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Die Anmeldung betrifft einen als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfer, der in einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs einsetzbar ist, bestehend aus einem Primärteil und einem Sekundärteil, die um eine Rotationsachse drehbar und begrenzt zueinander relativ verdrehbar und dabei über eine Federdämpfereinrichtung gekoppelt sind, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Derartige Drehschwingungsdämpfer werden zur Dämpfung von Drehschwingungen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Auslöser von Drehschwingungen bzw. Torsionsschwingungen ist der periodische Verbrennungsprozess der Hubkolbenbrennkraftmaschine im Betriebszustand, der in Kombination mit der Zündfolge zu einer Drehungleichförmigkeit führt, welche auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs übertragen zu Komforteinbußen führt.
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In der
DE 10 2012 202 255 A1 ist ein als Zweimassenschwungrad aufgebauter Drehschwingungsdämpfer bekannt, der im Antriebsstrang zwischen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und beispielsweise einer dem Schaltgetriebe vorgelagerten Schalttrennkupplung angeordnet ist.
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Für den im Antriebsstrang angeordneten Drehschwingungsdämpfer besteht im Fahrbetrieb die Gefahr, dass Schmierstoff, insbesondere Schmierfett, aus dem auch Ringkanal genannten Federkanal der Federdämpfereinrichtung austritt und beispielsweise ein radial unterhalb angeordnetes Fliehkraftpendel nachteilig beaufschlagt. Andererseits ist die Federdämpfereinrichtung im Wesentlichen ungeschützt den Umwelteinflüssen bzw. Verschmutzungsquellen ausgesetzt. Im Betriebszustand kann somit in den Innenraum des Drehschwingungsdämpfers bzw. des Zweimassenschwungrades und folglich in den radial nach innen offenen Federkanal der Federdämpfereinrichtung beispielsweise Staub und/oder Spritzwasser eintreten. Folglich kann damit Schmierstoff aus dem Federkanal ausgewaschen und/oder verschmutzt werden, mit der Folge einer Funktionsstörung der Federdämpfereinrichtung und einem Ausfall des Zweimassenschwungrades.
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In der
DE 10 2014 206 738 A1 ist ein Zweimassenschwungrad gezeigt, bei dem eine als Labyrinth ausgebildete Dichtung zwischen dem Trägerflansch und dem Primärteil angeordnet ist, um den Federkanal abzudichten. Aus der
DE 10 2016 223 426 A1 ist ein Zweimassenschwungrad bekannt, bei dem ein Deckblech den Austritt des Schmierstoffs und den Eintrag von Verunreinigungen in den Federkanal zumindest vermindern soll. Das Deckblech wird mit einem zusätzlichen Arbeitsschritt nach der Montage des Zweimassenschwungrades lagefixiert. Die Druckschrift
WO 2015/172 780 A1 offenbart ein Zweimassenschwungrad, dessen Federkanalabdichtung einen zwischen dem auch Bogenfederflansch genannten Trägerflansch und dem Primärteil angeordneten Dichtflansch umfasst.
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Die
DE 10 2014 221 686 A1 offenbart eine mehrere Bauteile umfassende Schiebeeinrichtung als Abdichtung des Federkanals in einem Zweimassenschwungrad. Bei diesem bauteil- und montageintensiven Konzept sind zwei axial übergreifende Schiebeteile gegeneinander federbelastet angeordnet. Aus dem Stand der Technik sind zur Abdichtung des Federkanals weiterhin O-Ringe, Wasserabweisbleche oder Staubschutzbleche bekannt.
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Vor dem Hintergrund der zuvor beschriebenen Problematik liegt die Aufgabe zugrunde, einen funktional verbesserten Drehschwingungsdämpfer bereitzustellen, der eine wirksame Abdichtung des Federkanals und damit einen Schutz des Fliehkraftpendels sicherstellt. Die dazu vorgesehene Maßnahme soll fertigungstechnisch einfach und kostengünstig realisierbar sowie bauraumneutral bzw. innerhalb von vorgegebenen Bauraumverhältnissen des Drehschwingungsdämpfers integrierbar sein.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.
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Nach Anspruch umfasst die Abdichtung des Federkanals radial unterhalb der Federdämpfereinrichtung beidseitig am Trägerflansch befestigte, baugleich ausgeführte Dichtscheiben. Dabei ist eine erste Dichtscheibe an dem Primärteil und die zweite Dichtscheibe an dem Deckelabschnitt axial vorgespannt mittelbar dichtend abgestützt.
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Die kraftschlüssig über einen Reibring abgestützten, auch Isolierbleche genannten Dichtscheiben verhindern effektiv und dauerhaft einen Schmiermittelaustritt aus dem auch als Ringkanal bezeichneten Federkanal des Zweimassenschwungrades, wodurch die Umgebungskonstruktion innerhalb des Zweimassenschwungrades vor einer Kontamination durch Schmierstoff, insbesondere Schmierfett, geschützt ist. Vorteilhaft wird damit das radial unterhalb des Federkanals positionierte Fliehkraftpendel nicht mit Schmierstoff beaufschlagt, wodurch die Funktion des Fliehkraftpendels und folglich die des Drehschwingungsdämpfers nicht negativ beeinflusst wird. Andererseits unterbindet die Dichtscheiben einschließende Abdichtung den Eintritt von Wasser und/oder Verunreinigen wie beispielsweise Schmutzpartikel oder Staub in den Federraum, die zu einem Ausfall des Drehschwingungsdämpfers führen kann.
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Ein Kraftfahrzeug, versehen mit dem abgedichteten Federkanal, verbessert die Lebensdauer des Drehschwingungsdämpfers. Gleichzeitig kann mit dem Abdichtungskonzept aufgrund der kraftschlüssigen Anlage der Dichtscheiben an den zugehörigen Kontaktflächen vorteilhaft ein Axialtoleranzausgleich realisiert werden. Axialbewegungen zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil stellen sich im Betriebszustand des Kraftfahrzeugs aufgrund der Arbeitsweise der Brennkraftmaschine ein.
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Mit der neuen, einen wirksamen Schutz des Fliehkraftpendels bietenden Abdichtung kann ein funktional verbesserter Drehschwingungsdämpfer bereitgestellt werden. Ohne weitere Schutzmaßnahmen können damit die Forderungen von den Kraftfahrzeugherstellern zur Darstellung eines dauerfesten, zuverlässigen Drehschwingungsdämpfers erfüllt werden. Vorteilhaft kann die Abdichtung einfach und kostengünstig hergestellt und mit geringem Aufwand montiert werden. Das Abdichtungskonzept reduziert entscheidend Fehlerquellen, nimmt positiven Einfluss auf die Lebensdauer des Fliehkraftpendels und erfüllt somit auch die Forderungen, die Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit von Zulieferbauteilen zu verbessern.
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Das einfach aufgebaute, für eine Serienkonstruktion kostengünstig realisierbare Abdichtungskonzept ist aufgrund bevorzugt dünnwandiger Dichtscheiben vorteilhaft in den Bauraum bestehender Zweimassenschwungräder bzw. in unterschiedliche Zweimassenschwungrad-Applikationen integrierbar. Weiterhin eignet sich die Abdichtung für Drehschwingungsdämpfer bzw. Zweimassenschwungräder, die für hybridische Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen, insbesondere DHT-Anwendungen (dedicated hybrid transmission) bestimmt sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die zwei gleich gestalteten Dichtscheiben der Abdichtung spiegelbildlich eingebaut und radial außenseitig über einen Reibring mittelbar dichtend abgestützt. Den Einbauverhältnissen angepasst sind die scheibenförmigen bzw. kreisringförmig Dichtscheiben übereinstimmend im Wesentlichen in einer S-Form ausgeführt. Vorzugsweise sind die Reibringe, welche die Dichtscheibe außenseitig umschließen, mittels einer Mischform aus einer kraft- und formschlüssigen Verbindung drehfixiert befestigt. Alternativ dazu bietet es sich an, die Reibringe stoffschlüssig zu fixieren.
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Die auch Isolierbleche genannten Dichtscheiben sind vorzugsweise als Blechformbauteile gestaltet und spanlos aus einem metallischen Werkstoff durch einen Umformprozess wie beispielsweise ein Tiefziehverfahren oder ein Stanz-Biege-Verfahren hergestellt. Zur Gewichtsoptimierung bietet es sich an, die Dichtscheiben aus einem verschleißfesten, ölresistenten und temperaturbeständigen Kunststoff, beispielsweise EPDM, Silikon-Elastomer; PU-Elastomer oder Polyamid, herzustellen. Zur kostengünstigen Herstellung der Kunststoff-Dichtscheiben sind diese bevorzugt als Spritzgussbauteile ausgeführt.
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Die Konstruktion des vorgestellten neuen Abdichtungskonzeptes ermöglicht unterschiedliche Füllmengen des Federkanals. Bevorzugt ist der Federkanal der Federdämpfereinrichtung zwischen 50% und 100% mit einem Schmierstoff gefüllt. Über den Befüllungsgrad kann beispielsweise unmittelbar die Geräuschentwicklung der Federdämpfereinrichtung beeinflusst werden.
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Ferner ist vorgesehen, dass die Dichtscheiben der Abdichtung durch eine oberhalb des Fliehkraftpendels positionierte, umfangsverteilt auf einem Teilkreis angeordnete, Nieten einschließende Nietverbindung an dem Trägerflansch des Sekundärteil befestigt sind. Über eine weitere, radial unterhalb des Fliehkraftpendels befindliche Nietverbindung ist eine Abtriebsnabe an dem Trägerflansch befestigt, die gemeinsam das Sekundärteil bilden.
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Im Betriebszustand der Brennkraftmaschine übernehmen die Reibringe der als Federmembran wirkenden Dichtscheiben die Funktion von Hystereseelementen. Damit ist bei einer sich im Betriebszustand einstellenden Relativverdrehung zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil über die Reibringe der Dichtscheiben eine Reibungshysterese realisierbar.
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In vorteilhafterweise stellt sich durch die elastischen Dichtscheiben der Abdichtung als positiver Nebeneffekt außerdem eine Zentrierfunktion zwischen den mittelbar zusammenwirkenden Bauteilen, dem Primärteil und dem Sekundärteil, des Zweimassenschwungrades ein.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Übereinstimmende Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:
- 1: im Halbschnitt einen als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfer mit einem bis zu 50 % mit Schmierstoff gefüllt Federkanal;
- 2: den Drehschwingungsdämpfer gemäß 1, bei dem der Federkanal bis zu 75 % mit Schmierstoff gefüllt ist.
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In der 1 ist im Halbschnitt ein als Zweimassenschwungrad aufgebauter Drehschwingungsdämpfer 1 gezeigt, der zum Einbau in einem Antriebsstrang (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe bestimmt ist. Der Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst brennkraftmaschinenseitig ein auch als Primärmasse bezeichnetes Primärteil 2 und abtriebsseitig ein auch Sekundärmasse genanntes Sekundärteil 3, die gemeinsam um eine Rotationsachse 4 drehbar und relativ zueinander verdrehbar sind. Das flanschscheibenartige Primärteil 2 gemeinsam mit einem zugehörigen Deckelabschnitt 5 begrenzen einen Federkanal 6, der für Bogenfedern 7 einer Federdämpfereinrichtung 8 bekannten Aufbaus und bekannter Wirkungsweise vorgesehen ist. Die in dem teilweise mit einem Schmierstoff gefüllten Federkanal 6 geführten Bogenfedern 7 sind mit einem Federende an Anschlägen (nicht gezeigt) des Primärteils 2 und mit dem weiteren Federende an einem dem Sekundärteil 3 zugeordneten Trägerflansch 9 abgestützt. Eine Relativverdrehung zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3 erfolgt entgegen den Federkräften der Bogenfedern 7. Das mehrteilige Sekundärteil 3 umfasst neben dem Trägerflansch 9 radial innenseitig eine beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle (nicht gezeigt) oder einer Schalttrennkupplung verbundene Abtriebsnabe 10. Der Drehschwingungsdämpfer 1 schließt weiterhin ein Fliehkraftpendel 11 ein, welches radial unterhalb Federdämpfereinrichtung 8 dem Trägerflansch 9 zugeordnet ist und das beidseitig an dem Trägerflansch 9 im U-Design beweglich angeordnete Pendelmassen 12, 13 einschließt.
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Der bis zu 50 % mit Schmierstoff gefüllte Federkanal 6 ist radial innenseitig, in Richtung der Rotationsachse 4 zeigend durch eine Abdichtung 14 verschlossen, die einerseits einen Eintritt von Schmierstoff in das Fliehkraftpendel 11 unterbindet und andererseits einen Schmierstoffverlust verhindert. Die Abdichtung 14 umfasst zwei baugleiche, auch als Isolierbleche zu bezeichnende Dichtscheiben 15, 16, die innenseitig gemeinsam über eine Nietverbindung 17 an dem Trägerflansch 9 befestigt sind. Die übereinstimmend S-förmig gestalteten, elastischen Dichtscheiben 15, 16 sind axial vorgespannt und kraftschlüssig über radial außen positionierte Reibringe 18, 19 an dem Primärteil 2 bzw. dessen Deckelabschnitt 5 abgestützt. Im Betriebszustand des Kraftfahrzeugs, bei einer Relativverschiebung zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3, übernehmen die Reibringe 18, 19 der membranartig wirkenden Dichtscheiben 15, 16 die Funktion eines Hystereseelementes. Weiterhin werden die mittelbar zusammenwirkenden Bauteile, das Primärteil 2 und das Sekundärteil 3, über die Dichtscheiben 15, 16 zentriert.
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Die 2 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 mit einem abweichend zu 1 gefüllten Federkanal 6. Gemäß der 2 ist der Federkanal 6 bis zu 75 % mit Schmierstoff gefüllt. Über einen größeren Füllungsgrad des Federkanals 6 kann die Geräuschentwicklung des Fliehkraftpendels 11 positiv beeinflusst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Primärteil
- 3
- Sekundärteil
- 4
- Rotationsachse
- 5
- Deckelabschnitt
- 6
- Federkanal
- 7
- Bogenfeder
- 8
- Federdämpfereinrichtung
- 9
- Trägerflansch
- 10
- Abtriebsnabe
- 11
- Fliehkraftpendel
- 12
- Pendelmasse
- 13
- Pendelmasse
- 14
- Abdichtung
- 15
- Dichtscheibe
- 16
- Dichtscheibe
- 17
- Nietverbindung
- 18
- Reibring
- 19
- Reibring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012202255 A1 [0003]
- DE 102014206738 A1 [0005]
- DE 102016223426 A1 [0005]
- WO 2015/172780 A1 [0005]
- DE 102014221686 A1 [0006]
