Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 Herzogenaurach

Bezeichnung der Erfindung

Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe eines Kraftfahrzeuges

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , und sie ist insbesondere vorteilhaft an einem Zweimassenschwungrad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe eines Kraftfahrzeuges realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Dem Fachmann in der Kraftfahrzeugtechnik ist es allgemein bekannt, dass ein Zweimassenschwungrad ein Torsionsschwingungsdämpfer ist, der insbesondere in Personenkraftfahrzeugen zur Erhöhung des Fahrkomforts zwischen die Brennkraftmaschine und das Getriebe geschaltet ist. Ein solches Zweimassenschwungrad besteht im Wesentlichen aus einer direkt mit der Antriebswelle der Brennkraftmaschine verbundenen scheibenförmigen Primärmasse und aus einer koaxial zu dieser Primärmasse angeordneten scheibenförmigen Sekundärmasse, die über eine Kupplung mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist. Beide Schwungmassen sind dabei durch mehrere zwischen diesen

angeordnete Dämpfungsmittel in Form von üblicherweise zwei einander gegenüberliegenden, gebogenen Spiraldruckfedern miteinander gekoppelt und entgegen der Wirkung dieser Dämpfungsmittel über eine zwischen einem koaxialen Lagerflansch an der Primärmasse und einem koaxialen Lagerflansch an der Sekundärmasse angeordnete reibungsmindernde Lagerung relativ zueinander verdrehbar. Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs wird über die drehende Kurbelwelle der Brennkraftmaschine die Primärmasse aktiv angetrieben, während über die Dämpfungselemente die ihrerseits die Getriebeeingangswelle antreibende Sekundärmasse mitgenommen wird. über die Dämpfungselemente werden dabei zum einen die aus Unwuchten der bewegten Massen im Antriebsstrang resultierenden Ungleichmäßigkeiten und zum anderen die aus den Kolbenbewegungen resultierenden Drehungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine gedämpft. Der während der Fahrt auftretende maximale oszillierende Schwenkwinkel zwischen den Schwungmassen beträgt dabei lediglich ca. ± 0,4°, so dass die Lagerung während des üblichen Betriebs des Kraftfahrzeuges kaum dynamisch hinsichtlich Relativdrehzahl beansprucht wird.

Anders verhält es sich jedoch beim Anlassen des Fahrzeugs, wo es zu einem oszillierenden Schwenkwinkel von ± 60°und somit zu einer wesentlich stärkeren Verdrehung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse kommen kann. In diesem Fall ist zwischen den Schwungmassen ein Lagersystem mit einem sehr geringen Reibungskoeffizienten von Vorteil, der grundsätzlich nur mit Wälzlagern erzielt kann. Infolgedessen wurden in der Vergangenheit für die reibungsmindernde Lagerung zwischen der Primärmasse und der Sekundär- masse vor allem einreihige Rillenkugellager verwendet, die, wie beispielsweise aus der DE 41 17 584 A1 und DE 42 14 655 A1 bekannt ist, mit einem ihrer Lagerringe drehfest mit einem der Lagerflansche an der Primär- oder Sekundärmasse verbunden und sind.

Obwohl mit derartigen Rillenkugellagern eine sehr gute Dämpfung der zwischen der Brennkraftmaschine und dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges auftretenden Schwingungen erzielbar ist, haben sich in der Praxis jedoch entscheidende Nachteile herausgestellt. Diese bestehen zum einen darin, dass es sich

bei diesen Rillenkugellagern zumeist um Speziallager handelt, die sich in der Herstellung aufgrund der Ausführung der Lager als Massivlager und der Verwendung spezieller Kunststoffkappen zur Bereitstellung eines vergrößerten Fettdepots als sehr kostenaufwändig erwiesen haben. Zum anderen hat sich deren zu geringe Standzeit immer wieder als kritischer Punkt an Zweimassenschwungrädern erwiesen, da es infolge ungünstiger Betriebsverhältnisse häufig bereits nach kurzer Betriebsdauer zum Ausfall der Lagerung kam. Die Ursache solcher Ausfälle ist dabei vor allem auf den im Betrieb des Kraftfahrzeuges begrenzten Schwenkwinkel mit hoher Frequenz und geringer Amplitude zwischen den Schwungmassen zurückzuführen, durch den die Lagerkugeln eine der Frequenz der Drehschwingungen proportionale Drehsinnänderung sowie eine nur sehr geringe Abwälzbewegung erfahren. Darüber hinaus treten diese hohen Beanspruchungen zwischen den Lagerkugeln und deren Laufbahnen praktisch immer an der gleichen Stelle bzw. in sehr kleinen Bereichen des Umfangs der Laufbahnen überlagert von Wank- bzw. Schwenkbewegungen der Schwungmassen auf, so dass die Lagerringe in diesen kleinen Bereichen häufig überbeansprucht werden und sich die Lagerkugeln in die Laufbahnen einarbeiten. Dadurch kommt es zum Herauslösen von Teilchen aus der Oberfläche der Laufbahnen und letztendlich zur Zerstörung der Wälzlagerung.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde es deshalb durch die DE 3 506 818 A1 vorgeschlagen, die Wälzlagerung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse durch ein selbstnachstellendes doppelreihiges Schrägkugellager mit einem geteilten Innenlagerring zu bilden, der unter der Wirkung einer axialen Federkraft steht. Die durch diese Maßnahme erzielbare Erhöhung der Lebensdauer der Wälzlagerung zwischen den beiden Schwungmassen ist dabei darauf zurückzuführen, dass durch die Selbsteinstellung in der Wälzlagerung kein Spiel zwischen den Lagerkugeln und deren Laufbahnen und somit keine ungedämpfte Relativbewegung zwischen den Lagerkugeln mehr auftreten kann, die ein Aufschlagen der Lagerkugeln auf den Laufbahnen und damit eine erhöhte Beanspruchung des Wälzlagers mit den bereits genannten Folgen verursacht.

Unter dem Gesichtspunkt, dass moderne Brennkraftmaschinen mit immer mehr

Leistung und Drehmoment konzipiert werden, die immer höhere Kupplungsund über die Wälzlagerung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse von Zweimassenschwungrädern zu übertragende Ausrückkräfte bedingen, hat es sich jedoch gezeigt, dass die hohen Beanspruchungen während des Betriebs der Brennkraftmaschine auch nicht mehr mit solchen selbstnachstellenden zweireihigen Schrägkugellagen dauerhaft bewältigt werden können und die Lebensdauer der Schrägkugellager vor allem von deren sicherer Schmiermittelversorgung abhängig ist. Da für die Wälzlagerung in Zweimassenschwungrädern konstruktionsbedingt keine Nachschmiermöglichkeiten vorge- sehen sind, ist somit die Lebensdauer solcher Schrägkugellager vor allem von der Größe bzw. möglichen Gebrauchsdauer des vorhandenen Fettdepots innerhalb des Lagers stark abhängig. Die Größe des Fettdepots wird dabei durch das freie Volumen des Zwischenraumes zwischen den Lagerringen definiert, der sich jedoch bei allen Arten von Kugellagern naturgemäß durch das VoIu- men der Lagerkugeln und des Lagerkäfigs erheblich reduziert. Das zur Verfügung stehendes Fettdepot zur Schmierung der bekannten Schrägkugellager ist daher relativ klein ausgebildet ist und lässt sich durch die bereits nahezu vollständige Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes für die Wälzlagerung auch nicht ohne aufwändige konstruktive änderungen der Lagerumge- bung und/oder der Lagerabmessungen erweitern.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere ein Zweimassenschwungrad zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe eines Kraftfahrzeuges, zu konzipieren, dessen Wälzlagerung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse kostengünstig herstellbar sowie dazu geeignet ist, die wirkenden Axial- und Radialkräfte sicher aufzunehmen und welche ohne konstruktive änderungen der Lagerumgebung und/oder der Lagerabmessungen ein solch großes Fettdepot aufweist, dass sie sich gegenüber bisher verwendeten Wälzlagern durch geringeren Verschleiß und erhöhte Lebensdauer auszeichnet.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Torsionsschwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Wälzlagerung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse durch eine sowohl der Aufnahme radialer Betriebskräfte als auch der Aufnahme axialer Betriebskräfte dienende zweireihige Kugelrollenlagereinheit gebildet wird, deren Wälzkörper als Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet sind. Der Lagerflansch an der Primärmasse ist dabei zugleich als mit eingeformten Innenlaufbahnen für beide Wälzkörperreihen versehener innerer Lagerring der Kugelrollenlagereinheit ausgebildet, während der beidseitig axial abgedichtete Zwischenraum zwischen dem Lagerflansch und einem separaten äußeren Lagerring das Fettdepot der Kugelrollenlagereinheit bildet, welches um das jeweils von der Kugelgrundform reduzierte Volumen aller Wälzkörper vergrößert ausgebildet ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Torsionsschwingungsdämpfers werden in den Unteran- Sprüchen beschrieben.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen, dass die als Kugelrollen ausgebildeten und bevorzugt in gesonderten Kunststofffensterkäfigen geführten Wälz- körper beider Wälzkörperreihen der Kugelrollenlagereinheit bevorzugt jeweils eine Breite zwischen ihren Seitenflächen von etwa 60% bis 70% des Durchmessers ihrer Kugelgrundform aufweisen und durch ihre Form das Volumen des Fettdepots zwischen den Lagerringen um etwa 20% bis 30% gegenüber einem identisch dimensionierten Kugellager vergrößern. Die Breite der Lauf- bahnen in den Lagerringen beträgt dabei ebenfalls mindestens 60% bis 70% des Durchmessers der Kugelgrundform der Kugelrollen, so dass deren Laufflächen unter der aufzunehmenden Radial-/Axiallast einen einhundertprozentigen Linienkontakt zu den Laufbahnen in den Lagerringen aufweisen. Die Ausbil-

dung der Kugelrollen und der Laufbahnen mit einer derartigen Breite hat sich dabei in der Praxis hinsichtlich der radialen und axialen Tragfähigkeit des Lagers bewährt und entspricht in etwa der Kontaktfläche, die auch die Kugeln herkömmlicher Schrägkugellager zu ihren Laufbahnen in den Lagerringen auf- weisen. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Laufflächen der Kugelrollen mit einem logarithmischen Profil auszubilden, um somit eine Kantenpressung der Kugelrollen an den Kanten ihrer Laufbahnen zu vermeiden und gleichzeitig die Tragfähigkeit der Kugelrollenlagereinheit weiter zu erhöhen.

Als bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Torsionsschwingungsdämpfers wird es im Weiteren durch Anspruch 3 vorgeschlagen, dass die Kugelrollenlagereinheit bevorzugt als zweireihiges vorgespanntes Schrägkugelrollenlager mit in X-Anordnung gegeneinander angestellten Wälzkörperreihen ausgebildet ist. Der äußere Lagerring dieses Schrägku- gelrollenlagers ist dabei in kostengünstiger Weise als Tiefziehteil aus einem Wälzlagerwerkstoff ausgebildet, in den zumindest eine der Außenlaufbahnen für die beiden Wälzkörperreihen eingeformt ist. Als tiefziehfähige Wälzlagerwerkstoffe haben sich dabei vor allem 100CR und C80 oder auch C45 modifiziert als besonders vorteilhaft erwiesen, so dass der äußere Lagerring nach dem Tiefziehen zur Ausbildung mit Wälzlagereigenschaften noch entsprechend wärmebehandelt und nachgearbeitet werden kann.

Ein weiteres Merkmal des derart hergestellten äußeren Lagerrings des Schrägkugelrollenlagers ist es darüber hinaus nach Anspruch 4, dass dieser an seiner zur Primärmasse weisenden Axialseite einen im Profilquerschnitt U-förmigen und gegenüber der Außenmantelfläche des Lagerrings erhabenen Stützbord aufweist , über den axiale Betriebskräfte vom Lagerflansch der Sekundärmasse auf das Schrägkugelrollenlager übertragbar sind. Dieser Stützbord am äußeren Lagerring wird gemäß Anspruch 5 in vorteilhafter Weise zugleich zur Abdich- tung des Fettdepots zwischen den Lagerringen an einer Axialseite des Lagers genutzt, indem in das Innenprofil des Stützbordes ein auf dem Lagerflansch der Primärmasse schleifender Doppellippendichtring eingepresst wird. An der anderen Axialseite des Lagers erfolgt die Abdichtung des Fettdepots bevorzugt

durch eine auf den äußeren Lagerring aufgepresste L-profilförmige Ringkappe, an die zwei ebenfalls auf dem Lagerflansch der Primärmasse schleifende Dichtlippen anvulkanisiert sind.

Ein letztes Merkmal der ersten Ausführungsform der Kugelrollenlagereinheit ist es gemäß Anspruch 6 schließlich noch, dass die Außenlaufbahn für die zweite Wälzkörperreihe bevorzugt als separates Ringbauteil ausgebildet ist, das durch Einpressen in den mit der Außenlaufbahn der ersten Wälzkörperreihe ausgebildeten äußeren Lagerring in diesem befestigt ist. Diese separate Außenlauf- bahn ist dabei in kostengünstiger Weise als Fließpressteil aus den gleichen Wälzlagerwerkstoffen wie der äußere Lagerring ausgebildet, bei dem aufgrund der aus den geringen Drehbewegungen zwischen den Schwungmassen resultierenden geringen Genauigkeitsanforderungen an die Kugelrollenlagereinheit nach der Wärmebehandlung auf eine Nachbearbeitung verzichtet werden kann. Zur Einstellung der Vorspannung des Schrägkugelrollenlagers sind darüber hinaus zwischen der Rückseite der separaten Außenlaufbahn und dem Trägerring des in den Stützbord eingepressten Doppellippendichtrings Abstimmscheiben oder als Tellerfedern ausgebildete Vorspannfedern eingelegt, deren Vorspannung beim abschließenden Umbördeln des Stützbordes fixiert wird.

Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Torsions- schwingungsdämpfers sieht nach Anspruch 7 dagegen vor, dass die Kugelrollenlagereinheit bevorzugt als kombiniertes Radial-Axial-Kugelrollenlager mit einer schräg angestellten Wälzkörperreihe und einer senkrecht angestellten Wälzkörperreihe ausgebildet ist. Der äußere Lagerring dieses Radial-Axial- Kugelrollenlager ist dabei ebenfalls als Tiefziehteil aus einem der genannten Wälzlagerwerkstoffe ausgebildet, in den jedoch bei dieser Ausführungsform die Außenlaufbahnen für beide Wälzkörperreihen eingeformt sind. Die übertragung axialer Betriebskräfte vom Lagerflansch der Sekundärmasse auf das Radial- Axial-Kugelrollenlager erfolgt hierbei nach Anspruch 8 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform durch einen im Profilquerschnitt L-förmigen und gegenüber der Außenmantelfläche des äußeren Lagerrings erhabenen Stützbord, der an der zur Primärmasse weisenden Axialseite des äußeren Lagerrings ange-

formt ist. Die axialen Betriebskräfte werden dabei vor allem durch die schräg angestellte Wälzkörperreihe und deren Laufbahnen im Lagerflansch an der Primärmasse und im äußeren Lagerring aufgenommen, während die senkrecht angestellte Wälzkörperreihe vor allem der übertragung radialer Betriebskräfte sowie zur Laufstabilisierung der Sekundärmasse dient. Als Abdichtung des Fettdepots zwischen den Lagerringen hat sich bei dieser Ausführungsform einerseits eine in das Innenprofil des Stützbordes am äußeren Lagerring einge- presste armierte Doppellippendichtung und andererseits eine auf den äußeren Lagerring aufgepresste L-profilförmige Dichtkappe mit einer anvulkanisierten Dichtlippe als besonders geeignet erwiesen, wobei jedoch anstelle der genannten Dichtungsarten auch andere geeignete Dichtungen möglich sind.

Eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Torsions- schwingungsdämpfers zeichnet sich darüber hinaus nach Anspruch 10 dadurch aus, dass die Kugelrollenlagereinheit bevorzugt als einseitig wirkendes Tandem-Schrägkugelrollenlager ausgebildet ist, bei dem durch stufenförmige Anordnung der Innenlaufbahnen der Wälzkörperreihen im Lagerflansch an der Primärmasse die eine Wälzkörperreihe einen größeren Teilkreisdurchmesser und eine größere Wälzkörperanzahl als die andere Wälzkörperreihe aufweist.

Bei einer mit Anspruch 11 vorgeschlagenen ersten Variante ist es dabei vorgesehen, dass der äußere Lagerring des Tandem-Schrägkugelrollenlagers bevorzugt als Fließpressteil aus einem der genannten Wälzlagerwerkstoffe ausgebildet ist, der im Wesentlichen eine zylindrische Außenmantelfläche aufweist und in dessen Innenseite die Außenlaufbahnen für beide Wälzkörperreihen stufenförmig eingeformt sind. Ein derart hergestellter äußerer Lagerring hat vor allem im Hinblick auf dessen Herstellungskosten den Vorteil, dass nach dessen Wärmebehandlung mittels partiellem Härten auf eine weitere Endbearbeitung verzichtet werden kann, da auch hier durch die geringen Drehbewegungen zwi- sehen den Schwungmassen nur geringe Genauigkeitsanforderungen an das Tandem-Schrägkugelrollenlager gestellt werden. Nach Anspruch 12 erfolgt bei diesem Tandem-Schrägkugelrollenlager die übertragung axialer Betriebskräfte von der Sekundärmasse durch einen an den Lagerflansch der Sekundärmasse

angeformten Ringbund, der an der gegenüberliegenden Axialseite des äußeren Lagerrings anliegt. Zur Abdichtung des Fettdepots zwischen den Lagerringen ist bei dieser Variante einerseits ein Doppellippendichtring in den äußeren Lagerring eingepresst und andererseits eine L-profilförmige Dichtkappe mit einer anvulkanisierten Dichtlippe auf den äußeren Lagerring aufgepresst, wobei jedoch auch hier andere geeignete Dichtungen denkbar sind.

Bei der mit Anspruch 14 vorgeschlagenen zweiten Variante ist es dagegen vorgesehen, dass der äußere Lagerring des Tandem-Schrägkugelrollenlagers be- vorzugt als Tiefziehteil aus einem aus den genannten Wälzlagerwerkstoffen bestehenden Stahlblech hergestellt wird, in den die Außenlaufbahnen für beide Wälzkörperreihen ebenfalls stufenförmig eingeformt sind, der aber durch das verwendete Material eine dementsprechend stufenförmige Außenmantelfläche aufweist. Zur übertragung axialer Betriebskräfte von der Sekundärmasse auf das Tandem-Schrägkugelrollenlager ist nach Anspruch 15 der Lagerflansch der Sekundärmasse deshalb mit einem an die stufenförmige Ausbildung des äußeren Lagerrings angepassten Querschnittsprofil ausgebildet, das an den Außenkonturen des äußeren Lagerrings anliegt. Die Abdichtung des Fettdepots zwischen den Lagerringen erfolgt bei dieser Variante gemäß Anspruch 16 einer- seits bevorzugt durch eine Spaltdichtung, die zwischen einem in den äußeren Lagerring eingepressten U-Profilring und dem Lagerflansch an der Primärmasse gebildet wird und andererseits bevorzugt durch eine auf den äußeren Lagerring aufgepresste L-profilförmige Dichtkappe, an deren freiem Schenkel eine auf dem Lagerflansch der Primärmasse schleifende Dichtlippe anvulkanisiert ist.

Ein gemeinsames Merkmal der beiden vorgenannten Varianten des Tandem- Schrägkugelrollenlagers ist es nach Anspruch 17 darüber hinaus noch, dass zwischen den beiden Wälzkörperreihen eine in den äußeren Lagerring einge- presste Winkelscheibe angeordnet ist, die das Fettdepot zwischen den Lager- ringen in zwei Kammern unterteilt. Die Anordnung einer solchen ebenfalls kostengünstig durch Tiefziehen herstellbaren Winkelscheibe hat dabei den Vorteil, dass damit ein fliehkraftbedingtes Abwandern von Schmierfett aus der radial tiefer angeordneten Kammer mit der teilkreiskleineren Wälzkörperreihe in die

radial höher angeordnete Kammer mit der teilkreisgrößeren Wälzkörperreihe verhindert und somit auch eine ausreichende Schmierung der teilkreiskleineren Wälzkörperreihe eines solchen Tandem-Schrägkugelrollenlagers über dessen maximale Gebrauchsdauer sichergestellt wird.

Durch Anspruch 18 wird schließlich noch eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, bei der die Kugelrollenlagereinheit ebenfall als einseitig wirkendes Tandem- Schrägkugelrollenlager ausgebildet ist, bei dem jedoch durch niveaugleiche Anordnung der Innenlaufbahnen der Wälzkörperreihen im Lagerflansch an der Primärmasse beide Wälzkörperreihen den gleichen Teilkreisdurchmesser und die gleiche Wälzkörperanzahl aufweisen. Ein besonderes Merkmal dieser Ausführungsform ist es dabei gemäß Anspruch 19, dass der äußere Lagerring des Tandem-Schrägkugelrollenlagers bevorzugt aus zwei gesonderten als Tiefzieh- teile aus einem der genannten Wälzlagerwerkstoffe ausgebildeten Teilringen besteht, die jeweils die Außenlaufbahnen für beide Wälzkörperreihen bilden. Beide Teilringe des äußeren Lagerrings weisen dabei im Wesentlichen radial niveaugleiche zylindrische Außenmantelflächen auf, so dass bei dieser Ausführungsform nach Anspruch 20 die übertragung axialer Betriebskräfte von der Sekundärmasse auf das Tandem-Schrägkugelrollenlager wieder durch einen an den Lagerflansch der Sekundärmasse angeformten Ringbund erfolgen kann, der an der gegenüberliegenden Axialseite eines Teilrings des äußeren Lagerrings anliegt. Als Abdichtung des Fettdepots zwischen den Lagerringen hat sich bei dieser Ausführungsform einerseits eine Labyrinthdichtung, die zwi- sehen einem auf den einen Teilring des äußeren Lagerrings aufgepressten U- Profilring und einer Umlaufnut im Lagerflansch an der Primärmasse gebildet wird, und andererseits eine auf den anderen Teilring des äußeren Lagerrings aufgepresste L-profilförmige Dichtkappe mit zwei anvulkanisierten Dichtlippen als besonders vorteilhaft erwiesen, die jedoch auch hier durch andere geeigne- te Dichtungen ersetzt werden können.

Zusammenfassend weist der erfindungsgemäß ausgebildete Torsionsschwin- gungsdämpfer somit in allen beschriebenen Ausführungsformen gegenüber

den aus dem Stand der Technik bekannten Torsionsschwingungsdämpfern den Vorteil auf, dass dessen Lagerung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse durch den Einsatz einer weitestgehend spanlos herstellbaren zweireihigen Kugelrollenlagereinheit sowohl kostengünstig herstellbar als auch dazu geeignet ist, die wirkenden Axial- und Radialkräfte sicher aufzunehmen. Dabei weist die verwendete Kugelrollenlagereinheit ohne konstruktive änderungen der Lagerumgebung und/oder der Lagerabmessungen durch die als Kugelrollen ausgebildeten Wälzkörper ein gegenüber bisher verwendeten Kugellagern vergrößertes Fettdepot auf, so dass sich die Wälzlagerung insgesamt durch einen geringeren Verschleiß und erhöhte Lebensdauer auszeichnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäß ausgebildeten Torsions- Schwingungsdämpfers werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Teilansicht eines Querschnittes durch ein Zweimassenschwungrad mit erfindungsgemäß ausgebildeter Wälzlagerung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse;

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des Querschnittes durch eine erste Ausführungsform der für die Wälzlagerung verwendeten zweireihigen Kugelrollenlagereinheit gemäß Einzelheit X in Figur 1 ;

Figur 3 eine vergrößerte Darstellung des Querschnittes durch eine zweite Ausführungsform der für die Wälzlagerung verwendeten zweireihigen Kugelrollenlagereinheit;

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des Querschnittes durch eine erste Variante einer dritten Ausführungsform der für die Wälzlagerung verwendeten zweireihigen Kugelrollenlagereinheit;

Figur 5 eine vergrößerte Darstellung des Querschnittes durch eine zweite Variante der dritten Ausführungsform der für die Wälzlagerung verwendeten zweireihigen Kugelrollenlagereinheit;

Figur 6 eine vergrößerte Darstellung des Querschnittes durch eine vierte Ausführungsform der für die Wälzlagerung verwendeten zweireihigen Kugelrollenlagereinheit.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Figur 1 geht deutlich ein an sich bekanntes Zweimassenschwungrad 1 hervor, welches im Wesentlichen aus einer über Verbindungsschrauben 3 direkt mit der Antriebswelle 2 der Brennkraftmaschine verbundenen scheibenförmigen Primärmasse 4 und aus einer koaxial zu dieser Primärmasse 4 ange- ordneten scheibenförmigen Sekundärmasse 8 besteht, die ihrerseits über die Reibbeläge 6 einer Kupplung 5 mit der Eingangswelle 7 des Getriebes des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Ferner ist aus Figur 1 ersichtlich, dass die Primärmasse 4 und die Sekundärmasse 8 durch mehrere zwischen diesen angeordnete und als halbkreisförmig gebogene Spiralfedern ausgebildete Dämp- fungsmittel 9 miteinander gekoppelt und entgegen der Wirkung dieser Dämpfungsmittel 9 über eine zwischen einem koaxialen Lagerflansch 10 an der Primärmasse 4 und einem koaxialen Lagerflansch 11 an der Sekundärmasse 8 angeordnete Wälzlagerung 12 relativ zueinander verdrehbar sind. Diese Anordnung bewirkt, dass beim Betrieb des Kraftfahrzeuges die Antriebskraft der Brennkraftmaschine zunächst über die drehende Antriebswelle 2 aktiv auf die Primärmasse 4 wirkt und dann über die Dämpfungsmittel 9 auf die die Eingangswelle 7 des Getriebes treibende Sekundärmasse 8 übertragen wird, wobei über die Dämpfungsmittel 9 die aus Unwuchten im Antriebsstrang resultierenden Ungleichmäßigkeiten gedämpft werden.

Als neues Merkmal dieses Zweimassenschwungrades 1 geht es darüber hinaus aus Figur 1 hervor, dass die Wälzlagerung 12 zwischen der Primärmasse 4 und der Sekundärmasse 8 erfindungsgemäß durch eine zweireihige Kugelrol-

lenlagereinheit 13 gebildet wird, die sowohl der Aufnahme radialer Betriebskräfte als auch der Aufnahme axialer Betriebskräfte dient. Die in Figur 2 gezeigte vergrößerte Darstellung der Einzelheit X in Figur 1 macht dabei ebenso wie die Darstellungen der Figuren 3 bis 6 deutlich, dass die Wälzkörper 14 dieser Ku- gelrollenlagereinheit 13 als zwei Reihen 19, 20 nebeneinander angeordneter Kugelrollen ausgebildet sind, die jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen 15, 16 aufweisen. Der Lagerflansch 10 an der Primärmasse 4 ist dabei zugleich als innerer Lagerring 21 der Kugelrollenlagereinheit 13 ausgebildet, in den die Innenlaufbahnen 17, 18 für beide Wälzkörperreihen 19, 20 eingeformt sind. Ein weiteres neues Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Torsionsschwin- gungsdampfers ist es darüber hinaus, dass der beidseitig axial abgedichtete Zwischenraum zwischen dem Lagerflansch 10 und einem separaten äußeren Lagerring 22 das Fettdepot 23 der Kugelrollenlagereinheit 13 bildet, welches um das jeweils von der Kugelgrundform reduzierte Volumen aller Wälzkörper 14 vergrößert ausgebildet ist. Lediglich andeutungsweise ist diesbezüglich den Figuren 2 bis 6 entnehmbar, dass die als Kugelrollen ausgebildeten und in gesonderten Kunststofffensterkäfigen 24, 25 geführten Wälzkörper 14 beider Wälzkörperreihen 19, 20 der Kugelrollenlagereinheit 13 bevorzugt jeweils eine Breite zwischen ihren Seitenflächen 15, 16 von etwa 60% bis 70% des Durchmessers ihrer Kugelgrundform aufweisen und durch ihre Form das Volumen des Fettdepots 23 zwischen den Lagerringen 21 , 22 um etwa 20% bis 30% gegenüber einem identisch dimensionierten Kugellager vergrößern.

Die in Figur 2 dargestellte erste Ausführungsform der verwendeten zweireihigen Kugelrollenlagereinheit 13 zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass sie als zweireihiges vorgespanntes Schrägkugelrollenlager 26 mit in X-Anordnung gegeneinander angestellten Wälzkörperreihen 19, 20 ausgebildet ist, dessen äußerer Lagerring 22 als Tiefziehteil aus einem Wälzlagerwerkstoff mit einer ein- geformten Außenlaufbahn 27 für die äußere Wälzkörperreihe 19 ausgebildet ist. Die Außenlaufbahn 28 für die innere Wälzkörperreihe 20 ist dagegen als separates Ringbauteil ausgebildet, das mittels Schiebesitz in den äußeren Lagerring 22 eingefügt ist. Deutlich sichtbar weist dieser äußere Lagerring 22 dar-

über hinaus an seiner zur Primärmasse 4 weisenden Axialseite einen im Profilquerschnitt U-förmigen und gegenüber der Außenmantelfläche des Lagerrings 22 erhabenen Stützbord 29 auf, über den axiale Betriebskräfte vom Lagerflansch 11 der Sekundärmasse 8 auf das Schrägkugelrollenlager 26 übertrag- bar sind. Die Abdichtung des Fettdepots 23 zwischen den Lagerringen 21 , 22 erfolgt bei dieser Ausführungsform einerseits durch einen in das Innenprofil des Stützbordes 29 am äußeren Lagerring 22 eingepressten Doppellippendichtring 30 und andererseits durch eine auf den äußeren Lagerring 22 aufgepresste L- profilförmige Ringkappe 31 mit zwei anvulkanisierten Dichtlippen 32. Zur Ein- Stellung der Vorspannung des Schrägkugelrollenlagers 26 sind außerdem zwischen der Rückseite der separaten Außenlaufbahn 28 und dem Doppellippendichtring 30 als Tellerfedem ausgebildete, in der Zeichnung nur andeutungsweise erkennbare Vorspannfedern 33 eingelegt, deren Vorspannung beim abschließenden Umbördeln des Stützbordes 29 fixiert wird.

Bei der in Figur 3 abgebildeten zweiten Ausführungsform ist dagegen vorgesehen, dass die verwendete zweireihige Kugelrollenlagereinheit 13 durch ein kombiniertes Radial-Axial-Kugelrollenlager 34 mit einer schräg angestellten Wälzkörperreihe 20 und einer senkrecht angestellten Wälzkörperreihe 19 gebildet wird, dessen äußerer Lagerring 22 als Tiefziehteil aus einem Wälzlagerwerkstoff mit eingeformten Außenlaufbahnen 27, 28 für beide Wälzkörperreihen 19, 20 ausgebildet ist. Auch bei dieser Ausführungsform weist der äußere Lagerring 22 des Radial-Axial-Kugelrollenlagers 34 deutlich sichtbar an seiner zur Primärmasse 4 weisenden Axialseite einen hier im Profilquerschnitt jedoch L-förmigen und ge- genüber der Außenmantelfläche des Lagerrings 22 erhabenen Stützbord 35 auf, über den die Betriebskräfte vom Lagerflansch 11 der Sekundärmasse 8 auf das Radial-Axial-Kugelrollenlager 34 übertragbar sind. Die axialen Betriebskräfte werden dabei vor allem durch die schräg angestellte Wälzkörperreihe 20 und deren Laufbahnen 18, 28 im Lagerflansch 10 an der Primärmasse 4 und im äu- ßeren Lagerring 22 aufgenommen, während die senkrecht angestellte Wälzkörperreihe 19 vor allem der übertragung radialer Betriebskräfte sowie zur Laufstabilisierung der Sekundärmasse 8 dient. Zur Abdichtung des Fettdepots 23 zwischen den Lagerringen 21 , 22 weist diese Ausführungsform auf einer Seite eine

in das Innenprofil des Stützbordes 35 am äußeren Lagerring 22 eingepresste armierte Doppellippendichtung 36 auf, während die andere Seite durch eine auf den äußeren Lagerring 22 aufgepresste L-profilförmige Dichtkappe 37 mit einer anvulkanisierten Dichtlippe 38 abgedichtet wird.

Die Figuren 4 und 5 zeigen desweiteren zwei Varianten einer dritten Ausführungsform der verwendeten zweireihigen Kugelrollenlagereinheit 13, die sich von den vorgenannten Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass sie jeweils als einseitig wirkendes Tandem-Schrägkugelrollenlager 39 ausgebildet ist, bei dem durch stufenförmige Anordnung der Innenlaufbahnen 17, 18 der Wälzkörperreihen 19, 20 im Lagerflansch 10 an der Primärmasse 4 die eine Wälzkörperreihe 19 einen größeren Teilkreisdurchmesser und eine größere Wälzkörperanzahl als die andere Wälzkörperreihe 20 aufweist.

Bei der in Figur 4 dargestellten Variante ist der äußere Lagerring 22 des Tandem-Schrägkugelrollenlagers 39 dabei als Fließpressteil aus einem Wälzlagerwerkstoff ausgebildet, in dessen Innenmantelfläche die Außenlaufbahnen 27, 28 für beide Wälzkörperreihen 19, 20 stufenförmig eingeformt sind und der im Wesentlichen eine zylindrische Außenmantelfläche aufweist. Die übertragung axialer Betriebskräfte von der Sekundärmasse 8 auf das Tandem-Schrägkugelrollenlager 39 erfolgt deshalb über einen an den Lagerflansch 11 der Sekundärmasse 8 angeformten Ringbund 40, der, wie in der Zeichnung deutlich zu sehen ist, an der gegenüberliegenden Axialseite des äußeren Lagerrings 22 anliegt. Die Abdichtung des Fettdepots 23 zwischen den Lagerringen 21 , 22 erfolgt hier einerseits durch einen in den äußeren Lagerring 22 eingepressten Doppellippendichtring 41 , während andererseits eine auf den äußeren Lagerring 22 aufgepresste L-profilförmige Dichtkappe 42 mit einer anvulkanisierten Dichtlippe 43 verwendet wird.

Im Unterschied dazu ist der äußere Lagerring 22 des Tandem-Schrägkugelrollenlagers 39 bei der in Figur 5 gezeigten Variante dagegen als Tiefziehteil aus einem Wälzlagerwerkstoff ausgebildet, das ebenfalls stufenförmig eingeformte Außenlaufbahnen 27, 28 für beide Wälzkörperreihen 19, 20 aber eine entspre-

chend stufenförmige Außenmantelfläche aufweist. Zur übertragung axialer Betriebskräfte von der Sekundärmasse 8 auf das Tandem-Schrägkugelrollenlager 39 weist der Lagerflansch 11 der Sekundärmasse 8 deshalb ein an die stufenförmige Ausbildung des äußeren Lagerrings 22 angepasstes Querschnittsprofil auf, das an den Außenkonturen des äußeren Lagerrings 22 anliegt. Die Abdichtung des Fettdepots 23 zwischen den Lagerringen 21 , 22 erfolgt bei dieser Variante einerseits durch eine Spaltdichtung 45, die zwischen einem in den äußeren Lagerring 22 eingepressten U-Profilring 44 und dem Lagerflansch 10 an der Primärmasse 4 gebildet wird, und andererseits durch eine auf den äußeren Lagerring 22 aufgepresste L-profilförmige Dichtkappe 46, an deren freiem Schenkel eine auf dem Lagerflansch 10 der Primärmasse 4 schleifende Dichtlippe 47 an vulkanisiert ist.

Ein gemeinsames Merkmal der beiden vorgenannten Varianten des Tandem- Schrägkugelrollenlagers 39 ist es darüber hinaus noch, dass zwischen den Wälzkörperreihen 19, 20 eine zusätzliche Winkelscheibe 50 in den äußeren Lagerring 22 eingepresst ist, die das Fettdepot 23 deutlich sichtbar in zwei Kammern 48, 49 unterteilt. Durch eine solche ebenfalls kostengünstig durch Tiefziehen herstellbare Winkelscheibe 50 wird vermieden, dass aufgrund der wirkenden Fliehkräfte Schmierfett aus der radial tiefer angeordneten Kammer 48 mit der teilkreiskleineren Wälzkörperreihe 19 in die radial höher angeordnete Kammer 49 mit der teilkreisgrößeren Wälzkörperreihe abwandert und somit gegebenenfalls eine einseitige Mangelschmierung verursacht.

Schließlich ist in Figur 6 noch eine vierte Ausführungsform abgebildet, bei der die verwendete Kugelrollenlagereinheit 13 ebenfalls als einseitig wirkendes Tandem-Schrägkugelrollenlager 51 ausgebildet ist, bei dem aber durch niveaugleiche Anordnung der Innenlaufbahnen 17, 18 der Wälzkörperreihen 19, 20 im Lagerflansch 10 an der Primärmasse 4 beide Wälzkörperreihen 19, 20 den gleichen Teilkreisdurchmesser und die gleiche Wälzkörperanzahl aufweisen. Ein besonderes Merkmal dieser Ausführungsform ist es, der äußere Lagerring des Tandem-Schrägkugelrollenlagers 51 bevorzugt aus zwei gesonderten Teilringen 52, 53 besteht, die als Tiefziehteile aus einem Wälzlagerwerkstoff mit im

Wesentlichen zylindrischer Außenmantelfläche ausgebildet sind und jeweils die Außenlaufbahnen 27, 28 für beide Wälzkörperreihen 19, 20 bilden. ähnlich wie bei der ersten Variante der beschriebenen dritten Ausführungsform erfolgt auch hier die übertragung axialer Betriebskräfte von der Sekundärmasse 8 auf das Tandem-Schrägkugelrollenlager 51 durch einen an den Lagerflansch 11 der Sekundärmasse 8 angeformten Ringbund 54, der an der gegenüberliegenden Axialseite des Teilrings 52 des äußeren Lagerrings 22 anliegt. Zur Abdichtung des Fettdepots 23 zwischen den Lagerringen 21 , 52, 53 ist bei dieser Ausführungsform jedoch einerseits eine Labyrinthdichtung 56 vorgesehen, die zwi- sehen einem auf den Teilring 52 des äußeren Lagerrings 22 aufgepressten U- Profilring 55 und einer nicht näher bezeichneten einer Umlaufnut im Lagerflansch 10 an der Primärmasse 4 gebildet wird, während andererseits wiederum eine auf den Teilring 53 des äußeren Lagerrings 22 aufgepresste L- profilförmige Dichtkappe 57 verwendet wird, an die zwei am Lagerflansch 10 der Primärmasse 4 schleifende Dichtlippen 58 anvulkanisiert sind.

Bezugszahlenliste

Zweimassenschwungrad 30 Doppellippendichtring

Antriebswelle 31 Ringkappe

Verbindungsschrauben 32 Dichtlippen

Primärmasse 33 Vorspannfeder

Kupplung 34 Radial-Axial-Kugelrollenlager

Reibbeläge 35 Stützbord

Eingangswelle 36 Doppellippendichtung

Sekundärmasse 37 Dichtkappe

Dämpfungsmittel 38 Dichtlippe

Lagerflansch 39 Tandem-Schrägkugelrollenlager

Lagerflansch 40 Ringbund

Wälzlagerung 41 Doppellippendichtring

Kugelrollenlagereinheit 42 Dichtkappe

Wälzkörper 43 Dichtlippe

Seitenflächen 44 U-Profilring

Seitenflächen 45 Spaltdichtung

Innenlaufbahn 46 Dichtkappe

Innenlaufbahn 47 Dichtlippe

Wälzkörperreihe 48 Kammer

Wälzkörperreihe 49 Kammer innerer Lagerring 50 Winkelscheibe äußerer Lagerring 51 Tandem-Schrägkugelrollenlager

Fettdepot 52 Teilring

Kunststofffensterkäfig 53 Teilring

Kunststofffensterkäfig 54 Ringbund

Schrägkugelrollenlager 55 U-Profilring

Außenlaufbahn 56 Labyrinthdichtung

Außenlaufbahn 57 Dichtkappe

Stützbord 58 Dichtlippe