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Die Erfindung betrifft eine Nabeneinrichtung für einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für einen Torsionsschwingungsdämpfer einer Kraftfahrzeugkupplungsscheibe, mit einer Nabe, die eine Innenverzahnung zum Aufsetzen auf eine Getriebewelle und eine Außenverzahnung aufweist, mit einem Konus, der die Nabe in einem Axialabschnitt umgreift und mit einer Drehmitnahme zum rotatorischen Anbinden des Konus an die Nabe. Die Erfindung betrifft weiterhin einen entsprechenden Torsionsschwingungsdämpfer und eine entsprechende Kraftfahrzeugkupplungsscheibe.
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Die
DE 199 20 397 A1 zeigt eine solche Nabeneinrichtung sowie einen entsprechenden Torsionsschwingungsdämpfer für eine Kraftfahrzeugkupplungsscheibe. Diese Nabeneinrichtung umfasst (a) eine Nabe, die eine Innenverzahnung zum Aufsetzen auf eine Getriebewelle und eine Außenverzahnung aufweist, (b) einen Konus, der die Nabe in einem axialen Endabschnitt umgreift und (c) eine Drehmitnahme aus formschlüssig ineinandergreifenden Strukturen der Nabe und des Konus, die den Konus drehfest an die Nabe anbindet. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist zumindest einen Vordämpfer mit einem ersten Kraftspeicher und zumindest einen Hauptdämpfer mit einem zweiten Kraftspeicher auf, wobei die Kraftspeicher zwischen den jeweiligen Eingangs- und Ausgangsteilen des Vor- und Hauptdämpfers wirksam sind und das Ausgangsteil des Torsionsschwingungsdämpfers die Nabe der Nabeneinrichtung ist. Weiterhin ist ein das Ausgangsteil des Hauptdämpfers bildender Flansch mit Innenprofil aufgenommen. Das Innenprofil steht mit einem Außenprofil der Nabe in Eingriff, wobei über dieses Profil dem Flansch des Hauptdämpfers gegenüber der Nabe eine begrenzte Relativverdrehung ermöglicht ist. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist weiterhin zumindest ein das Eingangsteil des Hauptdämpfers bildendes und die Reibbeläge der Kupplungsscheibe aufnehmendes Scheibenteil sowie zumindest eine Reibeinrichtung und eine zumindest einen Teil der Reibeinrichtung ansteuernden und den Reibeingriff definierenden Feder auf, die in das Außenprofil der Nabe eingreift.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Nabeneinrichtung anzugeben, die zur Isolation der Getriebegeräusche bzw. zur Dämpfung von Ungleichformigkeiten der Verbrennungsmotordrehzahl eines an eine entsprechende Kupplung angeschlossenen Verbrennungsmotors während bestimmter Betriebsphasen des Motors (Motorstart bzw. -stopp; Leerlauf warm oder kalt) eine Erhöhung der Reibung bzw. der Hysterese in dem entsprechenden Torsionsschwingungsdämpfer bzw. der entsprechenden Kupplungsscheibe bewirkt. Es ist weiterhin Aufgabe, einen solchen entsprechenden Torsionsschwingungsdämpfer bzw. eine entsprechende Kraftfahrzeugkupplungsscheibe anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Bei der erfindungsgemäßen Nabeneinrichtung ist vorgesehen, dass die Anbindung des Konus an die Nabe mit einem rotatorischen Spiel behaftet ist, die einen vordefinierten Freiwinkel a zwischen Nabe und Konus (Reibkonus) zulässt. Der Freiwinkel α ist der maximale Winkel, den das rotatorische Spiel zulässt. Dieses Spiel ist vorgewählt und deutlich erkennbar/messbar groß. Somit wird eine stabile, gezielte Erhöhung der Reibung bzw. der Hysterese mit auf der Nabe direkt angebrachter Drehmitnahme gesteuert. Diese Drehmitnahme in Zusammenarbeit mit dem Konus ermöglicht es, nach dem definiertem Freiwinkel bzw. dem Erreichen eines Endes des rotatorischen Spiels eine erhöhte Reibung bzw. Hysterese bereitzustellen. Nach Durchlauf des Freiwinkels kommt es anschließend bevorzugt zu einer drehfesten Anbindung des Konus an die Nabe.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt der Freiwinkel α in einem Winkelbereich 1° ≤ α ≤ 3°. Dieser Winkelbereich hat sich als besonders günstig herausgestellt. Er ist in der Größenordnung des typischen maximalen Verdrehwinkels eines Vordämpfers eines Torsionsschwingungsdämpfers für eine Kraftfahrzeugkupplungsscheibe von etwa 2.5°.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehmitnahme mindestens eine zwischen Nabe und Konus ausgebildete Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur aufweist, bei der ein Vorsprung des einen Bauteils in eine Ausnehmung des anderen Bauteils eingreift. Diese Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur bewirkt das rotatorische Spiel sowie die drehfeste Anbindung mittels eines spielbehafteten Formschlusses. Das rotatorische Spiel ergibt sich durch eine entsprechend größere umfängliche Ausdehnung der Ausnehmung gegenüber der umfänglichen Ausdehnung des Vorsprungs.
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Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass der mindestens eine Vorsprung der Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur an der Nabe und die mindestens eine Ausnehmung der Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur am Konus ausgebildet sind. Die Vorsprünge sind bevorzugt als zahnartig ausgebildet Vorsprünge an der Außenkontur der Nabe angeordnet.
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Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der mindestens eine Vorsprung der Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur am Konus und die mindestens eine Ausnehmung der Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur an der Nabe ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ragt die Außenverzahnung der Nabe radial über den Außenumfang des Konus hinaus.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die eine Stirnseite der Außenverzahnung einen Steckanschlag des Konus bildet. Die Außenverzahnung und der Konus sind also auf Höhe zweier einander benachbarter Axialabschnitte der Nabe angeordnet.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine konische Fläche des Konus eine Anstellwinkel β bezüglich der Achse der Nabe bzw. der Nabeneinrichtung aufweist, wobei der Anstellwinkel β im Bereich 30° < β < 60°, vorzugsweise 40° < β < 50° vorgesehen ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für mindestens eine Kraftfahrzeugkupplungsscheibe, mit einem Eingangsteil, das zwei drehfest miteinander verbundene Scheibenteile aufweist, mit mindestens einer Reibeinrichtung und mit zumindest einer Dämpfervorrichtung, die mindestens einen Kraftspeicher aufweist. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist weiterhin eine vorstehend genannte Nabeneinrichtung auf, deren Nabe das Ausgangsteil des Torsionsschwingungsdämpfers bildet und deren Konus das eine Scheibenteil am anderen Scheibenteil zentriert und die Reibkräfte der Reibeinrichtung festlegt. Die konische Fläche des Konus bildet eine Kontaktfläche zu dem einen der beiden Scheibenteile, das in dem entsprechenden Kontaktbereich entsprechend der konischen Fläche geformt ist, also einen entsprechenden Anstellwinkel aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei Arten von Dämpfervorrichtungen vorgesehen sind, von denen eine als Vordämpfer mit zumindest einem Kraftspeicher geringerer Steifigkeit und die andere als Hauptdämpfer mit zumindest einem Kraftspeicher höherer Steifigkeit ausgebildet sind.
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Die Erfindung betrifft schließlich noch eine Kraftfahrzeugkupplungsscheibe mit Reibbelägen und einem vorstehend genannten Torsionsschwingungsdämpfer, wobei zumindest eines der Scheibenteile die Reibbeläge trägt. Die entsprechende Kupplung kann eine einfache Einscheibenkupplung, eine Zweischeibenkupplung, eine Doppelkupplung, etc. sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine Nabe für eine Nabeneinrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung,
- 2: die entsprechende Nabeneinrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung und
- 3: eine Schnittdarstellung durch einen Torsionsschwingungsdämpfer einer Kraftfahrzeugkupplungsscheibe mit der Nabeneinrichtung aus 2.
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Die 1 zeigt eine Nabe 10 einer in 2 gezeigten Nabeneinrichtung 12. Diese Nabe 10 weist eine Innenverzahnung 14 zum Aufsetzen auf eine (nicht gezeigte) Getriebewelle und eine Außenverzahnung 16 auf. Die Nabeneinrichtung 12 weist neben der Nabe 10 auch einen Konus 18 und eine Drehmitnahme 20 auf. Der im Wesentlichen ringförmig ausgestaltete Konus 18 umgreift die Nabe 10 in einem Axialabschnitt, genauer gesagt in einem axialen Endabschnitt der Nabe 10. Der Konus 18 ist mittels der Drehmitnahme 20 bis auf ein wohldefiniertes rotatorisches Spiel drehfest an die Nabe 10 angebunden. Das rotatorische Spiel lässt also einen vordefinierten Freiwinkel α zwischen Nabe 10 und Konus 18 zu. Dieser ist beispielsweise zu 2.5° gewählt. Die Drehmitnahme 20 wird von mehreren (hier vier) zwischen Nabe 10 und Konus 18 ausgebildeten Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstrukturen gebildet. Dabei ist der jeweilige Vorsprung 22 der Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur an der Nabe 10 und die jeweilige Ausnehmung 24 der Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur am Konus 18 ausgebildet. Jede der Ausnehmungen 24 ist umfänglich ein kleines Stück breiter als der zugehörige, (also in die jeweilige Ausnehmung eingreifende) Vorsprung 22. Daher ist die Anbindung des Konus 18 an die Nabe 10 mit dem bereits erwähnten rotatorischen Spiel behaftet, die einen dem Breitenunterschied von Ausnehmung 24 und Vorsprung 22 entsprechenden Freiwinkel α zwischen Nabe und Konus zulässt (siehe 2).
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Die gezeigte Außenverzahnung 16 ist nicht vollumfänglich ausgebildet, sondern nur in zwei einander gegenüberliegenden Umfangsbereichen 26, 28. Die dazwischen liegenden Umfangsbereiche 30, 32 sind außenverzahnungsfrei um Platz für die (nicht gezeigten) Vordämpfer des entsprechenden (in 3 teilweise gezeigten) Torsionsschwingungsdämpfers 34 zu lassen. In jedem der Umfangsbereiche 26, 28 mit Außenverzahnung 16 sind auch die Vorsprünge 22 angeordnet. Die Zähne der Außenverzahnung 16 der Nabe 10 ragen radial über den maximalen Außenradius des Konus 18 hinaus.
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Die Außenverzahnung 16 und der Konus 18 sind bei der fertig montierten Nabeneinrichtung 12 also auf Höhe zweier einander benachbarter Axialabschnitte der Nabe 10 angeordnet. Dabei bildet die eine seitliche Stirnseite der Außenverzahnung 16 einen Steckanschlag des Konus 18.
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Die konische Fläche 36 des Konus 18 weist eine Anstellwinkel β bezüglich der Achse 38 der Nabe 10 bzw. der Nabeneinrichtung 12 auf, wobei dieser Anstellwinkel β im Bereich 40° < β < 50°, nämlich bei etwa 45° vorgesehen ist.
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Die 3 zeigt den Torsionsschwingungsdämpfer 34 für eine Kraftfahrzeugkupplungsscheibe. Dieser weist ein Eingangsteil auf, das seinerseits zwei drehfest miteinander verbundene Scheibenteile 40, 42 umfasst. Weiterhin weist der Torsionsschwingungsdämpfer 34 mehrere Dämpfervorrichtungen 44 mit als Federn (Schraubendruckfedern) ausgebildeten Kraftspeichern 46 und zumindest eine Reibeinrichtung 48 auf. Schließlich ist auch die Nabeneinrichtung 12 Teil des Torsionsschwingungsdämpfers 34, wobei die Nabe 10 der Nabeneinrichtung 12 das Ausgangsteil des Torsionsschwingungsdämpfers 34 bildet und der Konus 18 der Nabeneinrichtung 12 das eine Scheibenteil 40 am anderen Scheibenteil 42 zentriert und die Reibkräfte der Reibeinrichtung 48 festlegt.
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Ist der Torsionsschwingungsdämpfer 34 ein Torsionsschwingungsdämpfer einer Kraftfahrzeugkupplungsscheibe mit Reibbelägen, so trägt zumindest eines der Scheibenteile 40, 42 die Reibbeläge.
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Details zu den verschiedenen Möglichkeiten der Ausgestaltung von Torsionsschwingungsdämpfern und insbesondere deren Dämpfervorrichtungen und Reibeinrichtungen kann man unter anderem der eingangs genannten Schrift
DE 199 20 397 A1 entnehmen. Entscheidend ist bei der vorliegenden Erfindung die Ausgestaltung der Nabeneinrichtung 12 und deren Auswirkung auf den Torsionsschwingungsdämpfer 34 im Allgemeinen und die Reibeinrichtung 48 im speziellen.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer 34 besitzt beispielsweise als Vordämpfer ausgebildete Dämpfervorrichtungen (nicht gezeigt) und als Hauptdämpfer ausgebildete Dämpfervorrichtungen 44. Das Eingangsteil des Torsionsschwingungsdämpfers 34, das auch das Eingangsteil des Hauptdämpfers 44 darstellt, ist durch das erste - nicht komplett dargestellte - Scheibenteil 40 sowie das mit diesem über einen nicht gezeigten Abstandsbolzen drehfest verbundene zweite Scheibenteil 42 gebildet. Das Ausgangsteil des Hauptdämpfers (die gezeigte Dämpfervorrichtung 44) ist durch einen Flansch 50 gebildet, der ein Innenprofil, vorzugsweise eine Innenverzahnung, aufweist, welches in die Außenverzahnung 16 der Nabe 10 eingreift. Zwischen Außenverzahnung 16 der Nabe 10 und der Innenverzahnung des Flansches 50 ist in Umfangsrichtung ein Zahnflankenspiel vorhanden, welches dem jeweiligen Wirkbereich des nicht gezeigten Vordämpfers entspricht.
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In einem Beispiel eines Torsionsschwingungsdämpfers 34 sind die das Eingangsteil bildenden Scheibenteile 40, 42 gegeneinander mittels einer Tellerfeder unter axialer Zwischenlegung des Konus 18, der sich an einer Schulter der Nabe 10 axial abstützt, verspannt. Dabei wird durch die axiale Federkonstante der Tellerfeder eine Zentrierung des Scheibenteils 40 auf dem Konus 18 bewirkt. Zur Optimierung der Zentrierung des Scheibenteils 40 auf dem Konus 18 wird der Anstellwinkel β des Konus 18 und des Scheibenteils 40 im Bereich der Kontaktfläche zum Konus 18 zwischen 30° < β < 60°, vorzugsweise 40° < β < 50° eingestellt.
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Bei einer Relativverdrehung zwischen der Nabe 10 und den Scheibenteilen 40, 42 tritt am Konus 18 ein Reibmoment auf, das in Abhängigkeit vom Anstellwinkel β der zueinander in Kontakt stehenden Reibflächen, der Federkonstante der Tellerfeder und den Reibwerten der relativ zueinander verdrehten Teile bestimmt wird. Dabei kann der Reibeingriff zwischen dem Kontaktbereich des Scheibenteils 40 mit dem Konus 18 an der Kontaktfläche und/oder vorzugsweise zwischen dem Konus 18 und einer (nicht gezeigten) Energiespeicheraufnahme des Vordämpfers an einer Kontaktfläche eingestellt werden. Die abtriebsseitige Ansteuerung oder Beaufschlagung der Kraft- bzw. Energiespeicher des (nicht gezeigten) Vordämpfers erfolgt mittels eines von der Seite des Scheibenteils 42 auf die Energiespeicher eingreifenden Steuerblechs, das in die Außenverzahnung 16 der Nabe 10 eingreift.
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Der für den Formschluss mit den Vorsprüngen 22 der Nabe 10 mit den Ausnehmungen 24 versehene Konus 18 dient -wie gesagt- zur Zentrierung des Scheibenteils 40 auf dem Scheibenteil 42 und bewirkt die Festlegung der Reibkraft bei der Reibeinrichtung 48.
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Somit wird durch die Drehmitnahme 20, die den Konus 18 mit einem rotatorischen Spiel an die Nabe 10 rotatorisch ankoppelt, eine stabile, gezielte Erhöhung der Reibung bzw. der Hysterese erreicht. Die Vorsprungs-Ausnehmungs-Eingriffstruktur der Drehmitnahme 20 ermöglicht in Zusammenarbeit mit dem Konus 18 (Reibkonus) nach einem definierten Freiwinkel α bzw. einem rotatorischen Spiel eine erhöhte Reibung bzw. Hysterese.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Nabe
- 12
- Nabeneinrichtung
- 14
- Innenverzahnung
- 16
- Außenverzahnung
- 18
- Konus
- 20
- Drehmitnahme
- 22
- Vorsprung
- 24
- Ausnehmung
- 26
- Umfangsbereich (mit Außenverzahnung)
- 28
- Umfangsbereich (mit Außenverzahnung)
- 30
- Umfangsbereich (außenverzahnungsfrei)
- 32
- Umfangsbereich (außenverzahnungsfrei)
- 34
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 36
- konische Fläche
- 38
- Achse
- 40
- Scheibenteil
- 42
- Scheibenteil
- 44
- Dämpfervorrichtung
- 46
- Kraftspeicher
- 48
- Reibeinrichtungen
- 50
- Flansch
- α
- Freiwinkel
- β
- Anstellwinkel
