DE102012212817A1

DE102012212817A1 - Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE102012212817A1
Application number: DE201210212817
Authority: DE
Inventors: Hartmut Mende
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2013-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit um eine gemeinsame Drehachse angeordneten und entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegeneinander relativ begrenzt verdrehbaren, eingangsseitigen und ausgangsseitigen Schwungmassen. Zur Vereinfachung eines Zweimassenschwungrads und Verringerung dessen Bauraums wird eine verbesserte Ausführungsform mit einer Kombination folgender Merkmale vorgeschlagen: – die Federeinrichtung ist aus über den Umfang verteilten trocken betriebenen linearen Druckfedern gebildet, – die Druckfedern sind jeweils paarweise in Federfenstern zweier axial voneinander beabstandeter miteinander verbundener, eingangsseitiger Scheibenteile aufgenommen, – axial zwischen den Scheibenteilen ist ein ausgangsseitiges, mit der sekundären Schwungmasse verbundenes, mittels radial erstreckter Flanschflügel ausgangsseitig die Druckfedern beaufschlagendes Flanschteil angeordnet, – die Druckfedern werden an ihren gegenüber liegenden Stirnseiten eingangsseitig und ausgangsseitig beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit um eine gemeinsame Drehachse angeordneten und entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegeneinander relativ begrenzt verdrehbaren, eingangsseitigen und ausgangsseitigen Schwungmassen.
Zweimassenschwungräder insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen sind aus Serienanwendungen hinreichend bekannt. Bevorzugt werden Ausführungsformen eingesetzt, die über den Umfang verteilte Bogenfedern aufweisen, die in einem befetteten Ringkanal aufgenommen sind. Aufgrund der bekannterweise typischen Reibcharakteristik der Bogenfedern am Außenumfang des Ringkanals unter Fliehkrafteinfluss sind je nach Anwendung Innendämpfer oder Fliehkraftpendel zur verbesserten Schwingungsisolation nötig, die insbesondere axial einen hohen Bauraumbedarf aufweisen und kostenaufwendig sind. Aufgabe der Erfindung ist daher, derartige Zweimassenschwungräder vorteilhaft weiterzubilden und Ausbildungsformen vorzuschlagen, die einfach und kostengünstig zu fertigen sind und einen geringen, insbesondere axial geringen Bauraumbedarf aufweisen.
Die Aufgabe wird durch ein Zweimassenschwungrad mit um eine gemeinsame Drehachse angeordneten und entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegeneinander relativ begrenzt verdrehbaren, eingangsseitigen und ausgangsseitigen Schwungmassen mit einer Kombination folgender Merkmale gelöst:

– die Federeinrichtung ist aus über den Umfang verteilten trocken betriebenen linearen Druckfedern gebildet,
– die Druckfedern sind jeweils paarweise in Federfenstern zweier axial voneinander beabstandeter miteinander verbundener, eingangsseitiger Scheibenteile aufgenommen,
– axial zwischen den Scheibenteilen ist ein ausgangsseitiges, mit der sekundären Schwungmasse verbundenes, mittels radial erstreckter Flanschflügel ausgangsseitig die Druckfedern beaufschlagendes Flanschteil angeordnet,
– die Druckfedern werden an ihren gegenüber liegenden Stirnseiten eingangsseitig und ausgangsseitig beaufschlagt.

Durch die vorgeschlagene Merkmalskombination kann mit einer Federeinrichtung bestehend aus kurzen, linearen, über kleine Verdrehwinkel belastete und damit einer geringeren Fliehkraftbelastung ausgesetzten Druckfedern auf eine Befettung verzichtet werden. Hierdurch kann durch Wegfall der Seitenwände eines Ringkanals axialer Bauraum gespart werden und der Durchmesser der Druckfedern beispielsweise optimal und ohne Zwischenteile an die eingangsseitigen und ausgangsseitigen Bauraumgrenzen angenähert werden. Hierbei dienen zwei axial benachbarte und miteinander verbundene Scheibenteile der Aufnahme und eingangsseitigen Beaufschlagung der Druckfedern, wobei in einem Federfenster der Scheibenteile jeweils zwei Druckfedern aufgenommen sind, welche an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten eingangsseitig durch Anschläge an den Federfenstern und ausgangsseitig mittels Flanschflügeln des Flanschteils beaufschlagt. In bevorzugter Weise greifen von radial außen zwischen zugewandte Stirnseiten der Druckfedern Mitnehmer eines gegenüber den Scheibenteilen verdrehbaren Übersetzungsrings ein. Durch diese Verschaltung der Druckfedern kann insgesamt eine weichere Kennlinie des Zweimassenschwungrads vorgesehen und damit eine Vergrößerung der Verdrehwinkel der Schwungmassen mit einer der Bogenfedercharakteristik angenäherten Dämpfungscharakteristik erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der bei den bevorzugt mittels Stanz- und Umformungsverfahren hergestellten Scheibenteile anfallende Stanzabfall der Federfenster vorteilhaft genutzt, indem dieser an den Scheibenteilen erhalten wird und in Form von Laschen ausgestellt wird und zur Aufnahme weiterer Komponenten des Zweimassenschwungrads vorgesehen wird, indem die Laschen entsprechend angeformt, umgelegt beziehungsweise in ähnlicher Weise bearbeitet werden. Beispielsweise können die Laschen nach axialer Beabstandung und einem Umlegen nach radial außen oder radial innen in Anzahl aller oder eines Teils der Federfenster eine weitere Komponente, beispielsweise einen Anlasserzahnkranz, eine Zusatzmasse und/oder einen Zündmarkierungsgeber wie Geberring aufnehmen. Die Befestigung erfolgt durch Nieten, Schrauben, Schweißen und/oder Schrumpfen oder in anderer Form von Presssitzen. Je nach Anwendung können die Laschen an beiden oder einem der sekundären Schwungmasse zu- oder abgewandten Scheibenteil ausgestellt sein.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Zweimassenschwungrads nicht gehärtete Scheibenteile aus vergleichsweise einfachem, zur Kaltumformung geeignetem Stahl, beispielsweise DD12 enthalten, wobei radial außen und/oder radial innerhalb der Druckfedern gehärtete Blechteile mit Auflageflächen für die Druckfedern vorgesehen sind, die in die Federfenster eingelegt werden und die Kontaktflächen zu den Druckfedern bilden. In kostengünstiger Weise kann hierdurch trotz der erhöhten Teileanzahl eine aufwendige Härtung der Scheibenteile entfallen.
Alternativ oder zusätzlich können gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform die Druckfedern bei Überlastung durch Blocklage geschützt werden, indem zwischen einem eingangsseitigen Bauteil und einem ausgangsseitigen Bauteil Anschläge zur Begrenzung des Verdrehwinkels zwischen aus- und eingangsseitigen Schwungmassen kleiner einer Blocklage der Druckfedern vorgesehen ist. Hierbei hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn an einer Aufnahme der eingangsseitigen Schwungmasse an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ein Stützteil mit Verdrehspiel in Höhe eines vorgegeben Verdrehwinkels in einen profilierten Innenumfang des Flanschteils eingreift. Durch eine derartige Ausbildung des Stützteils als Verstärkungsring des Zweimassenschwungrads an der Kurbelwelle und des Flanschteils mit komplementär zueinander angeordneten, das maximale Verdrehspiel vorgegebenen Profilierungen kann ohne zusätzliche Bauteile das Verdrehspiel der Schwungmassen begrenzt werden.
Es hat sich alternativ oder zusätzlich als vorteilhaft gezeigt, wenn sich die Scheibenteile radial außen aneinander abstützen, indem beispielsweise zwischen den Scheibenteilen radial außen Anlageflächen vorgesehen sind. Im Weiteren können die Scheibenteile radial außen miteinander verbunden sein, so dass radial innen auf Verbindungsmittel wie Abstandsniete und dergleichen zwischen den Scheibenteilen und damit auf von den Verbindungsmitteln durchsetzte Freischnitte in dem Flanschteil in Höhe des Verdrehwinkels der Schwungmassen verzichtet werden kann. Die Verbindung der beiden Scheibenteile kann mittels Nieten, Schrauben oder dergleichen erfolgen. Bevorzugterweise werden die Scheibenteile miteinander verscheißt, beispielsweise mittels eines Laserschweißverfahrens.
Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch das vorgeschlagene Zweimassenschwungrad,
2 ein ausgangsseitiges Scheibenteil von der Außenseite des Zweimassenschwungrads der 1 in 3D-Ansicht,
3 ein ausgangsseitiges Scheibenteil von der Innenseite des Zweimassenschwungrads der 1 in 3D-Ansicht,
4 ein Detail des Scheibenteils der 2 und 3 in 3D-Ansicht,
5 eine 3D-Ansicht eines Scheibenteils mit eingelegten Blechringen und Druckfedern von der Außenseite des Zweimassenschwungrads und
6 eine 3D-Ansicht eines Scheibenteils mit eingelegten Blechringen und Druckfedern von der Innenseite des Zweimassenschwungrads.
Die 1 zeigt das um die Drehachse 2 verdrehbare Zweimassenschwungrad 1 mit den beiden mittels der Lagerung 3 aufeinander gelagerten und entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 4 gegeneinander relativ verdrehbaren Schwungmassen 5, 6 im Teilschnitt.
Die primäre Schwungmasse 5 ist aus den Scheibenteilen 7, 8 gebildet, die radial außen an den Anlageflächen 9, 10 aneinander gelegt und mittels der Schweißnaht 11 wie Laserschweißnaht oder Schweißpunkten miteinander fest verbunden sind. Aus den Scheibenteilen 7, 8 sind mehrere, bevorzugt vier über den Umfang verteilte Federfenster 12, 13 ausgeschnitten, in denen die Druckfedern 14 aufgenommen sind. Hierbei dienen die radial verlaufenden Anschläge 15, 16 als Beaufschlagungseinrichtungen zur eingangsseitigen Beaufschlagung der gegenüberliegenden Stirnseiten der Druckfedern 14.
Das Scheibenteil 7 ist nach radial innen erweitert und nimmt mittels des einteilig angeformten Lagerflansches 18 die Lagerung 3 auf und ist mittels der Schrauben 17 unter Zwischenlegung des Stützteils 19 mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden. Zumindest aus einem Teil des freigestellten Materials der Federfenster 12, 13 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel radial außen die Laschen 20, 21 axial ausgestellt. Hierbei ist an dem axialen Ende der über den Umfang verteilten Laschen 20 des von der sekundären Schwungmasse 6 abgewandten Scheibenteils 7 die Zusatzmasse 22 stumpf angeordnet, beispielsweise angeschweißt. Die über den Umfang verteilten Laschen 21 sind an deren Ende nach radial innen abgekantet und nehmen an deren Außenumfang oder – wie gezeigt – axial an der Anlagefläche 23 den Anlasserzahnkranz 24 auf.
Die sekundäre Schwungmasse 6 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Gegendruckplatte einer nicht im Detail dargestellten Reibungskupplung ausgebildet. Mit der sekundären Schwungmasse 6 ist mittels der Niete 25 das zwischen den Scheibenteilen 7, 8 angeordnete Flanschteil 26 fest verbunden. Das Flanschteil 26 weist nach radial außen erweiterte, im Schnitt entlang der gezeigten Schnittlinie nicht einsehbare Flanschflügel auf, welche die gegenüberliegenden Stirnseiten der Druckfedern 14 als Beaufschlagungseinrichtungen ausgangsseitig beaufschlagen. Die einander zugewandten Stirnseiten der Druckfedern 14 werden von den Mitnehmern 27 beaufschlagt, welche nach radial innen erweitert an dem gegenüber den Scheibenteilen 7, 8 verdrehbaren Übersetzungsring 41 einteilig angeformt sind.
Zur Begrenzung des Verdrehwinkels der Schwungmassen 5, 6 zur Verhinderung einer Blocklage der Druckfedern 14 insbesondere bei hohen Drehmomentspitzen wie Impacts, Resonanzdurchgänge und dergleichen ist zwischen dem Stützteil 19 und dem Flanschteil 26 die Verdrehbegrenzung 28 ausgebildet. Hierzu weist das Stützteil 19 radial außen die Außenprofilierung 29 und das Flanschteil die zu dieser komplementäre Innenprofilierung 30 unter Ausbildung des für den vorgesehenen Verdrehwinkel vorgegebenen Verdrehspiels auf.
Die Scheibenteile 7, 8 sind bevorzugt aus nicht gehärtetem, zur Kaltumformung geeigneten Stahl hergestellt. Zur Vermeidung von Verschleiß dieser durch die Druckfedern 14 sind an den Scheibenteilen 7, 8 gehärtete – hier zu Blechringen zusammengefasste – Blechteile 31, 32 befestigt wie vernietet, welche sich im Bereich der Federfenster 12, 13 radial außen beziehungsweise radial innen an den in Umfangsrichtung verlaufenden Bereichen 33, 34 der Federfenster 12, 13 abstützen und dem Umfang der Druckfedern 14 nachgebildeten Flügel 35, 36 ausbilden, welche der Abstützung der Druckfedern 14 dienen.
Die 2 bis 4 zeigen das Scheibenteil 8 der 1 in 3D-Ansicht von zwei Seiten beziehungsweise im Detail. Über den Umfang verteilt sind vier Federfenster 13 zur Aufnahme der Druckfeder 14 (1) ausgenommen, deren Ausnehmungen als Laschen 21 axial ausgestellt und nach radial innen umgeformt sind, um den Anlasserzahnkranz 24 (1) aufnehmen zu können. In Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Federfenstern 13 sind die Öffnungen 37 vorgesehen, an denen das Blechteil 32 (1) aufgenommen ist. Im Bereich der Federfenster 13 ist das Scheibenteil 7 im Wesentlichen und bis auf die infolge ihrer Funktion unterschiedlich geformten Laschen 21, 20 (1) spiegelsymmetrisch ausgebildet.
Die 5 und 6 zeigen einen Ausschnitt des Scheibenteils 8 der 1 bis 4 in 3D-Darstellung von zwei Seiten mit eingelegtem und mittels der Niete 38 mit diesem vernieteten Blechteil 32 und eingelegten Druckfedern 14. In vorteilhafter Weise sind pro Federfenster 13 zwei Druckfedern eingelegt, welche an ihren abgewandten Stirnseiten 39 eingangsseitig von den Anschlägen 16 des Scheibenteils 8 beaufschlagt werden. In derselben Weise beaufschlagen die Anschläge 15 des Scheibenteils 7 der 1 die Stirnseiten 39 der Druckfedern 14. Die einander zugewandten Stirnseiten 40 der Druckfedern 14 werden von den – nicht dargestellten – Flanschflügeln 27 des Flanschteils 26 (1) ausgangsseitig beaufschlagt.
Bezugszeichenliste

1: Zweimassenschwungrad
2: Drehachse
3: Lagerung
4: Federeinrichtung
5: Schwungmasse
6: Schwungmasse
7: Scheibenteil
8: Scheibenteil
9: Anlagefläche
10: Anlagefläche
11: Schweißnaht
12: Federfenster
13: Federfenster
14: Druckfeder
15: Anschlag
16: Anschlag
17: Schraube
18: Lagerflansch
19: Stützteil
20: Lasche
21: Lasche
22: Zusatzmasse
23: Anlagefläche
24: Anlasserzahnkranz
25: Niet
26: Flanschteil
27: Mitnehmer
28: Verdrehbegrenzung
29: Außenprofilierung
30: Innenprofilierung
31: Blechteil
32: Blechteil
33: Bereich
34: Bereich
35: Flügel
36: Flügel
37: Öffnung
38: Niet
39: Stirnseite
40: Stirnseite
41: Übersetzungsring

Claims

Zweimassenschwungrad (1) mit um eine gemeinsame Drehachse (2) angeordneten und entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung (4) gegeneinander relativ begrenzt verdrehbaren, eingangsseitigen und ausgangsseitigen Schwungmassen (5, 6), gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: – die Federeinrichtung (4) ist aus über den Umfang verteilten trocken betriebenen linearen Druckfedern (14) gebildet, – die Druckfedern (14) sind jeweils paarweise in Federfenstern (12, 13) zweier axial voneinander beabstandeter miteinander verbundener, eingangsseitiger Scheibenteile (7, 8) aufgenommen, – axial zwischen den Scheibenteilen (7, 8) ist ein ausgangsseitiges, mit der sekundären Schwungmasse (6) verbundenes, mittels radial erstreckter Flanschflügel ausgangsseitig die Druckfedern (14) beaufschlagendes Flanschteil (26) angeordnet, – die Druckfedern (14) werden an ihren gegenüber liegenden Stirnseiten eingangsseitig und ausgangsseitig beaufschlagt.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Scheibenteilen (7, 8) ein gegenüber diesen verdrehbarer Übersetzungsring (41) mit nach radial innen zwischen einander zugewandte Stirnflächen der Druckfedern (14) jeweils eines Federfensters (12, 13) eingreifenden Mitnehmern (27) vorgesehen ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Federfenstern (12, 13) ausgestellte Laschen (20, 21) zur Aufnahme weiterer Komponenten des Zweimassenschwungrads (1) vorgesehen sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Komponente ein Anlasserzahnkranz (24), eine Zusatzmasse (22) und/oder ein Zündmarkierungsgeber ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (21) aus dem der ausgangsseitigen Schwungmasse (6) zugewandten Scheibenteil (8) ausgestellt sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (20) aus dem der ausgangsseitigen Schwungmasse (6) abgewandten Scheibenteil (7) ausgestellt sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass radial außen und/oder radial innerhalb der Druckfedern gehärtete Blechteile (31, 32) mit Flügeln (35, 36) zur Abstützung der Druckfedern (14) vorgesehen sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem eingangsseitigen Bauteil und einem ausgangsseitigen Bauteil Anschläge zur Begrenzung des Verdrehwinkels zwischen aus- und eingangsseitigen Schwungmassen (5, 6) kleiner einer Blocklage der Druckfedern (14) vorgesehen ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Aufnahme der eingangsseitigen Schwungmasse (5) an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ein Stützteil (19) mit einer Außenprofilierung (29) mit Verdrehspiel in Höhe eines vorgegeben Verdrehwinkels in eine Innenprofilierung (30) des Flanschteils (26) eingreift.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Scheibenteilen (7, 8) radial außen an Anlageflächen (9, 10) miteinander verbunden sind.