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Die Anmeldung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, der als ein Zweimassenschwungrad aufgebaut und in einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs einsetzbar ist, umfassend ein Primärteil und ein gegenüber diesem begrenzt verdrehbares Sekundärteil, zwischen denen eine Bogenfedern einschließende Federdämpfereinrichtung wirksam ist und im Drehmomentfluss des Drehschwingungsdämpfers ein als Rutschkupplung wirkender Drehmomentbegrenzer angeordnet ist, der eingangsseitig einen mit der Federdämpfereinrichtung verbundenen Tellerfederflansch und ausgangsseitig in eine Aufnahme vorgespannt eingreift, die von zwei Reibbeläge einschließenden, axial beabstandeten, mit dem Sekundärteil verbundenen Stützscheiben begrenzt ist.
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Drehschwingungsdämpfer bzw. Zweimassenschwungräder sind bekannt. Diese werden in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zwischen einer Brennkraftmaschine und beispielsweise einer Fahrzeugkupplung zur Isolation von Drehschwingungen eingesetzt, die prinzipbedingt durch die Wirkungsweise von Brennkraftmaschinen entstehen. Bei dem Drehschwingungsdämpfer ist ein auch Primärmasse genanntes Primärteil mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und ein auch Sekundärmasse genanntes Sekundärteil mit einer Reibungskupplung und/oder in anderer Weise mit einem Getriebe verbunden. Die zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil wirksame, Bogenfedern einschließende Federdämpfereinrichtung ermöglicht es, Drehmomentspitzen zu speichern und zeitverzögert abzugeben. Beispielsweise ist in der
DE 10 2014 211 603 A1 ein entsprechender, als Zweimassenschwungrad aufgebauter Drehschwingungsdämpfer offenbart.
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Im Antriebsstrang von brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugen können insbesondere in der Start- und Stoppphase der Brennkraftmaschine unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegende Eigenfrequenz den Drehschwingungsdämpfer beaufschlagen. Weiterhin können bei einem plötzlichen, zum Motorstillstand führenden Einkuppeln schlagartig den Antriebsstrang schädigende Spitzenbelastungen, sogenannte Impacts (Drehmomentstöße), mit hoher Lastwechselzahl auftreten. Die dabei auftretenden erhöhten Schwingungsamplituden führen zu einer gesteigerten Geräuschentwicklung des Antriebsstrangs. Um diesen nachteiligen Effekt der Impacts zu vermeiden und materialschonend zu kompensieren, ist es bekannt, im Drehschwingungsdämpfer einen Drehmomentbegrenzer zu integrieren, der den Antriebsstrang vor unzulässig hohen Drehmomenten schützt. Bei auftretenden Impacts kann ein Eingangselement des Drehschwingungsdämpfers relativ zu einem Ausgangsteil verrutschen, wobei Drehmomentspitzen in Reibungswärme abgeführt wird. Bevorzugt ist als Eingangselement ein mit der Federdämpfereinrichtung verbundener Tellerfederflansch vorgesehen, welcher radial innenseitig in eine Aufnahme eingreift, die von zwei zusammengefügten, mit dem Sekundärteil verbundenen Stützscheiben gebildet wird.
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Die
DE 10 2014 211 603 A1 sowie die
DE 10 2019 112 430 A1 zeigen seriell zu der Federdämpfereinrichtung des Zweimassenschwungrades geschaltete Drehmomentbegrenzer. Die als Rutschkupplung aufgebauten, Reibbeläge einschließenden Drehmomentbegrenzer vermeiden die Übertragung von Drehmomentspitzen auf den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs. Im Betriebszustand wird von den Bogenfedern des Drehschwingungsdämpfers ein Drehmoment über einen Tellerfederflansch in den Drehmomentbegrenzer eingeleitet.
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Die Aufgabe besteht darin, einen Drehschwingungsdämpfer mit einem kostengünstigen, funktionell verbesserten Drehmomentbegrenzer bereitzustellen. Zudem liegt die Aufgabe zugrunde, ein sicheres Montageverfahren des Drehschwingungsdämpfers zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird durch einen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 aufgebauten Drehschwingungsdämpfer sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Demgemäß ist vorgesehen, dass ein erster Reibbelag bzw. Reibring des Drehmomentbegrenzers in einer definierten Einbaulage zentriert ist. Dazu ist der erste Reibbelag beim Einbau, der Montage, an zumindest einer auch als Arretiernase bezeichneten Zentrierlasche der antriebsseitigen oder der abtriebsseitigen Stützscheibe des Drehmomentbegrenzers geführt und wirksam zentriert. Durch die sichere Zentrierung des Reibbelags besteht keine Gefahr, dass beim Vernietungsvorgang der dem Sekundärteil zugeordneten Stützscheiben des Drehmomentbegrenzers der Reibbelag beschädigt wird, was eine Funktionsstörung oder einen Ausfall des Drehmomentbegrenzers zur Folge hätte.
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Bei bekannten Drehmomentbegrenzern ist bedingt durch den aufgestellten Tellerfederflansch, beim Auflegen des rechten, dem Abtrieb zugewandten Reibbelags, keine Zentrierung des Reibbelags sichergestellt. Aufgrund des nicht lageorientierten Reibbelags besteht die Gefahr, dass dieser beim Vernietungsprozess der Stützscheiben beschädigt bzw. zerstört wird. Damit verbunden ist die Funktionsweise des Drehmomentbegrenzers massiv eingeschränkt, der folglich keinen Impactschutz des Antriebsstrangs gewährleistet.
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Im Gegensatz wird ein strukturell und funktionell verbesserter Drehmomentbegrenzer bereitgestellt, dessen konstruktiver Aufbau einen wirksamen Schutz vor einer fehlerhaften Montage sicherstellt und der somit die Betriebssicherheit des Drehschwingungsdämpfers verbessert.
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Der aus dem Tellerfederflansch, einer antriebseitig und einer abtriebsseitig ausgerichteten, durch Vernietung verbundenen Stützscheibe sowie zwei Reibbelägen oder Reibscheiben bestehende Drehmomentbegrenzer ist fertigungstechnisch einfach und mit geringem Kostenaufwand herstellbar, wobei mit den bevorzugt trockenen Reibbelägen über die Lebensdauer des Zweimassenschwungrades gleichbleibende Reibeigenschaften realisierbar sind.
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Für Kraftfahrzeuganwendungen werden Zweimassenschwungräder erwartet, die ein gutes Isolationsverhalten sowie einen wirksamen Impactschutz gewährleisten. Diese Erfordernisse werden mit einem Zweimassenschwungrad in Verbindung mit dem neu konzipierten Drehmomentbegrenzer erfüllt, wie auch die Forderung der Fahrzeughersteller hinsichtlich reduzierter Herstellkosten. Weiterhin verbessert die kompakte Bauweise des Drehmomentbegrenzers eine vereinfachte Integration in bereits konzipierte Zweimassenschwungräder.
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Der Drehmomentbegrenzer ist vorzugsweise nahezu direktmittig, in einer vertikalen Ebene unterhalb des Federkanals der Federdämpfereinrichtung angeordnet. Durch diese fluchtende Einbaulage des Drehmomentbegrenzers einschließlich der zugehörigen Reibbeläge kann vorteilhaft ein axial verkürzter Bauraum des Drehschwingungsdämpfers realisiert werden.
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Vorteilhaft kann mit dem Konzept ein bezüglich des Gewichts, des Bauraums sowie des Bauteileumfangs kostengünstiger Drehmomentbegrenzer bereitgestellt werden, der in bekannte Serienkonstruktionen von Drehschwingungsdämpfern integrierbar und mit dem eine verbesserte Position gegenüber Wettbewerbern erzielbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der einer ausgangsseitigen Seite des Drehschwingungsdämpfers zugeordnete Reibbelag bei der Montage von mehreren Zentrierlaschen der primärseitigen bzw. eingangsseitigen Stützscheibe lagefixiert ist. Die radial innenseitig, umfangsverteilt positionierten Zentrierlaschen der Stützscheibe erstrecken sich im Einbauzustand jeweils axial bis über die Bauteilbreite der weiteren ausgangsseitigen Stützscheibe.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Zentrierlaschen jeweils formschlüssig, spielbehaftet in eine korrespondierende Öffnung der sekundärseitigen bzw. ausgangseitigen Stützscheibe eingreifen. Durch diese Anordnung stellt sich gleichzeitig ein gewünschter verzahnter und damit lageorientierter Einbau beider Stützscheiben ein.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Stützscheiben als ein Blechformbauteil gestaltet, spanlos aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind. Dazu eignet sich beispielsweise ein Stanz-Biegeumformverfahren, bei dem in einem Fertigungsprozess die Zentrierlaschen einer Stützscheibe herausgeformt werden. Die Form des Freischnitts der Zentrierlaschen kann dabei je nach Werkzeugkonzept so gestaltet werden, dass beim Umformvorgang ein Zurückfedern der Zentrierlaschen unterbleibt.
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Ferner ist vorgesehen, dass im Einbauzustand der Tellerfederflansch über einen Innendurchmesser an den axial ausgerichteten Zentrierlaschen der antriebsseitigen Stützscheibe außenseitig geführt und/oder zentriert ist.
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Der konstruktive Aufbau des Drehschwingungsdämpfers sieht ferner vor, dass die an einem den Federkanal begrenzenden Deckelelement des Primärteils innenseitig abgestützte Tellerfeder über einen Reibring den Tellerfederflansch kraftbeaufschlagt. Der Reibring bewirkt gemeinsam mit einem weiteren, zwischen dem Tellerfederflansch und dem Primärteil eingesetzten Dichtring eine Dichtfunktion für den Federkanal der Federdämpfereinrichtung. Diese Abdichtung unterbindet, dass Schmierstoff der Federdämpfereinrichtung radial innenseitig aus dem Federkanal austritt und schützt die trockenen Reibbeläge des Drehmomentbegrenzers vor einer Kontaminierung.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die dem Sekundärteil zugeordneten Stützscheiben über Nietverbindungen zusammengefügt sind, deren Nieten vorzugsweise umfangsseitig in einem Nietkranz angeordnet sind. Dabei bietet es sich an, dass die abtriebsseitige Stützscheibe unmittelbar mit einer Abtriebsnabe des Sekundärteils verbunden ist.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der einen Drehmomentbegrenzer einschließende, als Zweimassenschwungrad aufgebaute Drehschwingungsdämpfer ergänzend eine Fliehkraftpendeleinrichtung einschließt. Über die innerhalb integrierte oder abtriebsseitig axial vorgelagert positionierte Fliehkraftpendeleinrichtung können weitere Isolationsziele des Drehschwingungsdämpfers vereinfacht erreicht werden.
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Das Konzept erfüllt die Forderung der Fahrzeughersteller, Drehschwingungsdämpfer für Hybridanwendungen, auch DHT-Anwendungen (dedictated hybrid transmission) genannt, bereitzustellen, mit denen der Isolationsgrad der Drehschwingungen im Antriebsstrang verbessert wird. Speziell für Hybrid-Anwendungen sind Drehmomentbegrenzer erforderlich, um eine Robustheit gegenüber Überlastsituationen zu erreichen und so Bauteile innerhalb des Antriebsstrangs, beispielsweise des Getriebes, vor Überlast zu schützen. Die Maßnahme beansprucht wenig Bauraum und eignet sich somit vorteilhaft für Hybrid-Anwendungen, bei denen Zweimassenschwungräder für enge Einbauräume auszulegen sind.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Herstellung eines Drehschwingungsdämpfers nach Anspruch 10 gelöst. Dadurch, dass in einem liegenden Montageverfahren auf einer Montageplatte der obere, abtriebsseitige Reibbelag des Drehmomentbegrenzers zentriert wird, kann eine sichere Vernietung der beiden Stützscheiben erfolgen, ohne Beschädigung der Reibbeläge. Dazu greifen Zentrierlaschen der unteren, antriebseitigen Stützscheibe in korrespondierende Öffnungen der oberen, abtriebsseitigen Stützscheibe. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt erfolgt der Vernietungsprozess der Stützscheiben, bei dem Nieten in fluchtende Bohrungen der Stützscheiben eingeführt und anschließend vernietet werden. Gemäß einer alternativen Lösung schließt der Drehmomentbegrenzer eine abtriebsseitige Stützscheibe mit Zentrierlaschen ein, die in zugehörige Öffnungen der antriebsseitigen Stützscheibe verrasten.
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Nachfolgend wird der Anmeldungsgegenstand unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform exemplarisch erläutert. Es zeigen:
- 1: einen Drehschwingungsdämpfer im Halbschnitt mit einer Ausführungsform eines Drehmomentbegrenzers;
- 2: den Drehschwingungsdämpfer der 1 in einer dreidimensionalen Ansicht auf dessen Abtriebsseite;
- 3: in einer Ansicht die Abtriebsseite des Drehschwingungsdämpfers der 1;
- 4: das Detail Z der 3 in einer vergrößerten Darstellung;
- 5: den Drehschwingungsdämpfer von 1 in einer Montageposition des Drehmomentbegrenzers.
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Die 1 zeigt in einem Halbschnitt einen als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfer 1, der beispielsweise für eine Hybridanwendung (DHT) in einem Antriebsstrang (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs bestimmt ist. Der eingangs- bzw. antriebsseitig an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) befestigte Drehschwingungsdämpfer 1 umfasst brennkraftmaschinenseitig ein Primärteil 2 und abtriebsseitig ein mehrteiliges Sekundärteil 3, die gemeinsam um eine Drehachse 4 drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3 ist eine Federdämpfereinrichtung 5 wirksam, die als Bogenfedern 6 ausgeführte, mechanische Energiespeicher einschließt. Das Primärteil 2 umschließt gemeinsam mit einem zugehörigen Deckelelement 7 einen zur Aufnahme der Bogenfedern 6 bestimmten Federkanal 8, in dem die Bogenfedern 6 außenseitig an Gleitschalen 9 geführt sind. Mit einem Federende sind die Bogenfedern 6 an Anschlägen (nicht gezeigt) des Primärteils 2 und mit dem weiteren Federende an einem auch Trägerflansch genannten, mit dem Sekundärteil 3 verbundenen Tellerfederflansch 10 abgestützt. Zur Reibungsminderung der Bogenfedern 6 ist der Federkanal 8 zumindest teilweise mit einem Schmierstoff gefüllt. Ausgangs- bzw. abtriebsseitig ist der Drehschwingungsdämpfer 1 über das mehrteilig aufgebaute Sekundärteil 4 mittels einer Abtriebsnabe 24 beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle (nicht gezeigt) verbunden.
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Innerhalb des Drehschwingungsdämpfers 1, radial unterhalb der Federdämpfereinrichtung 5 ist ein als Rutschkupplung wirkender Drehmomentbegrenzer 11 integriert, der den Antriebsstrang, insbesondere dem Drehschwingungsdämpfer 1 nachgeordnete Aggregate vor schlagartig auftretenden Spitzenbelastungen, sogenannten Impacts, schützt und auf ein betriebssicher übertragbares Drehmoment begrenzt. Der Drehmomentbegrenzer 11 umfasst den Tellerfederflansch 10, der in eine radial in Richtung der Federdämpfereinrichtung 5 offene, U-förmig gestaltete Aufnahme 12 eingreift, die von zwei axial beabstandeten, zueinander entgegengesetzt gekröpften Stützscheiben 13, 14 begrenzt ist. Beidseitig ist jeweils zwischen dem Tellerfederflansch 10 und der Stützscheibe 13, 14 ein Reibbelag 15, 16 vorgesehen. Die dem Sekundärteil zugeordneten Stützscheiben 13, 14 sind über Nietverbindungen 17 zusammengefügt, wobei deren Nieten umfangsseitig einen Nietkranz bilden. Bei Überschreitung eines definierten, maximalen Drehmomentes, eines Grenzdrehmoments, wird eine Drehmomentübertragung durch den Drehmomentbegrenzer 11 unterbrochen, indem sich die Stützscheiben 13, 14 gegenüber dem Tellerfederflansch 10 verdrehen.
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Zur Erzielung einer definierten Einbaulage zumindest des ausgangsseitigen Reibbelags 15 des Drehmomentbegrenzers 11 ist dieser von Zentrierlaschen 18 der eingangs- bzw. antriebsseitigen Stützscheibe 13 zentriert. Die Stützscheibe 13 weist dazu mehrere umfangsverteilt positionierte, axial ausgerichtete Zentrierlaschen 18 auf, auf denen der Reibbelag 15 geführt ist. Die Zentrierlaschen 18 verrasten jeweils endseitig spielbehaftet in korrespondierende Öffnungen 19 der ausgangs- bzw. abtriebsseitigen Stützscheibe 14. Bevorzugt erstrecken sich die Zentrierlaschen 18, über die gleichzeitig beide Reibbeläge 15, 16 zentrierbar sind, axial bis über die Bauteilbreite der Stützscheibe 14. Alternativ zu der gezeigten Lösung kann der Drehmomentbegrenzer 11 spiegelbildlich mit der ausgangsseitigen Stützscheibe 14 verbundene Zentrierlaschen 18 einschließen, die in entsprechende Öffnungen 19 der eingangsseitigen Stützscheibe 13 eingreifen.
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Zwischen dem Tellerfederflansch 10 und dem Deckelelement 7 ist eine Tellerfeder 23 eingesetzt, die über einen Reibring 20 an dem Tellerfederflansch 10 abgestützt ist. Mit dem Reibring 20 der Tellerfeder 23 und einem zwischen dem Primärteil 2 und dem Tellerfederflansch 10 angeordneten Dichtring 21 ergibt sich eine Abdichtung des Federkanals 8, die eine Schmierstoffkontaminierung der Reibbeläge 15, 16 des Drehmomentbegrenzers 11 verhindert.
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Die 2 und die 3 verdeutlichen konstruktive Einzelheiten der Fixierung 22, über die der ausgangsseitige Reibbelag 16 während der Montage bzw. während der Vernietung der Stützscheiben 13, 14 sicher zentriert ist. Die eingangsseitige Stützscheibe 13 umfasst drei, jeweils um 120° zueinander versetzt positionierte Zentrierlaschen 18, die jeweils in eine Öffnung 19 der ausgangseitigen Stützscheibe 14 eingepasst sind.
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Die 4 zeigt vergrößert das Detail Z von der 3 und verdeutlicht die Gestaltung der Zentrierlasche 18 und deren zugehörige Öffnung 19 in der Stützscheibe 14. Die Form des Freischnitts der Zentrierlasche 18 kann je nach Werkzeugkonzept auch abweichend zu der abgebildeten Form gestaltet sein. Entscheidend dabei ist, dass während und nach der Herstellung, einem Umformprozess, ein Zurückfedern der Zentrierlasche 18 unterbleibt. Weiterhin kann auch die Öffnung 19 abweichend von der gezeigten quadratischen Querschnittsform ausgeführt sein.
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In der 5 ist der Drehschwingungsdämpfer 1 in einer Position gezeigt, die für die Montage des Drehmomentbegrenzers 11 vorgesehen ist. In dieser auf einer Montageplatte liegenden Position befindet sich die eingangsseitige Stützscheibe 13 unten, die weitere, ausgangsseitige Stützscheibe 14 ist oben angeordnet. Der gezeigte Montagestand stellt sich ein, nachdem zunächst der Reibbelag 16 und anschließend der Tellerfederflansch 10 und der Reibbelag 15 auf die Stützscheibe 13 abgelegt sind. Dabei ist an den vertikal nach oben gerichteten Zentrierlaschen 18 der Stützscheibe 13 der Reibbelag 15 zentriert. Zuletzt wird die Stützscheibe 14 so zugeführt, dass in deren Öffnungen 19 die Zentrierlaschen 18 eingreifen. Vor der Vernietung übt der aufgestellte Tellerfederflansch 10 eine auf die Stützscheiben 13, 14 radial verschiebende Spreizkraft aus. Der über die Zentrierlaschen 18 lagezentrierte Reibbelag 15 ist so bei einem abschließenden Vernietungsprozess der Stützscheiben 13, 14 wirksam vor einer Beschädigung geschützt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Primärteil
- 3
- Sekundärteil
- 4
- Drehachse
- 5
- Federdämpfereinrichtung
- 6
- Bogenfeder
- 7
- Deckelelement
- 8
- Federkanal
- 9
- Gleitschale
- 10
- Tellerfederflansch
- 11
- Drehmomentbegrenzer
- 12
- Aufnahme
- 13
- Stützscheibe
- 14
- Stützscheibe
- 15
- Reibbelag
- 16
- Reibbelag
- 17
- Nietverbindung
- 18
- Zentrierlasche
- 19
- Öffnung
- 20
- Reibring
- 21
- Dichtring
- 22
- Fixierung
- 23
- Tellerfeder
- 24
- Abtriebsnabe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014211603 A1 [0002, 0004]
- DE 102019112430 A1 [0004]
