DE102013202690B4

DE102013202690B4 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102013202690B4
Application number: DE102013202690.0A
Authority: DE
Inventors: Leopold Eisterlehner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: DE102013202690A1

Abstract

Drehschwingungsdämpfer (1) für einen Riementrieb eines Verbrennungsmotors, umfassend- eine mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehfest verbindbare Nabe (2),- eine Riemenscheibe (6),- ein die Nabe mit der Riemenscheibe (6) verbindendes, elastisches Entkopplungselement (7), wobei das Entkopplungselement (7) an der breitesten Stelle in Axialrichtung (3) eine erste Breite (22) aufweist, und- einen ersten mit der Nabe (2) verbundenen Torsionsschwingungsdämpfer (11), wobei der erste Torsionsschwingungsdämpfer (11) einen ersten Schwungring (9) und ein den ersten Schwungring (9) mit der Nabe (2) verbindendes elastisches Torsionselement (10) umfasst, wobei das Torsionselement (10) und das Entkopplungselement (7) in ihrer axialen Erstreckung, um zumindest 25% der ersten Breite (22), überlappen, und- einen zweiten mit der Nabe (2) verbundenen Torsionsschwingungsdämpfer (12), wobei die Riemenscheibe (6) in Axialrichtung (3) zwischen dem ersten Torsionsschwingungsdämpfer (11) und dem zweiten Torsionsschwingungsdämpfer (12) angeordnet ist, wobei der erste Torsionsschwingungsdämpfer (11) und der zweite Torsionsschwingungsdämpfer (12) die Riemenscheibe (6) in Radialrichtung (4) überragen und in Axialrichtung (3) seitlich begrenzen, so dass eine axialversetzte Montage eines Riemens nicht möglich ist.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer für einen Riementrieb eines Verbrennungsmotors. Insbesondere wird der Drehschwingungsdämpfer in einem Kraftfahrzeug verwendet.
Ein Drehschwingungsdämpfer ist üblicherweise ein Kombinationsbauteil aus einem Torsionsschwingungsdämpfer und einer entkoppelten Riemenscheibe. Der Torsionsschwingungsdämpfer umfasst üblicherweise einen Schwungring und ein Gummielement oder eine viskose Öllagerung. Dadurch wird ein Federmassesystem dargestellt, das die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle und somit die Belastung der Kurbelwelle reduziert. Die Riemenscheibe ist üblicherweise über ein Gummielement von der Nabe entkoppelt. Das Gummielement lässt eine stärkere Verdrehung zu und reduziert die verbleibende Drehungleichförmigkeit und dadurch die Belastung des Riementriebs.
DE 196 11 258 A1 offenbart ein Verfahren zum Übertragen eines Drehmomentes von einem antriebsseitig angeordneten, ersten Scheibenteil auf ein relativ zu diesem verdrehbar gelagertes, zweites Scheibenteil über mindestens ein federnd verformbares Element, und das Drehmoment wird von dem einen Scheibenteil auf das andere Scheibenteil mindestens teilweise durch Reibkräfte übertragen.
DE 197 08 082 A1 offenbart, dass eine Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen an Kurbelwellen mit einer an der Kurbelwelle befestigbaren Nabe, einem damit verbundenen Schwungring und einem außenliegenden Bauteil zur Drehmomentübertragung, so verbessert werden soll, sodass hochfrequente Torsionsschwingungen der Kurbelwelle reduziert werden und tieffrequente Drehungleichförmigkeiten isoliert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Riemenscheibe über eine drehelastische Kupplung mit der Nabe verbunden ist und, dass der Schwungring parallel zur drehelastischen Kupplung in einem an der Nabe befestigten, ringförmigen, mit einem viskosen oder viskoelastischen Fluid gefüllten Gehäuse angeordnet ist.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Drehschwingungsdämpfer anzugeben, der bei kostengünstiger Herstellung und Montage sehr kompakt aufgebaut ist und betriebssicher funktioniert.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Drehschwingungsdämpfer für einen Riementrieb eines Verbrennungsmotors, umfassend eine mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehfest verbindbare Nabe. Entsprechend der Kurbelwelle bzw. entsprechend der Nabe sind eine Axialrichtung und eine Radialrichtung definiert. Der Drehschwingungsdämpfer umfasst ferner eine Riemenscheibe, ein Kopplungselement und einen ersten Torsionsschwingungsdämpfer. Um die Riemenscheibe wird ein entsprechender Riemen gelegt, um so den Drehschwingungsdämpfer mit Nebenaggregaten, beispielsweise einem Generator, zu verbinden. Die Nabe ist mit der Riemenscheibe über das elastische Entkopplungselement, welches insbesondere ringförmig ausgestaltet ist, verbunden. An dem Entkopplungselement ist an der breitesten Stelle, im Querschnitt betrachtet, eine erste Breite definiert. Die erste Breite wird in Axialrichtung gemessen. Der erste Torsionsschwingungsdämpfer ist mit der Nabe verbunden.
Der erste Torsionsschwingungsdämpfer umfasst einen ersten Schwungring und ein den ersten Schwungring mit der Nabe verbindendes elastisches Torsionselement. Dieses elastische Torsionselement ist beispielsweise aus Gummi ausgestaltet. Das elastische Torsionselement ist ringförmig ausgebildet und an seinem inneren Umfang mit der Nabe verbunden. Der erste Schwungring sitzt bevorzugt am äußeren Umfang des elastischen Torsionselementes. Um einen möglichst kompakten Aufbau des Drehschwingungsdämpfers zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Torsionselement und das Entkopplungselement in ihrer axialen Erstreckung überlappen. Betrachtet man den Drehschwingungsdämpfer im Querschnitt, so liegt das Torsionselement radial außerhalb des Entkopplungselementes. In axialer Richtung überlappen das Torsionselement und das Entkoppelungselement um zumindest 25% der ersten Breite.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass das Torsionselement und das Entkopplungselement in ihrer axialen Erstreckung um zumindest 40%, vorzugsweise zumindest 50%, besonders vorzugsweise zumindest 60%, der ersten Breite überlappen. Durch die größere Überlappung der zentralen Bauteile des ersten Torsionsschwingungsdämpfers und der entkoppelten Riemenscheibe ist ein sehr kompakter Aufbau mit möglichst geringer axialer Erstreckung möglich.
Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Riemenscheibe auf dem ersten Torsionsschwingungsdämpfer gleitbeweglich gelagert ist. Insbesondere ist die Riemenscheibe auf dem ersten Schwungring des ersten Torsionsschwingungsdämpfers gleitbeweglich gelagert.
Durch die Lagerung der Riemenscheibe auf dem ersten Torsionsschwingungsdämpfer überlappen die Riemenscheibe und der Torsionsschwingungsdämpfer in ihrer axialen Erstreckung, so dass auch in diesem Bereich ein kompakter Aufbau möglich ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Entkopplungselement als sog. „axiale Gummispur“ ausgebildet ist. Hierzu ist die Riemenscheibe an einer axialen ersten Stirnfläche des Entkopplungselementes mit dem Entkopplungselement verbunden. Die Nabe, insbesondere ein die Nabe mit dem Entkopplungselement verbindender Verbindungsarm, ist an einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche des Entkopplungselementes mit dem Entkopplungselement verbunden. Durch diese Anbindung des Entkopplungselementes an den Stirnseiten, kann das Entkopplungselement relativ breit, in Axialrichtung gemessen, ausgebildet werden. Die Erstreckung des Entkopplungselementes in Radialrichtung wird gleichzeitig reduziert. Dadurch kann der Bauraum radial innerhalb des Torsionselementes optimal ausgenutzt werden. Da das Torsionselement ohnehin eine gewisse Breite in axialer Richtung aufweist, ist es von Vorteil, auch das Entkopplungselement durch die Ausbildung als axiale Gummispur in der Axialrichtung zu strecken.
Alternativ dazu ist bevorzugt eine radiale Gummispur vorgesehen. Dabei ist die Riemenscheibe an einer radialen Außenseite des Entkopplungselements mit dem Entkopplungselement verbunden. Die Nabe oder ein entsprechender Verbindungsarm ist an der radialen Innenseite des Entkopplungselements mit dem Entkopplungselement verbunden.
Das Entkopplungselement ist vorzugsweise, im Querschnitt betrachtet, V-förmig. Dabei weist das Entkopplungselement, an seiner radialen Außenseite in Axialrichtung gemessen eine größere Breite als an seiner radialen Innenseite auf. Diese Ausbildung ist insbesondere bevorzugt für die axiale Gummispur vorgesehen.
Der Drehschwingungsdämpfer weist erfindungsgemäß einen zweiten Torsionsschwingungsdämpfer auf. Die Riemenscheibe befindet sich in Axialrichtung zwischen dem ersten Torsionsschwingungsdämpfer und dem zweiten Torsionsschwingungsdämpfer. Der zweite Torsionsschwingungsdämpfer kann entweder als Gummidämpfer oder als viskoser Dämpfer ausgebildet sein. Als Gummidämpfer umfasst der zweite Torsionsschwingungsdämpfer ein entsprechendes elastisches Torsionselement mit einem Schwungring. Als viskoser Dämpfer umfasst der zweite Torsionsschwingungsdämpfer einen Hohlkörper, in dem ein Schwungring ölgelagert ist. In besonders bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass der erste Torsionsschwingungsdämpfer als Gummidämpfer und der zweite Torsionsschwingungsdämpfer als viskoser Dämpfer ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß überragen die beiden Torsionsschwingungsdämpfer die Riemenscheibe in Radialrichtung. In Axialrichtung begrenzen die beiden Torsionsschwingungsdämpfer die Riemenscheibe, so dass eine achsversetzte Montage, beispielsweise der Versatz um eine Rille, des Riemens nicht möglich ist.
An dem Drehschwingungsdämpfer ist eine Montageseite definiert. Diese Montageseite wird dem Verbrennungsmotor zugewandt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Torsionsschwingungsdämpfer näher an der Montageseite angeordnet ist, als der erste Torsionsschwingungsdämpfer. Im montierten Zustand befindet sich somit der zweite Torsionsschwingungsdämpfer näher an dem Verbrennungsmotor.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen der Riemenscheibe und dem Entkopplungselement ein Hohlraum ausgebildet ist, der in Axialrichtung offen ist. Dieser Hohlraum öffnet sich zu der der Montageseite gegenüberliegenden Seite. Das Torsionselement ragt in den Hohlraum hinein. Durch dieses Ineinanderragen der einzelnen Bauteile ist ein kompakter Aufbau möglich.
Die Erfindung zeigt einen kompakten und leichten Aufbau eines Drehschwingungsdämpfers. Durch das geringe Gewicht des Drehschwingungsdämpfers kann die Belastung der Kurbelwellenlagerung reduziert werden. Insbesondere durch den sehr kompakten Aufbau in axialer Richtung ragt der Drehschwingungsdämpfer nicht mehr so weit, wie im Stand der Technik, über das äußerste Lager der Kurbelwelle hinaus. Dadurch reduziert sich die auf das Lager wirkende Kraft.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
2 eine Detailansicht zu 1.

Die beiden 1 und 2 zeigen einen Drehschwingungsdämpfer 1. Der Drehschwingungsdämpfer 1 weist eine Nabe 2 auf. Mittels eines Klemmelementes 25 kann die Nabe 2 an der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors befestigt werden. Hierzu weist das Klemmelement 25 Befestigungslöcher auf. Entsprechend der Nabe 2 sind eine Axialrichtung 3 und eine Radialrichtung 4 definiert. Eine Montageseite 5 ist im montierten Zustand dem Verbrennungsmotor zugewandt.
Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst eine Riemenscheibe 6. Die Riemenscheibe 6 ist über ein elastisches Entkopplungselement 7 mit der Nabe 2 verbunden. Die direkte Verbindung zwischen dem elastischen Entkopplungselement 7 und der Nabe 2 erfolgt über einen Verbindungsarm 8. Das elastische Entkopplungselement 7 ist ringförmig ausgebildet und weist zwei axiale Stirnseiten auf. An einer axialen Stirnseite ist die Riemenscheibe 6 angebunden. An der anderen axialen Stirnseite ist der Verbindungsarm 8 zur Nabe 2 angebunden. Es handelt sich somit bei dem Entkopplungselement 7 um eine axiale Gummispur. Zwischen der Riemenscheibe 6 und dem Entkopplungselement 7 ist ein Hohlraum 17 definiert. Dieser Hohlraum 17 öffnet sich in Axialrichtung zu der der Montageseite 5 gegenüberliegenden Seite.
Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst ferner einen ersten Torsionsschwingungsdämpfer 11. Der erste Torsionsschwingungsdämpfer 11 umfasst einen ersten Schwungring 9. Auf dem ersten Schwungring 9 ist die Riemenscheibe 6 gleitbeweglich gelagert. Der erste Schwungring 9 ist mit einem ringförmigen elastischen Torsionselement 10 verbunden. Das Torsionselement 10 wiederum ist über einen weiteren Verbindungsarm 13 mit der Nabe 2 verbunden.
Der weitere Verbindungsarm 13 setzt sich zusammen aus einem ersten axialen Anteil 13, der direkt mit dem Torsionselement 10 verbunden ist, einem zweiten axialen Anteil 16, der mit der Nabe 2 verbunden ist, und einem radialen Anteil 15, der den ersten axialen Anteil 14 mit dem zweiten axialen Anteil 16 verbindet.
Das Entkopplungselement 7 befindet sich in dem Raum zwischen dem ersten axialen Anteil 14 und dem zweiten axialen Anteil 16. Dadurch ragen der erste axiale Anteil 14 und das Torsionselement 10 in den Hohlraum 17.
Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst ferner einen zweiten Torsionsschwingungsdämpfer 12, ausgebildet als viskoser Dämpfer. Der zweite Torsionsschwingungsdämpfer 12 umfasst einen Hohlkörper 18. In den Hohlkörper 18 ist ein zweiter Schwungring 19 eingesetzt. Der zweite Schwungring 19 ist mit einem viskosen Öl in dem Hohlkörper 18 gelagert.
Der Hohlkörper 18 und der erste Schwungring 9 bilden jeweils eine seitliche Begrenzung 21, die in Radialrichtung 4 über die Riemenscheibe 6 hinausragt. Dadurch ist eine seitliche Begrenzung für den Riemen gegeben.
Insbesondere 2 zeigt, dass das elastische Entkopplungselement 7 an seiner breitesten Stelle, insbesondere an seiner radial äußersten Stelle, eine erste Breite 22 aufweist. An der radialen Innenseite des elastischen Entkopplungselements 7 ist eine zweite Breite 23 definiert. Die erste Breite 22 ist bevorzugt größer als die zweite Breite 23.
Des Weiteren weist das Torsionselement 10 in Axialrichtung 3 gemessen eine dritte Breite 24 auf.
Das Entkopplungselement 7 und das Torsionselement 10 überlappen in ihrer axialen Erstreckung um zumindest 25% der ersten Breite 22. Dadurch ist ein sehr kompakter Aufbau in Axialrichtung 3 gegeben.
Der Verbindungsarm 8 kann alternativ mit dem zweiten axialen Anteil 16 fest oder lösbar verbunden sein.
Der weitere Verbindungsarm 13 und das Klemmelement 25 können alternativ als ein Bauteil dargestellt werden, insbesondere als ein Gussbauteil. Ebenso können der Hohlkörper 18 und die Nabe 2 als ein Bauteil, vorzugsweise als Gussbauteil, ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Drehschwingungsdämpfer
2: Nabe
3: Axialrichtung
4: Radialrichtung
5: Montageseite
6: Riemenscheibe
7: elastisches Entkopplungselement
8: Verbindungsarm
9: erster Schwungring
10: elastisches Torsionselement
11: erster Torsionsschwingungsdämpfer
12: zweiter Torsionsschwingungsdämpfer
13: weiterer Verbindungsarm
14: erster axialer Anteil
15: radialer Anteil
16: zweiter axialer Anteil
17: Hohlraum
18: Hohlkörper
19: zweiter Schwungring
21: seitliche Begrenzung
22: erste Breite
23: zweite Breite
24: dritte Breite
25: Klemmelement

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1) für einen Riementrieb eines Verbrennungsmotors, umfassend - eine mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehfest verbindbare Nabe (2), - eine Riemenscheibe (6), - ein die Nabe mit der Riemenscheibe (6) verbindendes, elastisches Entkopplungselement (7), wobei das Entkopplungselement (7) an der breitesten Stelle in Axialrichtung (3) eine erste Breite (22) aufweist, und - einen ersten mit der Nabe (2) verbundenen Torsionsschwingungsdämpfer (11), wobei der erste Torsionsschwingungsdämpfer (11) einen ersten Schwungring (9) und ein den ersten Schwungring (9) mit der Nabe (2) verbindendes elastisches Torsionselement (10) umfasst, wobei das Torsionselement (10) und das Entkopplungselement (7) in ihrer axialen Erstreckung, um zumindest 25% der ersten Breite (22), überlappen, und - einen zweiten mit der Nabe (2) verbundenen Torsionsschwingungsdämpfer (12), wobei die Riemenscheibe (6) in Axialrichtung (3) zwischen dem ersten Torsionsschwingungsdämpfer (11) und dem zweiten Torsionsschwingungsdämpfer (12) angeordnet ist, wobei der erste Torsionsschwingungsdämpfer (11) und der zweite Torsionsschwingungsdämpfer (12) die Riemenscheibe (6) in Radialrichtung (4) überragen und in Axialrichtung (3) seitlich begrenzen, so dass eine axialversetzte Montage eines Riemens nicht möglich ist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Torsionselement (10) und das Entkopplungselement (7) in ihrer axialen Erstreckung um zumindest 40% überlappen.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (6) auf dem ersten Torsionsschwingungsdämpfer (11) gleitbeweglich gelagert ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (6) an einer axialen ersten Stirnfläche des Entkopplungselementes (7) mit dem Entkopplungselement (7) verbunden ist, und die Nabe (2) an einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche des Entkopplungselementes (7) mit dem Entkopplungselement (7) verbunden ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (6) an einer radialen Außenseite des Entkopplungselementes (7) mit dem Entkopplungselement (7) verbunden ist, und die Nabe (2) an einer radialen Innenseite des Entkopplungselementes (7) mit dem Entkopplungselement (7) verbunden ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (7) an seiner radialen Außenseite in Axialrichtung (3) gemessen breiter ist als an seiner radialen Innenseite.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dem Verbrennungsmotor zuzuwendende Montageseite (5), wobei der zweite Torsionsschwingungsdämpfer (12) näher an der Montageseite (5) angeordnet ist als der erste Torsionsschwingungsdämpfer (11).
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlraum (17) zwischen der Riemenscheibe (6) und dem Entkopplungselement (7) in Axialrichtung (3) zu der der Montageseite (5) abgewandten Seite hin offen ist, und das Torsionselement (10) in den Hohlraum (17) ragt.