DE102014225663A1

DE102014225663A1 - Zweimassenschwungrad mit einteiligem Nabenflansch

Info

Publication number: DE102014225663A1
Application number: DE102014225663.1A
Authority: DE
Inventors: Jacques Kaglan; Hartmut Mende
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-06-16
Also published as: WO2016091259A1; EP3230620A1; CN107002815B; CN107002815A; DE112015005550A5

Abstract

Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Sekundärmasse einen einteiligen Nabenflansch umfasst, der einerseits mit dem Energiespeicher in Wirkverbindung ist und andererseits ein Nabenteil mit einem Mittel zur lösbaren Verbindung mit einer Fahrzeugkupplung umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, sowie einen Nabenflansch zur Verwendung in einem solchen Zweimassenschwungrad.
Zweimassenschwungräder sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 41 17 582 A1 , bekannt. Solche Zweimassenschwungräder werden als Schwingungstilger für Torsionsschwingungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei das Zweimassenschwungrad in der Regel zwischen der Kurbelwelle einer das Kraftfahrzeug antreibenden Verbrennungskraftmaschine und einer dem Schaltgetriebe vorgelagerten Fahrzeugkupplung angeordnet ist. Durch die gegen Federkraft als Energiespeicher und gegebenenfalls auch gegen trockene Reibung relativ zueinander verdrehbare Primärschwungmasse und Sekundärschwungmasse werden Drehschwingungen, die durch das ungleichförmige Antriebsmoment des in der Regel als Kolbenmotor ausgeführten Verbrennungsmotors hervorgerufen werden, getilgt.
Die Federkraft wird durch Bogenfedern bewirkt, die sich zum Einen primärseitig und zum anderen sekundärseitig abstützen. Die Abstützung erfolgt primärseitig über in einen Federaufnahmeraum ragende Stützelemente und sekundärseitig durch Flanschflügel eines Sekundärflansches.
Der Sekundärflansch ist üblicherweise mit einem Abtriebsflansch vernietet.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstigere Lösung für die Verbindung der Sekundärseite des Zweimassenschwungrades mit dem Kupplungsgehäuse der im Drehmomentpfad nachgeordneten Fahrzeugkupplung anzugeben.
Dieses Problem wird durch ein Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 und einen Nabenflansch nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen 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 gegen die Kraft eines Energiespeichers, insbesondere einer Federanordnung umfassend eine oder mehrere Bogenfedern, relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Sekundärmasse einen einteiligen Nabenflansch umfasst, der einerseits mit dem Energiespeicher bzw. der Bogenfederanordnung in Wirkverbindung bzw. Kontakt ist und andererseits einen Nabenteil mit einem Mittel zur lösbaren Verbindung mit einer Fahrzeugkupplung umfasst. Das Mittel zur lösbaren Verbindung mit der Fahrzeugkupplung ist insbesondere eine Aufnahmebohrung mit einer Steckverzahnung, die in den Nabenteil angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Nabenflansch als Sekundärflansch einteilig gefertigt werden und muss nicht mittels einer sogenannten Hauptvernietung mit einem Abtriebsflansch vernietet werden. Die Hauptvernietung und deren Durchgangsbohrungen im Primärschwungmassenblech sowie die in die Durchgangsbohrungen einzudrückenden Dichtkappen entfallen komplett. Es kann daher auf Fertigungsschritte, insbesondere die Hauptvernietung und das Eindrücken der Dichtkappen, verzichtet werden.
Das Zweimassenschwungrad umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung eine Dichtmembran, die zwischen dem Primärschwungmassendeckel der Primärmasse und dem Nabenflansch angeordnet ist. Die Dichtmembran ist Teil einer Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines umschlossenen Raumes mit einem Aufnahmeraum für Bogenfedern des Energiespeichers und ggf. in dem Aufnahmeraum angeordnete Fliehkraftpendel gegenüber der Umgebung. Dadurch können die Bogenfedern und die Fliehkraftpendel nass (mit Schmiermittelbenetzung) betrieben werden.
Der Nabenflansch ist in einer Ausführungsform der Erfindung mit der Dichtmembran fest verbunden, insbesondere vernietet. Die Dichtmembran (Tellerfedermembran) wird mit dem Nabenflansch vorvernietet oder lose eingelegt.
Das Zweimassenschwungrad umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung einen Dichtring, der zwischen einem Primärschwungmassenblech der Primärmasse und dem Nabenflansch angeordnet ist, umfasst. Der Dichtring ist wie die Dichtmembran Teil der Dichtungsanordnung zur Abdichtung des umschlossenen Raumes.
Der Dichtring ist in einer Ausführungsform der Erfindung radial außerhalb eines Bohrungskreises der Kurbelwellenverschraubung angeordnet. Dadurch wird auf besonders einfache Art und Weise eine vollständige Abdichtung des umschlossenen Raumes bewirkt.
An dem Nabenflansch ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine Fliehkraftpendelanordnung angeordnet. Die Fliehkraftpendelanordnung umfasst mehrere Fliehkraftpendel und verbessert die Schwingungstilgung.
Die Bogenfederanordnung und/oder die Fliehkraftpendelanordnung sind in einer Ausführungsform der Erfindung in einem nach außen abgedichteten umschlossenen Raum angeordnet.
Teile des Nabenflansches sind in einer Ausführungsform der Erfindung gehärtet. Je nach Material des Nabenflansches können hier Einsatzhärten, Induktivhärten oder Vergüten zur Anwendung kommen. Dabei werden der gesamte Nabenflansch oder insbesondere die Fliehkraftpendelbahnen und/oder die Flanschflügel und/oder die Steckverzahnung gehärtet. Die Steckverzahnung kann auch vernickelt werden.
Das eingangs genannte Problem wird auch durch einen einteiligen Nabenflansch zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrad gelöst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades in einer Schnittdarstellung und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades in einer Schnittdarstellung.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Diese zeigt ein Zweimassenschwungrad 1 mit einem sekundärseitig angeordneten Fliehkraftpendel. 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 Doppelkupplung, ggf. auch eine Einfachkupplung. Das Drehmoment der Fahrzeugkupplung wird über ein Parallelschaltgetriebe, ein 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 Primärschwungmasse 2 sowie eine Sekundärschwungmasse 3, die gegen die Kraft einer Bogenfederanordnung als Energiespeicher relativ zueinander um die Rotationsachse R verdreht werden können. Die Primärschwungmasse 2 wird auch als Primärseite oder Eingangsteil, die Sekundärschwungmasse 3 auch als Sekundärseite oder Ausgangsteil bezeichnet. Die Bogenfederanordnung umfasst mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Bogenfedern 4, wobei jede Bogenfeder 4 koaxial angeordnete innere Bogenfedern und äußere Bogenfedern umfassen kann. Die Bogenfedern 4 werden im Betrieb durch die auf diese einwirkende Fliehkraft nach außen gegen die Primärschwungmasse 2 gedrückt. Daher ist an der radial außen gelegenen Seite eine Gleitschale 5 angeordnet, welche den Verschleiß zwischen den Bogenfedern und der Primärschwungmasse 2 verringert. Die Primärschwungmasse 2 umfasst ein motorseitiges Primärschwungmassenblech 6 und einen kupplungsseitigen Primärschwungmassendeckel 7, welche miteinander verschweißt sind. Das Primärschwungmassenblech 6 und der Primärschwungmassendeckel 7 schließen eine Bogenfederaufnahme 8 ein, in der die Bogenfedern 4 angeordnet sind. Die Bogenfedern 4 stützen sich mit einem Federende jeweils an der Primärschwungmasse 2 ab, beispielsweise an hier nicht dargestellten Stegen oder Nasen, die in die von dem Primärschwungmassenblech 6 und dem Primärschwungmassendeckel 7 umschlossene Bogenfederaufnahme 8 ragen. Mit dem jeweils anderen Federende stützen sich die Bogenfedern 4 an Flanschflügeln 9 eines Nabenflansches 10 ab. Die Flanschflügel 9 erstrecken sich radial nach außen und fassen die Federenden der Bogenfedern 4 ein. Die Federenden der Bogenfedern 4 stützen sich einerseits jeweils an dem Primärschwungmassenblech 6 und Primärschwungmassendeckel 7 und andererseits an den Flanschflügen 9 ab. Über den Umfang verteilt sind zwei oder auch mehr Flanschflügel und eine entsprechende Anzahl an Bogenfedern 4 angeordnet. Bei zwei Flanschflügeln 9 sind diese gegenüberliegend angeordnet. An dem Nabenflansch 10 ist eine Dichtmembran 11 befestigt, welche an ihrem Außenumfang mit einem an dem Primärschwungmassendeckel 7 angeordneten Dichtungsring 12 in Kontakt ist.
An dem Primärschwungmassendeckel 7 ist des Weiteren ein Anlasserzahnkranz 13 angeordnet, welcher in Einbaulage des Zweimassenschwungrades mit einem hier nicht dargestellten elektrischen Anlasser des Kraftfahrzeugs in Eingriff gebracht werden kann. Die Primärschwungmasse 2 wird in Einbaulage zur Übertragung eines Drehmoments mit der Kurbelwelle 14 des Verbrennungsmotors mit Schrauben 15 als Kurbelwellenverschraubung verschraubt. Zwischen den Köpfen der Schrauben 15 und dem Primärschwungmassenblech 6 ist eine Unterlegscheibe 22 angeordnet.
Der Nabenflansch 10 umfasst neben den Flanschflügeln 15, die in Kontakt mit Federenden der Bogenfedern 4 sind, einen mittleren Flanschteil 16 sowie einen hohlzylindrischen Nabenteil 17. Das Nabenteil 17 umfasst eine Aufnahmebohrung 18 mit einer Steckverzahnung 19, mit der der Nabenflansch 10 mit im Drehmomentpfad des Antriebsstranges dem Zweimassenschwungrad 1 nachgeordneten Drehmomentübertragungsmitteln einer Doppelkupplung, insbesondere dem Kupplungsgehäuse als Eingangssteil der Doppelkupplung verbunden werden kann. Dazu umfasst die Doppelkupplung eine mit dem Kupplungsgehäuse als Eingangsteil der Doppelkupplung verbundene Außensteckverzahnung, die zur Montage in die Steckverzahnung 19 des Nabenteils eingesteckt wird.
Der mittleren Flanschteil 16 weist mehrere scheibenförmige Bereiche 16a, 16b und 16c auf, zwischen denen jeweils schräg, sprich kegelstumpfförmig oder abgerundet, verlaufende Bereiche 20a und 20b angeordnet sind. Der radial äußerste schräg verlaufende Bereich 20c geht über einen schräg verlaufenden Bereich 20c in die Flanschflügel 9 über.
Auf dem Bohrungskreis der Schrauben 15 sind Bohrungen 21 in den Nabenflansch 10 eingebracht, durch die die Schraubenköpfe der Schrauben 15 zugänglich sind. Die Dichtmembran 11 ist mit Nieten 22 an dem Nabenflansch 10 befestigt. Radial außerhalb der Schrauben 15 ist zwischen Primärschwungmassenblech 6 und Nabenflansch ein Dichtring 23 angeordnet. Der Dichtring 23 weist eine Aussparung 24 zur Aufnahme des äußeren Bereiches der Unterlegscheibe 22 auf. An der dem Nabenflansch 10 zugewandten Seite schmiegt sich die Kontur des Dichtringes 23 an die Kontur des Nabenflansches 10 an. Der Nabenflansch 10 ist mit dem Dichtring 10 in dem schräg verlaufenden Bereich 20b in Kontakt. Der Dichtring ist durch die Schrauben 15 und die Unterlegscheibe 22 und auch durch den schräg verlaufenden Bereich 20b radial zentriert und zwischen Primärschwungmassenblech 6 und Nabenflansch 10 axial zentriert. Der Dichtring 23 sowie die Dichtmembran 11 mit Dichtungsring 12 dichten die Bogenfederaufnahme 8 nach außen hin ab. Primärschwungmassenblech 6 und Primärschwungmassendeckel 7 weisen in dem so umschlossenen Raum 25 keine Öffnungen auf.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades 1, bei dem eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Fliehkraftpendeln 24 an dem Nabenflansch 10 angeordnet sind. Die Fliehkraftpendel 24 sind in dem nach außen abgedichteten umschlossenen Raum 25, der auch die Bogenfederaufnahme 8 enthält, angeordnet. Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche bewegliche Massen als sogenannte Pendelmassen 24 angebracht. Die Pendelmassen sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel sekundärseitig an dem Nabenflansch 10 angeordnet. Zwei Pendelteilmassen 26a, 26b eines Fliehkraftpendels 24 sind beiderseits des Nabenflansches 10 angeordnet durch Niete 27 fest miteinander verbunden. Die Niete ragen durch Öffnungen in dem Nabenflansch 10. In Langlöchern des Nabenflansches 10 und Langlöchern der Pendelteilmassen 26a, 26b sind Führungsrollen 28 angeordnet. Die Oberflächen der Langlöcher in dem Flanschflügel werden nachfolgend auch als Fliehkraftpendelbahnen (FKP-Bahnen) bezeichnet. Die Langlöcher in Pendelteilmassen und nabenflansch bilden zusammen mit den Führungsrollen eine Kulissenführung für die Fliehkraftpendel. Zwischen den Pendelteilmassen 26a, 26b und dem Nabenflansch sind Gleitbeläge 29 zur Verringerung der Reibung angeordnet, Anschlagdämpfer 30 dämpfen das Anschlagen der Fliehkraftpendel 24 an dem Nabenflansch 10. Die Pendelmassen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf den durch die Kulissenführungen vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Dämpfung der Erregerschwingung kommt, die Pendelmasse also als Schwingungstilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann eine Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich der durch Drehzahlungleichheiten angeregten Schwingungen erzielt werden.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades 1 ohne eine Fliehkraftpendeleinrichtung.
Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass der Nabenflansch 10 als einteiliges Bauteil einerseits direkt vermittels der Flanschflügel 9 mit den Federenden der Bogenfedern 4 und andererseits direkt mit einer Außensteckverzahnung, die direkt oder über weitere Flanschbauteile mit dem Kupplungsgehäuse einer Fahrzeugkupplung, insbesondere einer Doppelkupplung, verbunden ist, in Kontakt ist. Der Nabenflansch wird einteilig (einstückig) beispielsweise als Stanz-Biegebauteil hergestellt und ggf. spanend bearbeitet.
Je nach Material, aus dem der Nabenflansch 10 gefertigt ist, werden einzelne Bereiche bzw. Oberflächen des Nabenflansches 10 gehärtet, vergütet oder beschichtet.

Die folgende Tabelle 1 benennt die Teile des Nabenflansches 10, deren Oberfläche mit den jeweils genannten Verfahren gehärtet bzw. vergütet werden.

Fall A Einsatzhärten	Fall B Induktivhärten		Fall C Induktivhärten		Fall D Vergüten
gehärtet: Nabenflansch 10 komplett einsatzgehärtet	mit FKP	ohne FKP	mit FKP	ohne FKP
gehärtet: Nabenflansch 10 komplett einsatzgehärtet	gehärtet: FKP-Bahnen und Flanschflügel 9 sowie Steckverzahnung 19	gehärtet: Flanschflügel 9 und Steckverzahnung 19	gehärtet: FKP-Bahnen und Flanschflügel 9, Steckverzahnung 19 vernickelt oder unbehandelt	gehärtet: Flanschflügel 9, Steckverzahnung 19 vernickelt ode unbehandelt	Nabenflansch 10 wird komplett vergütet Nur möglich für reduzierte Flächenpressung in den FKP-Bahnen

Tabelle 1

Bezugszeichenliste

1: Zweimassenschwungrad
2: Primärschwungmasse
3: Sekundärschwungmasse
4: Bogenfeder
5: Gleitschale
6: Primärschwungmassenblech
7: Primärschwungmassendeckel
8: Bogenfederaufnahme
9: Flanschflügen
10: Nabenflansch
11: Dichtmembran
12: Dichtungsring
13: Anlasserzahnkranz
14: Kurbelwelle
15: Schraube
16: mittlerer Flanschteil
16a, 16b, 16c: scheibenförmige Bereiche
17: hohlzylindrischer Nabenteil
18: Aufnahmebohrung
19: Steckverzahnung
20a, 20b, 20c: schräg verlaufende Bereiche
21: Bohrung
22: Unterlegscheibe
23: Dichtring
24: Fliehkraftpendel
25: nach außen abgedichteter umschlossener Raum
26a, 26b: Pendelteilmassen
27: Niet
28: Führungsrolle
29: Gleitbelag
30: Anschlagdämpfer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4117582 A1 [0002]

Claims

Zweimassenschwungrad (1) mit einer Primärmasse (2) und einer Sekundärmasse (3), die gegen die Kraft eines Energiespeichers (4) relativ zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse (3) einen einteiligen Nabenflansch (10) umfasst, der einerseits mit dem Energiespeicher (4) in Wirkverbindung ist und andererseits ein Nabenteil (17) mit einem Mittel (18, 19) zur lösbaren Verbindung mit einer Fahrzeugkupplung umfasst.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Dichtmembran (11), die zwischen einem Primärschwungmassendeckel (7) der Primärmasse (2) und dem Nabenflansch (10) angeordnet ist, umfasst.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenflansch (10) mit der Dichtmembran (11) fest verbunden, insbesondere vernietet ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Dichtring (23), der zwischen einem Primärschwungmassenblech (7) der Primärmasse (2) und dem Nabenflansch (10) angeordnet ist, umfasst.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (23) radial außerhalb eines Bohrungskreises der Kurbelwellenverschraubung (15) angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Nabenflansch (10) eine Fliehkraftpendelanordnung (24) angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenfederanordnung (4) in einem nach außen abgedichteten umschlossenen (25) Raum angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftpendelanordnung (24) in dem nach außen abgedichteten umschlossenen Raum (25) angeordnet ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Nabenflansches (10) gehärtet sind.
Einteiliger Nabenflansch (10) zur Verwendung in einem Zweimassenschwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.