DE102011105009A1

DE102011105009A1 - Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE102011105009A1
Application number: DE201110105009
Authority: DE
Inventors: Vincent Fender-Oberle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, insbesondere einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, weist eine Primärscheibe zur Einleitung eines Drehmoments und eine über ein Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder, mit der Primärscheibe in Umfangsrichtung, relativ zur Primärscheibe verdrehbar verbundene Sekundärscheibe auf. Erfindungsgemäß ist zwischen der Primärscheibe und der Sekundärscheibe radial außerhalb zum Energiespeicherelement ein Fliehkraftpendel angeordnet. Durch die radial äußere Anordnung des Fliehkraftpendels kann das Fltehkraftpendel in einem größeren Drehzahlbereich Drehzahlschwankungen dämpfen oder tilgen, so dass die Dämpfungseigenschaften des Zweimassenschwungrads zur Drehschwingungsdämpfung verbessert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad, mit dessen Hilfe die Drehzahlschwankungen, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, gedämpft oder getilgt werden können.
Aus DE 10 2009 033 864 A1 ist ein Zweimassenschwungrad bekannt, das eine motorseitige Primärscheibe zur Einleitung eines Drehmoments und eine über eine Bogenfeder mit der Primärscheibe in Umfangsrichtung relativ zu der Primärscheibe verdrehbar verbundene getriebeseitige Sekundärscheibe aufweist. Zwischen der Primärscheibe und der Sekundärscheibe ist radial innerhalb zur Bogenfeder ein Fliehkraftpendel angeordnet.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis, die Dämpfungseigenschaften eines Zweimassenschwungrads zur Drehschwingungsdämpfung zu verbessern.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Zweimassenschwungrad mit verbesserten Schwingungsdämpfungseigenschaften zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, insbesondere einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, weist eine Primärscheibe zur Einleitung eines Drehmoments und eine über ein Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder, mit der Primärscheibe in Umfangsrichtung relativ zur Primärscheibe verdrehbar verbundene Sekundärscheibe auf. Erfindungsgemäß ist zwischen der Primärscheibe und der Sekundärscheibe radial außerhalb zum Energiespeicherelement ein Fliehkraftpendel angeordnet.
Dadurch, dass das Fliehkraftpendel nicht radial innerhalb, sondern radial außerhalb zum Energiespeicherelement angeordnet ist, kann die Erstreckung des Fliehkraftpendels in Umfangsrichtung und/oder die Anzahl der Fliehkraftpendel vergrößert werden. Das Fliehkraftpendel beziehungsweise die Mehrzahl von Fliehkraftpendeln können dadurch das Trägheitsmoment gegen Rotation in einem größeren Ausmaß beeinflussen und dadurch in einem größeren Ausmaß Drehzahlschwankungen dämpfen oder tilgen. Insbesondere kann eine Schwenkachse der Fliehkraftmasse des Fliehkraftpendels auf einem möglichst großen Radius angeordnet werden, so dass aufgrund des vergrößerten Hebelarms und des geometrischen Einflusses des Hebelarms auf das Massenträgheitsmoment gegen Rotation das Massenträgheitsmoment in einem stärkeren Ausmaß variiert werden kann, ohne das Eigengewicht des Fliehkraftpendels erhöhen zu müssen. Die Dämpfungseigenschaften des Zweimassenschwungrads zur Drehschwingungsdämpfung sind dadurch signifikant verbessert.
In der Regel werden die Primärscheibe zum Einleiten eines Drehmoments und die Sekundärscheibe zum Ausleiten eines Drehmoments verwendet. Die Primärscheibe kann hierzu insbesondere mit einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors verbunden sein, während die Sekundärscheibe mit einer Kupplung, insbesondere einer Doppelkupplung eines Doppelkupplungsgetriebes, verbunden sein kann. Es ist aber auch möglich, ein Drehmoment über die Sekundärscheibe einzuleiten und/oder über die Primärscheibe auszuleiten. Die Kraftflussverhältnisse sind in diesem Fall kinematisch umgekehrt. Zur vereinfachten Darstellung wird nachfolgend davon ausgegangen, dass ein Drehmoment über die Primärscheibe eingeleitet und über die Sekundärscheibe ausgeleitet wird, wobei die nachfolgenden Erläuterungen auch für den umgekehrten Fall entsprechend gelten. Das Fliehkraftpendel kann insbesondere eine Bewegungskinematik aufweisen wie in DE 10 2009 035 909 A1 dargestellt, auf deren Inhalt hiermit als Teil der Erfindung Bezug genommen wird. Das Fliehkraftpendel kann insbesondere konstruktiv ausgestaltet sein wie in DE 10 2009 042 831 A1 dargestellt, auf deren Inhalt hiermit als Teil der Erfindung Bezug genommen wird.
Insbesondere ist das Fliehkraftpendel in axialer Richtung zum überwiegenden Teil, insbesondere vollständig, auf Höhe des Energiespeicherelements angeordnet. Die axiale Erstreckung des Fliehkraftpendels kann im Wesentlichen der axialen Erstreckung des Energiespeicherelements, insbesondere Bogenfeder, entsprechen. Dies ermöglicht es, sowohl das Energiespeicherelement als auch das Fliehkraftpendel in radialer Richtung hintereinander anzuordnen, so dass der Bauraumbedarf in axialer Richtung durch das Fliehkraftpendel nicht erhöht ist. Statt dessen kann ein andernfalls weitestgehend ungenutzter Bauraum radial außerhalb des Energiespeicherelements zur Anordnung des Fliehkraftpendels genutzt werden.
Vorzugsweise weist des Fliehkraftpendel einen Fliehkraftpendelflansch und eine relativ zum Fliehkraftpendelflansch bewegbare Fliehkraftmasse auf, wobei der Fliehkraftpendelflansch mit der Sekundärscheibe oder der Primärscheibe, insbesondere durch Vernieten, verbunden ist und einen radial außerhalb zur Fliehkraftmasse angeordneten Flanscharm zur Begrenzung der Bewegung der Fliehkraftmasse nach radial außen aufweist. Über den Fliehkraftpendelflansch kann das Fliehkraftpendel fest mit der Sekundärscheibe oder der Primärscheibe verbunden werden. Durch die Pendelmöglichkeit der Fliehkraftmasse relativ zum Fliehkraftpendelflansch kann eine insbesondere automatische Änderung des Massenträgheitsmoments gegen Rotation bereitgestellt werden, um Drehschwingungen zu dämpfen. Durch den Flanscharm kann gleichzeitig ein Anschlag für die Fliehkraftmasse ausgebildet werden, so dass unerwünscht starke Pendelbewegungen der Fliehkraftmasse vermieden werden können. Gleichzeitig kann durch den Flanscharm das Fliehkraftpendel zumindest teilweise nach radial außen abgedeckt werden, wodurch das Fliehkraftpendel einfacher vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt werden kann. Der Fliehkraftpendelflansch kann insbesondere im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildet sein, wobei der Fliehkraftpendelflansch mit dem einen Schenkel des U-förmigen Fliehkraftpendelflanschs mit der Sekundärscheibe oder der Primärscheibe verbunden sein kann und mit dem anderen Schenkel mit der Fliehkraftmasse verbunden sein kann. Die beiden Schenkel des Fliehkraftpendelflanschs können über den Flanscharm miteinander verbunden sein. Insbesondere ist der Fliehkraftpendelflansch einstückig durch ein im Wesentlichen spanloses Umformverfahren aus einem geeigneten Blech hergestellt.
Besonders bevorzugt weist die Sekundärscheibe und/oder die Primärscheibe eine Zugangsöffnung zum Hindurchführen eines Nietwerkzeugs zum Vernieten einer insbesondere mehrteiligen Fliehkraftmasse des Fliehkraftpendels auf. Die entsprechende Zugangsöffnung in der Sekundärscheibe und/oder der Primärscheibe kann insbesondere während eines Gießvorgangs zur Herstellung der Sekundärscheibe und/oder der Primärscheibe vorgesehen werden. Durch die Zugangsöffnung wird gewährleistet, dass das Fliehkraftpendel auch dann montiert werden kann, wenn die Primärscheibe bereits mit der Sekundärscheibe verbunden ist. Insbesondere, wenn die Bauteile des Fliehkraftpendels mit Hilfe von Blindnieten miteinander verbunden werden, ist es ausreichend, wenn nur die Sekundärscheibe oder nur die Primärscheibe die Zugangsöffnung aufweist.
Insbesondere weist das Fliehkraftpendel einen Fliehkraftpendelflansch zum Führen der Fliehkraftmasse auf, wobei der Fliehkraftpendelflansch eine die Zugangsöffnung zumindest teilweise überlappende Aussparung zum Hindurchführen des Nietwerkzeugs aufweist. Das Nietwerkzeug kann dadurch zunächst durch die Zugangsöffnung der Sekundärscheibe beziehungsweise der Primärscheibe hindurchgeführt werden und anschließend über die Aussparung des Fliehkraftpendelflanschs bis zur Fliehkraftmasse geführt werden, um die Fliehkraftmasse zu vernieten. Insbesondere können mehrere im Wesentlichen scheibenförmige Fliehkraftmassen, die beispielsweise in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, miteinander vernietet werden.
Vorzugsweise ist eine insbesondere mehrteilige Fliehkraftmasse des Fliehkraftpendels mit einem Zwischenblech, insbesondere durch Vernieten, verbunden, wobei das Zwischenblech Anschläge zur Begrenzung einer Pendelbewegung der Fliehkraftmasse aufweist. Das Zwischenblech kann insbesondere in Umfangsrichtung kürzer als die Fliehkraftmassen ausgeführt sein, so dass das Zwischenblech mit einem geringeren Hebelarm, beispielsweise an dem Flanscharm des Fliehkraftpendelflanschs anschlagen kann. Die Gefahr einer plastischen Verformung der anschlagenden Bauteile wird dadurch reduziert. Gleichzeitig kann über die Anzahl der Fliehkraftmassen und die Erstreckung der Fliehkraftmasse(n) in Umfangsrichtung die Dämpfungsfrequenzen des Fliehkraftpendels individuell an unterschiedliche Motorentypen und/oder unterschiedliche Getriebetypen angepasst werden, ohne dass die Funktionsweise des Anschlagens verändert wird.
Besonders bevorzugt sind die Anschläge durch ein gummielastisches Element ausgebildet, wobei die Anschläge insbesondere derart ausgebildet sind, dass die Anschläge an einem relativ zur Fliehkraftmasse bewegbaren Fliehkraftpendelflansch anschlagbar sind. Beispielsweise können an der nach radial außen weisenden Seite des Zwischenblechs an den in Umfangsrichtung weisenden Enden gummielastische Elemente vorgesehen werden, die vorzugsweise über eine im Wesentlichen rechtwinklige Ecke des Zwischenblechs geführt sein können. Durch die gummielastischen Elemente wird ein hartes metallisches Anschlagen vermieden, so dass die Geräuschentwicklung des Fliehkraftpendels deutlich reduziert werden kann. Gleichzeitig wird durch das gummielastische Element beim Anschlagen eine Dämpfung erreicht, die ein plastisches Verformen der anschlagenden Bauteile verhindert.
Insbesondere ist mit der Primärscheibe ein Starterkranz drehfest verbunden. Dadurch ist es möglich, einen mit dem Zweimassenschwungrad verbundenen Kraftfahrzeugmotor über die Primärscheibe zu starten, so dass ein zusätzliches Schwungrad zum Starten des Kraftfahrzeugmotors nicht erforderlich ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug, das eine Kupplung, insbesondere Doppelkupplung, zum Kuppeln einer Eingangswelle, insbesondere Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mit mindestens einer Ausgangswelle, insbesondere Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, aufweist. Ferner ist eine in Kraftflussrichtung der Kupplung vorgelagertes oder nachgelagertes Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung vorgesehen, wobei das Zweimassenschwungrad wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Mit Hilfe des Zweimassenschwungrads kann das Kupplungssystem in einem größeren Drehzahlbereich Drehschwingungen dämpfen oder tilgen, so dass die Dämpfungseigenschaften des Kupplungssystems verbessert sind.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer motorseitigen Eingangswelle, insbesondere eine Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mindestens einer Ausgangswelle, insbesondere Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, und einem Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, wobei das Zweimassenschwungrad wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Das Zweimassenschwungrad ist über die Primärscheibe mit der Eingangswelle und die Sekundärscheibe mit einer mit der Ausgangswelle verbundenen Kupplung, insbesondere Doppelkupplung, verbunden. Aufgrund des Zweimassenschwungrads können in einem größeren Drehzahlbereich Drehschwingungen gedämpft werden, so dass die Dämpfungseigenschaften des Antriebsstrangs zur Drehschwingungsdämpfung verbessert sind.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert. Es zeigen:
1: eine schematische teilgeschnittene Draufsicht eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrads,
2: eine schematische Schnittansicht des Zweimassenschwungrads aus 1 entlang der Linie X-X und
3: eine schematische Schnittansicht eines Teils des Zweimassenschwungrads aus 1 entlang der Linie Y-Y.
Das in 1 und in 2 dargestellte Zweimassenschwungrad 10 weist eine motorseitige Primärscheibe 12 und eine getriebeseitige Sekundärscheibe 14 auf, wobei die Sekundärscheibe 14 über ein Energiespeicherelement in Form einer Bogenfeder 16 in Umfangsrichtung relativ zur Primärscheibe 12 begrenzt verdrehbar mit der Primärscheibe 12 verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Primärscheibe 12 mit einer Eingangswelle 18 verbunden, wobei die Sekundärscheibe 14 gleichzeitig eine Gegenplatte zum Kuppeln einer Kupplungsscheibe 20 einer Kupplung 22 aufweist. Die Kupplungsscheibe 20 ist über eine Verzahnung 24 drehfest, aber axial verschiebbar mit einer Ausgangswelle 26 verbunden. Mit der Primärscheibe 12 ist ferner ein Starterkranz 28, insbesondere durch Schweißen, verbunden. Radial außerhalb zur Bogenfeder 16 ist ein Fliehkraftpendel 30 angeordnet, das über einen Fliehkraftpendelflansch 32 mit der Sekundärscheibe 14 vernietet ist. Der Fliehkraftpendelflansch 32 weist einen im Wesentlichen axial verlaufenden Flanscharm 34 auf, wobei der Flanscharm 34 radial außerhalb zu Fliehkraftmassen 36 angeordnet ist.
Wie in 3 dargestellt, sind die Fliehkraftmassen 36 über ein Zwischenblech 38 miteinander vernietet. Das Zwischenblech 38 kann radial außen Anschläge 40 ausbilden, die bei einer zu starken Pendelbewegung der Fliehkraftmassen 36 an dem Flanscharm 34 anschlagen können. Um die Nietverbindungen 42 des Fliehkraftpendels 30 zu ermöglichen, weist die Sekundärscheibe 14 eine Zugangsöffnung 44 und der mit der Sekundärscheibe 14 vernietete Fliehkraftpendelflansch 32 eine die Zugangsöffnung 44 überlappende Aussparung 46 auf. Über die Zugangsöffnung 44 und die Aussparung 46 kann ein Nietwerkzeug in das Innere des Zweimassenschwungrads 10 eingeführt werden, um die Nietverbindungen 42 des Fliehkraftpendels 30 herzustellen.
Bezugszeichenliste

10: Zweimassenschwungrad
12: Primärscheibe
14: Sekundärscheibe
16: Bogenfeder
18: Eingangswelle
20: Kupplungsscheibe
22: Kupplung
24: Verzahnung
26: Ausgangswelle
28: Starterkranz
30: Fliehkraftpendel
32: Fliehkraftpendelflansch
34: Flanscharm
36: Fliehkraftmasse
38: Zwischenblech
40: Anschlag
42: Nietverbindung
44: Zugangsöffnung
46: Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009033864 A1 [0002]
DE 102009035909 A1 [0008]
DE 102009042831 A1 [0008]

Claims

Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, insbesondere einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mit einer Primärscheibe (12) zur Einleitung eines Drehmoments und einer über ein Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder (16), mit der Primärscheibe (12) in Umfangsrichtung relativ zur Primärscheibe (12) verdrehbar verbundenen Sekundärscheibe (14) dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Primärscheibe (12) und der Sekundärscheibe (14) radial außerhalb zum Energiespeicherelement (16) ein Fliehkraftpendel (30) angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (30) in axialer Richtung zum überwiegenden Teil, insbesondere vollständig, auf Höhe des Energiespeicherelements (16) angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (30) einen Fliehkraftpendelflansch (32) und eine relativ zum Fliehkraftpendelflansch (32) bewegbare Fliehkraftmasse (28) aufweist, wobei der Fliehkraftpendelflansch (32) mit der Sekundärscheibe (14) oder der Primärscheibe (12), insbesondere durch Vernieten, verbunden ist und einen radial außerhalb zur Fliehkraftmasse (28) angeordneten Flanscharm (34) zur Begrenzung der Bewegung der Fliehkraftmasse (28) nach radial außen aufweist.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärscheibe (14) und/oder die Primärscheibe (12) eine Zugangsöffnung (44) zum Hindurchführen eines Nietwerkzeugs zum Vernieten einer insbesondere mehrteiligen Fliehkraftmasse (36) des Fliehkraftpendels (30) aufweist.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (30) einen Fliehkraftpendelflansch (32) zum Führen der Fliehkraftmasse (36) aufweist, wobei der Fliehkraftpendelflansch (32) eine die Zugangsöffnung (44) zumindest teilweise überlappende Aussparung (46) zum Hindurchführen des Nietwerkzeugs aufweist.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass eine insbesondere mehrteilige Fliehkraftmasse (36) des Fliehkraftpendels (30) mit einem Zwischenblech (38), insbesondere durch Vernieten, verbunden ist, wobei das Zwischenblech (38) Anschläge (40) zur Begrenzung einer Pendelbewegung der Fliehkraftmasse (36) aufweist.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (40) durch mindestens ein gummielastisches Element ausgebildet sind, wobei die Anschläge (40) insbesondere derart ausgebildet sind, dass die Anschläge (40) an einem relativ zur Fliehkraftmasse (36) bewegbaren Fliehkraftpendelflansch (32) anschlagbar sind.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass mit der Primärscheibe (12) ein Starterkranz (28) drehfest verbunden ist.
Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Kupplung (22), insbesondere Doppelkupplung zum Kuppeln einer Einganswelle (18), insbesondere Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mit mindestens einer Ausgangswelle (26), insbesondere Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, und einem in Kraftflussrichtung der Kupplung (22) vorgelagertem oder nachgelagertem Zweimassenschwungrad (10) zur Drehschwingungsdämpfung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer motorseitigen Eingangswelle (18), insbesondere einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mindestens einer Ausgangswelle (26), insbesondere Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, und einem Zweimassenschwungrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, zur Drehschwingungsdämpfung, wobei das Zweimassenschwungrad (10) über die Primärscheibe (12) mit der Eingangswelle (18) und über die Sekundärscheibe (16) mit einer mit der Ausgangswelle (26) verbundenen Kupplung (22), insbesondere Doppelkupplung, verbunden ist.