DE102010054287B4 - Schwungrad für permanent eingespurten Starter - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Schwungrad mit einer Primärmasse, die fest auf einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine aufgenommen ist, sowie mit einem Anlasserzahnkranz, der an einem Scheibenteil angeordnet ist, wobei der Anlasserzahnkranz axial zwischen einem Gehäuse der Brennkraftmaschine und der Primärmasse verdrehbar auf dem Gehäuse gelagert ist und abhängig von der Richtung eines von einem Anlasser über den Anlasserzahnkranz auf die Abtriebswelle übertragenen Moments und/oder abhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle antriebsfest mit der Primärmasse gekoppelt ist.
- Aus der
DE 43 11 908 A1 ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Druckplatte und einer Gegendruckplatte bekannt, wobei zwischen diesen eine Kupplungsscheibe unter der Einwirkung eines Kraftspeichers axial einspannbar ist. - Die Veröffentlichung
WO2005/068 873 A1 - Ein gattungsbildendes Schwungrad ist aus der
DE 10 2009 008 599 A1 bekannt. Derartige Schwungräder werden drehzahlabhängig mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors gekoppelt bzw. entkoppelt, sodass ein mit dem Zahnkranz in Eingriff befindlicher elektrischer Starter permanent eingespurt bleiben kann. Statt wie im Stand der Technik auch bekannt, den Starter z. B. magnetisch bei jedem Startvorgang ein- und wieder auszuspuren, bleibt dieser im ständigen Eingriff mit dem Zahnkranz und der Zahnkranz selbst wird zur Übertragung eines Startmomentes mit der Kurbelwelle ein- und wieder ausgekoppelt. Der Vorgang kann beispielsweise über einen drehzahlabhängigen Freilauf oder dergleichen erfolgen. - Ein derartiges Schwungrad muss in der Lage sein, das während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine zu übertragende Drehmoment zu übertragen. Das Schwungrad soll bei möglichst geringem Gewicht eine geeignete Massenträgheit aufweisen, damit dieses als Schwungmasse für den Verbrennungsmotor in der Startphase dienen kann. Aus diesem Grunde wird der innere Bereich des Schwungrades möglichst leicht und der äußere Bereich schwerer ausgeführt. Idealerweise ist der innere Bereich des Schwungrades eine Metallscheibe, sodass der Großteil der Masse an dem Zahnkranz angeordnet sein kann. Diese Massenverteilung bedingt fast zwangsläufig eine zweiteilige Bauweise mit einem inneren Scheibenteil, das mit dem Anlasserzahnkranz verbunden werden muss.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, möglichst kostengünstige, leicht und genau zu fertigende haltbare Verbindungen zwischen dem inneren Scheibenteil und dem äußeren Anlasserzahnkranz des Schwungrades anzugeben.
- Dieses Problem wird gelöst durch ein Schwungrad mit einer Primärmasse, die fest auf einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine aufgenommen ist, sowie mit einem Anlasserzahnkranz, der an einem Scheibenteil angeordnet ist, wobei der Anlasserzahnkranz axial zwischen einem Gehäuse der Brennkraftmaschine und der Primärmasse verdrehbar auf dem Gehäuse gelagert ist und abhängig von der Richtung eines von einem Anlasser über den Anlasserzahnkranz auf die Abtriebswelle übertragenen Moments und/oder abhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle antriebsfest mit der Primärmasse gekoppelt ist, wobei der Anlasserzahnkranz und das Scheibenteil Mittel zur formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung beider in axialer, radialer und in Umfangsrichtung aufweisen. Dabei weist der Anlasserzahnkranz Nasen auf, die von einem Innenumfang radial nach innen abstehen, wobei die Nasen axial beiderseits von Teilen des Scheibenteils umfasst werden. In axialer und radialer Richtung wird dadurch eine formschlüssige Verbindung erreicht, in Umfangsrichtung liegt Reibschluss vor.
- Bevorzugt liegt das Scheibenteil dabei an den Nasen an, wobei die Nasen von aus dem Scheibenteil herausgeprägten Füßen axial umgriffen werden. Die Montage von Anlasserzahnkranz und Scheibenteil erfordert nur das Zusammenführen beider Teile und anschließendes plastisches Verformen (Biegen) der Füße. Dies kann in einem Arbeitsschritt mit einer Presse bewerkstelligt werden.
- Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass zumindest bei einem Teil der Nasen in Umfangsrichtung beiderseits der Nasen Vorsprünge angeordnet sind, die die Füße in Umfangsrichtung festlegen. Dadurch ist die Lage des Zahnkranzes gegenüber dem Scheibenteil vorgegeben und es wird Formschluss in Umfangsrichtung bewirkt.
- Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Schwungrad mit einer Primärmasse, die fest auf einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine aufgenommen ist, sowie mit einem Anlasserzahnkranz, der an einem Scheibenteil angeordnet ist, wobei der Anlasserzahnkranz axial zwischen einem Gehäuse der Brennkraftmaschine und der Primärmasse verdrehbar auf dem Gehäuse gelagert ist und abhängig von der Richtung eines von einem Anlasser über den Anlasserzahnkranz auf die Abtriebswelle übertragenen Moments und/oder abhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle antriebsfest mit der Primärmasse gekoppelt ist, wobei der Anlasserzahnkranz und das Scheibenteil Mittel zur formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung beider in axialer, radialer und in Umfangsrichtung aufweisen. Dabei weist der Anlasserzahnkranz einen Ring auf, der von einem Innenumfang radial nach innen absteht und von Schnapphaken des Scheibenteils umgriffen wird. Dadurch wird eine Schnappverbindung zwischen Anlasserzahnkranz und Scheibenteil hergestellt, wobei die Schnapphaken das federelastische Fügeteil darstellen. Die Schnapphaken sind vorzugsweise in Umfangsrichtung des Scheibenteils verlaufende Stege, die in radialer und axialer Richtung elastisch verformbar sind.
- Vorzugsweise weisen die Schnapphaken eine Ausbuchtung auf, deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Ringes ist, sodass der Ring in der montierten Stellung, also nach Herstellen der Schnappverbindung, in der Ausbuchtung zu liegen kommt.
- Der Anlasserzahnkranz weist bevorzugt eine axiale Vertiefung mit einer zumindest teilweise umlaufenden Anlagefläche auf, wobei das Scheibenteil mit einem Außenumfang zumindest teilweise an der Anlagefläche anliegt. Da das Scheibenteil mit seinem Außenumfang an der Anlagefläche anliegt, wird dieses gegenüber dem Anlasserzahnkranz zentriert.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Schwungrads mit einem mittels eines Freilaufs abgekoppelten Anlasserzahnkranzes; -
2 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Verbindung des Anlasserzahnkranzes mit dem Scheibenteil; -
3 a) und b) ein zweites Ausführungsbeispiel zur Verbindung des Anlasserzahnkranzes mit dem Scheibenteil; -
4 a) bis f) ein drittes Ausführungsbeispiel zur Verbindung des Anlasserzahnkranzes mit dem Scheibenteil; -
5 a) bisd ) ein viertes Ausführungsbeispiel zur Verbindung des Anlasserzahnkranzes mit dem Scheibenteil; -
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schwungrades1 , das von einer Abtriebswelle2 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die Rotationsachse ist mit dem Bezugszeichen13 bezeichnet. Das Schwungrad1 umfasst eine Primärmasse3 , die in dem gezeigten Beispiel aus einem Blechteil3 gebildet ist, das in weiteren Ausgestaltungsbeispielen auch aus Druckguss oder aus geschmiedetem Material bestehen kann. Das Schwungrad1 kann beispielsweise eine Kupplung aufnehmen, die Verbindung zu einem hydrodynamischen Drehmomentwandler herstellen oder als primärseitiges Eingangsteil eines Zweimassenschwungrads dienen. Weiterhin kann mit dem Schwungrad11 ein Kupplungsaggregat, das bereits auf der Getriebeeingangswelle eines nachfolgenden Getriebes montiert ist, verbunden werden. Beispielsweise können derartige Kupplungsaggregate Doppelkupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes sein. Das Schwungrad1 wird von der Abtriebswelle2 angetrieben. Hierzu ist das Schwungrad1 mit der Abtriebswelle2 beispielsweise mittels nicht näher dargestellter Verbindungsmittel wie Schrauben fest verbunden. Aus dem Stillstand der Brennkraftmaschine wird diese mittels eines nicht dargestellten Anlassers, der ein Ritzel aufweist, das mit der Verzahnung des Anlasserzahnkranzes4 kämmt. Hierzu kann das Ritzel in permanentem Eingriff zum Anlasserzahnkranz stehen. Der Anlasserzahnkranz4 ist dabei mittels eines Wälzlagers5 an dem Gehäuse6 der Brennkraftmaschine zentriert und verdrehbar aufgenommen. Hierzu kann das Gehäuse6 einen axialen Ansatz7 aufweisen, auf dem man das Wälzlager5 aufgenommen ist. Um den Durchmesser des Wälzlagers5 zu begrenzen, ist es vorteilhaft, denn axialen Ansatz7 mit möglichst kleinem Radius auszustatten. Der axiale Ansatz7 weist zudem eine Anschlagkante und einen Sicherungsring auf, sodass das Wälzlager5 axial festgelegt ist. Radial zwischen dem Anlasserzahnkranz4 und dem Wälzlager5 ist ein Scheibenteil8 vorgesehen, das in einem Verbindungsbereich9 mit dem Anlasserzahnkranz4 verbunden ist und einen axialen Ansatz10 aufweist, mittels dessen das Scheibenteil8 auf dem Wälzlager5 aufgenommen ist. Der Verbindungsbereich9 ist in1 nur schematisch dargestellt und wird in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Weiterhin ist das Scheibenteil8 mittels dessen axialen Ansatzes10 axial auf dem Wälzlager5 beispielsweise mittels eines Sicherungsrings gesichert. - Zwischen dem Anlasserzahnkranz
4 beziehungsweise dem Scheibenteil8 und dem Blechteil3 ist ein Freilauf11 wirksam, der bei aktivem Anlasser das Bauteil3 mitnimmt und bei einem Überschreiten einer minimalen Drehzahl der gestarteten Brennkraftmaschine überrollt wird. Der Freilauf11 kann beispielsweise fliehkraftabhängig schaltend ausgestaltet sein, sodass nach einem Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl die Fliehkraftwirkung einsetzt und der Freilauf11 freigeschaltet wird, sodass kein Moment mehr über den Anlasserzahnkranz4 übertragen wird und dieser mitsamt dem Trägerteil8 und dem Wälzlager5 abgekoppelt wird. Der Freilauf11 stützt sich dabei radial an einem Vorsprung12 des Blechteils3 ab, wobei der Vorsprung12 als Ringnut oder mittels mehrerer über den Umfang verteilter Segmente oder Ausprägungen gebildet sein kann. Gleichzeitig kann zwischen dem Freilauf11 und dem Blechteil3 an dieser Stelle ein Winkelversatz zwischen der Brennkraftmaschine und dem angekoppelten Anlasserzahnkranz4 und dem Schwungrad1 ausgeglichen worden. -
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verbindung des Anlasserzahnkranzes4 mit dem Scheibenteil8 . Der Anlasserzahnkranz4 weist auf der in Einbaulage dem Motorblock zugewandten Seite eine ringförmige Vertiefung14 auf, deren InnendurchmesserD1 dem Außendurchmesserd1 des Scheibenteils8 entspricht. Die axiale Tiefet der Ausnehmung14 ist im Ausführungsbeispiel der2 geringfügig kleiner gewählt als die Dickeb des Scheibenteils8 , kann aber auch identisch oder kleiner gewählt sein. Der scheibenförmige axiale Grund33 der Vertiefung14 bildet mit einem radial verlaufenden äußeren Bereich15 des Scheibenteils8 eine radial verlaufende kreisringförmige Anlagefläche. Das Scheibenteil8 ist mit dem Anlasserzahnkranz4 mittels Nieten16 verbunden, die in axial verlaufende Bohrungen eingebracht sind. Die dem Scheibenteil8 abgewandte Seite der Bohrung in dem Scheibenkranz14 weist eine Senkbohrung17 auf, deren Tiefe größer ist als die Höhe eines Nietkopfes18 des Nietes16 , sodass der Nietkopf18 vollständig in der Senkbohrung17 verschwindet. Der dem Nietkopf18 gegenüberliegende Nietkopf19 überragt das Scheibenteil8 . Das Scheibenteil8 selbst weist eine Kröpfung20 in axialer Richtung auf, sodass der innere Bereich des Scheibenteils8 gegenüber dem äußeren Bereich15 in axialer Richtung versetzt ist. - Das Scheibenteil
8 wird mit seinem Außenumfangd1 an der durch den InnenumfangD1 der Vertiefung14 gebildete umlaufende Anlagefläche21 zentriert. - Die
3 a) und b) zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel der Verbindung des Scheibenteils8 mit dem Anlasserzahnkranz4 . Statt einer Nietverbindung wird hier eine Schweißverbindung verwendet. Dadurch kann auf die Bohrungen in dem Anlasserzahnkranz4 , wie diese im Ausführungsbeispiel der2 für die Niete notwendig sind, verzichtet werden. Das Scheibenteil8 weist über den Umfang verteilt Bohrungen22 auf, in die Schweißpunkte23 gesetzt sind. Auch hier erfolgt die Zentrierung des Anlasserzahnkranzes4 auf dem Scheibenteil8 wie im zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel über eine umlaufende Anlagefläche21 einer Vertiefung14 . - Die
4 a) bis4 f) zeigen eine weitere alternative Befestigung des Zahnkranzes4 an dem Scheibenteil8 . Dabei zeigen die4 a) und b) Schnittansichten entsprechend der2 und3 , die4 c) zeigt eine räumliche Ansicht von Anlasserzahnkranz4 und Scheibenteil8 , die4 d) ,4 e) und4 f) zeigen Details der Verbindung. Der Anlasserzahnkranz4 weist hier an seinem Innenumfang mehrere Nasen24 auf. Der Außenumfang des Scheibenteils8 entspricht dem Innenumfang des Anlasserzahnkranzes4 . Das Scheibenteil8 weist über den Umfang verteilt mehrere Füße25 auf, die jeweils so angeordnet und über den Umfang verteilt sind, dass diese mit den Nasen24 korrespondieren. Beiderseits der Füße25 sind Ausstanzungen36 in dem Scheibenteil8 angeordnet, wodurch die Elastizität der Füße in axialer Richtung erhöht wird. Die Füße25 sind zur Montage wie in4 gezeigt in ihrem radial äußeren Bereich35 in axialer Richtung umgebogen, und werden nach Einführen des Scheibenteils8 in die Einbaulage relativ zum Anlasserzahnkranz4 umgelegt, wie dies in4b dargestellt ist. Durch das Umlegen der Füße25 wird in axialer Richtung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Scheibenteil8 und dem Anlasserzahnkranz4 hergestellt. Dies kann beispielsweise durch Verpressen beider Teile miteinander geschehen, wobei die Füße25 von der für den Einbau geeigneten Lage gemäß4 a) so in eine Endposition verformt werden, wie dies in4 b ) dargestellt ist. Dabei entsteht eine radial nach außen sich erstreckende Fahne34 , dem Außenradius größer ist als der Innenradius der Nasen24 . Um auch in Umfangsrichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Scheibenteil8 und dem Anlasserzahnkranz4 zu gewährleisten, sind beiderseits der Nasen24 jeweils Vorsprünge26 angeordnet, siehe dazu4 c) . Die Vorsprünge26 fassen die Füße25 in Umfangsrichtung jeweils beiderseits ein, sodass diese und damit auch das Scheibenteil8 gegenüber dem Anlasserzahnkranz4 in Umfangsrichtung festgelegt sind. -
4 d) zeigt eine Nase24 mit den beiderseits davon angeordneten Vorsprüngen26 in einer vergrößerten Darstellung,4 e) zeigt eine räumliche Ansicht des Scheibenteils8 mit den in axialer Richtung umgebogenen Füßen vor der Montage,4 f) zeigt einen Fuß25 vor der Montage in einem vergrößerten Ausschnitt. - Die
5 a) bisd ) zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung des Anlasserzahnkranzes4 mit dem Scheibenteil8 . Der Anlasserzahnkranz4 weist hier an seinem Innenumfang einen umlaufenden Ring27 auf. Das Scheibenteil8 liegt mit Teilen seines Außenumfanges an dem umlaufenden Ring27 an. Auf den übrigen Außenumfang des Scheibenteils8 verteilt sind aus diesem Schnapphaken28 ausgestanzt. Die Schnapphaken28 umgreifen den Ring27 . Der Aufbau der Schnapphaken ist in den5 c) undd ) näher dargestellt. Aus dem Scheibenteil8 sind, wie aus5 d) ersichtlich ist, im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Freiräume29 , die im Bereich eines äußeren Endes31 der Schnapphaken radial verlaufen und so in etwa L-förmig sind, ausgestanzt. Durch die ausgestanzten Freiräume29 entstehen radial außerhalb dieser die Schnapphaken28 , die auf diese Art und Weise in radialer Richtung sowie in axialer Richtung elastisch sind. An ihrem radialen Außenrand weisen die Schnapphaken28 Ausnehmungen30 auf, deren Radiusr2 kleiner ist als der InnenradiusR2 des Ringes27 . Das in Umfangsrichtung gesehen äußere Ende31 der Schnapphaken28 weist einen radial nach außen stehenden Vorsprung32 auf, dessen Außenradius größer ist als der Radiusr2 der Ausnehmung30 und damit auch größer ist als der InnenradiusR2 des Ringes27 . Mit dem Vorsprung32 kann der Schnapphaken28 so den Ring27 hintergreifen, indem der Schnapphaken28 zur Montage zunächst in radialer Richtung eingedrückt wird, dann in axialer Richtung so verformt wird, dass der Vorsprung32 den Ring27 umgreift. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schwungrad
- 2
- Abtriebswelle
- 3
- Primärmasse
- 4
- Anlasserzahnkranz
- 5
- Wälzlager
- 6
- Gehäuse
- 7
- axialer Ansatz
- 8
- Scheibenteil
- 9
- Verbindungsbereich
- 10
- axialer Ansatz
- 11
- Freilauf
- 12
- Vorsprung
- 13
- Rotationsachse
- 14
- Vertiefung
- 15
- äußerer Scheibenteil
- 16
- Niet
- 17
- Senkbohrung
- 18
- Nietkopf
- 19
- Nietkopf
- 20
- Kröpfung
- 21
- umlaufende Anlagefläche
- 22
- Bohrung
- 23
- Schweißpunkt
- 24
- Nase
- 25
- Fuß
- 26
- Vorsprung
- 27
- Ring
- 28
- Schnapphaken
- 29
- Freiraum
- 30
- Ausnehmung
- 31
- äußeres Ende
- 32
- Vorsprung
- 33
- axialer Grund der Vertiefung
- 34
- Fahne
- 35
- äußerer Bereich
- 36
- Ausstanzung
- D1
- Innendurchmesser Vertiefung
- d1
- Außendurchmesser Scheibenteil
- t
- Tiefe der Ausnehmung
- b
- Dicke des Scheibenteils
- r2
- Außenradius Ausnehmung
30 - R2
- Innenradius Ring
27
Claims (5)
- Schwungrad (1) mit einer Primärmasse (3), die fest auf einer Abtriebswelle (2) einer Brennkraftmaschine aufgenommen ist, sowie mit einem Anlasserzahnkranz (4), der an einem Scheibenteil (8) angeordnet ist, wobei der Anlasserzahnkranz (4) axial zwischen einem Gehäuse (6) der Brennkraftmaschine und der Primärmasse (3) verdrehbar auf dem Gehäuse (6) gelagert ist und abhängig von der Richtung eines von einem Anlasser über den Anlasserzahnkranz (4) auf die Abtriebswelle (2) übertragenen Moments und/oder abhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle (2) antriebsfest mit der Primärmasse (3) gekoppelt ist, wobei der Anlasserzahnkranz (4) und das Scheibenteil (8) Mittel zur formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung beider in axialer, radialer und in Umfangsrichtung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasserzahnkranz (4) Nasen (24) aufweist, die von einem Innenumfang radial nach innen abstehen, welche axial beiderseits von Teilen der Scheibenteils (8) umfasst werden.
- Schwungrad nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenteil (8) an den Nasen (24) anliegt und die Nasen (24) von aus dem Scheibenteil (8) herausgeprägten Füßen (25) axial umgriffen werden. - Schwungrad nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Teil der Nasen (24) in Umfangsrichtung beiderseits der Nasen (24) Vorsprünge (26) angeordnet sind, die die Füße (25) in Umfangsrichtung festlegen. - Schwungrad (1) mit einer Primärmasse (3), die fest auf einer Abtriebswelle (2) einer Brennkraftmaschine aufgenommen ist, sowie mit einem Anlasserzahnkranz (4), der an einem Scheibenteil (8) angeordnet ist, wobei der Anlasserzahnkranz (4) axial zwischen einem Gehäuse (6) der Brennkraftmaschine und der Primärmasse (3) verdrehbar auf dem Gehäuse (6) gelagert ist und abhängig von der Richtung eines von einem Anlasser über den Anlasserzahnkranz (4) auf die Abtriebswelle (2) übertragenen Moments und/oder abhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle (2) antriebsfest mit der Primärmasse (3) gekoppelt ist, wobei der Anlasserzahnkranz (4) und das Scheibenteil (8) Mittel zur formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung beider in axialer, radialer und in Umfangsrichtung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasserzahnkranz (4) einen Ring aufweist, der von einem Innenumfang radial nach innen absteht und von Schnapphaken des Scheibenteils (8) umgriffen wird.
- Schwungrad nach einem der vorstehenden
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasserzahnkranz (4) eine axiale Vertiefung mit einer zumindest teilweise umlaufenden Anlagefläche (21) aufweist und dass das Scheibenteil (8) mit einem Außenumfang zumindest teilweise an der Anlagefläche (21) anliegt.
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