DE10212033B3

DE10212033B3 - Drehmomentübertragende Koppelverbindung zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einem Getriebeaggregat eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE10212033B3
Application number: DE10212033A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Berger; Hartmut Dipl.-Ing. Engels; Hartwig Dipl.-Ing. Hellwig (FH); Wolfgang Dipl.-Ing. Kizler; Gernot Kurtzer; Jürgen Dipl.-Ing. Schnur
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: DE50300096D1; EP1347210B1; EP1347210A1

Abstract

Bei einer drehmomentübertragenden Koppelverbindung zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einem Getriebeaggregat eines Fahrzeuges weist die Kurbelwelle an ihrem einen Wellenende einen Flansch und das Getriebeaggregat in seinem dem Flansch zugeordneten Aggregatebereich eine rotationssymmetrisch ausgebildete Masse auf, über welche das von der Kurbelwelle abgegebene Drehmoment auf eine eingangsseitige Getriebekomponente des Getriebeaggregates übertragen wird. Im Kraftfluß der Drehmomentübertragung zwischen Flansch und rotationssymmetrischer Masse ist ein scheiben- oder plattenförmiges Koppelzwischenglied angeordnet, welches sowohl in einem radial inneren Umfangsbereich mit dem Flansch als auch in einem relativ hierzu radial außen liegenden Umfangsbereich mit der rotationssymmetrischen Masse jeweils drehfest verbunden ist. Zur Vermeidung von Geräuschbelastungen ist das Koppelzwischenglied mit dem Flansch zusätzlich durch wenigstens ein zumindest auf axiale Relativbewegungen ansprechendes Dämpfungselement verbunden, bei welchem ein dem Flansch bewegungsfest zugeordneter Dämpferteil und ein dem Koppelzwischenglied bewegungsfest zugeordneter Dämpferteil durch ein nichtmetallisches elastisches Dämpfungsmittel wirkungsmäßig miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine drehmomentübertragende Koppelverbindung zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einem Getriebeaggregat eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine drehmomentübertragende Koppelverbindung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 5,720,665 bekannt. Bei dieser bekannten Koppelverbindung besteht das auf axiale Biegeschwingungen ansprechende Dämpfungselement im Wesentlichen aus einer flexiblen metallischen Reibscheibe, welche zwischen dem in Form einer sogenannten Mitnehmerscheibe ausgebildeten flexiblen metallischen Koppelzwischenglied und dem Flansch der Kurbelwelle angeordnet ist, wobei zwischen Reibscheibe und Flansch ein dritter flexibler metallischer Scheibenteil eingefügt ist, der in seinen Durchmesser- und Dickenabmessungen mit der Reibscheibe übereinstimmt. Diese drei flexiblen metallischen Scheiben sind sowohl einerseits am Flansch der Kurbelwelle durch die diesbezüglichen radial inneren Schraubbefestigungen der Mitnehmerscheibe fest eingespannt als auch andererseits im Bereich des Außenumfanges der Reibscheibe durch Nietverbindungen gegeneinander fixiert. Aufgrund der beiderseitigen spielfreien Anlage der Reibscheibe an den beiden anderen Scheiben sollen beim Auftreten von axialen Biegeschwingungen und den dadurch erzwungenen Verformungen mit einhergehenden Relativbewegungen der Scheibenquerschnitte als Dämpfung wirkende Reibungskräfte erzeugt. werden. Bei dieser bekannten Koppelverbindung sind der zur Erzeugung der Reibkräfte erforderlichen Relativbeweglichkeit der gegeneinander verspannten metallischen Scheiben sehr enge Grenzen gesetzt, so dass Störgeräusche nicht immer vermieden werden können. Daher sind in der Druckschrift Maßnahmen angeregt, die Oberflächenrauhigkeit der Scheiben durch Rillen und dgl. gezielt zu erhöhen und die Anpresskraft der Scheiben durch Schraubverbindungen anstelle der Nietverbindungen einstellbar zu machen. Hierdurch und angesichts der zwischen den Flansch der Kurbelwelle und die Reibscheibe eingefügten zusätzlichen dritten metallischen Scheibe erscheint zudem der bauliche Aufwand bei der bekannten Koppelverbindung hoch.

Aus der DE 43 36 559 C2 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der eine Rotationsachse umschließt, umfassend einen topfförmigen Nabenring und einen Schwungring, die einander mit radialem Abstand umschließen und durch ein Federelement aus elastomerem Werkstoff aufeinander abgestützt sind, wobei die einander zugewandten Oberflächen von Naben- und Schwungring ein kongruent gestaltetes und sich in axialer Richtung erstreckendes glockenkurvenförmiges Profil aufweisen, wobei der Nabenring mit einer separat erzeugten Riemenscheibe relativ unverdrehbar verbunden ist und wobei der Nabenring und die Riemenscheibe jeweils durch einen gezogenen Blechkörper gebildet sind. Damit sich eine gute Isolierung akustisch störender Schwingungen ergibt, der Schwingungsdämpfer einen einfachen Aufbau aufweist und daher in fertigungstechnischer Hinsicht kostengünstig hergestellt werden kann, ist dieser bekannte Schwingungsdämpfer noch dahingehend ausgestaltet, dass die Riemenscheibe einen Axialvorsprung umfasst, der dem Nabenring radial innenseitig benachbart zugeordnet und unter Zwischenfügung einer Dämpfungsschicht in diesem abgestützt ist, dass der Axialvorsprung in einem Teilbereich seiner Erstreckung eine dem glockenkurvenförmigen Profil des Nabenringes entsprechende Form aufweist, dass der Nabenring und der Axialvorsprung jeweils im Bereich ihres glockenkurvenförmigen Profiles formschlüssig miteinander in Eingriff sind und dass die Dämpfungsschicht durch eine Folie aus polymerem Werkstoff gebildet ist und zumindest auf der dem Axialvorsprung zugewandten Seite mit einer Oberflächenprofilierung versehen ist. Die zwischen die formschlüssig miteinander in Eingriff stehenden Blechteile eingewalzte Folie bildet zusammen mit ersteren quasi eine topfförmige Kapsel, wobei die Folie durch ihre Oberflächenprofilierung gebildete Hohlräume aufweisen soll, die als Resonanzräume zur gezielten Isolierung von Frequenzspektren eingesetzt werden. Die Folie könne zumindest im Bereich zwischen dem Nabenring und dem Axialvorsprung Durchbrechungen aufweisen, deren Größe voneinander abweicht, um eine breitbandigere Schwingungsisolierung zu bewirken. Dies sei insbesondere dann von Vorteil, wenn der Schwingungsdämpfer häufig mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufe und sich dadurch Schwingungsanregungen mit unterschiedlichen Frequenzen und/oder Amplituden ergäben. Um eine radiale und/oder axiale Verlagerung der Riemenscheibe bezogen auf den Nabenring zu vermeiden, könne vorgesehen sein, dass die Folie nur in axialer Richtung außerhalb des glockenkurvenförmigen Profils mit einer Oberflächenprofilierung versehen ist. Somit sind hinsichtlich der Dämpfungsfunktion dieser Folie ausschließlich aus Drehschwingungen herrührende Geräuschprobleme angesprochen. Der Nabenring ist im Bereich seines Befestigungsflansches, der zu seiner Befestigung am Flansch der Kurbelwelle vorgesehen ist, in seinem Querschnitt verstärkt, wobei der Axialvorsprung unter Weglassung der Folie direkt an diesem verstärkten Befestigungsflansch anliegt. Maßnahmen oder Anregungen zur Dämpfung von axialen Biegeschwingungen insbesondere im Koppelungsbereich zwischen einem Kurbelwellenflansch und einem sich anschließenden Getriebeagregat sind der Druckschrift somit nicht zu entnehmen.

Aus der DE 32 22 119 C1 ist eine axial nachgiebige Mitnehmerscheibe aus Blech konstanter Dicke für Fahrzeugantriebe bekannt, die mittig am Ende der Antriebswelle des Fahrzeugantriebsmotors angeflanscht ist und radial außerhalb davon an wenigen, vorzugsweise drei gleichmäßig am Umfang verteilten Befestigungsstellen mit dem Eingangsglied des angrenzenden Schaltgetriebes verbunden ist, und die radial zwischen den Befestigungsstellen und der mittigen Flanschbefestigung Ausnehmungen aufweist. In der Druckschrift wird ausgeführt, daß eingangs automatischer Schaltgetriebe ein hydrodynamischer Arbeitskreislauf, meistens ein Föttinger-Wandler, vorgesehen sei, dessen torusförmiges Gehäuse das Getriebe-Eingangsglied darstelle und aufgrund einer entsprechend starken Bemessung seiner Wandstärke zugleich die Funktion des Schwungrades für die davor liegende Brennkraftmaschine übernehme. Durch die Mitnehmerscheibe solle das Wandlergehäuse in Drehrichtung starr, in Axialrichtung jedoch in Grenzen beweglich an das Kurbelwellenende angekoppelt werden. Eine axiale Nachgiebigkeit sei nicht nur aufgrund thermischer Dehnung der verbundenen Maschinenteile nötig, sondern vor allem diene die Nachgiebigkeit auch zum Auffangen des sogenannten axialen Atmens des Wandlers bei seinen unterschiedlichen Betriebszuständen. Je nach Drehzahlzustand bauten sich unterschiedlich hohe statische Drücke im Wandler auf, die zu einer axialen Aufweitung und/oder zu einer axialen Verlagerung des Wandlergehäuses führten. In Drehrichtung werde die Mitnehmerscheibe nicht nur durch das Abtriebsdrehmoment des Motors, sondern vor allem durch wechselnde Torsionsschwingungen belastet, deren Spitzenwerte das maximale Grunddrehmoment wesentlich übersteigen könnten. Außerdem diene die Mitnehmerscheibe auch dazu, Mittenversatz und Planlaufabweichungen zwischen Kurbelwelle und Wandler aufzufangen, die sich unter Last ändern könnten. Diese bekannte Mitnehmerscheibe soll hinsichtlich der auftretenden axialen Dauerbeanspruchung den Belastungen auch über unbegrenzte Zeiträume hinweg schadlos standhalten können, also dauerfest sein. Zu diesem Zweck ist eine derartige Ausgestaltung getroffen, daß an der wenigstens angenähert kreisförmig ausgebildeten Mitnehmerscheibe jeder Befestigungsstelle jeweils eine nierenförmige Ausnehmung zugeordnet ist, die sich in Umfangsrichtung so weit erstreckt, daß die zwischen benachbarten nierenförmigen Ausnehmungen verbleibenden speichenartigen Stege, deren radiale Mittellinie die Winkelhalbierende zwischen den Befestigungsstellen bildet, mindestens etwa doppelt und höchstens etwa dreimal so breit sind wie der aus Festigkeitsgründen mindestens erforderliche zu den Befestigungsstellen verlaufende Umfangskranz der Mitnehmerscheibe.

Aus der DE 198 57 232 C1 ist eine weitere Mitnehmerscheibe aus Blech konstanter Dicke für Fahrzeugantriebe bekannt, die mittig an einem Kurbelwellenende eines Antriebsmotores angeflanscht ist, wobei ein vom Antriebsmotor in die Mitnehmerscheibe eingeleitetes Drehmoment von mindestens drei radial außen an mindestens drei gleichmäßig am Umfang verteilten Krafteinleitungsstellen auf einen hydrodynamischen Drehmomentwandler eines Kraftfahrzeuggetriebes übertragbar ist, und die drei ebenfalls gleichmäßig am Umfang verteilte Öffnungen aufweist, die durch eine Umrandung begrenzt sind. Diese Mitnehmerscheibe soll dahingehend verbessert sein, daß mit dieser trotz erhöhter Anforderungen an deren Drehmomentübertragungsfähigkeit das übertragene Drehmoment gemessen werden könne. Diese Verbesserung soll dadurch erreicht sein, daß ein Drehmomentsensor in einer der drei Öffnungen angeordnet ist, und daß die drei Krafteinleitungsstellen umfangsmäßig jeweils zwischen zwei Öffnungen angeordnet sind, und daß die Umrandungen, die die Öffnungen radial nach innen begrenzen, als konkave Radien ausgestaltet sind, deren Größe radial nach außen abnimmt, und daß die kleinsten konkaven Radien Radienansätze aufweisen, die radial außerhalb der Krafteinleitungsstellen liegen, und daß umfangsmäßig zwischen den Öffnungen jeweils Sicken angeordnet sind.

Schließlich ist aus der DE 199 31 739 A1 eine Kraftfahrzeug-Antriebsverbindungseinrichtung bekannt, bei der ein Schwungrad mit einem Drehmomentsensor zur Messung des vom Schwungrad übertragenen Drehmomentes zwischen der Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors und einer Eingangswelle eines Getriebes drehmomentübertragend angeordnet ist. Nach den Ausführungen der Druckschrift beinhalte das Messen eines von einem Schwungrad übertragenen Drehmomentes durch einen an ihm angebrachten Drehmomentsensor insbesondere zwei Probleme: Das Schwungrad, bei einem Zweimassen-Schwungrad der Primär-Schwungradteil und/oder der Sekundär-Schwungradteil, seien wegen der von ihnen geforderten großen Schwungmasse sehr drehsteif, die bekannten Drehmomentsensoren erforderten jedoch zur Drehmomentmessung Torsionsbewegungen (Materialverschiebungen) des mit dem Drehmomentsensor versehenen Bauteiles. Der Bauraum zwischen dem Kurbelwellengehäuse eines Verbrennungsmotors und einem Zweimassen-Schwungrad sei so eng, daß dazwischen ein Drehmomentsensor und ein Messignalempfänger keinen Platz mehr hätten. Bei dieser bekannten Kraftfahrzeug-Antriebsverbindungseinrichtung soll die Möglichkeit geschaffen sein, auch bei einem sehr engen Bauraum Drehmomente von torsonssteifen Schwungrädern oder Schwungradteilen auf einfache Weise und betriebssicher messen zu können. Dies soll dadurch ermöglicht sein, daß eine zur Rotationsachse des Schwungrades koaxial angeordnete Mitnehmerscheibe vorgesehen ist, welche an ihrem radial äußeren Umfangsbereich mit einem ersten Schwungradteil des Schwungrades und an ihrem radial inneren Umfangsbereich mit einer der Wellen je zur Übertragung des gesamten Antriebsdrehmomentes zwischen der einen Welle und dem Schwungradteil verbunden oder verbindbar ist, wobei ein Antriebsdrehmoment zwischen dem Schwungrad und der einen Welle nur durch die Mitnehmerscheibe übertragbar ist, daß der erste Schwungradteil einen wesentlichen Teil der Schwungmasse des Schwungrades bildet und die Mitnehmerscheibe eine relativ dazu vernachlässigbar kleine Schwungmasse hat und zwischen ihren inneren und äußeren Umfangsbereichen wesentlich torsionsweicher als der im wesentlichen torsionssteife Schwungradteil ist, daß der Drehmomentsensor an der Mitnehmerscheibe zur gemeinsamen Rotation befestigt ist und auf drehmomentabhängige Verformungen der Mitnehmerscheibe reagiert, und daß an einem nicht rotierbaren Einrichtungsteil eine Basisstation angeordnet ist zur drahtlosen Meßwertübertragung von dem Drehmomentsensor zur Basisstation.

Bei einer Koppelverbindung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 kann die rotationssymmetrisch ausgebildete Masse bspw. die Gehäuseschale – auch als sogenannte Wandlerglocke bezeichnet – eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers sein, so daß das Koppelzwischenglied, ggfls. in Form einer der bekannten sogenannten Mitnehmerscheiben vorgesehen, die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Flansch der Kurbelwelle und dem Drehmomentwandler darstellt. Als Hauptfunktionen eines solchen Koppelzwischengliedes sind üblicher Weise die Drehmomentübertragung, die axiale und radiale Lagerung des Drehmomentwandlers, der Ausgleich von Fluchtungsfehlern zwischen Kurbelwelle und Getriebeaggregat (Getriebeeingangswelle im Flansch der Kurbelwelle zentriert) und schließlich die axiale und Biege-Abkoppelung des Drehmomentwandlers von der Kurbelwelle anzusehen. In der gleichen Position befindet sich der Anlasserzahnkranz. Üblicher Weise wird der Anlasserzahnkranz auf ein Zahnkranz-Trägerblech geschweißt oder direkt an die Mitnehmerscheibe angeschweißt oder mechanisch gefügt und so zusammen mit der Mitnehmerscheibe an den Drehmomentwandler angeschraubt. Zur Verringerung der Teilevielfalt kann auch das Zahnkranz-Trägerblech in die Mitnehmerscheibe integriert sein. Daraus ergeben sich gegenläufige Forderungen. In das Zahnkranz-Trägerblech kann auch der Anlasserzahnkranz selbst durch Umformung des Werkstoffes integriert werden. Zur Drehmomentübertragung mit der Kurbelwelle wird die Mitnehmerscheibe mit Hilfe von Schrauben zwischen dem Kurbelwellen-Flansch und einer Anlagescheibe für die Schraubenköpfe eingeklemmt. Die wechselnd auftretende Beanspruchung der Mitnehmerscheibe durch Gas- und Massenkräfte des Triebwerks führen für den Fahrer zu hör- und spürbaren Schwingungen der Mitnehmerscheibe. Auch der Anlassvorgang mit dem sehr kritischen Lastfall "Einspuren des Anlasserritzels" führt zu Gereäuschbeanstandungen. Dieser negative Effekt wird durch die aus Fertigungsvorteilen oft gewählte Topf-Form einer massiven Vollscheibe besonders begünstigt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, den insbesondere durch den Startvorgang verursachten Geräuschbelästigungen entgegen zu treten.

Die erläuterte Aufgabe ist durch die Erfindung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.

Bei der Koppelverbindung nach der Erfindung sind die Trennflächen zwischen Koppelzwischenglied und Kurbelwellen-Flansch für Dämpfungsmaßnahmen genutzt. Durch Einschalten von elastischen Schichten in die Trenn-Stellen ist die Relativbeweglichkeit der Dämpferteile gegenüber den mechanisch-starren Reibscheiben der bekannten gattungsgemäßen Koppelverbindung erhöht und somit eine hochwirksamere Dämpfung und damit Absenkung des Geräuschpegels erreicht. Durch die Erfindung ist auch hinsichtlich der durch den Motorbetrieb selbst erregten Schwingungen eine Dämpfungswirkung erzielt. Bei der Koppelverbindung nach der Erfindung ist auch der bauliche Aufwand in besonderer Weise gering gehalten, weil zum Fixieren des dem Flansch der Kurbelwelle zugeordneten Dämpferteiles eine an sich zum Schutz des Koppelzwischengliedes vor den scharfkantigen Schraubenköpfen der radial inneren Schraubbefestigungen ohnehin vorgesehene Anlagescheibe verwendet und darüber hinaus auf einen bei der bekannten gattungsgemäßen Koppelverbindung zwischen Flansch und Reibscheibe eingefügten dritten Scheibenteil verzichtet ist.

Bei der Koppelverbindung nach der Erfindung ist dem Dämpfungselement – an sich unabhängig von der Art des Dämpfungsmittels, bspw. Gummi bzw. Elastomer bzw. Klebstoff – durch Einstellung der chemisch-physikalischen Beschaffenheit des Dämpfungsmittels eine breitbandig wirkende Dämpferkennung gemäß Patentanspruch 2 aufgeprägt. Dabei soll unter breitbandig wirkend eine starke Dämpfung im Gegensatz zu einer schwachen Dämpfung ähnlich wie bei geschwindigkeitsproportionalen Dämpferkennungen verstanden sein, vgl. insbesondere DUBBEL "TASCHENBUCH FÜR DEN MASCHINENBAU" 19. Auflage Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York; ISBN 3-540-62467-8; B38 Bilder 4b u. 4c für freie gedämpfte Schwingungen oder B40 Bild 6a oder 6b für gedämpfte erzwungene Schwingungen mit kinematischer oder dynamischer Erregung sowie zugehörige Erläuterungen in den Abschnitten 4.1.2 "Freie gedämpfte Schwingungen" und 4.1.4 "Gedämpfte erzwungene Schwingungen". In diesem Zusammenhang ist es dem auf dem Gebiet der Dämpfung von Schwingungen tätigen Fachmann geläufig, wie der Dämpfungsfaktor von in Sandwich-Bauweise gestalteten Verbundblechen breitbandig von der Frequenz abhängig ist, vgl. bspw. M.Heckl/H.A.Müller "Taschenbuch der Technischen Akustik" 2. Auflage Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York; Korrigierter Nachdruck 1995; ISBN 3-540-54473-9; Sn. 587/588 Abschn. 22.4.2 Kombination von Materialien mit großen und kleinen Verlustfaktoren, insbes. Bild 22.12 mit zugehöriger Beschreibung auf 5.588.

Bei der Koppelverbindung nach der Erfindung kann das Dämpfungselement nach Art eines sogenannten Gummi-Metall-Bauteiles mit den Maßnahmen insbesondere nach einem der Patentansprüche 3 bis 5 ausgebildet sein.

Bei der Koppelverbindung nach der Erfindung kann für das Dämpfungselement in vorteilhafter Weise ein Klebstoff nach einem der Patentansprüche 6 bis 12 verwendet sein.

Bei der Koppelverbindung nach der Erfindung ist eine vorteilhafte ringförmige Scheibenform für das flanschseitige Dämpferteil und eine erste Variante seiner Anordnung relativ zum Koppelzwischenglied Gegenstand der Patentansprüche 13 bis 16.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Koppelverbindung nach der Erfindung ist der dem Flansch zugeordnete Dämpferteil auf der dem Flansch abgekehrten Seite des Koppelzwischengliedes angeordnet und diesbezüglich ausgebildet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Koppelverbindung nach der Erfindung nach einem der Patentansprüche 17 bis 19 ist der dem Flansch zugeordnete Dämpferteil auf der dem Flansch zugekehrten Seite des Koppelzwischengliedes angeordnet. Der Flansch und die dieses Dämpferteil einspannende Anlagescheibe für die Schraubenköpfe sind entsprechend ausgebildet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten
1 einen Axialschnitt entsprechend Linie I-I von 3 durch eine Koppelverbindung nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
2 einen Axialschnitt entsprechend Linie I-I von 3 durch eine Koppelverbindung nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform,
3 einen Querschnitt entsprechend Linie III-III von 1 durch eine Koppelverbindung nach der Erfindung in einer dritten Ausführungsform,
4 einen Axialschnitt entsprechend Linie IV-IV von 5 durch eine Koppelverbindung nach der Erfindung in einer vierten Ausführungsform,
5 einen Querschnitt entsprechend Linie V-V von 4 durch die Koppelverbindung nach der Erfindung in der vierten Ausführungsform, und
6 ein Diagramm zur Erläuterung der bei der Koppelverbindung nach der Erfindung eingestellten breitbandig wirkenden Schwingungsdämpfung, bei dem über der Frequenz ω der Schwingungserregenden ein von Schwingungserregung und Dämpfung abhängiger Übertragungsfaktor V der Koppelverbindung aufgetragen ist.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 3 ist bei der ersten Ausführungsform der Koppelverbindung nach der Erfindung eine Kurbelwelle 7 an ihrem abtriebsseitigen Wellenende mit einem Flansch 8 versehen, der mit einer zu einer Drehachse 18-18 rotationssymmetrisch ausgebildeten Masse 9 durch ein Koppelzwischenglied 10a in Form einer Mitnehmerscheibe in drehmomentübertragender Verbindung steht. Die rotationssymmetrische Masse 9 besteht im wesentlichen aus einem Wandlergehäuse 30 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und einem zur Drehachse 18-18 konzentrisch angeordneten Flanschring 27. Der nicht näher dargestellte, als Anfahrelement eines automatischen Wechselgetriebes eines Fahrzeuges verwendete Drehmomentwandler steht in bekannter Weise über sein Turbinenrad und ggfls. über eine wirkungsmäßig parallel angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung mit der Eingangswelle des Wechselgetriebes in Antriebsverbindung. An die dem Flansch 8 zugekehrte Stirnfläche des Wandlergehäuses 9 ist der Flanschring 27 angeschweißt, an welchen das Koppelzwischenglied 10a in seinem radial äußeren Umfangsbereich mit seinen drei axialen Ausbuchtungen 12 angesetzt und durch je eine an diesen Stellen vorgesehene Schraubbefestigung 28 drehfest angeschraubt ist. An den zylindrischen Außenmantel des Koppelzwischengliedes 10a ist, an einer Stelle in unmittelbarer Nähe des Flanschringes 27 und letzteren teilweise axial übergreifend, ein Anlasserzahnkranz 29 angeschweißt. Das Wandlergehäuse 30 weist einen zentralen zapfenartigen Zentrieransatz 31 in Form einer Ausbuchtung auf, welcher in eine korrespondierende zylindrische Aufnahme 32 in Form eines Sackloches am Stirnende des Flansches 8 formschlüssig eingesetzt und zusätzlich als Lagerstelle für das eine Wellenende der nicht mehr dargestellten Eingangswelle des Wechselgetriebes verwendet ist. In seinem radial inneren Umfangsbereich ist das in Form einer Mitnehmerscheibe ausgebildete Koppelzwischenglied 10a durch mehrere Schraubbefestigungen 33 an der zugekehrten Stirnfläche des Flansches 8 drehfest eingespannt. Zum Schutz der Mitnehmerscheibe 10a gegen Beschädigungen durch die scharfkantigen Schraubenköpfe 23 der Schraubbefestigungen 33 ist eine ringförmige Anlagescheibe 22a vorgesehen, welche axial zwischen die Schraubenköpfe 23 und die Mitnehmerscheibe 10a eingesetzt und zur Ermöglichung dessen mit entsprechenden Schraubendurchgängen versehen ist, welche mit korrespondierenden Schraubendurchgängen 13 (3) des Koppelzwischengliedes 10a fluchtend ausgerichtet sind.
Das Koppelzwischenglied 10a ist durch ein ringförmiges Dämpfungselement 14a zusätzlich mit dem Flansch 8 der Kurbelwelle 7 verbunden. Das Dämpfungselement 14a weist ein dem Flansch 8 bewegungsfest zugeordnetes Dämpferteil 15a und ein dem Koppelzwischenglied 10a bewegungsfest zugeordnetes Dämpferteil 16a sowie ein nichtmetallisches elastisches Dämpfungsmittel 17a auf, durch welches die beiden Dämperteile 15a u. 16a wirkungsmäßig miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform ist als Dämpfungsmittel 17a eine Gummi-Schicht aus synthetischem oder natürlichem Kautschuk verwendet, welche mit beiden Dämpferteilen 15a u. 16a festhaftend verbunden ist.
Bei dieser Ausführungsform ist das Dämpfungselement 14a auf der vom Flansch 8 abgekehrten Seite des Koppelzwischengliedes 10a angeordnet. Dabei ist der dem Flansch 8 zugeordnete Dämpferteil 15a relativ zur Anlagescheibe 22a sowohl konzentrisch außen angeordnet als auch einteilig ausgebildet, während für den dem Koppelzwischenglied 10a zugeordneten Dämpferteil 16a ein zur Drehachse 18-18 konzentrischer ringförmiger Abschnitt der das Koppelzwischenglied 10a bildenden Mitnehmerscheibe verwendet ist. Dämpferteil 15a und Dämpfungsmittel 17a werden bei dieser Ausführungsform jeweils durch einen zylindrischen Außenmantel 24a radial begrenzt.
Bei dieser ersten Ausführungsform der 1 sind die dem Dämpfungselement, also den ausführungsspezifischen Merkmalen zugehörigen Bezugszahlen durch den Buchstaben a ergänzt.
Für die Schraubbefestigungen 33 ist das Lochbild am Flansch 8 so gestaltet, daß sich zwei 3er-Lochgruppen 21 diametral gegenüberliegen, die jeweils aus einem mittleren weiten Schraubenloch 37 für nicht gezeichnete Befestigungsschrauben eines Testaggregates und zwei zu diesem seitlich versetzt angeordneten engeren Schraubenlöchern 13 bestehen sowie eine gemeinsame Symmetrie-Ebene aufweisen, welche die Drehachse 18-18 enthält. Auf dieser Symmetrie-Ebene der 3er-Lochgruppen 21 steht eine Symmetrie-Ebene für eine 2er-Lochgruppe 19 und für eine 3er-Lochgruppe 20 senkrecht, wobei diese beiden letztgenannten Lochgruppen 19 und 20 sich ebenfalls diametral gegenüberliegen und jeweils zwei Schraubenlöcher 13 gleicher lichter Weite aufweisen, welche gleich der lichten Weite der engen Schraubenlöcher 13 der Lochgruppen 21 ist: Die 3er-Lochgruppe 20 weist eine mittlere Paßbohrung 36 für einen Paßstift auf.
Die zweite Ausführungsform der Koppelverbindung nach der Erfindung gemäß 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur durch die ausführungsspezifischen Merkmale des Dämpfungselementes, deren Bezugszahlen durch den Buchstaben b ergänzt sind. Im übrigen sind die beiden Ausführungsformen identisch, so daß übereinstimmende Merkmale die gleichen Bezugszahlen aufweisen und diesbezüglich auch auf die Figurenbeschreibung der 1 verwiesen werden kann.
Bei der zweiten Ausführungsform ist das Dämpfungselement 14b, durch welches das Koppelzwischenglied 10b zusätzlich zu den Schraubbefestigungen 33 mit dem Flansch 8 der Kurbelwelle 7 wirkungsmäßig verbunden ist, auf der dem Flansch 8 zugekehrten Seite des Koppelzwischengliedes 10b angeordnet. Dabei ist der dem Flansch 8 bewegungsfest zugeordnete Dämpferteil 15b als eine ringförmige gesonderte Scheibe ausgebildet, zu der ein axial fluchtend liegender korrespondierender ringförmiger Scheibenabschnitt 16b einer das Koppelzwischenglied 10b bildenden Mitnehmerscheibe als der dem Koppelzwischenglied 10b bewegungsfest zugeordnete Dämpferteil ausgebildet und durch einen als Dämpfungsmittel 17b dienenden zähelastischen Klebstoff mit der Dämpferscheibe 15b verbunden ist. Die Dämpferscheibe 15b ist in ihrem radial innen liegenden Umfangsbereich durch die Schraubbefestigungen 33 bewegungsfest am Flansch 8 eingespannt. Zu diesem Zweck sind an der betreffenden Stirnfläche des Flansches 8 zwei aneinander angrenzende und sowohl radial als auch axial gegeneinander versetzt liegende Stoßflächen 25 und 26 zur Befestigung der Mitnehmerscheibe 10b und der Dämmpferscheibe 15b ausgebildet. Dabei weist die zum Schutz der Mitnehmerscheibe 10b vor Beschädigungen durch die Schraubenköpfe 23 der Schraubbefestigungen 33 vorgesehene Anlagescheibe 22b, welche zwischen die Schraubenköpfe 23 und den inneren Umfangsbereich der Mitnehmerscheibe 10b eingesetzt ist, mit ihrem Außenumfang 24b sowohl eine radiale Überdeckung mit dem inneren Umfangsbereich der Mitnehmerscheibe 10b als auch die Gestalt eines abgerundeten Sechsecks (3) auf. Durch die letztgenannte, von einer Kreisform abweichende Gestaltung lassen sich die Schwingungsformen der u.a. über den Anlasserzahnkranz 29 angeregten Schwingungen der Mitnehmerscheibe 10b beeinflussen.
Die dritte Ausführungsform der Koppelverbindung nach der Erfindung gemäß 3 ist mit der ersten Ausführungsform bis auf die Gestaltung des Außenumfanges des Dämpfungselementes identisch, d.h., wenn man die Kreisform 24a der ersten Ausführungsform durch die Gestalt eines abgerundeten Vielecks, bspw. des Sechsecks 24c von 3 ersetzt, erhält man die dritte Ausführungsform der 3. Bei der dritten Ausführungsform sind die Bezugszahlen der ausführungsspezifischen Merkmale durch den Buchstaben c ergänzt. Im übrigen sind beide Ausführungsformen identisch; übereinstimmende Merkmale tragen gleiche Bezugszahlen – so daß im weiteren auch auf die 1 und die zugehörige Figurenbeschreibung verwiesen werden kann.
Da eine überwiegende Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform vorliegt, ist von der vierten Ausführungsform der Koppelverbindung nach der Erfindung in den 4 und 5 lediglich eine vormontierte Komponente dargestellt, welche aus einem Koppelzwischenglied 10d in Form einer Mitnehmerscheibe und einem Dämpfungselement 14d besteht.
Diese vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten nur in zweierlei Hinsicht:
Zum einen ist das Koppelzwischenglied 10d nunmehr an vier Stellen mit der rotationssymmetrischen Masse verbunden – weist also vier Ausbuchtungen 12 mit je einem Schraubendurchgang 34 für die vier Schraubbefestigungen 28 auf.
Zum anderen ist der relativ dickwandige Dämpfungsring 17a aus Gummi der ersten Ausführungsform durch eine dünne zähelastische Dämpfungsschicht 17d aus einem Elastomer bzw. aus einem Klebstoff ersetzt. Die erfindungsrelevanten und ausführungsspezifischen Unterscheidungsmerkmale der vierten Ausführungsform betreffen also das Dämpfungselement 14d und sind in ihren Bezugszahlen durch den Buchstaben d ergänzt. Alle übereinstimmenden und alle einander entsprechenden Merkmale der beiden Ausführungsformen der 1 einerseits und der 4,5 andererseits weisen im übrigen die gleichen Bezugszahlen auf, so daß hinsichtlich der vollständigen Ausgestaltung der vierten Ausführungsform auch auf die 1 und die zugehörige Figurenbeschreibung verwiesen werden kann.
Unter Bezugnahme auf die 6 stimmen die vier Ausführungsformen der Koppelverbindung nach der Erfindung vor allem auch in erfindungsrelevanter Weise darin überein, daß ihrem jeweiligen Dämpfungselement 14a bzw 14b bzw 14c bzw 14d eine breitbandig dämpfend wirkende Kennung 11 aufgeprägt ist. D.h., die Dämpfungselemente 14a bis 14d weisen eine starke Dämpfungskraft auf im Gegensatz zu einer schwachen Dämpfungskraft, wie diese durch die Kennung 35 zum Ausdruck gebracht ist. Mit schwacher und starker Dämpfung soll entsprechend den Verhältnissen bei geschwindigkeitsproportionaler Dämpfung unterschieden sein, vgl. in dem eingangs zitierten Taschenbuch von DUBBEL auf Seite B38 in dem Abschnitt 4.1.2 "Freie gedämpfte Schwingungen" den Absatz "Geschwindigkeitspropprtionale Dämpfung" mit den zughörigen Bildern 4.b "schwache Dämpfung" und 4.c "starke Dämpfung".
Für den speziellen Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen auf die dynamische Fremderregung der Mitnehmerscheibe über den Anlasserzahnkranz durch den Zahneingriff des Anlasserritzels des Anlaßmotors beim Startvorgang abgestellt, bei welchem die Mitnehmerscheibe zu geräuschintensiven Biegeschwingungen gegenüber ihrer Einspannstelle am Flansch der Kurbelwelle angeregt wird. Bezüglich der Auslegung des erfindungsgemäßen Dämpfungselementes bei dynamischer Fremderregung mit einer breitwandig dämpfenden Kennung, also mit einer starken Dämpfungskraft, wird wiederum auf das eingangs zitierte Taschenbuch von DUBBEL, in diesem Falle auf Seite B39, Abschnitt 4.1.4 "Gedämpfte erzwungene Schwingungen" und auf Seite B40, Bild 6b mit den dynamischer Erregung zugeordneten Kennungen mit abnehmendem Verstärkungsfaktor Vd bei zunehmendem Dämpfungsfaktor δ verwiesen. Für kinematische Fremderregungen der Mitnehmerscheibe läßt sich der gleichermaßen wirkungsvolle Einfluß einer starken Dämpfung auf eine derart erzwungene Schwingung aus Bild 6a an der gleichen Literaturstelle ohne weiteres erkennen.

Claims

Drehmomentübertragende Koppelverbindung zwischen einer Kurbelwelle (7) einer Brennkraftmaschine und einem Getriebeaggregat eines Fahrzeuges, bei der die Kurbelwelle (7) an ihrem einen Wellenende einen Flansch (8) und das Getriebeaggregat in seinem dem Flansch (8) zugeordneten Aggregatebereich eine rotationssymmetrisch ausgebildete Masse (9) aufweist, über welche das von dem Flansch (8) der Kurbelwelle (7) abgegebene Drehmoment auf eine eingangsseitige Getriebekomponente des Getriebeaggregates übertragen wird, und bei der im Kraftfluß der Drehmomentübertragung zwischen Flansch (8) und rotationssymmetrischer Masse (9) ein scheiben- oder plattenförmiges Koppelzwischenglied (10a oder 10b oder 10c oder 10d) angeordnet ist, welches sowohl in einem radial inneren Umfangsbereich mit dem Flansch (8) als auch in einem relativ hierzu radial außen liegenden Umfangsbereich mit der rotationssymmetrischen Masse (9) jeweils durch Schraubbefestigungen (33 bzw. 28) drehfest verbunden ist, und bei der das Koppelzwischenglied (10a oder 10b oder 10c oder 10d) mit dem Flansch (8) durch wenigstens ein zumindest auf axiale Relativbewegungen ansprechendes Dämpfungselement (14a oder 14b oder 14c oder 14d) verbunden ist, bei welchem zwischen einem durch die radial inneren Schraubbefestigungen (33) des Koppelzwischengliedes (10a oder 10b oder 10c oder 10d) dem Flansch (8) bewegungsfest zugeordneten Dämpferteil (15a oder 15b oder 15c oder 15d) und einem benachbarten, durch seine einteilige Ausbildung mit dem Koppelzwischenglied (10a oder 10b oder 10c oder 10d) dem letzteren bewegungsfest zugeordneten Dämpferteil (16a oder 16b oder 16c oder 16d) ein Dämpfungswiderstand durch die beiden Dämpferteile zusätzlich in gegenseitiger Verbindung haltende Mittel erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die die beiden Dämpferteile (15a oder 15b oder 15c oder 15d) und (16a oder 16b oder 16c oder 16d) zusätzlich in gegenseitiger Verbindung haltenden Mittel ein nichtmetallisches elastisches Dämpfungsmittel (17a oder 17b oder 17c oder 17d) vorgesehen ist und der dem Flansch (8) zugeordnete Dämpferteil (15a oder 15b oder 15c oder 15d) unter Vermittlung einer Anlagescheibe (22a oder 22b oder 22c oder 22d) für die Schraubenköpfe (23) der radial inneren Schraubbefestigungen (33) des Koppelzwischengliedes (10a oder 10b oder 10c oder 10d) an dem Flansch (8) eingespannt ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dämpfungselement (14a oder 14b oder 14c oder 14d) eine breitbandig dämpfend wirkende Kennung (11) aufgeprägt ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmittel (17a oder 17b oder 17c oder 17d) mit einem oder beiden der Dämpferteile (15a oder 15b oder 15c oder 15d und 16a oder 16b oder 16c oder 16d) festhaftend verbunden ist.
Koppelverbindung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsmittel (17a oder 17b oder 17c oder 17d) Gummi oder ein technisch gleichwertiger Werkstoff vorgesehen ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmittel abwechselnd aus elastischer Schicht und Einlegeblech in Sandwichbauweise ausgebildet ist.
Koppelverbindung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsmittel (17b oder 17c oder 17d) ein elastischer bis zähelastischer Klebstoff vorgesehen ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein 1- oder 2-Komponenten-Kleber mit hoher Scherfestigkeit vorgesehen ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponenten-Kleber auf der Basis wenigstens von natürlichem Kautschuk hergestellt ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponenten-Kleber auf der Basis wenigstens von einem der Elastomere, wie synthetischer Kautschuk und/oder Silikon, hergestellt ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponenten-Kleber auf der Basis wenigstens von einem der Polyurethane hergestellt ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponenten-Kleber auf der Basis wenigstens von einem der Duroplaste, wie einem Epoxidharz, hergestellt ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponenten-Kleber auf der Basis wenigstens von einem der Bitumina hergestellt ist.
Koppelverbindung nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Flansch (8) zugeordnete Dämpferteil (15a oder 15b oder 15c oder 15d) als ein ringförmiger Scheibenteil ausgebildet ist, welcher in Bezug auf die Drehachse (18-18) der Koppelverbindung in den radialen Richtungen zwischen den Mitteln (Loch-Anordnungen 19 bis 21) an dem Koppelzwischenglied (10a oder 11b oder 10c oder 10d) für dessen drehfeste Verbindung mit dem Flansch (8) einerseits und den Mitteln (Ausbuchtungen 12, Schrauben-Durchgänge 34) an dem Koppelzwischenglied (10a oder 10b oder 10c oder 10d) für dessen drehfeste Verbindung mit der rotationssymmetrischen Masse (9) andererseits angeordnet ist.
Koppelverbindung nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Flansch (8) zugeordnete Dämpferteil (15a oder 15d) auf der dem Flansch (8) abgekehrten Stirnseite des Koppelzwischengliedes (10a oder 10d) angeordnet ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Flansch (8) zugeordnete Dämpferteil (15a oder 15d) konzentrisch außen zu der Anlagescheibe (22a oder 22d) für die Schraubenköpfe (23) angeordnet sowie mit der Anlagescheibe (22a oder 22d) einteilig ausgebildet ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang (24c) des dem Flansch (8) zugeordneten Dämpferteiles (15c) die Gestalt eines abgerundeten Vielecks aufweist.
Koppelverbindung nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Flansch (8) zugeordnete Dämpferteil (15b) auf der dem Flansch (8) zugekehrten Stirnseite des Koppelzwischengliedes (10b) angeordnet ist und die Anlagescheibe (22b) für die Schraubenköpfe (23) mit ihrem Außenumfang (24b) in radialer Überdeckung mit einem Teilbereich des dem Flansch (8) zugeordneten Dämpferteiles (15b) steht.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (8) zwei sowohl axial als auch radial gegeneinander versetzte sowie aneinander angrenzende radiale Stoßflächen (25 u. 26) für das Koppelzwischenglied (10b) und das dem Flansch (8) zugeordnete Dämpferteil (15b) aufweist, und daß das dem Flansch (8) zugeordnete Dämpferteil (15b) zwischen der zugehörigen Stoßfläche (26) des Flansches (8) einerseits und dem Koppelzwischenglied (10b) andererseits eingespannt ist.
Koppelverbindung nach Patentanspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang (24b) der Anlagescheibe (22b) für Schraubenköpfe (23) die Gestalt eines abgerundeten Vielecks aufweist.