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Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad umfassend eine Primärmasse und eine Sekundärmasse, die gegen ein durch einen mit beiden in Wirkverbindung stehende in einem Bogenfeder-Kanal angeordneten Energiespeicher bereitgestelltes Rückstellmoment gegeneinander verdrehbar gelagert sind, wobei zwischen Primärmasse und Sekundärmasse eine Reibeinrichtung angeordnet ist.
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Zweimassenschwungräder sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 41 15 572 A1 , bekannt. 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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1 zeigt ein Beispiel für ein Zweimassenschwungrad nach Stand der Technik. Die zusätzliche Reibung wird hier durch die Tellerfedermembran und den Membranring bewirkt. Zusätzlich können weitere Reibringe zwischen der Primär- und der Sekundärmasse angeordnet sein.
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In vielen Fällen ist eine eingeschränkte Toleranz für die Reibung im Zweimassenschwungrad notwendig, da es sonst zu Geräuschen oder einer Fehlermeldung der On-Board-Diagnose eines Kraftfahrzeuges kommen kann. Beim im Stand der Technik üblichen Start über einen konventionellen Anlasser wird Fett nach innen gespritzt (großer Schwingwinkel bei geringer Drehzahl). Meist sind die Reibringe direkt neben der Bogenfeder positioniert, so dass diese beim Start mit Fett „bespritzt“ werden und der Reibwert nicht zu stark ansteigt. Aktuell gibt es häufig Antriebsstränge, bei denen der Start über einen Starter-Generator erfolgt. Hierbei sind die Schwingwinkel deutlich kleiner, so dass keine Befettung der Reibringe erfolgt. Bei trockener Reibung kann der Reibwert auf hohe Werte ansteigen, so dass sich ein sehr großer Streubereich ergibt. Aufgrund höherer Anforderungen müssen die Toleranzen der ZMS-Reibung eher eingeschränkt werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine alternative Lösung zum Bereitstellen von Reibung innerhalb eine Zweimassenschwungrades anzugeben, bei der insbesondere auf eine Befettung der Reibeinrichtung verzichtet werden kann.
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Dieses Problem wird durch ein Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch ein Zweimassenschwungrad umfassend eine Primärmasse und eine Sekundärmasse, die gegen ein durch einen mit beiden in Wirkverbindung stehende in einem Bogenfeder-Kanal angeordneten Energiespeicher (4) gegeneinander verdrehbar gelagert sind, wobei zwischen Primärmasse und Sekundärmasse eine Reibeinrichtung angeordnet ist, wobei die Reibeinrichtung in dem Bogenfeder-Kanal angeordnet ist.
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Der Energiespeicher umfasst vorzugsweise mindestens eine Spiralfeder oder Bogenfeder, die sich in einer Ausführungsform der Erfindung an einem Sekundärflansch der Sekundärmasse an mindestens einem Flanschflügel abstützt. Die Reibeinrichtung umfasst dabei mindestens eine Reibflächenpaarung, die zwischen dem Flanschflügel und der Primärmasse angeordnet ist. In der Regel umfasst ein Sekundärflansch zwei Flanschflügel, zwischen denen zwei Bogenfedern oder Bogenfederpakete umfassend zwei koaxial angeordnete Federn angeordnet sind. Der Flanschflügel ermöglicht eine Kontur, die einen Kontakt an dessen Außenkontur mit dem Innenumfang des Primärmassenblechs erlaubt.
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Die Reibflächenpaarung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung eine an einem Außenumfang des Bogenfeder-Kanals angeordnete primärseitige Reibfläche und eine an dem Flanschflügel angeordnete sekundärseitige Reibfläche. Die Reibflächen werden vorzugsweise durch ein Vorspannelement aufeinandergedrückt. Dazu ist in einer Ausführungsform der Erfindung die sekundärseitige Reibfläche mit einer radial nach außen wirkenden Vorspannkraft beaufschlagt.
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Die sekundärseitige Reibfläche ist in einer Ausführungsform der Erfindung an einer Spiralfeder oder alternativ einer Blattfeder angeordnet. Derartige Federn erlauben eine genaue Einstellung der Vorspannkraft durch Wahl einer geeigneten Kontur und Materialdicke. Spiralfedern sind in vielfältigen Ausführungen erhältlich, sodass ggf. auch standardisierte Bauteile eingesetzt werden können. Blattfedern können vergleichsweise kostengünstig und genau in vielfältigen Formen kostengünstig hergestellt werden.
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Die Blattfeder umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung zwei V-förmig zueinander angeordnete Federarme, die radial außen jeweils ein Federelement umfassen. Die Blattfeder kann eine geschlossene Kontur oder einen Spalt zwischen beiden Federelementen aufweisen. Die Enden der Federelemente können beispielsweise miteinander verschweißt sein.
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Die Federelemente sind in einer Ausführungsform der Erfindung gebogen und bilden dabei die bereichsweise tangential verlaufende Reibfläche aus.
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Die Federarme weisen in einer Ausführungsform der Erfindung radial innen eine Einspannung auf, die in einer Ausführungsform der Erfindung reibschlüssig oder stoffschlüssig oder verschweißt mit dem Sekundärflansch verbunden ist.
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Die primärseitige Reibfläche umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung Teile einer Gleitschale und/oder Teile des Innenumfangs eines Primärmasseblechs in einem von der Gleitschale ausgesparten Bereich.
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Im Gegensatz zu den bisherigen Lösungen mit einer Tellerfeder bzw. Membran und Reibring, die außerhalb des Fettkanals liegen, wird in den Flanschflügeln je eine Feder integriert, Ausführung z.B. als Blattfeder, die radial nach außen drückt und an den (verlängerten) Gleitschalen reibt. Hierdurch wird erreicht, dass die Reibfläche immer im Fett läuft (gute Reibkonstanz). Die Flanschflügel sind in der Mitte ausgespart, so dass hier je eine Feder, Ausführung z.B. als Blattfeder, integriert werden kann. Durch diese Feder wird eine radiale Kraft aufgebracht. Hierdurch wird eine Reibkraft zwischen der Feder und der Gleitschale erzeugt. Im Gegensatz zu den bisherigen Gleitschalen, die nur leicht in den Bereich der Einzüge ragen, müssen die Gleitschalen hier verlängert werden. Alternativ kann zwischen den Gleitschalen das Blech der Primärseite nach innen gezogen werden, so dass die Flanschfedern in diesem Bereich direkt an der Primärseite reiben (erst außerhalb der Bogenfedereinzüge reiben die Flanschfedern an den Gleitschalen). Wird die Primärseite zwischen den Gleitschalen weiter nach innen gezogen als bis zur Reibfläche der Gleitschalen, dann können in diesem Bereich die Flanschfedern stärker ausgelenkt / betätigt werden, so dass zusätzlich eine winkelabhängige Reibung erzeugt werden kann (Reibung nur bei kleinen Winkeln / im Leerlauf). Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Flanschfedern der Flansch zentriert wird, was bei ZMS für Doppelkupplungsanwendungen, die i.a. ohne Lagerung sind, vorteilhaft ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Zweimassenschwungrad nach Stand der Technik in einer Schnittdarstellung als Vergleichsbeispiel,
- 2 einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades.
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1 zeigt ein Zweimassenschwungrad 1 nach Stand der Technik in einer Schnittdarstellung als Vergleichbeispiel zum Verständnis der Erfindung. Ein solches Zweimassenschwungrad 1 wird im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Fahrzeugkupplung angeordnet. Der Verbrennungsmotor ist üblicherweise ein Otto- oder Dieselmotor. Die Fahrzeugkupplung ist eine Einfach- oder Doppelkupplung. Das Drehmoment der Fahrzeugkupplung wird über ein Schaltgetriebe, das ein Schaltgetriebe mit einer Vorgelegewelle (bei einer Einfachkupplung) oder mit zwei Vorgelegewellen (bei einer Doppelkupplung) ist über ein oder bei Allrad mehrere Differenzialgetriebe und Kardanwellen auf die Antriebsräder übertragen.
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Die Rotationsachse des Zweimassenschwungrades ist in 1 mit R bezeichnet. Die Rotationsachse R ist die Rotationsachse des Zweimassenschwungrades 1 und gleichzeitig die Rotationsachse einer Kurbelwelle eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors und auch die Rotationsachse einer dem Zweimassenschwungrad 1 nachgeordneten Fahrzeugkupplung, die ebenfalls nicht dargestellt ist. Im Folgenden wird, soweit nicht anders erwähnt, unter der axialen Richtung die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse R und unter der Umfangsrichtung eine Drehung um die Rotationsachse R verstanden.
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Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst eine Primärmasse bzw. Primärseite 2 sowie eine Sekundärmasse bzw. Sekundärseite 3, die gegen die Kraft einer Bogenfederanordnung 4 als Energiespeicher relativ zueinander um die Rotationsachse R verdreht werden können. Die Bogenfederanordnung 4 umfasst mehrere eine oder mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Bogenfeder(n) 7, wobei jede Bogenfeder 7 koaxial angeordnete innere und äußere Federn umfassen kann. Die Bogenfedern 7 werden im Betrieb durch die auf diese einwirkende Fliehkraft nach außen gegen die Primärmasse 2 gedrückt. Daher sind an der radial außen gelegenen Seite Gleitschalen 8 angeordnet, welche den Verschleiß zwischen den Bogenfedern und der Primärmasse 2 verringern. Die Primärmasse 2 umfasst einen motorseitiges Primärmassenblech 6 und einen kupplungsseitigen Primärmassedeckel 5. Das Primärmassenblech 6 und der Primärmassedeckel 5 schließen eine Bogenfeder-Kanal 12 ein, in der die Bogenfedern 7 angeordnet sind. Die Bogenfedern 7 stützen sich mit einem Federende jeweils an der Primärmasse 2 ab, beispielsweise an hier nicht dargestellten Nasen, die in die von dem Primärmassenblech 6 und dem Primärmassendeckel 5 umschlossene Bogenfeder-Kanal 12 ragen. Mit dem jeweils anderen Federende stützen sich die Dämpferfedern 7 an Flanschflügeln 13 eines Sekundärflansches 9 ab. Die Flanschflügel 13 erstrecken sich radial nach außen und fassen die Federenden der Bogenfedern 7 ein. Die Seelenachse der Bogenfedern, das ist eine kreisförmige Linie, die entlang der Kreismittelpunkte der Bogenfeder bei Schnitten parallel zur Rotationsachse entsteht, ein solcher Schnitt ist z. B. der gemäß 1, verläuft durch die Flanschflügel 13. Zwei Außenbereiche der Federenden der Bogenfedern stützen sich jeweils an dem Primärmassenblech 6 und Primärmassendeckel 5 ab. Der Sekundärflansch 9 weist Absätze jeweils nach Art einer Kröpfung auf, sodass ein äußerer Teil axial in Richtung der Kurbelwelle versetzt zu einem inneren Teil angeordnet ist. Dadurch kann der Primärmassenblech 6 in Richtung auf die Kurbelwelle gewölbt ausgeführt sein, sodass die Bogenfeder-Kanal 12 auf die Kurbelwelle bzw. den Motorblock hin verschoben angeordnet ist, wobei der axiale Bauraum verringert werden kann. Der Sekundärflansch 9 ist mit einer Gegendruckplatte 10 mittels Nieten 14 verbunden. In Einbaulage des Zweimassenschwungrades ist die Masse bzw. das Massenträgheitsmoment der Gegendruckplatte samt aller drehfest mit diesen verbundenen Teilen wie Druckplatte(n), Tellerfeder(n) etc. Teil der Sekundärmasse.
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Die Gegendruckplatte 10 ist Teil einer Ein- oder Mehrscheibenkupplung. An dem Primärmassenflansch 6 ist des Weiteren ein Anlasserzahnkranz 11 angeordnet, welcher in Einbaulage des Zweimassenschwungrades mit einem hier nicht dargestellten elektrischen Anlasser des Kraftfahrzeugs in Eingriff gebracht werden kann. Die Primärmasse 2 wird in Einbaulage zur Übertragung eines Drehmoments mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit nicht dargestellten Befestigungsschrauben mit der nicht dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verschraubt.
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An dem Sekundärflansch 9 ist eine Tellerfedermembran 15 angeordnet. Die Tellerfedermembran 15 ist zwischen dem Sekundärflansch 9 und der Gegendruckplatte 10 eingeklemmt und mit diesen zusammen vernietet. Eine Kontaktfläche 16 der Tellerfedermembran 15 ist mit einem Membranring 17, der an dem Primärmassendeckel 5 angeordnet ist, in gleitendem Kontakt. Die Tellerfedermembran 15 ist so in axialer Richtung vorgespannt, dass die Kontaktfläche 16 auf den Membranring 17 gedrückt wird. Der Membranring 17 hat einen in etwa L-förmigen Querschnitt mit einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Axialschenkel 171 und einem sich schräg erstreckenden Radialschenkel 172. Mit schräg ist hier gemeint, dass sich der Radialschenkel um einen Winkel größer als null gegenüber der radialen Richtung geneigt erstreckt. Der Axialschenkel 171 liegt an einer umlaufenden radialen Anlageschulter 51 einer Ausnehmung im radial inneren Bereich des Primärmassendeckels 5 an. Der Radialschenkel 172 liegt an einer schräg verlaufenden Anlagefläche 52 an. Die Tellerfedermembran 15 bildet mit dem Membranring 17 eine Dichtung. Montagebedingte Öffnungen 18 in dem Primärmassenblech 6 sind durch eingepresste Dichtkappen 19 abgedichtet.
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Die zuvor dargestellte Ausführung eines Zweimassenschwungrades ist an sich aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 41 15 572 A1 , bekannt.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Zweimassenschwungrades. Dieses umfasst eine Reibeinrichtung 20, die in dem Bogenfeder-Kanal 12 angeordnet ist. Die Reibeinrichtung 20 umfasst dazu je eine Blattfeder 21 , die in einer V-förmigen Aussparung 22 in jedem der Flanschflügel 13 angeordnet ist. Das Zweimassenschwungrad umfasst üblicherweise zwei Flanschflügel 13 und entsprechend zwei Bogenfedern 7 , die jeweils eine innere Bogenfeder 7a und eine äußere Bogenfeder 7b umfassen können. Alternativ kann nur ein Flanschflügel 13 und entsprechend eine Bogenfeder 7, die eine innere Bogenfeder 7a und eine äußere Bogenfeder 7b umfasst, oder 3 oder mehr Flanschflügel 13 mit dazwischen angeordneten Bogenfedern vorgesehen sein. Im rechten Teil der 2 ist die innere Bogenfeder 7a nicht gezeigt.
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Die Blattfeder 21 umfasst zwei V-förmig zueinander angeordnete Federarme 23, 24. Die Federarme 23, 24 umfassen radial außen jeweils ein Federelement 25, 26, das jeweils in Richtung auf das gegenüberliegende Federelement 25, 26 gebogen ist. Die Federelemente 25, 26 bilden ein konvex aus der Kontur des Flanschflügels 13 radial nach außen hervorstehende Reibfläche 27. Die Reibfläche 27 der Blattfeder 21 steht in Reibkontakt mit einer Reibfläche 28 an der Innenseite der Primärmasse 2 und bildet mit dieser eine Reibflächenpaarung 29. Die Geometrie der Blattfeder 21 ist so gestaltet, dass die Reibfläche 27 mit einer radialen Druckkraft auf die Reibfläche 28 gedrückt wird, die Reibflächen 27, 29 also eine Vorspannung in Normalenrichtung aufweisen.
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An der Reibfläche 27 abgewandten Seite des durch die Federarme 23, 24 gebildeten Schenkels gehen diese über in eine Einspannfahne 30, die in einen Aufnahmeschlitz 31 eingeführt ist und so eine Befestigung der Blattfeder 21 an dem Flanschflügel 13 bewirkt. Die Einspannfahne 30 kann mit dem Flanschflügel 13 verschweißt, verstemmt oder verklebt sein.
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Die Gleitschale 8 erstreckt sich über einen Teil des Innenumfangs des Primärmassenblechs 6, wobei die Gleitschale den Bereich der Reibflächenpaarung 29 der Reibflächen 27, 28 ausspart.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Primärmasse
- 3
- Sekundärmasse
- 4
- Bogenfederanordnung
- 5
- Primärmassendeckel
- 6
- Primärmassenblech
- 7
- Bogenfedern
- 8
- Gleitschale
- 9
- Sekundärflansch
- 10
- Gegendruckplatte der Fahrzeugkupplung
- 11
- Anlasserzahnkranz
- 12
- Bogenfeder-Kanal
- 13
- Flanschflügel
- 14
- Niet
- 15
- Tellerfedermembran
- 16
- Kontaktfläche
- 17
- Membranring
- 18
- Öffnung
- 19
- Dichtkappe
- 20
- Reibeinrichtung
- 21
- Blattfeder
- 22
- Aussparung
- 23
- Federarm
- 24
- Federarm
- 25
- Federelement
- 26
- Federelement
- 27
- Reibfläche Blattfeder
- 28
- Reibfläche Primärmassenblech
- 29
- Reibflächenpaarung
- 30
- Einspannfahne
- 31
- Aufnahmeschlitz
- 51
- Anlageschulter
- 52
- Anlagefläche
- 171
- Axialschenkel
- 172
- Radialschenkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4115572 A1 [0002, 0022]
