DE10331391B4 - Schwungrad - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schwungrad gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, 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 undDE 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 derDE 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 Schwungrades1 in einer ersten Einstellung; -
1b das Schwungrad1 nach1a in einer zweiten Einstellung; -
2a eine zweite Ausführungsform eines Schwungrades1 in einer ersten Einstellung; -
2b das Schwungrad1 nach2a in einem Querschnitt entlang der Linie A-A; -
2c das Schwungrad1 nach2a in einer Seitenansicht von der Ansicht B-B aus; -
2d das Schwungrad1 nach2a in einer zweiten Einstellung; -
2e das Schwungrad1 nach2d in einem Querschnitt entlang der Linie A-A; -
2f das Schwungrad1 nach2d in einer Seitenansicht von der Ansicht B-B aus; -
3a ein Detail einer alternativen Ausgestaltung der Verstelleinrichtung7 bei dem Schwungrad1 nach2a (in einer ersten Einstellung) und zwar in einer der2b entsprechenden Ansicht; -
3b die Verstelleinrichtung der3a in einer zweiten Einstellung; -
4a eine dritte Ausführungsform eines Schwungrades1 in einer ersten Einstellung; -
4b das Schwungrad1 nach4a in einer Querschnittsansicht entlang der Linie A-A. -
4c das Schwungrad nach4a in einer zweiten Einstellung; -
5 ein Getriebe35 in einer Blockdarstellung. - In
1a ist eine erste Ausführungsform eines Schwungrades1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Schwungrad1 ist in der Regel im Getriebe eines Kraftfahrzeuges, das jedoch nicht dargestellt ist, integriert. Das Schwungrad1 weist eine Schwungscheibe2 auf, die um eine Rotationsachse3 drehbar ist. In der dargestellten Ansicht erstreckt sich die Rotationsachse3 senkrecht zur Zeichenebene. Des weiteren weist das Schwungrad2 vier Ausgleichsmassen4 auf, die alle die gleiche Gestalt und Masse besitzen. - Jede Ausgleichsmasse
4 ist über jeweils einen Gelenkarm10 an der Schwungscheibe2 montiert. Dabei weisen die Gelenkarme10 jeweils ein erstes Ende11 und ein zweites Ende13 auf. An den ersten Enden11 sind die Gelenkarme10 jeweils um eine erste Drehachse12 drehbar auf der Schwungscheibe2 gelagert. Die zweiten Enden13 der Gelenkarme10 tragen jeweils eine der Ausgleichsmassen4 . Dabei ist jede Ausgleichsmasse4 über eine zweite Drehachse14 auf dem jeweiligen Gelenkarm10 drehbar gelagert. Die Drehachsen12 und14 erstrecken sich in der dargestellten Ansicht senkrecht zur Zeichenebene und sind damit parallel zur Rotationsachse3 . - Darüber hinaus besitzen die Ausgleichsmassen
4 jeweils einen Schwerpunkt5 , der von der Drehachse14 beabstandet ist. Durch die vorstehend beschriebene Verbindung der Ausgleichsmassen4 über die Gelenkarme10 und die Drehachsen14 mit der Schwungscheibe2 sind die Schwerpunkte5 der Ausgleichsmassen4 somit jeweils in einer mit Bezug auf die Schwungscheibe2 definierten Bahn6 in Umfangsrichtung der Schwungscheibe2 schwingfähig. Durch die Schwing- bzw. Pendelbewegung der Ausgleichsmassen4 können Drehschwingungen in dem Getriebe des Kraftfahrzeuges reduziert werden. Für eine der Ausgleichsmassen4 sind in1a zwei weitere von der momentanen Po sition der Ausgleichsmasse4 abweichende Pendelstellungen dargestellt (s. gestrichelte Linien). Die jeweilige Bahn6 , die jeder Schwerpunkt5 beim Schwingen bzw. Pendeln beschreibt, ist mit der Bezugsziffer6 bezeichnet. - Das Schwungrad
1 gemäß1a weist des weiteren vier Schieber18 auf, die in Bezug auf die Schwungscheibe2 radial verschiebbar angeordnet sind. Dies ist zu ersehen aus einem Vergleich der1a und1b .1b zeigt das Schwungrad von1a in einer gegenüber1a geänderten Einstellung.1a zeigt eine Einstellung, bei der die Schieber18 die Gelenkarme10 gegen einen Absatz16 der Schwungscheibe2 gedrückt halten; so dass der Abstand der Schwerpunkte der Ausgleichsmassen4 von der Achse3 minimal ist. In1b befinden sich die Schieber18 in einer von der Rotationsachse3 radial weiter beabstandeten Position, so dass die Hebelarme10 einer auf die Rotationsbewegung des Schwungrades1 um die Achse3 zurückgehenden Fliehkraft folgend radial weiter nach außen auslenken können. Somit werden die Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 radial nach außen verlegt. In1a besitzen die Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 einen Abstand a1 zur Rotationsachse3 , wohingegen die Bahnen6 in1b einen Abstand a2 > a1 zur Rotationsachse3 besitzen. Mit den Schiebern18 ist somit der Abstand a der jeweiligen Bahn6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 von der Rotationsachse3 der Schwungscheibe2 verstellbar. Je größer dieser Abstand a ist, desto größer ist das Trägheitsmoment des Schwungrades1 . Dies bedeutet, dass durch Verstellen des Abstandes a der Bahnen6 der Ausgleichsmassenscherpunkte5 von der Rotationsachse3 das Trägheitsmoment des Schwungrades1 eingestellt werden kann. - Das Schwungrad
1 weist des weiteren einen Ring17 auf, der zur Rotationsachse3 der Schwungscheibe2 ko axial angeordnet ist. Mit Hilfe des Ringes17 werden die Schieber18 bewegt. Der Ring17 und die Schieber18 sind derart miteinander verbunden, dass ein Verschieben des Ringes17 in axialer Richtung ein radiales Verschieben der Schieber18 bewirkt. Auf die diesbezügliche Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem Ring17 und den Schiebern18 wird nachstehend noch eingegangen und zwar in Bezug auf die Beschreibung einer zweiten Ausführungsform eines Schwungrades1 gemäß der2a bis2f . Die beiden Ausführungsformen stimmen in Bezug auf diese Verbindung miteinander überein. - Wenn das Schwungrad
1 rotiert sind die Ausgleichsmassen4 einer Fliehkraft ausgesetzt, die die Gelenkarme10 gegen die Schieber18 gedrückt hält. Die Stellung der Gelenkarme10 folgt somit jeder Bewegung der Schieber18 . Die Gelenkarme10 , die Schieber18 und der Ring17 bilden somit eine Verstelleinrichtung zum Verstellen des Abstandes a der Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 von der Rotationsachse3 , die zusammenfassend mit dem Bezugszeichen7 belegt ist. - Die
2a zeigt eine zweite Ausführungsform eines Schwungrades1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Sofern in2a gleiche Bezugsziffern wie in1a und1b verwendet werden, bezeichnen diese auch jeweils gleiche Teile. Die Ausführungsform nach2a weist in Übereinstimmung mit der Ausführungsform nach1a bzw.1b eine Schwungscheibe2 auf, die um eine Rotationsachse3 drehbar gelagert ist, wobei sich die Rotationsachse3 in der dargestellten Ansicht senkrecht zur Zeichenebene erstreckt. Des weiteren weist das Schwungrad1 sechs Ausgleichsmassen4 auf, die über Gelenkarme10 mit der Schwungscheibe2 verbunden sind. Die Ausgleichsmassen4 können in Umfangsrichtung der Schwungscheibe2 um die Drehachsen14 pendeln. Die Schwerpunkte der Ausgleichs massen beschreiben dabei jeweils eine Bahn. Die Schwerpunkte und deren Bahnen sind jedoch in2a nicht gezeigt, da sich diese sehr nah an den Drehachsen14 befinden und somit nicht dargestellt werden können. Es wird daher auf die schematische Darstellung der Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 von1a und1b verwiesen, die dies in entsprechender Weise veranschaulichen. - Ebenso wie die erste Ausführungsform gemäß der
1a und1b weist die zweite Ausführungsform gemäß2a eine Verstelleinrichtung7 auf, um den Abstand der Bahnen der Ausgleichsmassenschwerpunkte von der Rotationsachse3 zu verstellen. Hierfür weist die Verstelleinrichtung7 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform nach1a ,1b Gelenkarme10 auf, die an ihren ersten Enden11 drehbar um Drehachsen12 an der Schwungscheibe2 gelagert sind. Die zweiten Enden13 der Gelenkarme10 tragen jeweils eine der Ausgleichsmassen4 , die um die zweite Drehachse14 drehbar gelagert sind. Die Drehbewegungsfreiheit jeder Ausgleichsmasse4 um die Drehachse14 ist jedoch begrenzt und zwar durch jeweils zwei am Gelenkarm10 feste Anschlagbolzen15 , die jeweils in einer zur zweiten Drehachse14 konzentrischen Führungsrille32 der Ausgleichsmassen4 eingreifen. - Mit Schiebern
18 wird die Drehbewegungsfreiheit der Gelenkarme10 von2a um die erste Drehachse12 in radialer Richtung in Bezug auf die Schwungscheibe2 begrenzt. Durch radiales Verschieben der insgesamt sechs Schieber18 kann die radiale Auslenkung der Gelenkarme10 bestimmt werden. In2a ist eine Einstellung dargestellt, bei welcher die Schieber18 die Gelenkarme10 gegen einen Absatz16 der Schwungscheibe2 zwingen. Hierdurch wird jedoch lediglich eine Drehbewegung der Gelenkarme10 um die Drehachsen12 unterbunden; die Ausgleichsmassen4 können weiterhin um die Drehachsen14 pendeln. - Im Vergleich dazu zeigt die
2d eine Einstellung desselben Schwungrades1 , bei der die Schieber18 radial weiter nach außen positioniert sind. Die Gelenkarme10 sind hier durch die aus einer Rotationsbewegung des Schwungrades1 resultierende Fliehkraft gegen die Schieber18 angedrückt gehalten. Entsprechend der Stellung der Schieber18 vergrößert sich auch der Abstand zwischen der Rotationsachse3 und der zweiten Drehachse14 , um die die Ausgleichsmasse4 pendeln kann, und zugleich der Abstand zwischen der Rotationsachse3 der Schwungscheibe2 und den Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 . Damit besitzt die Schwungscheibe1 mit der Einstellung gemäß2d eine größeres Trägheitsmoment als mit der Einstellung gemäß2a . - Die Schieber
18 des Schwungrades1 nach2a werden über einen zur Rotationsachse3 koaxialen Ring17 radial verschoben. Hierfür weist der Ring17 sechs Stege33 auf, die jeweils zwischen zwei parallelen Schenkeln34 der Schieber18 in die Schieber18 eingreifen. Das Zusammenwirken des Ringes17 mit den Schiebern18 wird nachfolgend anhand der2b ,2c ,2e und2f näher erläutert. - Die
2b zeigt das Schwungrad1 nach2a in einem Querschnitt entlang der Linie A-A. Der Querschnitt zeigt die Verstelleinrichtung7 mit in der Querschnittsdarstellung zwei Gelenkarmen10 , die über jeweils einen Schieber18 an den Ring17 gekoppelt sind. Die Schieber18 weisen an ihren jeweils zwei Schenkeln34 eine Schrägfläche19 auf, im vorliegenden Fall in Form einer Nut20 . Die Nuten20 verlaufen in Bezug auf die Schwungscheibe2 in radialer und axialer Richtung schräg. Sie nehmen einen Winkel von etwa 45° mit der Rotationsachse3 der Schwungscheibe ein. Der Ring17 greift mit entsprechenden Ausformungen22 oder Stiften22 an den Stegen33 in die Nuten20 ein. In der in2b dargestellten Einstellung des Schwungrades1 befinden sich der Ring17 und die Schieber18 in einer Position, in der wie in2a dargestellt, die Schieber18 die Gelenkarme10 gegen den Absatz16 festlegen. In dieser Position besitzen die Schieber18 den geringst möglichen radialen Abstand von der Rotationsachse3 . Wird der in2b dargestellte Ring17 nach unten bewegt, so werden die Schieber18 in Bezug auf die Schwungscheibe2 radial nach außen verschoben, was in der Querschnittsdarstellung gemäß2e gezeigt ist. Die Gelenkarme10 können somit einer auf eine Rotationsbewegung der Schwungscheibe2 zurückgehenden Fliehkraft folgend weiter radial auslenken, was in2d veranschaulicht ist. Das Trägheitsmoment des Schwungrades1 ist somit größer als bei der in2a dargestellten Einstellung des Schwungrades1 . - Die
2c und2f zeigen das Schwungrad1 nach2a bzw.2d jeweils in einer Seitenansicht in Richtung der Pfeile B-B. Diese Figuren veranschaulichen ebenfalls die beiden axialen Einstellungen des Ringes17 . In2c befindet sich der Ring17 in einer oberen Position wohingegen2f den Ring17 in einer unteren Position zeigt. - Die Seitenansichten des Schwungrades
1 gemäß der2c und2f zeigen zudem, dass das Schwungrad1 einen Anlasserzahnkranz31 aufweist. In diesen kann ein nicht dargestelltes Ritzel eines Anlassers des Kraftfahrzeuges zum Anlassen des Fahrzeugmotors eingreifen. Die Schwungscheibe2 und der Anlasserzahnkranz31 sind in der vorliegenden Ausführungsform einstückig ausgebildet. Das Schwungrad1 ist in der Regel auf Seiten des Anlasserzahnkranzes31 mit der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors verbunden. - Das Schwungrad
1 in der Ausgestaltung gemäß der2a bis2f weist, wie aus den Querschnitten gemäß der2b und2e zu ersehen ist, des weiteren einen Deckel28 auf. Die Schwungscheibe2 und der Deckel28 bilden auf diese Weise zwei parallele Platten zwischen denen die Gelenkarme10 angeordnet sind. Die Gelenkarme10 sind dabei sowohl an der Schwungscheibe2 als auch an dem Deckel28 aufgehängt. Der Deckel28 umfasst eine Kupplungsreibfläche30 , die an dem Schwungrad1 nach außen frei liegt. Das Schwungrad1 kann somit eines von zwei Kupplungsteilen einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug bilden. - Die
3a und3b zeigen ein Detail einer alternativen Ausgestaltung der Verstelleinrichtung7 bei dem Schwungrad1 nach2a . Bei dieser Ausführungsform sind der Ring17 und die Gelenkarme10 über jeweils einen Hebel21 miteinander verbunden. Dabei ist ein Ende des Hebels21 über ein erstes Gelenk8 direkt mit dem Gelenkarm10 und das andere Ende des Hebels21 über ein zweites Gelenk9 direkt mit dem Ring17 verbunden. Die3a entspricht dabei einer Einstellung des Ringes17 gemäß der2a bis2c und die3b einer Einstellung des Ringes17 gemäß der2d bis2f . - Die
4a bis4c zeigen eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwungrades1 . Die4a und4c geben dabei zwei verschiedene Einstellungen des Schwungrades1 wieder.4b stellt einen Querschnitt durch das Schwungrad1 nach4a dar, und zwar entlang des Schnittes A-A. - Das Schwungrad
1 nach4a bis4c weist eine Schwungscheibe2 auf, die zwei parallel angeordnete Scheiben40 umfasst. Zwischen den beiden Scheiben40 sind vier Ausgleichsmassen4 angeordnet. Die Scheiben40 der Schwungscheibe2 sind beide um eine Rotationsachse3 drehbar. Die Ausgleichsmassen4 weisen jeweils einen Schwerpunkt5 auf, der bei einer Pendel- bzw. Drehbewegung der Ausgleichsmassen4 um Achsen23 jeweils eine Bahn6 beschreibt. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Abstand a zwischen den Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 und der Rotationsachse3 verstellt werden. Die beiden Scheiben40 weisen hierfür jeweils orientiert an der Anzahl der Ausgleichsmassen4 vier erste sich in radialer Richtung der Schwungscheibe2 erstreckende Langlöcher24 auf. In den ersten Langlöchern24 ist jeweils eine Welle25 einer Ausgleichsmasse4 drehbar um die Achse23 und radial verschiebbar gelagert. Sie kann entgegen der Darstellung auch einteilig mit der jeweiligen Ausgleichsmasse4 ausgestaltet sein. Die Wellen25 der Ausgleichsmassen4 sind jeweils parallel zur Rotationsachse3 der Schwungscheibe2 ausgerichtet. Die Verstelleinrichtung7 weist des weiteren zwei Verstellscheiben26 auf, die um die Rotationsachse3 der Schwungscheibe2 relativ zu den Scheiben40 verdrehbar sind. Des weiteren weisen die Verstellscheiben26 jeweils vier sich ebenfalls in radialer Richtung erstreckende, zweite Langlöcher27 auf. In diese zweiten Langlöcher27 greift ebenfalls jeweils eine der Wellen25 der Ausgleichsmassen24 ein. Die ersten Langlöcher24 und die zweiten Langlöcher27 kreuzen in den Darstellungen gemäß4a und4b einander und legen dadurch die Position jeder Welle25 fest. -
4a zeigt eine erste Einstellung des Schwungrades1 . Bei dieser weist das Schwungrad1 ein minimales Trägheitsmoment auf. Die Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 besitzen einen Abstand a1 von der Rotationsachse3 der Schwungscheibe2 . Verdreht man nun die Verstellscheiben26 relativ zu den beiden Scheiben40 der Schwungscheibe2 um einen Winkel α (s.4c ), dann werden die Wellen25 der Ausgleichsmassen4 innerhalb der ersten Langlöcher24 radial nach außen geschoben.4c zeigt das Ergebnis dieser Bewegung. Der Abstand a der Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 von der Rotationsachse3 hat sich zu a2 vergrößert. Damit besitzt das Schwungrad1 gemäß4c ein größeres Trägheitsmoment als das Schwungrad1 in der ersten Einstellung gemäß4a . - Das Schwungrad
1 nach4a bis4c kann wie das Schwungrad1 nach2a bis2f eine Kupplungsreibfläche und/oder einen Anlasserzahnkranz aufweisen. -
5 zeigt ein Getriebe35 eines Kraftfahrzeuges in einem Blockschema. Das Getriebe35 weist ein Schwungrad1 gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf. Das Schwungrad1 umfasst, wie vorstehend beschrieben, eine Verstelleinrichtung7 zum Verstellen des Abstandes a der Bahnen6 der Ausgleichsmassenschwerpunkte5 von der Rotationsachse3 der Schwungscheibe2 (s. beispielsweise1a ). Das Getriebe35 weist eine Steuereinrichtung37 auf, die in Abhängigkeit von einer erfassten Betriebsgröße des Getriebes35 die Verstelleinrichtung7 ansteuert. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Getriebe35 einen Sensor36 zur Erfassung der Motordrehzahl n des Kraftfahrzeuges als die genannte Betriebsgröße. Die erfasste Motordrehzahl n wird an die Steuereinrichtung37 weitergeleitet. Diese umfasst Steuermittel38 , die in Abhängigkeit von der erfassten Motordrehzahl n auf die Verstelleinrichtung7 einwirken. Dabei kann es sich um hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Steuermittel38 handeln. Bei einem Schwungrad1 nach1a ,1b ,2a bis2f wirken die Steuermittel, was in5 jedoch nicht dargestellt ist, auf den Ring17 derart ein, dass sie ein axiales Verschieben des Ringes17 bewirken. Somit kann in Abhängigkeit der Motordrehzahl n das Trägheitsmoment des Schwungrades1 eingestellt werden. Bei einem Schwungrad1 nach4a bis4c bewirken die Steuermittel38 , was ebenso in5 nicht dargestellt ist, ein Verdrehen der Verstellscheiben26 relativ zu den beiden Scheiben40 der Schwungscheibe2 , wodurch, wie vorstehend zu4a bis4c beschrieben, ebenfalls das Trägheitsmoment des Schwungrades1 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 (15)
- 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.
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