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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, der einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs zugeordnet und als Zweimassenschwungrad aufgebaut ist, aufweisend ein Primärteil und ein Sekundärteil mit einer gemeinsamen Drehachse, um die beide Teile zusammen drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, wobei zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil ein Federdämpfer und ein Drehmomentbegrenzer angeordnet sind, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Drehschwingungsdämpfer bzw. Zweimassenschwungräder (ZMS) sind bekannt. Diese werden in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Fahrzeugkupplung eingesetzt, zur Schwingungsisolation von Drehschwingungen, die prinzipbedingt in Brennkraftmaschinen entstehen. Bei dem Drehschwingungsdämpfer ist ein Eingangsteil, auch Primärteil oder Primärmasse genannt, mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und das Ausgangsteil, auch Sekundärteil oder Sekundärmasse genannt, mit einer Reibungskupplung oder in anderer Weise mit einem Getriebeeingang verbunden. Zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil ist vorzugsweise eine in Umfangsrichtung wirksame Federeinrichtung mit eingangs- und ausgangsseitig beaufschlagten Bogenfedern vorgesehen, die Drehmomentspitzen zwischenspeichern und zeitverzögert abgeben.
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Im Betriebszustand der Brennkraftmaschine können schlagartige Spitzenbelastungen, sogenannte Impacts entstehen, beispielsweise bei einem plötzlichen, zum Motorstillstand führenden Einkuppeln. Insbesondere die Bogenfedern der Bogenfederanordnung werden hierbei stark belastet und kurzzeitig bis zum Anschlag zusammengedrückt. Um Impacts möglichst materialschonend zu kompensieren, ist es bekannt, Drehschwingungsdämpfer mit einem als Rutschkupplung ausgeführten Drehmomentbegrenzer (DMB) zu versehen, der bei einer Überschreitung eines Grenzdrehmomentes beispielsweise ein Durchrutschen des Sekundärflansches in einer Aufnahme ermöglicht. Dabei wird überschüssige Energie als Reibungswärme abgeführt und die Flansch- bzw. Sekundärflanschbelastung verringert.
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Aus der
DE 197 00 851 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, bei dem zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil, den zueinander verdrehbaren Schwungmassen, ein Drehmomentbegrenzer vorgesehen ist. Der Drehmomentbegrenzer schützt bzw. begrenzt den Drehschwingungsdämpfer vor unzulässig hohen Drehmomenten und nachteiligen Drehstößen. Die
DE 197 28 422 A1 zeigt dazu einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Drehmomentbegrenzer, der seriell zum Federdämpfer angeordnet und als Rutschkupplung ausgelegt ist.
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Aus der
DE 10 2014 211 603 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer mit einem dem Sekundärteil zugeordneten Drehmomentbegrenzer bekannt. Dabei greift ein Sekundärflansch in eine als Reibeinrichtung vorgesehene Aufnahme, die axial von zwei unterschiedlich großen Stützscheiben begrenzt ist. Die kleiner dimensionierte, von einem Federelement kraftbeaufschlagte Stützscheibe ist dabei zwischen einer Abtriebsnabe und dem Sekundärflansch positioniert.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen baulich und funktional verbesserten sowie kostengünstig realisierbaren Drehmomentbegrenzer für einen Drehschwingungsdämpfer zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen oder Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.
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Gemäß der Erfindung ist für den konstruktiven Aufbau des Drehmomentbegrenzers vorgesehen, dass jede der radial unterhalb des Aufnahmekanals zusammengefügten Führungsscheiben, flanschseitig umlaufend kreisförmige Ausnehmungen aufweist, die jeweils zur Aufnahme von zumindest einer Tellerfeder bestimmt sind, die kraftschlüssig jeweils einen an dem Flansch geführten Reibring beaufschlagen, der drehfest mit einer zugehörigen Führungsscheibe verbunden ist.
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Bei dem Drehmomentbegrenzer gemäß dem bekannten Stand der Technik greift der Flansch des Sekundärteils in einen Aufnahmekanal, der von zwei unterschiedlich großen Stützscheiben begrenzt ist. Abweichend dazu sind gemäß der Erfindung dem Flansch beidseitig gleich groß dimensionierte Führungsscheiben und Reibringe zugeordnet, wobei jede Führungsscheibe gleichzeitig die Funktion eines Reibringträgers übernimmt. Dabei ist der Flansch in der erfindungsgemäßen Anordnung sicher in dem Aufnahmekanal gehalten, wobei sich dieser bei einem Überschreiten des Grenzmomentes relativ zu den beiderseitigen Reibringen verdrehen kann. Dieser Aufbau führt somit zu einer optimalen Flanschaufnahme und bildet damit einen baulich und funktional verbesserten Aufbau. Vorteilhaft werden mit dem erfindungsgemäßen Konzept plötzlich auftretende Spitzenbelastungen, sogenannte Impacts, wirksam unterbunden. Gleichzeitig verbessert der gemäß der Erfindung aufgebaute Drehmomentbegrenzer die Betriebssicherheit bzw. die Dauerfestigkeit, die positiv die Lebensdauer des Drehschwingungsdämpfers beeinflusst.
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Aufgrund der flanschseitig in lokale Ausnehmungen der Führungsscheiben eingesetzten, auch Tellerfederscheiben genannten Tellerfedern stellt sich vorteilhaft eine vor Verschmutzung und Beschädigung geschützte Einbaulage der Tellerfedern ein. Mit dem erfindungsgemäßen Konzept kann weiterhin ein kompakter Drehmomentbegrenzer realisiert werden, der vielfach in bestehende Drehschwingungsdämpfer ohne große Anpassung integrierbar ist. Aufgrund vieler Gleichteile und eines einfachen Aufbaus stellt sich außerdem eine vereinfachte Montage ein, so dass der erfindungsgemäße Drehmomentbegrenzer kostengünstig darstellbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass alle Bauteile des Drehmomentbegrenzers unverlierbar zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. Somit kann vorteilhaft ein vormontierbarer Drehmomentbegrenzer realisiert werden, der sowohl eine verkürzte als auch vereinfachte und damit kostenoptimierte Montage des gesamten Drehschwingungsdämpfers ermöglicht. Den Zusammenhalt aller Bauteile des Drehschwingungsdämpfers sichern umfangsverteilt angeordnete Nietverbindungen. Dazu sind die Führungsscheiben radial unterhalb des für den Flansch bestimmten Aufnahmekanals durch Nieten verbunden.
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Vorteilhaft gewährleistet die Erfindung eine Anordnung von wenigstens zwei zu einem Tellerfederpaket zusammengefassten, kreisförmig gestalteten Tellerfedern, die jeweils in einer Ausnehmung der Führungsscheiben eingebracht sind. Bei Bedarf können durch eine Anpassung oder Variation einer Bauteilstärke der Führungsscheiben und/oder der Tellerfedern auch Federtellerpakete mit mehr als zwei Tellerfedern eingesetzt werden. Eine bevorzugte Einbaulage der Tellerfedern sieht vor, dass diese mit einem radial äußeren Abschnitt der Führungsscheibe und mit einem radial inneren bzw. mittigen Abschnitt dem Reibring zugeordnet sind.
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Die Erfindung schließt außerdem eine gezielte Koppelung zwischen jedem Reibring und der zugehörigen Führungsscheibe ein. Mit dieser Maßnahme stellt sich bei einer Überschreitung eines Grenzdrehmomentes eine gewollte Relativverdrehung, ein gleitender Reibeingriff zwischen dem Flansch und dem Reibring ein. Zur Erreichung dieser Wirkungsweise bilden die Reibringe im radial äußeren Bereich, umfangsverteilt, lokal rechtwinkelig abgekantete, axial vorstehende Borde, die formschlüssig in korrespondierende Aussparungen der Führungsscheibe eingreifen oder verrasten. Alternativ kann auch eine Kopplung mittels Borden der Führungsscheiben erfolgen, die formschlüssig in Aussparungen der Reibringe eingreifen.
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Der erfindungsgemäße Drehmomentbegrenzer umfasst vorteilhaft einen armierten Reibring, der mit einem Reibbelag an dem Flansch abgestützt ist, wobei die Armierung der Tellerfeder zugeordnet ist. Als Armierung eignet sich bevorzugt eine aus einem metallischen Werkstoff hergestellte Blechscheibe. Alternativ kann eine aus einem Hartkunststoff hergestellte Armierung eingesetzt werden.
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Eine konstruktive Auslegung sieht zum Schutz vor eindringendem Schmutz in den Drehmomentbegrenzer einen definierten Ringspalt zwischen den sich relativ verstellbaren Bauteilen vor. Bevorzugt stellt sich im Einbauzustand zwischen der Führungsscheibe und dem Reibring oder zwischen der Führungsscheibe und dem Flansch ein Ringspalt S ≤ 7 mm ein.
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Zur Bildung des Sekundärteils ist zumindest eine Führungsscheibe des erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzers mit dem Flanschelement verbunden, das im eingebauten Zustand abtriebsseitig mit einer Reibungskupplung oder in anderer Weise mit einem Getriebeeingang verbunden ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Erreichung einer bauteiloptimierten Lösung bietet es sich an, ein Flanschelement einzusetzen, das in einem radial äußeren Bereich eine Führungsscheibe einschließt. Der einstückig dem Flanschelement zugeordnete Führungsscheibenabschnitt, kombiniert mit einer separaten Führungsscheibe, bildet damit den Aufnahmekanal für den Flansch, die Reibringe sowie die Tellerfedern.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem in sieben Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:
- 1: einen Drehschwingungsdämpfer mit einem erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzer im Halbschnitt;
- 2: in einer Perspektive den Drehmomentbegrenzer gemäß 1 als eine Baueinheit;
- 3: den Drehmomentbegrenzer gemäß 1 in einer Explosionszeichnung;
- 4: in einer Vorderansicht den Drehmomentbegrenzer gemäß 1;
- 5: ein Detail des Drehmomentbegrenzers gemäß einem Schnittverlauf 5 - 5 von 4;
- 6: ein Detail des Drehmomentbegrenzers gemäß einem Schnittverlauf 6 - 6 von 4;
- 7: ein Detail des Drehmomentbegrenzers gemäß einem Schnittverlauf 7 - 7 von 4.
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Die 1 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit einem als Reibeinrichtung ausgeführten erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzer 2 in einer Schnittansicht. Der als ein Zweimassenschwungrad aufgebaute Drehschwingungsdämpfer 1 ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Reibungskupplung eingesetzt. Dabei umfasst der Drehschwingungsdämpfer 1 brennkraftmaschinenseitig ein auch als Eingangsteil bezeichnetes Primärteil 3 und abtriebsseitig ein auch Ausgangsteil genanntes Sekundärteil 4. Das Primärteil 3 und das Sekundärteil 4 sind um eine Drehachse 5 gemeinsam drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar. Ein Flanschabschnitt 6 und ein Deckelabschnitt 7 des Primärteils 3 begrenzen eine Aufnahme 8, die für einen Bogenfedern 9 einschließenden, einen Energiespeicher bildenden Federdämpfer 10 bestimmt ist. Die Bogenfedern 9 sind einerseits an dem Primärteil 3 und andererseits an dem Sekundärteil 4 abgestützt. Ein Verdrehen des Primärteils 3 und des Sekundärteils 4 relativ zueinander erfolgt entgegen einer Federkraft der Bogenfedern 9. Das Sekundärteil 4 umfasst ein mit einer Kupplung (nicht gezeigt) verbundenes Flanschelement 12, den Drehmomentbegrenzer 2 sowie einen Flansch 11, der radial außenseitig in die Aufnahme 8 eingreift und mit Bogenfedern 9 zusammenwirkt. Der Drehmomentbegrenzer 2 ist in einem axial von dem Flanschabschnitt 6 und dem Flanschelement 12 begrenzten Ringraum 13 angeordnet. Weiterhin umfasst der Drehmomentbegrenzer 2 zwei Führungsscheiben 14, 15, die einen in Richtung des Federdämpfers 10 offenen Aufnahmekanal 16 begrenzen, in den der Flansch 11 eingepasst ist. An dem Flansch 11 sind beidseitig Reibringe 17, 18 abgestützt, die von in den Führungsscheiben 14, 15 eingesetzten Tellerfedern 19, 20 (gezeigt in 3) kraftschlüssig beaufschlagt sind. Radial unterhalb des Aufnahmekanals 16 sind die Führungsscheiben 14, 15 zusammengefügt und mittels umfangsverteilten Nietverbindungen dauerfest verbunden. Entsprechend sind Nieten 21 jeweils durch korrespondierende Bohrungen der Führungsscheiben 14, 15 geführt und endseitig vernietet. Außerdem ist das Flanschelement 12 über Nietverbindungen an dem Drehmomentbegrenzer 2 befestigt. Dazu ist die Führungsscheibe 15 in Richtung der Drehachse 5 verlängert und mittels Nieten 22 mit dem Flanschelement 12 verbunden.
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Die 2 bis 7 zeigen in weiteren Darstellungen Details des erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzers 2, wobei für übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Die folgenden Beschreibungen beschränken sich weitestgehend auf unterschiedliche Ausgestaltungen.
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Die 2 bis 4 zeigen in unterschiedlichen Darstellungen den kreisringscheibenartig gestalteten Drehmomentbegrenzer 2, der in 2 als eine vormontierbare Baueinheit 23 abgebildet ist. Die 3 verdeutlicht u.a. die Gestaltung der Führungsscheiben 14, 15, die in radialen Außenzonen entgegengesetzt zueinander nach außen gestuft sind zur Bildung des Aufnahmekanals 16. Außerdem zeigt die 3 eine Vielzahl von flanschseitig in den Führungsscheiben 14, 15 eingebrachten Ausnehmungen 24 für die Tellerfederscheiben bildenden Tellerfedern 19, 20. Weiterhin umfasst jeder Reibring 17, 18 umfangsseitig rechtwinkelig abgekantete Borde 25, die jeweils in eine korrespondierende Aussparung 26 der zugehörigen Führungsscheiben 14, 15 formschlüssig eingreifen.
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In der 4 ist der Drehmomentbegrenzer 2 als vormontierte Baueinheit 23 in der Vorderansicht gezeigt, die sowohl die symmetrische Verteilung der Tellerfedern 19, 20 als auch die Anordnung der Nieten 21 zur Koppelung der Führungsscheiben 14, 15 verdeutlicht. Von dem Flansch 11 zeigt die 4 zwei um 180° versetzte Flanschflügel 27, über die im Einbauzustand der Flansch 11 mit den Bogenfedern 9 im Federdämpfer 10 verbunden ist.
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Die 5 bis 7 zeigen Details des Drehmomentbegrenzers 2 gemäß unterschiedlicher Schnittverläufe. Die 5 zeigt die Einbaulage der jeweils als Tellerfederpaket ausgebildeten Tellerfedern 19, 20, die lageorientiert in den Ausnehmungen 24 der Führungsscheiben 14, 15 eingesetzt sind. Radial außen sind die Tellerfedern 19, 20 an den Führungsscheiben 14, 15 und mittig an den Reibringen 17, 18 abgestützt. In 5 sind die Reibringe 17, 18 zur Erzielung einer verschleißfesten Abstützung der Tellerfedern 19, 20 mit einer scheibenartigen Armierung 28 versehen. Zum Schutz vor eindringendem Schmutz in den Drehmomentbegrenzer 2 ist zwischen den Führungsscheiben 14, 15 und den Reibringen 17, 18 ein definierter Ringspalt S vorgesehen. Die 6 und 7 zeigen in vergrößerten Abbildungen die Koppelung der Reibringe 17, 18 mit den Führungsscheiben 14, 15. Dazu verrasten äußere, rechtwinkelig abgekantete Borde 25 der Reibringe 17, 18 formschlüssig in zugehörige Aussparungen 26 der Führungsscheiben 14, 15.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Drehmomentbegrenzer
- 3
- Primärteil
- 4
- Sekundärteil
- 5
- Drehachse
- 6
- Flanschabschnitt
- 7
- Deckelabschnitt
- 8
- Aufnahme
- 9
- Bogenfeder
- 10
- Federdämpfer
- 11
- Flansch
- 12
- Flanschelement
- 13
- Ringraum
- 14
- Führungsscheibe
- 15
- Führungsscheibe
- 16
- Aufnahmekanal
- 17
- Reibring
- 18
- Reibring
- 19
- Tellerfeder
- 20
- Tellerfeder
- 21
- Niet
- 22
- Niet
- 23
- Baueinheit
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Bord
- 26
- Aussparung
- 27
- Flanschflügel
- 28
- Armierung
- S
- Ringspalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19700851 A1 [0004]
- DE 19728422 A1 [0004]
- DE 102014211603 A1 [0005]
