DE102014217853A1

DE102014217853A1 - Zweimassenschwungrad mit Drehmomentbegrenzer und Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102014217853A1
Application number: DE102014217853.3A
Authority: DE
Inventors: Pascal Strasser
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad (1) mit einem um eine Drehachse (d) verdrehbaren Eingangsteil (2) mit einer diesem zugeordneten Primärschwungmasse (9) und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung (11) um die Drehachse (d) relativ verdrehbaren Ausgangsteil (3) mit einer diesem zugeordneten Sekundärschwungmasse (21) sowie einem seriell zur Federeinrichtung (11) geschalteten Drehmomentbegrenzer (13) und einem ausgangsseitig angeordneten Fliehkraftpendel (14). Um eine bauraumsparende Unterbringung von Drehmomentbegrenzer (13) und Fliehkraftpendel (14) zu ermöglichen, bilden Drehmomentbegrenzer (13) und Fliehkraftpendel (14) radial innerhalb der Federeinrichtung (11) eine Baueinheit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Eingangsteil mit einer diesem zugeordneten Primärschwungmasse und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung um die Drehachse relativ verdrehbaren Ausgangsteil mit einer diesem zugeordneten Sekundärschwungmasse sowie einem seriell zur Federeinrichtung geschalteten Drehmomentbegrenzer und einem ausgangsseitig angeordneten Fliehkraftpendel.
Gattungsgemäße Zweimassenschwungräder sind hinreichend bekannt und werden beispielsweise in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zur Schwingungsisolation von Drehschwingungen eingesetzt, die prinzipbedingt in Verbrennungsmotoren entstehen. Hierbei ist ein Eingangsteil mit einer Primärschwungmasse mit der Kurbelwelle verbunden und das Ausgangsteil mit einer Sekundärschwungmasse trägt eine Reibungskupplung oder ist in anderer Weise mit einem Getriebeeingang eines nachgeschalteten Getriebes drehschlüssig verbunden. Zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil ist eine in Umfangsrichtung wirksame Federeinrichtung, beispielsweise eingangs- und ausgangsseitig beaufschlagte Bogenfedern, vorgesehen, die Drehmomentspitzen zwischenspeichert und zeitverzögert wieder abgibt. Um Drehstöße mit hohen Momenten zu begrenzen, kann wie beispielsweise aus der DE 197 28 422 A1 bekannt, ein Drehmomentbegrenzer seriell zur Federeinrichtung beispielsweise in Form einer Rutschkupplung vorgesehen werden. Desweiteren kann zur Verbesserung der Schwingungsisolation der Dämpferfunktion des Zweimassenschwungrads ein Fliehkraftpendel beispielsweise sekundärseitig zugeordnet werden, wie beispielsweise aus der DE 10 2011 088 049 A1 bekannt. Die Pendelmassen des Fliehkraftpendels sind radial innerhalb der Federeinrichtung angeordnet. Um einen Drehmomentbegrenzer und ein Fliehkraftpendel in einem Zweimassenschwungrad aufzunehmen, ist aus der DE 10 2010 054 255 A1 bekannt, den Drehmomentbegrenzer radial innerhalb der Federeinrichtung aufzunehmen und aus Platzgründen das Fliehkraftpendel auf radialer Höhe der Federeinrichtung und axial beabstandet zu dieser aufzunehmen. Dies erfordert einen großen axialen Bauraum.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Zweimassenschwungrad mit Drehmomentbegrenzer und Fliehkraftpendel mit verringertem axialem Bauraumbedarf vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
Das vorgeschlagene Zweimassenschwungrad enthält ein um eine Drehachse verdrehbares, beispielsweise an einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors aufgenommenes Eingangsteil mit einer diesem zugeordneten Primärschwungmasse. Hierzu kann das Eingangsteil aus Scheibenteilen mit entsprechender Masse gefertigt sein. Weiterhin ist ein gegenüber dem Eingangsteil entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung um die Drehachse relativ verdrehbares Ausgangsteil mit einer diesem zugeordneten Sekundärschwungmasse vorgesehen. Eingangsteil und Ausgangsteil können aufeinander beispielsweise mittels eines Gleit- oder Wälzlagers gelagert sein. Die Sekundärschwungmasse kann eine Gegendruckplatte einer Reibungskupplung bilden oder mittels einer Steckverzahnung mit dem Ausgangsteil verbunden sein und beispielsweise in Form eines nachgeschalteten Aggregats wie Doppelkupplung, hydrodynamischer Drehmomentwandler oder dergleichen ausgebildet sein.
Seriell zur Federeinrichtung ist ein Drehmomentbegrenzer geschaltet, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments beispielsweise durch Lösen eines Reibschlusses bevorzugt im Ausgangsteil das über die Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment begrenzt. Desweiteren ist in das Zweimassenschwungrad ein ausgangsseitig angeordnetes Fliehkraftpendel mit über den Umfang angeordneten, um die Drehachse verschwenkbar angeordneten Pendelmassen angeordnet, die sich im Fliehkraftfeld des drehenden Zweimassenschwungrads radial außen abstützen und abhängig von eingetragenen Drehschwingungen auf in Umfangsrichtung angeordneten, bogenförmigen, eine Pendelbewegung bereitstellenden Laufbahnen beispielsweise mittels Rollen abwälzen. Der Drehmomentbegrenzer und das Fliehkraftpendel sind radial innerhalb der Federeinrichtung angeordnet, so dass axialer Bauraum eingespart wird. Hierbei bilden Drehmomentbegrenzer und Fliehkraftpendel in bevorzugter Weise eine Baueinheit. Durch die übergreifende Nutzung von Bauteilen wird hierbei ein kompakter Aufbau erzielt. Drehmomentbegrenzer und Fliehkraftpendel haben dabei zumindest ein Bauteil, beispielsweise ein Flanschteil gemeinsam. Beispielsweise kann das Flanschteil zur Beaufschlagung der Federeinrichtung zugleich eine Lagerung der Pendelmassen des Fliehkraftpendels und ein Bauteil gegenseitig in Reibeingriff befindlicher Bauteile des Drehmomentbegrenzers bilden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Drehmomentbegrenzer aus einem ersten und zweiten mit der Sekundärschwungmasse verbundenen Flanschteil und einem zwischen diesen reibschlüssig aufgenommenen, Flanschflügel zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Federeinrichtung aufweisenden dritten Flanschteil gebildet. Hierbei sind die Pendelmassen des Fliehkraftpendels zumindest teilweise in dem dritten Flanschteil verschwenkbar gelagert.
Insbesondere zum Schutz der Pendelmassen von außen beispielsweise gegen Verschmutzung und/oder als Berstschutz kann ein mit dem Ausgangsteil, beispielsweise mit dem ersten und zweiten Flanschteil an der Sekundärschwungmasse aufgenommenes, beispielsweise mit dieser vernietetes Käfigteil vorgesehen sein. Das Käfigteil umgreift hierbei die Pendelmassen und kann beispielsweise zusammen mit dem dritten Flanschteil eine Lagerung der Pendelmassen bilden.
Die Lagerung beziehungsweise Aufnahme der Pendelmasse im Sinne eines Fliehkraftpendels im Fliehkraftfeld pendelnd kann in der Weise erfolgen, dass die Pendelmassen mittels in dem dritten Flanschteil und dem Käfigteil verschwenkbar aufgenommenen Rollen wälzgelagert gegenüber dem Ausgangsteil aufgenommen sind. Hierzu können in dem dritten Flanschteil und in dem Käfigteil einander gegenüber liegende Öffnungen vorgesehen sein. Die Öffnungen sind in einem Bereich von Lagerstellen der Rollen in dem Käfigteil bogenförmig nach radial außen erweitert am Außenumfang des Käfigteils vorgesehen. Hierzu ist der Außenumfang des Käfigteils beispielsweise bogenförmig den Öffnungen folgend nach radial außen erweitert. Das Käfigteil ist in bevorzugter Weise mittels eines Rollwerkzeugs aus Blech umformend hergestellt, wobei die bogenförmige Ausbildung des axialen Ansatzes am Außenumfang des Käfigteils eingerollt ist.
Um eine Integration des Fliehkraftpendels in den Bauraum des Drehmomentbegrenzers zu ermöglichen kann eines der Flanschteile, bevorzugt das dem Eingangsteil zugewandte, einen Reibeingriff mit dem mittleren Flanschteil in Reibeingriff befindliche Flanschteil radial verkürzt werden, so dass in einem sich daraus ergebenden Bauraum zwischen der Federeinrichtung wie über den Umfang verteilten Bogenfedern und dem verkürzten Flanschteil die Pendelmassen aufgenommen werden können. Die Pendelmassen können beispielsweise radial außerhalb und auf axialer Höhe des ersten, zwischen drittem Flanschteil und Käfigteil angeordneten Flanschteils angeordnet sein.
Das erste Flanschteil kann dabei eine spielbehaftete radiale Abstützung für die Pendelmassen bilden, insbesondere wenn bei niedriger Drehzahl oder stehendem Zweimassenschwungrad die über der Drehachse angeordneten Pendelmassen infolge Schwerkraft aus ihren Lagerungen nach radial innen fallen. Das Radialspiel ist soweit minimiert, dass ein Pendeln der Pendelmassen unter Fliehkrafteinwirkung an den Lagern wie Schwenklagern ungestört erfolgen kann.
Insbesondere zur Bildung eines ausreichenden Reibschlusses des Drehmomentbegrenzers kann das zweite Flanschteil einen größeren Durchmesser als das erste Flanschteil aufweisen und damit die Pendelmassen radial übergreifen. Hierbei können Reibflächen des ersten und zweiten Flanschteils gegenüber dem dritten Flanschteil auf unterschiedlichen Durchmessern, beispielsweise bei unterschiedlichen Durchmessern des ersten und zweiten Flanschteils jeweils aneinander und dem dritten Flanschteil zugewandten axialen Bereichen an deren Außendurchmessern vorgesehen sein. Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 den oberen Teil eines um eine Drehachse angeordneten Zweimassenschwungrads im Schnitt,
2 ein Detail des Zweimassenschwungrads der 1 im Schnitt und
3 eine Ansicht des Käfigteils des Zweimassenschwungrads der 1.
Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d verdrehbaren Zweimassenschwungrads 1 im Schnitt. Das Eingangsteil 2 und das Ausgangsteil 3 sind aufeinander mittels der Lagerung 4 – hier ein Wälzlager – begrenzt verdrehbar gelagert. Das Eingangsteil 2 ist aus den Scheibenteilen 5, 6, 7 und dem Anlasserzahnkranz 8 gebildet, welche die Primärschwungmasse 9 bilden. Die Scheibenteile 5, 6 bilden desweiteren die nach innen offene Ringkammer 10 für die über den Umfang verteilt angeordneten Bogenfedern 12 der Federeinrichtung 11. Die Bogenfedern 12 werden beispielsweise in Umfangsrichtung jeweils stirnseitig von nicht dargestellten Einformungen wie Anprägungen in den Scheibenteilen 5, 6 beaufschlagt.
Das Ausgangsteil 3 enthält den Drehmomentbegrenzer 13 und das hier flanschlos ausgebildete Fliehkraftpendel 14, welche radial innerhalb der Federeinrichtung 11 und axial innerhalb des von den die Ringkammer 10 bildenden Scheibenteilen 5, 6 vorgegebenen Bauraums untergebracht sind. Das Ausgangsteil 3 enthält das erste Flanschteil 15, das zweite Flanschteil 16 und das dritte Flanschteil 17, das Käfigteil 18, die über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen 19 und die Rollen 20 sowie die hier als Gegendruckplatte ausgebildete Sekundärschwungmasse 21. Die Flanschteile 15, 16, 17 und das Käfigteil 18 sind mittels der Niete 22 mit der Sekundärschwungmasse vernietet. Die Bauteile des Ausgangsteils 3 bilden eine Baueinheit 33 (2), die aus dem Drehmomentbegrenzer 13 und dem Fliehkraftpendel 14 gebildet ist, wobei zumindest das dritte Flanschteil 17 funktional dem Drehmomentbegrenzer 13 und dem Fliehkraftpendel 14 zugeordnet ist.
Das dritte Flanschteil 17 weist radial außen radial in die Ringkammer 10 eingreifende Flanschflügel 23 auf, welche die Bogenfedern 12 stirnseitig ausgangsseitig beaufschlagen. Das dritte Flanschteil 17 ist tellerfederartig ausgebildet, dessen Kraftrand 24 gegenüber den auf den Flanschteilen 15, 16 auf unterschiedlichen Durchmessern jeweils in einem äußeren Bereich angeordneten Reibbelägen 25, 26 axial verspannt ist und damit einen Reibeingriff gegenüber den Flanschteilen 15, 16 ausbildet, der bei einem vorgegebenen Drehmoment überwunden wird. Hierbei ist das der Sekundärschwungmasse 21 zugewandte zweite Flanschteil 16 mit einem größeren Durchmesser versehen als das dem Eingangsteil 2 zugewandte erste Flanschteil 15, so dass radial außerhalb des ersten Flanschteils 15 die Pendelmassen 19 auf im Wesentlichen gleicher axialer Höhe und damit bauraumsparend untergebracht werden können. Zwischen dem ersten Flanschteil 15 und den Pendelmassen 19 ist bei drehendem Zweimassenschwungrad 1 der Radialspalt 27 vorgesehen, wobei sich bei stehendem oder mit geringer Drehzahl drehendem Zweimassenschwungrad 1 die über der Drehachse angeordneten Pendelmassen 19 an dem ersten Flanschteil 15 unter Aufbrauch des Radialspiels 27 radial abstützen.
Die Pendelmassen 19 stützen sich pendelnd an dem axialen Ansatz 28 des Käfigteils 18 radial ab. Zur Bildung von Lagerungen wie Schwenklagerung zur pendelnden Aufnahme der Pendelmassen 19 gegenüber dem Ansatz 28 sind an diesem und an den Außenflächen der Pendelmassen entsprechende bogenförmige Laufbahnen vorgesehen, auf denen die Rollen 20 abwälzen. Die Rollen 20 sind mittels balliger Anlageflächen 29 und Zapfen 30 in bogenförmig nach außen gewölbten Öffnungen 31, 32 in dem Käfigteil 18 und in dem dritten Flanschteil 17 aufgenommen.
Die 2 zeigt den oberen Teil der aus dem Drehmomentbegrenzer 13 und dem Fliehkraftpendel 14 des Zweimassenschwungrads 1 der 1 gebildeten Baueinheit 33 im Detail. Die Flanschteile 15, 16, 17 weisen Öffnungen 34 zur gemeinsamen Vernietung mit der Sekundärschwungmasse 21 (1) auf. Der Kraftrand 24 des tellerfederförmigen Flanschteils 17 bildet mit den Reibflächen der Reibbeläge 25, 26 der Flanschteile 15, 16 einen momentenbegrenzten Reibschluss. Die Reibbeläge 25, 26 können auch an dem Flanschteil 17 befestigt sein. Der Reibeingriff ist auf ein vorgegebenes Drehmoment ausgelegt, so dass mittels der Vorspannung des Kraftrands 24 gegenüber den Reibbelägen 25, 26 über den Reibeingriff ein maximales Drehmoment übertragen wird, wobei bei größeren Drehmomenten das Flanschteil 17 gegenüber den Flanschteilen 15, 16 durchrutscht.
Das Flanschteil 17 bildet zugleich und neben der ausgangsseitigen Beaufschlagung der Bogenfedern 12 (1) mittels der Flanschflügel 23 einen Teil der Lagerung beziehungsweise Führung der Rollen 20 des Fliehkraftpendels 14. Die Führung der Zapfen 30 der Rollen 20 erfolgt in den bogenförmig nach radial außen erweiterten Öffnungen 31, 32 in dem Flanschteil 17 und in dem Käfigteil 18. Hierbei wälzen die Rollen 20 axial mittels ihrer balligen Anlageflächen 29 zwischen dem Käfigteil 18 und dem Flanschteil 17 auf komplementär zueinander ausgebildeten, bogenförmigen Laufbahnen 35, 36 des axialen Ansatzes 28 des Käfigteils 18 und der Pendelmassen 19 ab. Mittels der Ausbildung der Laufbahnen 35, 36 wird hierbei die Pendelbewegung der sich unter Fliehkraft nach radial außen abstützenden Pendelmassen 19 vorgegeben. Beispielsweise können pro Pendelmasse 19 zwei in Umfangsrichtung beabstandete Lagerungen vorgesehen sein. Die Pendelbewegung kann entsprechend einem monofilar oder bifilar parallel oder trapezförmig aufgehängten Fadenpendel oder einer Freiform nachgebildet sein.
Die 3 zeigt das Käfigteil 18 der 1 und 2 in Ansicht. Das Käfigteil 18 ist aus Blech mittels eines Rollwerkzeugs umformend hergestellt und weist den axialen Ansatz 28 mit den Laufbahnen 36 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind Laufbahnen 36 für vier über den Umfang verteilt angeordnete Pendelmassen 19 (1 und 2) vorgesehen, wobei jede Pendelmasse 19 an zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Laufbahnen 36 unter Fliehkrafteinfluss über die Rollen 20 (1 und 2) pendelnd radial abgestützt ist. Die Rollen 20 sind an den bogenförmigen Öffnungen 32 geführt. Der axiale Ansatz 28 ist im Bereich der Laufbahnen 36 gegenüber dem übrigen Außendurchmesser des Käfigteils radial erweitert und der Bogenform der Laufbahnen 36 angepasst.
Bezugszeichenliste

1: Zweimassenschwungrad
2: Eingangsteil
3: Ausgangsteil
4: Lagerung
5: Scheibenteil
6: Scheibenteil
7: Scheibenteil
8: Anlasserzahnkranz
9: Primärschwungmasse
10: Ringkammer
11: Federeinrichtung
12: Bogenfeder
13: Drehmomentbegrenzer
14: Fliehkraftpendel
15: Flanschteil
16: Flanschteil
17: Flanschteil
18: Käfigteil
19: Pendelmasse
20: Rolle
21: Sekundärschwungmasse
22: Niet
23: Flanschflügel
24: Kraftrand
25: Reibbelag
26: Reibbelag
27: Radialspalt
28: axialer Ansatz
29: ballige Anlagefläche
30: Zapfen
31: Öffnung
32: Öffnung
33: Baueinheit
34: Öffnung
35: Laufbahn
36: Laufbahn
d: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19728422 A1 [0002]
DE 102011088049 A1 [0002]
DE 102010054255 A1 [0002]

Claims

Zweimassenschwungrad (1) mit einem um eine Drehachse (d) verdrehbaren Eingangsteil (2) mit einer diesem zugeordneten Primärschwungmasse (9) und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung (11) um die Drehachse (d) relativ verdrehbaren Ausgangsteil (3) mit einer diesem zugeordneten Sekundärschwungmasse (21) sowie einem seriell zur Federeinrichtung (11) geschalteten Drehmomentbegrenzer (13) und einem ausgangsseitig angeordneten Fliehkraftpendel (14), dadurch gekennzeichnet, dass Drehmomentbegrenzer (13) und Fliehkraftpendel (14) eine radial innerhalb der Federeinrichtung (11) angeordnete Baueinheit (33) bilden.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentbegrenzer (13) aus ersten und zweiten mit der Sekundärschwungmasse (21) verbundenen Flanschteilen (15, 16) und einem zwischen diesen reibschlüssig aufgenommenen, Flanschflügel (23) zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Federeinrichtung (11) aufweisenden dritten Flanschteil (17) gebildet ist, wobei Pendelmassen (19) des Fliehkraftpendels (14) zumindest teilweise in dem dritten Flanschteil (17) verschwenkbar gelagert sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten und zweiten Flanschteil (15, 16) ein die Pendelmassen (19) umgreifendes Käfigteil (18) mit der Sekundärschwungmasse (21) verbunden ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmassen (19) mittels in dem dritten Flanschteil (17) und dem Käfigteil (18) verschwenkbar aufgenommenen Rollen (20) wälzgelagert gegenüber dem Ausgangsteil (3) aufgenommen sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich von Laufbahnen (36) für die Rollen (20) in dem Käfigteil (18) bogenförmig nach radial außen erweiterte Öffnungen (32) vorgesehen sind und der Außenumfang des Käfigteils (18) bogenförmig nach radial außen erweitert ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Käfigteil (18) mittels eines Rollwerkzeugs aus Blech umformend hergestellt ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmassen (19) radial außerhalb und auf axialer Höhe des ersten, zwischen drittem Flanschteil (17) und dem Käfigteil (18) angeordneten Flanschteils (15) angeordnet sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flanschteil (15) eine spielbehaftete radiale Abstützung für die Pendelmassen (19) bildet.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Flanschteil (16) die Pendelmassen (19) radial übergreift.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Reibbeläge (25, 26) zwischen dem ersten und zweiten Flanschteil (15, 16) einerseits und dem dritten Flanschteil (17) andererseits auf unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen sind und ein Kraftrand (24) des dritten Flanschteils (17) zwischen dem ersten und dem zweiten Flanschteil (15, 16) unter Bildung eines Reibeingriffs an den Reibbelägen (25, 26) axial vorgespannt ist.