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Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer primären, mit einer in Zugrichtung Drehmoment in das Zweimassenschwungrad einleitenden und in Schubrichtung Drehmoment aufnehmenden Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Schwungmasse und einer gegenüber dieser verdrehbar gelagerten sekundären Schwungmasse sowie mehreren, über den Umfang zwischen diesen wirksam angeordneten Energiespeichern jeweils bestehend aus einer äußeren Bogenfeder und zumindest einer über zumindest einen Teil der Erstreckung dieser in Umfangsrichtung innerhalb dieser angeordneten inneren Bogenfeder, wobei die Bogenfedern bei Verdrehung der beiden Schwungmassen jeweils stirnseitig von an der primären Schwungmasse vorgesehenen und an einem mit der sekundären Schwungmasse verbundenen Flanschteil vorgesehenen Beaufschlagungseinrichtungen in Zugrichtung und Schubrichtung komprimiert werden.
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Ein gattungsgemäßes Zweimassenschwungrad mit ineinander geschachtelten Bogenfedern ist beispielsweise aus der
DE 199 09 044 A1 bekannt. Hierbei ist eine Verdrehsicherung der inneren gegenüber der äußeren Bogenfeder ausgebildet, indem zumindest zwei benachbarte Windungen bevorzugt im stirnseitigen Endbereich der äußeren Bogenfedern auf Block gewickelt sind und die innere Bogenfeder in diesem Bereich radial erweitert ist und mittels ihres Außendurchmessers radial in den Innenumfang der äußeren Bogenfeder radial eingreift. Durch eine derartige Ausbildung der Bogenfedern geht die Federkapazität der Bogenfedern verloren. Insbesondere während eines sogenannten Float-Betriebs des Kraftfahrzeugs ist das Isolationsverhalten des Zweimassenschwungrads verbesserungsbedürftig. Während eines Float-Zustands des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs wird bei höheren Drehzahlen die zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordnete Reibungskupplung ausgekuppelt und nach Abfall der Drehzahl der Brennkraftmaschine wieder eingekuppelt. Hierbei werden die Bogenfedern im Bogenfederkanal des Zweimassenschwungrads verschoben, wobei deren stirnseitiges Ende an den schubseitigen Beaufschlagungseinrichtungen des Zweimassenschwungrads anliegen. Wird während des Schließens oder nach dem Schließen der Reibungskupplung von der Brennkraftmaschine ein vom Fahrer mittels des Fahrpedals angefordertes, zumindest geringfügiges Drehmoment an das Zweimassenschwungrad angelegt, legen sich die zugseitigen Beaufschlagungseinrichtungen an die Endwindungen der Bogenfedern an. Infolge Fliehkraft haften diese in teilkomprimiertem Zustand an dem Außenumfang eines beispielsweise in einer Ringkammer der primären Schwungmasse vorgesehenen Bogenfederkanals reibschlüssig und weisen damit eine vergleichsweise hohe Steifigkeit bei der Anlage der zugseitigen Beaufschlagungseinrichtungen auf. Hierdurch können niederfrequente Schwingungen erzeugt werden, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle von einer On-Board-Diagnostik-Einheit (OBD) zur Erkennung und Kompensierung von Zündaussetzern als Zündaussetzer erkannt werden, wobei derartige Fehlinterpretationen zu Fehlsteuerungen der Brennkraftmaschine führen und das Abgasverhalten und die Laufruhe der Brennkraftmaschine stören.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Zweimassenschwungrad mit verbesserten Isolationseigenschaften insbesondere im Bereich eines Float-Zustands des Kraftfahrzeugs vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch ein Zweimassenschwungrad in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer primären, mit einer in Zugrichtung Drehmoment in das Zweimassenschwungrad einleitenden und in Schubrichtung Drehmoment aufnehmenden Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Schwungmasse und einer gegenüber dieser verdrehbar gelagerten sekundären Schwungmasse sowie mehreren, über den Umfang zwischen diesen wirksam angeordneten Energiespeichern jeweils bestehend aus einer äußeren Bogenfeder und zumindest einer über zumindest einen Teil der Erstreckung dieser in Umfangsrichtung innerhalb dieser angeordneten inneren Bogenfeder gelöst, wobei die Bogenfedern bei Verdrehung der beiden Schwungmassen jeweils stirnseitig von an der primären Schwungmasse vorgesehenen und an einem mit der sekundären Schwungmasse verbundenen Flanschteil vorgesehenen Beaufschlagungseinrichtungen in Zugrichtung und Schubrichtung komprimiert werden, Endwindungen der äußeren und inneren Bogenfedern jeweils mit Abstand zu benachbarten Windungen gewickelt und die äußeren und inneren Bogenfedern in einem vorgegebenen Abstand von zumindest drei Windungen gegenüber zumindest einer stirnseitigen Endwindung der Bogenfedern in Umfangsrichtung des Zweimassenschwungrads mittels Verschiebesicherungen gegeneinander verschiebegesichert sind.
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Durch eine derartige Ausbildung der Bogenfedern wird insgesamt infolge nicht bereits im unbelasteten Zustand auf Block gewickelter Windungen die Federkapazität erhöht. Zur Verbesserung des Isolationsverhaltens insbesondere im Float-Zustand wird die Verschiebesicherung abhängig von den Anforderungen an eine Verminderung der Steifigkeit der Bogenfedern soweit von den Endwindungen weg in Richtung Federmitte der Bogenfedern verlagert, dass eine Kennlinie der Federsteifigkeit gegen den Verdrehwinkel von primärer und sekundärer Schwungmasse mit geringer Steigung ausgebildet werden kann, um eine Fehlerkennung von Zündaussetzern durch die On-Board-Diagnostik-Einheit zu verhindern. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Verschiebesicherung der inneren gegenüber den äußeren Bogenfedern in einem Bereich angeordnet wird, an dem die Bogenfedern bereits einen Reibschluss mit dem Bogenfederkanal ausbilden.
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Besonders vorteilhaft für eine verbesserte Auswirkung der Isolationswirkung des Zweimassenschwungrads im Float-Zustand ist die Durchführung dieser Maßnahmen am schubseitigen Ende der Bogenfedern, insbesondere eine an schubseitig beaufschlagten Federenden vorhandene von den Federenden beabstandet angeordnete Verschiebesicherung ohne auf Block gewickelte Federenden der Bogenfedern.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, wenn die sekundärseitig angeordneten Beaufschlagungseinrichtungen der inneren Bogenfedern gegenüber den sekundärseitigen Beaufschlagungseinrichtungen der äußeren Bogenfedern in Umfangsrichtung erweitert sind. Dies hat zur Folge, dass die inneren Bogenfedern bei kleinen Verdrehwinkeln vor den äußeren Bogenfedern, welche gegebenenfalls auf Block komprimierte Windungen aufweisen und daher hohe Steifigkeiten aufweisen, komprimiert werden. Insgesamt wird hierdurch eine weichere Kennlinie des Zweimassenschwungrads insbesondere im Float-Zustand erzielt. Bevorzugt wird dabei der Windungsabstand der Windungen beziehungsweise die Steifigkeit der inneren Bogenfeder so gewählt, dass bei auf Block komprimierten Windungen der äußeren Bogenfeder die Windungen der inneren Bogenfeder voneinander beabstandet bleiben.
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Die Verschiebesicherung der beiden ineinander geschachtelten Bogenfedern gegeneinander kann beabstandet zu den Endwindungen mit oder ohne Fremdteile erfolgen. Dies bedeutet, dass die Verschiebesicherung durch radiale Einhängung von in Umfangsrichtung benachbarten Windungen der äußeren und inneren Bogenfedern gebildet sein kann oder mittels eines in Windungen der inneren und äußeren Bogenfedern eingebrachter Mittel, beispielsweise Clips, Klammern und dergleichen gebildet sein kann.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Teilschnitt durch ein Zweimassenschwungrad,
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2 eine schematische Darstellung eines schubseitigen Bereichs des Zweimassenschwungrads der 1 in unbelastetem Zustand
und
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3 den schubseitigen Bereich der 2 bei teilweiser Belastung in schematischer Darstellung.
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1 zeigt die obere Hälfte eines um die Drehachse 2 verdrehbaren Zweimassenschwungrads 1 und einem Drehschwingungstilger 5 das in Form des Fliehkraftpendels 6 gebildet ist. Das Eingangsteil 8 des Zweimassenschwungrads 1 ist an der Kurbelwelle 7 einer Brennkraftmaschine aufgenommen und bildet mit dem Scheibenteil 9 die primäre Schwungmasse 3 und die Ringkammer 10 für die in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher 11 in Form von ineinander geschachtelten Bogenfedern 12, 13.
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Das Ausgangsteil 14 des Zweimassenschwungrads 1 ist durch die sekundäre Schwungmasse 15 gebildet, an der eine Reibungskupplung aufgenommen sein kann und die auf dem Eingangsteil 8 mittels des Lagers 16 verdrehbar gelagert und zentriert ist. Mit der Schwungmasse 15 ist das Flanschteil 17 mittels der Niete 18 fest verbunden. Das Flanschteil 17 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus gefaltetem Blech hergestellt, kann jedoch auch aus nicht gefaltetem, mit entsprechender Stärke ausgebildetem Blech gebildet sein. Es weist radial außen ein axial angeformtes Plateau 19 auf, aus dem durch radiale Umlegung eines Blechstegs radial in die Ringkammer 10 eingreifende Arme 20 geformt sind. Die Arme 20 bilden die ausgangsseitigen Beaufschlagungseinrichtungen 22 für die Bogenfedern 12, 13, während die in dem Eingangsteil 8 und dem Scheibenteil 9 eingebrachten Einformungen 23, 24 die eingangsseitige Beaufschlagungseinrichtung 21 bilden. Werden Eingangsteil 8 und Ausgangsteil 14 entgegen der Wirkung der Energiespeicher 11 relativ, beispielsweise bei einem Auftreten einer Drehmomentspitze gegeneinander verdreht, werden die Energiespeicher 11 komprimiert und die zugehörige kinetische Energie in diesen gespeichert und anschließend wieder abgegeben, so dass ein schwingungsdämpfender Effekt auftritt.
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Die Beaufschlagungseinrichtungen 21, 22 beaufschlagen die Energiespeicher 11 unter Ausbildung einer abhängig von dem Verdrehwinkel der beiden Schwungmassen progressiven Kennlinie. Auf diese Weise kann auf einen Vordämpfer wie Innendämpfer verzichtet und anstelle dessen in den frei werdenden Bauraum das Fliehkraftpendel 6 eingesetzt werden.
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Zur Schwingungstilgung von Drehschwingungen ist dem Ausgangsteil 14 das Fliehkraftpendel 6 zugeschaltet, das aus dem Trägerflansch 25 und den gegenüber diesem mittels der Wälzkörper 27 verschwenkbaren Pendelmassen 26 gebildet ist. Der Trägerflansch 25 ist mittels der Niete 28 radial innerhalb der Niete 18 mit dem Flanschteil 17 verbunden und gegenüber den Armen 20 abgekoppelt, so dass der Trägerflansch 25 die Pendelmassen 26 radial innen und radial außen abgestützt aufnehmen kann, wobei diese axial beidseits des Trägerflansches 25 angeordnet sind und radial außen mittels der Zwischenbleche 29 und der Niete 30 miteinander verbunden sind. Durch die getrennten Kraftwege von der Schwungmasse 15 zu den Armen 20 und über die Niete 28 zum Trägerflansch 25 ist das Fliehkraftpendel 6 weitgehend von den auf das Flanschteil wirkenden Übertragungskräften entkoppelt und kann daher in besonders guter Weise an die Resonanzfrequenz der Brennkraftmaschine im Antriebsstrang angepasst werden.
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Das Fliehkraftpendel 6 mit dem Flanschteil 17 wird bevorzugt als eine Baueinheit ausgebildet, so dass die Pendelmassen 26 mit dem Trägerflansch 25 vorab und vor der Endmontage des Zweimassenschwungrads 1 zusammengesetzt werden können. Das Fliehkraftpendel 6 ist aus Bauraumgründen radial und axial innerhalb des Flanschteils 17 aufgenommen.
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Die 2 und 3 zeigen ausschnittsweise und in schematischer Darstellung einen der bevorzugt zwei über den Umfang verteilten Energiespeicher 11 mit der äußeren Bogenfeder 12 und der inneren Bogenfeder 13 im unbelasteten wie nicht komprimierten Zustand (2) und in Zugrichtung von den Beaufschlagungseinrichtungen 21 teilkomprimierten Zustand. Die der Beaufschlagungskraft der Beaufschlagungseinrichtungen 21 gegenwirkende Kraft resultiert dabei zumindest teilweise aus einer Reibkraft der Bogenfedern 12 an dem radial äußeren Umfang der Ringkammer 10 (1), an welche diese unter Fliehkrafteinwirkung verlagert wird.
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Die Endwindungen 31, 32 sowie die übrigen Windungen 33, 34 der Bogenfedern 12, 13 sind im unbelasteten Zustand mit Abstand gewickelt, so dass alle Windungen bei Komprimierung in Umfangsrichtung elastisch gegeneinander verlagert werden und eine hohe Federkapazität ausbilden. Je nach gewünschter Kennlinie insbesondere im Endbereich der Bogenfedern 12, 13 und während eines Float-Zustands ist die schematisch dargestellte Verschiebesicherung 4 zwischen den Bogenfedern 12, 13 um mehrere, zumindest drei Windungen 33 der äußeren Bogenfeder 12 und fünf Windungen 34 von den Endwindungen 31, 32 beabstandet angeordnet. Dadurch wird die Federkapazität insbesondere der inneren Bogenfeder 13 erhöht, wenn im Float-Zustand die äußere Bogenfeder 12 bereits auf Block der Windungen 33 komprimiert ist. Die Windungen 34 weisen zu der Endwindung 32 und jeweils den benachbarten Windungen 34 noch Abstand auf, so dass diese elastisch in Umfangsrichtung komprimiert werden können, obwohl die äußere Bogenfeder 12 komprimiert und an der radialen Anlagefläche der Ringkammer 10 infolge Fliehkraft festgelegt ist.
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Weiterhin ist die sekundärseitige Beaufschlagungseinrichtung 22 in den Beaufschlagungsbereich 22a für die Beaufschlagung der äußeren Bogenfeder 12 und den Beaufschlagungsbereich 22b für die innere Bogenfeder 13 aufgeteilt. Bei einer Umkehr des Drehmoments von – wie dargestellt – Zug auf Schub wechselnder Beaufschlagung der Energiespeicher 11 wird dabei die innere mit nicht auf Block der Endwindung 32 und der Windungen 34 beanspruchte Bogenfeder 13 zuerst belastet, so dass entsprechende niederfrequente Schwingungen noch gedämpft werden, bevor bei großen Verdrehwinkeln der Primär- und Sekundärmasse auch die äußeren Bogenfedern 12 beaufschlagt werden. Es versteht sich, dass je nach Ausbildung derartig stufenförmig ausgebildeter Beaufschlagungsbereiche 22a, 22b zur Flanschmitte der Beaufschlagungseinrichtungen 22 symmetrisch oder asymmetrisch in Zug- und Schubrichtung beziehungsweise in Zug- oder Schubrichtung eine nacheinander folgende Beaufschlagung der Bogenfedern 12, 13 vorgesehen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Drehachse
- 3
- Schwungmasse
- 4
- Verschiebesicherung
- 5
- Drehschwingungstilger
- 6
- Fliehkraftpendel
- 7
- Kurbelwelle
- 8
- Eingangsteil
- 9
- Scheibenteil
- 10
- Ringkammer
- 11
- Energiespeicher
- 12
- Bogenfeder
- 13
- Bogenfeder
- 14
- Ausgangsteil
- 15
- Schwungmasse
- 16
- Lager
- 17
- Flanschteil
- 18
- Niet
- 19
- Plateau
- 20
- Arm
- 21
- Beaufschlagungseinrichtung
- 22
- Beaufschlagungseinrichtung
- 22a
- Beaufschlagungsbereich
- 22b
- Beaufschlagungsbereich
- 23
- Einformung
- 24
- Einformung
- 25
- Trägerflansch
- 26
- Pendelmasse
- 27
- Wälzkörper
- 28
- Niet
- 29
- Zwischenblech
- 30
- Niet
- 31
- Endwindung
- 32
- Endwindung
- 33
- Windung
- 34
- Windung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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