DE19610141A1 - Zweiteiliges Schwungrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges Schwungrad für eine Fahrzeug-Brenn­ kraftmaschine, mit einer an der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle befestigten Primärmasse und einer hieran mit geringfügiger Relativbewegbarkeit ange­ bundenen Sekundärmasse, die über eine Kupplung mit dem Fahrzeug-An­ triebsstrang verbindbar ist. Zum bekannten Stand der Technik wird lediglich beispielshalber auf die DE 43 44 560 A1 verwiesen. Das in dieser Schrift gezeigte geteilte Schwungrad weist ebenfalls eine Primärmasse sowie eine Sekundärmasse auf, wobei letztere gegenüber der Primärmasse geringfügig in Schwungrad-Drehrichtung bewegbar ist. Diese geringfügige Relativbe­ wegbarkeit ist erwünscht, um hierdurch Dreh- oder Torsionsschwingungen zu dämpfen. Es soll bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß die geringfügige Relativbewegbarkeit nach der vorliegenden Erfindung in eine gänzlich andere Richtung zielt.

Die vorliegende Erfindung geht nämlich von einem einfachen Schwungrad ohne Drehschwingungsdämpfer aus. Ein derartiges einfaches Schwungrad, welches vorzugsweise ein hohes Massenträgheitsmoment hat, wird starr mit einem Ende der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle verschraubt. Dabei stellen Kurbelwelle und Schwungrad ein biegeschwingfähiges System dar, dessen Eigenresonanzen im wesentlichen von der Biegesteifigkeit der Kurbelwelle und der Masse des Schwungrades abhängen. Nun führt die Überlagerung der Rotationsbewegung der Kurbelwelle mit einer Biegeschwingung zu einer Taumelbewegung des Schwungrades. Aus dieser Taumelbewegung resultie­ ren Störkräfte, die - allgemein - auf ortsfeste Maschinenteile übertragen wer­ den und sich dort mit Frequenzen, die durch Addition und Subtraktion der Rotationsfrequenz zu/von der Erregerfrequenz gebildet werden, abbilden. Diese Störkraft-Frequenzen können sich teilweise in einem resonanzhaften Anstieg des Körperschallpegels äußern, weshalb die beschriebene gering­ fügige Taumelbewegung des Schwungrades deutlich negative Auswirkungen auf das Fahrzeug-Innengeräusch haben kann. Eine Abhilfemaßnahme für die geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Er­ findung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Sekundärmasse drehmomentensteif und bezogen auf die Schwungrad-Achse gelenkig an der Primärmasse angebunden ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles, wobei in der einzigen Figurendarstellung ein erfindungsgemäßes Schwungrad im Schnitt gezeigt ist.

Mit der Bezugsziffer 1 ist die Achse des dargestellten Schwungrades be­ zeichnet, das eine Primärmasse 2 sowie eine Sekundärmasse 3 aufweist. Die Primärmasse 2 besteht im wesentlichen aus einem Nabenteil 2a sowie einer daran befestigten Mitnehmerscheibe 2b, während wesentliche Be­ standteile der Sekundärmasse 3 eine Schwungscheibe 3a sowie eine Schwungmasse 3b sind. Dabei wird das Nabenteil 2a an die nicht gezeigte Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angeflanscht, während die Schwungscheibe 3a die Anlauffläche für eine nicht gezeigte Kupplung bildet, so daß über diese Kupplung - wie dem Fachmann bekannt - die Brennkraft­ maschine mit dem ebenfalls nicht gezeigten Antriebsstrang des Fahrzeuges, u. a. bestehend aus einem Getriebe sowie Abtriebswellen, verbindbar sind.

Die Mitnehmerscheibe 2b ist bezogen auf die Schwungrad-Achse 1 biege­ weich ausgebildet und mit der Schwungscheibe 3b über mehrere Mitnah­ mestifte 4 verbunden. Diese Mitnahmestifte 4 sind in radialer Richtung ziem­ lich weit außen nahe der am Außenumfang der Schwungscheibe 3a vorge­ sehenen Schwungmasse 3b angebracht. Diese Verbindung zwischen Mit­ nahmescheibe 2b und Schwungscheibe 3a bzw. zwischen Primärmasse 2 und Sekundärmasse 3 über die Mitnahmestifte 4 ist drehmomentsteif aus­ gebildet, was bedeutet, daß eine Drehbewegung der Primärmasse 2 unver­ ändert und unter Ausschluß jeglicher Relativbewegung auf die Sekundär­ masse 3 übertragen wird. Irgendwelche Torsions-Dämpfungsmaßnahmen gegen Drehschwingungen enthält dieses beschriebene zweiteilige Schwung­ rad somit nicht.

Jedoch ermöglicht dieses zweiteilige Schwungrad eine andere Relativbewe­ gung zwischen der Sekundärmasse 3 sowie der Primärmasse 2, und zwar in Form einer geringfügigen Kippbewegung bezogen auf die Schwungrad-Achse 1. Diese Kippbewegung läßt sich durch den deutlich vergrößert dar­ gestellten Beugewinkel α beschreiben, wobei - in anderen Worten - die Se­ kundärmasse 3 bezogen auf die Schwungrad-Achse 1 gelenkig bzw. karda­ nisch an der Primärmasse 2 angebunden ist. Für die im folgenden erläuterte Funktion dieser Kippbewegung ist ein Beugewinkel α in der Größenordnung von bis zu maximal 3° durchaus ausreichend, wobei dieser Beugewinkel u. a. durch die biegeweiche Gestaltung der Mitnahmescheibe 2b ermöglicht wird.

Wie bereits eingangs erwähnt, führt die an der Kurbelwellen-Stirnseite an­ geflanschte Primärmasse 2 bei Rotation der Kurbelwelle eine Taumelbewe­ gung aus. Nun ist die Masse dieser Primärmasse 2 im wesentlichen auf de­ ren Nabenteil 2a konzentriert, während die Mitnahmescheibe 2b nicht nur biegeweich, sondern auch relativ leicht, d. h. eine geringfügige Masse auf­ weisend ausgebildet ist. Da demgegenüber die Sekundärmasse 3 insbeson­ dere aufgrund der außenseitig angeordneten Schwungmasse 3b, aber auch aufgrund der gegenüber der Mitnahmescheibe 2b deutlich dickeren Schwungscheibe 3a ein hohes Massenträgheitsmoment aufweist, werden die Taumelbewegungen der Primärmasse 2 nicht auf die Sekundärmasse 3 übertragen. Vielmehr werden diese Taumelbewegungen der Primärmasse 2 bzw. des Nabenteiles 2a von der biegeweichen Mitnahmescheibe 2b quasi verschluckt. Während somit die Primärmasse 2 taumelnd um die Achse 1 rotiert, rotiert die Sekundärmasse 3 nicht taumelnd um diese Achse 1. Stabi­ lisiert wird die Sekundärmasse 3 dabei durch ihr Massenträgheitsmoment bzw. durch ihre Schwungmasse 3b. Andererseits ist diese Taumelbewegung der Primärmasse 2 gegenüber der Sekundärmasse 3 möglich, da das Lager bzw. der Lagersitz 5 zwischen der Schwungscheibe 3a und dem Nabenteil 2a in entsprechender Weise ausgebildet ist.

Wie ersichtlich ist nämlich die Schwungscheibe 3a über einen Lagersitz 5 auf dem Nabenteil 2a gelagert. Dieser Lagersitz 5 kann - wie gezeigt - eine ela­ stische Zwischenlage 6 aufweisen und somit elastisch ausgebildet sein, um die erläuterte Kippbewegung bezogen auf die Achse 1 - und entsprechend dem Beugewinkel α - zu ermöglichen. Sozusagen stellt der Lagersitz 5 ein Gelenk bzw. Kardangelenk im Sinne der gelenkigen Anbindung dar.

Eine andere Möglichkeit für die Ausbildung des Lagersitzes 5 im Hinblick auf eine Ermöglichung der beschriebenen Kippbewegung besteht darin, den La­ gersitz 5 zumindest geringfügig ballig auszubilden oder in diesem Lagersitz 5 ein eine geringfügige Kippbewegung erlaubendes Wälzlager vorzusehen (nicht gezeigt).

Der wesentliche Gedanke des beschriebenen zweiteiligen Schwungrades ist es somit, eine Trennung vorzunehmen in eine leichte, starr mit der Brenn­ kraftmaschinen-Kurbelwelle verschraubte Primärmasse 2, sowie in einem drehmomentensteif, jedoch gelenkig und bezogen auf die Schwungrad-Achse 1 biegeweich angekoppelte Sekundärmasse 3 mit hohem Massen­ trägheitsmoment. Durch Reduktion der kurbelwellenseitigen Masse des Schwungrades in Form der relativ leichten Primärmasse wird deren kritische Biegefrequenz, die aufgrund der Taumelbewegungen zu unerwünschten Re­ sonanzen führen kann, in einen Drehzahlbereich verschoben, der oberhalb des Betriebsdrehzahlbereiches der Brennkraftmaschine liegt. Störende Re­ sonanzen können somit nicht auftreten. Insgesamt zeichnet sich das erfin­ dungsgemäße Schwungrad somit durch einen geringen Körperschalleintrag auf die Fahrzeug-Karosserie sowie den Fahrzeug-Antriebsstrang aus, wobei der Aufbau zugleich mit relativ einfachen Mitteln möglich ist. Dabei sind selbstverständlich eine Vielzahl von Abwandlungen insbesondere konstrukti­ ver Art vom gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, - hier ist beispielsweise ein Anlasserzahnkranz 7 an der Schwungmasse 3b vorgesehen - ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (7)

1. Zweiteiliges Schwungrad für eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine, mit einer an der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle befestigten Primär­ masse (2) und einer hieran mit geringfügiger Relativbewegbarkeit an­ gebundenen Sekundärmasse (3), die über eine Kupplung mit dem Fahrzeug-Antriebsstrang verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärmasse (3) drehmomen­ tensteif und bezogen auf die Schwungradachse (1) gelenkig an der Primärmasse (2) angebunden ist.

2. Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärmasse (2) durch ein Naben­ teil (2a) sowie eine biegeweiche Mitnahmescheibe (2b) gebildet ist.

3. Schwungrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärmasse (3) durch eine auf dem Nabenteil (2a) - bezogen auf die Achse (1) - geringfügig kippbar gelagerte Schwungscheibe (3a) mit am Außenumfang vorgesehener Schwungmasse (3b) gebildet ist.

4. Schwungrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmescheibe (2b) mit der Schwungscheibe (3a) nahe der Schwungmasse (3b) über mehrere Mitnahmestifte (4) verbunden ist.

5. Schwungrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagersitz (5) für die Schwung­ scheibe (3a) auf dem Nabenteil (2a) elastisch ausgebildet ist.

6. Schwungrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagersitz (5) für die Schwung­ scheibe (3a) auf dem Nabenteil (2a) ballig ausgebildet ist.

7. Schwungrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (5) für die Schwungscheibe (3a) auf dem Nabenteil (2a) als ein eine geringfügige Kippbewegung ermöglichendes Wälzlager ausgebildet ist.