DE102012209103A1

DE102012209103A1 - Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102012209103A1
Application number: DE201210209103
Authority: DE
Inventors: Michael Kühnle; David Schnädelbach
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: DE102012209103B4

Abstract

Ein Torsionsschwingungsdämpfer zur Übertragung von Drehmoment zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite umfasst eine mit der Eingangsseite verbundene Scheibe, einen mit der Ausgangsseite verbundenen Flansch, eine Bogenfeder zur elastischen Kopplung der Scheibe mit dem Flansch und einen separaten Retainer mit einer umlaufenden radial äußeren Begrenzung zur Führung der Bogenfeder auf deren radialer Außenseite.

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem separaten Retainer zur Führung einer Bogenfeder.
In einem Antriebsstrang, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, wird ein Torsionsschwingungsdämpfer zur Übertragung von Drehmoment zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe verwendet. Der Torsionsschwingungsdämpfer koppelt eine Eingangsseite elastisch drehbar mit einer Ausgangsseite, um während der Übertragung von Drehmoment Torsionsschwingungen zu dämpfen bzw. zu isolieren. Ein bekannter Torsionsschwingungsdämpfer verwendet eine Bogenfeder, die entlang eines Umfangs um die Drehachse gekrümmt ist und bei positiven wie auch bei negativen Verdrehwinkeln zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite komprimiert wird.
Um die Bogenfeder in ihrer dem Umfang folgenden Form zu halten und radial nach außen gegen Fliehkräfte abzustützen, wird ein sogenannter Retainer verwendet. Ein üblicher Retainer liegt radial außen an der Bogenfeder an und erstreckt sich entlang eines Abschnitts des Umfangs der Bogenfeder. Dabei ist der Retainer drehstabil entweder mit der Eingangsseite oder mit der Ausgangsseite verbunden. Bei derartigen Konstruktionen erfolgt eine Übermittlung von Kraft zwischen einem Ende der Bogenfeder und der Eingangs- bzw. Ausgangsseite üblicherweise mittels eines weiteren Blechs, das mit der Eingangs- bzw. Ausgangsseite vernietet ist.
Eine Scheibe des Torsionsschwingungsdämpfers, die beispielsweise mit der Ausgangsseite verbunden ist, ist daher im Bereich der Bogenfeder axial stark deformiert („getopft“), wodurch im Bereich radial außerhalb der Bogenfeder durch den Krümmungsradius ein nicht nutzbarer Bauraum entsteht. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Torsionsschwingungsdämpfer anzugeben, der mit einer verringerten Anzahl Bauelemente auskommt und einen kompakteren Aufbau ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Torsionsschwingungsdämpfers mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Ein erfindungsgemäßer Torsionsschwingungsdämpfer zur Übertragung von Drehmoment zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite umfasst eine mit der Eingangsseite verbundene Scheibe, einen mit der Ausgangsseite verbundenen Flansch, eine Bogenfeder zur elastischen Kopplung der Scheibe mit dem Flansch und einen separaten Retainer mit einer umlaufenden radial äußeren Begrenzung zur Führung der Bogenfeder auf deren radialer Außenseite.
Der Retainer liegt nicht im Kraftfluss zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite und muss weder mit der Scheibe noch mit dem Flansch verbunden sein. Die Form des Retainers mit der in Umlaufrichtung geschlossenen äußeren Begrenzung verleiht dem Retainer einen stabilen Aufbau, der Materialeinsparungen zulassen kann. Die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Torsionsschwingungsdämpfers können durch diesen Retainer gesteigert sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Scheibe einen radialen Steg zum Eingriff mit einem Ende der Bogenfeder, der Retainer umfasst eine axiale Anlagefläche zur Führung der Bogenfeder in einer axialen Richtung und die radiale Anlagefläche des Retainers weist eine Aussparung zur Aufnahme des Stegs der Scheibe in axialer Richtung auf. In Drehrichtung ist der Retainer dadurch mittels des in die Aussparung eingreifenden Stegs an der Scheibe fixiert. Dies ermöglicht eine rasche und einfache Montage des Torsionsschwingungsdämpfers, was zu Kostenvorteilen während der Herstellung führen kann. Der Retainer kann beispielsweise als Tiefzieh-Bauteil ebenfalls kostengünstig herstellbar sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform tritt der Steg in radial in die Aussparung ein bzw. aus dieser aus. Ein Krümmungsradius des Stegs außerhalb der Aussparung bzw. radial innerhalb und außerhalb des ist nicht erforderlich, so dass ansonsten nicht nutzbarer Bauraum in diesen Bereichen entfällt. Der Torsionsschwingungsdämpfer kann dadurch kompakter und leistungsfähiger aufgebaut sein.
Der Retainer kann eine zweite Anlagefläche aufweisen, um die Bogenfeder auch in der zweiten axialen Richtung zu führen. Dadurch kann die Bogenfeder in weiter verbesserter Weise am Torsionsschwingungsdämpfer geführt sein.
Der Steg der Scheibe kann in axialer Richtung gebogen sein, um über einen Mittelpunkt eines kreisförmigen Endes der Bogenfeder zu verlaufen. Dadurch kann ein effizienter und verkantungsarmer Eingriff des Stegs mit der Bogenfeder erzielt sein, ohne besondere Anforderungen an die Herstellbarkeit der Scheibe zu stellen. Die Scheibe kann beispielsweise als Stanz- bzw. Prägeteil kostengünstig herstellbar sein.
In einer Ausführungsform ist die Scheibe auf der radialen Außenseite des Retainers fortgesetzt. Der Retainer kann radial außen an der Scheibe anliegen, wodurch die Führung der Torsionsfeder an Stabilität gewinnen kann. Die vergrößerte Stabilität des Aufbaus kann den Einsatz einer geringeren Materialstärke für den Retainer ermöglichen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist an der Außenseite der Scheibe eine Pendelmasse in der Drehebene verschiebbar angebracht. Dadurch verfügt der Torsionsschwingungsdämpfer über ein Fliehkraftpendel, das effizient dazu beitragen, Torsionsschwingungen zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite zu bilden. Dabei kann die Pendelmasse bis unmittelbar an den Retainer heranführbar sein, wodurch der Torsionsschwingungsdämpfer trotz des Fliehkraftpendels in radialer Richtung kompakt aufgebaut sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Retainer an der Scheibe befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise mittels Nieten erfolgen, ohne dass der Retainer dadurch Teil des Kraftflusses zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite wird. Durch diese Maßnahme kann beispielsweise Klappergeräuschen, die zwischen dem Retainer und der Scheibe entstehen können, vorgebeugt werden.
Der Flansch kann mit einer Nabe verbunden sein, wobei der Flansch im Bereich der Nabe axial mit einer Mittelinie der Bogenfeder fluchtet. Dadurch kann eine Kraftübertragung zwischen der Bogenfeder und der Nabe ohne axiale Umlenkung erfolgen, während gleichzeitig die Bogenfeder bezüglich ihres Schwerpunkts in axialer Richtung optimiert an der Nabe angeordnet ist.
Der Flansch kann einen Mitnehmer zur Anlage an einem Ende der Bogenfeder umfassen, wobei die Bogenfeder mehrere konzentrische Federelemente umfasst und der Mitnehmer axial derart geformt ist, dass er an Enden aller Federelemente anliegt.
Eine symmetrische, effiziente und einfache Kraftübertragung zwischen der Bogenfeder und dem Flansch kann dadurch realisiert sein.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
1 eine Explosionsdarstellung eines Torsionsschwingungsdämpfers;
2 eine Schnittansicht des montierten Torsionsschwingungsdämpfers aus 1,
3 eine weitere Schnittansicht des Torsionsschwingungsdämpfers aus 1; und
4 eine Außenansicht des Torsionsschwingungsdämpfers der vorangehenden Figuren darstellt.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Torsionsschwingungsdämpfers 100. Der Torsionsschwingungsdämpfer 100 ist drehbar um eine Drehachse 105 und umfasst eine Anzahl Nieten 110, mehrere Bogenfedern 115, eine Nabe 120, an der ein Flansch 125 mit Mitnehmern 130 befestigt ist, einen Retainer 135 mit Ausnehmungen 140 und eine Scheibe 145 mit Stegen 150 und Eingriffselementen 155. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist eine Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers 100 durch die Scheibe 145 gebildet, wobei die Eingriffselemente 155 beispielsweise in eine Kupplung oder ein Zahnrad einer Primärverzahnung eingreifen, und eine Ausgangsseite durch die Nabe 120 mit dem Flansch 125. Der Torsionsschwingungsdämpfer 100 ist insbesondere zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs, vorgesehen.
Die Nieten 110 sind zur Befestigung des Retainers 135 an der Scheibe 145 vorgesehen und können in einer anderen Ausführungsform auch entfallen. Die Bogenfedern 115 sind auf einem Umfang um die Drehachse 105 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform liegen drei Bogenfedern 115 auf dem gleichen Umfang, man spricht von einer 3er-Teilung. In anderen Ausführungsformen können auch andere Teilungen verwendet werden, beispielsweise eine Teilung im Bereich zwischen 2 und 8.
Jede der Bogenfedern 115 umfasst in der dargestellten Ausführungsform ein äußeres Federelement 160 und ein inneres Federelement 165, die zueinander konzentrisch auf dem Umfang um die Drehachse 105 liegen. In weiteren Ausführungsformen können auch mehr oder weniger Federelemente 160, 165 konzentrisch zueinander angeordnet sein. Ferner können auch mehrere axiale hintereinander geschaltete Federelemente 160, 165 von einer Bogenfeder 115 umfasst sein.
Die Nabe 120 umfasst üblicherweise eine Innenverzahnung zum Eingriff mit einer entsprechend verzahnten Welle. In einer anderen Ausführungsform kann die Nabe 120 auch entfallen und der Flansch 125 kann Drehmoment an ein anderes Bauelement übertragen. Dieses andere Bauelement kann insbesondere mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 100 integriert ausgeführt sein.
Die Mitnehmer 130 des Flanschs 125 sind bevorzugterweise gleichmäßig auf einem Umfang um die Drehachse 105 verteilt, so dass Oberflächen der Mitnehmer 130, die in bzw. gegen die Drehrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers 100 weisen, jeweils mit Enden der Bogenfedern 115 in Anlage stehen. Dabei sind die Mitnehmer 130 in axialer Richtung vorzugsweise bogenförmig ausgeführt, um einerseits mit allen Federelementen 160, 165 einer Bogenfeder 115 in Eingriff zu stehen und andererseits Raum zum Eingriff der Stege 150 der Scheibe 145 mit den Bogenfedern 115 zu lassen.
Der Retainer 135 ist vorzugsweise aus einem Blech gefertigt und allgemein wie ein Topf mit der Drehachse 105 als Mittelachse geformt. Im Bereich der Drehachse 105 befindet sich im Retainer 135 eine Aussparung zur Aufnahme eines axialen Abschnitts der Nabe 120. An die Aussparung schließt sich radial nach außen ein in der Drehebene liegender Rand mit Aussparungen für die Nieten 110 an. Weiter radial nach außen liegt ein wulstförmiger Bereich, der um einen Umfang um die Drehachse 105 gekrümmt ist, entlang dem auch die Bogenfedern 115 gekrümmt sind. In dem wulstförmigen Abschnitt liegen drei Aussparungen 140 zur Aufnahme jeweils eines der Stege 150 der Scheibe 145.
Die Scheibe 145 weist einen radialen Innenbereich auf, der demjenigen des Retainers 135 ähnelt. Eine nahe der Drehachse 105 liegende Aussparung zur Aufnahme eines axialen Abschnitts der Nabe 120 wird radial außen gefolgt von einem in der Drehebene liegenden Abschnitt mit Löchern zur Aufnahme der Nieten 110. Außerhalb dieses Bereichs sind drei große Fenster in die Scheibe 145 eingebracht, welche die radialen Stege 150 freistellen.
Die Stege 150 sind in axialer Richtung S-förmig gekrümmt, so dass in bzw. gegen die Drehrichtung liegende Oberflächen der Stege 150 mit den Enden der Bogenfedern 115 in Eingriff stehen können. Ein ebenfalls in der Drehebene liegender und außerhalb der Stege 150 angeordneter Abschnitt der Scheibe 145 ist in der dargestellten Ausführungsform bezüglich dem innersten Bereich der Scheibe 145 leicht nach links versetzt. Im äußeren Bereich der Scheibe 145 sind zahlreiche Aussparungen angebracht, die zur Führung von Pendelmassen (nicht dargestellt) dienen, die zusammen mit der Scheibe 145 eines oder mehrere Fliehkraftpendel bilden.
In anderen Ausführungsformen kann das zu übermittelnde Drehmoment auch auf andere Weise als mittels der Eingriffselemente 155 in die Scheibe 145 eingetragen werden, beispielsweise mittels eines Zahnkranzes oder eines mit der Scheibe 145 vernieteten Bauelements.
In dem beschriebenen Torsionsschwingungsdämpfer 100 kann die Bogenfeder 115 sehr platzsparend verbaut werden. Der gesamte zur Verfügung stehende Bauraum kann für die Bogenfeder bzw. einen dazu gehörigen Federkanal genutzt werden. Die Scheibe 145 muss nicht getopft werden, wodurch insbesondere bei Ausführungsformen mit Fliehkraftpendel radialer Bauraum eingespart werden kann. Der Retainer 135 kann einfach montierbar sein und muss zu übertragende Kräfte nicht abstützen.
2 zeigt eine erste Schnittansicht des montierten Torsionsschwingungsdämpfers 100 aus 1. Die Schnittebene verläuft durch die Drehachse 105 und durch einen Mitnehmer 130 des Flanschs 125 sowie einen Steg 150 der Scheibe 145.
Zusätzlich zu den in 1 dargestellten Elementen ist in einem radial äußeren Bereich der Scheibe 145 ein Fliehkraftpendel 205 gebildet. Das Fliehkraftpendel 205 umfasst eine erste Pendelmasse 210, eine zweite Pendelmasse 220, einen Bolzen 225 und eine Rolle 230. Die beiden Pendelmassen 210, 220 sind auf unterschiedlichen axialen Seiten der Scheibe 145 angeordnet und mittels des Bolzens 225 miteinander verbunden. Die Pendelmassen 210 und 220 sind in der Drehebene bezüglich der Scheibe 145 entlang einer Bahn verschiebbar, die durch die Form der Aussparung in der Scheibe 145 bedingt ist, durch die der Bolzen 225 verläuft. Dabei hilft die optionale Rolle 230, eine reibungsarme Verschiebung zu erzielen.
Im Bereich der Bogenfeder 115 ist der Steg 150 der Scheibe 145 in axialer Richtung so verbogen, dass er eine U-förmige Kurve beschreibt, die den Mittelpunkt des kreisförmigen Endes der Bogenfeder 115 überstreicht. Ein radial inneres Ende des Stegs 150 tritt im Wesentlichen in radialer Richtung in den Ausschnitt 140 des Retainers 135 ein und ein radialer äußerer Abschnitt des Stegs 150 tritt im Wesentlichen in radialer Richtung aus der Aussparung 140 aus.
Der Mitnehmer 130 des Flanschs 125 ist in axialer Richtung ebenfalls S-förmig bzw. U-förmig deformiert. Dabei liegt ein Abschnitt des Flanschs 125, der mit der Nabe 120 in Eingriff liegt, fluchtend mit dem Mittelpunkt des kreisförmigen Endes der Bogenfeder 115. Der Umfang um die Drehachse 105, auf dem die Bogenfedern 115 verteilt sind, verläuft durch diesen Mittelpunkt. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt ein Außenbereich des Endes der Bogenfeder 115, der beispielsweise durch das ringförmige Ende des äußeren Federelements 160 gebildet ist, an wenigstens zwei Punkten, die bezüglich des Mittelpunkts des kreisförmigen Endes des Federelements 115 um ca. 180° versetzt sind, am Mitnehmer 130 an. Allgemein ist die axiale Krümmung des Mitnehmers 130 im Bereich der Bogenfeder 115 geringer als die des Stegs 150.
3 zeigt eine weitere Schnittansicht des montierten Torsionsschwingungsdämpfers 100 aus 1, wobei die Schnittebene durch die Drehachse 105 und durch den Retainer 135 in einem Bereich zwischen zwei Aussparungen 140 verläuft.
Ein in der Schnittebene angeordneter Bolzen 225 des Fliehkraftpendels 205 weist keine Rolle 230 auf.
Der Retainer 135 ist in einem radial inneren Bereich mittels der Niete 110 an der Scheibe 145 befestigt, wobei diese Befestigung in anderen Ausführungsformen auch entfallen kann. Ein radial weiter außen liegender Abschnitt des Retainers 135 umläuft die Bogenfeder 115 auf einem Winkel von ca. 180° bezüglich des oben mit Bezug auf 2 beschriebenen Umfangs. Dabei ist der Retainer 135 so geformt, dass die Bogenfeder 115 in axialer Richtung nach rechts am Retainer 135 anliegt und in axialer Richtung nach links durch einen Abschnitt des Retainers 135 gehalten ist. Der die Bogenfeder 115 nach links haltende Abschnitt des Retainers 135 kann auch entfallen, so dass der Retainer 135 nach links geöffnet ist. In der Darstellung von 3 wird deutlich, wie der Retainer 135 in den Ausschnitt 140 der Scheibe 145 axial nach rechts eingreift, um die Bogenfeder 115 axial fluchtend mit dem Flansch 125 zu positionieren.
4 zeigt eine Außenansicht des Torsionsschwingungsdämpfers 100 der 1 bis 3. Bezüglich der Darstellung von 1 erfolgt die Ansicht von links. Zusätzlich zu den in 1 dargestellten Elementen sind drei Fliehkraftpendel 205 dargestellt, die um einen Umfang um die Drehachse 105 verteilt angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann auch eine größere oder kleinere Anzahl Fliehkraftpendel 205 auf einem Umfang verteilt sein, wobei die Anzahl der Fliehkraftpendel nicht notwendigerweise mit der Teilung der Bogenfedern 115 übereinstimmen muss.
Bezugszeichenliste

100: Torsionsschwingungsdämpfer
105: Drehachse
110: Niete
115: Bogenfeder
120: Nabe (Eingangsseite)
125: Flansch
130: Mitnehmer
135: Retainer
140: Aussparung
145: Scheibe (Ausgangsseite)
150: Steg
155: Eingriffselement
160: äußeres Federelement
165: inneres Federelement
205: Fliehkraftpendel
210: erste Pendelmasse
220: zweite Pendelmasse
225: Bolzen
230: Rolle

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer (100) zur Übertragung von Drehmoment zwischen einer Eingangsseite (120) und einer Ausgangsseite (145), umfassend: – eine mit der Eingangsseite verbundene Scheibe (145); – einen mit der Ausgangsseite verbundenen Flansch (125); – eine Bogenfeder (115) zur elastischen Kopplung der Scheibe (145) mit dem Flansch (125); – einen separaten Retainer (135) mit einer umlaufenden radial äußeren Begrenzung zur Führung der Bogenfeder (115) auf deren radialer Außenseite.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 1, wobei die Scheibe (145) einen radialen Steg (150) zum Eingriff mit einem Ende der Bogenfeder (115) umfasst, der Retainer (135) eine axiale Anlagefläche zur Führung der Bogenfeder (115) in einer axialen Richtung aufweist und die radiale Anlagefläche des Retainers (135) eine Aussparung (140) zur Aufnahme des Stegs (150) der Scheibe (145) in axialer Richtung aufweist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 2, wobei der Steg (150) in radialer Richtung in die Aussparung (140) ein- und austritt.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Retainer (135) eine zweite axiale Anlagefläche aufweist, um die Bogenfeder (115) auch in der zweiten axialen Richtung zu führen.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Steg (150) der Scheibe (145) in axialer Richtung gebogen ist, um über einen Mittelpunkt eines kreisförmigen Endes der Bogenfeder (115) zu verlaufen.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Scheibe (145) auf der radialen Außenseite des Retainers (135) fortgesetzt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 6, wobei an der Außenseite der Scheibe (145) eine Pendelmasse (210, 220) in der Drehebene verschiebbar abgebracht ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Retainer (135) an der Scheibe (145) befestigt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Flansch (125) mit einer Nabe (120) verbunden ist und der Flansch (125) im Bereich der Nabe (120) axial mit einer Mittellinie der Bogenfeder (115) fluchtet.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Flansch (125) einen Mitnehmer (130) zur Anlage an einem Ende der Bogenfeder (115) umfasst, die Bogenfeder (115) mehrere konzentrische Federelemente (160, 165) umfasst und der Mitnehmer (130) axial derart geformt ist, dass er an Enden aller Federelemente (160, 165) anliegt.