EP4251904A1

EP4251904A1 - Triebrad

Info

Publication number: EP4251904A1
Application number: EP21806143.0A
Authority: EP
Inventors: Andreas Stuffer; Yile WU; Fritz Kornmeier
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2021-10-18
Publication date: 2023-10-04
Also published as: DE102021104889A1; US20240035555A1; CN116438391A; WO2022111748A1; KR102877480B1; KR20230079219A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Triebrad (1) mit einer einen Zugmittelanbindungsbereich (5) aufweisenden Triebscheibe (3) und einem Wellenanbindungsbereich (8), der entgegen der Dämpfungswirkung von mindestens einer Drehschwingungsdämpfungseinrichtung (10) relativ zu dem Zugmittelanbindungsbereich (5) verdrehbar ist, wobei mittels eines Deckels (34) ein mit Schmiermedium gefüllter Federaufnahmeraum (38) geschlossen ist. Das Triebrad (1) zeichnet sich dadurch aus, dass der Deckel (34) eine zur Triebscheibe (3) hin weisende Nut (50) aufweist, welche ein Dichtmittel (100) enthält.

Description

Triebrad

Die Erfindung betrifft ein Triebrad mit einer einen Zugmittelanbindungsbereich aufweisenden Triebscheibe und einem Wellenanbindungsbereich, der entgegen der Dämpfungswirkung von mindestens einer Drehschwingungsdämpfungseinrichtung relativ zu dem Zugmittelanbin dungsbereich verdrehbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Triebrads.

Aus der europäischen Patentschrift EP 1 612 386 B1 ist ein Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregats einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit einer Dämpfungseinrichtung bekannt, wobei das Triebrad mit einer Welle koppelbar ist und die Dämpfungseinrichtung zu mindest einen ohne Fett- oder Ölschmierung arbeitenden Torsionsschwingungsdämpfer um fasst, der einen Dämpferkäfig zur Aufnahme von zumindest einem als komprimierbare Feder ausgebildeten Federspeicher aufweist. Aus der internationalen Veröffentlichung W02008/058499 A2 ist ein Triebrad mit mindestens einer Triebscheibe und mit einer Dreh schwingungsdämpfungseinrichtung bekannt, die Bogenfedern umfasst, die in einem mit Fett gefüllten Federraum angeordnet sind, der mit Hilfe von Dichtlippen, die an einem Kunststoffteil ausgebildet sind, abgedichtet ist.

Bei der Verwendung eines Riemenscheibenentkopplers mit einer solchen Triebscheibe wird zum Abschließen des innenliegenden Raums zwischen der Triebscheibe und einem Deckel ein zylindrischer Pressverband eingesetzt. Je nach Dichtheitsanforderung, Viskosität des In nenmediums und der Makro- und Mikrogeometrie der Komponenten, der Betriebsdrehzahl und/oder Umgebungstemperatur ist zum Erfüllen einer Dichtheit ein zusätzliches Medi um/Dichtmittel erforderlich.

Trotzdem kann bei den Lösungen mit herkömmlichen Bauteildimensionen und -toleranzen ei ne gewünschte Dichtheit ohne Dichtmittel nicht unter allen Umständen sichergestellt werden. Auch bei Lösungen mit Dichtmittel an den Oberflächen ist nicht sichergestellt, dass dieses Dichtmittel gleichmäßig über den Umfang verteilt wird, da es nur während des Einschiebevor- gangs bzw. Einpressvorgangs von dem eingeschobenen Deckel in den Pressverband "mitge nommen" wird. Ebenso ist nicht sichergestellt, dass der nach der Montage innenliegende Raum, d. h. der Federaufnahmeraum, nicht durch Reste, die an der Vorderkante des Deckels mitgeschoben werden, verunreinigt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Triebrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaf fen, das einfach aufgebaut und/oder kostengünstig herstellbar ist und eine gute Dichtheit bie tet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Trieb rads bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Das erfindungsgemäße Triebrad dient zum Entkoppeln von Schwingungen und kann daher auch als Triebradentkoppler oder Riemenscheibenentkoppler bezeichnet werden. Zum Ent koppeln der Schwingungen werden vorzugsweise Federn, insbesondere Bogenfedern, ver wendet.

Die Lösung der Aufgabe besteht unter anderem darin, dass der Innenkörper des zylindrischen Pressverbands aus Triebscheibe und Deckel eines Triebrads mit einer Nut versehen ist, in die ein Dichtmittel vor dem Zusammenbau dosiert eingegeben werden kann. Die Nut ist vorzugs weise über den gesamten Umfang angeordnet. Die Öffnung der Nut weist dabei zur radial in nenliegenden Oberfläche der Triebscheibe hin. Beim Abschluss des Montageprozesses wird das Triebrad unter Drehzahleinfluss gesetzt, wodurch sich das Dichtmittel selbständig über den zu dichtenden Bereich verteilt und eine sichere Abdichtung in einem definierten Bereich gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Triebrad mit einer einen Zugmittelanbindungsbereich aufweisenden Triebscheibe und einem Wellenanbindungsbereich, der entgegen der Dämpfungswirkung von mindestens einer Drehschwingungsdämpfungseinrichtung relativ zu dem Zugmittelanbin dungsbereich verdrehbar ist, wobei mittels eines Deckels ein mit Schmiermedium gefüllter Federaufnahmeraum geschlossen ist, zeichnet sich dadurch aus, dass der Deckel eine zur Triebscheibe hin weisende Nut aufweist, welche ein Dichtmittel enthält.

Über den Zugmittelanbindungsbereich kann ein Zugmittel, beispielsweise ein Riemen, an das Triebrad gekoppelt werden und zur Übertragung von Drehmoment eingesetzt werden. Die re lative Verdrehung von Zugmittelanbindungsbereich und Wellenanbindungsbereich erfolgt um eine gemeinsame Drehachse. Die Bezeichnungen „axial“ und „radial“, die in diesem Doku ment verwendet werden, beziehen sich immer auf diese Drehachse. Das Dichtmittel ist in der Nut enthalten und liegt insbesondere nach der Montage radial außen in der Nut und damit be vorzugt an der Triebscheibe und gegebenenfalls am Deckel an. Vor der Montage des Triebra des wird das Dichtmittel in die Nut eingegeben und liegt bevorzugt am Nutgrund der Nut. Dadurch kann ein Verschmutzen des Dichtmittels oder ein Austragen des Dichtmittels in Be reiche, in denen es eine Verschmutzung darstellen würde, sicher vermieden werden. Gleich zeitig wird durch eine Beaufschlagung des Triebrades mit einer Drehzahl das Dichtmittel radial nach außen gedrängt und legt sich dichtend radial innenseitig an die Triebscheibe an. So kann bevorzugt ein in Umfangsrichtung gleichmäßiger Dichtmittelauftrag erreicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Deckel in die Triebscheibe eingepresst, so dass sich ein Pressverband zwischen Deckel und Triebscheibe bildet. Insbesondere die Aus bildung eines zylindrischen Querpressverbands erlaubt auf einfache Art und Weise die Mon tage und die Ausbildung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Deckel und Treibschei be.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Deckel in radialer Richtung auf einem Trag körper gelagert ist. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau des Triebrades.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Deckel ohne spanende Bearbeitung allein mittels Umformen aus einem Blech gefertigt. So kann eine einfache Herstellung des Deckels erreicht werden. Insbesondere kann die Nut ohne weitere Bearbeitungsschritte erzeugt wer den. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung bleibt der Deckel nach dem Umformen unge härtet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dichtmittel in der Nut radial außen positio niert. Dies ist insbesondere nach der Montage der Fall, nachdem das Triebrad mit eingebrach- tem Dichtmittel in Rotation gesetzt wird. Durch die anliegenden Fliehkräfte wird das Dichtmittel nach radial außen gedrängt und legt sich dadurch gleichmäßig radial innen an das Triebrad an.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als Dichtmittel ein anaerob aushärtendes, ins besondere thixotropes Dichtmittel eingesetzt. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang der Einsatz eines Dichtmittels mit einer Viskosität von 5.000 bis 25.000 Millipascalsekunden, ins besondere 5.000 bis 12.000 Millipascalsekunden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden Triebscheibe und Deckel einen Pressverband mit einem ersten Kontaktbereich und einem zweiten Kontaktbereich, die in axialer Richtung von einander beabstandet sind, wobei die Nut in axialer Richtung zwischen dem ersten Kon- taktbereich und dem zweiten Kontaktbereich ausgebildet ist. Somit ist auch das Dichtmittel in axialer Richtung zwischen erstem Kontaktbereich und zweitem Kontaktbereich ausgebildet, so dass ein Verdrängen des Dichtmittels durch Rotation nach radial außen dazu führt, dass beide Kontaktbereiche, die gleichzeitig die Fügestellen des Pressverbandes bilden, sicher abgedich tet werden. So kann eine sichere Abdichtung des Federraums des Triebrades erreicht wer den.

Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass das Dichtmittel radial innen zwischen dem ers ten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich an der Triebscheibe anliegt. Die Ver drängung des Dichtmittels durch Rotation führt also bevorzugt dazu, dass sich das Dichtmittel von einer Position radial außen am Deckel, also im Nutgrund, nach radial außen verlagert und dort radial innen an der Triebscheibe anliegt.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Triebrads vorgeschla gen mit den folgenden Schritten:

• Bereitstellen der T riebscheibe mit der Drehschwingungsdämpfungseinrichtung;

• Bereitstellen des Deckels;

• Einbringen des Dichtmittels in die Nut;

• Einpressen des Deckels in die Triebscheibe;

• Beaufschlagen des Verbands aus Triebscheibe und Deckel mit einer Rotationsbewegung, so dass das Dichtmittel mittels Fliehkraft aus der Nut nach radial außen gedrängt wird und die Fügestelle zwischen Triebscheibe und Deckel in einem axialen Bereich abdichtet.

Durch die Einbringung des Dichtmittels in die Nut des Deckels vor Ausbildung des Pressver bandes ist eine gute Dosierbarkeit des Dichtmittels gegeben, die wirksam eine Verteilung des Dichtmittels außerhalb der Fügestellen verhindert. Durch die Rotationsbewegung wird das Dichtmittel nach radial außen verdrängt und dadurch die Ausbildung einer Dichtung zwischen den Fügestellen des Dichtverbandes sicher erreicht und mögliche Ungleichmäßigkeiten in der Dichtmitteldosierung über den Umfang werden unter Fliehkrafteinwirkung ausgeglichen. Die für das Triebrad offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf das Herstellungsverfahren übertragen und anwenden und umgekehrt.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorran gig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Pro zessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegen stände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich of fensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbei spiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders darge stellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszei chen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren er gänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

Fig. 1 : ein Triebrad nach dem Stand der Technik im Querschnitt;

Fig. 2: einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Triebrades mit einer Nut im Deckel;

Fig. 3: einen Ausschnitt des Deckels aus Fig. 2;

Fig. 4: das Triebrad im Ausschnitt nach Ausbildung des Pressverbandes aber vor Ro tation des Triebrades; und

Fig. 5: einen Ausschnitt des Triebrades aus Fig. 4 nach Rotation des Triebrades.

Fig. 1 zeigt ein Triebrad 1 nach dem Stand der Technik wie oben beschrieben. Dabei soll mit einem bloßen zylindrischen Pressverband eine ausreichende Dichtungswirkung erzeugt wer den. Ein zylindrischer Pressverband zweier Blechteile (z. B. Triebscheibe 3 und Deckel 34) soll durch die Überdeckung im montierten Zustand wie in Fig. 1 dargestellt zwei Vorzugsbe reiche "A" und "B" mit hoher Flächenpressung und somit gewisser Dichtwirkung aufweisen. Diese bilden den ersten Kontaktbereich A und den zweiten Kontaktbereich B zwischen Deckel 34 und Triebscheibe 3. Der Deckel 34 ist dabei in radialer Richtung auf einem Tragkörper 9 gelagert, der hier als eingepresstes Gleitlager ausgebildet ist. Alternativ kann die radiale Lage rung des Deckels 34 auch durch die Ausgestaltung des Deckels 34 und der Triebscheibe 3 er reicht werden, beispielsweise durch die Ausgestaltung des Deckels 34 mit einem C-förmigen Querschnitt und die Ausgestaltung der Triebscheibe 3 mit L-förmigem Querschnitt.

Die Rotation des Triebrades 1 erfolgt um eine Drehachse 11. Die Triebscheibe 3 umfasst ei nen Zugmittelanbindungsbereich 5, an den ein nicht gezeigtes Zugmittel wie beispielsweise ein Riemen reibschlüssig angelegt werden kann zur Übertragung von Drehmoment zwischen Triebrad 1 und Zugmittel. Das Triebrad 1 weist ferner einen Wellenanbindungsbereich 8 auf, über den das Triebrad 1 mit einer Welle, insbesondere einer Kurbelwelle eines Verbren nungsmotors, verbindbar ist. So kann Drehmoment zwischen dem Verbrennungsmotor und einem über das Zugmittelanbindungsbereich 5 und ein entsprechendes Zugmittel verbunde nes elektrischen Aggregat wie einer Lichtmaschine oder einem Startergenerator in beide Rich tungen übertragen werden.

Wellenanbindungsbereich 8 und Zugmittelanbindungsbereich 5 sind relativ gegeneinander gegen eine Drehschwingungsdämpfungseinrichtung 10 verdrehbar. Diese umfasst in diesem Beispiel mehrere Federn 31, insbesondere Bogenfedern, die in einem Federaufnahmeraum 38 ausgebildet sind, der mit einem Schmiermedium gefüllt ist. Im aus dem Stand der Technik bekannten Beispiel erfolgt die Abdichtung im Wesentlichen über den ersten Kontaktbereich A und den zweiten Kontaktbereich B. Der erste Kontaktbereich A und der zweite Kontaktbereich B bilden sich beim Pressfügen. Bevorzugt ist es möglich, die genaue Lage des ersten Kon taktbereichs A und/oder des zweiten Kontaktbereichs B durch eine in diesem Bereich erhabe ne Drehkontur bei der Herstellung des Pressverbandes vorzugeben..

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Triebrades 1 mit einer Nut 50 im Deckel 34. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden hier nur die Unterschiede zum aus dem Stand der Technik bekannten Triebrad 1 erläutert, im Übrigen wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 oben verwiesen. In Fig. 2 ist eine Nut 50 im Innenbauteil des Pressverbands, also im Deckel 34, eingebracht, und zwar in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse zwischen dem ersten Kontaktbereich A und dem zweiten Kontaktbereich B. Die Nut 50 kann nachträg lich durch mechanische Bearbeitung erzeugt sein oder bereits bei einem Stanz- /Umform prozess als Einprägung eingebracht sein. Letzteres ist bevorzugt, da so ein zusätzli cher Verfahrensschritt in der Herstellung vermieden werden kann. Abhängig von der benötig ten Innenkontur darf diese Einprägung auch am Innendurchmesser in den Federraum 38 hin ein ausprägen. Das Dichtmittel in der Nut 50 ist in Fig. 2 nicht gezeigt.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Deckels 34 aus Fig. 2, wobei die Nut 50 mit derartigen Ab messungen ausgestaltet ist, dass die benötigte Menge an Dichtmittel 100 nach dem Aufbrin gen (auch unter Einwirkung von Schwerkraft) nicht über den zylindrischen Außendurchmesser des Deckels 34 (Innenbauteils) hinausragt. So kann ein Austritt des Dichtmittels 100 aus der Nut 50 beim Montieren von Deckel 34 und Triebscheibe 3 verhindert werden. Fig. 4 zeigt das Triebrad 1 aus Fig. 2 im Ausschnitt nach Ausbildung des Pressverbandes zwischen Triebscheibe 3 und Deckel 34 in den Kotaktbereichen A und B, aber vor Rotation des Triebrades 1 zur Verdrängung des Dichtmittels nach radial außen. In Fig. 4 ist der Zu sammenbau nach dem Montagevorgang gezeigt, wobei beim Montagevorgang die aufge brachte Menge Dichtmittel 100 in den Pressverband eingebracht ist, ohne dass etwas davon an der Vorderkante der Triebscheibe 3 /des Pressverbands abgestreift wird und das Bauteil unzulässig verschmutzt. Das Dichtmittel 100 befindet sich nach dem Montageprozess im Pressverband zwischen dem ersten Kontaktbereich A und dem zweiten Kontaktbereich B, welche an der gleichen Stelle angeordnet sind wie im Stand der Technik, also axial beider seits der Nut 50 (vgl. Fig. 1).

Nach dem Montageprozess wird das Bauteil unter Drehzahleinwirkung gebracht. Dadurch wird das Dichtmittel 100 in Fliehkraftrichtung nach außen gefördert und legt sich in den abzu dichtenden Pressverband zwischen dem ersten Kontaktbereiche A und dem zweiten Kontakt bereich B an und sorgt somit für die benötigte Dichtwirkung. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Das Dichtmittel 100 liegt also innerhalb der Nut 50 aber radial innen an der Treibscheibe 3 an. Weiterhin wird durch die Rotation und die anliegende Fliehkraft erreicht, dass das Dichtmittel 100 in die sich immer stärker verjüngenden Spalte zwischen Deckel 34 und Triebscheibe 3 im Bereich des ersten Kontaktbereichs A und des zweiten Kontaktbereichs B eindringt. Dies kann durch den Einsatz eines entsprechend thixotropen Dichtmittels 100 weiter verbessert werden.

Mittels der beschriebenen Gestaltung des Triebrads 1 und des Montage Herstellungsverfah rens wird das Dichtmittel 100 in den passenden Bereich eingebracht, ohne dass Dichtmittel 100 außerhalb des Pressverbands gerät. Das Dichtmittel 100 ist dann weder von außen sicht bar noch ragt es in den Federaufnahmeraum 38 hinein.

Durch Einbringen der Nut 50 bereits beim Stanz-/Umformprozess ist es möglich, den Press verband ohne Drehbearbeitung beim Deckel 34/Innenteil auszuführen und die nötige Dichtheit aufgrund des zusätzlichen Dichtmittels 100 sicherzustellen. Bezuqszeichenliste

1 T riebrad

3 Triebscheibe

5 Zugmittelanbindungsbereich

8 Wellenanbindungsbereich

9 Tragkörper

10 Drehschwingungsdämpfungseinrichtung

11 Drehachse

30 Federeinrichtung

31 Feder

34 Deckel

38 Federaufnahmeraum

50 Nut

100 Dichtmittel

A erster Kontaktbereich

B zweiter Kontaktbereich

Claims

Patentansprüche

1. Triebrad (1) mit einer einen Zugmittelanbindungsbereich (5) aufweisenden Triebschei be (3) und einem Wellenanbindungsbereich (8), der entgegen der Dämpfungswirkung von mindestens einer Drehschwingungsdämpfungseinrichtung (10) relativ zu dem Zugmittelanbindungsbereich (5) verdrehbar ist, wobei mittels eines Deckels (34) ein mit Schmiermedium gefüllter Federaufnahmeraum (38) geschlossen ist, dadurch ge kennzeichnet, dass der Deckel (34) eine zur Triebscheibe (3) hin weisende Nut (50) aufweist, welche ein Dichtmittel (100) enthält.

2. Triebrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (34) in die Triebscheibe (3) eingepresst ist.

3. Triebrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (34) in radialer Richtung auf einem Tragkörper gelagert ist.

4. Triebrad (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (34) ohne spanende Bearbeitung allein mittels Umformen aus einem Blech gefertigt ist.

5. Triebrad (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (34) nach dem Umformen ungehärtet bleibt.

6. Triebrad (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (100) in der Nut (50) radial außen positioniert ist.

7. Triebrad (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein anaerob aushärtendes thixotropes Dichtmittel (100) eingesetzt wird.

8. Triebrad (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Triebscheibe (3) und Deckel (34) einen Pressverband mit einem ersten Kontaktbereich (A) und einem zweiten Kontaktbereich (B) bilden, die in axialer Richtung von einander beabstandet sind, wobei die Nut (50) in axialer Richtung zwischen dem ersten Kon taktbereich (A) und dem zweiten Kontaktbereich (B) ausgebildet ist.

9. Triebrad (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (100) ra dial innen zwischen dem ersten Kontaktbereich (A) und dem zweiten Kontaktbereich (B) an der Triebscheibe (3) und gegebenenfalls am Deckel (34) anliegt.

10. Verfahren zum Herstellen eines Triebrads (1) nach einem der vorstehenden Ansprü che mit den folgenden Schritten: o Bereitstellen der T riebscheibe (3) mit der Drehschwingungsdämpfungseinrichtung

(10); o Bereitstellen des Deckels (34); o Einbringen des Dichtmittels (100) in die Nut (50); o Einpressen des Deckels (34) in die Triebscheibe (3); o Beaufschlagen des Verbands aus Triebscheibe (3) und Deckel (34) mit einer Rota tionsbewegung, so dass das Dichtmittel (100) mittels Fliehkraft aus der Nut (50) nach radial außen gedrängt wird und die Fügestelle zwischen Triebscheibe (3) und Deckel (34) in einem axialen Bereich abdichtet.