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Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Primärseite ein Primärmassenblech sowie einen Primärmassendeckel umfasst und an dem Primärmassendeckel eine Zusatzmasse angeordnet ist.
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In Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, Baumaschinen und dergleichen sind Verbrennungsmotoren als Antriebsmaschinen angeordnet, die mit in Brennräumen wie Zylindern ablaufenden Verbrennungsvorgängen bauartbedingt ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf die den Antriebsstrang antreibende Kurbelwelle übertragen. Daher treten Dreh- oder Torsionsschwingungen auf, zu deren Dämpfung Drehschwingungsdämpfer oder Drehschwingungstilger eingesetzt werden. Als Drehschwingungsdämpfer sind sogenannte Zweimassenschwungräder (ZMS) beispielsweise aus der
DE 39 31 429 A1 bekannt, bei denen das an der Kurbelwelle angeordnete Schwungrad ein Primärteil mit einer zugeordneten Primärmasse und ein Sekundärteil mit einer zugeordneten Sekundärmasse umfasst und Primärteil und Sekundärteil relativ zueinander begrenzt entgegen der Wirkung von Energiespeichern verdrehbar miteinander gekoppelt sind. Fliehkraftpendel sind als Drehschwingungstilger insbesondere bei Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen beispielsweise aus der
DE 102004011 830 A1 bekannt. Hier werden Tilgermassen begrenzt verschwenkbar an einem Pendelflansch angeordnet, der von einer mit Drehschwingungen behafteten Antriebseinheit wie einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Infolge der durch unterschiedliche Drehbeschleunigung des Pendelflansches bewirkten Pendelbewegung der Tilgermassen gegenüber dem Pendelflansch tritt ein Tilgungseffekt der Drehschwingungen ein. Beidseitig des Pendelflansches können dabei Tilgermassen angeordnet sein, wobei axial gegenüber liegende Tilgermassen mittels Stegen miteinander zu Tilgermassenpaaren verbunden sind. Die Stege bewegen sich in Öffnungen, deren Form dem Pendelweg der Tilgermassenpaare angepasst ist. Ein Zweimassenschwungrad (ZMS), das sekundärseitig mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung (FKP, Fliehkraftpendel) gekoppelt ist, ist ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt.
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In einigen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn die Masse oder das Massenträgheitsmoment insbesondere der Primärseite vergrößert wird. Im Stand der Technik ist die Zusatzmasse mit einer Schweißnaht am Primärmassendeckel angebracht.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Gestaltung eines Zweimassenschwungrades anzugeben.
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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 mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Primärseite ein Primärmassenblech sowie einen Primärmassendeckel umfasst und an dem Primärmassendeckel eine Zusatzmasse angeordnet ist, wobei der Primärmassendeckel und die Zusatzmasse durch mindestens ein Niet miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind mehrere Niete über den Umfang des Zweimassenschwungrades verteilt angeordnet. Durch die Vernietung kann auf eine Schweißnaht verzichtet werden. Niete bieten gegenüber Schweißverbindungen den Vorteil, dass keine Gefügeumwandlung und kein Verziehen durch Wärmeeinwirkung stattfinden kann. Auch lassen sich nicht schweißbare und ungleichartige Werkstoffe miteinander verbinden. Der Energiespeicher ist vorzugsweise eine Bogenfeder, die in einer durch Primärmassenblech und Primärmassendeckel gebildeten Bogenfederaufnahme angeordnet ist.
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Der Niet ist in einer Ausführungsform der Erfindung aus dem Material der Zusatzmasse geformt, vorzugsweise indem der Niet aus dem Material der Zusatzmasse herausgedrückt ist. Dabei wird eine Warze in Richtung auf den Primärmassedeckel aus der Zusatzmasse herausgedrückt, sodass der Niet aus dem Material der Zusatzmasse herausgedrückt ist und durch eine Bohrung in dem Primärmassendeckel ragt. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Niet an der der Zusatzmasse abgewandten Seite des Primärmassendeckels mit einem Schließkopf versehen.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Niet ein eigenständiges Bauteil. Der Niet ist in einer Ausführungsform der Erfindung an der Seite des Primärmassendeckels mit einem Setzkopf versehen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Niet aus Stahl gefertigt.
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Die Zusatzmasse ist In einer Ausführungsform der Erfindung aus Umformstahl ohne Wärmebehandlung, aus Stahlguss oder aus Grauguss gefertigt. Das Material muss nicht schweißbar sein und muss insbesondere nicht mit dem Material des Primärmassedeckels verschweißt werden können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades in einer Schnittdarstellung und
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades 1. Ein solches Zweimassenschwungrad 1 wird im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer 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, mindestens ein 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 angegeben, unter der axialen Richtung die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse R verstanden. Die Umfangsrichtung ist eine Drehung um die Rotationsachse R.
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Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst eine Primärseite 2 sowie eine Sekundärseite 3, die gegen die Kraft einer Bogenfederanordnung als Energiespeicher relativ zueinander um die Rotationsachse R verdreht werden können. Die Primärseite 2 wird auch als Eingangsteil, die Sekundärseite 3 auch als Ausgangsteil bezeichnet. Die Primärseite 2 weist eine Primärmasse und die Sekundärseite 3 eine Sekundärmasse auf. Die Bogenfederanordnung umfasst eine Bogenfeder 4 oder mehrere, in der Regel zwei, in Umfangsrichtung angeordnete Bogenfedern 4, wobei jede Bogenfeder 4 koaxial angeordnete innere Bogenfedern und äußere Bogenfedern umfassen kann. Die Bogenfeder 4 wird im Betrieb durch die auf diese einwirkende Fliehkraft nach außen gegen die Primärschwungmasse 2 gedrückt. Daher ist an der radial außen gelegenen Seite eine Gleitschale 5 angeordnet, welche den Verschleiß zwischen den Bogenfedern und der Primärschwungmasse 2 verringert. Die Primärschwungmasse 2 umfasst ein motorseitiges Primärmassenblech 6 und einen kupplungsseitigen Primärmassendeckel 7, welche am Außenumfang miteinander verschweißt sind. Das Primärmassenblech 6 und der Primärmassendeckel 7 schließen eine Bogenfederaufnahme 8 ein, in der die Bogenfeder 4 angeordnet ist. Die Bogenfeder 4 stützt sich je nach relativer Verdrehrichtung zwischen der Primärschwungmasse 2 und der Sekundärschwungmasse 3 mit einem ihrer Federenden an der Primärschwungmasse 2 ab, beispielsweise an hier nicht dargestellten Stegen oder Nasen, die in die von dem Primärmassenblech 6 und dem Primärmassendeckel 7 umschlossene Bogenfederaufnahme 8 ragen, und mit dem anderen Federende 4 an Flanschflügeln eines Sekundärflansches 10 ab. Die Flanschflügel erstrecken sich radial nach außen und fassen die Federenden der Bogenfedern 4 ein. An dem Primärmassendeckel 7 ist des Weiteren ein Anlasserzahnkranz 9 angeordnet, welcher in Einbaulage des Zweimassenschwungrades mit einem hier nicht dargestellten elektrischen Anlasser des Kraftfahrzeugs in Eingriff gebracht werden kann. Die Primärschwungmasse 2 wird in Einbaulage zur Übertragung eines Drehmoments mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit hier nicht dargestellten Kurbelwellenschrauben verschraubt. Dazu sind in dem Primärmassenblech 6 Bohrungen angeordnet, durch die in Einbaulage des Zweimassenschwungrades 1 die Kurbelwellenschrauben zur Verschraubung des Zweimassenschwungrades 1 mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ragen.
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Der Sekundärflansch 10 ist mit einem Nabenflansch 11 sowie einem Zentrierflansch 14 mittels Nieten 13 einer Hauptvernietung verbunden. Nabenflansch 11 und Zentrierflansch 14 ist eine Tellerfedermembran 12 als Teil einer Dichtung befestigt, welches an ihrem Außenumfang mit dem Primärmassendeckel 7 in Kontakt ist. Der Nabenflansch 11 umfasst einen hohlzylindrischen Bereich 15 mit einer Axialverzahnung (Steckverzahnung) 16, mit der der Nabenflansch 11 mit nachgeordneten Teilen der Fahrzeugkupplung, insbesondere einem Kupplungsgehäuse, drehfest verbunden werden kann.
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Eine Unterlegscheibe 17 ist den Schraubenköpfen der Kurbelwellenverschraubung untergelegt. Diese umfasst einen zylindrischen Außenring 18, der einen radial außerhalb der Kurbelwellenverschraubung angeordneten Dichtungsring 19 zentriert. Der Dichtungsring 19 berührt einerseits das Primärmassenblech 6 und andererseits den Sekundärflansch 10 kreisringförmig, sodass der Spalt zwischen beiden abgedichtet wird. Die Tellerfedermembran 12 und der Dichtungsring 19 dichten die Bogenfederaufnahme 8 gegenüber der Umgebung ab.
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An dem Sekundärflansch ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung 20 angeordnet, die hier nur schematisch dargestellt ist. Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche bewegliche Massen als sogenannte Pendelmassen angebracht. Diese Massen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Dämpfung der Erregerschwingung kommt, die Pendelmasse also als Schwingungstilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann eine Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich der durch Drehzahlungleichheiten angeregten Schwingungen erzielt werden.
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Über den Umfang der Fliehkraftpendeleinrichtung 20 verteilt sind mehrere Fliehkraftpendel angeordnet. Die Fliehkraftpendel umfassen jeweils eine kupplungsseitige Pendelteilmassen und eine getriebeseitige Pendelteilmasse. Die kupplungsseitige Pendelteilmasse und die getriebeseitige Pendelteilmasse sind beiderseits des Sekundärflansches 10, der als Trägerscheibe für die Fliehkraftpendel dient, angeordnet und fest miteinander verbunden. Die kupplungsseitige Pendelteilmasse und die getriebeseitige Pendelteilmasse werden durch mehrere Nietbolzen fest miteinander verbunden. Die fest miteinander verbundenen Pendelteilmassen der Fliehkraftpendel sind entlang einer Kulissenführung verschiebbar (beweglich) gegenüber dem Sekundärflansch 10 gelagert. Die Kulissenführung ermöglicht eine Pendelbewegung um einen Pendelmittelpunkt im Fliehkraftfeld der rotierenden Fliehkraftpendeleinrichtung 1. Da die Fliehkraftpendel relativ zu dem Sekundärflansch 10 sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung entlang der Kulissenführung verschiebbar angeordnet sind, sind in dem Sekundärflansch 10 jeweils Ausschnitte eingebracht, in denen die Nietbolzen spielbehaftet gegenüber dem Sekundärflansch 10 angeordnet sind. Durch Nieten wird ggf. ein Abstandhalter aus Metall und ggf. ein Anschlagelement aus Gummi, die miteinander verbunden sein können, zwischen den Pendelteilmassen fixiert. In Langlöchern in den Pendelteilmassen sowie in Langlöchern in dem Sekundärflansch 10 sind Führungsrollen angeordnet. Die Führungsrollen sind rotationssymmetrische Körper. Die Führungsrollen bilden in Verbindung mit den Langlöchern in den Pendelteilmassen und den Langlöchern in dem Sekundärflansch 10 die Kulissenführung für die Fliehkraftpendel, die eine Bewegung der Fliehkraftpendel entlang vorgegebener Bahnen relativ zu dem Sekundärflansch 10 ermöglichen.
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An dem Primärmassendeckel 7 ist eine kreisringförmige Zusatzmasse 21 angeordnet. Diese umfasst einen Außenring 22 sowie einen diesem gegenüber axial versetzt angeordneten Innenring 23. Der Innenumfang des Innenrings 23 überdeckt den Außenumfang des Zentrierflansches 14. Durch die axial versetzte Anordnung von Außenring 22 und Innenring 23 verbleibt ein Spalt zwischen dem Innenring 23 und dem Zentrierflansch 14, sodass beide nicht aneinander reiben.
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Der Primärmassendeckel 7 umfasst einen Außenbereich 24 und einen diesem gegenüber axial versetzt angeordneten Innenbereich 25. Dadurch liegt der Außenring 22 nur in seinem inneren Bereich mit einer Kontaktfläche 26 an dem Innenbereich 25 des Primärmassendeckels 7 an.
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Im Bereich der Kontaktfläche 26 zwischen Primärmassendeckel 7 und Zusatzmasse 21 sind beide miteinander mittels mehrerer Niete 27 miteinander vernietet. Die Niete sind mittels eines Stempelwerkzeuges aus der Zusatzmasse 21 herausgepresste Warzen 28, die durch Bohrungen 29 in dem Primärmassendeckel 7 hindurchgepresst werden und dabei von der Gegenseite, d. h. der in Einbaulage des Primärmassendeckels 7 der Bogenfederaufnahme 8 zugewandten Seite, mit einem Schließkopf 30 versehen werden. An der der Bogenfederaufnahme 8 zugewandten Seite sind die Bohrungen 29 mit einer Senkbohrung 31 zur zumindest teilweisen Aufnahme des Schließkopfes 30 versehen. Die Senkbohrungen 31 ermöglichen zudem währen der Herstellung der Vernietung eine Zentrierung des Kopfsetzers zur Formung des Schließkopfes 30.
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Durch das Herausdrücken von Material aus der Zusatzmasse 21 verbleibt eine zylindrische Vertiefung 31 an der dem Primärmassendeckel 7 abgewandten Seite der Zusatzmasse 21.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades 1. Statt die Niete als aus der Zusatzmasse 21 herausgepresste Warzen zu formen, werden hier Vollniete 32 als Niete verwendet, die durch Bohrungen 29 in dem Primärmassendeckel 7 sowie Bohrungen 33 in der Zusatzmasse 21 ragen. Die Niete sind in diesem Ausführungsbeispiel also eigenständige Bauteile. Die Anordnung von Schließkopf und Setzkopf ist hier auf beiden Seiten, also auf Seiten der oder auf Seiten des Primärmassendeckels 7 möglich. Zur Aufnahme des Setz- oder Schließkopfes der Niete 32 sind an der dem Primärmassendeckel 7 abgewandten Seite der Zusatzmasse Senkbohrungen 34 angeordnet.
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Über den Umfang verteilt sind mehrere Niete 27 bzw. 32 angeordnet. Die Nietverbindung durch die Niete 27 bzw. 32 wird vorzugsweise vor Verschweißen des Primärmassendeckels 7 mit dem Primärmassenblech 6 mittels einer Schweißnaht 35 hergestellt, da der Nietkopf bzw. Setzkopf auf der Seite der Bogenfederaufnahme 8 dann noch leicht zugänglich ist.
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Die Zusatzmasse 21 kann aus nahezu jedem beliebigen Material gefertigt werden, da dieses nicht mit dem Material des Primärmassendeckels 7 verschweißbar sein muss. Neben Stahl kann hier auch Stahlguss oder Grauguss verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Primärseite
- 3
- Sekundärseite
- 4
- Bogenfeder
- 5
- Gleitschale
- 6
- Primärmassenblech
- 7
- Primärmassendeckel
- 8
- Bogenfederaufnahme
- 9
- Anlasserzahnkranz
- 10
- Sekundärflansch
- 11
- Nabenflansch
- 12
- Tellerfedermembran
- 13
- Niet Hauptvernietung
- 14
- Zentrierflansch
- 15
- hohlzylindrischer Bereich
- 16
- Steckverzahnung
- 17
- Unterlegscheibe
- 18
- Außenring
- 19
- Dichtungsring
- 20
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 21
- Zusatzmasse
- 22
- Außenring
- 23
- Innenring
- 24
- Außenbereich
- 25
- Innenbereich
- 26
- Kontaktfläche
- 27
- Niet
- 28
- Warze
- 29
- Bohrung
- 30
- Schließkopf
- 31
- zylindrische Vertiefung
- 32
- Vollniet
- 33
- Bohrung in Zusatzmasse
- 34
- Senkbohrung
- 35
- Schweißnaht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3931429 A1 [0002]
- DE 102004011830 A1 [0002]
