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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei der Drehschwingungsdämpfer ein Primärschwungrad aufweist, das antriebsseitig mit dem Antriebsstrang koppelbar ist und einem Sekundärschwungrad, das abtriebsseitig mittels den Antriebsstrang koppelbar ist, wobei das Primärschwungrad und das Sekundärschwungrad zueinander um eine gemeinsame Drehachse entgegen der Wirkung mindestens einer Federeinrichtung verdehbar sind, wobei die Sekundärnabe eine Verzahnung aufweist, welche drehmomentübertragend in eine korrespondierende Wellenverzahnung einer Getriebeeingangswelle eingreift.
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Drehmomentübertragungseinrichtungen, beispielsweise Drehschwingungsdämpfer, Kupplungsaggregate wie Einfach- oder Doppelkupplungen können zur Drehkoppelung innerhalb ihrer Bauteile oder zur Koppelung untereinander Steckverbindungen mit einem Nabenteil und einem Wellenteil aufweisen, die zur Montage ineinandergesteckt sind. Zur Vereinfachung der Montage und Berücksichtigung von Bauteiltoleranzen weisen diese gegeneinander ein Zahnflankenspiel auf, welches bei schnellen Drehmomentrichtungswechseln, Drehschwingungen und dergleichen Geräusche verursachen können.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Drehschwingungsdämpfers mit einer verbesserten Geräuschisolierung und erhöhter Laufruhe.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei der Drehschwingungsdämpfer ein Primärschwungrad aufweist, das antriebsseitig mit dem Antriebsstrang koppelbar ist und einem Sekundärschwungrad, das abtriebsseitig mittels einer Sekundärnabe an den Antriebsstrang koppelbar ist, wobei das Primärschwungrad und das Sekundärschwungrad zueinander um eine gemeinsame Drehachse entgegen der Wirkung mindestens einer Federeinrichtung verdehbar sind, wobei die Sekundärnabe eine Verzahnung aufweist, welche drehmomentübertragend in eine korrespondierende Wellenverzahnung einer Getriebeeinganswelle eingreift, wobei die Verzahnung der Sekundärnabe und die Wellenverzahnung gegeneinander mittels eines drehfest mit der Sekundärnabe angeordneten Membranelements in Umfangsrichtung vorgespannt sind.
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Durch das Membranelement werden die Verzahnungen gegeneinander vorgespannt, so dass es beispielsweise beim Anlaufen zu keinen unerwünschten Zahnflankenwechseln kommt, welche erheblich zu einer Geräuschentwicklung im Betrieb des Drehschwingungsdämpfers beitragen können. Durch die Verwendung eines Membranelements wird ferner das Gewicht des Drehschwingungsdämpfers nur unwesentlich erhöht.
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Unter einem Membranelement im Sinne dieser Anmeldung wird ein Bauteil verstanden, dass im Verhältnis zu seiner Dicke eine große flächige Ausdehnung besitzt. Insbesondere wird unter einem Membranelement ein Bauteil verstanden, dessen flächige Ausdehnung mindestens zehnmal so groß ist wie seine mittlere Dicke. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die flächige Ausdehnung des Membranelements fünfzigmal so groß ist wie seine mittlere Dicke. Höchst bevorzugt ist es, dass die flächige Ausdehnung des Membranelements einhundertmal so groß ist wie seine mittlere Dicke.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.
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Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein.
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Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
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In einer möglichen Ausgestaltung kann ein Drehschwingungsdämpfer als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. Ein Zweimassenschwungrad kann insbesondere ein Primärschwungrad, ein Sekundärschwungrad, ein rotatives Gleitlager, eine oder mehrere Federeinrichtungen und ggf. eine oder mehrere Dämpfereinrichtung umfassen. Beim Zweimassenschwungrad (ZMS) ist die Schwungmasse aufgeteilt in die Primärschwungmasse (Primärschwungrad) und die Sekundärschwungmasse (Sekundärschwungrad). Im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad ist eine Federeinrichtung angeordnet, die das Primärschwungrad und das Sekundärschwungrad torsionsweich miteinander verbinden.
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Die Federeinrichtung kann insbesondere eine Bogenfeder umfassen. Bevorzugt kann zur Dämpfung der Torsion zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad eine Dämpfungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Reibkupplung, im Momentenfluss zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad angeordnet sein.
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Das Primärschwungrad hat die Funktion die Antriebsseite des Zweimassenschwungrads mit der Federeinrichtung zu koppeln. Das Primärschwungrad kann insbesondere mehrteilig ausgeführt sein und eine Primärschwungscheibe umfassen, welche insbesondere über eine Primärverbindungsscheibe mit einer Primärradnabe verbunden sein kann. Die Primärschwungscheibe und die Primärverbindungsscheibe können bevorzugt über Nietverbindungen drehfest miteinander verbunden sein. Das Primärschwungrad ist bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
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Das Sekundärschwungrad hat die Funktion die Abtriebsseite des Drehschwingungsdämpfers mit der Federeinrichtung zu koppeln. Das Sekundärschwungrad kann insbesondere mehrteilig ausgeführt sein und eine Sekundärschwungscheibe umfassen, welche insbesondere über eine Sekundärverbindungsscheibe mit einer Sekundärradnabe verbunden sein kann. Die Sekundärschwungscheibe und die Sekundärverbindungsscheibe können bevorzugt über Nietverbindungen drehfest miteinander verbunden sein. Das Sekundärschwungrad ist bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.
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Die Federeinrichtung kann insbesondere wenigstens eine Bogenfeder und/oder wenigstens eine Druckfeder umfassen. Die Federeinrichtung kann auch aus einer Mehrzahl von parallel- und/oder in Reihe wirkenden Federelementen gebildet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das Membranelement aus einem metallischen Material, insbesondere aus einem Federstahl, geformt ist. Alternativ hierzu kann das Membranelement aus einem Kunststoff geformt sein.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Sekundärnabe eine Nietverbindung aufweist, mit der eine Tellerfeder an der Sekundärnabe drehfest fixiert ist, wobei sich die Tellerfeder sich gegen das Primärschwungrad reibungsbehaftet und in Axialrichtung federkraftbeaufschlagt abstützt, wobei das Membranelement ebenfalls mittels der Nietverbindung gegenüber der Sekundärnabe drehfest fixiert ist. Hierdurch kann eine konstruktiv einfache, wie effektive reibungsbasierte Dämpfungseinrichtung ausgebildet werden.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Drehschwingungsdämpfer in radialer Richtung zwischen dem Federelement und der Nietverbindung ein innenliegendes Fliehkraftpendel aufweist, welches mit dem Sekundärschwungrad gekoppelt ist. Ein Fliehkraftpendel ist dazu eingerichtet, Drehungleichförmigkeiten bzw. Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang zu tilgen. Die Drehungleichförmigkeiten können insbesondere von einem Hubkolben-Verbrennungsmotor stammen. Wird die Drehbewegung der Antriebswelle beschleunigt, so speichert das Fliehkraftpendel Energie zwischen, wird die Welle wieder verzögert, so gibt das Fliehkraftpendel die zwischengespeicherte Energie wieder ab und kann so die auftretenden Drehungleichförmigkeiten in dem Antriebsstrang minimieren. Dazu umfasst ein Fliehkraftpendel üblicherweise einen im Momentfluss liegenden Pendelflansch und eine oder mehrere Pendelmassen, die jeweils entlang einer Pendelbahn in der Drehebene des Pendelflanschs verschiebbar angebracht sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass das Membranelement formschlüssig oder kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig, mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das Membranelement eine ringförmige Grundform aufweist. Es ist ferner bevorzugt, dass das Membranelement einen im Querschnitt V-förmigen Abschnitt aufweist, wobei der V-förmige Abschnitt form- oder kraftschlüssig mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Sekundärnabe als ein von dem Sekundärschwungrad separates Bauteil ausgebildet ist.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Verzahnung der Sekundärnabe und die Wellenverzahnung als Steckverzahnung ausgebildet sind.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass das Membranelement und die Tellerfeder einstückig, bevorzugt monolithisch, ausgeformt sind, wodurch die Bauteilkomplexität reduziert und die Montagefreundlichkeit erhöht werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1 einen Drehschwingungsdämpfer in einer Axialschnittdarstellung, und
- 2 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Drehschwingungsdämpfer.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers 1, insbesondere für einen Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wie es exemplarisch in der 2 gezeigt ist.
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Der Drehschwingungsdämpfer 1 weist ein Primärschwungrad 4 auf, das antriebsseitig mit dem Antriebsstrang 2 koppelbar ist, was in der Abbildung der 1 mit der gepunkteten Schraube angedeutet ist. In der gezeigten Ausführung ist der Drehschwingungsdämpfer 1 mit einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt.
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Der Drehschwingungsdämpfer 1 besitzt ferner ein Sekundärschwungrad 5, das abtriebsseitig mittels einer Sekundärnabe 6 an den Antriebsstrang 2 koppelbar ist. Das Primärschwungrad 4 und das Sekundärschwungrad 5 sind zueinander um eine gemeinsame Drehachse entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 7 verdehbar.
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Die Sekundärnabe 6 weist eine Verzahnung 8 auf, welche drehmomentübertragend in eine korrespondierende Wellenverzahnung 9 einer Getriebeeingangswelle 10 eingreift. Die Verzahnung 8 der Sekundärnabe 6 und die Wellenverzahnung 9 sind gegeneinander mittels eines drehfest mit der Sekundärnabe 6 angeordneten Membranelements 11 in Umfangsrichtung vorgespannt. Das Membranelement 11 ist formschlüssig oder kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig, mit der Getriebeeingangswelle 10 gekoppelt.
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Da die Sekundärnabe 6 als ein von dem Sekundärschwungrad 5 separates Bauteil ausgebildet ist, besitzt die Sekundärnabe 6 ferner eine Nietverbindung 12, mit der eine Tellerfeder 13 an der Sekundärnabe 6 drehfest fixiert ist, wobei sich die Tellerfeder 13 gegen das Primärschwungrad 4 reibungsbehaftet und in Axialrichtung federkraftbeaufschlagt abstützt. Auch das Membranelement 11 ist mittels der Nietverbindung 12 gegenüber der Sekundärnabe 6 drehfest fixiert. Das Membranelement 11 und die Tellerfeder 13 können einstückig, bevorzugt monolithisch, ausgeformt sein, wodurch der Montageaufwand reduziert werden kann.
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Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst des Weiteren in radialer Richtung zwischen der Federeinrichtung 7 und der Nietverbindung 12 ein innenliegendes Fliehkraftpendel 15, welches mit dem Sekundärschwungrad 5 gekoppelt ist.
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Das Membranelement 11 weist eine ringförmige Grundform auf und schmiegt sich im Wesentlichen an die der Antriebsseite zugwandten Fläche der Sekundärnabe 6 an. Hiervon ragt der V-förmige Abschnitt 14 an dem radial inneren Ende des Membranelements 11 in axialer Richtung zur Antriebsseite orientiert heraus. Mittels des V-förmigen Abschnitts 14 ist das Membranelement 11 formschlüssig oder kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig, mit der Getriebeeingangswelle 10 gekoppelt. Dabei liegt die Spitze des V-förmigen Abschnitts 14 auf der Mantelfläche der Getriebeeingangswelle 10 reibschlüssig auf oder greift in eine Verzahnung der Getriebeeingangswelle 10 ein.
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Die Verzahnung 8 der Sekundärnabe 6 und die Wellenverzahnung 9 sind als Steckverzahnung ausgebildet, so dass die Sekundärnabe 6 auf die Getriebeeingangswelle 10 geschoben werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Primärschwungrad
- 5
- Sekundärschwungrad
- 6
- Sekundärnabe
- 7
- Federeinrichtung
- 8
- Verzahnung
- 9
- Wellenverzahnung
- 10
- Getriebeeingangswelle
- 11
- Membranelement
- 12
- Nietverbindung
- 13
- Tellerfeder
- 14
- V-förmiger Abschnitt
- 15
- Fliehkraftpendel
