DE102018207835B4

DE102018207835B4 - Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE102018207835B4
Application number: DE102018207835.1A
Authority: DE
Inventors: Lutz Pahlich
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2038-05-19
Also published as: DE102018207835A1

Abstract

Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, mit einer Primärmasse (1) und einer dazu koaxial gelagerten Sekundärmasse (3), die zueinander unter Zwischenschaltung eines Federsatzes (5, 6) verdrehbar sind, der in einem ringförmigen Federkanal (18) eines Gehäuses (7) angeordnet ist, wobei der Federsatz (6, 7) zwei einander in Umfangsrichtung zugewandte, gleitend gelagerte Federteller (19, 21) aufweist, die über einen Zwischenraum (u) voneinander beabstandet sind, in den ein Mitnehmer (27) eines Flansches (29) einragt, der im lastlosen Betriebszustand über ein Umfangsspiel (s) in einer Leerlaufbewegung (L) zwischen den beiden Federtellern (19, 21) verdrehbar ist, wobei bei einem Lastwechsel vom lastlosen Betriebszustand in einen momentenübertragenden Betriebszustand der Flansch-Mitnehmer (27) unter Aufbrauch des Umfangsspiels (s) gegen den Federteller (19) anschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweimassenschwungrad eine Magnetbremse (30) aufweist, mittels der die unter Aufbrauch des Umfangsspiels (s) erfolgende Leerlaufbewegung (L) des Flansch-Mitnehmers (27) bis in Anschlag gegen den Federteller (19) dämpfbar ist, um ein Anschlaggeräusch zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Zweimassenschwungrad wird in gängiger Praxis im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbaut, um im Fahrbetrieb Drehungleichförmigkeiten zu dämpfen.
Ein gattungsgemäßes Zweimassenschwungrad ist aus einer Primärmasse und einer dazu koaxial drehgelagerten Sekundärmasse aufgebaut, die zueinander unter Zwischenschaltung eines Federsatzes verdrehbar sind. Die Primärmasse (oder alternativ auch die Sekundärmasse) kann ein Gehäuse mit einem ringförmigen Federkanal aufweisen, in dem der Federsatz angeordnet ist. Der Federsatz weist zwei einander in Umfangsrichtung zugewandte, gleitend gelagerte Federteller auf, die über einen Zwischenraum voneinander beabstandet sind. In den Zwischenraum ragt ein Mitnehmer eines der Sekundärmasse (oder alternativ auch der Primärmasse) zugeordneten Flansches ein. Im lastlosen Betriebszustand ist der Flansch-Mitnehmer montagebedingt bzw. toleranzbedingt über ein freies Umfangsspiel in einer Leerlaufbewegung zwischen den beiden einander zugewandten Federtellern verdrehbar.
Das oben erwähnte Umfangsspiel des Flansch-Mitnehmers zwischen den beiden in Umfangsrichtung beidseitig davon angeordneten Federtellern führt bei einem Lastwechsel dazu, dass der Flansch-Mitnehmer zunächst in der Leerlaufbewegung unter Aufbrauch des Umfangsspiels in Anschlag gegen den Federteller kommt und erst dann über den Federteller und den Federsatz ein Moment überträgt. Das Anschlagen des Flansch-Mitnehmers am Federteller kann in gewissen Fahrzuständen zu einem Klapper-Geräusch führen.
Aus der DE 10 2014 217 725 A1 ist eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung bekannt, in der in Gleitelementen Permanentmagnete ausgebildet sind, um eine Reibungsreduzierung oder eine Reibungserhöhung zu erreichen. Aus der EP 1 805 432 B1 ist ein weiteres Zweimassenschwungrad bekannt, in dem ein Magnet verbaut ist, der ferromagnetische Stoffe anzieht. Aus der DE 10 2006 060 225 A ist ebenfalls ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, in dem Permanentmagnete genutzt werden.
Aus der WO 2006/050 687 A1 und aus der WO 2006/042 495 A1 ist jeweils ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Zweimassenschwungrad bereitzustellen, bei dem Klapper-Geräusche reduziert oder verhindert sind.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist das Zweimassenschwungrad eine Magnetbremse auf. Mittels der Magnetbremse kann die Leerlaufbewegung des Flansch-Mitnehmers bis in Anschlag mit dem Federteller gedämpft werden, um ein Anschlaggeräusch zu reduzieren.
In einer technischen Umsetzung kann die Magnetbremse zumindest einen Permanentmagneten aufweisen, der in magnetischer Wechselwirkung mit dem Flansch-Mitnehmer ist, und zwar unter Bildung einer Bremswirkung, die der Drehrichtung der Flansch-Leerlaufbewegung entgegenwirkt.
Der Permanentmagnet kann unmittelbar am Flansch-Mitnehmer befestigt sein, und zwar, insbesondere in einer Loslagerung, mittels Magnetkraft am Flansch-Mitnehmer anhaften. In diesem Fall kann bei der Leerlaufbewegung die Bremswirkung aufgrund einer Haft- und Gleitreibung zwischen dem lose am Flansch-Mitnehmer anhaftenden Permanentmagneten und dem Flansch-Mitnehmer erzeugt werden.
Der Permanentmagnet kann geometrisch so ausgelegt sein, dass er im lastlosen Betriebszustand mit einem Überstand in Umfangsrichtung eine jeweilige seitliche Anschlagflanke des Mitnehmer-Flansches überragt und zumindest teilweise das Umfangsspiel überbrückt.
Bei einem Lastwechsel vom lastlosen Betriebszustand in den momentenübertragenden Betriebszustand kommt zunächst der Flansch-Mitnehmer - unter Aufbrauch des Umfangsspiels - bis in Anschlag mit dem Federteller und wird erst dann über den Federteller und den Federsatz ein Moment übertragen. Noch vor dem Anschlag des Flansch-Mitnehmers am Federteller wird die Magnetbremse aktiviert, indem der oben erwähnte Permanentmagnet-Überstand in Anlage mit dem Federteller kommt. Dadurch stellt sich eine reibungsbehaftete Relativbewegung zwischen dem (sich weiter drehenden) Flansch-Mitnehmer und dem (nunmehr ortsfest am Federteller anliegenden) Permanentmagneten ein.
Beispielhaft kann bei dem Lastwechsel vom lastlosen Betriebszustand in den momentenübertragenden Betriebszustand der Permanentmagnet und der Flansch-Mitnehmer zunächst über einen ersten Drehwinkel als bewegungsgekoppelte Einheit in der Leerlaufbewegung verdreht werden (das heißt die Magnetbremse ist noch funktionslos), und zwar solange, bis der Permanentmagnet-Überstand gegen den Federteller in Anlage kommt. Im weiteren Leerlaufbewegungs-Ablauf ist die obige Bewegungskopplung aufgehoben, so dass der Flansch-Mitnehmer in der reibungsbehafteten Relativbewegung bis in Anschlag mit dem Federteller bewegt wird. Aufgrund dieser reibungsbehafteten Relativbewegung ergibt sich die erfindungsgemäße Bremswirkung, mittels der Klapper-Geräusche beim Anschlagen des Flansch-Mitnehmers auf den Federteller vermieden werden können.
Die für die Geräuschreduzierung relevanten Bauteile können geometrisch wie folgt ausgelegt sein: Der Flansch-Mitnehmer kann eine Umfangslänge aufweisen, die um das Umfangsspiel kleiner ist als der Zwischenraum zwischen den beiden Federtellern. Der Permanentmagnet kann eine Umfangslänge aufweisen, die kleiner oder gleich dem Federteller-Zwischenraum ist, jedoch größer als die Umfangslänge des Flansch-Mitnehmers ist.
Die Loslagerung des Permanentmagneten am Flansch-Mitnehmer kann entweder alleine durch Magnetkraft realisiert sein. Alternativ dazu kann im Hinblick auf eine Verliersicherung noch eine mechanische Halterung ausgebildet sein. In diesem Fall kann beispielhaft der Flansch-Mitnehmer einen Lagerzapfen aufweisen, der mit Lagerspiel durch eine durchmessergrößere Lageröffnung des Permanentmagneten geführt ist. Das Lagerspiel ist derart bemessen, dass der Permanentmagnet gegenüber dem Flansch-Mitnehmer in der Umfangsrichtung reibungsbehaftet verstellbar ist, um die obige reibungsbehaftete Relativbewegung zu realisieren.
Zur Steigerung der Magnetkraft bzw. der Bremswirkung ist es bevorzugt, wenn insgesamt zwei Permanentmagnete vorgesehen sind, die in Axialrichtung beidseitig des Flansch-Mitnehmers angeordnet sind und über den oben erwähnten Lagerzapfen miteinander in Verbindung sind.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 in einer Teilseitenansicht einen Ausschnitt aus einem Zweimassenschwungrad in einem lastlosen Betriebszustand;
2 eine Schnittdarstellung entlang einer Schnittebene aus der 1;
3 bis 6 jeweils Ansichten, die einen Lastwechsel von einem lastlosen Betriebszustand (3) in einen momentenübertragenden Betriebszustand (6) veranschaulichen.

In der 1 sind in einer vergrößerten Teilansicht die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauteile eines Zweimassenschwungrads gezeigt. Demzufolge weist das Zweimassenschwungrad eine Primärmasse 1 und eine dazu koaxial gelagerte Sekundärmasse 3 auf, die zueinander unter Zwischenschaltung eines Federsatzes 5, 6 verdrehbar sind, um in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs eine Drehschwingungsdämpfung zu bewerkstelligen. Die Primärmasse 1 weist ein Gehäuse 7 (2) mit einem in etwa tellerförmigen Gehäuseteil 9 auf, das aus einem scheibenförmigen Gehäuseboden 11 und einem randseitig davon hochgezogenen Gehäuserand 13 aufgebaut ist. Im Zusammenbauzustand (2) ist auf eine freie Randkante 15 (2) des tellerförmigen Gehäuseteils 9 ein Gehäusedeckel 17 befestigt. Im Gehäuseboden 11 des Gehäuseteils 9 ist ein Federkanal 18 eingeformt, in dem der Federsatz 5, 6 angeordnet ist. Zudem ist sowohl im Gehäuseboden 11 als auch im Gehäusedeckel 17 ein Einzug 23 eingeformt. In einem momentenübertragenden Betriebszustand ist der Federsatz 5, 6 am gehäusefesten Einzug 23 abstützbar.
In der 1 ist ein lastloser, das heißt nicht momentenübertragender Betriebszustand gezeigt. Demzufolge weist der Federsatz 5, 6 in Umfangsrichtung einander zugewandte, gleitend am Gehäuserand 13 gelagerte Federteller 19, 21 auf. Die beiden Federteller 19, 21 sind in Umfangsrichtung über einen Zwischenraum u voneinander beabstandet.
In den von den beiden Federtellern 19, 21 begrenzten Zwischenraum u ragt ein Mitnehmer 27 eines drehfest an der Sekundärmasse 3 befestigten Flansches 29 ein. Im Hinblick auf eine Bauteiltoleranz und/oder eine Montageerleichterung ist der Flansch-Mitnehmer 27 über ein Umfangsspiel s (1) zwischen den beiden Federtellern 19, 21 in einer später beschriebenen Leerlaufbewegung L (3 bis 5) verdrehbar.
Wie aus der 2 weiter hervorgeht, sind axial beidseitig des Flansch-Mitnehmers 27 Permanentmagnete 31 angeordnet, die Bestandteile einer Magnetbremse 30 sind, mittels der später beschriebene Anschlaggeräusche beim Lastwechsel vom lastlosen Betriebszustand in den momentenübertragenden Betriebszustand verhindert werden können. Die Permanentmagnete 31 haften mittels einer, in Axialrichtung wirkenden Magnetkraft am Flansch-Mitnehmer 27. Zudem sind die beiden Permanentmagnete 33 in einer Loslagerung über einen Lagerzapfen 35 am Flansch-Mitnehmer 27 angebunden. Der Lagerzapfen 35 ist spielbehaftet durch durchmessergrößere Lageröffnungen 34 der beiden Permanentmagnete 31 geführt. Die Permanentmagnete 31 sind über seitlich äußere Clipse 36 (2) am Flansch-Mitnehmer 27 mechanisch gehalten. Das Lagerspiel zwischen dem Lagerzapfen 35 und den Lageröffnungen 34 der Permanentmagnete 31 ist so bemessen, dass sich die beiden Permanentmagnete 31 in der Umfangsrichtung in einer später beschriebenen reibungsbehafteten Relativbewegung mit Bezug auf den Flansch-Mitnehmer 27 verstellen können.
In dem in der 1 gezeigten lastlosen Betriebszustand ist der Flansch-Mitnehmer 27 zentrisch zwischen den beiden Federtellern 19, 21 positioniert, so dass der Flansch-Mitnehmer 27 in Umfangsrichtung beidseitig über ein Teilspiel s₁, s₂ von den zugeordneten Federtellern 19, 21 beabstandet ist, die zusammen das Umfangsspiel s ergeben.
Wie aus der 3 (zeigt ebenfalls den lastlosen Betriebszustand) weiter hervorgeht, weist der Flansch-Mitnehmer 27 eine Umfangslänge I_F auf, die um das Umfangsspiel s kleiner als der Zwischenraum u ist. Zudem weist der Permanentmagnet 31 eine Umfangslänge Im auf, die in der 1 kleiner als der Zwischenraum u, jedoch größer als die Umfangslänge I_F des Flansch-Mitnehmers 27 ist.
Aus der obigen Geometrie geht hervor, dass der Permanentmagnet 31 in der Umfangsrichtung jeweils mit einem Magnet-Überstand 41 die seitlichen Anschlagflanken 43 des Flansch-Mitnehmers 27 überragt. Bei einem beispielhaften Lastwechsel vom lastlosen Betriebszustand (3) in den in der 6 angedeuteten momentenübertragenden Betriebszustand wird zunächst der Flansch-Mitnehmer 27 zusammen mit dem Permanentmagneten 31 als bewegungsgekoppelte Einheit E (3 oder 4) in einer Leerlaufbewegung L verdreht, und zwar zunächst solange, bis der Permanentmagnet 31 gegen den Federteller 19 in Anlage kommt (4). Im weiteren Bewegungsablauf ist die obige Bewegungskopplung aufgelöst, das heißt der Flansch-Mitnehmer 27 wird (unter Aktivierung der Magnetbremse 30) über einen weiteren Drehwinkel bis in Anschlag mit dem Federteller 19 weitergedreht (5), während der Permanentmagnet 31 ortsfest in Anlage mit dem Federteller 19 verbleibt. Diese weitere Drehung des Flansch-Mitnehmers 27 bis in Anschlag mit dem Federteller 19 ist daher eine reibungsbehaftete Relativbewegung zwischen dem Flansch-Mitnehmer 27 und dem nunmehr drehfesten Permanentmagneten 31. Die reibbehaftete Relativbewegung zwischen dem Flansch-Mitnehmer 27 und dem Permanentmagneten 31 führt zu einer Bremswirkung, die der Drehrichtung der Leerlaufbewegung L entgegenwirkt, wodurch das Klappergeräusch beim Anschlag des Flansch-Mitnehmers 27 am Federteller 19 reduziert wird.
Im weiteren Dreh-Bewegungsverlauf überträgt der Flansch-Mitnehmer 27 über den Federteller 19 und den Federsatz 5, 6 ein Moment, wie es in der 6 gezeigt ist.

Claims

Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, mit einer Primärmasse (1) und einer dazu koaxial gelagerten Sekundärmasse (3), die zueinander unter Zwischenschaltung eines Federsatzes (5, 6) verdrehbar sind, der in einem ringförmigen Federkanal (18) eines Gehäuses (7) angeordnet ist, wobei der Federsatz (6, 7) zwei einander in Umfangsrichtung zugewandte, gleitend gelagerte Federteller (19, 21) aufweist, die über einen Zwischenraum (u) voneinander beabstandet sind, in den ein Mitnehmer (27) eines Flansches (29) einragt, der im lastlosen Betriebszustand über ein Umfangsspiel (s) in einer Leerlaufbewegung (L) zwischen den beiden Federtellern (19, 21) verdrehbar ist, wobei bei einem Lastwechsel vom lastlosen Betriebszustand in einen momentenübertragenden Betriebszustand der Flansch-Mitnehmer (27) unter Aufbrauch des Umfangsspiels (s) gegen den Federteller (19) anschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweimassenschwungrad eine Magnetbremse (30) aufweist, mittels der die unter Aufbrauch des Umfangsspiels (s) erfolgende Leerlaufbewegung (L) des Flansch-Mitnehmers (27) bis in Anschlag gegen den Federteller (19) dämpfbar ist, um ein Anschlaggeräusch zu reduzieren.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbremse (30) zumindest einen Permanentmagneten (31) aufweist, der in magnetischer Wechselwirkung mit dem Flansch-Mitnehmer (27) ist, und zwar unter Bildung einer Bremswirkung, die der Drehrichtung der Leerlaufbewegung (L) entgegenwirkt.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (31) mit einer Magnetkraft am Flansch-Mitnehmer (27) anhaftet, und dass bei der Leerlaufbewegung (L) eine Bremswirkung aufgrund einer Haft- und Gleitreibung zwischen dem magnetisch am Flansch-Mitnehmer (27) anhaftenden Permanentmagneten (31) und dem Flansch-Mitnehmer (27) erzeugt wird.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im lastlosen Betriebszustand der Permanentmagnet (31) mit einem Überstand (41) in Umfangsrichtung den Flansch-Mitnehmer (27) überragt und zumindest teilweise das Umfangsspiel (s) überbrückt.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Lastwechsel vom lastlosen Betriebszustand in den momentenübertragenden Betriebszustand der Flansch-Mitnehmer (27) unter Aufbrauch des Umfangsspiels (s) zunächst gegen den Federteller (19) anschlägt und erst dann über den Federteller (19) und den Federsatz (5, 6) ein Moment überträgt, und dass noch vor dem Anschlag des Flansch-Mitnehmers (27) am Federteller (19) der Permanentmagnet-Überstand (41) in Anlage mit dem Federteller (19) kommt, wodurch die Magnetbremse (30) aktiviert wird und/oder sich eine reibungsbehaftete Relativbewegung zwischen dem Flansch-Mitnehmer (27) und dem Permanentmagneten (31) ergibt.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Lastwechsel vom lastlosen Betriebszustand in den momentenübertragenden Betriebszustand der Permanentmagnet (31) und der Flansch-Mitnehmer (27) zunächst über einen ersten Drehwinkel als bewegungsgekoppelte Einheit (E) in der Leerlaufbewegung (L) verdreht werden, und zwar solange bis der Permanentmagnet (31) in Anlage mit dem Federteller (19) kommt, und im weiteren Bewegungsverlauf der Flansch-Mitnehmer (27) über einen zweiten Drehwinkel in einer reibungsbehafteten Relativbewegung bis in Anschlag mit dem Federteller (19) kommt.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch-Mitnehmer (27) eine Umfangslänge (I_F) aufweist, die um das Umfangsspiel (s) kleiner als der Zwischenraum (u) ist, und dass der Permanentmagnet (31) eine Umfangslänge (I_M) aufweist, die kleiner oder gleich dem Zwischenraum (u) zwischen den Federtellern (19, 21) ist, jedoch größer als die Umfangslänge (I_F) des Flansch-Mitnehmers (27) ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung einer Loslagerung der Flansch-Mitnehmer (27) einen Lagerzapfen (35) aufweist, der mit Lagerspiel durch eine durchmessergrößere Lageröffnung (34) des Permanentmagneten (31) geführt ist, so dass der Permanentmagnet (31) gegenüber dem Flansch-Mitnehmer (27) in der Umfangsrichtung verstellbar ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Permanentmagnete (31) vorgesehen sind, und zwar in Axialrichtung beidseitig des Flansch-Mitnehmers (27).
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbremse (30) über einen Freigang komplett von der Innenseite des Gehäuses (7) der Primärmasse (1) beabstandet ist bzw. demgegenüber berührungsfrei ist.