DE102019125287A1

DE102019125287A1 - Torsionsdämpfer mit mehrstufiger Hauptdämpferkennlinie

Info

Publication number: DE102019125287A1
Application number: DE102019125287.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Voit; Frank Wille; Frank Rübel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2021-03-25
Also published as: WO2021052529A1; CN217736155U

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Torsionsdämpfer (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Eingangsbauteil (2), einem relativ zu dem Eingangsbauteil (2) in einem begrenzten Winkelbereich verdrehbaren ersten Nabenflansch (3), einer Federeinrichtung (4) zur Drehmomentübertragung in dem Torsionsdämpfer (1), einem mit dem ersten Nabenflansch (3) drehmomentgekoppelt verbundenen zweiten Nabenflansch (5) und einem mit dem zweiten Nabenflansch (5) drehmomentgekoppelt verbundenen Ausgangsbauteil (6), wobei der Torsionsdämpfer (1) eine mehrstufige Hauptdämpferkennlinie besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsdämpfer für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Eingangsbauteil, einem relativ zu dem Eingangsbauteil in einem begrenzten Winkelbereich verdrehbaren ersten Nabenflansch, einer Federeinrichtung zur Drehmomentübertragung in dem Torsionsdämpfer, einem mit dem ersten Nabenflansch drehmomentgekoppelt und schwingungsdämpfend verbundenen zweiten Nabenflansch und einem mit dem zweiten Nabenflansch drehmomentgekoppelt verbundenen Ausgangsbauteil.
Torsionsdämpfer werden oftmals in Antriebssträngen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, eingesetzt, um störende Schwingungen, die den Fahrkomfort, das Geräuschniveau und/oder die Bauteillebensdauer negativ beeinflussen können, zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren. Dabei ist die Dämpferfunktion auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst und dient hauptsächlich der Schwingungsisolation. Neben der reinen Funktion zur Schwingungsisolation kann es jedoch auch erforderlich sein, dass der Torsionsdämpfer eine Anschlagsfunktion übernimmt. Eine Anschlagfunktion ist nur in bestimmten Überlastsituationen, zum Beispiel beim Auftreten von Impacts, und somit über die Fahrzeuglebensdauer gesehen seltener als die Isolationsfunktion, erforderlich. Dadurch sind die Anforderungen an die Führung der Anschlagelemente innerhalb des Torsionsdämpfers unterschiedlich zu den Anforderungen bezüglich der Schwingungsisolation.
Die Dämpferfunktion wird in Form einer Torsionskennlinie angegeben, die zur Realisierung der Anschlagsfunktion um eine Anschlagstufe erweitert werden muss.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Torsionsdämpfer mit einer verschleißarmen Federführung bekannt. Zum Beispiel offenbart die WO 2008/019 641 A1 einen Drehschwingungsdämpfer mit zwei Seitenteilen, die drehfest miteinander verbunden und zwischen denen zwei Zwischenteile angeordnet sind, die relativ zu den Seitenteilen entgegen der Federwirkung von Federeinrichtungen begrenzt verdrehbar sind, die innerhalb von Fenstern angeordnet sind, die sowohl in den Seitenteilen als auch in den Zwischenteilen ausgespart sind, wobei die Fenster in den Zwischenteilen in Umfangsrichtung auf der einen Seite jeweils eine Führungsnase und auf der anderen Seite jeweils eine Ausnehmung aufweisen, in der eine Führungsnase des jeweils anderen Zwischenteils angeordnet ist.
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass es bisher nicht möglich war, einen Dämpfer bereitzustellen, der gute Verschleißeigenschaften besitzt und gleichzeitig eine Schutzfunktion für Überlastsituationen verwirklicht.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein Dämpfer bereitgestellt werden, der sowohl eine verschleißarme Federführung ermöglicht, axial schmal baut als auch eine Anschlagsfunktion realisiert. Vor allem in hybriden Kraftfahrzeugen werden zum einen eine gute Isolationsfunktion über die Fahrzeuglebensdauer kombiniert mit einer hohen Verschleißfestigkeit der Torsionsdämpferelemente und zum anderen eine hohe Robustheit gegenüber Überlastsituationen gefordert. Aufgrund des steigenden Konkurrenz- und Kostendrucks sowie aufgrund des sinkenden zur Verfügung stehenden Einbauraums für die Torsionsdämpfer soll der Torsionsdämpfer möglichst kompakt ausgebildet werden und aus möglichst wenigen Bauteilen aufgebaut sein.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Torsionsdämpfer eine mehrstufige Hauptdämpferkennlinie besitzt. Erfindungsgemäß wird demnach ein Zweiflanschdämpfer mehrstufig ausgebildet, was bisher nur bei Einflanschdämpfer und Dreiflanschdämpfer möglich war.
Dies hat den Vorteil, dass somit eine häufig über die Lebensdauer genutzte erste Torsionsdämpferstufe zur Isolationsfunktion und eine nur in Überlastsituationen genutzte zweite Torsionsdämpferstufe zur Anschlagsfunktion in einem Zweiflanschdämpfer einfach realisiert werden kann.
Das Eingangsbauteil kann durch eine Mitnehmerscheibe gebildet sein, die vorzugsweise über ein Abstandselement, insbesondere mehrere Abstandsbolzen und/oder mehrere Abstandsbleche, mit einer Gegenscheibe verbunden sind. Die Momentenübertragung kann somit über das Abstandselement erfolgen.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Federeinrichtung durch ein Isolationsfederelement und ein Anschlagsfederelement gebildet sein. Somit wird eine im Fahrbetrieb häufig benötigte Isolationsfunktion über eine erste Hauptdämpferstufe und eine seltener im Fahrbetrieb benötigte Anschlagsfunktion über eine zweite Hauptdämpferstufe bereitgestellt.
In einer Weiterbildung der Ausführungsform können das Isolationsfederelement und das Anschlagsfederelement zueinander parallel wirkend angeordnet sein. Das heißt, dass die Isolationsstufe und die Anschlagsstufe gleichzeitig wirken, bis ein Anschlagsmoment erreicht ist.
Das Isolationsfederelement und/oder das Anschlagsfederelement können/kann durch vorzugsweise mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Einzelfedern oder Druckfederpakete, beispielsweise mit einer Innenfeder und einer Außenfeder, gebildet sein.
In einer bevorzugten Weiterbildung kann das Isolationsfederelement eine verschleißarme Federführung und das Anschlagsfederelement eine konventionelle Federführung besitzen. Der Vorteil bei der Ausbildung der Anschlagsstufe als konventionelle Federführung liegt darin, dass auf einen dritten Nabenflansch (wie bei einer Reihenschaltung von Federelementen) verzichtet werden kann und der Torsionsdämpfer somit axial schmal baut. Bei der Isolationsstufe wird eine verschleißarme Federführung eingesetzt, bei der der Verschleiß und die Fremdreibung reduziert werden und somit eine längere Betriebsdauer des Systems und eine stabile Funktion über die gesamte Lebensdauer sichergestellt werden kann.
Unter einer verschleißarmen Federführung wird eine Führung des Federelements allein in den Nabenflanschen verstanden. Das heißt, dass das Isolationsfederelement den ersten Nabenflansch und den zweiten Nabenflansch drehmomentübertragend verbindet und beim Wechsel der Betriebsrichtung, d.h. von Zug auf Schub oder von Schub auf Zug, kein Anlagewechsel des Federelements im Federfenster stattfindet. Gerade durch das Vermeiden des Anlagewechsels wird der Verschleiß reduziert. Mit anderen Worten hat das Isolationsfederelement keinen Kontakt zu Fensterflügeln des Eingangsbauteils, d.h. der Mitnehmerscheibe und der Gegenscheibe, so dass weniger störend wirkende Fremdreibung an den Kontaktstellen des Federelements entsteht.
Unter einer konventionellen Federführung wird eine kombinierte Führung des Federelements durch einen Nabenflansch und das Eingangsbauteil, d.h. die Mitnehmerscheibe und/oder die Gegenscheibe, verstanden. Das heißt, dass das Anschlagsfederelement das Eingangselement mit einem der beiden Nabenflansche drehmomentübertragend verbindet. Üblicherweise tritt bei einer konventionellen Federführung mit einem Nabenflansch ein Anlagewechsel bei Wechsel der Betriebsrichtung im Federfenster auf, so dass Verschleiß an den radial angeordneten Fensterflügeln des Eingangsbauteils und an einer Fensteroberkante des Nabenflansches sowie störende Fremdreibung entstehen. Erfindungsgemäß ist das Anschlagsfederelement konventionell mit zwei Nabenflanschen geführt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Anschlagsfederelement das Eingangsbauteil in Zugrichtung mit dem ersten Nabenflansch und in Schubrichtung mit dem zweiten Nabenflansch drehmomentübertragend verbindet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Hauptdämpferkennlinie zugseitig und/oder schubseitig zweistufig ausgebildet sein. Die Hauptdämpferkennlinie kann symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein. Bei einer symmetrischen Ausbildung der Hauptdämpferkennlinie sind die Verdrehwinkel der ersten und der zweiten Stufe sowohl im Schub als auch im Zug gleich groß. Vorzugsweise sind die beiden Nabenflansche dann bezüglich ihrer konstruktiven Elemente für die Torsionsdämpferfunktion identisch ausgebildet und gegenläufig eingebaut. Bei einer asymmetrischen Ausbildung der Hauptdämpferkennlinie unterscheiden sich die Verdrehwinkel der ersten und/oder der zweiten Stufe. Dann sind die Nabenflansche bezüglich ihrer konstruktiven Elemente, d.h. bezüglich der Innenverzahnung und/oder der Freiwinkel, unterschiedlich ausgebildet. Auch kann eine Kombination einer zweistufigen Kennlinie im Zug und einer einstufigen Kennlinie im Schub oder eine Kombination einer zweistufigen Kennlinie im Schub und einer einstufigen Kennlinie im Zug vorliegen. Dann sind die Nabenflansche bezüglich ihrer konstruktiven Elemente, d.h. bezüglich der Innenverzahnung und/oder der Freiwinkel, unterschiedlich ausgebildet. Dies bietet sich insbesondere an, wenn der Start des Verbrennungsmotors nicht über einen Anlasser, sondern über eine dem Torsionsdämpfer vorgelagerte elektrische Antriebsmaschine erfolgt, so dass große Stoßmomente entstehenden können, die dem Torsionsdämpfer schaden, wenn er keine Anschlagsfunktion besitzt.
Ein zugseitiger oder schubseitiger Freiwinkel wird über die Verzahnung zwischen der Nabe und den beiden Nabenflanschen festgelegt und dient als Montagespiel der Nabe und der Nabenflansche. Der Freiwinkel liegt zwischen 0,1° und 0,5°.
Zudem ist es von Vorteil, wenn der erste Nabenflansch und/oder der zweite Nabenflansch jeweils ein Federfenster für Federn des Isolationsfederelements und jeweils ein Federfenster für Federn des Anschlagsfederelements besitzen, wobei die Federfenster für die Federn des Anschlagsfederelements zur radialen Außenseite des jeweiligen Nabenflansches geöffnet sind. Dadurch kann der Torsionsdämpfer auch in radial engen Bauräumen vorteilhaft untergebracht werden. Alternativ können die Federfenster zur radialen Außenseite hin geschlossen ausgebildet sein.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Eingangsbauteil axiale Einzüge besitzt, an denen das Anschlagsfederelement anliegt. Dadurch wird die Auflage und Abstützung der Druckfedern verbessert.
Zudem ist es bevorzugt, wenn die Federfenster für die Federn des Anschlagsfederelements sich in Umfangsrichtung erstreckende Aussparungen besitzen, in die die axialen Einzüge des Eingangsbauteils axial eingreifen. Dadurch können Freiräume für die Mitnehmerscheibe und die Gegenscheibe gebildet werden, um die Dämpferbauteile möglichst platzsparend anzuordnen und axial ineinander verschachteln zu können. Somit können Anschlagdruckfedern mit kleinem Durchmesser eingesetzt werden. Somit kann die Breite des Torsionsdämpfers zwischen der Mitnehmerscheibe und der Gegenscheibe komplett genutzt werden, ohne den Einbauraum axial zu vergrößern.
Wenn der Torsionsdämpfer eine Reibeinrichtung aufweist, kann ein definiertes Reibmoment eingestellt werden. Vorzugsweise besitzt die Reibeinrichtung einen zwischen den beiden Nabenflanschen angeordneten Zwischenreibring. Auch ist es von Vorteil, wenn die Reibeinrichtung eine Reibhülse besitzt, über die das Eingangsbauteil auf der Nabe gelagert ist. Axiale Funktionsflächen der Mitnehmerscheibe, der Gegenscheibe und der beiden Nabenflansche dienen als Anlagefläche für die Reibfunktion der Reibeinrichtung. Vorzugsweise kann ein Reibring, der durch eine Tellerfeder axial eingespannt ist, drehfest, beispielsweise mit einem Montagespiel, in der Tellerfeder eingehängt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Eingangsbauteil des Torsionsdämpfers zum Drehmomenteinleiten indirekt über eine Rutschkupplungseinheit oder über eine reibschlüssige Kupplung mit einem (kurbelwellenfesten) Schwungrad oder direkt mit dem Schwungrad verbunden sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der Torsionsdämpfer einen Vordämpfer aufweisen, der dem Hauptdämpfer, d.h. dem Isolationsfederelement und dem Anschlagsfederelement, vorzugsweise seriell vorgeschaltet ist.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen als Zweiflanschdämpfer ausgebildeten Torsionsdämpfer, der über ein Eingangselement vom Schwungrad des Verbrennungsmotors das Drehmoment übernimmt, dieses durch die Dämpferbauteile leitet, dabei Schwingungen reduziert und dämpft und über ein Ausgangsbauteil wie eine Nabe an eine Getriebeeingangswelle weiterleitet.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 bis 8 verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Torsionsdämpfers in einer ersten Ausführungsform,
9 eine Hauptdämpferkennlinie eines erfindungsgemäßen Torsionsdämpfers,
10 bis 14 verschiedene Ansichten des Torsionsdämpfers in der ersten Ausführungsform ,
15 und 16 verschiedene Ansichten des Torsionsdämpfers in einer zweiten Ausführungsform, und
17 und 18 verschiedene Ansichten des Torsionsdämpfers in einer dritten Ausführungsform.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Torsionsdämpfers 1 für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einer ersten Ausführungsform. 2 bis 7 zeigen verschiedene Längsschnittansichten des Torsionsdämpfers 1 in der ersten Ausführungsform.
Der Torsionsdämpfer 1 weist eine als Eingangsbauteil zum Einleiten eines Drehmoments dienende Mitnehmerscheibe 2 auf. Diese Mitnehmerscheibe 2 ist in der in 1 verwendeten Perspektive auf der Rückseite vorhanden. Der Torsionsdämpfer 1 weist einen relativ zu dem Eingangsbauteil in einem begrenzten Winkelbereich verdrehbaren ersten Nabenflansch 3 auf. Der Torsionsdämpfer 1 weist eine Federeinrichtung 4 zur Drehmomentübertragung auf. Der erste Nabenflansch 3 ist drehmomentgekoppelt mit einem zweiten Nabenflansch 5 verbunden. Der zweite Nabenflansch 5 ist drehmomentübertragend mit einer als Ausgangsbauteil zum Ausleiten des Drehmoments dienenden Nabe 6 verbunden. Die Federeinrichtung 4 dient zur Drehmomentübertragung zwischen der Mitnehmerscheibe 2 und einem der Nabenflansche 3, 5 und/oder zwischen den beiden Nabenflanschen 3, 5. Erfindungsgemäß weist der Torsionsdämpfer 1 eine mehrstufige Hauptdämpferkennlinie auf, die mit Bezugnahme auf 9 später beschrieben wird. Der Drehmomentfluss wird der Einfachheit halber in Bezug auf die Zugrichtung beschrieben.
Die Federeinrichtung 4 ist durch ein Isolationsfederelement 7 und ein Anschlagsfederelement 8 gebildet. Das Isolationsfederelement 7 wird durch mehrere, in der dargestellten Ausführungsform durch vier, über den Umfang des Torsionsdämpfers 1 verteilt angeordnete Druckfederpakete gebildet. Die Druckfederpakete weisen eine Innenfeder und eine Außenfeder auf. Das Anschlagsfederelement 8 wird durch mehrere, in der dargestellten Ausführungsform durch zwei, über den Umfang des Torsionsdämpfers 1 verteilt angeordnete, hier gegenüberliegend angeordnete, Druckfederpakete gebildet. In den Figuren ist das Anschlagsfederelement 8 immer als Einzelfeder und nicht wie für die Ausführungsform beschrieben als Druckfederpaket dargestellt. Es soll aber betont werden, dass beides, auch in Kombination, möglich ist. Die Druckfederpakete weisen eine Innenfeder und eine Außenfeder auf. Die Druckfederpakete des Isolationsfederelements 7 weisen einen größeren Durchmesser als die Druckfederpakete des Anschlagsfederelements 8 auf. Die Druckfederpakete des Isolationsfederelements 7 sind radial weiter innen als die Druckfederpakete des Anschlagsfederelements 8 angeordnet.
Die Mitnehmerscheibe 2 ist drehfest mit einer Gegenscheibe 9 verbunden. Die Mitnehmerscheibe 2 ist über mehrere, in der dargestellten Ausführungsform zwei, über den Umfang verteilt angeordnete Abstandsbolzen 10 mit der Gegenscheibe 9 verbunden. Die Abstandsbolzen 10 dienen dazu, das Drehmoment von der Mitnehmerscheibe 2 und der Gegenscheibe 9 im Zugbetrieb auf den ersten Nabenflansch 3 (bzw. im Schubbetrieb auf den zweiten Nabenflansch 5) zu übertragen. Die Mitnehmerscheibe 2 ist auch über mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Abstandsbleche 11 mit der Gegenscheibe 9 verbunden. Die Nabe 6 weist eine Zwischenverzahnung 12 auf, über die das Drehmoment des zweiten Nabenflansches 5 eingeleitet werden kann.
Der Torsionsdämpfer 1 weist eine Reibeinrichtung auf, durch die ein definiertes Reibmoment aufgebracht wird. Die Reibeinrichtung ist insbesondere in der vergrößerten Darstellung von 2 und 5 dargestellt. Die Reibeinrichtung weist eine Reibhülse 13 auf. Die Nabe 6 ist über die Reibhülse 13 an einer radialen Innenseite der Mitnehmerscheibe 2 in Umfangsrichtung drehbar und axial verschieblich gelagert. Durch die Reibhülse wird die Nabe 6 zu der Mitnehmerscheibe 2 und dem gesamte Torsionsdämpfer 1 zentriert ausgerichtet. Die Reibhülse 13 bildet eine erste Reibstelle an dem ersten Nabenflansch 3. Die Reibeinrichtung weist zudem einen Zwischenreibring 14 auf. Der Zwischenreibring 14 ist zwischen dem ersten Nabenflansch 3 und dem zweiten Nabenflansch 5 angeordnet. Der Zwischenreibring 14 bildet eine zweite Reibstelle. Je nach vorliegendem Reibwert stellt sich die Reibstelle am ersten Nabenflansch 3 oder am zweiten Nabenflansch 5 ein. Der Zwischenreibring 14 kann auch drehfest mit dem ersten Nabenflansch 3 oder mit dem zweiten Nabenflansch 5, beispielsweise über einzuhängende Nocken, verbunden sein, um eine gezielte Reibstelle am zweiten Nabenflansch 5 oder am ersten Nabenflansch 3 auszubilden. Die Reibeinrichtung weist einen Reibring 15 auf. Der Reibring 15 liegt an der Gegenscheibe 9 an und bildet eine dritte Reibstelle aus. Der Reibring 15 wird von einer Tellerfeder 16 mit einer Axialkraft beaufschlagt. Die Tellerfeder 16 ist in Axialrichtung zwischen dem zweiten Nabenflansch 5 und dem Reibring 15 angeordnet. Der Reibring 15 ist über Einhängungen 17, die in Freiräume zwischen Zungen der Tellerfeder 16 greifen, positioniert und mit einem montagebedingt erforderlichen Einhängespiel drehfest mit der Tellerfeder 16 verbunden. An einer radialen Innenseite des Reibrings 15 ist ein Kragen 18 ausgebildet, der als Axialanschlag für die Nabe 6 dient. Der Kragen 18 kann durchgehend umlaufend oder in Umfangsrichtung unterbrochen ausgebildet sein.
4 zeigt eine Längsschnittansicht durch das Anschlagsfederelement 8. Die Mitnehmerscheibe 2 und die Gegenscheibe 9 bilden jeweils einen Fensterflügel 19 aus. An den Fensterflügeln 19 werden die Druckfederpakete des Anschlagsfederelements 8 radial und axial in Position gehalten. Die Druckfederpakete des Anschlagsfederelements 8 werden somit konventionell geführt.
In 5 ist die Reibeinrichtung vergrößert dargestellt. Wie oben beschrieben weist die Reibeinrichtung die Reibhülse 13, den Zwischenreibring 14, den Reibring 15 und die Tellerfeder 16 auf. Dabei greift die Tellerfeder 16 mit ihren Tellerfederzungen 20 in Öffnungen 21 des zweiten Nabenflansches 5 ein. Dadurch ist die Tellerfeder 16 mit einem montagebedingt erforderlichen Einhängespiel drehfest mit dem zweiten Nabenflansch 5 verbunden.
Der Torsionsdämpfer 1 der ersten Ausführungsform (vergleiche insbesondere 3, 4, 6 und 7) weist eine Rutschkupplungseinheit 22 auf. Über ein Rutschblech 23 der Rutschkupplungseinheit 22 wird das Drehmoment in die Mitnehmerscheibe 2 eingeleitet. Das Rutschblech 23 ist mit einem Schwungrad 24 zur Drehmomenteinleitung verbunden. Beispielsweise ist das Rutschblech 23 über eine Schraubverbindung oder eine Nietverbindung mit dem Schwungrad 24 verbunden. Dazu weist das Rutschblech 23 mehrere Öffnungen 25, die über den Umfang verteilt angeordnet sind, auf. Die Rutschkupplungseinheit 22 weist Reibbeläge 26 auf, die in Axialrichtung zwischen der Mitnehmerscheibe 2 und einem Stützblech 27 eingespannt sind. Zum Aufbringen der Spannkraft wirkt eine Feder, hier eine Tellerfeder 28, in Axialrichtung auf die Reibbeläge 26. Die Rutschkupplungseinheit 22 ist radial außerhalb des Federelements 4 angeordnet.
In der Längsschnittdarstellung von 6 ist ein Abstützbereich des Anschlagsfederelements 8 dargestellt. Die Druckfederpakete des Anschlagsfederelements 8 stützen sich in Umfangsrichtung an der Mitnehmerscheibe 2 und an der Gegenscheibe 9 ab. Dazu weisen die Mitnehmerscheibe 2 und die Gegenscheibe 9 jeweils einen axial sich nach innen, d.h. in Richtung zu dem Druckfederpaket, erstreckenden Einzugsbereich 29 auf. Dadurch kann der Torsionsdämpfer 1 axial schmal bauen. Die Einzugsbereiche 29 der Mitnehmerscheibe 2 und der Gegenscheibe 9 sind in Umfangsrichtung so angeordnet, dass sie mit Aussparungen 30 in dem ersten Nabenflansch 3 und dem zweiten Nabenflansch 5 verschachtelt sind. Die Aussparungen 30 werden mit Bezugnahme auf 12 und 13 näher beschrieben. In der perspektivischen Darstellung von 8 sind die Fensterflügel 19 vergrößert dargestellt, an denen die Druckfederpakete des Anschlagsfederelements 8 radial und axial positioniert sind.
Auch sind die Einzugsbereiche 29 dargestellt, an denen die Druckfederpakete des Anschlagsfederelements 8 in Umfangsrichtung anliegen.
9 zeigt die Hauptdämpferkennlinie des Torsionsdämpfers 1, bei der ein Verdrehwinkel 31 auf der Abszisse und das Drehmoment 32 auf der Ordinate aufgetragen sind. Die Hauptdämpferkennlinie ist mehrstufig ausgebildet und weist eine Stufe zur Isolationsfunktion 33 und eine Stufe zur Anschlagsfunktion 34 auf. Die Hauptdämpferkennlinie ist ohne Berücksichtigung von Reibung oder einer Vordämpferstufe dargestellt. Zunächst wird ein zugseitiger Teil 35 der Hauptdämpferkennlinie beschrieben. Im Bereich eines durch die Verzahnung zwischen dem ersten oder zweiten Nabenflansch 3, 5 und der Nabe 6 gebildeten Freiwinkels ₀ wird kein Drehmoment übertragen. Der Freiwinkels ₀ kann bei Vorliegen eines Verzahnungsspiels zwischen einer (Innen-)Verzahnung der Nabe 6 und einer Getriebeeingangswelle vergrößert sein. Die Stufe zur Isolationsfunktion 33 erstreckt sich über einen zugseitig ersten Winkelbereich ₁ und bis zu einem Übergangsmoment M_üb und weist eine konstante Steigung auf. An die Stufe zur Isolationsfunktion 33 schließt sich die Stufe zur Anschlagsfunktion 34 an. Die Stufe zur Anschlagsfunktion 34 erstreckt sich über einen zugseitig zweiten Winkelbereich ₂ und bis zu einem Übergangsmoment Man und weist eine konstante Steigung auf. Nun wird ein schubseitiger Teil 36 der Hauptdämpferkennlinie beschrieben. Im Bereich eines Freiwinkels ₀ wird kein Drehmoment übertragen. Die Stufe zur Isolationsfunktion 33 erstreckt sich über einen schubseitig ersten Winkelbereich ₁ und bis zu einem Übergangsmoment M_üb und weist eine konstante Steigung auf. An die Stufe zur Isolationsfunktion 33 schließt sich die Stufe zur Anschlagsfunktion 34 an. Die Stufe zur Anschlagsfunktion 34 erstreckt sich über einen schubseitig zweiten Winkelbereich ₂ und bis zu einem Übergangsmoment M_an und weist eine konstante Steigung auf. Der zugseitig erste Winkelbereich ₁ und der schubseitig erste Winkelbereich ₁ können gleich groß oder unterschiedlich groß sein. Der zugseitig zweite Winkelbereich ₂ und der schubseitig zweite Winkelbereich ₂ können gleich groß oder unterschiedlich groß sein. Der zugseitig zweite Winkelbereich ₂ kann auch gleich null sein, so dass nur schubseitig eine zweistufe Kennlinie gebildet ist. Der schubseitig zweite Winkelbereich ₂ kann auch gleich null sein, so dass nur zugseitig eine zweistufe Kennlinie gebildet ist.
10 zeigt eine Draufsicht des Torsionsdämpfers 1, wobei die Mitnehmerscheibe 2 nicht dargestellt ist. 11 zeigt eine Rücksicht des Torsionsdämpfers 1, wobei die Gegenscheibe 9 nicht dargestellt ist. 12 und 13 zeigen verschiedene Ausführungsformen des ersten Nabenflansches 3 (bzw. des zweiten Nabenflansches 5). Der erste Nabenflansch 3 weist jeweils ein Federfenster 37 für jeweils ein Druckfederpaket des Isolationsfederelements 7 und jeweils ein Federfenster 38 für jeweils ein Druckfederpaket des Anschlagsfederelements 8 auf. Der erste Nabenflansch 3 weist Öffnungen 39, in denen die Abstandsbolzen 10 aufgenommen werden, auf. Ferner gibt es Montagelöcher 45, die zum Ausrichten der Einzelteile zueinander eingesetzt sind. In der in 12 dargestellten Ausführungsform ist das Federfenster 38 für das Anschlagsfederelement 8 an einer radialen Außenseite geöffnet ausgebildet. In der in 13 dargestellten Ausführungsform ist das Federfenster 38 für das Anschlagsfederelement 8 an der radialen Außenseite geschlossen ausgebildet. An einer radialen Innenseite weist der erste Nabenflansch 3 eine Zwischenverzahnung 40 zur Drehmomentübertragung an die Nabe 6 auf. Zudem weist der erste Nabenflansch 3 Öffnungen 41 auf, in die die Tellerfeder 16 zur Positionierung eingreifen kann. Im Bereich der Federfenster 38 weist der erste Nabenflansch 3 die das Federfenster in Umfangsrichtung vergrößernden Aussparungen 30 auf. Durch die Aussparungen 30 können die Einzugsbereiche 29 der Mitnehmerscheibe 2 (bzw. der Gegenscheibe 9) mit dem ersten Nabenflansch 3 (bzw. mit dem zweiten Nabenflansch 5) verschachtelt angeordnet werden. Der erste Nabenflansch 3 weist in Umfangsrichtung einseitig ausgebildete Einhängenocken 42 auf, die zum axialen und radialen Positionieren der Druckfederpakete des Isolationsfederelements 7 dienen. Die Einhängenocken 42 sind in Axialrichtung zu dem restlichen Nabenflansch 3 versetzt angeordnet.
14 zeigt eine Verdrehwinkelsteuerung der Zwischenverzahnungen der Nabe 6, des ersten Nabenflansches 3 und des zweiten Nabenflansches 5. Dabei stellt die Summe der zugseitigen Verdrehwinkel und schubseitigen Verdrehwinkel den gesamten dämpferinternen und funktionsrelevanten Verdrehwinkel dar. Werden die Nabenflansche 3, 5 über die Summe der Verdrehwinkel hinaus verdreht, schlägt die Zwischenverzahnungen der Nabe 6, des ersten Nabenflansches 3 und des zweiten Nabenflansches 5 aneinander an, so dass die Druckfederpakete des Isolationsfederelements 7 vor Überlast geschützt wird. Bis zum Erreichen des Dämpferendanschlags werden die Druckfederpakete des Isolationsfederelements 7 parallel zu den Druckfederpaketen des Anschlagsfederelements 7 betätigt.
15 und 16 zeigen eine zweite Ausführungsform des Torsionsdämpfers 1. Der Torsionsdämpfers 1 besitzt im Unterschied zu der ersten Ausführungsform keine Rutschkupplungseinheit. Der Torsionsdämpfer 1 ist direkt über die Mitnehmerscheibe 2 über eine oder vorzugsweise mehrere Anschrauböffnungen 43 an dem Schwungrad des Verbrennungsmotors angebracht. Die Anschrauböffnungen 43 dienen als Durchgangsöffnungen zur Aufnahme von jeweils einer Schraube, um an dem Schwungrad angeschraubt zu werden. Die Anschrauböffnungen 43 sind radial weiter außen als die Federeinrichtung 4 angeordnet. Die zweite Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn der Antriebsstrang keine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Rädern besitzt. Insbesondere bei einem rein seriell betriebenen Hybridfahrzeug, bei dem der Verbrennungsmotor nur zum Antrieb eines Generators genutzt wird, bietet sich die zweite Ausführungsform an. Dann ist die elektrische Antriebsmaschine nicht mit dem verbrennungsmotorischen Teil, in dem der erfindungsgemäße Torsionsdämpfer 1 angeordnet ist, sondern mechanisch mit den Rädern verbunden. Somit werden Stoßmomente nicht über den Antriebsstrangteil, in dem der Torsionsdämpfer angeordnet ist, eingeleitet, so dass keine Rutschkupplungseinheit erforderlich ist.
17 und 18 zeigen eine dritte Ausführungsform des Torsionsdämpfers 1. Der Torsionsdämpfers 1 besitzt im Unterschied zu der ersten Ausführungsform keine Rutschkupplungseinheit, sondern eine reibschlüssig arbeitende Kupplung 44. Die Kupplung 44 weist Reibbeläge, Federsegmente, Nieten zwischen den Reibbelägen und den Federsegmenten und Nieten zwischen den Federsegmenten und der Mitnehmerscheibe 2 auf. Das Drehmoment wird von dem Schwungrad und einer Anpressplatte reibschlüssig über die Reibbeläge an die Mitnehmerscheibe 2 übertragen. Die Kupplung 44 ist radial weiter außen als die Federeinrichtung 4 angeordnet.
Eingangsseitig ist der Torsionsdämpfer 1 mit dem Schwungrad 24 verbunden. Das Schwungrad 24 ist wiederum mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden. Die Nabe 6 ist beispielsweise axial verschieblich über eine Verzahnung mit einer Getriebeeingangswelle verbunden. Die Getriebeeingangswelle leitet das Drehmoment weiter an ein Getriebe, von dem es über Seitenwelle an Räder des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Der Torsionsdämpfer 1 ist also in einem Einbauraum zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Torsionsdämpfer
2: Mitnehmerscheibe
3: erster Nabenflansch
4: Federeinrichtung
5: zweiter Nabenflansch
6: Nabe
7: Isolationsfederelement
8: Anschlagsfederelement
9: Gegenscheibe
10: Abstandsbolzen
11: Abstandblech
12: Zwischenverzahnung
13: Reibhülse
14: Zwischenreibring
15: Reibring
16: Tellerfeder
17: Einhängung
18: Kragen
19: Federfenster
20: Tellerfederzunge
21: Öffnung
22: Rutschkupplungseinheit
23: Rutschblech
24: Schwungrad
25: Öffnungen
26: Reibbelag
27: Stützblech
28: Tellerfeder
29: Einzugsbereich
30: Aussparung
31: Verdrehwinkel
32: Drehmoment
33: Isolationsstufe
34: Anschlagsstufe
35: zugseitiger Teil
36: schubseitiger Teil
37: Federfenster
38: Federfenster
39: Öffnung
40: Zwischenverzahnung
41: Öffnungen
42: Einhängenocken
43: Anschrauböffnung
44: Kupplung
45: Montageloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/019641 A1 [0004]

Claims

Torsionsdämpfer (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Eingangsbauteil (2), einem relativ zu dem Eingangsbauteil (2) in einem begrenzten Winkelbereich verdrehbaren ersten Nabenflansch (3), einer Federeinrichtung (4) zur Drehmomentübertragung in dem Torsionsdämpfer (1), einem mit dem ersten Nabenflansch (3) drehmomentgekoppelt verbundenen zweiten Nabenflansch (5) und einem mit dem zweiten Nabenflansch (5) drehmomentgekoppelt verbundenen Ausgangsbauteil (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer (1) eine mehrstufige Hauptdämpferkennlinie besitzt.
Torsionsdämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (4) durch ein Isolationsfederelement (7) und ein Anschlagsfederelement (8) gebildet ist.
Torsionsdämpfer (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsfederelement (7) und das Anschlagsfederelement (8) zueinander parallel wirkend angeordnet sind.
Torsionsdämpfer (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsfederelement (7) eine verschleißarme Federführung und das Anschlagsfederelement (8) eine konventionelle Federführung besitzt.
Torsionsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagsfederelement (8) das Eingangsbauteil (2) in Zugrichtung mit dem ersten Nabenflansch (3) und in Schubrichtung mit dem zweiten Nabenflansch (5) drehmomentübertragend verbindet.
Torsionsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptdämpferkennlinie zugseitig und/oder schubseitig zweistufig ausgebildet ist.
Torsionsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Nabenflansch (3) und/oder der zweite Nabenflansch (5) jeweils ein Federfenster (37) für Federn des Isolationsfederelements (7) und jeweils ein Federfenster (38) für Federn des Anschlagsfederelements (8) besitzen, wobei die Federfenster (38) für die Federn des Anschlagsfederelements (8) zur radialen Außenseite des jeweiligen Nabenflansches (3, 5) geöffnet sind.
Torsionsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsbauteil (2) axiale Einzüge (29) besitzt, an denen das Anschlagsfederelement (7) anliegt.
Torsionsdämpfer (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfenster (38) für die Federn des Anschlagsfederelements (8) sich in Umfangsrichtung erstreckende Aussparungen (30) besitzen, in die die axialen Einzüge (29) des Eingangsbauteils (2) axial eingreifen.
Torsionsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsbauteil (2) des Torsionsdämpfers (1) zum Drehmomenteinleiten über eine Rutschkupplungseinheit (22) oder über eine reibschlüssige Kupplung (44) indirekt mit einem Schwungrad (24) oder direkt mit dem Schwungrad (24) verbunden ist.