangsteil aus Kunststoff, beispielsweise verstärktem Kunststoff und dergleichen hergestellt sein. Für höhere Anforderungen kann ein Drahtring verwendet werden, der aus Draht gebogen und geöffnet oder beispielsweise durch Schweißen geschlossen ausgebildet sein kann.
Weiterhin kann der Reibring zur Ausbildung über den Umfang abwechselnder Anordnung von Reibstellen und diese vorspannende Biegebalken über den Umfang polygonal ausgebildet sein. Dabei kann über die Drahtstärke des bevorzugt aus Draht hergestellten Reibrings und die Anzahl der zwischen den Reibstellen angeordneten Biegebalken das Reibmoment auf die bestehenden Anforderungen eingestellt werden. Wird ein derartiger Reibring beispielsweise in eine Ringnut an der Nabe eingepresst oder eingeclipst, kann dieser einen geringeren wirksamen Durchmesser als ein Kopfdurchmesser der Außenverzahnung aufweisen. Der wirksame Durchmesser ergibt sich dabei aus dem Innenumfang der Reibstellen des polygonal ausgebildeten Drahtrings.
Bei der Endmontage des Drehschwingungsdämpfers auf der Eingangswelle wird der Reibring unter Aufbringung der nötigen Einpresskraft plastisch und/oder elastisch verformt. Dabei entsteht sowohl ein Reibschluss zwischen Nabe und Eingangswelle über die radiale Vorspannung des Reibrings als auch ein Formschluss in Umfangsrichtung durch die Außen- und Innenverzahnung, deren Zahnspiel durch den Reibschluss zumindest bei schnellen wie oszillierenden Lastwechseln vollständig oder zumindest weitgehend unterbunden ist.
Die Erfindung wird insbesondere für eine Nabe eines geteilten Schwungrads mit einer dem Eingangsteil und einer dem Ausgangsteil zugeordneten Schwungmasse in vorteilhafter Weise eingesetzt, da infolge der von der Schwungmasse über die Nabe beaufschlagten Eingangswelle vergleichsweise hohe Rotationsenergien an dem Zahnspiel wirksam sind, die beispielsweise aus nicht kompensierten Drehschwingungsanteilen einer im Leerlauf befindlichen Brennkraftmaschine herrühren können. In einem derartigen Drehschwingungsdämpfer können gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel die ausgangsseitige Schwungmasse und ein Flanschteil zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Energiespeicher mit der Nabe beispielsweise mittels derselben Nieten verbunden sein.
Aus Fertigungsgründen, beispielsweise einer Fertigung der Nabe und der anschließenden Montage des Drehschwingungsdämpfers auf der Eingangswelle kann die Ringnut am Innenumfang der Nabe in unterschiedlichen axialen Positionen platziert werden. Wird beispielsweise die Ringnut im Bereich einer Phase zum Einführen des Drehschwingungsdämpfers auf die Eingangswelle beabstandet zu der Innenverzahnung angeordnet, kann die Ringnut spanend eingebracht und anschließend die Innenverzahnung der Nabe geräumt werden. Das Aufbringen des Drehschwingungsdämpfers auf der Eingangswelle beinhaltet dabei nahezu gleichzeitig den Fügeschritt und die Aufbringung der Kraft zur Verformung des Drahtrings.
Alternativ kann die Ringnut an der axial gegenüber liegenden Stirnseite der Phase zur Einführung der Nabe auf die Eingangswelle oder axial im Wesentlichen mittig angeordnet werden, so dass der Fügeprozess der Nabe auf der Eingangswelle und der kraftbehaftete Verformungsprozess getrennt ist.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer,
2 ein Detail der 1,
3 eine Detaildarstellung des Drehschwingungsdämpfers der 1 und 2 während der Montage,
4 eine Ansicht des Drahtrings der 1 und 2,
5 eine alternative Anordnung des Drahtrings in einem gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer der 1 und 2 geänderten Drehschwingungsdämpfer,
6 eine Detaildarstellung des Drehschwingungsdämpfers der 5 während der Montage,
7 eine alternative Anordnung des Drahtrings in einem gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer der 1 und 2 geänderten Drehschwingungsdämpfer,
8 eine Detaildarstellung des Drehschwingungsdämpfers der 7 während der Montage,
9 eine alternative Anordnung des Drahtrings in einem gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer der 1 und 2 geänderten Drehschwingungsdämpfer und
10 eine Detaildarstellung des Drehschwingungsdämpfers der 9 während der Montage.
1 zeigt einen Teilschnitt durch den um die Drehachse 3 verdrehbaren, als geteiltes Schwungrad 2 ausgebildeten Drehschwingungsdämpfer 1 mit dem mittels der Schrauben 5 an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine befestigten Eingangsteil 4 und dem gegenüber diesen entgegen der Wirkung der Energiespeicher 6, 7 zweier Dämpferstufen relativ verdrehbaren Ausgangsteil 8.
Das Ausgangsteil 8 des Drehschwingungsdämpfers 1 ist aus der Nabe 9, der Schwungmasse 10 und dem zweiteilig aus den Flanschteilen 11, 13 gebildeten Flansch zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Energiespeicher 6, 7 gebildet, die mittels der Niete 12 miteinander verbunden sind. Die Nabe 9 ist mittels der Innenverzahnung 14 drehschlüssig mit der Außenverzahnung 15 der Eingangswelle einer nicht näher dargestellten Drehmomentübertragungseinrichtung, beispielweise einer trocken oder nass betriebenen Doppelkupplung, einem Drehmomentwandler oder dergleichen, verbunden. Die durch die Innenverzahnung 14 und die Außenverzahnung 15 gebildete Verzahnung 17 weist ein Zahnspiel auf, so dass bei geringen Verdrehwinkeln zwischen Nabe 9 und Eingangswelle 16 ein Drehspiel gebildet wird. Dieses Drehspiel bewirkt insbesondere bei schnellen Lastwechseln unter geringer Last, beispielsweise im Leerlauf der Brennkraftmaschine ein wechselndes Anschlagen der Zahnflanken der Verzahnung 17, so dass unter Umständen die Verschleißfestigkeit des Antriebsstrangs mit dem Drehschwingungsdämpfer 1 und sich anschließender Drehmomentübertragungseinrichtung mit der Eingangswelle 16 negativ beeinflusst wird und sich eine Geräuschbildung einstellt, die für die Insassen eines Kraftfahrzeugs mit einem derartigen Antriebsstrang unkomfortabel ist. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dem Zahnspiel der Verzahnung 17 ein Reibmoment zu überlagern, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines zwischen Nabe 9 und Eingangswelle 16 verspannten Reibrings 18, der als Drahtring 19 ausgebildet ist, erzeugt wird. Es versteht sich, dass im Sinne der Erfindung auch über den Umfang verteilte Reibsegmente als Reibring zu verstehen sind.
2 zeigt ein Detail des Drehschwingungsdämpfers 1 der 1 mit der Nabe 9 und der Eingangswelle 16. Zur Unterbringung des Drahtrings 19 ist in der Nabe 9 die Ringnut 20 vorgesehen, in die der Drahtring 19 eingepresst oder eingeclipst wird. Die Ringnut 20 ist an der Stirnseite 21 der Nabe 9 angeordnet, an der auch die Phase 22 wie Einfuhrschräge zur erleichterten Einführung der Eingangswelle 16 in die Nabe 9 bei der Montage von Drehschwingungsdämpfer 1 und Drehmomentübertragungseinrichtung angeordnet ist.
Aus der 3 ist ein Detail des Drehschwingungsdämpfers 1 und der Eingangswelle 16 während der Montage dieser aufeinander gezeigt. Dabei wird gleichzeitig mit der Ausbildung der Verzahnung 17 also einem Fügen der Eingangswelle 16 auf der Nabe 9 eine Axialkraft zur Vorspannung des Drahtrings 19 aufgebracht.
4 zeigt den Drahtring 9 der 1 bis 3 in Ansicht. Der Drahtring 9 ist einseitig offen und polygonal mit mehreren, über den Umfang mit Reibstellen 23 abwechselnden Biegebalken 24 ausgebildet. Dabei bilden die Reibstellen 23 bevorzugt an den Zahnköpfen der Außenverzahnung 15 (1) das nötige Reibmoment und stützen sich radial am Innenumfang der Ringnut 20 (2) ab.
5 zeigt ein Detail des gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 leicht veränderten Drehschwingungsdämpfers 1a, bei dem die Ringnut 20a für den Drahtring 19a an der der Stirnseite 21 mit der Phase 22a entgegen gesetzten Stirnseite 25 der Nabe 9a angeordnet ist. Die Ringnut 20a ist dabei radial soweit in die Nabe 9a eingebracht, dass der Innendurchmesser des Drahtrings 19a in etwa dem Innendurchmesser der Zahnköpfe der Innenverzahnung 14a entspricht.
Für den in 6 gezeigten Montagezustand des Drehschwingungsdämpfers 1a auf der Eingangswelle 16 ergibt sich dadurch ein veränderter Montageverlauf. Hier kann zuerst der Fügeprozess der Eingangswelle 16 auf der Nabe 9a unter Bildung der Verzahnung 17a erfolgen. Anschließend bei nahezu abgeschlossenem Fügeprozess muss eine zusätzliche Axialkraft zur Verspannung des Drahtrings 19a zwischen Eingangswelle 16 und Ringnut 20a aufgebracht werden.
7 zeigt ein Detail des gegenüber dem Drehschwingungsdämpfer 1a der 5 leicht veränderten Drehschwingungsdämpfers 1b, bei dem die den Drahtring 19b aufnehmende Ringnut 20b axial im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Stirnseiten 21, 25 der Nabe 9b eingebracht ist.
Die Montage des Drehschwingungsdämpfers 1b und der Drehmomentübertragungseinrichtung mittels der Eingangswelle 16 in 8 erfolgt entsprechend der Montage der 6 mittels eines Fügevorgangs der Nabe 9b und der Eingangswelle 16 und einem anschließenden Aufpressen des Drahtrings 19b auf die Außenverzahnung 15b der Eingangswelle mittels einer vorgegebenen Axialkraft.
Die 9 zeigt die gegenüber der Eingangswelle 16 der 1 veränderte Eingangswelle 16a, an deren Außenumfang bevorzugt axial innerhalb deren Außenverzahnung 15c die Ringnut 20c zur Aufnahme des Drahtrings 19c eingebracht ist. Der Außendurchmesser des Drahtrings 19c ist in diesem Fall auf den Durchmesser der Zahnköpfe der Außenverzahnung 15c beschränkt.
10 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1c, dessen Nabe 9c mit der Innenverzahnung 14c und ohne Ringnut ausgebildet ist und der ansonsten dem Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 entspricht, und die Eingangswelle 16a mit dem Drahtring 19c, der Ringnut 20c und der Außenverzahnung 15c während des Fügeprozesses. Durch die im Wesentlichen mittig in die Außenverzahnung 15c eingebrachte Ringnut 20c mit dem Drahtring 19c ist erst nach teilweise erfolgtem Fügeprozess der Eingangswelle 16a auf der Nabe 9c die Axialkraft zur Bildung des Reibschlusses des Drahtrings 19c gegenüber der Außenverzahnung 15c aufzuwenden.
Bezugszeichenliste

1: Drehschwingungsdämpfer
1a: Drehschwingungsdämpfer
1b: Drehschwingungsdämpfer
1c: Drehschwingungsdämpfer
2: geteiltes Schwungrad
3: Drehachse
4: Eingangsteil
5: Ausgangsteil
6: Energiespeicher
7: Energiespeicher
8: Ausgangsteil
9: Nabe
9a: Nabe
9b: Nabe
9c: Nabe
10: Schwungmasse
11: Flanschteil
12: Niet
13: Flanschteil
14: Innenverzahnung
14a: Innenverzahnung
14c: Innenverzahnung
15: Außenverzahnung
15b: Außenverzahnung
15c: Außenverzahnung
16: Eingangswelle
16a: Eingangswelle
17: Verzahnung
17a: Verzahnung
18: Reibring
19: Drahtring
19a: Drahtring
19b: Drahtring
19c: Drahtring
20: Ringnut
20a: Ringnut
20b: Ringnut
20c: Ringnut
21: Stirnseite
22: Phase
22a: Phase
23: Reibstelle
24: Biegebalken
25: Stirnseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008004150 A1 [0002]

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) mit einem Eingangsteil (4) und zu diesem begrenzt entgegen der Wirkung von Energiespeichern (6, 7) verdrehbaren Ausgangsteil (8), das mittels einer Nabe (9, 9a, 9b, 9c) mit Innenverzahnung (14, 14a, 14c) auf einer Eingangswelle (16, 16a) mit Außenverzahnung (15, 15b, 15c) drehschlüssig und mit Zahnspiel aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zahnspiel ein Reibmoment überlagert ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibmoment mittels eines zwischen der Nabe (9, 9a, 9b, 9c) und der Eingangswelle (16, 16a) eingebrachten Reibrings (18) ausgebildet wird.
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (18) in eine Ringnut (20, 20a, 20b, 20c) in der Nabe (9, 9a, 9b) oder in der Eingangswelle (16a) eingebracht und gegenüber dem anderen Bauteil radial verspannt ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (18) ein Drahtring (19, 19a, 19b, 19c) ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (18) über den Umfang polygonal ausgebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer Ringnut (20, 20a, 20b) der Nabe (9, 9a, 9b) angeordneter Reibring (18) einen geringeren wirksamen Durchmesser aufweist als ein Kopfdurchmesser der Außenverzahnung (15, 15b).
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (18) bei einer Montage der Nabe (9, 9a, 9b, 9c) auf der Eingangswelle (16, 16a) plastisch und/oder elastisch verformt wird.
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) ein geteiltes Schwungrad (2) mit einer dem Eingangsteil und einer dem Ausgangsteil (8) zugeordneten Schwungmasse (10) ist.
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgangsseitige Schwungmasse (10) und ein Flanschteil (11) zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Energiespeicher (6, 7) mit der Nabe (9, 9a, 9b, 9c) verbunden sind.
Drehschwingungsdämpfer (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (16, 16a) die einer Doppelkupplung ist.