DE102014211603A1

DE102014211603A1 - Zweimassenschwungrad mit Drehmomentbegrenzer

Info

Publication number: DE102014211603A1
Application number: DE102014211603.1A
Authority: DE
Inventors: Pascal Strasser
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2015-12-17
Also published as: CN105179595A; CN105179595B

Abstract

Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die entgegen der Wirkung einer Bogenfederanordnung gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich die Bogenfederanordnung einerseits an der Primärmasse und andererseits an einem Sekundärflansch abstützt, der über eine Reibeinrichtung mit der Sekundärmasse verbunden ist, wobei an der Sekundärmasse eine Tellerfedermembran angeordnet ist, die mit der Primärmasse in Kontakt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die entgegen der Wirkung einer Bogenfederanordnung gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich die Bogenfederanordnung einerseits an der Primärmasse und andererseits an einem Sekundärflansch abstützt, der über eine Reibeinrichtung mit der Sekundärmasse verbunden ist.
Zweimassenschwungräder (ZMS) werden zur Schwingungstilgung im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen zwischen einem Verbrennungsmotor und einer Fahrzeugkupplung verwendet. Bei einem gattungsgemäßen Zweimassenschwungrad dient die Reibeinrichtung als Drehmomentbegrenzer (DMB). Die 1–3 zeigen ein Zweimassenschwungrad mit Drehmomentbegrenzer nach Stand der Technik. Die Reibeinrichtung als Drehmomentbegrenzer umfasst im Stand der Technik einen Reibring mit Nocken sowie eine Tellerfeder mit Innenzungen, wobei die Innenzungen zwischen die Nocken des Reibringes eingreifen. Der Reibring wird durch die Tellerfeder gegen den Sekundärflansch gedrückt und erhöht so die Reibung zwischen Sekundärflansch und einer Reibscheibe, die fest mit der Sekundärmasse verbunden ist. Die Innenzungen der Tellerfeder können sich aber in die Nocken des Reibringes einarbeiten und die Nocken abscheren.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Zweimassenschwungrad mit einer Drehmomentbegrenzung anzugeben, bei der die Gefahr einer Beschädigung des Reibringes und/oder der Tellerfeder verringert ist.
Dieses Problem wird durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen, Ausführungsformen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die entgegen der Wirkung einer Bogenfederanordnung gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich die Bogenfederanordnung einerseits an der Primärmasse und andererseits an einem Sekundärflansch abstützt, der über eine Reibeinrichtung mit der Sekundärmasse verbunden ist, wobei an der Sekundärmasse eine Tellerfedermembran angeordnet ist, die mit der Primärmasse in Kontakt ist. Unter einer Tellerfedermembran wird eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Struktur verstanden, die in axialer Richtung die Wirkung einer Tellerfeder aufweist. Zumindest Teile der Tellerfedermembran sind als Tellerfeder ausgebildet, die Tellerfedermembran umfasst also eine kegelige Ringschale, die in axialer Richtung belastbar ist. Die Tellerfedermembran ist mit der Sekundärmasse fest verbunden und mit der Primärmasse mittelbar oder unmittelbar in Kontakt, wobei die Tellerfedermembran in Umfangsrichtung gleitend mit der Primärmasse in Kontakt ist. Die Tellerfedermembran ist in einer Ausführungsform der Erfindung mit einem an der Primärmasse angeordneten Reibring in Kontakt. Der Reibring verringert Verschleiß und Abrieb an der Tellerfedermembran. Zudem gewährleistet der Reibring die Abdichtung der Bogenfederanordnung gegenüber der Umgebung und verhindert das Eindringen von Schmutz oder Wasser über den Spalt zwischen Primärmasse und Sekundärmasse.
Der Reibring ist in einer Ausführungsform der Erfindung an einem Primärmassendeckel der Primärmasse angeordnet. Diese Befestigung des Reibringes ermöglicht einen ausreichenden axialen Bauraum für die Tellerfedermembran. Zudem bildet der Primärmassendeckel eine umlaufende Struktur, die sich zur Befestigung des umlaufenden Reibringes eignet.
Der Reibring ist in einer Ausführungsform der Erfindung mittels einer Clipsverbindung an dem Primärmassendeckel befestigt. Eine solche Verbindung ist leicht zu montieren, da der Reibring nur auf den Primärmassendeckel aufgedrückt werden muss. Der aus Kunststoff gefertigte Reibring ermöglicht es, diesen mit elastischen Fügeteilen für die Clips- oder Schnappverbindung zu versehen, die sich bei der Montage lösbar oder unlösbar verhaken.
Der Reibring weist in einer Ausführungsform der Erfindung innere Nasen und äußere Nasen auf, die zur Herstellung der Clipsverbindung in Aufnahmebohrungen des Primärmassendeckels eingreifen. Die inneren und/oder äußeren Nasen sind mit elastischen Elementen für die Clipsverbindung versehen.
Der Reibring ist in einer Ausführungsform der Erfindung in einer Ausnehmung am Innenumfang des Primärmassendeckels angeordnet. Die umlaufende Ausnehmung ermöglicht eine flächige Anlage des Reibringes.
Die Tellerfedermembran umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung einen Auflageteller, der mit dem Reibring in Kontakt ist. Der Auflageteller ist in einer Ausführungsform der Erfindung abgewinkelt und ermöglicht so eine große Kontaktfläche mit dem Reibring. Der Reibring ist dazu vorzugsweise an der dem Auflageteller zugewandten Seite entsprechend abgewinkelt.
Die Tellerfedermembran umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung einen Befestigungsring, der mit der Sekundärmasse vernietet ist. Die Tellerfedermembran kann zusammen mit Teilen der Reibeinrichtung in einem Arbeitsgang vernietet werden.
Der Befestigungsring ist in einer Ausführungsform der Erfindung zwischen einer Reibscheibe der Reibeinrichtung und einer Gegendruckplatte einer Fahrzeugkupplung eingeklemmt. Dies ermöglicht eine besonders einfache und haltbare Verbindung.
Die Tellerfedermembran weist in einer Ausführungsform der Erfindung eine Federkennlinie mit einem Plateaubereich auf. Dies vergrößert den Arbeitsbereich der Tellerfedermembran.
Es wird eine Lösung vorgeschlagen mit einer Tellerfedermembran, die zwischen dem Drehmomentbegrenzer und dem Sekundärschwungrad vernietet werden kann. So ist eine optimale Zentrierung gewährleistet. Diese Art von Tellerfedermembran hat einen Kennlinienverlauf (Kraft / Weg) der einen sehr langen Arbeitsbereich (Plateaubereich) bietet. So können die Toleranzgrenzen der Grundhysterese besser eingehalten werden.
Darüber hinaus kann die Tellerfedermembran mit einem Reibring, der seine Zentrierung am Deckel finden kann, verbaut werden. Die Anlage der Tellerfedermembran an dem Reibring ist theoretisch eine Linie, die in der Praxis aber, durch die Durchbiegung der Tellerfedermembran, eher eine flächige Anlage darstellt. So können Verschleiß und Einarbeitung optimiert werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Vorspannung der Tellerfedermembran der Reibring gegen den Deckel gedrückt wird und somit die Dichtheit gewährleistet wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Zweimassenschwungrades als Vergleichsbeispiel;
2 einen Reibring des Zweimassenschwungrades nach 1;
3 eine Tellerfeder des Zweimassenschwungrades nach 1;
4 eine Federkennlinie der Tellerfeder nach 3;
5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades;
6 einen vergrößerten Ausschnitt aus 5;
7 eine vergrößerte Darstellung eines Reibringes;
8 eine Federkennlinie einer erfindungsgemäßen Tellerfedermembran.
1 zeigt ein Zweimassenschwungrad 1 nach Stand der Technik in einer Schnittdarstellung als Vergleichbeispiel zum Verständnis der Erfindung. Ein solches Zweimassenschwungrad 1 wird im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Fahrzeugkupplung angeordnet. Der Verbrennungsmotor ist üblicherweise ein Otto- oder Dieselmotor. Die Fahrzeugkupplung ist eine Einfach- oder Doppelkupplung. Das Drehmoment der Fahrzeugkupplung wird über ein Schaltgetriebe und über ein oder bei Allrad mehrere Differenzialgetriebe und Kardanwellen auf die Antriebsräder übertragen.
Die Rotationsachse des Zweimassenschwungrades ist in 1 mit R bezeichnet. Die Rotationsachse R ist die Rotationsachse des Zweimassenschwungrades 1 und gleichzeitig die Rotationsachse einer Kurbelwelle eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors und auch die Rotationsachse einer dem Zweimassenschwungrad 1 nachgeordneten Fahrzeugkupplung, die ebenfalls nicht dargestellt ist. Im Folgenden wird unter der axialen Richtung die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung eine Richtung senkecht zur Rotationsachse R verstanden. Die Umfangsrichtung ist eine Drehung um die Rotationsachse R.
Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst eine Primärmasse bzw. Primärseite 2 sowie eine Sekundärmasse bzw. Sekundärseite 3, die gegen die Kraft einer Bogenfederanordnung 4 relativ zueinander um die Rotationsachse R verdreht werden können. Die Bogenfederanordnung 4 umfasst mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Bogenfedern 8, wobei jede Bogenfeder 8 koaxial angeordnete innere und äußere Federn umfassen kann. Die Bogenfedern 8 werden im Betrieb durch die auf diese einwirkende Fliehkraft nach außen gegen die Primärmasse 2 gedrückt. Daher sind an der radial außengelegenen Seite Gleitschalen 14 angeordnet, welche den Verschleiß zwischen den Bogenfedern und der Primärmasse 2 verringern. Die Primärmasse 2 umfasst ein motorseitiges Primärmassenblech 6 und einen kupplungsseitigen Primärmassendeckel 5. Das Primärmassenblech 6 und der Primärmassendeckel 5 schließen eine Bogenfederaufnahme 12 ein, in der die Bogenfedern 8 angeordnet sind. Die Bogenfedern 8 stützen sich mit einem Federende jeweils an der Primärmasse 2 ab, beispielsweise an hier nicht dargestellter Nasen, die in die von dem Primärmassenblech 6 und dem Primärmassendeckel 5 umschlossene Bogenfederaufnahme 12 ragen. Mit dem jeweils anderen Federende stützen sich die Dämpferfedern 8 an Flanschflügeln 13 eines Sekundärflansches 9 ab. Die Flanschflügel 13 erstrecken sich radial nach außen und Fassen die Federenden der Bogenfedern 8 ein. Die Seelenachse der Bogenfedern, das ist eine kreisförmige Linie, die entlang der Kreismittelpunkte der Bogenfeder bei Schnitten parallel zur Rotationsachse entsteht, ein solcher Schnitt ist z. B. der gemäß 1, verläuft durch die Flanschflügel 13. Zwei Außenbereiche der Federenden der Bogenfedern stützen sich jeweils an dem Primärmassenblech 6 und Primärmassendeckel 5 ab.
Der Sekundärflansch 9 ist über eine Reibeinrichtung 15 mit der Sekundärmasse 3 verbunden. Die Reibeinrichtung 15 umfasst eine erste Reibscheibe 16 und eine zweite Reibscheibe 17, zwischen denen ein umlaufender Freiraum zur Aufnahme eines Flanschringes 18 des Sekundärflansches 9 verbleibt. Der Sekundärflansch 9 umfasst daher im wesentlichen den Flanschring 18, von dem radial nach außen die Flanschflügel 13 abstehen. Die Flanschflügel 13 weisen einen Absatz 19 nach Art einer Kröpfung auf, wobei durch Änderung des Kröpfungswinkels die axiale Lage der Federanordnung 4 und die axiale Lage der Reibeinrichtung 15 relativ zueinander variiert werden können. Die erste Reibscheibe 16 und die zweite Reibscheibe 17 sind mittels Nieten 20 mit der Gegendruckplatte 10 fest verbunden. In dem Primärmassenblech 6 sind Öffnungen 21 angeordnet, durch die der jeweilige Niet 20 zugänglich ist. Die Niete 20 sind über den Umfang des Zweimassenschwungrades 1 verteilt angeordnet. Nachdem von Niete 20 vernietet sind, werden die Öffnungen 21 durch eingepresste Dichtkappen 22 verschlossen. Die erste Reibscheibe 16 umfasst an ihrem Innenumfang eine Verzahnung 23, die in eine korrespondierende Außenverzahnung 24 eines Dämpfungsringes 25 eingreift. Der Dämpfungsring 25 umfasst eine Dämpfungsringscheibe 26, die über eine Tellerfeder 27 an das Primärmassenblech 6 gedrückt wird. Die Tellerfeder 27 stützt sich an einem Haltering 28 ab. Zwischen der Tellerfeder 27 und der Dämpfungsringscheibe 26 ist eine Ringscheibe 29 angeordnet. Der Haltering 28 wird zusammen mit dem Primärmassendeckel 5 mit Verschraubungen 30, die in 1 nur schematisch dargestellt sind, mit der ebenfalls nicht dargestellten Kurbelwelle verschraubt.
Der Primärmassendeckel 5 weist einen Stützzylinder 31 auf, an dem sich die Gegendruckplatte 10 mittels eines Gleitlagers 32 abstützt. Die Gegendruckplatte 10 weist Montagebohrungen 33 auf, durch die die zu der Verschraubung 30 gehörenden Schrauben eingeführt werden können.
Am Außenumfang der zweiten Reibscheibe 17 ist ein Reibring 34 angeordnet. Dieser wird über eine Tellerfeder 35, die sich an dem Primärmassendeckel 5 abstützt, gegen den Flanschring 18 des Sekundärflansches 9 gedrückt.
2. zeigt einen Ausschnitt aus dem Reibring 34 in einer räumlichen Darstellung, 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Tellerfeder 35 in einer räumlichen Darstellung.
Der Reibring 34 weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf und umfasst ein Scheibenteil 36, ein dessen Innenumfang ein sich in axialer Richtung erstreckender Ringteil 37 angeordnet ist. In das Scheibenteil 36 sowie das Ringteil 37 sind Nocken 38 eingepresst. Zwischen den Nocken 38 entstehenden Freiräume, in die Innenzungen 39 der Tellerfeder 35 eingreifen.
Die Nocken 38 können durch die Innenzungen 39 beispielsweise durch Überlastung oder Ermüdung abgeschert werden.
4 zeigt ein Beispiel einer Kennlinie der Tellerfeder 35. Dargestellt ist die axial wirkende Federkraft F über den Weg s. Bis zu einem Federweg s₁ steigt die Federkraft an und erreichte dort einen Wert F_max. Über den weiteren Federweg fällt die Federkraft bis zu einem Wert F_min bei einem Federweg s₂ ab. Zwischen dem Maximalwert F_max und den Minimalwert F_min erreicht die Tellerfeder bei einem Federweg sP die so genannte Planlage, bei der die Tellerfeder so weit verformt ist, dass diese scheibenförmig ist. Die Einbaulage ohne Verschleiß ist in 4 mit sE bezeichnet.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades 1 in einer Schnittdarstellung. Gegenüber dem Vergleichsbeispiel der 1 ist im Wesentlichen nur die Reibeinrichtung 15 geändert, daher wird nachfolgend nur noch auf die gegenüber dem Vergleichsbeispiel geänderten Teile eingegangen. Die übrigen Bauteile des Zweimassenschwungrades 1 entsprechen der Darstellung der 1, diese werden daher hier nicht erneut beschrieben.
Die Reibeinrichtung 15 umfasst eine Tellerfedermembran 40, die fest mit der Sekundärseite verbunden ist. Dazu ist die Tellerfedermembran 40 mittels eines Befestigungsringes 41 zusammen mit der ersten und zweiten Reibscheibe 16, 17 vermittels der Niete 20 mit der Gegendruckplatte 10 vernietet. Der Befestigungsring 41 ist dabei zwischen der zweiten Reibscheibe 17 und der Gegendruckplatte 10 eingeklemmt. Radial nach außen schließt sich an den Befestigungsring 41 ein in der Schnittdarstellung der 7 bogenförmiger Bereich 42 an, der radial nach außen in einen Federteller 43 übergeht. An diesen schließt sich radial nach außen ein Auflageteller 44 an, der sich an einem Reibring 45 abstützt. Der Reibring 45 ist in einer zylindrischen umlaufenden Ausnehmung 46 ähnlich einer Stufenbohrung am Innenumfang des Primärmassendeckels 5 angeordnet. Durch die Ausnehmung 46 entsteht ein Befestigungsring 47 am Innenumfang des Primärmassendeckels 5, an dem der Reibring 45 befestigt ist. Dazu weist der Befestigungsring 40 Aufnahmebohrungen 48 auf, in die äußere Nasen 49 und innere Nasen 50 eingreifen. Die inneren Nasen 50 weisen Federelemente 51 auf. Durch Eindrücken der äußeren Nasen 49 und inneren Nasen 50 wird mittels der Federelemente 51 eine Clipsverbindung (Schnappverbindung) 52 zwischen dem Reibring 45 und dem Primärmassendeckel 5 hergestellt.
8 zeigt eine Federkennlinie einer erfindungsgemäßen Tellerfedermembran 40. Die Federkennlinie weist einen Plateaubereich P auf, dies ist ein Bereich, in dem die Federkraft F über den Weg s nahezu konstant ist. Dies vermindert die Gefahr eines Umschnappens der Tellerfedermembran 40.
Bezugszeichenliste

1: Zweimassenschwungrad
2: Primärmasse
3: Sekundärmasse
4: Bogenfederanordnung
5: Primärmassendeckel
6: Primärmassenblech
8: Bogenfedern
9: Sekundärflansch
10: Gegendruckplatte der Fahrzeugkupplung
11: Anlasserzahnkranz
12: Bogenfederaufnahme
13: Flanschflügel
14: Gleitschale
15: Reibeinrichtung
16: erste Reibscheibe
17: zweite Reibscheibe
18: Flanschring
19: Absatz
20: Niete
21: Öffnung
22: Kappe
23: Verzahnung
24: Außenverzahnung
25: Dämpfungsring
26: Dämpfungsringscheibe
27: Tellerfeder
28: Haltering
29: Ringscheibe
30: Verschraubung mit der Kurbelwelle
31: Stützzylinder
32: Gleitlager
33: Montagebohrung
34: Reibring
35: Tellerfeder
36: Scheibenteil
37: Ringteil
38: Nocken
39: Innenzungen
40: Tellerfedermembran
41: Befestigungsring
42: bogenförmiger Bereich
43: Federteller
44: Auflageteller
45: Reibring
46: Ausnehmung
47: Befestigungsring
48: Aufnahmebohrung
49: äußere Nase
50: innere Nase
51: Federelemente
52: Clipsverbindung
R: Rotationsachse
P: Plateaubereich
F: Federkraft
s: Federweg

Claims

Zweimassenschwungrad (1) mit einer Primärmasse (2) und einer Sekundärmasse (3), die entgegen der Wirkung einer Bogenfederanordnung (4) gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich die Bogenfederanordnung (4) einerseits an der Primärmasse (2) und andererseits an einem Sekundärflansch (9) abstützt, der über eine Reibeinrichtung mit der Sekundärmasse (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sekundärmasse (3) eine Tellerfedermembran (40) angeordnet ist, die mit der Primärmasse (2) in Kontakt ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedermembran (40) mit einem an der Primärmasse (2) angeordneten Reibring (45) in Kontakt ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (45) an einem Primärmassendeckel (5) der Primärmasse (2) angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (45) mittels einer Clipsverbindung (52) an dem Primärmassendeckel (5) befestigt ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (45) innere Nasen (49) und äußere Nasen (50) aufweist, die zur Herstellung der Clipsverbindung (52) in Aufnahmebohrungen (48) des Primärmassendeckels (5) eingreifen.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (45) in einer Ausnehmung (46) am Innenumfang des Primärmassendeckels (5) angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedermembran (40) einen Auflageteller (44) umfasst, der mit dem Reibring (45) in Kontakt ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedermembran (40) einen Befestigungsring (47) umfasst, der mit der Sekundärmasse (3) vernietet ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsring (47) zwischen einer Reibscheibe (17) der Reibeinrichtung (15) und einer Gegendruckplatte (10) einer Fahrzeugkupplung eingeklemmt ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedermembran (40) eine Federkennlinie mit einem Plateaubereich (P) aufweist.