-
Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, wobei an der Sekundärseite eine Tellerfedermembran und an der Primärseite ein Membranring angeordnet ist.
-
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. Als Drehschwingungsdämpfer sind sogenannte Zweimassenschwungräder (ZMS) beispielsweise aus der
DE 39 30 428 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. Fliehkraftpendel sind als Drehschwingungstilger insbesondere bei Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen beispielsweise aus der
DE 10 2004 011 829 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.
-
Ein Zweimassenschwungrad (ZMS), das sekundärseitig mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung (FKP, Fliehkraftpendel) gekoppelt ist, ist ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt.
-
Bei Doppelkupplungsdämpfern oder Hybriddämpfern wird die Primärschwungscheibe im Stand der Technik nicht mit der Sekundärschwungscheibe indiziert. Daher kann sich die Sekundärseite in radiale und torsionale Richtung relativ zur Primärseite bewegen, was zu einer schwierigen Montage des Getriebes und der Kurbellwelleschrauben führen kann.
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Montage eines Zweimassenschwungrades im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zu vereinfachen. Dieses Problem wird durch ein Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch ein Zweimassenschwungrad mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, wobei an der Sekundärseite eine Tellerfedermembran und an der Primärseite ein Membranring angeordnet ist, wobei die Tellerfedermembran lösbar mit dem Membranring verbunden ist.
-
Die lösbare Verbindung zwischen Tellerfedermembran und Membranring wird in einer Ausführungsform der Erfindung bei Überschreiten eines Inbetriebnahmemomentes gelöst. Das Inbetriebnahmemoment zwischen Primärseite und Sekundärseite wird vorzugsweise beim ersten Start des Fahrzeugmotors überschritten, also beispielsweise beim Hochlaufen zunächst mittels Anlasser und dann durch den verbrennungsmotor selbst vom Stillstand auf Leerlaufdrehzahl oder ggf. auch auf eine höhere Drehzahl. Dadurch bedarf es keines weiteren Arbeitsganges zur Lösung der Verbindung zwischen Primärseite und Sekundärseite.
-
Die lösbare Verbindung zwischen Tellerfedermembran und Membranring ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine formschlüssige Verbindung. Diese wird beim Lösen der Verbindung vorzugsweise an einer Sollbruchstelle zerstört, sodass im weiteren Betrieb keine Beeinträchtigung der Funktion des Zweimassenschwungrades gegeben ist.
-
Die formschlüssige Verbindung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens einen an dem Membranring angeordneten Vorsprung (Pin), der in eine korrespondierende Ausnehmung (Loch) der Tellerfedermembran ragt. Dies ist eine leicht herstellbare formschlüssige Verbindung, die sich zudem leicht bei der Montage des Zweimassenschwungrades herstellen lässt. Beim Lösen der formschlüssigen Verbindung durch Überschreiten des Inbetriebnahmemomentes beim ersten Motorstart wird der Vorsprung abgeschert. Der Vorsprung besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Membranring, kann aber auch aus einem anderen Material bestehen und an den Membranring angespritzt, angeklebt, angesteckt oder angeclipst sein. In jedem Fall ist das Material so weich, dass dieses beim Zermahlen innerhalb des Zweimassenschwungrades, in der Regel durch die Bogenfederwindungen, dieses nicht beschädigen kann.
-
Die formschlüssige Verbindung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung mehrere an dem Membranring angeordnete Vorsprünge, die jeweils in eine korrespondierende Ausnehmung der Tellerfedermembran ragen. Die einzelnen Vorsprünge können so mit einer geringeren Querschnittsfläche ausgeführt werden, um bei einem bestimmten Moment zwischen Primärseite und Sekundärseite abzureißen.
-
Der Vorsprung weist in einer Ausführungsform der Erfindung einen runden Querschnitt und/oder alternativ einen rechteckigen Querschnitt auf. Über den Querschnitt und dessen Fläche lässt sich zusammen mit dem verwendeten Material das Inbetriebnahmemoment steuern.
-
Die Ausnehmung der Tellerfedermembran ist in einer Ausführungsform der Erfindung am Außenumfang offen, was Vorteile für die Fertigung und die Montage bringt.
-
Die Primärseite umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung ein Primärmassenblech und einen Primärmassendeckel, wobei der Membranring an dem Primärmassendeckel angeordnet ist.
-
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades umfassend die Schritte
- a) Montage des Zweimassenschwungrades,
- b) Einbau des Zweimassenschwungrades in einen Antriebsstrang,
- c) Betrieb des Antriebsstranges und Überschreiten eines
-
Inbetriebnahmemomentes, wobei die lösbare Verbindung zwischen
-
Tellerfedermembran und Membranring zerstört wird.
-
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, Primär- und Sekundärseite bzw. -masse durch die Verwendung von Pins am Membranring und Löchern in der Tellerfedermembrane kurzzeitig zu fixieren. Die Anbindung kann an eine oder mehrere Stellen erfolgen. Die Tellerfedermembrane, die mit dem Flansch und der Nabe vernietet ist, gehört zur Sekundärseite. Der Membranring, der am Deckel eingeclipst ist, gehört zur Primärseite. Bei der ZMS-Montage werden die Pins des Membranrings in die Löcher der Tellerfedermembrane gesteckt.
-
Somit werden beide Teile miteinander gekoppelt, was dazu führt, dass die Sekundärseite keine relative Bewegung gegenüber der Primärseite ausüben kann. Die Montage der Getriebeeingangswelle wird dadurch vereinfacht. Sobald ein gewisses Moment überschritten wird (in der Regel beim ersten Motorstart), werden die Pins reißen und die Sekundärseite von der Primärseite freigelöst.
-
Die restlichen Pinstücke werden die Funktion des ZMS nicht beeinträchtigen und werden in der Regel zwischen den Bogenfederwindungen zerstückelt.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades in einer Schnittdarstellung,
- 2 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrad in einer räumlichen Schnittdarstellung,
- 3 eine räumliche Darstellung eines Ausschnitts aus einem erfindungsgemäßen Membranring,
- 4 eine räumliche Darstellung eines Ausschnitts aus einer erfindungsgemäßen Tellerfedermembran.
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Zweimassenschwungrades 1. Ein solches Zweimassenschwungrad 1 wird im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges insbesondere zwischen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und der Fahrzeugkupplung angeordnet. Der Verbrennungsmotor ist üblicherweise ein Otto- oder Dieselmotor. Das Drehmoment der Fahrzeugkupplung wird meist über ein Schaltgetriebe, das ein Doppelkupplungsgetriebe sein kann, sowie über ein Differenzialgetriebe und Kardanwellen auf die Antriebsräder übertragen.
-
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, unter der radialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse R und unter der Umfangsrichtung eine Drehung um die Rotationsachse R verstanden.
-
Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst eine Eingangsseite oder Primärseite 2 sowie eine Ausgangsseite oder Sekundärseite 3, die gegen die Kraft einer Bogenfederanordnung 4 relativ zueinander um die Rotationsachse R verdreht werden können. Die Bogenfederanordnung 4 umfasst eine oder zwei in Umfangsrichtung angeordnete Bogenfeder(n) 7, wobei jede Bogenfeder 7 koaxial angeordnete innere und äußere Federn umfassen kann. Die Primärseite 2 umfasst ein motorseitiges Primärschwungrad 6 und einen kupplungsseitigen Primärmassedeckel 5. Das Primärschwungrad 6 und der Primärmassedeckel 5 schließen eine Bogenfederaufnahme 8 ein, in der die Bogenfedern 7 angeordnet sind.
-
Die Bogenfedern 7 werden im Betrieb durch die auf diese einwirkende Fliehkraft nach außen gegen das Primärschwungrad 6 gedrückt. Daher ist an der radial innen gelegenen Seite des im Wesentlichen hohlzylindrischen Bereichs des Primärschwungrads 6 eine Gleitschale 9 angeordnet, welche den Verschleiß zwischen den Bogenfedern 7 und dem Primärschwungrad 6 verringern.
-
Die Bogenfeder 7 stützt sich mit den Außenbereichen der Federenden jeweils an der Primärseite 2 ab, beispielsweise an hier nicht dargestellten Nasen, die in die von dem Primärschwungrad 6 und dem Primärmassendeckel 5 umschlossene Bogenfederaufnahme 8 ragen. Mit dem inneren Bereich der Federenden stützt sich die Bogenfeder 7 an einem Flanschflügel 11 eines Bogenfederflansches 10 ab. Bei zwei Bogenfedern 7 sind entsprechend zwei Flanschflügel vorhanden. Der Flanschflügel 11 erstreckt sich radial nach außen und fasst und wird beiderseits von den Federenden der Bogenfeder 7 berührt. Der Bogenfederflansch 10 ist mit einer Abtriebsnabe 12 mittels Nieten 13 einer Hauptvernietung verbunden. Die Abtriebsnabe 12 kann mit im Momentenfluss des Antriebsstranges dem Zweimassenschwungrad 1 nachgeordneten Komponenten wie einer Kupplung mittels einer Steckverzahnung 14 am Innenumfang der Abtriebsnabe gekoppelt werden.
-
Die Primärseite 2 wird in Einbaulage zur Übertragung eines Drehmoments mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit Kurbelwellenschrauben, die durch Bohrungen in dem Primärschwungrad ragen, mit der nicht dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verschraubt.
-
Mit Nieten 15 ist eine im Querschnitt L-förmige Deckscheibe 16 an der Primärseite 2 befestigt. Die Deckscheibe 16 umfasst eine Montagescheibe 17 und einen Außenring 18, der in einen Zentrierring 19 übergeht. Der Außenring 18 trägt an seiner Außenseite einen Reibring 20, der in ringförmig zwischen dem Primärschwungrad 6 und dem Bogenfederflansch 9 angeordnet ist. Der Reibring 20 bildet eine kupplungsseitige Dichtung für die Bogenfederaufnahme 8. Am Außenumfang des Primärschwungrades 6 ist ein Anlasserzahnkranz 21 angeschweißt oder aufgeschrumpft.
-
An dem Sekundärflansch ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung 22 angeordnet, die hier nur schematisch dargestellt ist. 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.
-
Über den Umfang der Fliehkraftpendeleinrichtung 22 verteilt sind mehrere Fliehkraftpendel 23 angeordnet. Die Fliehkraftpendel umfassen jeweils eine kupplungsseitige Pendelteilmassen 24 und eine getriebeseitige Pendelteilmasse 25. Die kupplungsseitige Pendelteilmasse 24 und die getriebeseitige Pendelteilmasse 25 sind beiderseits des Sekundärflansches 10, der als Trägerscheibe für die Fliehkraftpendel 23 dient, angeordnet und fest miteinander verbunden. Die kupplungsseitige Pendelteilmasse 24 und die getriebeseitige Pendelteilmasse 25 werden durch mehrere Nietbolzen fest miteinander verbunden. In Langlöchern in den Pendelteilmassen sowie in Langlöchern in dem Sekundärflansch 10 sind Führungsrollen 26 angeordnet. Die Führungsrollen 26 sind rotationssymmetrische Körper. Die Führungsrollen 26 bilden in Verbindung mit den Langlöchern in den Pendelteilmassen und den Langlöchern in dem Sekundärflansch 10 eine Kulissenführung für die Fliehkraftpendel, die eine Bewegung der Fliehkraftpendel entlang vorgegebener Bahnen relativ zu dem Sekundärflansch 10 ermöglichen. Die fest miteinander verbundenen Pendelteilmassen 24, 25 der Fliehkraftpendel sind 23 entlang der Kulissenführung entlang einer Pendelbahn beweglich gegenüber dem Sekundärflansch 10 gelagert. Die Kulissenführung ermöglicht eine Pendelbewegung um einen momentanen Pendelmittelpunkt im Fliehkraftfeld der rotierenden Fliehkraftpendeleinrichtung 1. Da die Fliehkraftpendel 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 26 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 fixiert.
-
An dem Bogenfederflansch 10 ist eine Tellerfedermembran 27 angeordnet. Diese ist zwischen dem Bogenfederflansch 10 und der Abtriebsnabe 12 eingeklemmt und mit diesen zusammen mittels der Niete 13 der Hauptvernietung vernietet. Eine Kontaktfläche der Tellerfedermembran 27 ist mit einem Membranring 28, der an dem Primärmassendeckel 5 angeordnet ist, in gleitendem Kontakt. Die Tellerfedermembran 27 ist so in axialer Richtung vorgespannt, dass die Kontaktfläche auf den Membranring 28 gedrückt wird. Die Tellerfedermembran 27 bildet mit dem Membranring 28 einerseits eine kupplungsseitige Dichtung der Bogenfederaufnahme 8 und andererseits ein Reibungselement für trockene und/oder viskose Reibung zwischen der Primärseite 2 und der Sekundärseite 3.
-
Der Membranring 28 weist, wie in 2 gezeigt, eine oder mehrere Zapfen 29 auf. Diese ragen in radialer Richtung von einem Dichtkörper 30 des Membranrings 28 durch einen Ausnehmung 31 der Tellerfedermembran 27. Es kann ein Zapfen 29 oder mehrere Zapfen 30 und korrespondierende Ausnehmungen 31 über den Umfang von Tellerfedermembran 27 und Membranring 28 angeordnet sein.
-
Der Dichtkörper 30 des Membranrings 28 weist einen Außenteil 32 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt und einen Innenteil 33 mit in radialer Richtung veränderlichem Querschnitt auf. Der oder die Zapfen 29 ist bzw. sind einstückig an dem Dichtkörper 30 angeordnet und werden bei der Herstellung mit diesem zusammen geformt. Der oder die Zapfen 29 weist bzw. weisen wie in 3 gezeigt einen runden Querschnitt auf, können aber auch rechteckig, oval oder dergleichen sein. Auf der den oder dem Zapfen 29 gegenüber liegenden Seite sind an dem Membranring 28 Klips 34 zur axialen Befestigung und Anlagenasen 35 zur Zentrierung des Membranrings 28 an dem Primärmassendeckel 5 angeordnet.
-
Die zu dem oder den Zapfen 29 korrespondierende(n) Ausnehmung(en) 31 der Tellerfedermembran 27 weist bzw. weisen in ihrem radial inneren Bereich einen halbrunden Querschnitt auf, der zu dem Durchmesser der Zapfen 29 korrespondiert und sind nach radial außen offen. Bei rechteckigen oder anders geformten Zapfen können die radial inneren Bereiche entsprechend geformt oder nach innen verlängert sein. Die Lage und Größe der Ausnehmungen ist so gewählt, dass zwischen Membranring 28 und Tellerfedermembran 27 keine Öffnung verbleibt, die Dichtwirkung, wenn erforderlich also nicht verringert wird.
-
Der oder die Zapfen 29 legen durch ihren Eingriff in die Ausnehmung(en) 31 der Tellerfedermembran 27 die Primärseite 2 gegenüber der Sekundärseite 3 fest. Die Festlegung wird gelöst, indem der oder die Zapfen durch Aufbringen oder Überschreiten eines Inbetriebnahmemomentes zwischen Primärseite 2 und Sekundärseite 3 abgeschert wird bzw. werden. Die geschieht beim ersten Anlassen des Verbrennungsmotors. Die abgescherten Zapfen 29 werden im Betrieb beispielsweise durch die Bogenfeder 7 zerrieben.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Primärseite
- 3
- Sekundärseite
- 4
- Bogenfederanordnung
- 5
- Primärmassendeckel
- 6
- Primärschwungrad
- 7
- Bogenfeder
- 8
- Bogenfederaufnahme
- 9
- Gleitschale
- 10
- Bogenfederflansch
- 11
- Flanschflügeln
- 12
- Abtriebsnabe
- 13
- Niet der Hauptvernietung
- 14
- Steckverzahnung
- 15
- Niet
- 16
- Deckscheibe
- 17
- Montagescheibe
- 18
- Außenring
- 19
- Zentrierring
- 20
- Reibring
- 21
- Anlasserzahnkranz
- 22
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 23
- Fliehkraftpendel
- 24
- Pendelteilmasse
- 25
- Pendelteilmasse
- 26
- Führungsrolle
- 27
- Tellerfedermembran
- 28
- Membranring
- 29
- Zapfen
- 30
- Dichtkörper
- 31
- Ausnehmungen
- 32
- Außenteil
- 33
- Innenteil
- 34
- Klips
- 35
- Anlagenase
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3930428 A1 [0002]
- DE 102004011829 A1 [0002]