DE102009018574A1

DE102009018574A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102009018574A1
Application number: DE102009018574A
Authority: DE
Inventors: Steffen Lehmann; Dimitri Sieber
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2009-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit entgegen der Wirkung über den Umfang verteilter Energiespeicher, denen zumindest eine Reibeinrichtung parallel und/oder seriell zugeschaltet ist, gegeneinander begrenzt verdrehbarem Eingangsteil und Ausgangsteil. Zur Erhöhung der Verschleißgrenze und einer Spreizung der Kennlinie einer Reibeinrichtung ist diese durch zwei ineinander geschachtelte Tellerfedern gebildet, die einen Formschluss miteinander bilden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil und zumindest einer zwischen diesen wirksamen Reibeinrichtung.
Derartige Drehschwingungsdämpfer sind aus drehschwingungsbelasteten Anwendungen insbesondere aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine, beispielsweise als Zweimassenschwungräder, Kupplungsscheiben und Riemenscheibendämpfer bekannt. 1 zeigt hierzu einen Drehschwingungsdämpfer 1 am Beispiel einer im Teilschnitt dargestellten Kupplungsscheibe 2 mit einem Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4, wobei das Eingangsteil 3 radial außerhalb der Energiespeicher 5 von Reibbelägen, die mit einer Reibungskupplung, die mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist, angetrieben wird. Das Ausgangsteil ist mittels der Verzahnung 6 mit der Getriebeeingangswelle eines Getriebes verzahnt. Die auf der Nabe 7 des Ausgangsteils 4 verdrehbar zentrierten Flanschteile 8, 9 beaufschlagen die Energiespeicher 5 auf einer Seite und das Flanschteil 10 des Ausgangsteils auf der anderen Seite, so dass Eingangsteil 3 und Ausgangsteil 4 entgegen der Wirkung der Energiespeicher 5 gegeneinander relativ und begrenzt verdrehbar sind. Zumindest einem Teil des Verdrehwegs ist eine Reibeinrichtung 11 zugeschaltet. Diese besteht aus einer Reibscheibe 12, die an ihrem Außenumfang ein Außenprofil 13 aufweist, das in Ausnehmungen 14 des Flanschteils 9 axial eingreift und je nach Ausbildung des Formschlusses ohne Spiel oder zu Ausbildung einer verschleppten Reibung mit Spiel vom Flanschteil 9 mitgenommen wird. Radial innen weist die Reibscheibe eine Reibfläche 15 auf, die mit einer Gegenreibfläche 16 des Ausgangsteils 4 verspannt ist. Je nach gewünschten Reibkoeffizienten kann die Gegenreibfläche 16 durch eine aus Kunststoff hergestellte Gegenreibscheibe 17 gebildet sein. Die Reibscheibe 12 ist zur Herstellung einer Verspannung zur Gegenreibfläche 16 als Teller- oder Membranfeder mit einer vorgegebenen Kennlinie in axiale Richtung ausgebildet, die bei zunehmendem axialem Verschleiß der Reibpartner in Grenzbereiche der Kennlinie gerät, so dass eine zuverlässige Funktion der Reibeinrichtung 11 gefährdet ist.
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Drehschwingungsdämpfer mit einer verbesserten Ausgestaltung einer Reibeinrichtung vorzuschlagen, die insbesondere eine verlängerte Verschleißgrenze und/oder einen vergrößerten Kennlinienbereich aufweist.
Die Aufgabe wird durch einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Eingangsteil und einem entgegen dem Eingangsteil begrenzt entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers um eine gemeinsame Rotationsachse verdrehbaren Ausgangsteil gelöst, wobei zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil zumindest über einen Teilwinkel einer Verdrehung von Eingangsteil und Ausgangsteil eine aus zwei gleichen gegeneinander angeordneten Tellerfedern gebildete Reibeinrichtung vorgesehen ist, deren Tellerfedern aufeinander zentriert sind und in Umfangsrichtung einen Formschluss aufweisen. Die Tellerfedern können aus Stahl oder bei beispielsweise geringerer Beanspruchung aus Kunststoff, vorzugsweise verstärktem Kunststoff, gefertigt sein. Durch den Formschluss zwischen den beiden Tellerfedern kann an der auf diese Weise ausgebildeten Reibeinrichtung sowohl am Eingangsteil als auch am Ausgangteil ein Reibkontakt mit jeweils einer Reibfläche und einer hierzu korrespondierenden am Eingangsteil und am Ausgangsteil vorgesehenen Gegenreibfläche vorgesehen werden.
In vorteilhafter Weise wird der Reibkontakt infolge einer größeren Reibfläche am Außenumfang der Tellerfedern vorgesehen, so dass die Tellerfedern vorzugsweise an deren Innenumfang miteinander einen Formschluss bilden. Besonders vorteilhaft an der Ausgestaltung des Formschlusses direkt zwischen den beiden Tellerfedern ist, dass keine weiteren Vorkehrungen am Drehschwingungsdämpfer bezüglich einer Drehmitnahme der Tellerfedern und auch keine weiteren Bauteile zur Verdrehsicherung der beiden Tellerfedern gegeneinander vorgehalten werden müssen.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden die Tellerfedern an Ihrem Innenumfang mit über den Umfang verteilten Einhängezungen versehen, die bei einer Stapelung der Tellerfedern axial ineinander greifen und in Umfangsrichtung einen Formschluss bilden. Dabei können zwischen drei und zehn, vorzugsweise sechs Einhängezungen über den Umfang verteilt werden, wobei die Zwischenräume der Einhängezungen in Umfangsrichtung so bemessen sein können, dass entsprechend ihrer Ausdehnung in Umfangsrichtung die Einhängezungen der anderen Tellerfederzungen ohne Spiel in die Zwischenräume eingreifen können. Eine mit derartigen Tellerfedern gebildete Reibeinrichtung ist über den gesamten Verdrehweg von Ausgangs- und Eingangsteil aktiv. In weiteren Ausführungsbeispielen können die Zwischenräume so bemessen sein, dass die sich über den Umfang abwechselnden Einhängezungen gegeneinander Spiel aufweisen, so dass eine Reibeinrichtung mit derartigen Tellerfedern erst nach Aufbrauch des Spiels Wirkung entfaltet und damit eine verschleppte Reibung darstellbar ist.
In vorteilhafter Weise sind die Einhängezungen axial abgestützt. Auf diese Weise kann insbesondere ein Ausbrechen einzelner Einhängezungen verhindert werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass in Umfangsrichtung betrachtet in den Zwischenräumen der Einhängezungen radial erweiterte Krafteinleitungszungen vorgesehen sind. Diese Krafteinleitungszungen können auf einem größeren Innenumfang als die Einhängezungen angeordnet sein und an ihrem Außenumfang die Einhängezungen abstützen. Dabei können die Einhängezungen in einem spitzen Winkel axial aneinander angelegt sein, so dass sich vorzugsweise beide in axiale Richtung axial verlagern und sich damit die beiden Kennlinien der beiden Tellerfedern überlagern und entlang ihres axialen Federwegs der doppelte Kennlinienbereich nutzbar ist.
Die Tellerfedern werden bei einer Herstellung aus Stahl vorzugsweise gestanzt. Hierzu werden die Übergänge der Einhänge und Krafteinleitungszungen in der Weise ausgeschnitten, dass runde Schnittkonturen entstehen, um Risse zu vermeiden. Weiterhin können die Einhängezungen im Bereich ihrer Kontaktierung mit den Einhängezungen der jeweils anderen Tellerfeder gegenüber ihrem Stanzgrund zum Kraftrand der Tellerfeder in Umfangsrichtung breiter ausgestaltet sein. Nach dem Stanzen können die Tellerfedern gehärtet, beispielsweise einsatzgehärtet werden. Die Einhängezungen und/oder Krafteinleitungszungen können zusätzlich partiell, beispielsweise induktiv gehärtet sein.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 9 näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Ansicht eines ein Ausführungsbeispiels eines Drehschwingungsdämpfers gemäß des Stands der Technik,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Tellerfeder zur Bildung einer Reibeinrichtung;
3 die Tellerfeder der 2 im Schnitt,
4 die Tellerfeder der 2 im Schnitt durch eine weitere Schnittlinie,
5 eine Ansicht zweier ineinander geschachtelter Tellerfedern der 2,
6 die Anordnung der 5 im Schnitt,
7 eine aus den Tellerfedern der 2 bis 6 gebildete Reibeinrichtung,
8 die Kennlinie einer einzelnen Tellerfeder und
9 die Kennlinie der Anordnung zweier Tellerfedern.
Die 2 zeigt eine Ansicht, die 3 und 4 jeweils einen Schnitt längs der Schnittlinien A-A, B-B einer Tellerfeder 18 mit einem Kraftrand 19 und mit über den Umfang verteilten Einhängezungen 20. Die Einhängezungen 20 weisen jeweils einen aus dem Kraftrand 19 radial nach innen auskragenden Stanzgrund 21 mit einem umfangsseitig verbreiterten Kontaktbereich 22 auf. Die Kontaktbereiche 22 der Einhängezungen 20 weisen in Umfangsrichtung Zwischenräume 24 auf, so dass Einhängezungen einer mit der Tellerfeder 18 verschachtelten Tellerfeder axial eingebracht und mit der Tellerfeder 18 an den Kontaktflächen 23 der Einhängezungen 20 einen Formschluss in Umfangsrichtung bilden.
In den Zwischenräumen der Einhängezungen 20 sind Krafteinleitungszungen 25 vorgesehen, die auf einen geringeren Innendurchmesser als die Einhängezungen 20 aus dem Kraftrand auskragen. Zur Darstellung der Tellerfedereigenschaften der Tellerfeder 18 sind die Einhängezungen 20 und die Krafteinleitungszungen 25 axial gegenüber dem Kraftrand ausgestellt. Die Krafteinleitungszungen 25 stützen die Einhängezungen einer mit der Tellerfeder 18 verschachtelten Tellerfeder mittels der Stirnflächen 26 ab. Hierzu können die Stirnflächen entsprechend angewinkelt sein und/oder eine entsprechende Phase aufweisen. Alternativ können die Einleitungszungen lediglich auf einer Kante der Stirnflächen 26 anliegen, die hierzu entsprechend gerundet sein kann, so dass die Einhängezungen auf der Kante abwälzen.
5 zeigt eine Ansicht und 6 einen Schnitt zweier miteinander verschachtelter oder verschränkter Tellerfedern 18, 27, die gleich sind und lediglich zur Unterscheidung in der Beschreibung mit unterschiedlichen Bezugszeichen belegt sind. Die beiden Tellerfedern 18, 27 werden mittels ihrer Einhängezungen 20, 28 so ineinander eingehängt, dass die Einhängezungen 20, 28 in die Zwischenräume zwischen diesen eingeführt und an den Krafteinleitungszungen 25, 29 zur Anlage kommen. Bei einer axialen Krafteinleitung in die Kraftränder 19, 30 der Tellerfedern 18, 27 werden diese axial gegeneinander verspannt und übertragen diese Kraft auf die Einhängezungen 20, 28. Als Widerlager dienen die Krafteinleitungszungen 25, 29 der jeweils anderen Tellerfeder, wodurch sich gegensätzlich wirkende axiale Federkräfte aufbauen, die als Federenergie in den beiden Tellerfedern 18, 27 gespeichert werden.
7 zeigt einen Ausschnitt einer anstelle der Reibeinrichtung 11 der 1 vorteilhaft verwendbaren Reibeinrichtung 31. Hierzu sind die beiden in den 5 und 6 dargestellten Tellerfedern 18, 27 mit jeweils einem fest mit dem Eingangsteil 3 beziehungsweise Ausgangsteil 4 (1) axial verspannt und bilden mittels jeweils einer Reibfläche 32, 33 mit einer korrespondierenden Gegenreibfläche 34, 35 der Reibringe 36, 37, die drehfest mit Einbeziehungsweise Ausgangsteil eines Drehschwingungsdämpfers verbunden sind, einen Reibkontakt. Werden die Einhängezungen 20, 28 mit Umfangsspiel gegeneinander verse hen, kann eine verschleppte Reibung dargestellt werden. Durch die Reibeinrichtung 31 kann auf gleichem Durchmesser der Reibringe 36, 37 quasi die doppelte Reibfläche dargestellt werden. Weiterhin braucht keines der Flanschteile des Drehschwingungsdämpfers mit Ausnehmungen wie Ausstanzungen versehen zu werden.
8 zeigt die Federkennlinie 38 einer einzelnen Tellerfeder 18 (2 bis 4) in einem Diagramm der Axialkraft F gegen die axiale Auslenkung S. In der Einbaulage H₁ ergibt sich die Spannkraft F₁, die bei den angegebenen Wegtoleranzen ΔS₁ um entsprechende Fehlertoleranzen ΔF₁ vom Idealwert im Bereich eines für eine Tellerfeder typischen Plateaus 40 mit sehr flacher Kraftentwicklung über den Weg abweicht. Insbesondere bei einem Verschleiß der Reibringe 36, 37 (7) nimmt die Verspannung ab, so dass die axiale Auslenkung S der Tellerfeder kleiner wird und deren Axialkraft F abnimmt.
9 zeigt die Federkennlinie 39 von zwei entsprechend der 7 miteinander verspannter Tellerfedern 18, 27 in einer Reibeinrichtung 31 (7) in einem Diagramm der Axialkraft F gegenüber der axialen Auslenkung S. Dabei addieren sich die Axialkräfte entsprechend der Eigenschaften der beiden Tellerfedern im Wesentlichen, was zu einer Verbreiterung des Plateaus 40 (8) gegenüber der Verwendung einer Tellerfeder führt. Infolgedessen ergeben sich für ähnliche Fehlertoleranzen ΔF₂ deutlich verbreiterte Wegtoleranzen ΔS₂ der Spannkraft F₂ in Einbaulage H₂. Daraus resultiert eine höhere Kraftkonstanz über den axialen Weg einer Reibeinrichtung, so dass ein hoher Verschleiß entsprechend einer axialen Abnahme der axialen Auslenkung der Tellerfedern in Kauf genommen werden kann, der einerseits eine höhere Laufdauer und/oder den Einsatz weicherer und daher bezüglich ihrer Reibung verbesserter oder kostengünstiger Materialien erlaubt. So können beispielsweise entsprechend ausgelegte Kunststoffe mit optimierten Reibkoeffizienten als Reibpartner mit Gegenreibflächen für die Reibflächen der Tellerfedern eingesetzt werden.

1: Drehschwingungsdämpfer
2: Kupplungsscheibe
3: Eingangsteil
4: Ausgangsteil
5: Energiespeicher
6: Verzahnung
7: Nabe
8: Flanschteil
9: Flanschteil
10: Flanschteil
11: Reibeinrichtung
12: Reibscheibe
13: Außenprofil
14: Ausnehmung
15: Reibfläche
16: Gegenreibfläche
17: Gegenreibscheibe
18: Tellerfeder
19: Kraftrand
20: Einhängezunge
21: Stanzgrund
22: Kontaktbereich
23: Kontaktfläche
24: Zwischenraum
25: Krafteinleitungszunge
26: Stirnfläche
27: Tellerfeder
28: Einhängezunge
29: Krafteinleitungszunge
30: Kraftrand
31: Reibeinrichtung
32: Reibfläche
33: Reibfläche
34: Gegenreibfläche
35: Gegenreibfläche
36: Reibring
37: Reibring
38: Federkennlinie
39: Federkennlinie
40: Plateau
41: Plateau
A-A: Schnittlinie
B-B: Schnittlinie
F: Axialkraft
F₁: Spannkraft
F₂: Spannkraft
H₁: Einbaulage
H₂: Einbaulage
S: axiale Auslenkung
ΔF₁: Fehlertoleranz
ΔF₂: Fehlertoleranz
ΔS₁: Wegtoleranz
ΔS₂: Wegtoleranz

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1) mit einem Eingangsteil (3) und einem entgegen dem Eingangsteil (3) begrenzt entgegen der Wirkung zumindest eines Energiespeichers (5) um eine gemeinsame Rotationsachse verdrehbaren Ausgangsteil (4), wobei zwischen Eingangsteil (3) und Ausgangsteil (4) zumindest über einen Teilwinkel einer Verdrehung von Eingangsteil (3) und Ausgangsteil (3) eine Reibeinrichtung (31) wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibeinrichtung (31) zumindest aus zwei gleichen gegeneinander angeordneten Tellerfedern (18, 27) gebildet ist, die Tellerfedern (18, 27) aufeinander zentriert sind und in Umfangsrichtung einen Formschluss aufweisen.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tellerfedern (18, 27) an ihrem Innenumfang zueinander angeordnet sind.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedern (18, 27) an Ihrem Innenumfang über den Umfang verteilte Einhängezungen (20, 28) aufweisen, die bei einer Stapelung der Tellerfedern (18, 27) axial ineinander greifen und in Umfangsrichtung einen Formschluss bilden.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss spielbehaftet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhängezungen (20, 28) axial abgestützt sind.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Abstützung in Zwischenräumen (24) abwechselnd zu den Einhängezungen (20, 28) Krafteinleitungszungen (25, 29) angeordnet sind.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitungszungen (25, 29) einen größeren Innenumfang als die Einhängezungen (20, 28) aufweisen.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tellerfedern (18, 27) radial außen jeweils eingangsseitig beziehungsweise ausgangsseitig an ihrem Außenumfang axial belastet werden.