DE102007027007A1

DE102007027007A1 - Zweimassenschwungrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007027007A1
Application number: DE200710027007
Authority: DE
Inventors: Ciriaco Bonfilio
Original assignee: Valeo Embrayages SAS
Current assignee: Valeo Embrayages SAS
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2007-12-13
Also published as: FR2902166B1; FR2902166A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad, umfassend zwei koaxiale Schwungmassen (10, 18) und einen Torsionsdämpfer (22), der zwischen den Schwungmassen angeordnet ist und Federn aufweist, die in einer ringförmigen Aufnahme einer ersten der Schwungmassen angebracht sind und sich an ihren Enden auf einen mit der zweiten der Schwungmassen fest verbundenen ringförmigen Flansch (28) stützen, wobei Hysterese-Gleitschuhe (46) radial zwischen den Federn (24, 30) und dem ringförmigen Flansch (28) angeordnet sind und Mittel umfassen, die ihre Winkelauslenkung bezüglich des ringförmigen Flansches (28) begrenzen, und wobei diese Hysterese-Gleitschuhe (46) radial äußere Flächen (52) von konkaver ringförmiger Gestalt, die mit den Federn in Kontakt kommen, und radial innere ringförmige Flächen (54), die sich auf Wände der ringförmigen Aufnahme der Federn abstützen, aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, das insbesondere für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann. Es umfasst zwei koaxiale Schwungmassen, welche aufeinander abgestützt und zueinander zentriert sind, und einen Torsionsdämpfer, der zwischen den zwei Schwungmassen angeordnet ist und in einer ringförmigen Aufnahme einer der Schwungmassen angebrachte Federn aufweist.
Diese Federn weisen eine Anordnung in Umfangsrichtung um die Rotationsachse der Schwungmassen herum auf und stützen sich an ihren Enden auf radialen Armen bzw. Laschen eines ringförmigen Flansches ab, der mit der anderen Schwungmasse fest verbunden ist.
Es wurde vorgeschlagen, dieses Zweimassenschwungrad mit einem Hysterese-Schieber auszustatten, welcher aus einer Abdeckung, einer Stützscheibe, einer elastischen Scheibe und einer Hysterese-Scheibe besteht und welcher es ermöglicht, die relativen Schwingungen der Schwungmassen beim Anlassen und beim Abstellen des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs zu bremsen; diese Lösung ist jedoch teuer und relativ voluminös.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Zweimassenschwungrad der eingangs genannten Art zu schaffen, das diesen Nachteil vermeidet und das somit einfach und kostengünstig herstellbar ist sowie wenig Bauraum beansprucht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 gelöst. Dieses Zweimassenschwungrad, welches insbesondere für ein Kraftfahrzeug verwendbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass Hysterese-Gleitschuhe radial zwischen den Federn und dem ringförmigen Flansch angeordnet sind, wobei die Hysterese-Gleitschuhe Mittel, die ihre Winkelauslenkung bezüglich des ringförmigen Flansches begrenzen, sowie radial äußere Flächen von konkaver ringförmiger Gestalt, die mit den Federn in Kontakt kommen, und radial innere ringförmige Flächen, die sich auf Wände der ringförmigen Aufnahme der Federn abstützen, umfassen.
Die Hysterese-Gleitschuhe gemäß der Erfindung gestatten es, die azyklischen Bewegungen und relativen Schwingungen der Schwungmassen beim Anlassen und beim Abstellen des Motors des Fahrzeugs wirksam zu dämpfen, wobei ihre Wirkung sich in dem Maße verringert, wie sich die Drehzahl erhöht, da die auf die Federn ausgeübten Zentrifugalkräfte schließlich die Abstützung der Federn auf die Hysterese-Gleitschuhe aufheben.
Allgemein weist das Zweimassenschwungrad gemäß der Erfindung auch die folgenden Vorteile auf:

– Bei der Verbindung zwischen den koaxialen Federn treten keinerlei Probleme auf;
– Die langen und kurzen Federn sind voneinander unabhängig, derart, dass im Fall von starken Beschleunigungen, zum Beispiel zum Zeitpunkt des Anlassens, die Reibung der Federn an der in ihrer ringförmigen Aufnahme vorgesehenen Führungsringe größer ist und die durch den Motor erzeugten azyklischen Bewegungen besser gedämpft werden;
– Wenn die zweite Feder einen Durchmesser aufweist, der von dem der ersten Feder etwas verschieden ist, zum Beispiel etwas kleiner ist, tritt ein "weicher Federeffekt" (soft-spring effect) auf, mit einer Dämpfung, die auf eine gegenseitige Durchdringung der Windungen mit kleinerem Durchmesser und der benachbarten Windungen mit größerem Durchmesser zurückzuführen ist, was man bisher nur realisieren konnte, indem man in ein und derselben Feder abwechselnd Windungen mit unterschiedlichen Durchmessern anordnete.

Besonders vorteilhaft ist es bei dem erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrad, wenn die Hysterese-Gleitschuhe im Ruhezustand zwischen einem mittleren Abschnitt der Federn und dem ringförmigen Flansch angeordnet sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die oben genannten Federn lange Federn, die mit kurzen Federn gepaart sind, welche in einem mittleren Abschnitt der langen Federn angeordnet sind.
Diese Anordnung gestattet unter anderem, Federabschnitte mit geringer Steifigkeit an den Enden der langen Federn vorzusehen, was es ermöglicht, die Reaktion des Dämpfers in der direkten Richtung und in der entgegengesetzten Richtung zu vereinheitlichen.
Die kurzen Federn können einen Windungsdurchmesser aufweisen, der etwas kleiner als der oder gleich dem der langen Federn ist, und sind in die langen Federn eingeschraubt.
Vorteilhafterweise sind die kurzen Federn im entspannten Zustand gerade Federn, wobei diese Vorkehrung ermöglicht, die Hysterese-Gleitschuhe wirksamer an die Wände der Aufnahme der Federn in der ersten Schwungmasse anzudrücken.
Die langen Federn können im entspannten Zustand gerade Federn sein, oder sie können auch für ihren Einbau in das Zweimassenschwungrad vorgeformt und kreisbogenförmig gekrümmt sein.
Die Enden der kurzen Federn umfassen vorteilhafterweise Teile zum Blockieren der Rotation um ihre Achse, wobei jedes dieser Teile vorzugsweise zwischen zwei Windungen einer langen Feder angebracht ist und einen radialen Finger aufweist, welcher sich zwischen diesen Windungen erstreckt und welcher durch Anschlag mit einem Hohlraum der ringförmigen Aufnahme zusammenwirkt, die in der ersten Schwungmasse ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise werden die langen Federn ihrerseits hinsichtlich einer Rotation um ihre Achse in diesen ringförmigen Aufnahmen durch Abstützung ihrer Enden auf Wände dieser Aufnahme blockiert.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der Torsionsdämpfer zwei lange Federn, die sich im Ruhezustand jeweils über etwas weniger als 180° erstrecken, zwei kurze Federn, die jeweils in einer langen Feder angebracht sind, und zwei Hysterese-Gleitschuhe, die jeweils zwischen einem Paar von Federn und dem ringförmigen Flansch angebracht sind, umfasst.
Mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung besser verständlich, und weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten derselben werden deutlicher ersichtlich, wobei die Beschreibung als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird. Darin zeigen:
1: eine schematische Ansicht eines Zweimassenschwungrades gemäß der Erfindung im axialen Schnitt;
2: eine schematische Ansicht dieses Zweimassenschwungrades im Querschnitt, im Ruhezustand dargestellt;
3: eine 2 entsprechende Ansicht, die den Torsionsdämpfer im Zustand des maximalen Zusammendrückens der Federn zeigt;
die 4, 5 und 6: schematische perspektivische Ansichten der Federn des Torsionsdämpfers;
7: eine schematische Teilansicht im axialen Schnitt und in größerem Maßstab, die einen Hysterese-Gleitschuh und ein Teil zum Blockieren der Rotation der kurzen Federn zeigt;
8: eine 7 entsprechende Ansicht, die die Mittel zum Blockieren der Rotation der langen Federn zeigt; und
9: eine schematische perspektivische Ansicht eines Hysterese-Gleitschuhs.
Das Zweimassenschwungrad der 1 bis 3 umfasst im Wesentlichen eine Primärschwungmasse 10, die durch Schrauben 12 am Ende einer Antriebswelle oder Kurbelwelle 14 eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs befestigt ist und mit einem biegsamen ringförmigen Blech 16 verbunden ist, eine Sekundärschwungmasse 18, welche die Gegendruckplatte einer Kupplung 20 bildet, und einen Torsionsdämpfer 22, welcher zwischen den zwei Schwungmassen 10 und 18 angebracht ist und welcher dazu dient, das Antriebsmoment von einer Schwungmasse auf die andere zu übertragen und die relativen Schwingungen und Pendelschwingungen zwischen den Schwungmassen zu absorbieren und zu dämpfen, die aus den von dem Verbrennungsmotor erzeugten azyklischen Bewegungen resultieren.
Der Torsionsdämpfer 22 umfasst in Umfangsrichtung ausgerichtete lange Federn 24 mit spiralförmigen Windungen, welche in einer ringförmigen Aufnahme der Primärschwungmasse 10 angeordnet sind und welche sich an ihren Enden auf radiale Laschen 26 eines ringförmigen Flansches 28 stützen, der an seinem Innenumfang durch Niete an der Sekundärschwungmasse 18 befestigt ist.
Bei der Ausführungsform der 2 und 3 beträgt die Anzahl der langen Federn 24 zwei, und sie erstrecken sich im Ruhezustand jeweils über etwas weniger als 180°, wobei die radialen Laschen 26, auf welche sich die Enden der Federn stützen, diametral entgegengesetzt angeordnet sind.
Diese langen Federn 24 sind mit kurzen Federn 30 mit spiralförmigen Windungen gepaart, deren Windungen einen Durchmesser aufweisen, der im Wesentlichen gleich dem oder zum Beispiel etwas kleiner als der der Windungen der langen Federn 24 ist, wobei die kurzen Federn 30 eine Länge aufweisen, welche normalerweise zwischen der Hälfte und zwei Dritteln der Länge der Federn 24 beträgt, und durch Einschrauben in den langen Federn angebracht sind, derart, dass sie sich ungefähr in der Mitte dieser Letzteren befinden, wie in den 2 und 6 dargestellt.
Die Federn 24 und 30 sind in einer ringförmigen Aufnahme angeordnet, die durch den äußeren Umfangsabschnitt der Primärschwungmasse 10 und durch eine ringförmige Abdeckung 32, die am Umfang der Primärschwungmasse befestigt ist, gebildet wird, und werden in dieser ringförmigen Aufnahme durch Rinnen 34 von ringförmiger Gestalt geführt, die radial zwischen den Federn und der Außenwand der ringförmigen Aufnahme angeordnet sind.
Die Rotation der kurzen Federn 30 um ihre Achse wird durch Teile aus Kunststoff 36 blockiert, welche jeweils zwischen zwei Windungen einer langen Feder 24 angebracht sind und welche einen Rotationssperrfinger 38 umfassen, der sich zwischen den Windungen der langen Feder 24 radial nach außen erstreckt, um entweder zwischen zwei Innenflächen der ringförmigen Aufnahme der Federn einzurasten, wie in 1 dargestellt, oder zwischen dem äußeren Umfangsrand 40 der Primärschwungmasse 10 und/oder der Rinne 34 und der ringförmigen Abdeckung 32, wie in 7 dargestellt.
Jedes Teil 36 hat auf einer Hälfte seines Umfangs im Wesentlichen denselben Außendurchmesser wie die Windungen der Federn, während die andere Hälfte seines Umfangs einen kleineren Außendurchmesser hat, der das Aufwickeln einer Windungshälfte der kurzen Feder 30 ermöglicht.
Die zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern der Teile 36 sind durch zwei einander diametral gegenüberliegende radiale Flächen 42 verbunden, welche der zum Finger 38 entgegengesetzten Seite zugewandt sind und welche Anschläge für die Enden der kurzen Feder 30 bilden, wobei diese in zwei unteren Windungshälften endet, deren Enden sich auf eine radiale Fläche 42 eines der Teile 36 und auf die diametral gegenüberliegende radiale Fläche 42 des anderen Teils 36 stützen, um die Rotation der Feder 30 um ihre Achse zu verhindern.
Die Enden 44 der langen Feder 24 erstrecken sich tangential bezüglich der Windungen in Richtung der Rotationsachse der Schwungmassen und sind gegenüber der Außenseite der Windungen der Feder leicht überstehend, wie in 8 dargestellt, wobei diese Enden 44 sich auf Anschläge abstützen, die an der Primärschwungmasse 10 bzw. an der ringförmigen Abdeckung 32 ausgebildet sind, um die Rotation der Feder 24 um ihre Achse zu verhindern.
Hysterese-Gleitschuhe 46 sind radial zwischen den mittleren Abschnitten der Paare von Federn 24, 30 und dem ringförmigen Flansch 28 angeordnet. Diese Hysterese-Gleitschuhe 46 haben eine Möglichkeit der begrenzten Drehung bezüglich des ringförmigen Flansches dank dem Vorhandensein von Zähnen 48, die an der radial inneren Fläche der Gleitschuhe 46 als Vorsprünge ausgebildet sind und die mit Spiel mit einer äußeren Zahnung 50 des ringförmigen Flansches 28 zum Eingriff gelangen.
Die äußere Umfangsfläche 52 der Gleitschuhe 46 ist eine konkave ringförmige Fläche, welche an die Form der Federn 24 und 30 angepasst ist, während die innere Umfangsfläche dieser Gleitschuhe ein V bildet, dessen Schenkel 54 an die Formen der Innenflächen der Aufnahme der Federn angepasst sind, die von der Primärschwungmasse 10 und von der ringförmigen Abdeckung 32 gebildet wird (7).
Die Zähne 48 jedes Hysterese-Gleitschuhs 46 sind auf einer ihrer Seiten durch eine radiale Wand 56 verbunden, wobei sich diese radiale Wand 56 entlang der Zahnung 50 des ringförmigen Flansches 28 erstreckt und eine Stützfläche des Gleitschuhs bildet, die dessen Kippen verhindert.
Im Ruhezustand werden die Hysterese-Gleitschuhe 46 von den Federn 24 und 30 gegen die Primärschwungmasse 10 und gegen die ringförmige Abdeckung 32 gedrückt.
Es ist vorteilhaft, wenn die kurzen Federn 30 im entspannten Zustand gerade Federn sind. Wenn diese Federn in der ringförmigen Aufnahme der Primärschwungmasse angebracht sind, wie in 2 dargestellt, übt ihr mittlerer Abschnitt auf die Hysterese-Gleitschuhe 46 eine radiale Kraft aus, die zur Rotationsachse hin gerichtet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die kurzen Federn 30 länger als die Hysterese-Gleitschuhe 46.
Die langen Federn 24 können ebenfalls im entspannten Zustand gerade Federn sein, welche kostengünstiger sind als kreisbogenförmig gekrümmte Federn.
Stattdessen können die langen Federn 24 jedoch auch durch Biegen vorgeformte Federn sein, um ihre Montage und die der kurzen Federn 30 in der ringförmigen Aufnahme der Primärschwungmasse 10 zu erleichtern.
Während des Betriebs des Zweimassenschwungrades werden die relativen Schwingungen zwischen den zwei Schwungmassen, die auf die azyklischen Bewegungen des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs zurückzuführen sind, durch Zusammendrücken und Entspannung der Federn 24 und 30 absorbiert, und sie werden durch die Reibungen einerseits zwischen den Federn und den Hysterese-Gleitschuhen 46 und andererseits zwischen diesen Gleitschuhen 46 und den entsprechenden Flächen der Primärschwungmasse 10 und der ringförmigen Abdeckung 32 gebremst. Diese Reibungen sind beim Anlassen und beim Abstellen des Motors am größten. Anschließend, wenn der Motor läuft, werden Zentrifugalkräfte auf die Federn 24 und 30 ausgeübt, und diese verringern allmählich die radialen Kräfte, die durch diese Federn auf die Hysterese-Gleitschuhe ausgeübt werden.
Die Filtration der Schwingungen durch das Zweimassenschwungrad gemäß der Erfindung ist daher ausgezeichnet.
Außerdem können für dieses Zweimassenschwungrad gerade Federn verwendet werden, die kostengünstiger sind als die gekrümmten Federn, und Hysterese-Gleitschuhe, welche kostengünstiger und weniger voluminös sind als die Hysterese-Schieber nach dem Stand der Technik.

Claims

Zweimassenschwungrad, umfassend zwei koaxiale Schwungmassen (10, 18) und einen Torsionsdämpfer (22), der zwischen den Schwungmassen angeordnet ist und Federn aufweist, die in einer ringförmigen Aufnahme einer ersten der Schwungmassen angebracht sind und sich an ihren Enden auf einen mit der zweiten der Schwungmassen fest verbundenen ringförmigen Flansch (28) stützen, dadurch gekennzeichnet, dass Hysterese-Gleitschuhe (46) radial zwischen den Federn (24, 30) und dem ringförmigen Flansch (28) angeordnet sind und Mittel umfassen, die ihre Winkelauslenkung bezüglich des ringförmigen Flansches (28) begrenzen, wobei diese Hysterese-Gleitschuhe (46) radial äußere Flächen (52) von konkaver ringförmiger Gestalt, die mit den Federn in Kontakt kommen, und radial innere ringförmige Flächen (54), die sich auf Wände der ringförmigen Aufnahme der Federn abstützen, aufweisen.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hysterese-Gleitschuhe (46) im Ruhezustand zwischen einem mittleren Abschnitt der Federn (24, 30) und dem ringförmigen Flansch (28) angeordnet sind.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn lange Federn (24) und kurze Federn (30), die in einem mittleren Abschnitt der langen Federn (24) angeordnet sind, umfassen.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hysterese-Gleitschuhe (46) im Ruhezustand von den Federn radial gegen Wände der ringförmigen Aufnahme der Federn gedrückt werden.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hysterese-Gleitschuhe (46) Zähne (48) umfassen, welche mit Spiel in eine Zahnung (50) des ringförmigen Flansches (28) eingreifen.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Federn (30) einen Windungsdurchmesser aufweisen, der kleiner als der oder gleich dem der Windungen der langen Federn ist, und in die langen Federn eingeschraubt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Federn (30) eine Länge aufweisen, die größer als die der Hysterese-Gleitschuhe (46) ist.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Federn (30) im entspannten Zustand gerade Federn sind.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Federn (24) im entspannten Zustand gerade Federn sind.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Federn (24) im entspannten Zustand kreisbogenförmig vorgeformte Federn sind.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der kurzen Federn (30) Teile (36) zum Blockieren der Rotation um ihre Achse in der oben genannten ringförmigen Aufnahme umfassen.
Zweimassenschwungrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teil (36) zum Blockieren der Rotation zwischen zwei Windungen der langen Feder (24) angebracht ist und einen radialen Finger (38) aufweist, welcher sich zwischen diesen Windungen erstreckt und durch Anschlag mit einem Hohlraum der ringförmigen Aufnahme, welche die Federn aufnimmt, zusammenwirkt.
Zweimassenschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Federn (24) hinsichtlich einer Rotation um ihre Achse in der ringförmigen Aufnahme durch Abstützung ihrer Enden (44) auf Wände dieser Aufnahme blockiert werden.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer (22) zwei lange Federn (24), die sich im Ruhezustand jeweils über weniger als 180° erstrecken, zwei kurze Federn (30), die jeweils in einer langen Feder (24) angebracht sind, und zwei Hysterese-Gleitschuhe (46), die jeweils zwischen einem Paar von Federn (24, 30) und dem ringförmigen Flansch (28) angebracht sind, umfasst.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Federn (30) eine Länge aufweisen, welche zwischen der Hälfte und zwei Dritteln der Länge der langen Federn (24) beträgt.
Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (48) jedes Hysterese-Gleitschuhs (46) auf einer ihrer Seiten durch eine radiale Wand (56) miteinander verbunden sind, wobei sich diese radiale Wand (56) entlang der Zahnung (50) des ringförmigen Flansches (28) erstreckt und eine Stützfläche des Gleitschuhs (46) bildet.