DE10331391A1

DE10331391A1 - Schwungrad

Info

Publication number: DE10331391A1
Application number: DE2003131391
Authority: DE
Inventors: Ruven Dreher; Mathias Remmler; Andreas Thiel
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2023-07-12
Also published as: DE10331391B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwungrad (1), insbesondere zur Schwingungsreduzierung im Getriebe (35) eines Kraftfahrzeuges, wobei das Schwungrad (1) eine Schwungscheibe (2) aufweist, die um eine Rotationsachse (3) drehbar ist, sowie mindestens eine Ausgleichsmasse (4), die derart mit der Schwungscheibe (2) verbunden ist, dass der Schwerpunkt (5) der Ausgleichsmasse (4) in einer mit Bezug auf die Schwungscheibe (2) definierten Bahn (6) in Umfangsrichtung der Schwungscheibe (2) schwingfähig ist. Dabei weist das Schwungrad eine Verstelleinrichtung (7) zum Verstellen des Abstandes (a, a₁, a₂) der Bahn (6) von der Rotationsachse (3) der Schwungscheibe (2) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schwungrad, das insbesondere zur Schwingungsreduzierung im Getriebe eines Kraftfahrzeuges einsetzbar ist. Das Schwungrad weist eine Schwungscheibe auf, die um eine Rotationsachse drehbar ist, sowie mindestens eine Ausgleichsmasse, die derart mit der Schwungscheibe verbunden ist, dass der Schwerpunkt der Ausgleichsmasse in einer mit Bezug auf die Schwungscheibe definierten Bahn in Umfangsrichtung der Schwungscheibe schwingfähig ist. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Getriebe, das ein solches Schwungrad umfasst.

Ein derartiges Schwungrad ist aus der DE 196 04 160 C1 und DE 196 31 989 C1 bekannt. Das dort als Tilger bezeichnete Schwungrad soll zur Tilgung von Drehschwingungen dienen, die beispielsweise von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges erzeugt werden. Bei diesem Schwungrad sind mehrere Ausgleichsmassen über jeweils zwei Bolzen in einer Schwungscheibe gelagert, wobei die Bolzen auf Kurvenbahnen abrollbar sind. Die Ausgleichsmassen werden durch Schwankungen der Drehgeschwindigkeit in Umfangsrichtung ausgelenkt und dabei durch die Kurvenbahnen gleichzeitig radial nach außen verlagert, wodurch das Trägheitsmoment des Schwungrades zunimmt und die Drehgeschwindigkeitsschwankungen gedämpft werden.

Um eine gute Tilgerwirkung zu erzielen, die besonders bei niedrigen Drehzahlen wichtig ist, müsste man eigentlich die Ausgleichsmassen möglichst groß wählen und/oder sie möglichst weit von der Drehachse entfernt montieren. Somit erhielte das Schwungrad ein insgesamt hohes Trägheitsmoment. Bei einem Hochlauf eines Kraftfahrzeugmotors bzw. einer Beschleunigung der Motordrehzahl erweist sich ein solch hohes Trägheitsmoment jedoch als nachteilig. Das bekannte Schwungrad kann somit nur einen Kompromiss zwischen den Anforderungen nach einem hohen Trägheitsmoment bei niedrigen Drehzahlen und einem niedrigen Trägheitsmoment bei Beschleunigung darstellen; beide Anforderungen gleichzeitig kann es nicht erfüllen.

Die US 4,468,207 bezieht sich auf ein zweiteiliges Schwungrad zur Schwingungsreduzierung im Getriebe eines Fahrzeugs. Zwischen beiden Schwungradteilen befinden sich Reibungs- und Federelemente, die Drehschwingungen aus dem Fahrzeugmotor abfangen. Ein derartiges Schwungrad besitzt jedoch einen sehr komplexen Aufbau.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schwungrad insbesondere zur Schwingungsreduzierung im Getriebe eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, das die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schwungrad mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.

Demnach wird ein Schwungrad bereitgestellt, das eine Schwungscheibe aufweist, die um eine Rotationsachse drehbar ist, sowie mindestens eine Ausgleichsmasse, die derart mit der Schwungscheibe verbunden ist, dass der Schwerpunkt der Ausgleichsmasse in einer mit Bezug auf die Schwungscheibe definierten Bahn in Umfangsrichtung der Schwungscheibe schwingfähig ist. Dabei weist das Schwungrad eine Verstelleinrichtung zum Verstellen des Abstandes der Bahn von der Rotationsachse der Schwungscheibe auf.

In der Regel sind bei dem erfindungsgemäßen Schwungrad eine Mehrzahl von Ausgleichsmassen an der Schwungscheibe und zwar in symmetrischer Weise angeordnet, so dass es zu keiner Unwucht des Schwungrades kommt.

Je nachdem, wie groß der Abstand der Bahnen der Ausgleichsmassenschwerpunkte von der Rotationsachse der Schwungscheibe gewählt. wird, ergeben sich für das Schwungrad unterschiedliche Trägheitsmomente. Je weiter die Bahnen der Ausgleichsmassenschwerpunkte von der Rotationsachse der Schwungscheibe entfernt sind, desto größer ist das Trägheitsmoment des Schwungrades bezüglich der Rotationsachse. Das Trägheitsmoment des Schwungrades kann damit orientiert an einer erfassten Betriebsgröße, beispielsweise der Motordrehzahl des Kraftfahrzeuges, verstellt werden. Bei einem Hochlauf des Kraftfahrzeugmotors bzw. einer Beschleunigung der Motordrehzahl kann das Trägheitsmoment des Schwungrades in vorteilhafter Weise klein gewählt werden, indem der Abstand der Bahnen der Ausgleichsmassenschwerpunkte von der Rotationsachse der Schwungscheibe verringert wird. Hieraus resultiert eine verbesserte Fahrzeugbeschleunigung. Zudem wird der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges durch den aufgrund des geringeren Trägheitsmomentes des Schwungrades erleichterten Hochlauf verringert. Im unteren Drehzahlbereich eines Kraftfahrzeugmotors wird hingegen ein hohes Trägheitsmoment zur Tilgung von Schwingungen benötigt. In diesem Fall wird dann der Abstand der Bahnen der Ausgleichsmas senschwerpunkte zur Rotationsachse der Schwungscheibe groß gewählt.

Bei Drehmoment- oder Drehzahlschwankungen führen die Ausgleichsmassen, da ihre Schwerpunkte in einer mit Bezug auf die Schwungscheibe definierten Bahn in Umfangsrichtung der Schwungscheibe schwingfähig sind, eine Pendelbewegung aus und dienen somit zur Reduzierung von Drehschwingungen bzw. Drehmomentstößen im Getriebe des Fahrzeuges.

Die Verstelleinrichtung des erfindungsgemäßen Schwungrades weist vorzugsweise einen Gelenkarm auf, der an einem ersten Ende drehbar um eine von der Rotationsachse verschiedene erste Drehachse auf der Schwungsscheibe gelagert ist und dessen anderes, zweites Ende die Ausgleichsmasse trägt. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass der Abstand der Bahn des Ausgleichsmassenschwerpunktes von der Rotationsachse des Schwungrades auf einfache Weise verstellt werden kann, indem der Gelenkarm, der die Ausgleichsmasse trägt, um die erste Drehachse gedreht wird. Dabei ist die Ausgleichsmasse an dem zweiten Ende des Gelenkarms vorzugsweise um eine zweite Drehachse drehbar gelagert. Anstatt einer Lagerung der Ausgleichsmasse um eine festgelegte, zweite Drehachse kann die Ausgleichsmasse jedoch ähnlich wie die Tilgermassen in der DE 196 04 160 C1 und der DE 196 31 989 C1 in dem dort vorgesehenen Nabenteil über Bolzen und entsprechende Führungsbahnen bei der vorliegenden Erfindung in dem zweiten Ende des Gelenkarmes gelagert sein.

Des weiteren weist die Verstelleinrichtung vorzugsweise einen zur Rotationsachse koaxialen Ring auf, der an eine Mehrzahl von Gelenkarmen über jeweils gleiche Koppelelemente gekoppelt ist. In vorteilhafter Weise können somit über lediglich ein Bauteil, nämlich diesen ei nen Ring, die Abstände mehrerer Bahnen von Ausgleichsmassenschwerpunkten zu der Rotationsachse der Schwungscheibe über entsprechende Koppelelemente und Gelenkarme verstellt werden. Ein Verstellen erfolgt dabei vorzugsweise durch Verschieben des Ringes in Richtung der Rotationsachse.

Die vorliegende Erfindung umfasst für die zwischen den Gelenkarmen und dem Ring wirkenden Koppelelemente unterschiedliche Ausgestaltungen.

Eine erste Alternative sieht als jeweiliges Koppelelement einen Schieber vor, der die Drehbewegungsfreiheit des entsprechenden Gelenkarms um die an der Schwungscheibe befindliche erste Drehachse begrenzt und zwar in in Bezug auf die Schwungscheibe radialer Richtung. Dabei ist der Schieber in Bezug auf die Schwungscheibe vorzugsweise radial verschiebbar angeordnet. Zudem weist der jeweilige Schieber vorzugsweise eine Schrägfläche auf, die mit dem Ring derart zusammenwirkt, dass ein axiales Verschieben des Ringes ein radiales Verschieben des Schiebers bewirkt.

Bevorzugt ist dabei die Schrägfläche in Form einer Nut ausgebildet, in die der Ring eingreift und die in Bezug auf die Schwungscheibe in radialer und axialer Richtung schräg verläuft.

Bei einer zweiten alternativen Ausgestaltung umfasst die Verstelleinrichtung vorzugsweise mindestens einen Hebel, der mit dem Gelenkarm verbunden ist. Dabei ist vorzugsweise das eine Ende des Hebels über ein erstes Gelenk direkt mit dem Gelenkarm und das andere Ende des Hebels über ein zweites Gelenk direkt mit dem Ring verbunden.

Vorstehend wurde eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwungrades beschrieben, bei der mindestens eine, in der Regel mehrere Ausgleichsmassen auf Gelenkarmen drehbar gelagert sind, wobei die Gelenkarme ihrerseits eine begrenzbare Drehbewegungsfreiheit um jeweils eine erste Drehachse auf der Schwungscheibe besitzen. Damit kann der Abstand der Bahnen der Ausgleichsmassenschwerpunkte zu der Rotationsachse der Schwungscheibe verstellt werden. Dies ist jedoch auch bei der im Folgenden beschriebenen Ausgestaltung des Schwungrades möglich. Diese Ausgestaltung sieht vor, dass die Schwungscheibe ein erstes sich in radialer Richtung erstreckendes Langloch aufweist, in welchem eine Welle der Ausgleichsmasse drehbar und radial verschiebbar gelagert ist. Dabei weist die Verstelleinrichtung eine Verstellscheibe auf, die um die Rotationsachse der Schwungscheibe relativ zu dieser verdrehbar ist. Des weiteren umfasst die Verstellscheibe ein zweites sich in radialer Richtung erstreckendes Langloch, in das die Welle der Ausgleichsmasse eingreift. Das erste und das zweite Langloch kreuzen einander, d.h. wenigstens eines der besagten Löcher erstreckt sich nicht nur radial, sondern auch in Umfangsrichtung. Der Kreuzungspunkt der zwei Langlöcher definiert die Position der Welle der Ausgleichsmasse. Der Abstand der Bahn des Ausgleichsmassenschwerpunktes von der Rotationsachse der Schwungscheibe kann bei dieser Ausgestaltung verstellt werden, indem die Verstellscheibe relativ zu der Schwungscheibe um die Rotationsachse verdreht wird. Dadurch verschiebt sich der Kreuzungspunkt der zwei Langlöcher in radialer Richtung und mit ihm die Ausgleichsmasse.

Das erfindungsgemäße Schwungrad kann im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zwischen Motor und Schaltgetriebe, eingesetzt werden. Für diese Verwendung weist das Schwungrad vorzugsweise eine Kupplungsreibfläche auf, um somit einen ersten Teil einer zwischen Motor und Schaltgetriebe benötigten Fahrzeugkupplung bilden zu können. Das erfindungsgemäße Schwungrad bzw. der erste Teil der Kupplung ist vorzugsweise drehfest mit einer Kurbelwelle des Fahrzeugmotors verbunden, während ein zweiter Teil der Kupplung drehfest mit dem Schaltgetriebe verbunden ist. So wirkt das Schwungrad auch im geöffneten Zustand der Kupplung auf den Motor.

Das erfindungsgemäße Schwungrad umfasst vorzugsweise des weiteren einen Anlasserzahnkranz. Zum Anlassen des Fahrzeugmotors kann ein Ritzel des Anlassers in den Anlasserzahnkranz einfahren und über die erfindungsgemäße Schwungscheibe, die vorzugsweise mit der Kurbelwelle verbunden ist, der Fahrzeugmotor angelassen werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich des weiteren auf einen Motor oder ein Getriebe und dabei insbesondere auf einen Kraftfahrzeugmotor oder ein Kraftfahrzeuggetriebe. Dieses Getriebe oder dieser Motor weist mindestens ein vorstehend beschriebenes Schwungrad auf. Das erfindungsgemäße Getriebe bzw. der Motor weist des weiteren eine Steuereinrichtung auf, die in Abhängigkeit von einer erfassten Betriebsgröße des Getriebes die Verstelleinrichtung des Schwungrades ansteuert. Somit ist es möglich, beispielsweise in Abhängigkeit einer Drehzahl, vorzugsweise der Motordrehzahl, das Trägheitsmoment des Schwungrades einzustellen. Bei einem Hochlauf des Kraftfahrzeugmotors bzw. einer Beschleunigung der Motordrehzahl kann das Trägheitsmoment des Schwungrades in vorteilhafter Weise klein gewählt werden. In einem unteren Drehzahlbereich erweist sich hingegen ein hohes Trägheitsmoment als vorteilhaft.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe bzw. Motor weist die Steuereinrichtung vorzugsweise hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Steuermittel auf, die auf die Verstelleinrichtung einwirken. Im Falle der Verstelleinrichtung mit axial verschiebbarem Ring, der über die Koppelelemente mit den Gelenkarmen verbunden ist, wirken die Steuermittel auf den Ring ein. In Abhängigkeit von der erfassten Betriebsgröße wird die axiale Position des Ringes verstellt. Im Falle der Verstelleinrichtung mit Verstellscheibe bewirken die Steuermittel ein Verdrehen der Verstellscheibe relativ zur Schwungscheibe, und zwar um die Rotationsachse der Schwungscheibe.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
1a eine erste Ausführungsform eines Schwungrades 1 in einer ersten Einstellung;
1b das Schwungrad 1 nach 1a in einer zweiten Einstellung;
2a eine zweite Ausführungsform eines Schwungrades 1 in einer ersten Einstellung;
2b das Schwungrad 1 nach 2a in einem Querschnitt entlang der Linie A-A;
2c das Schwungrad 1 nach 2a in einer Seitenansicht von der Ansicht B-B aus;
2d das Schwungrad 1 nach 2a in einer zweiten Einstellung;
2e das Schwungrad 1 nach 2d in einem Querschnitt entlang der Linie A-A;
2f das Schwungrad 1 nach 2d in einer Seitenansicht von der Ansicht B-B aus;
3a ein Detail einer alternativen Ausgestaltung der Verstelleinrichtung 7 bei dem Schwungrad 1 nach 2a (in einer ersten Einstellung) und zwar in einer der 2b entsprechenden Ansicht;
3b die Verstelleinrichtung der 3a in einer zweiten Einstellung;
4a eine dritte Ausführungsform eines Schwungrades 1 in einer ersten Einstellung;
4b das Schwungrad 1 nach 4a in einer Querschnittsansicht entlang der Linie A-A.
4c das Schwungrad nach 4a in einer zweiten Einstellung;
5 ein Getriebe 35 in einer Blockdarstellung.
In 1a ist eine erste Ausführungsform eines Schwungrades 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Schwungrad 1 ist in der Regel im Getriebe eines Kraftfahrzeuges, das jedoch nicht dargestellt ist, integriert. Das Schwungrad 1 weist eine Schwungscheibe 2 auf, die um eine Rotationsachse 3 drehbar ist. In der dargestellten Ansicht erstreckt sich die Rotationsachse 3 senkrecht zur Zeichenebene. Des weiteren weist das Schwungrad 2 vier Ausgleichsmassen 4 auf, die alle die gleiche Gestalt und Masse besitzen.
Jede Ausgleichsmasse 4 ist über jeweils einen Gelenkarm 10 an der Schwungscheibe 2 montiert. Dabei weisen die Gelenkarme 10 jeweils ein erstes Ende 11 und ein zweites Ende 13 auf. An den ersten Enden 11 sind die Gelenkarme 10 jeweils um eine erste Drehachse 12 drehbar auf der Schwungscheibe 2 gelagert. Die zweiten Enden 13 der Gelenkarme 10 tragen jeweils eine der Ausgleichsmassen 4. Dabei ist jede Ausgleichsmasse 4 über eine zweite Drehachse 14 auf dem jeweiligen Gelenkarm 10 drehbar gelagert. Die Drehachsen 12 und 14 erstrecken sich in der dargestellten Ansicht senkrecht zur Zeichenebene und sind damit parallel zur Rotationsachse 3.
Darüber hinaus besitzen die Ausgleichsmassen 4 jeweils einen Schwerpunkt 5, der von der Drehachse 14 beabstandet ist. Durch die vorstehend beschriebene Verbindung der Ausgleichsmassen 4 über die Gelenkarme 10 und die Drehachsen 14 mit der Schwungscheibe 2 sind die Schwerpunkte 5 der Ausgleichsmassen 4 somit jeweils in einer mit Bezug auf die Schwungscheibe 2 definierten Bahn 6 in Umfangsrichtung der Schwungscheibe 2 schwingfähig. Durch die Schwing- bzw. Pendelbewegung der Ausgleichsmassen 4 können Drehschwingungen in dem Getriebe des Kraftfahrzeuges reduziert werden. Für eine der Ausgleichsmassen 4 sind in 1a zwei weitere von der momentanen Po sition der Ausgleichsmasse 4 abweichende Pendelstellungen dargestellt (s. gestrichelte Linien). Die jeweilige Bahn 6, die jeder Schwerpunkt 5 beim Schwingen bzw. Pendeln beschreibt, ist mit der Bezugsziffer 6 bezeichnet.
Das Schwungrad 1 gemäß 1a weist des weiteren vier Schieber 18 auf, die in Bezug auf die Schwungscheibe 2 radial verschiebbar angeordnet sind. Dies ist zu ersehen aus einem Vergleich der 1a und 1b. 1b zeigt das Schwungrad von 1a in einer gegenüber 1a geänderten Einstellung. 1a zeigt eine Einstellung, bei der die Schieber 18 die Gelenkarme 10 gegen einen Absatz 16 der Schwungscheibe 2 gedrückt halten; so dass der Abstand der Schwerpunkte der Ausgleichsmassen 4 von der Achse 3 minimal ist. In 1b befinden sich die Schieber 18 in einer von der Rotationsachse 3 radial weiter beabstandeten Position, so dass die Hebelarme 10 einer auf die Rotationsbewegung des Schwungrades 1 um die Achse 3 zurückgehenden Fliehkraft folgend radial weiter nach außen auslenken können. Somit werden die Bahnen 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 radial nach außen verlegt. In 1a besitzen die Bahnen 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 einen Abstand a₁ zur Rotationsachse 3, wohingegen die Bahnen 6 in 1b einen Abstand a₂ > a₁ zur Rotationsachse 3 besitzen. Mit den Schiebern 18 ist somit der Abstand a der jeweiligen Bahn 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 von der Rotationsachse 3 der Schwungscheibe 2 verstellbar. Je größer dieser Abstand a ist, desto größer ist das Trägheitsmoment des Schwungrades 1. Dies bedeutet, dass durch Verstellen des Abstandes a der Bahnen 6 der Ausgleichsmassenscherpunkte 5 von der Rotationsachse 3 das Trägheitsmoment des Schwungrades 1 eingestellt werden kann.
Das Schwungrad 1 weist des weiteren einen Ring 17 auf, der zur Rotationsachse 3 der Schwungscheibe 2 ko axial angeordnet ist. Mit Hilfe des Ringes 17 werden die Schieber 18 bewegt. Der Ring 17 und die Schieber 18 sind derart miteinander verbunden, dass ein Verschieben des Ringes 17 in axialer Richtung ein radiales Verschieben der Schieber 18 bewirkt. Auf die diesbezügliche Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem Ring 17 und den Schiebern 18 wird nachstehend noch eingegangen und zwar in Bezug auf die Beschreibung einer zweiten Ausführungsform eines Schwungrades 1 gemäß der 2a bis 2f. Die beiden Ausführungsformen stimmen in Bezug auf diese Verbindung miteinander überein.
Wenn das Schwungrad 1 rotiert sind die Ausgleichsmassen 4 einer Fliehkraft ausgesetzt, die die Gelenkarme 10 gegen die Schieber 18 gedrückt hält. Die Stellung der Gelenkarme 10 folgt somit jeder Bewegung der Schieber 18. Die Gelenkarme 10, die Schieber 18 und der Ring 17 bilden somit eine Verstelleinrichtung zum Verstellen des Abstandes a der Bahnen 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 von der Rotationsachse 3, die zusammenfassend mit dem Bezugszeichen 7 belegt ist.
Die 2a zeigt eine zweite Ausführungsform eines Schwungrades 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Sofern in 2a gleiche Bezugsziffern wie in 1a und 1b verwendet werden, bezeichnen diese auch jeweils gleiche Teile. Die Ausführungsform nach 2a weist in Übereinstimmung mit der Ausführungsform nach 1a bzw. 1b eine Schwungscheibe 2 auf, die um eine Rotationsachse 3 drehbar gelagert ist, wobei sich die Rotationsachse 3 in der dargestellten Ansicht senkrecht zur Zeichenebene erstreckt. Des weiteren weist das Schwungrad 1 sechs Ausgleichsmassen 4 auf, die über Gelenkarme 10 mit der Schwungscheibe 2 verbunden sind. Die Ausgleichsmassen 4 können in Umfangsrichtung der Schwungscheibe 2 um die Drehachsen 14 pendeln. Die Schwerpunkte der Ausgleichs massen beschreiben dabei jeweils eine Bahn. Die Schwerpunkte und deren Bahnen sind jedoch in 2a nicht gezeigt, da sich diese sehr nah an den Drehachsen 14 befinden und somit nicht dargestellt werden können. Es wird daher auf die schematische Darstellung der Bahnen 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 von 1a und 1b verwiesen, die dies in entsprechender Weise veranschaulichen.
Ebenso wie die erste Ausführungsform gemäß der 1a und 1b weist die zweite Ausführungsform gemäß 2a eine Verstelleinrichtung 7 auf, um den Abstand der Bahnen der Ausgleichsmassenschwerpunkte von der Rotationsachse 3 zu verstellen. Hierfür weist die Verstelleinrichtung 7 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform nach 1a, 1b Gelenkarme 10 auf, die an ihren ersten Enden 11 drehbar um Drehachsen 12 an der Schwungscheibe 2 gelagert sind. Die zweiten Enden 13 der. Gelenkarme 10 tragen jeweils eine der Ausgleichsmassen 4, die um die zweite Drehachse 14 drehbar gelagert sind. Die Drehbewegungsfreiheit jeder Ausgleichsmasse 4 um die Drehachse 14 ist jedoch begrenzt und zwar durch jeweils zwei am Gelenkarm 10 feste Anschlagbolzen 15, die jeweils in einer zur zweiten Drehachse 14 konzentrischen Führungsrille 32 der Ausgleichsmassen 4 eingreifen.
Mit Schiebern 18 wird die Drehbewegungsfreiheit der Gelenkarme 10 von 2a um die erste Drehachse 12 in radialer Richtung in Bezug auf die Schwungscheibe 2 begrenzt. Durch radiales Verschieben der insgesamt sechs Schieber 18 kann die radiale Auslenkung der Gelenkarme 10 bestimmt werden. In 2a ist eine Einstellung dargestellt, bei welcher die Schieber 18 die Gelenkarme 10 gegen einen Absatz 16 der Schwungscheibe 2 zwingen. Hierdurch wird jedoch lediglich eine Drehbewegung der Gelenkarme 10 um die Drehachsen 12 unterbunden; die Ausgleichsmassen 4 können weiterhin um die Drehachsen 14 pendeln.
Im Vergleich dazu zeigt die 2d eine Einstellung desselben Schwungrades 1, bei der die Schieber 18 radial weiter nach außen positioniert sind. Die Gelenkarme 10 sind hier durch die aus einer Rotationsbewegung des Schwungrades 1 resultierende Fliehkraft gegen die Schieber 18 angedrückt gehalten. Entsprechend der Stellung der Schieber 18 vergrößert sich auch der Abstand zwischen der Rotationsachse 3 und der zweiten Drehachse 14, um die die Ausgleichsmasse 4 pendeln kann, und zugleich der Abstand zwischen der Rotationsachse 3 der Schwungscheibe 2 und den Bahnen 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5. Damit besitzt die Schwungscheibe 1 mit der Einstellung gemäß 2d eine größeres Trägheitsmoment als mit der Einstellung gemäß 2a.
Die Schieber 18 des Schwungrades 1 nach 2a werden über einen zur Rotationsachse 3 koaxialen Ring 1 7 radial verschoben. Hierfür weist der Ring 17 sechs Stege 33 auf, die jeweils zwischen zwei parallelen Schenkeln 34 der Schieber 18 in die Schieber 18 eingreifen. Das Zusammenwirken des Ringes 17 mit den Schiebern 18 wird nachfolgend anhand der 2b, 2c, 2e und 2f näher erläutert.
Die 2b zeigt das Schwungrad 1 nach 2a in einem Querschnitt entlang der Linie A-A. Der Querschnitt zeigt die Verstelleinrichtung 7 mit in der Querschnittsdarstellung zwei Gelenkarmen 10, die über jeweils einen Schieber 18 an den Ring 17 gekoppelt sind. Die Schieber 18 weisen an ihren jeweils zwei Schenkeln 34 eine Schrägfläche 19 auf, im vorliegenden Fall in Form einer Nut 20. Die Nuten 20 verlaufen in Bezug auf die Schwungscheibe 2 in radialer und axialer Richtung schräg. Sie nehmen einen Winkel von etwa 45° mit der Rotationsachse 3 der Schwungscheibe ein. Der Ring 17 greift mit entsprechenden Ausformungen 22 oder Stiften 22 an den Stegen 33 in die Nuten 20 ein. In der in 2b dargestellten Einstellung des Schwungrades 1 befinden sich der Ring 17 und die Schieber 18 in einer Position, in der wie in 2a dargestellt, die Schieber 18 die Gelenkarme 10 gegen den Absatz 16 festlegen. In dieser Position besitzen die Schieber 18 den geringst möglichen radialen Abstand von der Rotationsachse 3. Wird der in 2b dargestellte Ring 17 nach unten bewegt, so werden die Schieber 18 in Bezug auf die Schwungscheibe 2 radial nach außen verschoben, was in der Querschnittsdarstellung gemäß 2e gezeigt ist. Die Gelenkarme 10 können somit einer auf eine Rotationsbewegung der Schwungscheibe 2 zurückgehenden Fliehkraft folgend weiter radial auslenken, was in 2d veranschaulicht ist. Das Trägheitsmoment des Schwungrades 1 ist somit größer als bei der in 2a dargestellten Einstellung des Schwungrades 1.
Die 2c und 2f zeigen das Schwungrad 1 nach 2a bzw. 2d jeweils in einer Seitenansicht in Richtung der Pfeile B-B. Diese Figuren veranschaulichen ebenfalls die beiden axialen Einstellungen des Ringes 17. In 2c befindet sich der Ring 17 in einer oberen Position wohingegen 2f den Ring 17 in einer unteren Position zeigt.
Die Seitenansichten des Schwungrades 1 gemäß der 2c und 2f zeigen zudem, dass das Schwungrad 1 einen Anlasserzahnkranz 31 aufweist. In diesen kann ein nicht dargestelltes Ritzel eines Anlassers des Kraftfahrzeuges zum Anlassen des Fahrzeugmotors eingreifen. Die Schwungscheibe 2 und der Anlasserzahnkranz 31 sind in der vorliegenden Ausführungsform einstückig ausgebildet. Das Schwungrad 1 ist in der Regel auf Seiten des Anlasserzahnkranzes 31 mit der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors verbunden.
Das Schwungrad 1 in der Ausgestaltung gemäß der 2a bis 2f weist, wie aus den Querschnitten gemäß der 2b und 2e zu ersehen ist, des weiteren einen Deckel 28 auf. Die Schwungscheibe 2 und der Deckel 28 bilden auf diese Weise zwei parallele Platten zwischen denen die Gelenkarme 10 angeordnet sind. Die Gelenkarme 10 sind dabei sowohl an der Schwungscheibe 2 als auch an dem Deckel 28 aufgehängt. Der Deckel 28 umfasst eine Kupplungsreibfläche 30, die an dem Schwungrad 1 nach außen frei liegt. Das Schwungrad 1 kann somit eines von zwei Kupplungsteilen einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug bilden.
Die 3a und 3b zeigen ein Detail einer alternativen Ausgestaltung der Verstelleinrichtung 7 bei dem Schwungrad 1 nach 2a. Bei dieser Ausführungsform sind der Ring 17 und die Gelenkarme 10 über jeweils einen Hebel 21 miteinander verbunden. Dabei ist ein Ende des Hebels 21 über ein erstes Gelenk 8 direkt mit dem Gelenkarm 10 und das andere Ende des Hebels 21 über ein zweites Gelenk 9 direkt mit dem Ring 17 verbunden. Die 3a entspricht dabei einer Einstellung des Ringes 17 gemäß der 2a bis 2c und die 3b einer Einstellung des Ringes 17 gemäß der 2d bis 2f.
Die 4a bis 4c zeigen eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades 1. Die 4a und 4c geben dabei zwei verschiedene Einstellungen des Schwungrades 1 wieder. 4b stellt einen Querschnitt durch das Schwungrad 1 nach 4a dar, und zwar entlang des Schnittes A-A.
Das Schwungrad 1 nach 4a bis 4c weist eine Schwungscheibe 2 auf, die zwei parallel angeordnete Scheiben 40 umfasst. Zwischen den beiden Scheiben 40 sind vier Ausgleichsmassen 4 angeordnet. Die Scheiben 40 der Schwungscheibe 2 sind beide um eine Rotationsachse 3 drehbar. Die Ausgleichsmassen 4 weisen jeweils einen Schwerpunkt 5 auf, der bei einer Pendel- bzw. Drehbewegung der Ausgleichsmassen 4 um Achsen 23 jeweils eine Bahn 6 beschreibt. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Abstand a zwischen den Bahnen 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 und der Rotationsachse 3 verstellt werden. Die beiden Scheiben 40 weisen hierfür jeweils orientiert an der Anzahl der Ausgleichsmassen 4 vier erste sich in radialer Richtung der Schwungscheibe 2 erstreckende Langlöcher 24 auf. In den ersten Langlöchern 24 ist jeweils eine Welle 25 einer Ausgleichsmasse 4 drehbar um die Achse 23 und radial verschiebbar gelagert. Sie kann entgegen der Darstellung auch einteilig mit der jeweiligen Ausgleichsmasse 4 ausgestaltet sein. Die Wellen 25 der Ausgleichsmassen 4 sind jeweils parallel zur Rotationsachse 3 der Schwungscheibe 2 ausgerichtet. Die Verstelleinrichtung 7 weist des weiteren zwei Verstellscheiben 26 auf, die um die Rotationsachse 3 der Schwungscheibe 2 relativ zu den Scheiben 40 verdrehbar sind. Des weiteren weisen die Verstellscheiben 26 jeweils vier sich ebenfalls in radialer Richtung erstreckende, zweite Langlöcher 27 auf. In diese zweiten Langlöcher 27 greift ebenfalls jeweils eine der Wellen 25 der Ausgleichsmassen 24 ein. Die ersten Langlöcher 24 und die zweiten Langlöcher 27 kreuzen in den Darstellungen gemäß 4a und 4b einander und legen dadurch die Position jeder Welle 25 fest.
4a zeigt eine erste Einstellung des Schwungrades 1. Bei dieser weist das Schwungrad 1 ein minimales Trägheitsmoment auf. Die Bahnen 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 besitzen einen Abstand a₁ von der Rotationsachse 3 der Schwungscheibe 2. Verdreht man nun die Verstellscheiben 26 relativ zu den beiden Scheiben 40 der Schwungscheibe 2 um einen Winkel α (s. 4c), dann werden die Wellen 25 der Ausgleichsmassen 4 innerhalb der ersten Langlöcher 24 radial nach außen geschoben. 4c zeigt das Ergebnis dieser Bewegung. Der Abstand a der Bahnen 6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 von der Rotationsachse 3 hat sich zu a₂ vergrößert. Damit besitzt das Schwungrad 1 gemäß 4c ein größeres Trägheitsmoment als das Schwungrad 1 in der ersten Einstellung gemäß 4a.
Das Schwungrad 1 nach 4a bis 4c kann wie das Schwungrad 1 nach 2a bis 2f eine Kupplungsreibfläche und/oder einen Anlasserzahnkranz aufweisen.
5 zeigt ein Getriebe 35 eines Kraftfahrzeuges in einem Blockschema. Das Getriebe 35 weist ein Schwungrad 1 gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf. Das Schwungrad 1 umfasst, wie vorstehend beschrieben, eine Verstelleinrichtung 7 zum Verstellen des Abstandes a der Bahnen 6. der Ausgleichsmassenschwerpunkte 5 von der Rotationsachse 3 der Schwungscheibe 2 (s. beispielsweise 1a). Das Getriebe 35 weist eine Steuereinrichtung 37 auf, die in Abhängigkeit von einer erfassten Betriebsgröße des Getriebes 35 die Verstelleinrichtung 7 ansteuert. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Getriebe 35 einen Sensor 36 zur Erfassung der Motordrehzahl n des Kraftfahrzeuges als die genannte Betriebsgröße. Die erfasste Motordrehzahl n wird an die Steuereinrichtung 37 weitergeleitet. Diese umfasst Steuermittel 38, die in Abhängigkeit von der erfassten Motordrehzahl n auf die Verstelleinrichtung 7 einwirken. Dabei kann es sich um hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Steuermittel 38 handeln. Bei einem Schwungrad 1 nach 1a, 1b, 2a bis 2f wirken die Steuermittel, was in 5 jedoch nicht dargestellt ist, auf den Ring 17 derart ein, dass sie ein axiales Verschieben des Ringes 17 bewirken. Somit kann in Abhängigkeit der Motordrehzahl n das Trägheitsmoment des Schwungrades 1 eingestellt werden. Bei einem Schwungrad 1 nach 4a bis 4c bewirken die Steuermittel 38, was ebenso in 5 nicht dargestellt ist, ein Verdrehen der Verstellscheiben 26 relativ zu den beiden Scheiben 40 der Schwungscheibe 2, wodurch, wie vorstehend zu 4a bis 4c beschrieben, ebenfalls das Trägheitsmoment des Schwungrades 1 verstellt wird.

1: Schwungrad
2: Schwungscheibe
3: Rotationsachse
4: Ausgleichsmasse
5: Schwerpunkt d. Ausgleichsm.
6: Bahn
7: Verstelleinrichtung
8: erstes Gelenk
9: zweites Gelenk
10: Gelenkarm
11: erstes Ende d. Gelenkarms
12: erste Drehachse
13: zweites Ende d. Gelenkarms
14: zweite Drehachse
15: Anschlagbolzen
16: Absatz
17: Ring
18: Schieber
19: Schrägfläche
20: Nut
21: Hebel
22: Ausformungen, Stifte
23: Achsen
24: erstes Langloch
25: Welle
26: Verstellscheibe
27: zweites Langloch
28: Deckel
30: Kupplungsreibfläche
31: Anlasserzahnkranz
32: Führungsrille
33: Steg
34: Schenkel
35: Getriebe
36: Sensor
37: Steuereinrichtung
38: Steuermittel
40: Scheibe
a, a1, a2: Abstand
n: Motordrehzahl

Claims

Schwungrad (1), insbesondere zur Schwingungsreduzierung im Getriebe (35) eines Kraftfahrzeuges, wobei das Schwungrad (1) eine Schwungscheibe (2) aufweist, die um eine Rotationsachse (3) drehbar ist, sowie mindestens eine Ausgleichsmasse (4), die derart mit der Schwungscheibe (2) verbunden ist, dass der Schwerpunkt (5) der Ausgleichsmasse (4) in einer mit Bezug auf die Schwungscheibe (2) definierten Bahn (6) in Umfangsrichtung der Schwungscheibe (2) schwingfähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (1) eine Verstelleinrichtung (7) zum Verstellen des Abstandes (a, a₁, a₂) der Bahn (6) von der Rotationsachse (3) der Schwungscheibe (2) aufweist.
Schwungrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (7) einen Gelenkarm (10) aufweist, der an einem ersten Ende (11) drehbar um eine von der Rotationsachse (3) verschiedene erste Drehachse (12) auf der Schwungsscheibe (2) gelagert ist und dessen anderes, zweites Ende (13) die Ausgleichsmasse (4) trägt.
Schwungrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, die Ausgleichsmasse (4) an dem zweiten Ende (13) des Gelenkarms (10) um eine zweite Drehachse (14) drehbar gelagert ist.
Schwungrad (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (7) einen zur Rotationsachse (3) koaxialen Ring (17) aufweist, der an eine Mehrzahl von Gelenkarmen (10) über jeweils gleiche Koppelelemente (18, 21) gekoppelt ist.
Schwungrad (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (7) als jeweiliges Koppelelement einen Schieber (18) zur Begrenzung der Drehbewegungsfreiheit des entsprechenden Gelenkarms (10) um die erste Drehachse (12) in radialer Richtung in Bezug auf die Schwungscheibe (2) aufweist.
Schwungrad (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (18) in Bezug auf die Schwungscheibe (2) radial verschiebbar angeordnet ist.
Schwungrad (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (17) mit einer Schrägfläche (19) des jeweiligen Schiebers (18) derart zusammenwirkt, dass ein axiales Verschieben des Ringes (17) ein radiales Verschieben des Schiebers (18) bewirkt.
Schwungrad (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (18) eine Nut (20) aufweist, in die der Ring (17) eingreift und die in Bezug auf die Schwungscheibe (2) in radialer und axialer Richtung schräg verläuft.
Schwungrad (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (7) als jeweiliges Koppelelement mindestens einen Hebel (21) umfasst, der mit dem Gelenkarm (10) verbunden ist.
Schwungrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungscheibe (2) ein erstes sich in radialer Richtung erstreckendes Langloch (24) aufweist, in welchem eine Welle (25) der Ausgleichsmasse (4) drehbar und radial verschiebbar gelagert ist, wobei die Verstelleinrichtung (7) eine Verstell scheibe (26) aufweist, die um die Rotationsachse (3) der Schwungscheibe (2) relativ zu dieser verdrehbar ist und ein zweites sich in radialer Richtung erstreckendes Langloch (27) umfasst, in das die Welle (25) eingreift, und wobei das erste Langloch (24) und das zweite Langloch (27) einander kreuzen.
Schwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (1) eine Kupplungsreibfläche (30) aufweist.
Schwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (1) einen Anlasserzahnkranz (31) aufweist.
Getriebe (35) oder Motor mit einem Schwungrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (35) eine Steuereinrichtung (37) aufweist, die in Abhängigkeit von einer erfassten Betriebsgröße (n) des Getriebes (35) die Verstelleinrichtung (7) ansteuert.
Getriebe (35) oder Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsgröße (n) eine Drehzahl (n) ist.
Getriebe (35) oder Motor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (37) hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Steuermittel (38) zum Einwirken auf die Verstelleinrichtung (7) aufweist.