DE19609043C1 - Schwungmassenvorrichtung mit Eindrückungen als Verzahnung eines Planetengetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwungmassenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die DE 44 25 570 A1 ist eine Schwungmassenvorrichtung mit zwei relativ zueinander drehbaren Schwungmassen bekannt, von denen die antriebsseitige über eine Lagerung eine Nabenscheibe trägt, die einerseits mit der abtriebsseiti­ gen Schwungmasse fest verbunden ist und andererseits zur Ansteuerung von in Umfangsrichtung wirksamen elastischen Elementen einer Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist.

Im Gegensatz zu einem massiven Schwungrad sind die beiden Schwungmassen einer solchen Schwungmassenvorrichtung relativ leicht, so daß der großen pri­ märseitigen Masse, die sich aus dem Antrieb und der antriebsseitigen Schwung­ masse zusammensetzt, lediglich eine kleine, abtriebsseitige Schwungmasse ent­ gegenwirkt, die sich getriebeseitig abstützt. Dadurch ist das Widerstandsmoment für einen Antrieb, das durch die Trägheit der Antriebsseite und einem durch die Wirkung der elastischen Elemente, der Reibung sowie der Trägheit der ab­ triebsseitigen Schwungmasse gebildeten Reaktionsmoment bestimmt ist, relativ klein, so daß es Gleichlaufschwankungen des Antriebs schlecht zu glätten ver­ mag. Die Gleichlaufschwankungen bewirken Drehmomentschwankungen an der Motorfront, an der Nebenaggregate, wie beispielsweise ein Generator, ange­ schlossen sind. Die Drehmomentschwankungen können eine Schädigung dieser Aggregate bewirken.

Zur Lösung derartiger Probleme ist bei der Schwungmassenvorrichtung gemäß der DE 44 44 196 A1 ein Planetengetriebe vorgesehen, über welches eine an­ triebsseitge Schwungmasse mit der abtriebsseitigen in Wirkverbindung steht. Diese Schwungmassenvorrichtung weist allerdings keine Nabenscheibe im vor­ stehenden Sinne auf. Vielmehr sind als Ansteuerelemente für in Umfangsrichtung wirksame elastische Elemente einer Dämpfungseinrichtung einerseits Planeten­ träger, die zur Aufnahme zumindest eines Planetenrades dienen und andererseits ein Hohlrad vorgesehen, das mit dem Planetenrad in Eingriff steht. Die Einleitung des Drehmomentes erfolgt über ein mit der antriebsseitigen Schwungmasse fest verbundenes Sonnenrad auf das Planetenrad, und von diesem sowohl auf das Hohlrad als auch auf die Planetenträger, die an der abtriebsseitigen Schwung­ masse befestigt sind. Ebenfalls mit der letztgenannten fest ist ein Lagerflansch (siehe hierzu Fig. 3), der mit seinem radial inneren Ende die abtriebsseitige Schwungmasse gegenüber einer Lagerung axial fixiert, die ihrerseits wiederum auf einer Nabe der antriebsseitigen Schwungmasse fest ist.

Im Vergleich zur Schwungmassenvorrichtung gemäß der eingangs genannten DE 44 25 570 A1 ist die vorgenannte Schwungmassenvorrichtung relativ aufwen­ dig, da anstatt einer sowohl als Ansteuerelement für die elastischen Elemente der Dämpfungseinrichtung als auch zur Lagerung der abtriebsseitigen Schwungmasse auf der antriebsseitigen Schwungmasse dienenden Nabenscheibe zwei Planeten­ träger und zusätzlich ein Lagerflansch vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwungmassenvorrichtung so auszubilden, daß diese einerseits die Vorteile eines mit Planetengetriebe zwischen den Schwungmassen ausgebildeten Systems aufweist, andererseits aber mit ei­ nem Minimum an Bauteilen auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Schwungmassenvorrich­ tung ist mit einem Planetengetriebe ausgebildet, wobei zumindest ein Planetenrad vorgesehen ist, und die Nabenscheibe an ihrer von diesem Planetenrad abge­ wandten Seite auf einem vorbestimmbaren Radius um ihre Drehachse in Um­ fangsrichtung in vorgegebenen Abständen zueinander ausgebildete Eindrückun­ gen aufweist, von denen jede an der Gegenseite der Nabenscheibe einen Vor­ sprung in Richtung zum Planetenrad erzeugt. Die Eindrückungen bilden eine Ver­ zahnung an der Nabenscheibe, mit welcher diese mit der Verzahnung des Plane­ tenrades zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen den Schwungmassen in Eingriff steht. Auf diese Weise ist die Nabenscheibe selbst Teil des Planetenge­ triebes, wobei sie je nach Ausführung entweder als Hohlrad oder als Sonnenrad ausgebildet sein könnte. Mit besonderem Vorteil ist die Nabenscheibe als Hohlrad wirksam und treibt bei Drehauslenkungen aus ihrer Neutralstellung, die über die elastischen Elemente der Dämpfungseinrichtung erfolgen, das Planetenrad an, das zur Dämpfung antriebsseitiger Torsionsschwingungen seiner Auslenkung ei­ nen möglichst großen dynamischen Widerstand entgegensetzen sollte. Hierzu empfiehlt es sich, den Verzahnungsdurchmesser, über welchen das Planetenrad mit der Nabenscheibe in Eingriff steht, besonders klein zu wählen, da hierdurch eine Auslenkung der Nabenscheibe eine hohe Drehgeschwindigkeit und damit eine hohe Beschleunigung des Planetenrades zur Folge hat. Von Bedeutung für einen hohen dynamischen Widerstand ist auch das Massenträgheitsmoment des Planetenrades selbst, wobei dieses einen möglichst großen Durchmesser aufwei­ sen, oder mit einer Masseanhäufung im radial äußeren Bereich versehen sein soll­ te. Beides kann dann realisiert sein, wenn die Nabenscheibe mit der Verzahnung des Planetenrades auf kleinem Durchmesser des letztgenannten in Eingriff steht und das Planetenrad axial versetzt zu diesem Eingriff über eine radial weit nach außen greifende Masse verfügt.

Derart ausgebildet, verbleibt in der Schwungmassenvorrichtung als tatsächliches Element eines Planetengetriebes lediglich zumindest ein Planetenrad, während die Nabenscheibe als zweites Element des Planetengetriebes wirksam ist. Durch die Ausbildung der Verzahnung der Nabenscheibe mit durch Eindrückungen erzielten Vorsprüngen, ist zudem gewährleistet, daß die Nabenscheibe ihre Zusatzfunktion als Teil des Planetengetriebes bei minimalem fertigungsmäßigen Aufwand erfüllen kann, wobei keine spanende Fertigung erforderlich ist. Es genügt, durch Ansetzen eines Werkzeuges mit Stempeln, welche entsprechend der späteren Verzahnung mit vorbestimmbarer Winkelausrichtung zueinander und Abständen voneinander ausgebildet sind, an der vom Planetenrad abgewandten Seite der Nabenscheibe Material zu verdrängen, so daß sich dieses Material an der dem Planetenrad zu­ gewandten Seite jeweils als Zahn wieder herausdrückt. Eine derartige Eindrückung kann auf unterschiedliche Weise hergestellt werden. Vorteilhaft ist hierbei das sogenannte Durchsetzverfahren, das immer dann sinnvoll zur Anwendung gelangen kann, wenn die Höhe des als Zahn wirksamen Vorsprungs kleiner als die Materialdicke der Nabenscheibe ist. Beim Durchsetzverfahren wird an der Rückseite der Nabenscheibe ein Werkzeug angesetzt, das mit Stempeln jeweils in der Art eines Stanzwerkzeuges ausgebildet ist, so daß die Eindrückungen prak­ tisch ausgestanzt werden, allerdings gerade soweit, daß an der Vorderseite der Nabenscheibe, also an deren dem Planetenrad zugewandten Seite, noch eine mi­ nimale Restwanddicke von etwa 0,5 bis 1,5 mm je nach Dicke der Nabenscheibe verbleibt. Beim Durchsetzverfahren bildet sich auf der Rückseite des Zahnes eine Zahnlücke.

Soll die Höhe des auszubildenden Zahns größer als die Dicke der Nabenscheibe sein, so bietet sich eine Massivumformung an, bei welcher der Zahn dadurch gebildet wird, daß durch hohe Druckkräfte auf der Rückseite der Nabenscheibe das Material über die gesamte Zahnfläche in die Zahnform fließt. Bei der Massi­ vumformung sind allerdings erhebliche mechanische Kräfte aufzubringen. Die Massivumformung ist daher eher bei Gegenständen geringerer Dicke, wie bei­ spielsweise beim Planetenrad anzuwenden, das anspruchsgemäß ebenso wie die Nabenscheibe mit Eindrückungen ausgebildet sein kann.

Des weiteren ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer Axialsicherung für eine zwischen den beiden Schwungmassen angeordnete Lagerung angegeben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hälftige Darstellung der Schwungmas­ senvorrichtung mit einer als Hohlrad wirksamen Nabenscheibe und ei­ nem Planetenrad;

Fig. 2 Herauszeichnung der Nabenscheibe nach Fig. 1;

Fig. 3 Darstellung des Planetenrades nach Fig. 1;

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 1 andere Nabenausbildung der Schwungmassen­ vorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Schwungmassenvorrichtung weist eine antriebsseitige Schwungmasse 1 auf, die mit einem nach radial außen laufenden Primärflansch 2 ausgebildet ist, der im Umfangsbereich einen Axialrand 3 aufweist, auf welchen ein mit einem nicht gezeigten Anlasserritzel in Eingriff stehender Zahnkranz 4 aufgesetzt ist. Am axial freien Ende des Axialrandes 3 ist eine Dichtplatte 5 be­ festigt, die nach radial innen ragt. Die Dichtplatte 5 begrenzt zusammen mit dem Axialrand 3 und dem Primärflansch 2 einen Fettraum 6, in dem im radial äußeren Bereich in Umfangsrichtung verlaufende elastische Elemente 7 einer Dämpfungs­ einrichtung 8 angeordnet sind. Die elastischen Elemente 7 sind einerends durch Ansteuerelemente 9 am Primärflansch 2 beaufschlagbar, während sie sich ande­ renends an nach radial außen ragenden Fingern 10 einer Nabenscheibe 12 ab­ stützen, die an ihrem radial inneren Ende eine Sekundärnabe 13 zur Aufnahme einer Lagerung 14 aufweist. Die letztgenannte trägt ihrerseits eine Primärnabe 15 des Primärflansches 2. In Axialrichtung gesehen, erstreckt sich die Primärnabe 15, ausgehend vom Primärflansch 2, in Richtung zu Nabenscheibe 12, während die Sekundärnabe 13 vom letztgenannten in Richtung zum Primärflansch 2 ver­ läuft. Eine derartige Nabenform von Primär- und Sekundärnabe kann beispiels­ weise durch Tiefziehen hergestellt werden.

Durch die Lagerung 14 ist die Nabenscheibe 1, die über Niete 25 mit der ab­ triebsseitigen Schwungmasse 26 verbunden ist, drehbar auf der antriebsseitigen Schwungmasse 1 angeordnet. Radial dicht außerhalb der Lagerung 14, die im vorliegenden Fall durch ein Gleitlager gebildet wird, ist die Nabenscheibe 12 mit einer Montageöffnung 17 versehen, durch welche Befestigungsmittel 18 ein­ schiebbar sind. Die Befestigungsmittel halten mit ihrem Kopf 51 eine Dich­ tung 50, durch welche der Fettraum 6 nach radial innen abdichtbar ist. Über die­ se Dichtung 50 kommt der Kopf 51 der Befestigungsmittel 18 an einer Distanz­ scheibe 23 zur Anlage, die sich ihrerseits am Primärflansch 2 axial abstützt. Über die Befestigungsmittel 18 ist die Schwungmassenanordnung an einer nicht ge­ zeigten Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine befestigbar.

Der Primärflansch 2 weist zumindest einen in Richtung zur Nabenscheibe 12 vor­ springenden Lageransatz 21 auf, auf dem jeweils über ein Nadellager 22 ein Pla­ netenrad 20 drehbar angeordnet ist. Dieses weist, axial gesehen, einen ersten Bereich auf, der als Masse 56 wirksam ist und sich radial so weit wie möglich von der Drehachse 54 des Planetenrades 20 entfernt. Durch diese Masse 56 wird das Trägheitsmoment des Planetenrades 20 sehr hoch. Axial daneben weist das Planetenrad 20 eine Verzahnung 24 auf, die auf einem relativ kleinen Radius um die Drehachse 54 vorgesehen ist. Der Grund für den relativ kleinen Radius liegt darin, daß bei Antrieb des Planetenrades durch eine Verzahnung 36, die an der als Hohlrad 55 wirksamen Nabenscheibe 12 ausgebildet ist, Bewegungen der letztgenannten in hohe Drehzahlen am Planetenrad umsetzbar sind. Hierfür ist ein großes Beschleunigungsmoment am Planetenrad 20 erforderlich, was ebenso wie das zuvor angesprochene hohe Trägheitsmoment zu einem erheblichen dynami­ schen Widerstand führt, der sich bei Einleitung von Torsionsschwingungen, die vom Verbrennungsmotor stammen, positiv auswirkt, da die Torsionsschwingung wirksam gedämpft werden kann.

Näher auf die Verzahnung 24, 36 von Planetenrad 20 und Nabenscheibe 12 ein­ gehend, ist folgendes anzumerken: Die Nabenscheibe 12 weist an ihrer vom Pla­ netenrad 20 abgewandten Seite Eindrückungen 30 auf, wobei in Umfangsrich­ tung gesehen jeweils an der Stelle, an der die Gegenseite der Nabenscheibe 12 zur Bildung eines Zahnes der Verzahnung 36 einen Vorsprung 33 aufweisen soll, an der Rückseite eine Vertiefung 32 gebildet wird. Diese Vertiefung kann bei Zähnen, deren Überstand gegenüber der Nabenscheibe 12 kleiner als die Dicke der letztgenannten ist, vorzugsweise mittels des Durchsetzverfahrens erzielt werden, wobei, ausgehend von der Seite einer Planfläche 35, die sich an der vom Planetenrad 20 abgewandten Seite der Nabenscheibe 12 befindet, ein Werkzeug angesetzt wird, dessen die Eindrückungen 30 erzeugenden Stempel jeweils wie ein Stanzwerkzeug ausgebildet sind und durch eine Vorschubbewegung in Rich­ tung zur Nabenscheibe 12 in diese eindringen, allerdings nur soweit, daß, je nach Dicke der Nabenscheibe 12, an der dem Planetenrad 20 zugewandten Seite des jeweiligen Zahnes noch eine Restwanddicke von 05, bis 1,5 mm Material ver­ bleibt. Sodann wird der Durchsetzvorgang beendet. Für Zähne, die sich in Achs­ richtung weiter erstrecken sollen als die Nabenscheibe 12 dick ist, empfiehlt sich eine Massivumformung, bei welcher die Stempel des Werkzeuges, das auf die Planfläche 35 der Nabenscheibe 12 aufgesetzt wird, aus Vollmaterial bestehen, und unter Aufbringung einer hohen Druckkraft die Zähne dadurch bildet, daß auf der Rückseite des jeweiligen Zahnes das Material über die gesamte Zahnfläche in die Zahnform fließt. Dadurch entstehen, wie ausgeführt, an der vom Planeten­ rad 20 abgewandten Seite die Eindrückungen 30, während an der zum Planeten­ rad 20 hingewandten Seite der Nabenscheibe 12 die Verzahnung 36 entsteht, bei welcher, in Umfangsrichtung gesehen, jeweils zwischen einem Vorsprung 33 ei­ ne Planfläche 34 verbleibt. Die einzelnen Zähne der Verzahnung 36 sind in vorbe­ stimmbarem Abstand zueinander und auf vorbestimmbarem Radius um die Dreh­ achse 53 der Schwungmassenvorrichtung angeordnet. Durch diese Art der Aus­ bildung der Nabenscheibe 12 kann folglich ein Hohlrad als Teil des Planetenge­ triebes 52 entfallen, während die Verzahnung 36 spanlos einfach durch Drücken der Zähne herstellbar ist.

Die mit der Verzahnung 36 der Nabenscheibe 12 in Eingriff stehende Verzahnung 24 des Planetenrades 20 wird ebenfalls mittels des Durchsetzverfahrens oder der Massivumformung hergestellt, weshalb auch das Planetenrad an seiner von der Nabenscheibe 12 abgewandten Seite mit Eindrückungen 31 versehen ist. Da­ durch ergeben sich an dieser Seite Vertiefungen 37, zwischen denen, in Um­ fangsrichtung gesehen, jeweils eine Planfläche 39 verbleibt. An der Gegenseite des Planetenrades drückt sich an der Stelle einer Vertiefung 37 jeweils ein Vor­ sprung 38 heraus, während in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Vorsprün­ gen 38 eine Planfläche 40 verbleibt. Durch den Wechsel der Vorsprünge 38 mit den Planflächen 40 entsteht die Verzahnung 24. Auch die besagten Vertiefun­ gen 37 werden durch Ansetzen eines Werkzeuges mit Stempeln erzeugt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen nochmals Nabenscheibe 12 sowie Planetenrad 20 als herausgezeichnete Bauteile.

In Fig. 4 ist eine anders ausgebildete Nabe 42 der Schwungmassenvorrichtung abgebildet, bei welcher, in Achsrichtung gesehen, einerseits der Primärflansch 2 der Schwungmasse 1 und andererseits die Distanzscheibe 23 zur Anlage kommt, über welche sich die Köpfe 51 der Befestigungsmittel 18, mit denen die Anbin­ dung der Schwungmassenvorrichtung an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfolgen soll, abstützen. Primärflansch 2 und Nabe 42 werden axial durch Nie­ te 44 zusammengehalten, deren Nietköpfe 45 in Radialrichtung über die Niete 44 hinausragen und axial den Innenring einer als Wälzlagerung 47 ausgebildeten La­ gerung 14 sichern, wobei der Innenring sich andererseits an einem Radialvor­ sprung der Nabe 42 abstützt. Der Außenring der Wälzlagerung 47 ist beidseits durch Dichtbleche 46 begrenzt, die ein Austreten von Lagerfett verhindern und über die Nabenscheibe 12 einerseits und einen an dieser befestigten Ring 48 an­ dererseits axial gesichert sind.

Claims (5)

1. Schwungmassenvorrichtung mit zumindest zwei relativ zueinander drehbaren Schwungmassen, von denen eine mit einer Nabenscheibe verbunden ist, die mit elastischen Elementen einer Dämpfungseinrichtung in Wirkverbindung steht und vorzugsweise mit ihrem radial inneren Bereich eine Nabe zur Auf­ nahme einer Lagerung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenscheibe (12) zumindest ein Planetenrad (20) eines zwischen den Schwungmassen (1, 26) wirksamen Planetengetriebes (52) zugeordnet ist und die Nabenscheibe (12) an ihrer vom Planetenrad (20) abgewandten Seite auf einem vorbestimmbaren Radius um ihre Drehachse (53) in Umfangsrich­ tung in vorgegebenen Abständen zueinander ausgebildete Eindrückungen (30) aufweist, von denen jede an der Gegenseite der Nabenscheibe (12) einen ge­ genüber einer Planfläche (34) in Richtung zum Planetenrad (20) überstehen­ den Vorsprung (33) erzeugt, wobei die Vorsprünge (33) eine Verzahnung (36) an der Nabenscheibe (12) bilden, mit welcher diese mit der Verzahnung (24) des Planetenrades (20) zur Übertragung eines Drehmomentes bzw. Drehwi­ derstandes zwischen den Schwungmassen (1, 26) in Eingriff steht.

2. Schwungmassenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenscheibe (12) als Hohlrad (55) des Planetengetriebes (52) wirk­ sam ist.

3. Schwungmassenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (20) an seiner von der Nabenscheibe (12) abgewandten Seite auf einem vorbestimmbaren Radius um seine Drehachse (54) in Um­ fangsrichtung in vorgegebenen Abständen zueinander ausgebildete Ein­ drückungen (31) aufweist, von denen jede an der Gegenseite des Planetenra­ des (20) einen gegenüber einer Planfläche (40) in Richtung zur Nabenschei­ be (12) überstehenden Vorsprung (38) erzeugt, wobei die Vorsprünge (38) die Verzahnung (24) des Planetenrades (20) bilden.

4. Schwungmassenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am radial inneren Bereich der Nabenscheibe (12) ein Ring (48) zur Axial­ sicherung einer Lagerung (14) befestigt ist, die mit ihrer radialen Innenseite auf einer Nabe (42) der anderen Schwungmasse (1) angeordnet ist, wobei die Nabe (42) über Niete (44) mit einem nach radial außen verlaufenden Primär­ flansch (2) verbunden ist, und die Niete (44) mit ihren Köpfen (45) an der vom Primärflansch (2) abgewandten Seite der Nabe (42) zur Axialsicherung der Lagerung (14) radial in deren Erstreckungsbereich ragen.

5. Schwungmassenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Planetenrad (20) eine radial über dessen Verzahnung (24) hinausra­ gende Masse (56) vorgesehen ist, die gegenüber der Verzahnung (36) der als Hohlrad (55) wirkenden Nabenscheibe (12) mit Axialversatz geführt ist.