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Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Sekundärmasse einen Nabenflansch umfasst, der mit einer Fahrzeugkupplung verbindbar ist.
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In Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, Baumaschinen und dergleichen sind Verbrennungsmotoren als Antriebsmaschinen angeordnet, die mit in Brennräumen wie Zylindern ablaufenden Verbrennungsvorgängen bauartbedingt ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf die den Antriebsstrang antreibende Kurbelwelle übertragen. Daher treten Dreh- oder Torsionsschwingungen auf, zu deren Dämpfung Drehschwingungsdämpfer oder Drehschwingungstilger eingesetzt werden.
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Als Drehschwingungsdämpfer sind sogenannte Zweimassenschwungräder (ZMS) beispielsweise aus der
DE 39 31 429 A1 bekannt, bei denen das an der Kurbelwelle angeordnete Schwungrad ein Primärteil mit einer zugeordneten Primärmasse und ein Sekundärteil mit einer zugeordneten Sekundärmasse umfasst und Primärteil und Sekundärteil relativ zueinander begrenzt entgegen der Wirkung von Energiespeichern verdrehbar miteinander gekoppelt sind.
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Fliehkraftpendel sind als Drehschwingungstilger insbesondere bei Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen beispielsweise aus der
DE 10 2004 011 830 A1 bekannt. Hier werden Tilgermassen begrenzt verschwenkbar an einem Pendelflansch angeordnet, der von einer mit Drehschwingungen behafteten Antriebseinheit wie einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Infolge der durch unterschiedliche Drehbeschleunigung des Pendelflansches bewirkten Pendelbewegung der Tilgermassen gegenüber dem Pendelflansch tritt ein Tilgungseffekt der Drehschwingungen ein. Beidseitig des Pendelflansches können dabei Tilgermassen angeordnet sein, wobei axial gegenüber liegende Tilgermassen mittels Stegen miteinander zu Tilgermassenpaaren verbunden sind. Die Stege bewegen sich in Öffnungen, deren Form dem Pendelweg der Tilgermassenpaare angepasst ist. Ein Zweimassenschwungrad (ZMS), das sekundärseitig mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung (FKP, Fliehkraftpendel) gekoppelt ist, ist ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt.
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In einigen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn die Masse oder das Massenträgheitsmoment insbesondere der Sekundärseite vergrößert wird.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Zweimassenschwungrad mit vergrößertem Massenträgheitsmoment anzugeben, bei dem keine zusätzlichen Bauteile zu montieren sind.
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Dieses Problem wird durch ein Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärmasse und einer Sekundärmasse, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Sekundärmasse einen Nabenflansch umfasst, der mit einer Fahrzeugkupplung verbindbar ist, wobei der Nabenflansch eine Zusatzmasse aufweist. Die Zusatzmasse erhöht das Massenträgheitsmoment der Sekundärseite. Die Zusatzmasse schließt sich in einer Ausführungsform der Erfindung radial nach außen an den Teil des Nabenflansches, der der Drehmomentübertragung zwischen Sekundärflansch und Fahrzeugkupplung dient, an.
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Die Zusatzmasse ist in einer Ausführungsform der Erfindung radial außerhalb eines Nietkreises einer Vernietung des Nabenflansches mit einem Sekundärflansch angeordnet. Die Nutzung dieses Bereiches erschließt einen Bereich des Nabenflansches als Zusatzmasse, der nicht der Drehmomentübertragung zwischen Sekundärflansch und Fahrzeugkupplung dient und darüber hinaus durch eine große Entfernung zur Drehachse eine im Verhältnis zur angebrachten Zusatzmasse eine große Erhöhung des Massenträgheitsmomentes bewirkt.
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Nabenflansch und Zusatzmasse sind in einer Ausführungsform der Erfindung ein einteiliges Bauteil. Die Zusatzmasse ist einteilig mit dem Nabenflansch gefertigt. Der Nabenflansch und damit die Zusatzmasse sind in einer Ausführungsform der Erfindung aus einem ebenen Blechzuschnitt durch Stanz-/Biegepressen hergestellt. Die Zusatzmasse umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung eine im Wesentlichen radial verlaufende Zusatzmassenscheibe.
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Der Nabenflansch und die Zusatzmassenscheibe weisen in einer Ausführungsform der Erfindung eine im Wesentlichen konstante Dicke auf.
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In einer in einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Zweimassenschwungrad eine Fliehkraftpendeleinrichtung, die vorzugsweise sekundärseitig angeordnet ist. Die Zusatzmasse trägt in einer Ausführungsform der Erfindung eine Fliehkraftpendeleinrichtung. Der Bereich, in dem die Fliehkrfatpendeleinrichtung angeordnet ist wird dabei vorzugsweise gehärtet. Alternativ ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung an dem Sekundärflansch angeordnet. Die Fliehkraftpendeleinrichtung erhöht die Tilgerwirkung des Zweimassenschwungrades.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens ein Fliehkraftpendel, das an einer Trägerscheibe gelagert ist, wobei die Trägerscheibe und der Nabenflansch einteilig gefertigt sind. Der Nabenflansch und die Trägerscheibe weisen in einer Ausführungsform der Erfindung eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. Dadurch können Trägerscheibe und der Nabenflansch durch Stanzbiegen aus einem ebenen Blechzuschnitt gefertigt werden.
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Der Nabenflansch ist in einer Ausführungsform der Erfindung lösbar, insbesondere mittels einer Steckverzahnung, mit einer Fahrzeugkupplung verbindbar. Die Steckverzahnung ist in einer Ausführungsform der Erfindung vernickelt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades in einer Schnittdarstellung und
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades 1. Ein solches Zweimassenschwungrad 1 wird im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Fahrzeugkupplung angeordnet. Der Verbrennungsmotor ist üblicherweise ein Otto- oder Dieselmotor. Die Fahrzeugkupplung ist eine Einfach- oder Doppelkupplung. Das Drehmoment der Fahrzeugkupplung wird über ein Schaltgetriebe, mindestens ein Differenzialgetriebe und Kardanwellen auf die Antriebsräder übertragen.
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Die Rotationsachse des Zweimassenschwungrades ist in 1 mit R bezeichnet. Die Rotationsachse R ist die Rotationsachse des Zweimassenschwungrades 1 und gleichzeitig die Rotationsachse einer Kurbelwelle eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors und auch die Rotationsachse einer dem Zweimassenschwungrad 1 nachgeordneten Fahrzeugkupplung, die ebenfalls nicht dargestellt ist. Im Folgenden wird, soweit nicht anders angegeben, unter der axialen Richtung die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung eine Richtung senkecht zur Rotationsachse R verstanden. Die Umfangsrichtung ist eine Drehung um die Rotationsachse R.
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Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst eine Primärschwungmasse 2 sowie eine Sekundärschwungmasse 3, die gegen die Kraft einer Bogenfederanordnung als Energiespeicher relativ zueinander um die Rotationsachse R verdreht werden können. Die Primärschwungmasse 2 wird auch als Primärseite oder Eingangsteil, die Sekundärschwungmasse 3 auch als Sekundärseite oder Ausgangsteil bezeichnet. Die Bogenfederanordnung umfasst mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Bogenfedern 4, wobei jede Bogenfeder 4 koaxial angeordnete innere Bogenfedern und äußere Bogenfedern umfassen kann. Die Bogenfedern 4 werden im Betrieb durch die auf diese einwirkende Fliehkraft nach außen gegen die Primärschwungmasse 2 gedrückt. Daher ist an der radial außen gelegenen Seite eine Gleitschale 5 angeordnet, welche den Verschleiß zwischen den Bogenfedern und der Primärschwungmasse 2 verringert. Die Primärschwungmasse 2 umfasst ein motorseitiges Primärschwungmassenblech 6 und einen kupplungsseitigen Primärschwungmassendeckel 7, welche miteinander verschweißt sind. Das Primärschwungmassenblech 6 und der Primärschwungmassendeckel 7 schließen eine Bogenfederaufnahme 8 ein, in der die Bogenfedern 4 angeordnet sind. Die Bogenfedern 4 stützen sich mit einem Federende jeweils an der Primärschwungmasse 2 ab, beispielsweise an hier nicht dargestellten Stegen oder Nasen, die in die von dem Primärschwungmassenblech 6 und dem Primärschwungmassendeckel 7 umschlossene Bogenfederaufnahme 8 ragen. Mit dem jeweils anderen Federende stützen sich die Bogenfedern 4 an Flanschflügeln eines Sekundärflansches 10 ab. Die Flanschflügel erstrecken sich radial nach außen und fassen die Federenden der Bogenfedern 4 ein. An dem Primärschwungmassendeckel 7 ist des Weiteren ein Anlasserzahnkranz 14 angeordnet, welcher in Einbaulage des Zweimassenschwungrades mit einem hier nicht dargestellten elektrischen Anlasser des Kraftfahrzeugs in Eingriff gebracht werden kann. Die Primärschwungmasse 2 wird in Einbaulage zur Übertragung eines Drehmoments mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit Schrauben verschraubt.
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Der Sekundärflansch 10 ist mit einem Nabenflansch 11 mittels Nieten 13 verbunden. Die Niete 13 sind durch Bohrungen 9 in dem Primärschwungmassenblech 6 zugänglich. Die Bohrungen 9 sind durch Kappen 16 verschlossen, welche nach der Vernietung der Niete 13 in die Bohrungen 9 eingepresst werden. Zwischen Sekundärflansch 10 und Kupplungsflansch 11 ist ein Dichtungsblech 12 angeordnet, welches an seinem Außenumfang mit dem Primärschwungmassendeckel 7 in Kontakt ist. In dem Primärschwungmassenblech 6 sind Bohrungen 15 angeordnet, durch die in Einbaulage des Zweimassenschwungrades 1 Schrauben zur Verschraubung des Zweimassenschwungrades 1 mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ragen. Eine Unterlegscheibe 27 ist den Schraubenköpfen der Kurbelwellenverschraubung untergelegt. Radial außerhalb der Kurbelwellenverschraubung ist ein Dichtungsring 28 angeordnet, der einerseits das Primärschwungmassenblech 6 und andererseits den Sekundärflansch 10 kreisringförmig berührt und so den Spalt zwischen beiden abdichtet, sodass die Bogenfederaufnahme 8 gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
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An dem Sekundärflansch ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung 17 angeordnet. Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche bewegliche Massen als sogenannte Pendelmassen angebracht. Diese Massen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Dämpfung der Erregerschwingung kommt, die Pendelmasse also als Schwingungstilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann eine Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich der durch Drehzahlungleichheiten angeregten Schwingungen erzielt werden.
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Über den Umfang der Fliehkraftpendeleinrichtung 119 verteilt sind mehrere Fliehkraftpendel 18 angeordnet. Die Fliehkraftpendel 18 umfassen jeweils eine kupplungsseitige Pendelteilmassen 19a und eine getriebeseitige Pendelteilmasse 19b.
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Die kupplungsseitige Pendelteilmasse 19a und die getriebeseitige Pendelteilmasse 19b sind beiderseits des Sekundärflansches 10, der als Trägerscheibe für die Fliehkraftpendel dient, angeordnet und fest miteinander verbunden. Die kupplungsseitige Pendelteilmasse 19a und die getriebeseitige Pendelteilmasse 19b werden durch mehrere Nietbolzen fest miteinander verbunden. Die fest miteinander verbundenen Pendelteilmassen 19a und 19b der Fliehkraftpendel 18 sind entlang einer Kulissenführung verschiebbar (beweglich) gegenüber dem Sekundärflansch 10 gelagert. Die Kulissenführung ermöglicht eine Pendelbewegung um einen Pendelmittelpunkt im Fliehkraftfeld der rotierenden Fliehkraftpendeleinrichtung 1.
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Da die Fliehkraftpendel 18 relativ zu dem Sekundärflansch 10 sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung entlang der Kulissenführung verschiebbar angeordnet sind, sind in dem Sekundärflansch 10 jeweils Ausschnitte eingebracht, in denen die Nietbolzen spielbehaftet gegenüber dem Sekundärflansch 10 angeordnet sind. Durch Nieten wird ggf. ein Abstandhalter aus Metall und ggf. ein Anschlagelement aus Gummi, die miteinander verbunden sein können, zwischen den Pendelteilmassen 19a, 19b fixiert.
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In Langlöchern 20 in den Pendelteilmassen 19 sowie in Langlöchern 21 in dem Sekundärflansch 10 sind Führungsrollen 22 angeordnet. Die Führungsrollen 22 sind rotationssymmetrische Körper. Die Führungsrollen 22 bilden in Verbindung mit den Langlöchern 20 in den Pendelteilmassen 19 und den Langlöchern 20 in dem Sekundärflansch 10 eine Kulissenführung für die Fliehkraftpendel 18, die eine Bewegung der Fliehkraftpendel 18 entlang vorgegebener Bahnen relativ zu dem Sekundärflansch 10 ermöglichen. Die Laufbahnen der Führungsrollen 22 gegenüber der Trägerscheibe 2 bzw. den Fliehkraftpendeln 18 sind so ausgelegt, dass sich der Schwerpunkt der Fliehkraftpendel 18 auf einer Kreisbahn mit einem Radius l bewegt, wobei der Radius l der Kreisbahn einen Abstand e zur Rotationsachse R aufweist. Diese Bewegung erzeugt einen variablen Abstand des Schwerpunkts zur Rotationsachse R. Die Quadratwurzel aus dem Verhältnis Abstand e zu Radius l ist ein Maß für die Eigenkreisfrequenz des Fliehkraftpendels relativ zur Kreisfrequenz der Rotation um die Rotationsachse R. Die Eigenkreisfrequenz bzw. Tilgerfrequenz des Fliehkraftpendels ist daher proportional zur Drehzahl der Fliehkraftpendeleinrichtung. Bei Abstimmung nahe oder direkt auf die Haupterregeranordnung des Antriebsstrangs erfolgt eine Reduzierung der Schwingungsamplitude über dem gesamten Drehzahlbereich. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 17 ist in dem gegenüber der Umgebung u. a. durch das Dichtungsblech 12, den Dichtungsring 28 und die Kappen 16 abgedichteten Raum angeordnet.
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Der Nabenflansch 11 umfasst einen radial inneren Bereich 23 und einen radial äußeren Bereich 24. Als radial innerer Bereich 23 wird der Bereich radial innerhalb der Niete 13, die auf einem Nietkreis angeordnet sind, bezeichnet. Entsprechend wird als radial äußerer Bereich 24 der Bereich radial außerhalb der Niete 13 bezeichnet. Der Nabenflansch 11 umfasst mit dem radial äußeren Bereich 24 eine Zusatzmasse zur Erhöhung des Massenträgheitsmomentes der Sekundärseite des Zweimassenschwungrades 1. Der radial innere Bereich 23 des Nabenflansches 11 umfasst Bohrungen 29, durch die die Kurbelwellenverschraubung zugänglich ist. Der radial innere Bereich 23 ist in der Schnittdarstellung bogenförmig und umfasst einen hohlzylindrischen Bereich 30 mit einer Axialverzahnung (Steckverzahnung) 31, mit der der Nabenflansch 11 mit nachgeordneten Teilen der Fahrzeugkupplung, insbesondere einem Kupplungsgehäuse, drehfest verbunden werden kann.
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Der radial äußere Bereich 24 geht über einen in der Schnittdarstellung schräg verlaufenden Bereich 32 in einen scheibenförmigen radial verlaufenden Bereich 33 über. An diesen schließt sich radial außen ein hohlzylindrischer Bereich 34 an.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades 1 in einer Schnittdarstellung. Bei diesem ist gegenüber dem anhand der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Fliehkraftpendeleinrichtung 17 an dem radial äußerer Bereich 24 (der Zusatzmasse) des Nabenflansches 11 statt an dem Sekundärflansch 10 angeordnet. Zur Abdichtung der Bogenfederaufnahme ist hier eine Dichtungsanordnung 35 mit einem kurbelwellenseitigen Dichtungsring 36 sowie einem kupplungsseitigen Dichtungsring 37 an dem Sekundärflansch 10 zwischen Primärschwungmassenblech 6 und Primärschwungmassendeckel 7 angeordnet. Der kupplungsseitige Dichtungsring 37 ist durch eine Tellerfederscheibe 38 in axialer Richtung vorgespannt. Die Dichtungsanordnung 35 dient zugleich als Reibeinrichtung um trockene oder viskose Reibung bei einer Relativdrehung der Primärseite gegenüber der Sekundärseite zu erzeugen. Eine mit dem Primärschwungmassendeckel 7 verschweißte Staubschutzscheibe 25 deckt die Fliehkraftpendeleinrichtung 17 nach außen ab. Zwischen Primärschwungmassenblech 6 und Kurbelwelle ist in Einbaulage ein Kurbelwellenflansch 39 angeordnet. Dieser kann Mittel zur Zentrierung der Sekundärseite gegenüber der Primärseite umfassen.
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Die Verbindung des Sekundärflansches 10 mit dem Nabenflansch 11 ist in 2 nicht dargestellt. Eine Reib- und Dichtungsanordnung 26 ist mittels der Kurbelwellenverschraubung an dem Primärschwungmassenblech 6 befestigt und mit dem Sekundärflansch 10 in Wirkverbindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Primärschwungmasse
- 3
- Sekundärschwungmasse
- 4
- Bogenfeder
- 5
- Gleitschale
- 6
- Primärschwungmassenblech
- 7
- Primärschwungmassendeckel
- 8
- Bogenfederaufnahme
- 9
- Bohrung
- 10
- Sekundärflansch
- 11
- Nabenflansch
- 12
- Dichtungsblech
- 13
- Niete
- 14
- Anlasserzahnkranz
- 15
- Bohrungen Kurbelwellenverschraubung
- 16
- Kappen
- 17
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 18
- Fliehkraftpendel
- 19a, 19b
- Pendelteilmassen
- 20
- Langloch in der Pendelteilmasse
- 21
- Langloch in Sekundärflansch bzw. Nabenflansch
- 22
- Führungsrolle
- 23
- radial innerer Bereich des Nabenflansches 11
- 24
- radial äußerer Bereich (Zusatzmasse) des Nabenflansches 11
- 25
- Staubschutzscheibe
- 26
- Reib- und Dichtungsanordnung
- 27
- Unterlegscheibe
- 28
- Dichtungsring
- 29
- Bohrung
- 30
- hohlzylindrischer Bereich
- 31
- Axialverzahnung
- 32
- schräg verlaufender Bereich
- 33
- radial verlaufenden Bereich
- 34
- hohlzylindrischer Bereich
- 35
- Dichtungsanordnung
- 36
- kurbelwellenseitiger Dichtungsring
- 37
- kupplungsseitiger Dichtungsring
- 38
- Tellerfederscheibe
- 39
- Kurbelwellenflansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3931429 A1 [0003]
- DE 102004011830 A1 [0004]
