DE4118686A1 - Einrichtung zum daempfen von torsionsschwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Motor und Getriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Einrichtungen werden gewöhnlich als Zweimassen­ schwungräder bezeichnet. Der heute in der Praxis ver­ wendete Aufbau solcher Zweimassenschwungräder zeigt die DE-OS 39 09 892. Ohne auf die Einzelheiten der hier dar­ gestellten Lösung einzugehen, kann aus dieser Vorver­ öffentlichung der charakteristische Aufbau solcher Schwungräder entnommen werden.

Danach bestehen die Schwungräder im wesentlichen aus drei Hauptteilen; aus einem ersten Schwungradelement, das mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist; aus einem zweiten Schwungradelement, das zugleich die Reibungs­ fläche für die Kupplungsscheibe der Trennkupplung auf­ weist und aus einer Dämpfeinrichtung zwischen den beiden Schwungradelementen. Die Teile liegen dabei in axialer Richtung gesehen hintereinander, das heißt zunächst kommt das erste Schwungradelement, dann die Dämpfeinrichtung und schließlich das zweite Schwungradelement.

Ein solcher Aufbau beansprucht viel axialen Bauraum, der bei den beengten Verhältnissen im Motorbereich nicht immer gegeben ist.

Einen etwas anderen Aufbau zeigt die DE-OS 35 28 777. Hier ist die Dämpfeinrichtung unterhalb dem zweiten Schwungradelement angeordnet und gegenüber diesem axial nicht versetzt. Dadurch läßt sich die axiale Ausdehnung dieses Zweimassenschwungrades begrenzen.

Nachteilig an dieser Ausführung ist jedoch die radial innenliegende Dämpfeinrichtung. Diese Dämpfeinrichtung wird in der Regel aus mehreren über den Umfang verteilten Schraubendruckfedern gebildet. Um das Drehmoment von der Kurbelwelle auf das Getriebe übertragen zu können, müssen die Druckfedern eine ausreichende Federsteifigkeit auf­ weisen. Andererseits können sie aufgrund der innen­ liegenden Lage nur eine begrenzte Länge aufweisen. Das bedeutet, daß diese Federn relativ hart ausgelegt werden müssen. Dies wiederum hat zur Folge, daß Schwingungen mit geringer Amplitude nicht gedämpft, sondern aufgrund der steifen Federn voll auf das Getriebe übertragen werden.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß die Druck­ federn relativ schnell verschleißen. Aufgrund der hohen Drehzahlen der Kurbelwelle legen sich die äußeren Feder­ windungen bedingt durch die Fliehkraft an die sie umge­ benden Stützwände der Schwungradelemente an. Sie reiben dadurch an diesen Teilen und verschleißen entsprechend schnell. Abhilfe könnte hier eine Fettfüllung schaffen, die die Gleitflächen zwischen den Schraubenfedern und den besagten Stützteilen vermindern. Bei der bekannten Konstruktion ist eine solche Fettfüllung aber nicht mög­ lich, da das Fett unweigerlich auf die Reibfläche der Kupplungsscheibe und des zweiten Schwungradelementes fließen. Damit würde die Kupplung durchrutschen und könnte das anstehende Drehmoment nicht mehr übertragen.

Die besagte DE-OS 35 28 777 zeigt zwar auch die Möglich­ keit einer außenliegenden Dämpfungseinrichtung an. Hier aber ist wieder die übliche, axial breite Anordnung der Bauteile gegeben, wie sie oben beschrieben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Ein­ richtung so weiterzuentwickeln, daß sie wenig axialen Bauraum beansprucht, trotzdem bei ihr langhubige Druck­ federn eingesetzt und dort, wo es angezeigt ist, die Federn geschmiert werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist demnach die Torsionsdämpf­ einrichtung oberhalb des zweiten Schwungradelementes an­ geordnet, und zwar in axialer Richtung gesehen in einer Flucht mit ihm. Dadurch erhält man einmal die gewünschte kleine Baugröße in axialer Richtung. Zum anderen lassen sich durch die außenliegende Anordnung der Torsionsdämpf­ einrichtung beispielsweise langhubige Schraubendruck­ federn mit geringerer Federsteifigkeit wählen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann die Torsions­ dämpfeinrichtung in einfacher Weise mit radial abstehende Abstützkörper des zweiten Schwungradelementes beauf­ schlagt werden.

Um die Kosten niedrig zu halten und um Gewicht zu sparen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das zweite Schwungradelement als eine Ringscheibe aus beispielsweise Stahl auszulegen. An ihrer äußeren Umfangsfläche sind Blechstege befestigt, die mit der Torsionsdämpf­ einrichtung zusammenwirken.

Eine einfache Ausbildung und eine sichere Verankerung der Blechstege erhält man dadurch, daß um die Ringscheibe ein Blechmantel herumgelegt ist. Der Blechmantel ist durch Formschluß oder Verschweißen, Verlöten oder in sonstiger Weise mit dem Schwungradelement verbunden. Außerdem sind an ihm Laschen herausgebogen, die die radial abstehenden Blechstege bilden.

Für eine sichere Festlegung des Blechmantels ist es weiter vorteilhaft, ihn mit einem radial einwärts zeigen­ den Flansch zu versehen, der innerhalb einer Ausnehmung der Ringscheibe des Schwungradelementes angeordnet und mit diesem verschraubt oder vernietet ist.

Desweiteren läßt sich der Blechmantel zu einem ebenfalls radial, in diesem Fall aber nach außen abstehenden Be­ festigungsflansch weiterbilden. Dieser Flansch ist in zweckmäßiger Weise in axialer Richtung versetzt sein und dient als Befestigungsflansch eines Kupplungsgehäuses der Reibungskupplung.

Wie bereits erwähnt, werden normalerweise als Torsions­ dämpfeinrichtung mehrere über den Umfang verteilte Schraubendruckfedern eingesetzt. Die Federn sind dabei in Kammern eingelagert und werden an ihrem einen Ende von dem ersten Schwungradelement und an ihrem anderen Ende von dem zweiten Schwungradelement beaufschlagt. Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen, dem zuvor beschrie­ benen Blechmantel eine weitere Funktion zuzuordnen. Er bildet in einer bevorzugten Ausführung einen Teil der Kammerwände für die Schraubendruckfedern. Die anderen Kammerwände werden dabei von dem ersten Schwungradelement gebildet, das in einfacher Weise als Blechscheibe aus­ gelegt ist und an dem axial verlaufende Blechteile ent­ weder angeformt oder befestigt sind.

Zusätzlich können Dichtungen vorgesehen werden, die die aus den Blechteilen gebildeten Kammerwände flüssigkeits­ dicht verschließen. Die Kammern können dann mit Fett ge­ füllt werden, um die Reibung zwischen den Schraubendruck­ federn- und den Kammerwänden zu vermindern und dadurch den Verschleiß der Federn herabzusetzen.

In einer weiteren Ausbildung sieht das als Blechscheibe ausgelegte erste Schwungradelement an seinem radial inneren Abschnitt einen Lagersitz vor. Mit diesem Lager­ sitz läßt es sich auf einen Wellenabschnitt der Kurbel­ welle aufschieben und ist dadurch in seiner Lage zentriert.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist die Blechscheibe des ersten Schwungradelementes ebenfalls an seinem radial innenliegenden Abschnitt einen Lagerflansch auf, auf dem ein Wälzlager aufgezogen ist. Über dieses Wälzlager ist das zweite Schwungradelement auf dem ersten Schwungradelement drehbar gelagert.

Natürlich kann die Blechscheibe des ersten Schwungrad­ elementes an ihrem radial innenliegenden Abschnitt sowohl als Lagersitz für die Kurbelwelle als auch als Lager­ flansch für das soeben erwähnte Wälzlager ausgeführt sein.

Durch die Verwendung einer Blechscheibe als erstes Schwungradelement ergibt sich ein weiterer Vorteil. Wird der äußere Umfang dieser Blechscheibe gezahnt, so läßt sich über diese Verzahnung ein Anlaßritzel einspuren oder zusätzlich über einen geeigneten Sensor die Drehzahl der Kurbelwelle ermittelt.

Durch die Blechteilkonstruktion erhält man ein insgesamt kleindimensioniertes Zweimassenschwungrad, das einen kleinen Bauraum beansprucht, desweiteren aufgrund der Blechteile geringes Gewicht aufweist und verhältnismäßig geringe Herstellungskosten erfordert.

Nachfolgend sind mehrere Ausbildungsbeispiele der Er­ findung anhand der dazugehörigen Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 die obere Hälfte einer rotationssymmetrischen, erfindungsgemäßen Einrichtung mit den sie umge­ benden Funktionsteilen, nämlich Kurbelwelle und Kupplungsscheibe und Teile der Trennkupplung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Lagerung der beiden Schwungrad­ elemente und die Ausführung des über dem ersten Schwungradelement gelegten Blechmantel gegen­ über Fig. 1 abweichend ausgeführt sind,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2, jedoch mit einer Lagerung entsprechend Fig. 1 und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel bei, dem das zweite Schwungradelement einen einstückigen Be­ festigungsflansch für das Kupplungsgehäuse auf­ weist.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahr­ zeuges liegt zwischen der Kurbelwelle 1 eines nicht näher dargestellten Motors und einem ebenfalls nicht erkenn­ baren Getriebe. Zu den Getriebe führt eine Ge­ triebeeingangswelle 2, auf der über eine Keilverzahnung (nicht erkennbar) eine Kupplungsscheibe 3 axial verschiebbar, jedoch verdrehfest gehalten ist. Die Kupplungsscheibe 3 ist Teil einer üblichen in Kraftfahr­ zeugen verwendeten trennbaren Reibungskupplung. Von dieser Reibungskupplung ist ein Kupplungsgehäuse 4 erkennbar, sowie eine Tellerfeder 5, mit der eine Anpreßplatte 6 beaufschlagt wird. Die Anpreßplatte 6 drückt die Kupplungsscheibe 3 an eine Reibfläche eines noch näher zu beschreibenden zweiten Schwungradelementes 7 der erfindungsgemäßen Einrichtung. Die Tellerfeder 5 wird über ein Ausrücklager 8 betätigt.

Die Einrichtung zum Dämpfen der Torsionsschwingungen be­ steht aus einem ersten Schwungradelement 9, das über eine Schraubverbindung 10 mit der Kurbelwelle 1 befestigt ist. Das bereits erwähnte zweite Schwungradelement 7 liegt in Axialrichtung hinter dem ersten Schwungradelement 9. Als Achsrichtung sei hier die Achse 11 angenommen, die sowohl die Wellenachse der Kurbelwelle 1 als auch die Wellen­ achse der Getriebeeingangswelle 2 bildet. Die Getriebe­ welle 2 ist innerhalb der Kurbelwelle 1 über ein Lager 12 drehbar gehalten. Die Achse 11 ist auch zugleich die Achse der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Das erste Schwungradelement 9 und das zweite Schwungrad­ element 7 sind über eine drehelastische Torsionsdämpf­ einrichtung miteinander verbunden. Die Torsionsdämpf­ einrichtung wird gebildet aus einer Anzahl von Schrauben­ druckfedern 13, die über den Umfang verteilt in Kammern angeordnet sind. In Fig. 1 ist wegen der Darstellungsart lediglich eine dieser Schraubendruckfeder 13 im Quer­ schnitt gezeigt. Außerdem läßt die Fig. 1 erkennen, daß die Schraubendruckfedern 13 und das zweite Schwungrad­ element 7 konzentrisch um die Drehachse 11 angeordnet sind. Dabei liegt das zweite Schwungradelement 7 in Richtung der Achse 11 unterhalb der Schraubendruckfedern 13. Es fluchtet mit ihnen, das heißt es ist gegenüber den Federn in Achsrichtung 11 nicht versetzt.

Das zweite Schwungradelement 7 ist im wesentlichen als Stahlring ausgebildet. Es weist an seinem radial inneren Bereich Ausnehmungen 7a auf, durch die die Befestigungs­ schrauben 10 hindurchgesteckt werden können. An seiner äußeren Umfangsfläche 7b ist ein Blechmantel 14 herum­ gelegt. Der Blechmantel weist einmal einen radial ein­ wärts zeigenden Ringflansch 15 auf, mit dem er in eine axiale, umlaufende Ausnehmung des zweiten Schwungrad­ elementes 7 eingreift. Der Ringflansch 15 ist dort mit dem Schwungradelement 7 verschraubt, vernietet, ver­ schweißt oder in sonstiger Weise befestigt.

Auf der anderen Seite weist der Blechmantel 14 einen ebenfalls radial, in diesem Fall aber nach außen zeigen­ den Befestigungsflansch 16 auf, der in Richtung der Achse 11 versetzt angeordnet ist. An diesem Befestigungsflansch 16 sind Schraubbolzen 17 angebracht, über die mit ent­ sprechenden, nicht gezeichneten Muttern das Kupplungs­ gehäuse 4 mit dem zweiten Schwungradelement 7 verschraubt werden kann.

Aus dem Blechmantel 14 sind desweiteren radial nach außen abstehende Blechstege 18 ausgeklinkt, die als Widerlager für die Schraubendruckfedern 13 dienen.

Das erste Schwungradelement 9 ist als profilierte Blech­ scheibe ausgelegt. Es trägt an seinem radial äußeren Ab­ schnitt axial verlaufende halbrund ausgeführte Blechteile 19 für jede Schraubendruckfeder. Jedes Blechteil 19 bildet zusammen mit Abschnitten des Blechmantels 14 je­ weils eine Kammer für eine Schraubendruckfeder 13. An den Blechteilen 19 sind auch die Widerlager angeformt, die die andere Seite der Schraubendruckfedern 13 beauf­ schlagen (nicht gezeichnet). Die Kammern, in denen die Schraubendruckfedern 13 liegen, sind über Dichtungen 20, 21 flüssigkeitsdicht verschlossen. Außerdem sind sie, wiederum nicht erkennbar, mit Fett gefüllt.

Das erste Schwungradelement 9 weist an seinem radial inneren Abschnitt einen axial verlaufenden hohlzylinder­ förmigen Fortsatz 9a auf. Die Innenwandung des hohl­ zylindrischen Fortsatzes 9a bildet einen Lagersitz für einen Wellenabschnitt 1a der Kurbelwelle 9 aus. An der Außenwandung ist ein Wälzlager 22 aufgezogen, auf dem das zweite Schwungradelement 7 drehbar gelagert ist.

Schließlich ist die Blechscheibe des ersten Schwungrad­ elementes an ihrem äußeren Umfang mit einer Verzahnung 23 versehen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen in zwei Punkten. Zum einen ist die Lagerung über das Wälzlager 22 in einer etwas anderen Weise vorgenommen. Das erste Schwungrad­ element 9 weist ein zusätzliches napfartiges Blechteil 24 auf, das zur Aufnahme des Lagers 22 dient.

Ebenfalls geändert ist der Blechmantel 14′. Er ist nicht wie in Fig. 1 seitlich nach unten gezogen. Dadurch wird Gewicht gespart.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 stellt im wesent­ lichen eine Kombination des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 und des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 dar.

Die Lagerung ist hier entsprechend Fig. 1 vorgenommen, während der Blechmantel 14 gleich ausgebildet ist wie in Fig. 2.

Fig. 4 wiederum weist eine Lagerung nach Fig. 1 und 3 auf. Das zweite Schwungradelement 7 ist jedoch mit einem axial versetzten radial nach außen abstehenden Be­ festigungsflansch 25 versehen, an dem das zuvor erwähnte Kupplungsgehäuse angeschraubt werden kann. Das Schwungrad nach dieser Fig. 4 weist eine größere Masse und damit ein für den Dämpfungsverhalten günstigeres Trägheits­ moment auf.

Außerdem ist der Blechmantel 14′′ im wesentlichen auf einen Ringflansch 15′, vergleichbar mit Ringflansch 15 in Fig. 1, und die Blechstege 18 reduziert. Die Kammerwände werden in dieser Ausführung, wie auch schon in den Aus­ führungen nach Fig. 2 und Fig. 3 zum Teil von der äußeren Umfangsfläche des zweiten Schwungradelementes 7′ bzw. 7 mitgebildet.

Claims (11)

1. Einrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Motor und Getriebe, mit mindestens zwei gegeneinander ver­ drehbaren Schwungradelementen, bei der

• - das erste Schwungradelement an der Kurbelwelle des Motors befestigt ist,
• - das zweite Schwungradelement eine Reibfläche aufweist für eine auf einer Getriebeeingangs­ welle verdrehfest gehaltenen Kupplungsscheibe einer trennbaren Reibungskupplung,
• - beide Schwungradelemente über eine dreh­ elastische Torsionsdämpfeinrichtung miteinander verbunden sind,
• - das zweite Schwungradelement und die Torsions­ dämpfeinrichtung um die Drehachse der Ein­ richtung konzentrisch und in radialer Richtung übereinander in einer Flucht angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schwungradelement (7) in Richtung zur Drehachse (11) unterhalb der Torsionsdämpf­ einrichtung (Schraubendruckfeder 13) liegt und radial nach außen gerichtete Abstützelemente (Blechstege 18) für die Beaufschlagung der Torsionsdämpfeinrichtung aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schwungradelement (7) als Ringscheibe ausgelegt ist und an ihrer äußeren Umfangsfläche (7b) die Abstützelemente bildende Blechstege (18) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstege (18) aus einem um die Ringscheibe herumgelegten Blechmantel (14) geformt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechmantel (14) einen radial nach außen stehenden und axial versetzten Befestigungsflansch (16) für das Festlegen eines Kupplungsgehäuses (4) der Reibungskupplung vorsieht.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Torsionsdämpfeinrichtung aus mehreren über den Um­ fang verteilten Schraubendruckfedern besteht, die in Kammern eingelagert und an ihrem einen Ende von dem ersten Schwungradelement und an ihrem anderen Ende von dem zweiten Schwungradelement beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der um das zweite Schwungradelement (7) gelegte Blechmantel (14) die Kammern für die Schraubendruckfedern (13) mitbildet.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schwungradelement (9) als Blechring ausgebildet ist und an seinem äußeren Umfang axial abstehende, Kammerwände für die Kammern der Schraubendruckfedern (13) bildende Blechteile (19) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwände der Blechteile (19, 14) der beiden Schwungradelemente (9, 7) über Dichtungen (20, 21) flüssigkeitsdichte Kammern ausbilden.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blechscheibe des ersten Schwungradelementes (9) einen radial innen­ liegenden, einen Lagersitz für die Kurbelwelle (1a) bildenden Aufnahmeabschnitt (9a) aufweist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blechscheibe einen radial innenliegenden, axial sich erstreckenden Lagerflansch ausbildet, auf dem ein das zweite Schwungradelement (7) lagerndes Wälzlager (22) sitzt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die das erste Schwungrad­ element (9) bildende Blechscheibe an ihrem äußeren Umfang eine Verzahnung (23) vorsieht.