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Die Erfindung betrifft eine Tellerfedermembran für ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die entgegen der Wirkung einer Bogenfederanordnung gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich die Bogenfederanordnung einerseits an der Primärmasse und andererseits an einem Sekundärflansch abstützt, der mit der Sekundärmasse verbunden ist, wobei die Tellerfedermembran entweder an der Sekundärmasse angeordnet und mit der Primärmasse in Kontakt ist, oder an der Primärmasse angeordnet und mit der Sekundärmasse in Kontakt ist.
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Aus der
DE 10 2014 211 603 A1 ist ein Zweimassenschwungrad bekannt mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die entgegen der Wirkung einer Bogenfederanordnung gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich die Bogenfederanordnung einerseits an der Primärmasse und andererseits an einem Sekundärflansch abstützt, der mit der Sekundärmasse verbunden ist, wobei an der Sekundärmasse eine Tellerfedermembran angeordnet ist, die mit der Primärmasse in Kontakt ist.
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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 und gegebenenfalls auch gegen trockene Reibung relativ zueinander verdrehbare Primärmasse und Sekundärmasse werden Drehschwingungen, die durch das ungleichmäßige Antriebsmoment des in der Regel als Kolbenmotor ausgeführten Verbrennungsmotors hervorgerufen werden, getilgt.
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Eine solche Tellerfedermembran ist mit einem Reibring, der an der Primärmasse angeordnet ist, in gleitendem Kontakt. Die Tellerfedermembran ist so in axialer Richtung vorgespannt, dass ihre äußere Kontaktfläche auf den Reibring gedrückt wird. Die Tellerfedermembran bildet mit dem Reibring eine Dichtung, um den Raum, in dem sich die Bogenfederanordnung befindet, gegen Spritzwasser, Staub oder andere Schadstoffe abzudichten, die zur Schmierung notwendiges Fett aus diesem Raum auswaschen könnten. Die Tellerfedermembran liegt mit ihrer ausgelegten und definierten Kraft auf dem gegenüberliegenden Kunststoffreibring auf. Dies stellt einen bestimmten Reibwert sicher und verhindert gleichzeitig Quietschen durch die Reibung von Stahl auf Stahl.
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Bei Zweimassenschwungrädern und Dämpfern ist allgemein der Bauraum stark von den Einbauverhältnissen der Umgebungsteile beeinflusst. Manchmal steht nur ein sehr geringer radialer Bauraum zur Verfügung. Die Tellerfedermembran soll aber trotzdem die Dichtigkeitsanforderungen erfüllen und eine vorgegebene Mindestgrundhysterese aufweisen. Bei geringem radialen Bauraum ist es oft schwierig, einen ausreichenden Hebelarm der Tellerfedermembran im Bauraum unterzubringen, der genug Kraft auf den gegenüberliegenden Reibring aufbringt, um die gewünschte Grundhysterese zu erreichen. Diese Grundhysterese ist insbesondere bei kleineren Motoren, meistens Dreizylindern, wünschenswert, um das gewünschte Startverhalten zu erreichen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Tellerfedermembran eines Zweimassenschwungrades so auszubilden, dass sie auch bei geringem radialem Bauraum bei gewünschtem Reibwert ausreichende Dichtigkeit aufbringt.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Tellerfedermembran 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. Ein Zweimassenschwungrad mit entsprechender Tellerfedermembran ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird also eine Tellerfedermembran vorgeschlagen für ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die entgegen der Wirkung einer Bogenfederanordnung gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich die Bogenfederanordnung einerseits an der Primärmasse und andererseits an einem Sekundärflansch abstützt, der mit der Sekundärmasse verbunden ist, wobei die Tellerfedermembran entweder an der Sekundärmasse angeordnet und mit der Primärmasse in Kontakt ist, oder an der Primärmasse angeordnet und mit der Sekundärmasse in Kontakt ist, wobei die Tellerfedermembran in ihrem Außenbereich einen Membranring aufweist.
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Dieser Membranring wirkt wie eine Verdickung oder Verstärkung der Tellerfedermembran in ihrem Außenbereich und führt dazu, dass die Tellerfedermembran bereits im wenig verformten Zustand eine ausreichende die Kraft auf den gegenüberliegenden Reibring ausübt. Der erfindungsgemäße zusätzliche Membranring kann auf an sich bekannte Weisen in die Tellerfedermembran eingebracht oder mit ihr dauerhaft verbunden werden: Einlegen, Einklipsen, Aufspannen, Schweißen oder Kleben bieten sich für eine dauerhafte Verbindung an. Der Membranring ist auf der Seite der Tellerfedermembran angebracht, die dem Reibring gegenüber liegt, so dass beide Ringe im Betrieb aufeinander gleiten können. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich besonders für Zweimassenschwungräder, die nur einen geringen radialen Bauraum aufweisen, also für radial relativ kleine Tellerfedermembranen mit vergleichsweise kleinem Durchmesser.
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Der erfindungsgemäße Membranring ist bevorzugt axial deutlich stärker als der Rest der Tellerfedermembran ausgebildet. Er weist also eine axiale Ausdehnung oder Dicke auf, die deutlich größer ist als Dicke des übrigen Körpers der Tellerfedermembran. Damit bewirkt der Membranring ein axiales Hinüberreichen zum Reibring. Die effektive axiale Ausdehnung des Membranrings kann das doppelte bis sechsfache, bevorzugt das dreifache bis vierfache, besonders bevorzugt das dreieinhalbfache der Stärke des Tellerfedermembrankörpers betragen. „Effektive Ausdehnung“ meint das Maß des Auftragens, des Hervorstehens oder Herausragens des Membranrings axial vor dem eigentlichen Tellerfedermembrankörper, ist also gerechnet ohne die Dicke, die sich beispielsweise innerhalb einer Öffnung der Tellerfedermembran befindet oder die auf der anderen der dem Reibring abgewandten Seite der Tellerfedermembran herausragt.
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Der erfindungsgemäße Membranring ist in seinem Querschnitt bevorzugt der Form des Reibrings angepasst. Hat der Reibring zum Beispiel eine Berührungsfläche, die exakt in radialer Richtung verläuft, sollte der Membranring ebenfalls eine solche radial verlaufende Berührungsfläche haben. In diesem Fall kann er einen rechteckigen Querschnitt haben, dann arbeitet er besonders gut mit einem ebenfalls rechteckigen Reibring zusammen, da die Berührungsflächen aufeinander abgestimmt sind. Ist die Berührungsfläche des Reibrings dagegen um einen gewissen Winkel gegen die Radialachse geneigt, empfiehlt es sich, die Berührungsfläche des Membranrings ebenfalls um diesen Winkel - natürlich entgegengesetzt - zu neigen, damit wieder eine möglichst große Berührungsfläche vorliegt. Der Membranring kann aber auch einen anderen Querschnitt aufweisen, zum Beispiel den eines Fünfecks, bei dem die im Betrieb den Reibring berührende Fläche der Tellerfedermembran der Neigung der entsprechenden Reibringfläche entspricht.
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Der Membranring kann bevorzugt aus Metall, Kunststoff, einem Verbundwerkstoff oder aus Keramik aufgebaut sein. Als Metall empfiehlt sich ein weicheres als Stahl, das gute Reib- oder Gleiteigenschaften hat und kein Quietschen verursacht. Die Palette der verwendbaren Stoffe oder Verbundwerkstoffe ist groß. Auch die Verwendung von Keramik oder Glas ist möglich und liegt im Rahmen der Erfindung. Die Oberflächenrauheiten und die Werkstoffpaarungen können so ausgelegt werden, dass ein gewünschter Reibwert und eine damit verbundene Grundhysterese erreicht wird. Dieser erhöhte Reibwert kompensiert die fehlende Kraft der Tellerfedermembran.
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Insbesondere werden die Federeigenschaften der Tellerfedermembran durch den Membranring kaum verändert. Denn die federnde Länge und die Stärke der Tellerfedermembran sind ungeändert gegenüber Tellerfedermembranen des Standes der Technik, ihre Feder- und Abdichteigenschaften bleiben also so wie vorherberechnet oder gewünscht.
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Die Erfindung betrifft auch ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die entgegen der Wirkung einer Bogenfederanordnung gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich die Bogenfederanordnung einerseits an der Primärmasse und andererseits an einem Sekundärflansch abstützt, der mit der Sekundärmasse verbunden ist, wobei an der Sekundärmasse oder an der Primärmasse eine erfindungsgemäße Tellerfedermembran angeordnet ist, die mit der anderen Masse in gleitendem Kontakt ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: ein Zweimassenschwungrad mit Tellerfedermembran nach dem Stand der Technik
- 2: ein Zweimassenschwungrad mit erfindungsgemäßer Tellerfedermembran.
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1 zeigt ein Zweimassenschwungrad 1 nach dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung als Vergleichsbeispiel zum Verständnis der Erfindung. Ein solches Zweimassenschwungrad 1 wird im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Fahrzeugkupplung angeordnet. Die Rotationsachse des Zweimassenschwungrads 1 ist mit R bezeichnet. Sie ist gleichzeitig die Rotationsachse der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und die der nachgeordneten Fahrzeugkupplung. Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst eine Primärmasse 2 sowie eine Sekundärmasse 3, die gegen die Kraft einer Bogenfederanordnung 4 relativ zueinander um die Rotationsachse R verdreht werden können. Die Primärmasse 2 umfasst einen kupplungsseitigen Primärmassendeckel 5, welcher die Bogenfederanordnung 4 einschließt. An der Sekundärmasse 3 ist der Sekundärflansch 6 befestigt, dessen Flanschflügel radial nach außen reicht und an einem Federende der Bogenfederanordnung 4 anliegt. Zum Abdichten des Raumes, der die Bogenfederanordnung 4 aufnimmt, ist primärmassenseitig ein Reibring 7 am radial inneren Ende des Primärmassendeckels 5 vorgesehen, der sekundärmassenseitig mit einer Tellerfedermembran 8 gleitend zusammenwirkt, die ihrerseits an der Sekundärmasse 3 befestigt ist. Die beiden Bauteile 7 und 8 sind gegeneinander verdrehbar, liegen aber dank der Federkraft der Tellerfedermembran 8 so fest aufeinander, dass sie den Raum, in dem sich die Bogenfederanordnung 4 befindet, gegen Schmutz, Abrieb und Spritzwasser abdichten.
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2 zeigt ein Zweimassenschwungrad 1 mit erfindungsgemäßer Tellerfedermembran 8, wobei gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung haben wie in 1. Das Zweimassenschwungrad 1 ist links gezeichnet, ein vergrößerter Ausschnitt um die Tellerfedermembran 8 herum ist rechts gezeigt. Dort ist deutlich zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Tellerfedermembran 8 nicht nur ein Stück Stahl ist, sondern zusätzlich einen Membranring 9 aufweist, der hier am radial äußeren Ende der Tellerfedermembran 8 angeordnet ist und hier nach rechts, also Richtung Reibring 7, herausragt. In der eigentlichen Tellerfedermembran 8 sind für dessen Befestigung Löcher vorgesehen, in welche Zapfen des Membranrings 9 eingeklipst werden können, und diesen so am Körper der Tellerfedermembran 8 dauerhaft zu halten. Der Membranring 9 hat hier eine Nettodicke, die ungefähr dem dreieinhalbfachen der Dicke des Körpers der Tellerfedermembran 8 entspricht. Er ragt also deutlich nach rechts Richtung Reibring 7. Nettodicke meint die axial herausragende Stärke des Membranrings 9 ohne seine Zapfen, die sich innerhalb der Dicke des eigentlichen Tellerfedermembrankörpers befinden.
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Der Querschnitt des Membranrings ist der Berührungsfläche des Reibrings 7 angepasst. Im gezeigten Beispiel ist die Berührungsfläche des Reibrings 7 etwas gegen die Radialachse (die in der Fig. von unten nach oben verläuft) geneigt. Dieser Neigung entspricht die Neigung der Berührungsfläche des Membranrings 9, so dass eine möglichst ebene, große Berührungsfläche zwischen den Ringen 7 und 9 besteht, die zu einer möglichst guten Abdichtung des Innenraumes des Zweimassenschwungrads 1 führt, in dem sich die Bogenfederanordnung 4 befindet. Der Membranring 9 hat hier also einen fünfeckigen Querschnitt, wobei der Winkel zwischen den beiden rechts liegenden Flächen hier ca. 170° beträgt. Andere Bemaßungen und Winkel sind selbstverständlich möglich und liegen im Rahmen der Erfindung.
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Die radiale Ausdehnung des Membranrings 9 ist frei wählbar, entspricht bevorzugt aber der Größe und der Anordnung oder Neigung der Berührungsfläche des zugeordneten Reibrings 7. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide radialen Ausdehnungen gleich. Die Ringe 7 und 9 lassen sich wegen ihrer 10°-Neigungen beim Zusammenbau von Primärmasse 2 und Sekundärmasse 3 leicht aufeinander schieben und liegen im Betrieb gut dichtend aufeinander.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Primärmasse
- 3
- Sekundärmasse
- 4
- Bogenfederanordnung
- 5
- Primärmassendeckel
- 6
- Sekundärflansch
- 7
- Reibring
- 8
- Tellerfedermembran
- 9
- Membranring
- R
- Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014211603 A1 [0002]
