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Die Erfindung betrifft einen Flansch für eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für ein Zweimassenschwungrad, umfassend einen ringförmigen Grundkörper und mindestens einen radial nach außen abstehenden Flanschflügel zur Anlage an mindestens einem Federspeicher.
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Drehschwingungsdämpfer wie Zweimassenschwungräder (ZMS) weisen eine Primärmasse und eine Sekundärmasse auf, zwischen denen Bogenfedern als Federspeicher angeordnet sind, so dass Primärmasse und Sekundärmasse entgegen der Rückstellkraft der Federn zueinander verdrehbar sind. Die Sekundärmasse umfasst ein Flansch, welcher radial nach außen Zungen aufweist, die jeweils zwischen zwei Federn eingreifen und diese bei Verdrehung beaufschlagen. Der Flansch wird im Stand der Technik aus einem ebenen Blech gefertigt. Dabei wird die Dimensionierung des Flanschs derart vorgenommen, dass die Materialstärke so gewählt ist, dass sie den Anforderungen in den am meisten belasteten Bereichen genügt. Dies führt jedoch dazu, dass der Flansch in Bereichen geringerer Anforderung überdimensioniert ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Geometrie des Flansches zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf die notwendige Materialmenge.
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Dieses Problem wird durch einen Flansch 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 einen Flansch für eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für ein Zweimassenschwungrad, umfassend einen ringförmigen Grundkörper und mindestens einen radial nach außen abstehenden Flanschflügel zur Anlage an mindestens einem Federspeicher, wobei der Flanschflügel an einer in Umfangsrichtung ersten Seite eine sich radial über die Länge des Flansches erstreckende erste Abkantung umfasst und auf einer in Umfangsrichtung zweiten Seite eine sich radial über einen Teil der Länge des Flanschflügels erstreckende zweite Abkantung umfasst. Die Abkantungen erzeugen abgewinkelte Bereiche des Flanschflügels, die abgewinkelt vom Rest des Flanschflügels abstehen. Dadurch wird einerseits im belasteten Bereich des Flanschs, dort, wo die Federn anliegen, eine Materialverstärkung erreicht, während in anderen Bereichen des Flanschs eine dünnere Materialstärke verwendet werden kann, weil dort die auftretenden Belastungen geringer sind, und andererseits eine asymmetrische Auslegung des Flansches ermöglicht, mit unterschiedlichen Geometrien für die im Schub- und die im Zugbetrieb belastete Seite. Diese Geometrie erzeugt zudem eine Asymmetrie des Flanschflügels.
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Die zweite Abkantung erstreckt sich in einer Ausführungsform der Erfindung von einem radial inneren Bereich über einen radial äußeren Bereich radial nach außen bis zu einer Ausnehmung. Der abgewinkelte Flanschflügel, der beispielsweise Z-förmig ausgebildet ist, wird im Bereich der Asymmetrie scheibenförmig (flach) ausgebildet. Die Blockbelastung durch die Federspeicher (z.B. Bogenfedern) erfolgt im abgewinkelten Bereich. Die Asymmetrie befindet sich in einem Bereich des Flanschflügels, welcher nicht durch Blockmomente belastet wird. In der Regel wird dieser Bereich vom übrigen Bereich des Flansches ziehtechnisch durch eine Umschneidung oder Durchtrennung des Materials abgetrennt.
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Radial nach außen schließt sich in einer Ausführungsform der Erfindung an die zweite Abkantung ausgehend von der Ausnehmung ein in Umfangsrichtung verlaufender Bereich des Flanschflügels an. Der in Umfangsrichtung verlaufende Bereich ist leicht gegenüber dem mittleren Bereich des Flanschflügels, der selbst in einem Winkel gegenüber der Umfangsrichtung angeordnet ist, abgewinkelt angeordnet, sodass dieser Bereich in Umfangsrichtung verläuft.
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Eine Vorderkante des in Umfangsrichtung verlaufenden Bereichs und eine Vorderkante der zweiten Abkantung schließen in einer Ausführungsform der Erfindung einen stumpfen Winkel ein.
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Die erste und die zweite Abkantung sind sich in einer Ausführungsform der Erfindung in entgegengesetzte Richtungen abgekantet. Durch den so Z-förmigen Querschnitt in diesem Bereich des Flanschflügels wird eine hohe mechanische Stabilität erreicht.
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Ein mittlerer Bereich des Flanschflügels verläuft in einer Ausführungsform der Erfindung schräg gegenüber der Umfangsrichtung. Dies ermöglicht in axialer Richtung große (axial lange oder tiefe) abgewinkelte Bereiche, da so der axiale Bauraum des Flansches nahezu vollständig für die abgewinkelten Bereiche zur Verfügung steht.
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Die erste und die zweite Abkantung verlaufen in einer Ausführungsform der Erfindung jeweils in axialer Richtung. Dadurch kann der Federspeicher flächig an dem Flanschflügel anliegen. In der Regel umfasst der Federspeicher Bogenfedern, die als Druckfedern ausgeführt sind und deren Federenden kreisringförmig sind. Die Federenden liegen flächig an den umgebogenen Bereichen der Abkantungen an.
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Eine Tiefe in Umfangsrichtung der Ausnehmung ist in einer Ausführungsform der Erfindung größer als eine Länge in radialer Richtung. Die Ausnehmung hat somit die Form eines länglichen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzes.
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Die Ausnehmung endet in einer Ausführungsform der Erfindung in Umfangsrichtung in einem abgerundeten Ausnehmungsgrund. Die runde Form verringert auftretende Spitzenspannungen.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere Zweimassenschwungrad, umfassend einen erfindungsgemäßen Flansch.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Zweimassenschwungrad 1 mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flansches in einer Schnittdarstellung,
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2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flansches in einer Draufsicht,
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3 eine räumliche Ansicht eines Flanschflügels,
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4 den Schnitt X-X in 2 und
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5 den Schnitt Y-Y in 2.
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1 zeigt ein Zweimassenschwungrad 1 mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flansches in einer Schnittdarstellung. 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.
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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 des nicht dargestellten Verbrennungsmotors und auch die Rotationsachse der dem Zweimassenschwungrad 1 nachgeordneten Fahrzeugkupplung, die ebenfalls nicht dargestellt ist. Im Folgenden wird unter der axialen Richtung die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse R verstanden. Die Umfangsrichtung ist eine Drehung um die Rotationsachse R.
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Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst eine Primärmasse oder Primärseite 2 (die Eingangsseite) sowie eine Sekundärmasse oder Sekundärseite 3 (die Ausgangsseite), die gegen die Kraft einer Federanordnung 4 relativ zueinander um die Rotationsachse R verdreht werden können. Die Federanordnung 4 umfasst im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere in Umfangsrichtung angeordnete innere Bogenfedern 8a und koaxial dazu angeordnete äußere Bogenfedern 8b. Die inneren Bogenfedern 8a und äußeren Bogenfedern 8b werden nachfolgend als Bogenfedern 8 bezeichnet. Die Bogenfedern 8 werden im Betrieb durch die auf diese einwirkende Fliehkraft nach außen gegen die Primärmasse 2 gedrückt. Daher sind an der radial außen gelegenen Seite Gleitschalen angeordnet, welche den Verschleiß zwischen den Bogenfedern und der Primärmasse 2 verringern. Die Primärmasse 2 umfasst ein motorseitiges Primärmassenblech 6 und einen kupplungsseitigen Primärmassendeckel 5. Das Primärmassenblech 6 und der Primärmassendeckel 5 schließen eine Bogenfederaufnahme 12 ein, in der die Bogenfedern 8 angeordnet sind. Die Bogenfedern 8 stützen sich mit einem Federende jeweils an der Primärmasse 2 ab, beispielsweise an hier nicht dargestellten Stegen oder Nasen, die in die von dem Primärmassenblech 6 und dem Primärmassendeckel 5 umschlossene Bogenfederaufnahme 12 ragen. Mit dem jeweils anderen Federende stützen sich die Dämpferfedern 8 an Flanschflügeln 13 eines Flansches 9 ab. Die Flanschflügel 13 erstrecken sich radial nach außen und Fassen die Federenden der Bogenfedern 8 ein. Die Seelenachse der Bogenfedern, das ist eine kreisförmige Linie, die entlang der Kreismittelpunkte der Bogenfeder bei Schnitten parallel zur Rotationsachse entsteht, ein solcher Schnitt ist z. B. der gemäß 1, verläuft durch die Flanschflügel 13. Zwei Außenbereiche der Federenden der Bogenfedern stützen sich jeweils an dem Primärmassenblech 6 und Primärmassendeckel 5 ab. Der Flansch 9 ist mit einer Gegendruckplatte 10 mittels Nieten 14 verbunden. Die Gegendruckplatte 10 ist Teil einer Ein- oder Mehrscheibenkupplung. In Einbaulage des Zweimassenschwungrades ist die Masse bzw. das Massenträgheitsmoment der Gegendruckplatte samt aller drehfest mit dieser verbundenen Teile wie Druckplatte(n), Tellerfeder(n) etc. Teil der Sekundärmasse. Die Gegendruckplatte ist mit einem Gleitlager 30 an einem Lagerdorn 31 des primärmassenblechs 6 gelagert.
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An dem Primärmassendeckel 5 ist ein Anlasserzahnkranz 11 angeordnet, welcher in Einbaulage des Zweimassenschwungrades mit einem hier nicht dargestellten elektrischen Anlasser des Kraftfahrzeugs in Eingriff gebracht werden kann. Die Primärmasse 2 wird in Einbaulage zur Übertragung eines Drehmoments mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit Befestigungsschrauben 7 mit der nicht dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verschraubt.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flansches 9 in einer Draufsicht. Dargestellt ist nur eine Hälfte des rotationssymmetrischen Flansches.
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Der Flansch 9 weist einen ringförmigen Grundkörper 15 auf, welcher über den Umfang verteilt mit Bohrungen 16 versehen ist, um den Flansch 9 mit der Gegendruckplatte 10 zu vernieten. Von dem ringförmigen Grundkörper 15 des Flansches 9 ragen radial nach außen die Flanschflügel 13 ab, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Flanschflügel 13 von dem ringförmigen Grundkörper 15 radial nach außen abstehen und die Flanschflügel 13 um 180° zueinander versetzt von dem ringförmigen Grundkörper 15 nach außen abstehen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Anzahl der Flanschflügel 13 variieren, insbesondere können drei, vier oder mehr Flanschflügel 13 vorgesehen sein. Ebenso kann auch beispielsweise nur ein Flanschflügel 13 vorgesehen sein.
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Der Flanschflügel 13 weist einen ersten radial inneren Bereich 17 auf, der sich von radial innen nach radial außen ausgehend von dem ringförmigen Grundkörper 15 verjüngt. Des Weiteren weist der Flanschflügel 13 einen zweiten radial äußeren Bereich 18 auf, der sich ausgehend von dem ersten Bereich 17 radial nach außen erweitert.
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Die in Umfangsrichtung äußeren Bereiche der Flanschflügel 13 sind aus der Umfangsrichtung bereichsweise gegensinnig gebogen, wie nachfolgend anhand der 3 bis 5 dargestellt wird. 3 zeigt eine räumliche Ansicht eines Flanschflügels 13, 4 zeigt den Schnitt X-X in 2 und 5 zeigt den Schnitt Y-Y in 2. Der Flanschflügel 13 weist an einer in Umfangsrichtung gesehen ersten Seite 19 eine erste Abkantung 20 auf. Die erste Abkantung 20 verläuft über den gesamten radial äußeren Bereich 18 sowie den gesamten radial inneren Bereich 17 und weist eine axiale Länge d1 (siehe 4) auf. An der der ersten Seite 19 gegenüberliegenden Seite 21 weist der Flanschflügel 13 eine zweite Abkantung 22 auf, welche in die axial entgegengesetzte Richtung der ersten Abkantung 20 gebogen ist und eine axiale Länge d2 (siehe 4) aufweist. Die zweite Abkantung 22 erstreckt sich über den radial inneren Bereich 17 sowie einen Teil des radialen äußeren Bereiches 18 bis zu einer Ausnehmung 23, die sich in Umfangsrichtung von der zweiten Seite 21 in Richtung der ersten Seite 19 erstreckt. Im Gegensatz zu ersten Abkantung 20 verläuft die zweite Abkantung nicht über die volle radiale Lände des Flanschflügels 13 sondern nur über einen radial inneren Teilbereich.
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Im radial gegenüber der Ausnehmung 23 weiter inneren Bereich weist der Flanschflügel 13 einen in etwa Z-förmigen Querschnitt auf, wie aus 5, die einen Schnitt Y-Y gemäß 2 in diesem Bereich zeigt, zu erkennen ist.
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Radial weiter außen, gemessen von der Ausnehmung 23, weist die zweite Seite 21 keine Abkantung mehr auf, der Flanschflügel 13 ist hier so gebogen, dass dieser in Umfangsrichtung verläuft und einen in Umfangsrichtung verlaufenden Bereich 24 bildet.
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Eine in Umfangsrichtung gesehen Vorderkante 26 der ersten Abkantung 20 ist linienförmig und verläuft gerade, wie beispielsweise aus der Draufsicht der 2 zu erkennen ist. Eine in Umfangsrichtung gesehen Vorderkante 27 der zweiten Abkantung 22 verläuft ebenfalls gerade und schließt mit einer Vorderkante 28 des sich radial nach außen jenseits der Ausnehmung 23 befindlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Bereich 24 einen Winkel δ ein.
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Eine Tiefe a der Ausnehmung 23 in Umfangsrichtung ist größer als eine Länge b der Ausnehmung 23 in radialer Richtung. Die Ausnehmung 23 endet in Umfangsrichtung in einem Ausnehmungsgrund 29, der abgerundet ist, wobei der Rundungsradius größer oder gleich der Länge b der Ausnehmung 23 in axialer Richtung ist.
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Die erste Abkantung 20 und die zweite Abkantung 22 sind vorzugsweise jeweils so gebogen, dass diese in axialer Richtung verlaufen, also in etwa in einem 90°-Winkel zur Umfangsrichtung abstehend.
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Ein mittlerer Bereich 25 der Flanschflügel 13 verläuft schräg zur Umfangsrichtung, dies ist in 5 durch den Winkel α bezeichnet. Der Winkel α bezeichnet den von dem mittleren Bereich 25 und der Umfangsrichtung eingeschlossenen Winkel. Entsprechend sind die von den Abkantungen 20, 22 und dem mittleren schräg verlaufenden Bereich 25 eingeschlossenen Winkel β spitze Winkel, also kleiner als 90°.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel eines Flanschflügels 13 wurde am Beispiel eines Flansches eines Zweimassenschwungrades im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Derartige Flansche in Schwingungstilgern werden aber auch in anderen Drehmomentübertragungseinrichtungen, beispielsweise in Nebenantrieben von Kraftfahrzeugen oder dergleichen verwendet. Die Erfindung ist also ausdrücklich nicht auf einen Flansch für ein Zweimassenschwungrad Zweimassenschwungrades im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges begrenzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Primärmasse
- 3
- Sekundärmasse
- 4
- Bogenfederanordnung
- 5
- Primärmassendeckel
- 6
- Primärmassenblech
- 7
- Befestigungsschraube
- 8, 8a, 8b
- Bogenfedern
- 9
- Flansch
- 10
- Gegendruckplatte der Fahrzeugkupplung
- 11
- Anlasserzahnkranz
- 12
- Bogenfederaufnahme
- 13
- Flanschflügel
- 14
- Niet
- 15
- Grundkörper
- 16
- Bohrungen
- 17
- radial innerer Bereich
- 18
- radial äußere Bereich
- 19
- erste Seite
- 20
- erste Abkantung
- 21
- zweite Seite
- 22
- zweite Abkantung
- 23
- Ausnehmung
- 24
- in Umfangsrichtung verlaufender Bereich
- 25
- mittlerer schräg verlaufender Bereich
- 26
- Vorderkante erste Abkantung
- 27
- Vorderkante zweite Abkantung
- 28
- Vorderkante in Umfangsrichtung verlaufender Bereich
- 29
- Ausnehmungsgrund
- 30
- Gleitlager
- 31
- Lagerdorn