DE102020108049A1

DE102020108049A1 - Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE102020108049A1
Application number: DE102020108049.2A
Authority: DE
Inventors: Roman Weisenborn; Felix Gerstner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-09-30
Also published as: CN113446355A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad (1), das ein Primärteil (2) und ein mehrteiliges Sekundärteil (3) umfasst, die gemeinsam um eine Rotationsachse (4) drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind und die über eine Federdämpfungseinrichtung (6) gekoppelt sind, deren Bogenfedern (5) an Anschlägen des Primärteils (2) und an einem dem Sekundärteil (3) zugeordneten Trägerflansch (7) abgestützt sind und zwischen dem Trägerflansch (7) des Sekundärteils (3) und einer Deckscheibe (11) des Primärteils (2) eine Vorzentrierung (15) vorgesehen ist, wobei die Deckscheibe (11) mittels aus dem Primärteil (2) gezogenen, in Bohrungen (12) der Deckscheibe (11) eingreifenden Warzen (13) lagefixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad, das ein Primärteil und ein mehrteiliges Sekundärteil umfasst, die um eine Rotationsachse drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar und die über eine Federdämpfungseinrichtung gekoppelt sind, deren Bogenfedern an Anschlägen des Primärteils und einem dem Sekundärteil zugeordneten Trägerflansch abgestützt sind, wobei zwischen dem Primärteil und das Sekundärteil versetzt zu der Rotationsachse eine Vorzentrierung vorgesehen ist.
Als Zweimassenschwungräder (ZMS) aufgebaute Drehschwingungsdämpfer sind aus dem Stand der Technik wie beispielsweise aus der DE 10 2012 220 519 A1 bekannt. Das Zweimassenschwungrad wird zur Tilgung und / oder Dämpfung von Torsionsschwingungen in Antriebssträngen von brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugen zwischen der Brennkraftmaschine und beispielsweise einem Schaltgetriebe eingesetzt. Die Massen des Primärteils und des Sekundärteils sind gegen Bogenfederkräfte einer Federdämpfungseinrichtung relativ zueinander verdrehbar, wobei durch das ungleichmäßige Antriebsmoment der Brennkraftmaschine verursachte Schwingungen getilgt werden. Der Drehschwingungsdämpfer ist dabei im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs beispielsweise zwischen der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer dem Schaltgetriebe vorgelagerten Fahrzeugkupplung angeordnet.
Bei der Antriebsstrangmontage eines Kraftfahrzeugs ist zum Zusammenfügen von der Brennkraftmaschine und dem Abtrieb, beispielsweise einem Schaltgetriebe, erforderlich, dass das antriebsseitige, auch Primärmasse genannte Primärteil und das abtriebsseitige auch Sekundärmasse genannte Sekundärteil fluchtend angeordnet sind, um eine Getriebeeingangswelle in den Drehschwingungsdämpfer einfügen zu können. Zur Erreichung einer fluchtenden Positionierung werden die Bauteile, das Primärteil und das Sekundärteil, vorzentriert.
Dazu offenbart die DE 10 2012 215 867 A1 ein Zweimassenschwungrad, bei dem zur gegenseitigen Vorzentrierung von dem Primärteil und dem Sekundärteil das Primärteil eine als Scheibenteil bezeichnete Deckscheibe einschließt, die mit laschenartig gestalteten Ausstellungen von dem Trägerflansch des Sekundärteils zusammenwirkt. Bei dieser Anordnung ist die Deckscheibe nachteilig erst im Einbauzustand des Zweimassenschwungrades gemeinsam mit dem Primärteil über Befestigungsschrauben an dem Kurbelwellenflansch der Brennkraftmaschine befestigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweimassenschwungrad baulich und / oder funktional zu verbessern.
Diese Problemstellung wird mittels eines gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 aufgebauten Zweimassenschwungrads gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Außerdem ist die Aufgabe durch ein Verfahren zur Montage eines Zweimassenschwungrads gemäß dem Anspruch 10 lösbar.
Erfindungsgemäß ist zur Erzielung einer gegenseitigen Vorzentrierung zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil die Deckscheibe mittels aus dem Primärteil gezogener, in Bohrungen der Deckscheibe eingreifender Warzen an dem Primärteil lagefixiert, wobei die Deckscheibe über einen Außenumfang mit einer Innenkontur von dem Trägerflansch zusammenwirkt.
Mit dieser Anordnung ist die Deckscheibe im Stadium von dem Unterzusammenbau des Zweimassenschwungrades über die auch Prägungen oder Ausstellungen genannten Warzen ohne deren endseitige Vernietung an dem Primärteil gehalten. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht auch bei Verwendung von Komponenten mit geringer Materialstärke bzw. Bauteilstärke eine sichere Befestigung, so dass die Deckscheibe auch an dünnwandigen Primärteilen sicher zu befestigen ist. Da die Materialstärke des Primärteils unmittelbar die Länge der Warzen beeinflusst, reduziert sich bei dünnwandigen Primärteilen entsprechend die Länge der Warzen, so dass die Warzenlänge bei einer relativ dickwandigen Deckscheibe nicht ausreicht, um mittels Vernietung einen Schließkopf zu formen.
Die Deckscheibenfixierung ohne Vernietung der Warzen ist somit für dünnwandige Primärteile einsetzbar, wodurch ein gewichtsoptimiertes Zweimassenschwungrad mit gleichzeitig reduzierter Baulänge realisierbar ist, welches bevorzugt für den Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs eingesetzt werden kann. Vorteilhaft ist durch die erfindungsgemäße, mit geringerem Herstellungs- und Montageaufwand realisierbare Deckscheibenfixierung weder die Flexibilität der Montage des Zweimassenschwungrades festgelegt noch erfordert das Konzept besondere Konstruktionsvorgaben.
Das erfindungsgemäße Konzept gewährleistet nach erfolgtem Unterzusammenbau bzw. nach erfolgter Vormontage des Zweimassenschwungrades im Auslieferungszustand und während des Transports eine permanent wirksame Lagesicherung der Deckscheibe sowie bei der Zielmontage, der Befestigung des Zweimassenschwungrades an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine einen vereinfachenden Montageablauf.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen, kostengünstig darstellbaren Deckscheibenfixierung kann vorteilhaft die Montage bzw. der Montageaufwand des Zweimassenschwungrades einfacher, schneller und mit der nötigen Sicherheit erfolgen. Gleichzeitig werden durch das montagefertige Zweimassenschwungrad Ausfallzeiten beseitigt und Rationalisierungspotentiale erzielt, verbunden mit reduzierten Kosten und einer insgesamt gesteigerten Produktivität.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem Unterzusammenbau die Deckscheibe durch eine Tellerfederdichtmembran axial gesichert wird, die radial außenseitig an einer Deckscheibe des Primärteils und radial innenseitig an dem Sekundärteil befestigt ist und über einen Reibring eine Axialkraft auf die Deckscheibe ausübt. Die über aus dem Primärteil gezogenen Warzen aufgenommene und zentrierte Deckscheibe ist somit über die vorgespannte Tellerfederdichtmembran in Verbindung mit dem Reibring axial gegen Herausfallen gesichert. Im Zuge der Endmontage des Zweimassenschwungrades ist die Deckscheibe in Verbindung mit der Kurbelwellenverschraubung dauerhaft befestigt.
In vorteilhafterweise bildet die Deckscheibe außenseitig einen gekröpften Abschnitt zur Erzielung einer Lageübereinstimmung mit dem mittig in dem Zweimassenschwungrad platzierten Trägerflansch des Sekundärteils. Gleichzeitig bildet der gekröpfte Abschnitt abtriebsseitig eine Kontaktfläche für den mit der Tellerfederdichtmembran verbundenen Reibring.
Ferner ist vorgesehen, dass die aus dem Primärteil gezogenen Warzen im Wechsel mit Bohrungen für eine Kurbelwellenverschraubung bevorzugt auf einem Teilkreis des Primärteils angebracht sind, wobei sich die Anzahl der Warzen von der Anzahl der Bohrungen unterscheiden kann. Alternativ dazu können die Warzen auch auf einem von den Bohrungen für die Kurbelwellenverschraubung getrennten Teilkreis im Primärteil eingebracht werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten konstruktiven Ausführungsform besteht eine nahezu übereinstimmende Bauteilstärke zwischen dem Primärteil und der Deckscheibe. Dabei kann sich ein weitestgehend übereinstimmendes Maß zwischen einer Warzenlänge und der Materialstärke der Deckscheibe einstellen, vorzugsweise übertrifft jedoch die Bauteilstärke die Warzenlänge.
Als Maßnahme zur Gewährleistung einer sicheren Vorzentrierung bietet es sich an, die Bauteilstärke von dem Trägerflansch des Sekundärteils größer auszulegen als die der Deckscheibe, so dass die von einer Innenwandung definierte Vorzentrierfläche des Trägerflansches die von einem Außenumfang der Deckscheibe festgelegte Vorzentrierfläche übertrifft. Weiterhin ist zwischen der ausgangsseitigen und der eingangsseitigen Vorzentrierfläche, die von der Deckscheibe sowie dem Trägerflansch gebildet werden, ein Radialabstand vorgesehen. Mit dieser Auslegung können Fertigungstoleranzen sowie sich bei der Montage einstellende Lagetoleranzen der zusammenwirkenden Bauteile kompensiert werden.
Das erfindungsgemäße Konzept ist außerdem auf Zweimassenschwungräder übertragbar, die eine Fliehkraftpendelvorrichtung und / oder einen Drehmomentbegrenzer üblicher Bauart und bekannter Wirkungsweise einschließen, die bevorzugt innerhalb des Zweimassenschwungrades integriert sind. Eine Fliehkraftpendelvorrichtung ist dabei vorzugsweise dem Trägerflansch radial oberhalb der Vorzentrierung zugeordnet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage des Zweimassenschwungrades. Ein erster Verfahrensschritt zur Vormontage bzw. zu einem Unterzusammenbau des Zweimassenschwungrades sieht nach Fertigstellung des Primärteils eine axiale Zuführung der Deckscheibe vor. Dabei greifen die Warzen des Primärteils in entsprechende Bohrungen der Deckscheibe ein. In dem anschließenden Verfahrensschritt wird das Sekundärteil mit dem Primärteil verbunden, wobei zuvor die Federdämpfungseinrichtung einschließlich zugehöriger Bogenfedern und Gleitschale in das Primärteil eingelegt wurden. Dabei stellt sich eine gegenseitige Vorzentrierung zwischen der Deckscheibe und dem Trägerflansch des Sekundärteils ein. In dem abschließenden Verfahrensschritt wird das Zweimassenschwungrad an einem Kurbelwellenflansch der Brennkraftmaschine mittels Befestigungsschrauben lagefixiert, mit denen gleichzeitig die Deckscheibe dauerhaft befestigt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:

1: im Halbschnitt ein Zweimassenschwungrad mit einer erfindungsgemäß aufgebauten Vorzentrierung zwischen einer Deckscheibe des Primärteils und dem Trägerflansch des Sekundärteils;
2: das Detail Z aus 1 in einer vergrößerten Darstellung; und
3: in einer räumlichen Darstellung die mit der Vorzentrierung im Zusammenhang stehenden Bauteile.

In der 1 ist in einem Halbschnitt ein auch Drehschwingungsdämpfer genanntes Zweimassenschwungrad 1 bekannten Aufbaus und bekannter Wirkungsweise gezeigt, das im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs antriebsseitig mit einem Kurbelwellenflansch einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) und abtriebsseitig beispielsweise mit einer Fahrzeugkupplung (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Drehmoment der Brennkraftmaschine wird von der Fahrzeugkupplung beispielsweise über ein Schaltgetriebe und ein Differenzialgetriebe in Verbindung mit Kardanwellen auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragen. Das Zweimassenschwungrad 1 hat ein auch Primärmasse genanntes Primärteil 2 und ein auch Sekundärmasse genanntes, mehrteiliges Sekundärteil 3, die gemeinsam um eine Rotationsachse 4 drehbar und relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind. Über eine Bogenfedern 5 einschließende Federdämpfereinrichtung 6 ist das Primärteil 2 mit dem Sekundärteil 3 verbunden, wobei die Bogenfedern mit einem Ende an Anschlägen (nicht gezeigt) des Primärteils 2 und mit dem weiteren Ende an einem dem Sekundärteil 3 zugeordneten Trägerflansch 7 abgestützt sind. An dem Trägerflansch 7 ist radial innenseitig eine Abtriebsnabe 8 befestigt, in die beispielsweise mittels einer Steckverzahnung eine Getriebeeingangswelle (nicht gezeigt) eingreift. Weiterhin ist dem Trägerflansch 7 zwischen der Federdämpfereinrichtung 6 und der Abtriebsnabe 8 eine Fliehkraftpendelvorrichtung 9 zugeordnet. Mittels in Bohrungen 10 (gezeigt in 3) des Primärteil 2 eingesetzten und in Gewindebohrungen des Kurbelwellenflansches verschraubten Befestigungsschrauben (nicht gezeigt) ist das Zweimassenschwungrad 1 mit der Brennkraftmaschine gekoppelt. Beim Unterzusammenbau, der Vormontage des Zweimassenschwungrades 1 ist zur Darstellung eine gegenseitigen Vorzentrierung 15 des Primärteils 2 mit dem Sekundärteil 3 an dem Primärteil 2 eine Deckscheibe 11 befestigt, deren Außenkontur eine erste Vorzentrierfläche bildet, welche mit einer zweiten, von der Innenkontur des Trägerflansches 7 gebildeten Vorzentrierfläche zusammenwirkt.
In 2 ist das Detail Z von 1 vergrößert abgebildet, das insbesondere die mit der Vorzentrierung 15 zusammenwirkenden Bauteile des Zweimassenschwungrades 1 verdeutlicht. Die Deckscheibe 11 ist mittels aus dem Primärteil 2 gezogenen, in Bohrungen 12 der Deckscheibe 11 eingreifenden Warzen 13 an dem Primärteil 2 lagefixiert ist, wobei die Warze 13 eine Länge aufweist, die weitestgehend einer Bauteilstärke der Deckscheibe 11 entspricht. Gegen ein axiales Herausfallen bzw. Verschieben ist die Deckscheibe 11 durch eine Tellerfederdichtmembran 16 gesichert, die radial außenseitig an einem Deckelelement 17 des Primärteils 2 und radial innenseitig an dem Sekundärteil 3 befestigt ist und über einen Reibring 18 eine Axialkraft auf die Deckscheibe 11 ausübt. Durch einen außenseitig gekröpften Abschnitt 14 ist die Deckscheibe 11 unmittelbar mittig zu dem Trägerflansch 7 ausgerichtet. Um stets eine ausreichende Überdeckung zu gewährleisten, übertrifft eine Bauteilbreite des Trägerflansches 7 die entsprechende Bauteilbreite der Deckscheibe 11. Ein Radialabstand 19 zwischen dem Trägerflansch 7 und der Deckscheibe 11 vermeidet im Betriebszustand des Zweimassenschwungrades 1 einen Kontakt dieser Bauteile, wobei dieses Spaltmaß einen maximal auftretenden radialen Versatz aufgrund von Lage- und Formtoleranzen der zusammenwirkenden Bauteile übertrifft.
Die 3 zeigt in einer räumlichen Darstellung u.a. eine Stirnseite, über die das Primärteil 2 an dem Kurbelwellenflansch mittels Befestigungsschrauben (nicht gezeigt) lagefixiert angeflanscht wird. Die Befestigungsschrauben werden dazu durch Bohrungen 10 des Primärteils 2 sowie in entsprechende Bohrungen (nicht gezeigt) der Deckscheibe 11 eingeführt und in zugehörige Gewindebohrungen (nicht gezeigt) von dem Kurbelwellenflansch eingeschraubt. Die Bohrungen 10 sind dabei in einem Wechsel mit den Warzen 13 auf einem Teilkreis in das Primärteil 2 eingebracht. Über die Befestigungsbohrungen ist die Deckscheibe 11 nach erfolgter Endmontage des Zweimassenschwungrades 1 an der Brennkraftmaschine dauerfest lagefixiert.
Bezugszeichenliste

1: Zweimassenschwungrad
2: Primärteil
3: Sekundärteil
4: Rotationsachse
5: Bogenfeder
6: Federdämpfereinrichtung
7: Trägerflansch
8: Abtriebsnabe
9: Fliehkraftpendelvorrichtung
10: Bohrung
11: Deckscheibe
12: Bohrung
13: Warzen
14: Abschnitt
15: Vorzentrierung
16: Tellerfederdichtmembran
17: Deckelelement
18: Reibring
19: Radialabstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012220519 A1 [0002]
DE 102012215867 A1 [0004]

Claims

Zweimassenschwungrad (1), das ein Primärteil (2) und ein mehrteiliges Sekundärteil (3) umfasst, die um eine Rotationsachse (4) drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind und die über eine Federdämpfungseinrichtung (6) gekoppelt sind, deren Bogenfedern (5) an Anschlägen des Primärteils (2) und einem dem Sekundärteil (3) zugeordneten Trägerflansch (7) abgestützt sind und zwischen dem Primärteil (2) und dem Sekundärteil (3) versetzt zu der Rotationsachse (4) eine Vorzentrierung (15) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorzentrierung (15) zwischen dem Trägerflansch (7) des Sekundärteils (3) und einer Deckscheibe (11) erfolgt, die mittels aus dem Primärteil (2) gezogener, in Bohrungen (12) der Deckscheibe (11) eingreifender Warzen (13) an dem Primärteil (2) lagefixiert ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Unterzusammenbau die Deckscheibe (11) durch eine Tellerfederdichtmembran (16) axial gesichert ist, die radial außenseitig an einem Deckelelement (17) des Primärteils (2) abgestützt und radial innenseitig an dem Sekundärteil 3 befestigt ist und über einen Reibring (18) eine Axialkraft auf die Deckscheibe (11) ausübt.
Zweimassenschwungrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflansch (7) des Sekundärteils (3) an einem außenseitig gekröpften Abschnitt (14) der Deckscheibe (11) vorzentriert ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (18) an dem gekröpften Abschnitt (14) der Deckscheibe (11) abtriebsseitig abgestützt ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis, 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Warzen (13) im Wechsel mit Bohrungen (10) für eine Kurbelwellenverschraubung bevorzugt auf einem Teilkreis des Primärteils (2) angeordnet sind.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spanlos aus dem Primärteil (2) gezogenen Warzen (13) eine Länge aufweisen, die weitestgehend einer Bauteilstärke der Deckscheibe (11) entsprechen kann.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Vorzentrierung (15) eine Bauteilstärke von dem Trägerflansch (7) des Sekundärteils (3) eine Bauteilstärke der Deckscheibe (11) übertrifft.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorzentrierflächen, einer Außenkontur der Deckscheibe (11) und einer Innenkontur des Trägerflansches (7) ein Radialabstand (19) vorgesehen ist.
Zweimassenschwungrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trägerflansch (7) radial oberhalb der Vorzentrierung (15) eine Fliehkraftpendelvorrichtung (9) zugeordnet ist.
Verfahren zur Montage eines Zweimassenschwungrades (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend folgende Verfahrensschritte: - in einem ersten Verfahrensschritt, einem Unterzusammenbau des Zweimassenschwungrades (1), wird nach Fertigstellung eines Primärteils (2) eine Deckscheibe (11) axial zugeführt, wobei dem Primärteil (2) zugehörige Warzen (13) in entsprechende Bohrungen (12) der Deckscheibe (11) eingreifen; - in einem anschließenden Verfahrensschritt werden das Sekundärteil (3) mit dem Primärteil (2), einschließlich der zuvor in das Primärteil (2) eingelegten Federdämpfungseinrichtung (6) verbunden, wobei sich eine gegenseitige Vorzentrierung (15) zwischen der Deckscheibe (11) und einem Trägerflansch (7) des Sekundärteils (3) einstellt; - in einem abschließenden Verfahrensschritt wird das Zweimassenschwungrad (1) an einem Kurbelwellenflansch der Brennkraftmaschine mittels Befestigungsschrauben lagefixiert, mit denen gleichzeitig die Deckscheibe (11) dauerhaft befestigt ist.