-
Die Erfindung betrifft eine Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe für eine Kurbelwelle sowie eine Kurbelwellenbaugruppe mit einer solchen Torsionsschwing ungsdämpferbaug ruppe.
-
Kurbelwellen, insbesondere für den Automobilbereich, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
-
Ferner sind aus dem Stand der Technik Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, wie Viskositätsdämpfer (Visco-Dämpfer) und Torsionsschwingungstilger, die zur Reduzierung von Drehschwingungen an der Kurbelwelle eingesetzt werden. Auf diese Weise können an der Kurbelwelle Motorgeräusche und Motorvibrationen minimiert sowie unzulässig hohe Torsionsspannungen unterbunden werden, die zu einem Kurbelwellenbruch führen könnten.
-
Die Funktion dieser Bauteile hängt direkt vom verfügbaren Motorraum-Package, da die Größe der Trägheitsmasse der Sekundärseite die Qualität bezüglich der Reduzierung des Kurbelwellen-Schwingwinkels bestimmt, und der Bauteiltemperatur ab, da die Größe der Bauteiloberfläche bzw. der Abstrahlfläche, vor allem bei Viskositätsdämpfern, die Reduzierung der Dissipationsleistung im Öl bestimmt.
-
Bei Hochleistungs-V-Motoren hat sich die Verwendung von Viskositätsdämpfern etabliert, da mit reinen Polymerspurtilgern die Bauteilfunktion nicht in gewünschter Weise garantiert werden kann. Jedoch haben auch Viskositätsdämpfer bei hohen Leistungskurven ihre Grenzen, da diese aufgrund des kleinen Motorraum-Package und somit geringer Bauteilgröße sehr warm werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe für eine Kurbelwelle bereitzustellen, die eine höhere Leistungsfähigkeit hat.
-
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe für eine Kurbelwelle vorgesehen, insbesondere für eine Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Torsionsschwingungsdämpfer, einem Kühlkörper und einem Wärmeleitelement. Hierbei ist der Kühlkörper über das Wärmeleitelement an einer Stirnseite des Torsionsschwingungsdämpfers mit dem Torsionsschwingungsdämpfer gekoppelt, sodass der Kühlkörper im verbundenen Zustand über das Wärmeleitelement wärmeleitend mit dem Torsionsschwingungsdämpfer verbunden ist. Durch den Kühlkörper kann mehr Wärme pro Zeiteinheit vom Torsionsschwingungsdämpfer abtransportiert bzw. abgeleitet werden, sodass dieser bei vergleichbarer Leistung kühler läuft bzw. mit größerer Leistung bei vergleichbarer Temperatur betrieben werden kann als ein entsprechender Torsionsschwingungsdämpfer aus dem Stand der Technik.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Torsionsschwingungsdämpfer-baugruppe derart gestaltet, dass das Wärmeleitelement im verbundenen Zustand zumindest abschnittsweise zwischen dem Kühlkörper und dem Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine direkte Wärmeübertragung auf einem besonders kurzen Weg vom Torsionsschwingungsdämpfer zum Kühlkörper erfolgen. Ferner kann die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe hierdurch besonders kompakt gestaltet sein.
-
In einer Ausführungsform ist der Kühlkörper in Form einer, insbesondere kreisförmigen, Scheibe gestaltet, wodurch der Kühlkörper ein günstiges Trägheitsmoment aufweisen kann.
-
Das Wärmeleitelement kann in Form einer, insbesondere ringförmigen, Wärmeleitschicht vorgesehen sein. Hierdurch ist die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe kostengünstig herstellbar und es kann eine sehr gute Wärmeleitung über eine besonders große Fläche bereitgestellt werden. Ferner kann eine ringförmige Wärmeleitschicht ein günstiges Trägheitsmoment haben.
-
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Wärmeleitschicht eine haftende Wärmeleitschicht ist, die aufgrund ihrer selbstklebenden Wirkung einen besonders guten Kontakt gewährleistet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Kühlkörper eine Drehachse auf, die im gekoppelten Zustand des Kühlkörpers mit dem Torsionsschwingungs-dämpfer einer Drehachse der Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe entspricht. Die Drehachse des Kühlkörpers ist hierbei insbesondere die Hauptträgheitsachse des Kühlkörpers, wodurch sich ein vorteilhaftes Trägheitsmoment, insbesondere ohne Unwucht, ergibt.
-
Vorzugsweise weist der Kühlkörper Kühlrippen auf, um die Oberfläche des Kühlkörpers und damit die potentielle Wärmeübertragung an die Umgebung zu vergrößern.
-
Die Kühlrippen können schaufelartig ausgebildet und/oder radial zur Drehachse angeordnet sein. Hierdurch wird das Kühlmedium, in dem der Kühlkörper angeordnet ist, entlang der Oberfläche und schließlich von dieser Weg geleitet, sodass eine größere Wärmemenge pro Zeiteinheit durch die Zirkulation des Kühlmediums abtransportiert werden kann.
-
In einer Ausführungsform sind die Kühlrippen und das Wärmeleitelement auf zueinander entgegengesetzten Seiten des Kühlkörpers vorgesehen. Somit steht eine besonders große Fläche sowohl für die Kühlrippen als auch für das Wärmeleitelement zur Verfügung und der Wärmetransport innerhalb des Kühlkörpers erfolgt in einer im Wesentlichen homogenen Richtung, nämlich vom Wärmeleitelement zu den Kühlrippen, wodurch die Kühlleistung des Kühlkörpers erhöht werden kann.
-
In einer weiteren Ausführungsform besteht der Kühlkörper aus einem Material, das zumindest einen Anteil Aluminium umfasst. Insbesondere kann der Kühlkörper aus einer Aluminiumlegierung oder einem Werkstoff auf Basis von Aluminium gebildet sein. Aluminium hat ein geringe Dichte und eine hohe Wärmeleitfähigkeit, insbesondere im Vergleich zu anderen Werkstoffen wie Stahl. Somit führt ein hoher Aluminiumanteil zu einem Kühlkörper mit geringer Masse und hoher Kühlleistung bzw. hohem Wärmetransport.
-
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Kurbelwellenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug mit einer Kurbelwelle und einer gattungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-baugruppe, die einer Stirnseite der Kurbelwelle zugeordnet ist. Das bedeutet, die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe kann Teil der Kurbelwelle sein und zumindest abschnittsweise die Stirnseite der Kurbelwelle bilden oder sie ist an der Stirnseite der Kurbelwelle angebracht. Durch diese Gestaltung kann der Bauraumbedarf sowie der Montageaufwand der Kurbelwellenbaugruppe gering gehalten werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper an einem ersten axialen Ende des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet ist, wobei die Kurbelwelle an einem zweiten axialen Ende der Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet ist, das entgegengesetzt zum ersten axialen Ende vorgesehen ist. Insbesondere sind hierbei der Kühlkörper, der Torsionsschwingungsdämpfer und die Kurbelwelle auf einer gemeinsamen Drehachse hintereinander angeordnet. Indem der Kühlkörper an der Stirnseite der Kurbelwelle vorgesehen ist, kann der Kühlkörper besonders groß gestaltet sein und/oder das Kühlmedium besonders gut zirkulieren, sodass eine besonders hohe Kühlleistung durch den Kühlköper bereitgestellt werden kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist die Kurbelwellenbaugruppe keine Riemenscheibe auf, sodass sie riemenscheibenfrei ausgebildet ist. Die Kühlleistung der Torsionsschwingungsdämpfer-baugruppe ist ausreichend groß, dass eine Riemenscheibe, über die bei herkömmlichen Kurbelwellenbaugruppen Wärme abgeleitet wird, entfallen kann. Alternativ kann die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe zur Verbesserung einer Kurbelwellenbaugruppe eingesetzt werden, die ohne Riemenscheibe vorgesehen ist, wie diese beispielweise bei Hybridfahrzeugen der Fall ist, bei denen alle Nebenaggregate elektrifiziert sind.
-
Insbesondere kann bei einer vorhandenen Kurbelwellenbaugruppe eine entfallene Riemenscheibe durch einen oben beschriebenen, optimierten Kühlkörper ersetzt werden. Hierdurch kann die Temperatur der Baugruppe reduziert werden, ohne den eigentlichen Torsionsschwingungsdämpfer der Kurbelwellenbaugruppe konstruktiv umgestalten zu müssen.
-
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Kurbelwellenbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe,
- - 2 in einer perspektivischen Ansicht eine Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem Kühlkörper,
- - 3 in einer Explosionsdarstellung die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe aus 2,
- - 4 in einer perspektivischen Ansicht den Kühlkörper der Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe aus 2 mit einem Wärmeleitelement,
- - 5 in einer Schnittansicht die Torsionsschwingungs-dämpferbaugruppe aus 2,
- - 6 in einer perspektivischen Ansicht eine Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem Kühlkörper,
- - 7 in einer Explosionsdarstellung die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe aus 6,
- - 8 in einer perspektivischen Ansicht den Kühlkörper der Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe aus 6 mit einem Wärmeleitelement, und
- - 9 in einer Schnittansicht die Torsionsschwingungs-dämpferbaugruppe aus 6.
-
In 1 ist eine Kurbelwellenbaugruppe 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, die eine Kurbelwelle 12 und eine Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 mit einem Torsionsschwingungsdämpfer 16 und einem Kühlkörper 18 umfasst.
-
Die Kurbelwellenbaugruppe 10 weist keine Riemenscheibe auf, d.h. sie ist riemenscheibenfrei ausgebildet.
-
Die Kurbelwelle 12 und die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 haben eine gemeinsame Drehachse A, die in dieser Ausführungsform der Hauptträgheitsachse der Kurbelwelle 12 als auch der Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 entspricht.
-
Die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 ist an einer Stirnseite 20 der Kurbelwelle 12 an der Kurbelwelle 12 befestigt. Die Stirnseite 20 ist hierbei an einem axialen Ende der Kurbelwelle 12 vorgesehen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Stirnseite 20 an einem beliebigen Abschnitt der Kurbelwelle 12 vorgesehen sein.
-
Der Torsionsschwingungsdämpfer 16 ist in axialer Richtung A zwischen der Kurbelwelle 12 und dem Kühlkörper 18 angeordnet, wobei der Kühlkörper 18 an einem ersten axialen Ende 22 des Torsionsschwingungsdämpfers 16 und die Kurbelwelle 12 mit einem entgegengesetzt zum ersten axialen Ende 22 angeordneten zweiten axialen Ende 24 des Torsionsschwingungsdämpfers 16 mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 16 gekoppelt sind.
-
In den 2 bis 5 ist die Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt.
-
Der Kühlkörper 18 ist eine kreisförmige Scheibe mit einer Außenseite 26 (siehe 2) an einem axialen Ende und einer Innenseite 28 (siehe 4) an einem entgegengesetzten axialen Ende.
-
Auf der Außenseite 26 (siehe 3) weist der Kühlkörper 18 in einem radial äußeren Abschnitt 30 radial verlaufende Kühlrippen 32 und in einem radial inneren Abschnitt 34 konzentrisch verlaufende Kühlrippen 36 auf.
-
Die radial verlaufenden Kühlrippen 32 Erstrecken sich bis zum Rand 37 des Kühlkörpers 18.
-
Im Übergangsbereich des inneren Abschnitts 34 zum äußeren Abschnitt 30 weist der Kühlkörper 18 vier konzentrisch angeordnete Durchgangslöcher 38 auf, die sich in axialer Richtung A durch den Kühlkörper 18 erstrecken und die zur Befestigung des Kühlkörpers 18 mittels Schrauben 40 am Torsionsschwingungsdämpfer 16 vorgesehen sind, der hierzu komplementär angeordnete Befestigungsaufnahmen 42 mit entsprechenden Innengewinden aufweist.
-
In einer alternativen Ausführungsform kann der Kühlkörper 18 in beliebiger dem Fachmann bekannter Weise, insbesondere kraft-, form- und/oder stoffschlüssig, mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 16 fest koppelbar gestaltet sein. Beispielsweise können anstelle der Schrauben 40 beliebige Befestigungsmittel vorgesehen sein und/oder die Anzahl sowie die Anordnung der Durchgangslöcher 38 und der entsprechenden Befestigungsaufnahmen 42 kann von der gezeigten Ausführungsform abweichen.
-
In einer alternativen Ausführungsform können die Befestigungsaufnahmen 42 Teil eines Flanschs sein, der zur Befestigung einer Riemenscheibe vorgesehen ist. In diesem Fall ist der Kühlkörper 18 derart gestaltet, dass er mittels des Flanschs am Torsionsschwingungsdämpfer 16 anstelle einer Riemenscheibe angebracht werden kann, ohne dass hierzu konstruktive Modifikationen des Torsionsschwingungsdämpfers 16 erforderlich wären.
-
Sowohl der Kühlkörper 18 als auch der Torsionsschwingungsdämpfer 16 haben eine Drehachse A, die im mit einander verbunden Zustand der Drehachse A der Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 entspricht.
-
Der Kühlkörper 18 besteht aus einer Aluminiumlegierung. Alternativ kann der Kühlkörper 18 aus einem beliebigen Werkstoff gebildet sein. Vorzugsweise besteht der Kühlkörper 18 jedoch zumindest teilweise aus Aluminium, beispielsweise aus einem Werkstoff auf Basis von Aluminium.
-
Der Torsionsschwingungsdämpfer 16 ist ein Viskositätsdämpfer mit einem Gehäuse 44 (siehe 5) und einem im Gehäuse 44 rotierbar gelagerten Schwungring 46. In einer alternativen Ausführungsform kann der Torsionsschwingungsdämpfer 16 ein beliebiger aus dem Stand der Technik bekannter Torsionsschwingungsdämpfer sein. Torsionsschwingungsdämpfer, wie Viskositätsdämpfer, sind aus dem Stand der Technik bekannt, auf den bezüglich des Aufbaus und der Funktionsweise an dieser Stelle verwiesen wird.
-
Zur Kopplung des Torsionsschwingungsdämpfers 16 mit der Kurbelwelle12 ist im Gehäuse 44 eine zentrale Aufnahme 48 vorgesehen, die sich in axialer Richtung A durch den Torsionsschwingungsdämpfer 16 erstreckt.
-
Der Torsionsschwingungsdämpfer 16 weist an seinem ersten axialen Ende 22 eine Stirnseite 50 auf, die im verbundenen Zustand des Kühlkörpers 18 mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 16 gegenüberliegend zur Innenseite 28 des Kühlkörpers 18 angeordnet ist.
-
Die Stirnseite 50 wird durch eine ringförmige ebene Fläche gebildet, die konzentrisch und orthogonal zur Drehachse A angeordnet ist.
-
Die Innenseite 28 des Kühlkörpers 18 und die Stirnseite 50 des Torsionsschwingungsdämpfers 16 verlaufen im verbundenen Zustand parallel.
-
In einer alternativen Ausführungsform kann die Stirnseite 50 und/oder die Innenseite 28 im Wesentlichen beliebig gestaltet sein. Vorzugsweise sind die Stirnseite 50 und die Innenseite 28 zumindest abschnittsweise zueinander komplementär gestaltet.
-
Zwischen der Stirnseite 50 des Torsionsschwingungsdämpfers 16 und der Innenseite 28 des Kühlkörpers 18 ist ein ringförmiges Wärmeleitelement 52 (siehe auch 4) angeordnet, das im verbundenen Zustand den Torsionsschwingungsdämpfer 16 mit dem Kühlkörper 18 wärmeleitend verbindet.
-
Das Wärmeleitelement 52 ist eine Wärmeleitschicht mit selbst haftenden Eigenschaften, die einen guten Kontakt zur Innenseite 28 und der Stirnseite 50 gewährleistet und somit eine gute Wärmeleitung zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer 16 und dem Kühlkörper 18 sicherstellt.
-
In einer alternativen Ausführungsform kann das Wärmeleitelement 52 im Wesentlichen beliebig gestaltet sein. Vorzugsweise ist das Wärmeleitelement 52 derart gestaltet, dass ein besonders großer Wärmefluss zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer 16 und den Kühlkörper 18 durch das Wärmeleitelement 52 bereitgestellt wird, insbesondere indem das Wärmeleitelement 52 eine möglichst große Kontaktfläche zur Innenseite 28 und der Stirnseite 50 aufweist.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist das Wärmeleitelement 52 mit dem Kühlkörper 18, insbesondere stoffschlüssig, fest verbunden, wodurch der Kühlkörper 18 und das Wärmeleitelement 52 als eine Baugruppe gemeinsam montiert werden können.
-
Anhand der 6 bis 9 wird nun eine Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen ersten Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
-
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist der Kühlkörper 18 in der zweiten Ausführungsform nicht als geschlossene Kreisscheibe sondern als ringförmige Kreisscheibe gestaltet. Hierdurch weist der Kühlkörper 18 eine zentrale Öffnung 54 auf (siehe 9), die ein Durchgang zur Aufnahme 48 des Torsionsschwingungsdämpfers 16 bildet, so dass sich beispielsweise ein Teil der Kurbelwelle 12 durch den Kühlkörper 18 hindurch erstrecken kann.
-
Die Außenseite 26 des Kühlkörpers 18 (siehe 7) hat einen an die Öffnung 54 angrenzenden inneren Ringabschnitt 56 und einen in radialer Richtung an den inneren Ringabschnitt 56 angrenzenden äußeren Ringabschnitt 58.
-
Die Durchgangslöcher 38 sind im inneren Ringabschnitt 56 vorgesehen.
-
Auf der Außenseite 26 sind ferner Kühlrippen 60 ausgebildet, die sich radial vom inneren Ringabschnitt 56 über den äußeren Ringabschnitt 58 zum Rand 37 hin erstrecken. Hierbei erstrecken sich die Kühlrippen 60 in axialer Richtung A senkrecht von der Außenseite 26 weg.
-
In einer alternativen Ausführungsform können sich die Kühlrippen 60 in axialer Richtung A und/oder in radialer Richtung gekrümmt von der Außenseite 26 weg erstrecken und somit schaufelförmig gestaltet sein. Vorzugsweise sind in diesem Fall die schaufelförmigen Kühlrippen 60 entsprechend der Rotationsrichtung der Kurbelwelle 12 gekrümmt, sodass sich im Betrieb der Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 ein vorteilhafter Volumenstrom des Kühlmediums in radialer Richtung von innen von der Drehachse A nach außen weg einstellt.
-
Des Weiteren erstrecken sich die Kühlrippen 60 im inneren Ringabschnitt 56 in axialer Richtung A weiter von der Außenseite 26 weg als im äußeren Ringabschnitt 58. Das heißt, die Kühlrippen 60 haben im inneren Ringabschnitt 56 eine größere Höhe in axialer Richtung A als im äußeren Ringabschnitt 58. Diese Gestaltung führt im Betrieb der Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 zu einem Strömungsverlauf des Kühlmediums, der eine hohe Zirkulation des Kühlmediums und damit einen hohen Wärmeabtransport von dem Kühlkörper 18 sicherstellt.
-
Auf diese Weise ist eine Torsionsschwingungsdämpferbaugruppe 14 für eine Kurbelwelle 12 bereitgestellt, mittels der im Betrieb eine deutliche Reduzierung der Temperatur des Torsionsschwingungsdämpfers 16 bzw. der Kurbelwellen-baugruppe 10 erzielt werden kann, wodurch die Leistungsfähigkeit des Torsionsschwingungsdämpfers 16 erhöht wird.
-
Ferner kann der Kühlkörper 18 anstelle einer Riemenscheibe an der für die Riemenscheibe vorgesehenen Stelle in einer Kurbelwellenbaugruppe wie bei einem Baukastensystem montiert werden, wodurch eine kostengünstige Realisierung sowie eine Nachrüstung bzw. ein Umbau vorhandener Kurbelwellenbaugruppen ermöglicht wird.
-
Des Weiteren kann auf diese Weise eine Gewichtseinsparung erzielt werden, da der Kühlkörper 18 eine deutlich geringere Masse als eine vergleichbare Riemenscheibe aufweist.
-
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsform in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten sein, d.h. die beschriebenen Merkmale sind beliebig kombinierbar.
