DE102013211565A1

DE102013211565A1 - Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102013211565A1
Application number: DE201310211565
Authority: DE
Inventors: Jan Hoffmann; Christian DINGER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2014-01-16
Also published as: CN104620017A; CN104620017B; WO2014009124A1; US20150126290A1; DE112013003485A5; US9618054B2

Abstract

Ein Torsionsschwingungsdämpfer umfasst eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite, die um eine Drehachse drehbar angeordnet sind, eine Zwischenscheibe und zwei elastische Elemente, die auf unterschiedlichen Umfängen um die Drehachse angeordnet sind, wobei das erste elastische Element zur Übertragung einer Kraft von der Eingangsseite an die Zwischenscheibe und das zweite elastisches Element zur Übertragung einer Kraft von der Zwischenscheibe an die Ausgangsseite eingerichtet ist. Ferner umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer ein einstückiges Halteelement zur Abstützung des ersten elastischen Elements auf einer radial äußeren Seite, wobei das Halteelement ein Anlageelement zum Eingriff mit einem Ende des ersten elastischen Elements umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Torsionsschwingungsdämpfer mit zwei zueinander konzentrisch angeordneten elastischen Elementen zur Übertragung von Drehmoment zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsseite.
Zur Übertragung von Drehmoment in einem Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, kann ein Torsionsschwingungsdämpfer verwendet werden. Der Torsionsschwingungsdämpfer stellt einerseits eine drehmomentschlüssige Kopplung einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors mit einer Antriebswelle eines Getriebes bereit und ist andererseits dazu eingerichtet, Torsionsschwingungen zu dämpfen bzw. zu tilgen. Dazu umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer eines oder mehrere elastische Elemente, die sich bei einer Schwankung des zu übertragenden Drehmoments wie Kurzzeit-Energiespeicher verhalten.
In einer Ausführungsform ist eines der elastischen Elemente durch eine Bogenfeder gebildet. Die Bogenfeder liegt auf einem Umfang um eine Drehachse des Torsionsschwingungsdämpfers und ist in radial äußerer Richtung durch ein Halteelement („Retainer“) gehalten. Unter dem Einfluss von Fliehkraft wird die Bogenfeder nach außen gegen das Halteelement gedrückt, welches dieser Belastung standhält und dabei gegebenenfalls eine Reibungsdämpfung auf einzelne Windungen der Bogenfeder ausübt. Sind die beiden elastischen Elemente konzentrisch auf unterschiedlichen Radien um die Drehachse angeordnet, so ist es üblich, das Halteelement insbesondere des äußeren elastischen Elements aus mehreren, axial miteinander verbundenen Teilen aufzubauen, damit es Aufgaben einer radialen Haltefunktion, einer Übertragung von Kraft von einer Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfer an ein Ende des ersten elastischen Elements und gegebenenfalls auch einer Abstützung des ersten elastischen Elements in einer oder zwei axialen Richtungen erfüllen kann. Die mehreren Teile des Halteelements müssen während der Herstellung des Torsionsschwingungsdämpfers in einem gesonderten Arbeitsschritt miteinander verbunden werden, was Kosten verursacht. Außerdem kann ein derartiger Torsionsschwingungsdämpfer bezüglich des verwendeten Bauraums, insbesondere in radialer Richtung, nicht optimiert sein.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen vereinfachten und bauraumoptimierten Torsionsschwingungsdämpfer anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Torsionsschwingungsdämpfers mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Ein erfindungsgemäßer Torsionsschwingungsdämpfer umfasst eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite, die um eine Drehachse drehbar angeordnet sind, eine Zwischenscheibe und zwei elastische Elemente, die auf unterschiedlichen Umfängen um die Drehachse angeordnet sind, wobei das erste elastische Element zur Übertragung einer Kraft von der Eingangsseite an die Zwischenscheibe und das zweite elastische Element zur Übertragung einer Kraft von der Zwischenscheibe an die Ausgangsseite eingerichtet ist. Ferner umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer ein einstückiges Halteelement zur Abstützung des ersten elastischen Elements auf einer radial äußeren Seite, wobei das Halteelement ein Anlageelement zum Eingriff mit einem Ende des ersten elastischen Elements umfasst.
Durch die einstückige Ausgestaltung des Halteelements kann eine Komplexität in der Herstellung und der Montage des Torsionsschwingungsdämpfers gesenkt sein, wodurch sich Kostenvorteile ergeben können. Darüber hinaus kann ein Bauraum, der in einer mehrteiligen Ausführung für ein Verbindungselement, wie eine Niete, erforderlich wäre, entfallen, so dass er entstehende Torsionsschwingungsdämpfer größere konstruktive Freiheiten bezüglich einer Anordnung, Größe und Auslegung benachbarter Elemente bereitstellen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Haltelement an einer radialen Außenseite der Ausgangsseite drehbar und zur Drehachse zentriert gelagert. Die Ausgangsseite dient dem Haltelement somit zur Zentrierung und Lagerung, nicht jedoch für die Ein- oder Ausleitung von Kraft. So kann eine Fixierung des zweiten elastischen Elements verbessert sein, ohne dass für das Halteelement ein dediziertes Lagerelement vorgesehen werden muss.
Das Halteelement kann auf einer radialen Außenseite des ersten elastischen Elements ein Eingriffselement zur Einleitung der Kraft von der Eingangsseite umfassen. Durch die Einleitung der Kraft auf einem relativ großen Radius kann ein Kraftfluss von der Eingangsseite in das Halteelement verbessert sein. Drehmomentübertragende Elemente auf einer radialen Innenseite des ersten elastischen Elements können entfallen. Dadurch kann insbesondere in einem Bereich, in dem eine Vielzahl gegeneinander beweglicher Bauteile angeordnet ist, ein vergrößerter Bauraum bereitgestellt sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Eingriffselement eine axial gerichtete Verzahnung. Die Verzahnung kann kostengünstig herstellbar sein und eine einfache Montage des Halteelements aus axialer Richtung ermöglichen. Die Bildung einer separat handhabbaren Baugruppe unter Beteiligung des Halteelements kann darüber hinaus begünstigt sein, wodurch die Montage des Torsionsschwingungsdämpfers schneller und kostengünstiger von statten gehen kann.
Zwischen der Eingangsseite und dem Halteelement kann eine Kupplung angeordnet sein, wobei ein Kupplungselement axial verschiebbar in drehmomentschlüssigem Eingriff mit dem Halteelement steht. Die Kupplung kann insbesondere eine Einscheiben- oder Mehrscheiben-Reibkupplung umfassen. Bei Einsatz der oben beschriebenen Verzahnung kann der Reibpartner der Kupplung axial verschiebbar in die Verzahnung des Eingriffselements eingreifen, so dass auf einfache Weise eine steuerbare Kraftübertragung zwischen der Eingangsseite und dem Halteelement bereitgestellt sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Zwischenscheibe zwei axial zueinander versetzte Scheibenelemente, die drehfest miteinander verbunden sind, wobei das Halteelement axial zwischen den Scheibenelementen fixiert ist. Die beiden Scheibenelemente können zur Gewährleistung der torsionsschwingungsdämpfenden Funktion des zweiten elastischen Elements erforderlich sein, so dass bereits vorhandene Elemente für die zusätzliche Funktion der axialen Fixierung des Halteelements verwendet werden können. Durch diese konstruktive Mehrfachbenutzung vorhandener Elemente kann eine Komplexität des Torsionsschwingungsdämpfers reduziert sein, woraus sich Kostenvorteile ergeben können.
In einer Ausführungsform ist das Halteelement dazu eingerichtet, das erste Federelement auch in axialer Richtung abzustützen. Das erste Federelement kann auf diese Weise sowohl radial als auch axial ausreichend fixiert sein, so dass weitere Führungs- oder Haltevorrichtungen nicht erforderlich sind.
Der Torsionsschwingungsdämpfer kann ferner eine Turbine zur Kopplung der Eingangsseite mit der Zwischenscheibe umfassen. Dadurch kann eine kompakte und leistungsfähige Einrichtung zur torsionsschwingungsdämpfenden Übertragung von Drehmoment insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt sein.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist an der Zwischenscheibe eine Pendelmasse in einer Drehebene verschiebbar angeordnet. Durch Einsatz der Pendelmasse können weitere Torsionsschwingungen zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite getilgt werden. In Kombination mit der oben genannten Turbine kann ein Turbinentilger bereitgestellt sein, der für seine positiven Eigenschaften der Entkopplung bzw. Tilgung von Torsionsschwingungen bekannt ist.
Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben werden, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines Torsionsschwingungsdämpfers;
2 einen Längsschnitt durch einen Torsionsschwingungsdämpfer; und
3 einen Längsschnitt durch einen Teil des Torsionsschwingungsdämpfers aus 2 in einer anderen rotatorischen Position
darstellt.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen Torsionsschwingungsdämpfer 100. In der vorliegenden Darstellung sind alle Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers 100 als Elemente eines Schaltbilds dargestellt.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 100 umfasst eine Eingangsseite 102, eine Ausgangsseite 104, einen Eingangsflansch 106, eine Reibkupplung 108, ein Halteelement 110, eine erste Bogenfeder 112, eine Zwischenscheibe 114, eine Pendelmasse 116, ein zweites elastisches Element 118, einen Ausgangsflansch 120 und eine Turbine 124 mit einem Pumpenrad 126 und einem Turbinenrad 128. Nicht alle der genannten bzw. gezeigten Elemente des Torsionsschwingungsdämpfers 100 sind im Sinne der Erfindung unabdingbar. Von essentieller Bedeutung sind jedoch die Eingangsseite 102, die Ausgangsseite 104, die beiden elastischen Elemente 112 und 118, sowie die Zwischenscheibe 114. Die verbleibenden Elemente können in unterschiedlichen Ausführungsformen vorhanden oder weggelassen sein.
Die Eingangsseite 102 ist zur Einleitung eines Drehmoments, insbesondere von einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors, eingerichtet. Der Antriebsmotor ist bevorzugterweise ein Verbrennungsmotor in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Ausgangsseite 104 kann insbesondere zur Abgabe von Drehmoment an ein Getriebe eingerichtet sein. Wie später noch genauer gezeigt wird, sind die Eingangsseite 102 und die Ausgangsseite 104 vorzugsweise um eine gemeinsame Drehachse drehbar. Die verbleibenden drehbaren Elemente des Torsionsschwingungsdämpfers sind vorzugsweise bezüglich der selben Drehachse beweglich. Der Eingangsflansch 106 kann gleichzeitig ein Gehäuse des Torsionsschwingungsdämpfers 100 darstellen. Dadurch können die verwendeten Elemente des Torsionsschwingungsdämpfers 100 vorteilhaft in einem Flüssigkeitsbad, insbesondere in einem Ölbad, laufen. Diese Ausführungsform kann insbesondere in Kombination mit einer hydrostatischen Turbine 124 von Vorteil sein.
Die Reibkupplung 108 ist bevorzugterweise eine axial betätigbare Einscheiben- oder Mehrscheiben-Reibkupplung. In Abhängigkeit einer axial wirkenden Kraft kann ein Reibschluss zwischen den Enden der Reibkupplung 108 hergestellt oder getrennt werden. Das Halteelement 110 dient einerseits der Übertragung von Kraft zwischen der Reibkupplung 108 und dem ersten elastischen Element 112, andererseits hat es die Aufgabe, das erste elastische Element 112 an dessen radialer Außenseite abzustützen.
Die elastischen Elemente 112 und 118 umfassen bevorzugterweise jeweils eine Bogenfeder, wobei insbesondere das zweite elastische Element auch als Druckfeder ausgeführt sein kann. Die elastischen Elemente 112 und 118 können auch jeweils mehrere axial oder koaxial angeordnete einzelne Federelemente umfassen. Im Kraftfluss zwischen den elastischen Elementen 112 und 118 liegt die Zwischenscheibe 114, die in einer bevorzugten Ausführungsform zwei Scheibenelemente umfasst, die axial zueinander versetzt angeordnet sind, um, ähnlich wie das Halteelement 110 bezüglich des ersten elastischen Elements 112, das zweite elastische Element 118 in radialer Richtung zu fixieren und Kräfte in das zweite elastische Element 118 ein- bzw. auszuleiten. Der Ausgangsflansch 120 kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform als Nabenflansch ausgeführt sein.
Die Turbine 124 stellt eine Kraftkopplung zwischen dem Eingangsflansch 106 und er Zwischenscheibe 114 bereit, wenn die beiden Elemente unterschiedliche Drehzahlen aufweisen, wodurch ein Anfahren eines Kraftfahrzeugs erleichtert sein kann. Mit sinkender Drehzahldifferenz fällt auch die zwischen ihnen mittels der Turbine 124 übertragenen Kraft ab. Der Kraftfluss zwischen der Eingangsseite 102 und der Ausgangsseite 104 kann bei sich bewegendem Kraftfahrzeug durch Schließen der Reibkupplung 108 hergestellt werden, um Übertragungsverluste in der Turbine 124 zu reduzieren.
2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Torsionsschwingungsdämpfer 100 entsprechend der Darstellung aus 1. Dargestellt ist ein oberhalb einer Drehachse 130 liegender Abschnitt des Torsionsschwingungsdämpfers 100.
Der Eingangsflansch 106 ist als Gehäuse des Torsionsschwingungsdämpfers 100 ausgebildet. An der Innenseite des Eingangsflanschs 106 liegt in einem radial äußeren Bereich eine Reibscheibe 132 der Reibkupplung 108, wobei die Reibscheibe 132 beispielsweise mittels eines federbelasteten Kolbens 134 axial gegen den Eingangsflansch 106 gedrückt werden kann, um einen Reibschluss zu diesem herzustellen.
Die Reibscheibe 132 trägt an ihrer radialen Außenseite eine Verzahnung 136, die mit einer korrespondierenden Verzahnung 138 des Halteelements 110 axial verschiebbar in Eingriff steht. An einer radialen Innenseite des Halteelements 110 liegt das erste elastische Element 112 an. Dabei umläuft das Halteelement 110 in 2 das erste elastische Element 112 axial auf dessen rechter Seite und setzt sich dann radial nach innen fort. Bevorzugterweise ist das Halteelement 110 so geformt, dass es das erste elastische Element 112 in beiden axialen Richtungen abstützt.
Eine radial innere Begrenzung des Halteelements 110 steht auf einem Umfang um die Drehachse 130 in Anlage mit dem Ausgangsflansch 120, so dass der Ausgangsflansch 120 das Halteelement 110 in radialer Richtung stützt und bezüglich der Drehachse 130 zentriert, jedoch keine drehmomentschlüssige Verbindung an der beschriebenen Anlagefläche mit dem Halteelement 110 eingeht.
Das Halteelement 110 umfasst ein Anlageelement 140 zum Eingriff bzw. zur Anlage mit einem Ende des ersten elastischen Elements 112. An einem gegenüberliegenden Ende des ersten elastischen Elements 112 liegt ein Abschnitt eines ersten Scheibenelements 142 an, das zusammen mit einer koaxialen Scheibenelement 144 von der Zwischenscheibe 114 umfasst ist. Die beiden Scheibenelemente 142 und 144 sind drehmomentschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise mittels einer Nietverbindung. Ein Abschnitt wenigstens eines der Scheibenelemente 142 und 144 liegt an einem Ende des zweiten elastischen Elements 118 an. Dabei liegt das zweite elastische Element 118 in der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform radial weiter innen als das erste elastische Element 112. Ein gegenüberliegendes Ende des zweiten elastischen Elements 118 liegt an einem Abschnitt des Ausgangsflanschs 120 an. Dabei sind die Scheibenelemente 142 und 144 so geformt, dass sie das zweite elastische Element 118 wenigstens radial außen abstützen, bevorzugterweise darüber hinaus auch in einer oder beiden axialen Richtungen.
Das zweite Scheibenelement 144 ist an einem radial innen liegenden Bereich mit einem Pendelflansch 146 verbunden, der sich radial nach außen erstreckt und eine Pendelmasse 116 in einer Drehebene um die Drehachse 130 verschiebbar lagert. Ferner ist das Turbinenrad 128 der Turbine 124 in dem radial innen liegenden Bereich mit der zweiten Scheibenelement 144 verbunden.
3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil des Torsionsschwingungsdämpfers 100 aus 2 in einer anderen rotatorischen Position um die Drehachse 130. In dieser Darstellung entfallen der Eingangsflansch 106, die Reibscheibe 136, der Kolben 134, das zweite elastische Element 118 und das Turbinenrad 128.
Die Verzahnung 138 des Halteelements 110 ist deutlich zu erkennen. Ebenso kann gut gesehen werden, wie Abschnitte der Scheibenelemente 142 und 144 der Zwischenscheibe 114 dazu eingerichtet sind, an einem Ende des zweiten elastischen Elements 118 anzuliegen.
Bezugszeichenliste

100: Torsionsschwingungsdämpfer
102: Eingangsseite
104: Ausgangsseite
106: Eingangsflansch
108: Reibkupplung
110: Halteelement
112: erstes elastisches Element
114: Zwischenscheibe
116: Pendelmasse
118: zweites elastisches Element
120: Ausgangsflansch
124: Turbine
126: Pumpenrad
128: Turbinenrad
130: Drehachse
132: Reibscheibe
134: Kolben
136: Verzahnung
138: Verzahnung
140: Anlageelement
142: erste Scheibenelement
144: zweite Scheibenelement
146: Pendelflansch
148: Pendelmasse

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer (100), umfassend: – eine Eingangsseite (102) und eine Ausgangsseite (104), die um eine Drehachse (130) drehbar angeordnet sind; – eine Zwischenscheibe (114); – ein erstes (112) und ein zweites elastisches Element (118), die auf unterschiedlichen Umfängen um die Drehachse (130) angeordnet sind, – wobei das erste elastische Element (112) zur Übertragung einer Kraft von der Ein gangsseite (102) an die Zwischenscheibe (114) und das zweite elastisches Element (118) zur Übertragung einer Kraft von der Zwischenscheibe (114) an die Ausgangs seite (104) eingerichtet ist, und – ein Halteelement (110) zur Abstützung des ersten elastischen Elements (112) auf einer radial äußeren Seite, wobei das Halteelement (110) ein Anlageelement zum Eingriff mit einem Ende des ersten elastischen Elements (112) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (110) an einer radialen Außenseite der Ausgangsseite (104) zur Drehachse (130) zentriert drehbar gelagert ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100), wobei das Halteelement (110) einstückig ausgeführt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halteelement (110) auf einer radialen Außenseite des ersten elastischen Elements (112) ein Eingriffselement (138) zur Einleitung der Kraft von der Eingangsseite (102) umfasst.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 3, wobei das Eingriffselement eine axial gerichtete Verzahnung (138) umfasst.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei zwischen der Eingangsseite (102) und dem Halteelement (110) eine Kupplung (108) angeordnet ist und ein Kupplungselement (132) axial verschiebbar in drehmomentschlüssigem Eingriff mit dem Halteelement (110) steht.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zwischenscheibe (114) zwei axial versetzte Scheibenelemente (142, 144) umfasst, die drehfest miteinander verbunden sind und zwischen denen das Halteelement (110) axial fixiert ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Halteelement (110) dazu eingerichtet ist, das erste elastische Element (112) auch in axialer Richtung abzustützen.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Turbine (124) zur Kopplung der Eingangsseite (102) mit der Zwischenscheibe (114).
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an der Zwischenscheibe (114) eine Pendelmasse (116) in einer Drehebene verschiebbar angeordnet ist.