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Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer, der vorzugsweise in einem hybriden / hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist.
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In dem Gebiet hybridisierter Antriebsstränge werden immer höhere Anforderungen an eine kompakte Bauweise des Antriebsstranges gestellt. Insbesondere sollen die einsetzbaren Module einen axial kompakten Aufbau aufweisen. Auch soll die Stabilität des Antriebsstrangs gesteigert werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Torsionsschwingungsdämpfer zur Verfügung zu stellen, der möglichst bauraumsparend in Kraftfahrzeugantriebsstränge integrierbar ist und zugleich einen robusten Aufbau aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäßen durch den Wortlaut des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Torsionsschwingungsdämpfer für einen (vorzugsweise hybridisierten) Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges beansprucht, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer einen Flansch, zwei Scheiben und ein den Flansch relativ zu den Scheiben über einen begrenzten Drehwinkelbereich hinweg federnd abstützendes Federelement aufweist. Der Flansch weist weiterhin einen axial zwischen den beiden Scheiben angeordneten, in einer Umfangsrichtung an dem Federelement abgestützten Stegbereich auf, wobei sich der Stegbereich mit einer der beiden Scheiben oder mit beiden Scheiben in Gleitkontakt befindet oder mit einer der beiden Scheiben oder mit beiden Scheiben in Gleitkontakt bringbar ist.
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Durch diese Aufnahme des Flansches zwischen den beiden Scheiben ist der Flansch möglichst verkippfest zu den Scheiben abgestützt. Dies ermöglicht eine hohe Stabilität des Torsionsschwingungsdämpfers. Zudem ist der Torsionsschwingungsdämpfer axial möglichst kompakt aufgebaut.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es auch von Vorteil, wenn sich der Stegbereich über den gesamten Drehwinkelbereich hinweg (permanent) in Gleitkontakt mit den beiden Scheiben befindet. Dadurch wird die Abstützung des Flansches unabhängig von dem Einfederzustand der Federelemente verlässlich sichergestellt.
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Auch wird die Stabilität des Torsionsschwingungsdämpfers gesteigert, wenn in Umfangsrichtung gesehen auf Höhe des Stegbereiches ein die beiden Scheiben unmittelbar verbindendes Befestigungselement angeordnet ist. Das Befestigungselement ist zudem bevorzugt radial außerhalb des den Gleitkontakt mit den Scheiben bildenden Abschnitt des Stegbereiches angeordnet.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn die erste Scheibe und / oder die zweite Scheibe einen in axialer Richtung prägetechnisch und / oder biegetechnisch ausgeformten Vorsprung aufweisen / aufweist, welcher Vorsprung sich unmittelbar in Gleitkontakt mit dem Stegbereich befindet. Dadurch sind die den Gleitkontakt zum Flansch bildenden Bereiche der Scheiben möglichst präzise einstellbar.
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Diesbezüglich ist es auch von Vorteil, wenn der Stegbereich zumindest einen axialen (d.h. axial einseitig oder beidseitig abstehenden) Fortsatz aufweist, der sich mit einer der beiden Scheiben oder mit beiden Scheiben in Gleitkontakt befindet.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn an der ersten Scheibe und / oder der zweiten Scheibe und / oder dem Stegbereich separat ausgeformte Gleitkörper befestigt sind, die den Gleitkontakt realisieren.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer lässt sich möglichst effektiv in einen Antriebsstrang einsetzen, wenn die beiden Scheiben einen Primärbestandteil und der Flansch einen Sekundärbestanteil einer gemeinsamen Federdämpfereinheit bilden.
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Die Effizienz des Torsionsschwingungsdämpfers wird weiter gesteigert, wenn neben einer den Flansch, die beiden Scheiben und das Federelement aufweisenden ersten Federdämpfereinheit eine weitere zweite Federdämpfereinheit vorhanden ist und die beiden Federdämpfereinheiten seriell oder parallel zwischen einem Eingang und einem Ausgang wirkend eingesetzt sind.
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Von Vorteil ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn der Flansch der ersten Federdämpfereinheit mit einer Scheibe der zweiten Federdämpfereinheit direkt verbunden ist. Damit sind die beiden Federdämpfereinheiten ebenfalls möglichst robust und direkt miteinander verbunden.
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Ist der Flansch der ersten Federdämpfereinheit radial auf einem dem Ausgang zugehörigen Nabenkörper gelagert, wird die Steifigkeit des Torsionsschwingungsdämpfers ebenfalls weiter gesteigert.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, findet somit erfindungsgemäß eine axiale Positionierung eines Dämpferausgangs (Flansch) zwischen zwei Scheiben des Dämpfereingangs statt. Die Idee ist, dass das Verbindungsteil (hier der Flansch der ersten Federdämpfereinheit / des ersten Dämpfers) zwischen den Scheiben des ersten Dämpfers / der ersten Federdämpfereinheit möglichst eng positioniert wird. Die Scheiben werden mit dem Rotorträger (Träger) verbunden und bilden somit die Referenz der axialen Position. Der Flansch wiederum positioniert dann die Abtriebsnabe (Nabenkörper) bzw. den zweiten Dämpfer (zweite Federdämpfereinheit) relativ zu den Scheiben (Dämpfereingang).
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei der nähere Aufbau des als Doppeldämpfer ausgebildeten Torsionsschwingungsdämpfers gut zu erkennen ist, sowie
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Bereiches einer ersten Federdämpfereinheit des Torsionsschwingungsdämpfers der 1 im Bereich eines Gleitkontaktes zwischen einem Flansch und zwei Scheiben.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Ein erfindungsgemäßer Torsionsschwingungsdämpfer 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist mit den 1 und 2 veranschaulicht. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 dient zum Einsatz in einem hybridisierten Antriebsstrang eines (hybriden) Kraftfahrzeuges. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 ist weiter bevorzugt zwischen einer Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe eingesetzt. Weiter bevorzugt ist ein Eingang 2 des Torsionsschwingungsdämpfer 1 mit einem der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Rotor eines Elektromotors direkt drehfest verbunden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung in Bezug auf eine zentrale Drehachse 18 des Torsionsschwingungsdämpfers 1 zu sehen sind. Unter axial / axiale Richtung ist folglich eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 18, unter radial / radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 18 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch zu der Drehachse 18 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 weist neben dem Eingang 2 einen Ausgang 3 auf. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass - umgekehrt zu der überwiegenden Betriebsweise (Eingang 2 als Drehmomenteingang und Ausgang als Drehmomentausgang) - der Eingang 2 je nach Betriebsmodus des Kraftfahrzeuges auch als Drehmomentausgang und der Ausgang 3 als Drehmomenteingang dienen können.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 ist als ein Doppeldämpfer / Doppelfederdämpfer realisiert und weist demzufolge zwei Federdämpfer, die als erste Federdämpfereinheit 4 und als zweite Federdämpfereinheit 5 bezeichnet sind, auf. Beide Federdämpfereinheiten 4, 5 sind somit als Federdämpfer ausgeführt. In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen kann der Torsionsschwingungsdämpfer 1 jedoch auch als einfacher Federdämpfer mit nur einer Federdämpfereinheit, dann bevorzugt mit ausschließlich der ersten Federdämpfereinheit 4, ausgebildet sein.
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Die erste Federdämpfereinheit 4 ist zwischen dem Eingang 2 und der zweiten Federdämpfereinheit 5 wirkend eingesetzt. Die zweite Federdämpfereinheit 5 ist wiederum zwischen der ersten Federdämpfereinheit 4 und dem Ausgang 3 wirkend eingesetzt. Die beiden Federdämpfereinheiten 4, 5 sind folglich seriell wirkend zueinander geschaltet / angeordnet. Gemäß weiteren Ausführungen ist es prinzipiell auch möglich, die beiden Federdämpfereinheiten 4, 5 parallel wirkend anzuordnen.
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Die erste Federdämpfereinheit 4 ist hier als Bogenfederdämpfer ausgeführt. Die erste Federdämpfereinheit 4 weist im Wesentliche einen ersten Flansch 6, zwei Scheiben 8a, 8b und mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete erste Federelemente 10 auf. Die ersten Federelemente 10 sind derart angeordnet, dass der erste Flansch 6 relativ zu den beiden Scheiben 8a, 8b in einem begrenzten Drehwinkelbereich (in Umfangsrichtung) federelastisch abgestützt ist. Die beiden Scheiben 8a, 8b, die genauer als erste Scheibe 8a und zweite Scheibe 8b der ersten Federdämpfereinheit 4 bezeichnet sind, bilden auf typische Weise, wie unter Zusammenschau der 1 und 2 zu erkennen, ein Gehäuse, wobei der erste Flansch 6 mit seinem jeweiligen, an einem ersten Federelement 10 abgestützten Stegbereich 12 axial zwischen den beiden Scheiben 8a, 8b angeordnet ist. In Bezug auf den ersten Flansch 6 ist daher die erste Scheibe 8a zu einer ersten axialen Seite 13a und die zweite Scheibe 8b zu einer der ersten axialen Seite 13a abgewandten zweiten axialen Seite 13b angeordnet.
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Jedes erste Federelement 10 ist zu einer ersten Umfangsseite (in Umfangsrichtung gesehen) an dem ersten Flansch 6 abgestützt und zu einer, der ersten Umfangsseite in Umfangsrichtung gegenüberliegenden, zweiten Umfangsseite an den beiden Scheiben 8a, 8b abgestützt.
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Die erste Scheibe 8a der ersten Federdämpfereinheit 4 ist unmittelbar an einem mit einem Wellenabschnitt 19 weiter verbundenen Träger 17 (vorzugsweise ein Rotorträger eines Elektromotors) des Eingangs 2 befestigt. Der Wellenabschnitt 19 wird folglich auch als Eingangswelle bezeichnet.
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Von den auf einem gemeinsamen Umfang angeordneten ersten Federelementen 10 aus erstreckt sich der erste Flansch 6 in radialer Richtung nach innen. Der erste Flansch 6 ist dabei im Wesentlichen topfförmig ausgebildet und erstreckt sich auch in axialer Richtung zu der zweiten Federdämpfereinheit 5 hin.
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Die zweite Federdämpfereinheit 5 ist auf ähnliche Weise wie die erste Federdämpfereinheit 4 aufgebaut. Die zweite Federdämpfereinheit 5 ist axial neben der ersten Federdämpfereinheit 4 angeordnet. Auch die zweite Federdämpfereinheit 5 weist einen (zweiten) Flansch 7 sowie zwei, ein Gehäuse bildende Scheiben 9a, 9b auf. Der zweite Flansch 7 ist über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete zweite Federelemente 11 in einem begrenzten Drehwinkelbereich relativ zu den beiden Scheiben 9a, 9b der zweiten Federdämpfereinheit 5 federnd abgestützt. Der zweite Flansch 7 befindet sich (zumindest abschnittsweise) axial zwischen den beiden Scheiben 9a, 9b der zweiten Federdämpfereinheit 5.
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Hinsichtlich der zweiten Federdämpfereinheit 5 ist zu erkennen, dass der zweite Flansch 7 unmittelbar an dem als Nabenkörper 16 ausgebildeten Ausgang 3 befestigt ist.
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Zudem ist zu erkennen, dass der erste Flansch 6 mit der ersten Scheibe 9a der zweiten Federdämpfereinheit 5 (radial innerhalb der ersten und zweiten Federelemente 10, 11) über eine Nietverbindung verbunden ist.
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Ferner sei darauf hingewiesen, dass der erste Flansch 6 sich erfindungsgemäß mit seinem Stegbereich 12 mit beiden Scheiben 8a, 8b in Gleitkontakt befindet. Die erste Scheibe 8a und die zweite Scheibe 8b weisen dazu einen in axialer Richtung prägetechnisch ausgeformten / ausgestellten Vorsprung 15 auf, welche Vorsprünge 15 sich unmittelbar in Gleitkontakt mit dem Stegbereich 12 befinden. Der Vorsprung 15 der jeweiligen Scheibe 8a, 8b ist somit an einer dem Stegbereich 12 unmittelbar zugewandten Seite der entsprechenden Scheibe 8a, 8b ausgebildet. Auf diese Weise sind mehrere Vorsprünge 15 je Scheibe 8a, 8b in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen.
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In einer weiteren Ausführung ist es jedoch auch möglich, einen axialen Spalt zwischen dem Stegbereich 12 und der jeweiligen Scheibe 8a und / oder 8b vorzusehen, sodass diese nicht unmittelbar und permanent in Gleitkontakt stehen.
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Dabei sind die Vorsprünge 15 derart angeordnet und auf den ersten Flansch 6 abgestimmt, dass sie sich über den gesamten Drehwinkelbereich hinweg in Gleitkontakt mit dem Stegbereich 12 befinden. Weiterhin ist in Umfangsrichtung auf Höhe des Stegbereiches 12, genauer auf Höhe zweier sich axial gegenüberliegender Vorsprünge 15 der beiden Scheiben 8a, 8b unmittelbar ein die beiden Scheiben 8a, 8b verbindendes Befestigungselement 14 angeordnet.
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Das Befestigungselement 14 ist ein Nietelement, das zugleich den axialen Abstand der beiden Scheiben 8a, 8b zueinander festlegt. Das Befestigungselement 14 ist hier als ein Metallblechstreifen, alternativ auch als Bolzen, ausgebildet. Auf diese Weise sind mehrere Befestigungselemente 14 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet.
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Diesbezüglich sei auch darauf hingewiesen, dass der Gleitkontakt zwischen dem Stegbereich 12 und den Scheiben 8a, 8b auf andere Weise zustande kommen kann. In weiteren Ausführungen kann der Stegbereich 12 demnach auch seitens der ersten Scheibe 8a und/oder der zweiten Scheibe 8b über einen großflächigeren Bereich, insbesondere einen in Umfangsrichtung vollständig umlaufenden Anlagebereich, gleitend anliegen.
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In einer bevorzugten Ausführung weist gar der Stegbereich 12 zumindest einen, vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, axial vorspringende Fortsätze auf, die sich jeweils mit einer der beiden Scheiben 8a, 8b oder mit beiden Scheiben 8a, 8b in Gleitkontakt befinden. Die Fortsätze sind besonders bevorzugt unmittelbar durch das Material des Stegbereiches 12 (stoffeinteilig) mit ausgeformt.
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In einer weiter bevorzugten Ausführung sind an der ersten Scheibe 8a, der zweiten Scheibe 8b und / oder dem Stegbereich 12 separat ausgeformte Gleitkörper befestigt, die den Gleitkontakt realisieren. Diese Gleitkörper sind bspw. als in den jeweiligen Bestandteil eingepresste Bolzen / Stifte oder Blöcke ausgebildet.
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Auch ist es möglich axial zwischen der ersten Scheibe 8a und dem ersten Flansch 6 oder der zweiten Scheibe 8b und dem zweiten Flansch 6 eine eine axiale Vorspannung einbringende Feder, etwa eine Tellerfeder, einzusetzen.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, sind in dem erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer 1 nach einer bevorzugten Variante im Bereich der Abstandsbleche (Befestigungselemente 14; Verbindung der beiden Scheiben 8a, 8b des ersten Dämpfers / der ersten Federdämpfereinheit 4) an beiden Scheiben 8a, 8b jeweils (axial) nach innen Pins (Vorsprünge 15; auch in anderen Formen umsetzbar) herausgestellt, zwischen denen der Flansch (erster Flansch 6) positioniert wird. Dadurch, dass die Pins den Flansch nur auf einem Durchmesser berühren können, können alle Ebenheitstoleranzen von Scheiben 8a, 8b und Flansch unberücksichtigt bleiben. Zusätzlich ist der axiale Abstand der Scheiben 8a, 8b im Bereich der Abstandsbleche möglichst genau. Dadurch kann der Spalt zwischen Flansch und den Pins deutlich reduziert werden, ohne Gefahr zu laufen, dass der Flansch klemmen könnte.
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In einer Alternative werden die Pins nicht an den Scheiben 8a, 8b, sondern beidseitig am Flansch angebracht.
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In einer weiteren Alternative werden jeweils Pins an einer Scheibe 8a oder 8b und am Flansch angebracht. Z.B. wird ein Pin an der linken Scheibe (zweite Scheibe 8b) nach innen (rechts) und ein Pin am Flansch nach rechts angebracht.
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Auch kann der Flansch an einer Seite flächig anliegen, während an der anderen Seite der Pin den Abstand hält.
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Auch kann der Spalt zwischen den Scheiben 8a, 8b generell so eng sein, dass der Flansch an beiden Seiten flächig anliegt.
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Auch können die Scheiben 8a, 8b eine Topfung haben, wodurch nur eine geringer Anteil der Fläche am Flansch anliegen kann.
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In einer weiteren Ausführung wird noch zusätzlich eine Tellerfeder zwischen Flansch und einer der beiden Scheiben 8a, 8b eingelegt, die den Flansch an eine Seite der Scheiben 8a, 8b drückt. Dadurch kann die axiale Position noch genauer eingestellt werden. Je nach dem, ob eine zusätzliche Reibung erwünscht ist, kann diese Lösung einen Vorteil bieten. Falls keine Reibung erwünscht ist, kann auch eine sehr leichte Tellerfeder verwendet und der Reibradius möglichst klein ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 2
- Eingang
- 3
- Ausgang
- 4
- erste Federdämpfereinheit
- 5
- zweite Federdämpfereinheit
- 6
- erster Flansch
- 7
- zweiter Flansch
- 8a
- erste Scheibe der ersten Federdämpfereinheit
- 8b
- zweite Scheibe der ersten Federdämpfereinheit
- 9a
- erste Scheibe der zweiten Federdämpfereinheit
- 9b
- zweite Scheibe der zweiten Federdämpfereinheit
- 10
- erstes Federelement
- 11
- zweites Federelement
- 12
- Stegbereich
- 13a
- erste Seite des ersten Federelementes
- 13b
- zweite Seite des ersten Federelementes
- 14
- Befestigungselement
- 15
- Vorsprung
- 16
- Nabenkörper
- 17
- Träger
- 18
- Drehachse
- 19
- Wellenabschnitt
