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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, mit dessen Hilfe Drehschwingungen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können.
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Aus
DE 10 2015 221 022 A1 ist ein als Zweimassenschwungrad ausgestalteter Drehschwingungsdämpfer mit einer Primärmasse und einer mit der Primärmasse über eine Bogenfeder begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse bekannt, wobei die Sekundärmasse einen in einen von der Primärmasse ausgebildeten Aufnahmekanal zur Aufnahme der Bogenfeder hineinragenden Ausgangsflansch aufweist. Der Aufnahmekanal wird durch einen mit einer Welle befestigbaren Primärflansch und einen mit dem Primärflansch verschweißten starren Deckel begrenzt. Der Aufnahmekanal ist durch eine mit dem Ausgangsflansch befestigte und an der Primärmasse abgleitbaren Dichtmembran abgedichtet.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Herstellungskosten für Drehschwingungsdämpfer zu senken.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen kostengünstigen Drehschwingungsdämpfer ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, zur Drehschwingungsdämpfung zwischen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, vorgesehen mit einer Primärmasse zum Einleiten eines Drehmoments und einer relativ zur Primärmasse über ein Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder, begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse zum Ausleiten eines Drehmoments, wobei die Primärmasse einen Deckel zur getriebeseitigen Begrenzung eines Aufnahmeraums zur Aufnahme des Energiespeicherelements aufweist, wobei der Deckel als in axialer Richtung flexible Membran ausgestaltet ist.
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Der Deckel ist als Membran und nicht als starre Stahlplatte ausgestaltet. Dies ermöglicht einen geringeren Materialeinsatz, wodurch Herstellungskosten reduziert werden können. Vorzugsweise ist die Membran aus dem gleichen oder sogar dem identischen Werkstoff wie die übrige Primärmasse hergestellt, wobei der als Membran ausgestaltete Deckel lediglich eine geringere Dicke aufweist. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass zwar über die übrige Primärmasse ein Drehmoment an das Energiespeicherelement übertragen wird und die übrige Primärmasse hierzu durch einen entsprechenden Materialeinsatz eine ausreichende Festigkeit bereitstellen muss, aber der Deckel nicht notwendigerweise ein Drehmoment übertragen muss. Es ist möglich, dass ausschließlich der vom Deckel verschiedene Anteil der Primärmasse eine Drehmomentübertragung mit dem Energiespeicherelement bereitstellt. Ein Drehmomentaustausch zwischen dem Energiespeicherelement mit der Primärmasse kann an dem Deckel vorbei erfolgen. Es ist möglich, dass nur der von dem Deckel verschiedene Teil der Primärmasse einen Drehmomentaustausch mit dem Energiespeicherelement herbeiführt, indem beispielsweise nur der von dem Deckel verschiedene Teil der Primärmasse einen Anschlag zum tangentialen Anschlagen an dem Energiespeicherelement ausbildet. Dadurch kann die mechanische Belastung für den Deckel erheblich reduziert werden, so dass der Deckel dünner und/oder mit einem geringeren Materialeinsatz ausgestaltet werden kann. Der Deckel kann dadurch als Membran ausgestaltet sein, die so dünn ist, dass der als Membran ausgestaltete Deckel in axialer Richtung, beispielsweise vergleichbar zu einer Tellerfeder, federnd nachgeben kann. Da der Deckel als Membran und nicht als starre Stahlplatte ausgestaltet ist, ist der Materialeinsatz für den Deckel reduziert, wodurch ein kostengünstiger Drehschwingungsdämpfer ermöglicht ist.
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Die Primärmasse und die über das insbesondere als Bogenfeder ausgestaltete Energiespeicherelement an die Primärmasse begrenzt verdrehbar angekoppelte Sekundärmasse können ein Feder-Masse-System in der Art eines Zweimassenschwungrads ausbilden, das in einem bestimmten Frequenzbereich Drehungleichförmigkeiten in der Drehzahl und in dem Drehmoment der über die Primärmasse eingeleiteten von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugten Antriebsleistung dämpfen kann. Hierbei kann das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse sowie die Federkennlinie des beispielsweise aus ineinandergesteckten Bogenfedern zusammengesetzten Energiespeicherelements derart ausgewählt sein, dass Schwingungen im Frequenzbereich der dominierenden Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können. Hierzu kann insbesondere das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse durch eine angebrachte Zusatzmasse geeignet eingestellt sein. Die Primärmasse kann eine direkt oder indirekt mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelte motorseitige Schwungscheibe aufweisen, mit welcher der getriebeseitige Deckel verbunden sein kann, wodurch der im Wesentlichen ringförmige Aufnahmeraum für das Energiespeicherelement begrenzt sein kann. Die Primärmasse kann beispielsweise über in den Aufnahmeraum hinein abstehende Einprägungen tangential an dem Energiespeicherelement anschlagen. In den Aufnahmeraum kann ein Ausgangsflansch der Sekundärmasse hineinragen, der an dem gegenüberliegenden Ende des Energiespeicherelements tangential anschlagen kann. Der Ausgangsflansch kann beispielsweise über einen Mitnehmerring, insbesondere mittelbar über eine Kupplung, mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt sein. Vorzugsweise bildet der Mitnehmerring bereits eine Reibfläche für eine Reibungskupplung aus, so dass der Mitnehmerring gleichzeitig als eine Gegenplatte der Reibungskupplung ausgebildet sein kann, gegen die eine Anpressplatte axial verlagert werden kann, um zwischen der Reibfläche des Mitnehmerrings und der Anpressplatte eine mit der Getriebeeingangswelle drehfest gekoppelte Kupplungsscheibe reibschlüssig verpressen zu können.
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Insbesondere weist die Primärmasse einen mit einer Welle verbindbaren Primärflansch mit einer Materialdicke t1 auf, wobei für eine Materialdicke t2 der Membran 0,01 ≤ t2/t1 ≤ 0,50, insbesondere 0,05 ≤ t2/t1 ≤ 0,40, vorzugsweise 0,10 < t2/t1 ≤ 0,30 und besonders bevorzugt 0,15 ≤ t2/t1 ≤ 0,20 gilt. Der als Membran ausgestaltete Deckel ist dadurch so dünn, dass im Vergleich zu einem als starrer Stahldeckel mit der Dicke t1 ausgestalteten Deckel der axiale Bauraumbedarf reduziert werden kann. Die axiale Erstreckung des Drehschwingungsdämpfers kann dadurch reduziert werden ohne die Funktionalität des Drehschwingungsdämpfers signifikant zu beeinträchtigen.
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Vorzugswiese liegt die Membran an der Sekundärmasse mit einer Federkraft an. Beispielsweise ist der als Membran ausgestaltete Deckel als Tellerfeder ausgestaltet. Die Membran kann mit der übrigen Primärmasse fest befestigt sein und mit einer federnden Vorspannung an einem Teil des Sekundärmasse direkt oder indirekt anliegen. Dadurch kann eine bewusste Reibung aufgeprägt werden, die ein resonanzbedingtes Aufschaukeln des Drehschwingungsdämpfers dämpfen kann. Hierzu kann beispielsweise die Membran und/oder die Sekundärmasse mit einem Reibring verbunden sein, um eine geeignete Materialpaarung der relativ zueinander verdrehbaren Kontaktflächen zu erreichen. Insbesondere kann die Membran dadurch den von der Primärmasse ausgebildeten Aufnahmeraum für das Energiespeicherelement abdichten, so dass ein Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit in den Aufnahmeraum vermieden werden kann. Ein in dem Aufnahmeraum vorgesehenes Schmiermittel, beispielsweise Schmierfett, für das Energiespeicherelement ist dadurch gegen ein Auswaschen geschützt.
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Besonders bevorzugt weist die von der Membran aufgebrachte Federkraft auf die Primärmasse zu. Die von der Membran auf die Sekundärmasse aufgebrachte Federkraft kann dadurch die Sekundärmasse auf die Primärmasse zu drücken. Die Sekundärmasse kann dadurch gegen einen Axialanschlag der Primärmasse in einer definierten axialen Relativlage anlaufen. Insbesondere wird dadurch vermieden, dass die Membran die Sekundärmasse von der Primärmasse weg drückt und der Drehschwingungsdämpfer in axialer Richtung auseinander fällt und/oder gegen ein axiales Auseinanderfallen gesichert werden muss. Eine Rückholeinrichtung zum Zurückhalten der Sekundärmasse an die Primärmasse kann dadurch eingespart werden.
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Insbesondere weist die Sekundärmasse einen in den Aufnahmeraum hineinragenden Ausgangsflansch zum tangentialen Anschlagen an dem Energiespeicherelement auf, wobei die Membran an dem Ausgangsflansch anliegt. Der Ausgangsflansch kann sich im Wesentlichen in einem Axialbereich erstrecken, in dem auch der Aufnahmeraum angeordnet ist. Vorzugsweise wird der Ausgangsflansch in radialer Richtung betrachten zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von der Primärmasse überdeckt. Mit dem Ausgangsflansch kann die übrige Sekundärmasse, beispielsweise ein Mitnehmerring und/oder eine Ausgangsnabe, insbesondere durch Vernieten, verbunden sein. Dadurch ergibt sich in der Sekundärmasse eine nach radial außen geöffnete Einbuchtung, in die der als Membran ausgestaltete Deckel eintauchen kann, um von einer getriebeseitigen Richtung her an dem Ausgangsflansch angreifen zu können. Die Membran kann dadurch leicht den Ausgangsflansch und damit die gesamte Sekundärmasse auf die motorseitige Primärmasse zu drücken.
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Vorzugsweise liegt die Membran zu dem Energiespeicherelement nach radial innen beabstandet an der Sekundärmasse an. Die Membran kann dadurch das Energiespeicherelement vollständig umgreifen und als Spritzschutz eine ausreichende Abdeckung des Aufnahmeraums erreichen. Vorzugsweise kann die Membran in axialer Richtung betrachtet das Energiespeicherelement vollständig überdecken. Zudem kann die Membran zu dem Energiespeicherelement nach radial innen deutlich beabstandet an der Sekundärmasse angreifen, so dass ein Kippmoment an einem die Sekundärmasse an der Primärmasse lagernden Lager reduziert werden kann.
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Besonders bevorzugt ist die Membran formschlüssig, insbesondere durch Verpressen und/oder Verstemmen und/oder Vercrimpen und/oder Bördeln, und/oder stoffschlüssig, insbesondere Schweißen, mit der übrigen Primärmasse, insbesondere einem mit einer Welle verbindbaren Primärflansch, verbunden. Durch die flexible Ausgestaltung der insbesondere aus einem metallischen Material hergestellten Membran kann die Membran leicht durch eine plastische Verformung, insbesondere im Wesentlichen unlösbar, mit der übrigen Primärmasse verbunden werden. Ein energieintensives Verschweißen ist dadurch nicht erforderlich. Insbesondere wenn mit dem Primärflansch ein Zahnkranz verschweißt wird, kann es effizient sein, bei dieser Gelegenheit auch die Membran mit dem Primärflansch zu verschweißen und/oder zu verlöten.
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Insbesondere ist ein Abweiserblech zum Zurückhalten von Flüssigkeiten mit der Primärmasse verbunden, wobei das Abweiserblech vollständig radial innerhalb zu der Membran angeordnet ist. Das Abweiserblech kann eine nach radial innen weisende Öffnung des Aufnahmeraums zumindest teilweise abdecken, so dass die getriebeseitige Abdeckung des Aufnahmeraums beispielsweise durch das Zusammenwirken der Membran, des Ausgangsflanschs der Sekundärmasse und des Abweiserblechs erfolgen kann. Das Abweiserblech kann in der Art eines Spritzschutzes ein Eindringen von Flüssigkeiten in den Aufnahmeraum verhindern oder zumindest erschweren. Vorzugsweise ist das Abweiserblech mit Hilfe eines Verbindungsmittels, das zum Verbinden der Primärmasse mit einer Welle, insbesondere Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, vorgesehen ist, verbunden. Dadurch ist zur Befestigung des Abweiserblechs kein zusätzliches Verbindungsmittel erforderlich, wodurch die Bauteileanzahl gering gehalten ist. Das Abweiserblech kann insbesondere radial innen mit der Primärmasse befestigt sein und sich von dieser Befestigungsstelle aus überwiegend nach radial außen erstrecken, bis das Abweiserblech die Sekundärmasse erreicht. Das Abweiserblech kann mit einer Federkraft an der Sekundärmasse anliegen, wobei insbesondere die von dem Abweiserblech aufgeprägte Federkraft geringer als eine von der Membran aufgebrachte Federkraft ist, oder zu der Sekundärmasse geringfügig beabstandet positioniert sein.
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Vorzugsweise bildet das Abweiserblech mit der Sekundärmasse, insbesondere mit einem in den Aufnahmeraum hineinragenden Ausgangsflansch zum tangentialen Anschlagen an dem Energiespeicherelement, eine Spaltdichtung aus. Die Spaltdichtung weist insbesondere einen so schmalen Spalt auf, dass Wasser aufgrund seiner Oberflächenspannung nicht ohne weiteres durch den Spalt hindurchfließen kann. Der Spalt der Spaltdichtung kann in radialer und/oder axialer Richtung verlaufen. Vorzugsweise verläuft der Spalt der Spaltdichtung im Wesentlichen ausschließlich in axialer Richtung, so dass eine an dem Spalt ankommende Flüssigkeit nicht durch angreifende Fliehkräfte in den Spalt gepresst wird.
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Besonders bevorzugt ist die Sekundärmasse an der Primärmasse über ein Lager gelagert, wobei das Lager zum Abstützen einer von der Membran aufprägbaren Axialkraft ausgestaltet ist. Das Lager kann dadurch nicht nur Radialkräfte sondern auch Axialkräfte abtragen. Wenn die Sekundärmasse von der Membran auf die Primärmasse zu gedrückt wird, kann das Lager einen Axialanschlag ausbilden, der die axiale Relativlage der Sekundärmasse zur Primärmasse vorgibt. Das Lager kann beispielsweise als ein Axial-Radial-Gleitlager oder ein Schrägkugellager ausgestaltet sein. Bei einer von der Membran aufgeprägten ausreichend kleinen Axialkraft kann das Lager auch als Radialwälzlager, insbesondere Rillenkugellager, ausgestaltet sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines als Zweimassenschwungrad ausgestalteten Drehschwingungsdämpfers.
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Der in 1 dargestellte Drehschwingungsdämpfers 10 für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs weist eine Primärmasse 12 auf, die einen mit Hilfe von Verbindungsmitteln 14 mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors verbindbaren als Schwungscheibe ausgestalteten Primärflansch 16 aufweist. Mit dem Primärflansch 16 ist ein Starterkranz 17 verbunden, über den ein zum Starten des Kraftfahrzeugmotors vorgesehenes Startmoment eingeleitet werden kann, wobei das Massenträgheitsmoment des Starterkranzes 17 zum Massenträgheitsmoment der Primärmasse 12 beiträgt. Zusätzlich ist mit dem Primärflansch 16 der Primärmasse 12 ein als Membran 18 ausgestalteter Deckel 20 verbunden, wobei der Primärflansch 16 und der Deckel 20 einen in Umfangsrichtung verlaufenden ringförmigen Aufnahmeraum 22 begrenzen, in dem ein als Bogenfeder ausgestaltetes Energiespeicherelement 24 angeordnet ist. Ein ausschließlich von dem Primärflansch 16 der Primärmasse 12 in das Energiespeicherelement eingeleitetes Drehmoment kann über einen zum tangentialen Anschlagen an dem Energiespeicherelement 24 in den Aufnahmeraum 22 hineinragenden Ausgangsflansch 26 einer Sekundärmasse 28 ausgeleitet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sekundärmasse 28 einen mit dem Ausgangsflansch 26 über eine Nietverbindung 30 verbundenen Mitnehmerring 32 auf. Der Mitnehmerring 32 bildet getriebeseitig eine Reibfläche 34 aus, gegen die mit Hilfe einer relativ zu dem Mitnehmerring 32 axial verlagerbaren Anpressplatte eine mit einer Getriebeeingangswelle drehfest verbindbare Kupplungsscheibe reibschlüssig gepresst werden kann. Der Mitnehmerring kann dadurch gleichzeitig eine Gegenplatte einer Reibungskupplung ausbilden. Zudem ist der Mitnehmerring 32 der Sekundärmasse 28 über ein als Axial-Radial-Gleitlager ausgestaltetes Lager 36 an dem Primärflansch 16 der Primärmasse 12 gelagert.
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Die Membran 18 kann mit einer Federkraft getriebeseitig gegen den Ausgangsflansch 26 der Sekundärmasse 28 drücken, so dass der Mitnehmerring 32 in dem Lager 36 in axialer Richtung gegen den Primärflansch 16 der Primärmasse 12 in einer definierten relativen Axiallage anlaufen kann. Gleichzeitig kann die Membran 18 in der Art einer Reibeinrichtung eine bewusste Reibung aufprägen, um ein resonanzbedingtes Aufschaukeln des Drehschwingungsdämpfers 10 zu dämpfen. Die Membran 20 kann den Aufnahmeraum 22 radial außen abdichten. Radial innen kann mit Hilfe des Verbindungsmittels 14 mit der Primärmasse 12 ein Abweiserblech 38 befestigt werden, das sich nach radial außen erstreckt und mit dem Ausgangsflansch 26 der Sekundärmasse 28 eine Spaltdichtung 40 ausbildet. Das Abweiserblech 38 kann den Aufnahmeraum 22 radial innen abdichten. Durch die Abdichtung des Aufnahmeraums 22 mit Hilfe der Membran 18 und dem Abweiserblech 38 ist es möglich in der Sekundärmasse 28 eine Montageöffnung 42 für das Verbindungsmittel 14 und/oder einen ausgestanzten herausgestellten Befestigungsansatz 44 zur Befestigung des Mitnehmerrings 32 mit dem Ausgangsflansch 26 vorzusehen, ohne dass der Aufnahmeraum 22 undicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Primärmasse
- 14
- Verbindungsmittel
- 16
- Primärflansch
- 17
- Starterkranz
- 18
- Membran
- 20
- Deckel
- 22
- Aufnahmeraum
- 24
- Energiespeicherelement
- 26
- Ausgangsflansch
- 28
- Sekundärmasse
- 30
- Nietverbindung
- 32
- Mitnehmerring
- 34
- Reibfläche
- 36
- Lager
- 38
- Abweiserblech
- 40
- Spaltdichtung
- 42
- Montageöffnung
- 44
- Befestigungsansatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015221022 A1 [0002]
