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Die Erfindung betrifft ein Schwungrad mit einer Befestigungseinrichtung an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer Reibungskupplung, wobei das Schwungrad eine um eine Drehachse der Kurbelwelle angeordnete Hülse aufweist, die mittels einer konzentrisch zur Drehachse angeordneten Zentralschraube mit der Kurbelwelle verschraubt ist.
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Schwungräder zur Befestigung an Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise auf einem Lochkreis angeordnete Öffnungen auf, an denen mittels Schrauben das Schwungrad an der Kurbelwelle befestigt wird. Hierzu sind komplexe Schraubstationen nötig, die aufgrund unterschiedlich möglicher Anzahlen von Schrauben, unterschiedlich möglicher Lochkreise und dergleichen auf verschiedenen Schwungrad- und Kurbelwellentypen angepasst werden müssen. Des Weiteren können aufgrund eines Fügespiels zwischen Kurbelwelle und Schwungrad Unwuchten auftreten.
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Aus der
DE 195 27 852 C1 ist eine Schwungradvorrichtung bekannt, die mittels einer Zentralschraube an der Kurbelwelle befestigt wird. Hierbei werden eine erste Schwungmasse und die Kurbelwelle mit einer Axialverzahnung versehen, die von der Zentralschraube vorgespannt wird. Eine die Zentralschraube umgebende, nicht mit dieser verbundene Hülse ist radial außerhalb mit der ersten Schwungmasse verbunden und nimmt als Nabe die zweite Schwungmasse verdrehbar auf. Hierbei unterliegt die als Verdrehsicherung ausgebildete Axialverzahnung der Vorspannung durch die Zentralschraube. Eine Vorzentrierung der Schwungradeinrichtung gegenüber der Kurbelwelle ist nicht vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Schwungrads mit Zentralschraube insbesondere vor dem Hintergrund einer verbesserten Kraftverteilung und einer einfacheren Montage.
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Die Aufgabe wird durch ein Schwungrad mit einer Befestigungseinrichtung an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer Reibungskupplung gelöst, wobei das Schwungrad eine um eine Drehachse der Kurbelwelle angeordnete Hülse aufweist, die mittels einer konzentrisch zur Drehachse angeordneten Zentralschraube mit der Kurbelwelle verschraubt ist, die Hülse die Kurbelwelle axial übergreift und das Schwungrad mittels einer konischen Anlage an der Kurbelwelle axial vorgespannt ist.
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Das vorgeschlagene Schwungrad ermöglicht eine einfache Montage an der Kurbelwelle mittels lediglich einer Zentralschraube, wobei das Schwungrad durch die die Kurbelwelle axial übergreifende Hülse eine Vorzentrierung des Schwungrads gegenüber der Kurbelwelle ausbildet. Hierbei ist die Hülse beispielsweise zapfenförmig ausgebildet und erstreckt sich in eine komplementäre Öffnung der Kurbelwelle. Die Hülse wird während der Montage unter Ausbildung eines Press- oder Schiebesitzes eingebracht. Durch Verschrauben der Zentralschraube mit der Kurbelwelle wird an der konisch zwischen Schwungrad und Kurbelwelle ausgebildeten Anlage ein axiales Vorspannmoment ausgebildet, das das Schwungrad auf der Kurbelwelle vorspannt und endgültig zentriert.
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Im einfachsten Fall bei nicht notwendiger Lageorientierung der Kurbelwelle gegenüber dem Schwungrad in Umfangsrichtung, beispielsweise bei an dem Schwungrad nicht vorhandenen Gebermarkierungen zur Steuerung der Brennkraftmaschine, kann auf eine Verdrehsicherung verzichtet werden. In diesem Fall kann das durch das Vorspannmoment aufgebaute Reibmoment zwischen Kurbelwelle und Schwungrad als Überlastsicherung wie Rutschkupplung dienen. Soll die Verbindung zwischen Kurbelwelle und Schwungrad verdrehgesichert erfolgen, beispielsweise weil an dem Schwungrad Gebermarkierungen vorgesehen sind, kann ein entsprechender Formschluss in Umfangsrichtung vorgesehen sein, dieser kann axial unter Vorspannung der Zentralschraube beispielsweise als Axialverzahnung wie Hirtz-Verzahnung vorgesehen sein. Insbesondere aus Gründen einer einfachen Ausbildung eines Formschlusses mit Lageorientierung in Umfangsrichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Verdrehsicherung und deren Orientierung axial entlastet beispielsweise mittels zumindest eines Stifts auszubilden, der verliersicher zwischen Kurbelwellenflansch und Schwungrad angeordnet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine fertig montierte Baueinheit des Schwungrads mit einer montierten Reibungskupplung und einer zwischen Schwungrad und Reibungskupplung angeordneten Kupplungsscheibe vorgesehen, bei der die Zentralschraube verliergesichert aufgenommen ist. Hierzu kann ohne weiteren Teileaufwand ein Pilotlager die Verliersicherung bilden, indem dieses nach Einbringen der Zentralschraube in die Hülse in diese eingepresst wird. Als Axialanschlag für das Pilotlager kann dabei beispielsweise ein in der Hülse angeprägter Axialanschlag dienen. Alternativ kann der Axialanschlag für das Pilotlager direkt die Zentralschraube bilden, so dass die Hülse in besonders einfacher Weise ausgebildet werden kann.
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Das vorgeschlagene Schwungrad kann als Einmassenschwungrad ausgebildet sein, wobei ein aus Blech hergestelltes axial steifes oder als Flexplate ausgebildetes Bauteil vorgesehen sein kann, das mit der Hülse drehfest verbunden ist und eine konische Anlagefläche zur Bildung der konischen Anlage an der Kurbelwelle aufweist. Radial außen ist eine Gegenreibfläche für eine dort angeordnete Reibungskupplung vorgesehen.
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Alternativ kann das Schwungrad als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein, wobei eine primäre und eine sekundäre Schwungmasse mittels einer Lagerung gegeneinander begrenzt verdrehbar auf der Hülse aufgenommen sind. Die erste Schwungmasse kann axial fest oder mittels eines Flexplates an der Hülse aufgenommen sein. Die sekundäre Schwungmasse nimmt dabei die Reibungskupplung auf. Die Schwungmassen sind entgegen der Wirkung von Energiespeichern wie beispielsweise Bogenfedern gegeneinander begrenzt verdrehbar. Über zumindest einen Teilwinkel der Verdrehbarkeit kann eine Reibeinrichtung wirksam sein, die beispielsweise auf der Hülse zentriert zwischen den beiden Schwungmassen angeordnet sein kann.
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Die Lagerung und Zentrierung der beiden Schwungmassen erfolgt vorteilhafterweise auf der Hülse, wobei hierzu die primäre Schwungmasse beispielsweise einen an der Hülse aufliegenden, von der Kurbelwelle wegweisenden Axialanschlag aufweisen kann, an dem ein Lagerflansch der Schwungmasse mittels eines axialen Ansatzes axial vorgespannt ist. Auf diesem kann mittels der Lagerung die sekundäre Schwungmasse begrenzt verdrehbar aufgenommen sein. Alternativ kann die sekundäre Schwungmasse mittels der Lagerung direkt auf der Hülse aufgenommen sein. Die Lagerung kann als Gleit- oder Wälzlagerung vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein ein- oder mehrreihiges Kugel-, Rollen- oder Tonnenlager vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Einmassenschwungrad aus Stahl im Teilschnitt,
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2 ein Einmassenschwungrad aus Guss im Teilschnitt,
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3 ein Zweimassenschwungrad mit einer Lagerung der zweiten Schwungmasse auf der ersten Schwungmasse,
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4 ein Detail einer gegenüber dem Zweimassenschwungrad der 1 alternativen Ausbildung eines Axialanschlags des Pilotlagers und
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5 in Abänderung zum Zweimassenschwungrad der 3 eine Lagerung der sekundären Schwungmasse direkt auf der Hülse.
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1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse x verdrehbaren Schwungrads 1 in Form des aus Stahl geformten Einmassenschwungrads 2 mit der auf diesem befestigten Reibungskupplung 3 und der zwischen diesen angeordneten Kupplungsscheibe 4, die mit der hier nicht dargestellten Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist. Das Schwungrad 1 ist mittels der Zentralschraube 5 an der Kurbelwelle 6 verschraubt. Das Schwungrad 1 enthält hierzu die als Nabe ausgebildete Hülse 7, die in die Öffnung 8 der Kurbelwelle 6 axial eingreift und während der Montage eine Zentrierhilfe bildet. Das aus Blech geformte Scheibenteil 9 des Schwungrads 1 ist auf der Hülse 7 zentriert und verliersicher aufgenommen, beispielsweise verpresst, verrastet, verschweißt oder dergleichen. Die Hülse 7 verspannt nach Verschraubung der Zentralschraube 5 mit der Kurbelwelle 6 mittels des Ringbords 10 das Scheibenteil 9 mit der Kurbelwelle. Hierbei bilden die konische Anlagefläche 11 des Scheibenteils 9 und die zu dieser komplementär ausgebildete Anlagefläche 12 die konische Anlage 13 unter axialer Vorspannung. Hierdurch wird das Scheibenteil 9 auf der Kurbelwelle 6 unter Ausbildung eines Vorspannmoments und eines Reibmoments in Umfangsrichtung reibschlüssig verspannt. In dem hier dargestellten einfach ausgebildeten Ausführungsbeispiel bildet die konische Anlage 13 die Drehmitnahme des Scheibenteils 9, ein Formschluss in Umfangsrichtung wird hierbei eingespart. Die konische Anlage 13 bildet daher zugleich eine Rutschkupplung, die bei auftretender Spitzenbelastung als Überlastschutz durchrutscht.
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Die Montage der aus dem Scheibenteil 9, der Reibungskupplung 3, der Kupplungsscheibe 4, der Hülse 7 und der bevorzugt verliergesichert in der Hülse 7 aufgenommenen Zentralschraube 5 gebildeten Baueinheit 14 an der Kurbelwelle 6 erfolgt durch Verschrauben der Zentralschraube durch die Öffnung 15 der Nabe 16 der Kupplungsscheibe 4 hindurch mittels der Schraubeinrichtung 17, nachdem durch Ausbildung eines Schieb- oder Presssitzes der Hülse 7 mit der Öffnung 8 die Baueinheit 14 an der Kurbelwelle vorzentriert wurde. Die axiale Länge der Hülse 7 ist dabei so bemessen, dass der Ringbord 10 beim Verschrauben der Hülse 7 mit der Kurbelwelle 6 die axiale Vorspannung des Scheibenteils 9 gegenüber der Kurbelwelle 6 an der konischen Anlage 13 in vorgegebener Weise einstellt.
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2 zeigt den oberen Teil dem Schwungrad 1 der 1 ähnlichen Schwungrad 1a in Form des Einmassenschwungrads 2a mit dem aus Guss hergestellten Scheibenteil 9a. Weiterhin unterschiedlich ist die Ausbildung der formschlussbildenden Verdrehsicherung 18 zwischen dem Schwungrad 1a und der Kurbelwelle 6a, die in Form eines oder mehrerer über den Umfang unsymmetrisch verteilter, Kurbelwelle 6a und Scheibenteil 9a miteinander verbindender Stifte 19 gebildet ist. Hierdurch erfolgt eine eindeutige Ausrichtung der Verdrehposition von Schwungmasse 1a und Kurbelwelle 6a zueinander, damit die Geber 20 zur Steuerung der die Kurbelwelle 6a enthaltende Brennkraftmaschine gegenüber der Kurbelwelle in exakter Verdrehposition ausgerichtet sind. Weiterhin kann ein größeres Moment über das Schwungrad 1a übertragen werden. Die Verdrehsicherung 18 ist von der axialen Vorspannung an der konischen Anlage 13a nicht umfasst, so dass diese aus entsprechend einfachen Mitteln gebildet werden kann.
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Im weiteren Unterschied ist in den Innenumfang der Hülse 7a das Pilotlager 21 für die Getriebeeingangswelle 22 eingepresst. Hierbei dient das Pilotlager 21 zugleich als Verliersicherung für die Zentralschraube 5a. Zur Demontage der vorgeschlagenen Schwungräder von der Kurbelwelle, werden – wie am Beispiel des Schwungrads 1a gezeigt – ein oder mehrere über den Umfang verteilte Gewindebohrungen 37 vorgesehen, in die während der Demontage Schrauben eingedreht werden, um die Hülse 7a von der Öffnung 8a abzuziehen.
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3 zeigt das Schwungrad 1b in Form des Zweimassenschwungrads 2b mit der ersten Schwungmasse 23 und der zweiten Schwungmasse 24, auf der die Reibungskupplung 3b mit der Kupplungsscheibe 4b befestigt ist im Teilschnitt oberhalb der Drehachse x.
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Die Anbindung des Schwungrads 1b an die Kurbelwelle 6b erfolgt in ähnlicher Weise wie bei den Einmassenschwungrädern 1, 1a der 1 und 2 mittels der in die zentrale Öffnung 8b der Kurbelwelle 6b axial eingreifenden Hülse 7b, die mittels der Zentralschraube 5b gegen die Stirnseite der Öffnung 8b verschraubt ist und mittels der konischen Anlage 13b zwischen der Kurbelwelle 6b und dem Lagerflansch 25 der ersten Schwungmasse 23 zentriert und axial vorgespannt ist. Hierbei stützt sich der Lagerflansch 25 an dem Ringbord 10b der Hülse 7b axial ab. Die Verdrehsicherung 18b zwischen Kurbelwelle und Schwungrad 1b ist mittels zumindest eines axial in den Lagerflansch 25 und die Kurbelwelle 6b eingreifenden Stifts 19b vorgesehen.
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Am Innenumfang der Hülse 7b ist nach Einbringen der Zentralschraube 5b das Pilotlager 21b für die Getriebeeingangswelle 22b eines im Drehmomentfluss der Kurbelwelle 6b bei geschlossener Reibungskupplung 3b nachfolgenden Getriebes vorgesehen. Dabei dient die Zentralschraube 5b als Axialanschlag 26 für das Pilotlager 21b, so dass die Hülse 7b mit glattem Axialverlauf ausgebildet und damit einfach hergestellt werden kann. Das Pilotlager 21b dient bei einer Ausbildung des Schwungrads 1b als Baueinheit 14b wie dargestellt, jedoch im nicht mit der Kurbelwelle 6b und der Getriebeeingangswelle 22b verbundenen Zustand als Verliersicherung für die Zentralschraube 5b. Wird beispielsweise in die Stirnseite der Hülse 7b ein Gewinde eingebracht, kann die Zentralschraube 5b während einer Demontage zum Austreiben des Pilotlagers 21b dienen.
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Die erste Schwungmasse 23 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zum Ausgleich von Axial- und Taumelschwingungen der Kurbelwelle 6b axial elastisch als sogenanntes Flexplate ausgebildet. Hierzu ist der Lagerflansch 25 mittels der Vorspannung zwischen Hülse 7b und Kurbelwelle 6b axial festgelegt und der radial außerhalb vorgesehene Massenansatz 28, der die bei Verdrehung der beiden Schwungmassen 23, 24 gegeneinander wirksamen Energiespeicher 27 aufnimmt, mittels axial elastischer Federbleche 29 verbunden.
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Zur Ausbildung der Isolationswirkung des Zweimassenschwungrads 2b gegenüber Drehschwingungen sind die beiden Schwungmassen 23, 24 entgegen der Wirkung der Energiespeicher 27 gegeneinander mittels der Lagerung 30 begrenzt verdrehbar. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist hierzu das Wälzlager 31 auf dem Lagerflansch 25 axial fest zwischen dem Ringbord 10b und der Anschlagkante 32 des Lagerflansches 25 aufgenommen und nimmt seinerseits die zweite Schwungmasse 24 verdrehbar und mittels der Anschlagkante 33 axial gegen die Betätigungskräfte der Reibungskupplung 3b gesichert auf.
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Die 4 zeigt ein Detail des Schwungrads 1b mit leicht abgeändertem Axialanschlag 26c für das Pilotlager 21c. Hierbei ist die Hülse 7c im Bereich des Pilotlagers 21c leicht nach außen erweitert, so dass der kleinere Querschnitt der Hülse 7c im Bereich der Zentralschraube 5c als Axialanschlag 26c dient.
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5 zeigt in Abänderung der Lagerung 30 der 3 ein Detail mit einer geänderten Lagerung 30d der beiden Schwungmassen 23d, 24d gegeneinander. Hierbei ist die Schwungmasse 24d direkt mittels des Wälzlagers 31d auf der Hülse 7d gelagert. Das Wälzlager 31d ist hierbei als Festlager axial zwischen dem Ringbord 10d und der ersten Schwungmasse 23d fixiert. Die Anlaufscheibe 34 ist drehfest mit der Schwungmasse 23d verbunden und bildet mit der mit der zweiten Schwungmasse 24d drehfest verbundenen Reibscheibe 36 die gegebenenfalls verdrehspielbehaftete Reibeinrichtung 35.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwungrad
- 1a
- Schwungrad
- 1b
- Schwungrad
- 2
- Einmassenschwungrad
- 2a
- Einmassenschwungrad
- 2b
- Zweimassenschwungrad
- 3
- Reibungskupplung
- 3b
- Reibungskupplung
- 4
- Kupplungsscheibe
- 4b
- Kupplungsscheibe
- 5
- Zentralschraube
- 5a
- Zentralschraube
- 5b
- Zentralschraube
- 5c
- Zentralschraube
- 6
- Kurbelwelle
- 6a
- Kurbelwelle
- 6b
- Kurbelwelle
- 7
- Hülse
- 7a
- Hülse
- 7b
- Hülse
- 7c
- Hülse
- 7d
- Hülse
- 8
- Öffnung
- 8a
- Öffnung
- 8b
- Öffnung
- 9
- Scheibenteil
- 9a
- Scheibenteil
- 10
- Ringbord
- 10b
- Ringbord
- 10d
- Ringbord
- 11
- Anlagefläche
- 12
- Anlagefläche
- 13
- konische Anlage
- 13a
- konische Anlage
- 13b
- konische Anlage
- 14
- Baueinheit
- 14b
- Baueinheit
- 15
- Öffnung
- 16
- Nabe
- 17
- Schraubeinrichtung
- 18
- Verdrehsicherung
- 18b
- Verdrehsicherung
- 19
- Stift
- 19b
- Stift
- 20
- Geber
- 21
- Pilotlager
- 21b
- Pilotlager
- 21c
- Pilotlager
- 22
- Getriebeeingangswelle
- 22b
- Getriebeeingangswelle
- 23
- Schwungmasse
- 23d
- Schwungmasse
- 24
- Schwungmasse
- 24d
- Schwungmasse
- 25
- Lagerflansch
- 26
- Axialanschlag
- 26c
- Axialanschlag
- 27
- Energiespeicher
- 28
- Massenansatz
- 29
- Federblech
- 30
- Lagerung
- 30d
- Lagerung
- 31
- Wälzlager
- 31d
- Wälzlager
- 32
- Anschlagkante
- 33
- Anschlagkante
- 34
- Anlaufscheibe
- 35
- Reibeinrichtung
- 36
- Reibscheibe
- 37
- Gewindebohrungen
- x
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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