DE4239770C2 - Zweimassenschwungrad - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweimassenschwungrad zur Verwendung zwi­ schen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe, wobei ein mit der Ab­ triebswelle der Brennkraftmaschine verbindbares Schwungradelement und ein mit dem Getriebe verbindbares Schwungradelement vorhanden sind, die über ei­ ne Lagerung zentriert und entgegen der Wirkung wenigstens einer Dämpfungs­ einrichtung zueinander verdrehbar sind, wobei eines der Schwungradelemente einen sich axial erstreckenden hülsenartigen Ansatz aufweist, zur Aufnahme ei­ nes Wälzlagers, wobei der hülsenartige Ansatz hierfür einen Sitz bildet, auf oder in den einer der Wälzlagerringe vom freien Endbereich des hülsenartigen Ansat­ zes her axial auf- oder eingeschoben ist.

Zweimassenschwungräder mit Wälzlagerungen, bei denen das Lager von einer Seite her axial mit seinem Sitz zusammenbringbar ist, sind in vielen Ausfüh­ rungsformen bekannt. So ist beispielsweise bei der DE 34 48 595 C2 der Innen­ ring eines Wälzlagers auf einen Sitz geschoben, wobei er in Axialrichtung an ei­ ner Schulter bzw. einem Absatz anliegt. Zur Sicherung gegen eine Verlagerung des Innenringes in die der Montagerichtung entgegengesetzte Axialrichtung ist der Innenring auf der Schulter aufgepresst. Durch das Gebrauchsmuster G 84 12 116 ist eine Lagersicherung mittels Spreng- oder Seegerringe bekannt geworden.

Durch dieses Gebrauchsmuster wird auch die Verwendung von "gesprengten" Lauf- bzw. Lagerringen angeregt, welche eine elastische Aufweitung der Lager­ ringe ermöglicht. Häufig werden auch Abstands- oder Zwischenhülsen oder Stütz- bzw. Paßscheiben zusätzlich angeordnet. Von ähnlicher Ausgestaltung sind die üblichen Ausführungen von Aufnahme für den Außenring eines Wälzla­ gers. Auch hier wird der Außenring des Lagers axial in seinen Sitz geschoben, bis er an einem radial vorstehenden Bund anliegt. Zur Axialsicherung in die Ge­ genrichtung können wiederum unterschiedliche Elemente dienen, wie beispiels­ weise wiederum Sprengringe oder Seegerringe oder aber auch ein Zentrieran­ satz eines Lagerdeckels. Aus den genannten Beispielen geht hervor, daß zur a­ xialen Festlegung des Lagers jeweils zusätzliche Teile bzw. Maßnahmen erfor­ derlich sind, die sowohl die Baueinheit als auch die erforderliche Lagerhaltung verteuern, oft schwierig zu montieren sind und eine reibungslose Automatisierung des Montagevorganges erheblich behindern können.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die formschlüssige Siche­ rung eines Wälzlagers in axialer Richtung zu gewährleisten, ohne dabei zusätzli­ che Bauteile vorzusehen und diese Sicherung gegen axiale Verlagerung mit möglichst geringem Platzbedarf in Axialrichtung ausführen zu können. Weiterhin sollte diese Einrichtung zur Befestigung eines Wälzlagerringes einfach zu fertigen sein, durch eine Reduzierung der nötigen Arbeits- bzw. Montageschritte in wirt­ schaftlicher Weise ausführbar sein und die genannten Nachteil der bisherigen A­ xialfestlegungen beseitigen.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Zweimassenschwungrad der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß der Ansatz einen an den Sitz axial an­ grenzenden und gegenüber diesem geringfügig radial hervorstehenden, elastisch verformbaren Bund bildet, der während dem axialen Auf- oder Einpressen des geschlossenen Lagerringes eine elastische Verformung des Ansatzes bewirkt und nach dem Aufschieben des Lagerringes sich wieder aufweitet, um den La­ gerring axial gegenüber dem Ansatz zu sichern.

Eine axiale Festlegung eines Wälzlagers durch zwei einstückig mit dem Lagersitz ausgebildete Bundbereiche oder Borde ist bekannt aus dem DE 84 12 116 U1, je­ doch ist dort der Bund nicht so elastisch ausgeführt, daß ein ungeteiltes Lager ü­ ber diesen Bund auf seinen Sitz geschoben werden könnte. Um das Lager den­ noch montieren zu können, sind die Laufringe gesprengt, das heißt, sie sind an einer Stelle des Umfangs axial gebrochen, so daß sei sich bei Bedarf weiten kön­ nen. Bei der Montage wird das Lager also aufgeweitet, das heißt im Innendurch­ messer vergrößert, dann axial über den Bord geschoben, auf axialer Höhe des Lagersitzes im Durchmesser wieder verkleinert und in dem, dem Lagersitz ent­ sprechenden Durchmesser gehalten. Das bedeutet, daß die eigentliche Montage zur Herstellung des Funktionszusammenhanges zwischen Lagersitz und Lager­ ring in Radialrichtung erfolgt.

Zweckmäßig kann es sein, wenn der Bund eine geschlossene Konfiguration auf­ weist, wenn dieser elastisch verformbare Bund also in Umfangsrichtung betrach­ tet nicht unterbrochen ist und an jeder Stelle des Umfangs die gleiche radiale Hö­ he besitzt.

Eine besonders vorteilhafte konstruktive Auslegung der erfindungsgemäßen Auf­ nahme kann vorsehen, daß der Außenring in einem hülsenartigen Bereich aufge­ nommen ist und daß der axial überstehende Bereich zumindest über die axiale Erstreckung des Bundes geschwächt ausgebildet ist. Diese gezielte Schwächung des hülsenartigen Bereiches kann dadurch erfolgen, daß axial begrenzt die Wandstärke über den gesamten Umfang reduziert ist. Als besonders zweckmä­ ßig kann es sich erweisen, wenn der Lagersitz für den Außenring als Hinterstich ausgebildet ist, wenn also dieser Außenring zwischen zwei Bundbereichen auf­ genommen ist. Dabei kann die axiale Fixierung auch so dimensioniert sein, daß der Lagerring zwischen den beiden Bundbereichen begrenzt axial verlagerbar ist, so daß diese Lagerstelle als Loslager ausgeführt ist. Andererseits kann der La­ gerring zur Bildung eines Festlagers axial fixiert sein, wobei es weiterhin möglich ist, den Innenring eines Wälzlagers auf einer Welle zwischen zwei radialen Vor­ sprüngen an den Endbereichen des Sitzes zu fixieren.

Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der hülsenartige Bereich eine Einfüh­ rungsschräge aufweist, die die Montage des Wälzlagers dadurch erleichtert, daß dessen Außenring während des Montagevorganges zentriert ist. Die Montage des Wälzlagers kann bei entsprechender Dimensionierung der radialen Vorsprünge bzw. des radialen Vorsprungs im wesentlichen bei Raumtemperatur bzw. bei im wesentlichen gleicher Temperatur von Wälzlager und dem den Lagersitz tragen­ den Teil erfolgen.

Es kann sich jedoch auch als vorteilhaft erweisen, wenn zur Montage des Wälz­ lagers in einer Bohrung zumindest der Bund eine höhere Temperatur aufweist als das Lager. Dadurch kann erreicht werden, daß nach dem Temperaturausgleich eine größere maßliche Überdeckung zwischen Bund und Lageraußenring vor­ handen ist, wodurch auch eine Spielpassung oder Übergangspassung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Aufnahme realisierbar ist. Bei der Montage des Wälzla­ gers auf einer Welle kann es sich als besonders zweckmäßig erweisen, wenn die Temperatur der Welle niedriger ist als die des Lagers. Auch hier läßt sich, ent­ sprechend dem vorher Beschriebenen, eine größere maßliche Überdeckung er­ reichen oder auch eine Preßpassung realisieren.

Bei manchen Lagerungsarten, wie beispielsweise bei der Ausführung des Wälz­ lagers als vollkugeliges Lager, kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn zur Befüllung des Lagers mit Kugeln einer der Ringe gesprengt ist, wenn das Wälz­ lager aber bei der Montage, die es mit seinem Sitz zusammenbringt, nicht zerlegt und im wesentlichen geschlossen ist. Die Montage erfolgt also in jedem Fall über die elastische Verformung zumindest eines der Fügeteile.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrads liegt vor, wenn das Wälzlager das Pilotlager einer Getriebeeingangswelle ist. Ebenso kann in dem Lager eine Welle aufgenommen sein, die mit einer Getriebe­ eingangswelle verbunden sein kann und so eine Zwischenwelle darstellt, wie sie beispielsweise bei der Transaxle-Bauweise von Kraftfahrzeugen Verwendung fin­ det. Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform kann das Wälzlager, das in der Aufnahme des erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrads gehalten ist, die Lagerung der beiden Schwungmassen in diesem Zweimassenschwungrad zueinander bilden.

In den Figuren wird die Ausgestaltung der Aufnahme zur radial festen Halterung eines Wälzlagers des erfindungsgemäßen Zweimassenschwung­ rads am Beispiel eines darin integrierten Pilotlagers für eine Getriebeeingangswelle gezeigt.

Dabei zeigt Fig. 1 ein Zweimassenschwungrad im Schnitt,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Pilotlageraufnahme,

Fig. 3 einen nochmals vergrößerten Ausschnitt eines Teils der Pilotlageraufnah­ me.

Das in Fig. 1 dargestellte Zweimassenschwungrad 1 ist in zwei Schwungradelemente 2 und 3 aufgeteilt. Das Schwungrad­ element 2 ist auf einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine über die Bohrungen 4 mit Hilfe von Befestigungsschrauben befestigbar. Mit Hilfe der Befesti­ gungsgewinde 5 ist auf das zweite Schwungradelement 3 eine nicht näher dargestellte schaltbare Reibungskupplung auf­ schraubbar. Zwischen dem Schwungradelement 2 und dem Schwung­ radelement 3 ist eine Vorrichtung zum Dämpfen von Torsions­ schwingungen vorgesehen, die eine Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungradelementen 2 und 3 ermöglicht. Die beiden Schwungradelemente 2 und 3 sind über eine Lagerung 6 zuein­ ander verdrehbar koaxial positioniert.

Das Schwungradelement 2, das das Eingangsteil der Dämpfungs­ vorrichtung 7 darstellt, bildet ein Gehäuse, das eine in Umfangsrichtung ringförmige Kammer 8 begrenzt, in der ein Teil der Dämpfungseinrichtung, in diesem Fall bogenförmig über den Umfang sich erstreckende Schraubenfedersätze 9, aufgenommen ist.

Das die ringförmige Kammer 8 aufweisende Schwungradelement 2 besteht im wesentlichen aus zwei Gehäuseteilen 10, 11, die radial außen miteinander dicht verbunden sind. Das Ausgangs­ teil für den in der ringförmigen Kammer 8 aufgenommenen Teil der Dämpfungsvorrichtung 7 ist durch einen radialen Flansch 12 gebildet, der axial zwischen den beiden aus Blech hergestellten Gehäuseteilen 10, 11 angeordnet ist. Der Flansch 12 weist an seinem Außenumfang radiale Ausleger 13 auf, die Beaufschlagungsbereiche für die Schraubenfedersätze 9 bilden. Die Abstützbereiche für die bogenförmigen Schraubenfedersätze 9 sind durch axiale Einprägungen 14, 15 in den Gehäuseteilen 10, 11 gebildet. In dem dargestellten Beispiel trägt das Gehäuseteil 10 an seinem Außenumfang einen Geberzahnkranz 16 für das Motormanagement und das Gehäuseteil 11 an seinem Außenumfang den Anlasserzahnkranz 17.

Im Innenraum der zumindest teilweise mit pastösem Medium, wie Fett, gefüllten ringförmigen Kammer 8 sind radial außen Schalenkörper 18 als Verschleißschutz vorgesehen, an denen sich die bogenförmigen Schraubenfedersätze 9 zumindest unter Fliehkraft abstützen können. Die Schalenkörper 18 sind mit ihren Innenbereichen zumindest im wesentlichen an die Außenkontur der Schraubenfedern 9 angepaßt und umgreifen diese teilweise.

Der Flansch 12 weist radial weiter innen liegend Ausnehmungen 19 auf, die Beaufschlagungsbereiche für weitere Federsätze 20 bilden, wodurch der Flansch 12 das Eingangsteil dieses Teiles der Dämpfungsvorrichtung 7 darstellt. Die radial innen liegenden Federsätze 20 sind in Federfenstern 21, 22 der Seitenscheiben 23, 24 angeordnet und stützen sich in Umfangs­ richtung an den Randbereichen dieser Federfenster 21, 22 ab. Die Seitenscheiben 23, 24 sind axial beabstandet beidseits des radialen Flansches 12 angeordnet und über Nietelemente 25 axial- und drehfest mit dem sekundärseitigen Schwungradele­ ment 3 verbunden. Zwischen der Seitenscheibe 24 und dem sekundärseitigen Schwungradelement 3 ist der radial innere Bereich einer Dichtungsmembran 26 eingespannt, deren radial äußerer Bereich am radial inneren Bereich des Gehäuseteils 11 axial federnd anliegt und so die Abdichtung der ringförmigen Kammer 8 nach außen sicherstellt.

Radial innerhalb der Nietelemente 25 ist eine Reibeinrichtung 27 vorgesehen, die bei einer Relativverdrehung der beiden Schwungradelemente 2, 3 in Funktion tritt. Dabei können die Reibelemente sowohl so angesteuert werden, daß sie bereits ab Beginn der Relativverdrehung wirksam werden, als auch so, daß sie erst nach einem gewissen Freiwinkel zum Einsatz gelangen. Die Lagerung 6 ist mit Dichtkappen 28, 29 versehen, die auch zur thermischen Isolierung des Wälzlagers dienen können. Der Innenring des Lagers 6 wird bis zur Montage des Zweimassen­ schwungrades 1 auf die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mittels einer Scheibe 30 gesichert, die über eine Stiftver­ bindung 31 an der Nabe 32 des Schwungradelementes 2 befestigt ist.

Die im Ausführungsbeispiel aus Guß, z. B. Grauguß, gefertigte Nabe 32 trägt in ihrem inneren Bereich an ihrer der Brenn­ kraftmaschine abgekehrten Seite in einem axial sich erstreckenden Ansatz oder hülsenförmigen Bereich 33 das Pilotlager oder Führungslager 34, das eine Abstützung für eine Getriebeeingangswelle bildet und das in der erfindungsgemäßen Weise innerhalb des axialen Ansatzes 33 gehaltert ist. Dieses Pilot- oder Innenlager 34 ist im dargestellten Beispiel in etwa gleicher axialer Position wie das sekundär­ seitige Schwungradelement 3 angeordnet.

Die erfindungsgemäße Halterung des Lagers 34 wird im folgen­ den anhand der vergrößerten Darstellungen in den Fig. 2 und 3 näher beschrieben, wobei Fig. 3 eine weiter vergrößer­ te Darstellung des mit "X" gekennzeichneten Bereichs der Fig. 2 darstellt.

Der axiale Ansatz 33 der Nabe 32 ist, wie aus den Figuren ersichtlich, in Axialrichtung betrachtet, in unterschiedliche Innendurchmesserbereiche aufgeteilt, die alle einstückig mit der Nabe 32 bzw. mit deren axialem Ansatz 33 gebildet sind. Den kleinsten Durchmesser weist dabei der erste Innendurch­ messerbereich 35 auf, der an seiner dem Lager 34 zugewandten Seite einen radial verlaufenden Abschnitt aufweist, an dem sich der Außenring des Lagers 34 axial abstützen kann, wodurch mit diesem Durchmesserbereich 35 ein in konventionel­ ler Weise ausgebildeter axialer Lageranschlag gebildet ist.

Der zweite Innendurchmesserbereich 36 ist der Bereich mit dem größten Innendurchmesser innerhalb des axialen Ansatzes 33 der Nabe 32, bildet den Lagersitz für das Lager 34 und ist entsprechend dem Belastungsfall bzw. nach dem ausgewähl­ ten Toleranzfeld auf den Außendurchmesser des Außenrings des Lagers 34 abgestimmt.

Der dritte Innendurchmesserbereich 37 weist einen geringeren Durchmesser auf als der Lagersitz 36, wodurch ein zweiter einstückig mit dem axialen Ansatz der Nabe 32 gefertigter formschlüssiger axialer Sicherungsbereich oder axialer Anschlag für das Lager 34 gebildet ist. In diesem Innendurch­ messerbereich 37, der in den Fig. 2 und 3 in Axialrichtung von der gestrichelten Linie 39 und der Vollinie 40 begrenzt wird, ist die maßliche Überdeckung des axialen Ansatzes 33 der Nabe 32 und des Außenringes des Wälzlagers 34 größer als im Bereich des Lagersitzes, also des Innendurchmesserbereichs 36, wodurch sich bei der Montage des Lagers 34 in den axialen Ansatz 33 eine höhere Pressung ergibt, die eine elastische Verformung der zu fügenden Teile hervorruft.

Der Innendurchmesserbereich 36 bildet einen nutartigen Lagersitz, so daß das Lager 34 in montiertem Zustand in einem Hinterstich angeordnet ist. Die axial der erfindungsgemäßen formschlüssigen Lagersicherung 37 auf der dem Lager 34 abge­ wandten Seite vorgelagerte kegelige Fläche 38 dient als Montage- oder Einfädelungschräge für das Lager 34.

Im Bereich des radial nach innen vorstehenden Bundes 37 ist der axiale Ansatz 33 der Nabe 32 mit einem Bereich reduzier­ ter Wandstärke 41 versehen. Dieser Bereich reduzierter Wandstärke 41 liegt im wesentlichen auf der dem Axialanschlag 35 abgekehrten Seite des Wälzlagers 34 und ist in diesem Fall gebildet durch den reduzierten Außendurchmesserbereich 42.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Durchmesser im reduzier­ ten Außendurchmesserbereich 42 erheblich geringer ist als der Außendurchmesser des Außendurchmesserbereichs 43, der sich axial auf Höhe des Innendurchmesserbereichs 36, also des Lagersitzes befindet.

Durch diesen Bereich reduzierter Wandstärke 41 wird eine gröbere Elastizität des axialen Ansatzes 33, vor allem im axialen Bereich des Innendurchmessers 37 erreicht, die so bemessen werden kann, daß sich die Teile, nämlich die Nabe 32 und das Lager 34 auch bei Raumtemperatur bzw. mit gleichen Temperaturen fügen lassen, wobei nach dem Fügen, also wenn sich das Lager in seinem nutartigen Sitz im Bereich des Innendurchmessers 36 befindet, eine mechanische formschlüs­ sige Axialsicherung des Lagers 34 im Bereich des Innendurch­ messerbereichs 37 gegeben ist. Es ist jedoch auch möglich, das Lager 34 und die Nabe 32 mit einem Temperaturunterschied zu montieren, wodurch sich beispielsweise eine größere maßliche Überdeckung des Innendurchmesserbereichs 37 und des Außendurchmessers des Lageraußenringes erreichen läßt. Diese erhöhte Maßüberdeckung ergibt eine noch gesteigerte Axial­ sicherung, so daß die Lagerung beispielsweise auch als Loslager ausgeführt sein kann.

Das Wälzlager 34 kann auch, beispielsweise zur Tragzahler­ höhung bzw. Lebensdauersteigerung, als vollkugeliges Lager ausgeführt sein. Wenn bei einem solchen Lager ein Ring zur Befüllung des Lagers mit Kugeln gesprengt, also in Axialrichtung geteilt ist, kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn der Lagerring ungetrennt belassen wird, der mit der erfin­ dungsgemäßen Befestigungseinrichtung oder Lagersicherung 37 zusammenwirkt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebe­ nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch Varianten, die insbesondere durch Kombination von einzelnen, in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Merkmalen bzw. Elementen gebildet werden können. Weiterhin können einzelne, in Verbindung mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschriebene Merkmale bzw. Funktionsweisen für sich alleine genommen eine selbständige Erfindung darstellen.

Claims (10)

1. Zweimassenschwungrad zur Verwendung zwischen einer Brennkraftma­ schine und einem Getriebe, wobei ein mit der Abtriebswelle der Brennkraft­ maschine verbindbares Schwungradelement und ein mit dem Getriebe ver­ bindbares Schwungradelement vorhanden sind, die über eine Lagerung zent­ riert und entgegen der Wirkung wenigstens einer Dämpfungseinrichtung zu­ einander verdrehbar sind, wobei eines der Schwungradelemente einen sich axial erstreckenden hülsenartigen Ansatz aufweist, zur Aufnahme eines Wälzlagers, wobei der hülsenartige Ansatz hierfür einen Sitz bildet, auf oder in den einer der Wälzlagerringe vom freien Endbereich des hülsenartigen Ansat­ zes her axial auf- oder eingeschoben ist und wobei der Ansatz weiterhin einen an den Sitz axial angrenzenden und gegenüber diesem geringfügig radial hervorstehenden, elastisch verformbaren Bund bildet, der während dem axi­ alen Auf- oder Einpressen des geschlossenen Lagerringes eine elastische Verformung des Ansatzes bewirkt und nach dem Aufschieben des Lagerrin­ ges sich wieder aufweitet, um den Lagerring axial gegenüber dem Ansatz zu sichern.

2. Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenartige Ansatz eine geschlossene Konfiguration aufweist.

3. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lageraußenring in einem hülsenartigen Ansatz aufge­ nommen ist und daß der gegenüber dem Lageraußenring axial überstehende Bereich des Ansatzes geschwächt ausgebildet ist.

4. Zweimassenschwungrad nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagersitz als Hinterstich ausgebil­ det ist.

5. Zweimassenschwungrad nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenartige Ansatz eine Einfüh­ rungsschräge aufweist.

6. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Montage des Wälzlagers in einer Bohrung des Ansat­ zes zumindest der Ansatz eine höhere Temperatur aufweist als das Lager.

7. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Montage des Wälzlagers auf einen hülsenartigen An­ satz die Temperatur des letzteren niedriger ist als die des Lagers.

8. Zweimassenschwungrad nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befüllung des Wälzlagers mit Ku­ geln einer der Ringe gesprengt ist, daß das Wälzlager aber bei der Montage nicht zerlegt und im wesentlichen geschlossen ist.

9. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wälzlager das Pilotlager für eine Getriebeeingangs­ welle ist.

10. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wälzlager die Lagerung der beiden Schwungmassen des Zweimassenschwungrades zueinander bildet.