DE102018103536A1

DE102018103536A1 - Zweimassenschwungrad mit einem abgedichteten Federkanal

Info

Publication number: DE102018103536A1
Application number: DE102018103536.5A
Authority: DE
Inventors: Pascal Strasser; Dieter Eireiner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2019-08-22

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Zweimassenschwungrad (1) von einem Antriebsstrang eines mittels einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs, aufweisend ein Primärteil (2) und ein Sekundärteil (3) mit einer gemeinsamen Drehachse (4), um die beide Teile zusammen drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, wobei zwischen dem Primärteil (2) und dem Sekundärteil (3) ein Federdämpfer (8) angeordnet ist, dessen Bogenfedern (7) in einem von dem Primärteil (2) und einem zugehörigen Deckelabschnitt (5) begrenzten Federkanal (6) angeordnet sind und das mehrteilige, mit einer Abtriebsnabe (9) verbundene Sekundärteil (3) als Drehmomentbegrenzer (11) eine Rutschkupplung einschließt, bestehend aus einem Bogenfederflansch (10), der in einer axial von zwei Stützscheiben (14, 15) begrenzten Aufnahme (16) geführt ist, und das mittels einer dem Primärteil (2) zugeordneten, mit der Stützscheibe (14) des Drehmomentbegrenzers (11) in Kontakt stehenden Tellerfedermembran (18) sowie mit einer zwischen dem Deckelabschnitt (5) und dem Bogenfederflansch (10) eingesetzten Tellerfeder (21) der Federkanal (6) abgedichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad, das als ein Drehschwingungsdämpfer aufgebaut und einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs zugeordnet 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 angeordnet ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Es ist bekannt, Drehschwingungsdämpfer im Antriebsstrang von brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugen einzusetzen, beispielsweise als Zweimassenschwungrad (ZMS), Doppelkupplungsdämpfer, Hybriddämpfer oder CVT-Dämpfer (CVT = Continuously Variable Transmission) für ein stufenloses Automatikgetriebe. Die Drehschwingungsdämpfer werden zur Schwingungsisolation von Drehschwingungen eingesetzt, die prinzipbedingt in Brennkraftmaschinen entstehen. Bei dem Drehschwingungsdämpfer ist ein Primärteil, auch Primärmasse genannt, mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und das auch Sekundärmasse genannte Sekundärteil mit der Abtriebsseite, insbesondere einer Fahrzeugkupplung oder einem Getriebeeingang verbunden. Zwischen Primärteil und Sekundärteil ist vorzugsweise ein in Umfangsrichtung wirksamer Federdämpfer mit eingangs- und ausgangsseitig beaufschlagten Bogenfedern vorgesehen, die Drehmomentspitzen zwischenspeichern und zeitverzögert abgeben.
Im Betriebszustand des Fahrzeugs können schlagartige Spitzenbelastungen, sogenannte den Antriebsstrang schädigende Impacts (Drehmomentstöße mit hohen Lastwechseln) entstehen, beispielsweise bei einem plötzlichen, zum Motorstillstand führenden Einkuppeln oder bei Hybrid- oder CVT-Anwendungen, insbesondere aufgrund von Unterschieden im Momentanreibwert einzelner Räder auf der Fahrbahn. Insbesondere die Bogenfedern des Federdämpfers werden durch Impacts stark belastet und kurzzeitig bis zum Anschlag zusammengedrückt. Um diesen Effekt möglichst materialschonend zu kompensieren, ist beispielsweise aus der DE 197 28 422 A1 ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, der einen als Rutschkupplung ausgeführten Drehmomentbegrenzer (DMB) einschließt, 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.
Bei bekannten Zweimassenschwungrädern kann es bei bestimmten Einsatzbedingungen vorkommen, dass Wasser bzw. Feuchtigkeit oder Schmutz in den für die Bogenfeder bestimmten Federkanal eindringt. Ein Flüssigkeits-, insbesondere Wassereintritt führt zu einem Vermischen mit dem zur Schmierung der Bogenfedern eingesetzten Schmierstoff, insbesondere Fett, wodurch das Gemisch aufschäumt. Dadurch verschlechtert sich zumindest die Schmierwirkung des Fettes oder wird vollständig aufgehoben, verbunden mit einem erhöhten Verschleiß der Bogenfedern, der zu einem vorzeitigen Ausfall des Zweimassenschwungrades führt. Um den Eintritt von nachteiligen Verunreinigungen zu verhindern, wurden zur Abdichtung des Federkanals Dichtungen eingesetzt.
Die DE 10 2011 122 782 A1 zeigt ein Zweimassenschwungrad für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend ein antriebsseitiges Primärteil und ein dazu begrenzt relativ verdrehbares, abtriebsseitiges Sekundärteil, zwischen denen ein Federdämpfer wirksam ist. Zur Abdichtung eines für die Bogenfedern bestimmten Federkanals ist zwischen einem Übertragungselement des Sekundärteils und einem Scheibenelement des Primärteils eine Balgdichtung vorgesehen.
In der DE 10 2008 023 361 A1 ist ein Zweimassenschwungrad gezeigt, bei dem das Primärteil oder das Sekundärteil eine abgedichtete, ringförmige, teilweise mit Fett befüllte Kammer bildet, in der die Bogenfedern angeordnet sind, welche eine Relativverdrehung zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil ermöglichen. Zur Abdichtung der ringförmigen Kammer sind zwei konzentrisch zur Drehachse der Dämpfungseinrichtung angeordnete Dichtungen vorgesehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein baulich und funktional verbessertes, auch unter extremen Einsatzbedingungen funktionsfähiges und kostengünstig realisierbares Zweimassenschwungrad bereit zu stellen.
Diese Problemstellung wird erfindungsgemäß durch ein mit den Merkmalen des Anspruchs 1 aufgebautes Zweimassenschwungrad gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen oder Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine an dem Primärteil angeordnete und mit der Stützscheibe des Drehmomentbegrenzers in Kontakt stehende Tellerfedermembran sowie eine zwischen dem Deckelabschnitt und dem Bogenfederflansch eingesetzte Tellerfeder den für die Bogenfedern bestimmten Federkanal abdichten.
Diese Anordnung gewährleistet sowohl primärseitig als auch sekundärseitig eine wirksame Abdichtung des Federkanals mittels auch als Dichtmembran zu bezeichnenden Tellerfedern. Das erfindungsgemäße Konzept unterbindet selbst bei extremen Einsatzbedingungen das Eindringen von Wasser und / oder Schmutz in den Federkanal. Mit den zur Abdichtung vorgesehenen Maßnahmen kann ein funktional verbessertes Zweimassenschwungrad bereitgestellt werden. Vorteilhaft sind die dazu erforderlichen Bauteile einfach herstellbar und montierbar, zur Realisierung einer kostengünstigen Abdichtung. Weiterhin ist die Abdichtung bauraumneutral und erfordert folglich auch in axialer Richtung keinen vergrößerten Bauraum. Vorteilhaft können die zur erfindungsgemäßen Abdichtung vorgesehenen Bauteile in den vorhandenen Bauraum des Zweimassenschwungrades integriert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Tellerfedermembran über einen an der Stützscheibe des Drehmomentbegrenzers lagefixierten Reibring abgestützt. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, den im Abstützbereich der Tellerfedermembran zur Verschleißminderung eingesetzten Reibring unmittelbar an der Tellerfedermembran zu fixieren.
Auf der von der Tellerfedermembran abgewandten Seite des Drehmomentbegrenzers ist die Tellerfeder über einen an dem Bogenfederflansch lagefixierten Reibring abgestützt. Bei Bedarf besteht die Möglichkeit, den Reibring an der Tellerfeder zu befestigen. Um eine definierte Abstützung der Tellerfeder sowie eine exakte Einbaulage der Tellerfedermembran zu gewährleisten, bilden die zugehörigen, vorzugsweise aus einem verschleißfesten Kunststoff hergestellten Reibringe jeweils ein L-förmiges Querschnittprofil.
Ein bevorzugter Aufbau von dem Bogenfederflansch umfasst eine scheibenartige Tellerfeder, die zwei um 180° zueinander versetzte, radial ausgerichtete, mit den Bogenfedern zusammenwirkende Flanschflügel aufweist. Dabei ermöglicht ein gekröpfter Abschnitt zwischen der Tellerfeder und den Flanschflügeln einen axialen Versatz des Federdämpfers zu dem Drehmomentbegrenzer. Aufgrund der zwischen zwei Stützscheiben kraftschlüssig angeordneten Tellerfeder sind im Einbauzustand des Bogenfederflansches die zugehörigen Flanschflügel begrenzt schräg bzw. geneigt ausgerichtet.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die dem Bogenfederflansch zugehörige Tellerfeder beidseitig jeweils über eine Reibscheibe an einer Stützscheibe geführt ist. Als Reibscheiben eignen sich beispielsweise aus einem verschleißfesten Material hergestellte, dünnwandige Reibbeläge, die bevorzugt stoffschlüssig an den Stützscheiben befestigt sind.
Die Tellerfedermembran ist vorteilhaft mittels Warzen an dem Primärteil vernietet. Dazu werden in das Primärteil umfangsverteilt Einprägungen eingebracht, die gegenseitig axial vorstehende, in korrespondierende Öffnungen der Tellerfedermembran eingreifende Warzen bilden. Anschließend erfolgt mittels eines Stempels zur Fixierung der Tellerfedermembran zumindest lokal eine plastische Verformung der Warzen bis zu einer Überdeckung mit der jeweiligen Öffnung.
Die Führungsscheiben des Drehmomentbegrenzers, die eine Aufnahme für den Bogenfederflansch axial begrenzen, sind radial unterhalb der Aufnahme durch Nieten verbunden. Bevorzugt sind dazu Bohrungen in den Führungsscheiben eingebracht, die jeweils mit Bohrungen in der Abtriebsnabe des Sekundärteils übereinstimmen und die für Befestigungsnieten bestimmt sind.
Zur sicheren Befestigung des mit der Tellerfedermembran zusammenwirkenden Reibrings an der Stützscheibe ist vorzugsweise eine Clipverbindung vorgesehen, die einfach werkzeuglos montierbar ist und die eine dauerfeste Fixierung gewährleistet. In gleicher Weise kann auch der weitere Reibring an dem Federdämpfer befestigt werden.
Die Tellerfedermembran und die Tellerfeder sind unterschiedlichen Bauteilen des Drehmomentbegrenzers zugeordnet und dazu konstruktiv abweichend voneinander gestaltet. Außerdem weisen die Federelemente bildenden Tellerfedern unterschiedliche, auch Federsteifigkeiten genannte Federkonstanten auf. Um den Drehmomentbegrenzer in Richtung der Abtriebsseite zu beaufschlagen, übertrifft die Federkonstante der Tellerfedermembran die Federkonstante der Tellerfeder.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die primärseitige Stützscheibe innenseitig beispielsweise über eine Verzahnung mit einem Ringelement verbunden, das in einen Ringspalt eines an dem Primärteil befestigten Scheibenelementes eingreift. Dabei wird das Scheibenelement von einer in dem Ringspalt eingesetzten Tellerfeder an das Primärteil gepresst. Mit dieser Anordnung kann eine Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einer Figur, in der ein Ausführungsbeispiel abgebildet ist, näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:

1: ein Zweimassenschwungrad im Halbschnitt mit einem erfindungsgemäß abgedichteten Federkanal des Federdämpfers.

In der einzigen 1 ist ein auch Drehschwingungsdämpfer genanntes Zweimassenschwungrad 1 im Halbschnitt gezeigt, das in einem Antriebsstrang (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Reibungskupplung eingesetzt ist, beispielsweise für eine aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor bestehende Hybridanwendung. Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst brennkraftmaschinenseitig ein auch als Eingangsteil bezeichnetes Primärteil 2 und abtriebsseitig ein auch Ausgangsteil genanntes Sekundärteil 3. Das Primärteil 2 und das Sekundärteil 3 sind um eine Drehachse 4 gemeinsam drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar. Das scheibenartige Primärteil 2 gemeinsam mit einem zugehörigen Deckelabschnitt 5 begrenzen einen Federkanal 6, der für Bogenfedern 7 eines einen Energiespeicher bildenden Federdämpfers 8 bekannten Aufbaus und bekannter Wirkungsweise bestimmt ist. Die Bogenfedern 7 sind mit einem Ende an einem Anschlag (nicht gezeigt) innerhalb des Federkanals 6 und mit dem weiteren Federende an dem Primärteil 2 bzw. an dem Sekundärteil 3 abgestützt.
Eine Relativverdrehung zwischen dem Sekundärteil 3 und dem Primärteil 2 erfolgt entgegen einer Federkraft der Bogenfedern 7. Das mehrteilige Sekundärteil 3 umfasst eine beispielsweise mit einer Kupplung (nicht gezeigt) verbundene Abtriebsnabe 9 sowie einen mit den Bogenfedern 7 zusammenwirkenden Bogenfederflansch 10, zwischen denen ein Drehmomentbegrenzer 11 vorgesehen ist. Der Bogenfederflansch 10 wird gebildet durch eine scheibenartige Tellerfeder 12, die zwei um 180° zueinander versetzte, radial ausgerichtete, mit den Bogenfedern 7 zusammenwirkende Flanschflügel 13 aufweist. Die Tellerfeder 12 des eine Rutschkupplung bildendenden Drehmomentbegrenzers 11 ist kraft- und reibschlüssig in eine axial von zwei Stützscheiben 14, 15 begrenzte Aufnahme 16 eingesetzt und dabei beidseitig jeweils über eine Reibscheibe 24, 25 geführt. Die dem Sekundärteil 3 zugehörigen Stützscheiben 14, 15 sind gemeinsam über Nieten 17 an der Abtriebsnabe 9 befestigt. Radial oberhalb der Stützscheibe 14 schließt der Bogenfederflansch 10 einen gekröpften Abschnitt ein, an den sich der Flanschflügel 13 anschließt, wodurch der Bogenfederflansch 10 einen axialen Versatz zwischen dem Drehmomentbegrenzer 11 und dem Federdämpfer 8 ausgleicht.
Eine Abdichtung des Federkanals 6, die einerseits einen Fett- bzw. Schmiermittelaustritt aus dem Federkanal 6 verhindert und andererseits selbst bei extremen Einsatzbedingungen das Eindringen von Wasser oder Schmutz in den Federkanal 6 wirksam unterbindet, sind auf beiden Seiten des Drehmomentbegrenzers 11 auch als Dichtmembran zu bezeichnende Tellerfedern vorgesehen. Eine Tellerfedermembran 18 ist über einen Reibring 20 an der Stützscheibe 14 des Drehmomentbegrenzers 11 abgestützt. Dabei ist die Tellerfedermembran 18 mittels Warzen 19, die durch im Primärteil 2 eingebrachte Einprägungen hergestellt sind, an dem Primärteil 2 vernietet. Weiterhin ist eine unmittelbar an dem Deckelabschnitt 5 abgestützte Tellerfeder 21 vorgesehen, die innenseitig über einen Reibring 22 an der Stützscheibe 15 abgestützt ist. Die Reibringe 20, 22 sind stoff- schlüssig und / oder formschlüssig, beispielsweise mittels einer Clipverbindung 23 lagefixiert.
Die primärseitige Stützscheibe 14 ist radial innenseitig beispielsweise über eine Verzahnung mit einem Ringelement 26 verbunden, das in einen Ringspalt 27 eingreift, den ein gekröpftes, an dem Primärteil 2 abgestütztes Scheibenelement 28 begrenzt. Mittels einer zwischen dem Ringelement 26 und dem Scheibenelement 28 eingesetzten Tellerfeder 29 wird das Ringelement 26 an das Primärteil 2 gepresst. Das Scheibenelement 28 wird zusammen mit dem Primärteil 2 mittels Schrauben an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) verschraubt.
Bezugszeichenliste

1: Zweimassenschwungrad
2: Primärteil
3: Sekundärteil
4: Drehachse
5: Deckelabschnitt
6: Federkanal
7: Bogenfeder
8: Federdämpfer
9: Abtriebsnabe
10: Bogenfederflansch
11: Drehmomentbegrenzer
12: Tellerfeder
13: Flanschflügel
14: Stützscheibe
15: Stützscheibe
16: Aufnahme
17: Niet
18: Tellerfedermembran
19: Warze
20: Reibring
21: Tellerfeder
22: Reibring
23: Clipverbindung
24: Reibscheibe
25: Reibscheibe
26: Ringelement
27: Ringspalt
28: Scheibenelement
29: Tellerfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19728422 A1 [0003]
DE 102011122782 A1 [0005]
DE 102008023361 A1 [0006]

Claims

Zweimassenschwungrad, als Drehschwingungsdämpfer eines Antriebsstrangs von einem brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeug, aufweisend ein Primärteil (2) und ein Sekundärteil (3) mit einer gemeinsamen Drehachse (4), um die beide Teile zusammen drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, wobei zwischen dem Primärteil (2) und dem Sekundärteil (3) ein Federdämpfer (8) angeordnet ist, dessen Bogenfedern (7) in einem von dem Primärteil (2) und einem zugehörigen Deckelabschnitt (5) begrenzten Federkanal (6) angeordnet sind und das mehrteilige, mit einer Abtriebsnabe (9) verbundene Sekundärteil (3) als Drehmomentbegrenzer (11) eine Rutschkupplung einschließt, bestehend aus einem Bogenfederflansch (10), der in einer axial von zwei Stützscheiben (14, 15) begrenzten Aufnahme (16) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer an dem Primärteil (2) angeordneten, mit der Stützscheibe (14) des Drehmomentbegrenzers (11) in Kontakt stehenden Tellerfedermembran (18) sowie einer zwischen dem Deckelabschnitt (5) und dem Bogenfederflansch (10) eingesetzten Tellerfeder (21) der Federkanal (6) abgedichtet ist.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedermembran (18) über einen an der Stützscheibe (14) lagefixierten Reibring (20) abgestützt ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (21) über einen an dem Bogenfederflansch (10) lagefixierten Reibring (22) abgestützt ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogenfederflansch (10) eine Tellerfeder (12) sowie zwei um 180° zueinander versetzte, radial ausgerichtete Flanschflügel (13) umfasst, die einteilig zusammengefügt sind.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bogenfederflansch (10) und den Stützscheiben (14, 15) jeweils eine Reibscheibe (24, 25) vorgesehen ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedermembran (18) mittels Warzen (19) an dem Primärteil (2) vernietet sind.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschreiben (14, 15) des Drehmomentbegrenzers (11) radial unterhalb der Aufnahme (16) durch Nieten (17) an der Abtriebsnabe (9) befestigt sind.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (20) mittels einer Clipverbindung (23) an der Stützscheibe (14) befestigt ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkonstante der Tellerfedermembran (18) die Federkonstante der Tellerfeder (21) übertrifft.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitige Stützscheibe (14) radial innenseitig mit einem Ringelement (26) verbunden ist, das in einen Ringspalt (27) eines an dem Primärteil (2) befestigten Scheibenelementes (28) eingreift, wobei eine zwischen dem Ringelement (26) und dem Scheibenelement (28) eingesetzte Tellerfeder (29) das Ringelement (16) an das Primärteil (2) presst.