DE19622043A1 - Integralguß-Schwungrad und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schwungräder für Verbrennungskraftmotoren und im besonderen Schwungräder eines Typs, bei dem das Schwungrad aus einer verringerten Anzahl von Teilen aufgebaut ist. Ganz besonders befaßt sich die vor­ liegende Erfindung mit einem Integralguß-Schwungrad und einem Verfahren zum Herstellen desselben, wobei das Schwungrad so ausgebildet ist, daß es eine bemerkenswerte Ermüdungs- und Dauerfestigkeit erhält.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung klarzustellen, wer­ den unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen einige konventionelle Schwungräder für Verbrennungskraftmotoren kurz beschrieben.

Gemäß Fig. 12 der Zeichnungen ist ein konventionelles Schwungrad für einen Verbrennungskraftmotor dargestellt, das erörtert wird in einer Veröffentlichung "NISSAN NEW MODEL MAINTENANCE MANUAL", S. B-13, veröffentlicht 1992. Das ge­ zeigte Schwungrad ist von Biegeschwingungs-Dämpfungstyp und weist im allemeinen einen ringförmigen Massenbereich 1, einen ringförmigen Montierflanschbereich 2, und einen nachgiebig flexiblen Ringplattenbereich 3 auf, der es dem Massenbereich 1 ermöglicht, sich unter Biegen relativ zum Flanschbereich 2 zu versetzen. Der Massenbereich 1 ist an dem Plattenbereich 2 mittels Bolzen 4 festgelegt. Sowohl der Flanschbereich 2 als auch der Plattenbereich 3 sind mit einem Ende einer Kurbel­ welle 6 durch Bolzen 5 verbunden. Der Massenbereich 1, der Flanschbereich 2 und der Plattenbereich 3 sind zueinander konzentrisch angeordnet.

Aufgrund des vorerwähnten Aufbaus kann das Schwungrad einen bestimmten Dämpfungseffekt für die Vibrationen der Kurbelwel­ le in einem normalen Drehzahlbereich einer Verbrennungskraft­ maschine erbringen. Jedoch benötigt dieses Schwungradkonzept viele Teile in seinem Aufbau und erfordert deshalb eine er­ höhte Anzahl von Zusammenbauschritten, die sich unvermeidlich bezüglich der Kosten bei der Produktion des Schwungrades be­ merkbar machen.

Im Gegensatz dazu wird in der japanischen Patent-Veröffentli­ chung 8-82345 ein sogenanntes Integralguß-Schwungrad erläu­ tert, bei dem der Massenbereich 1, der Flanschbereich 2 und der Plattenbereich 3 integral miteinander verbunden sind und eine Monoblock-Struktur bilden. Jedoch konnte konstruktions­ bedingt dieses Integralguß-Schwungrad die Benutzer nicht zufriedenstellen. Im besonderen ist es schwierig, den Plat­ tenbereich 3 sowohl mit zufriedenstellender Flexibilität als auch mit zufriedenstellender Ermüdungs- und Dauerfestigkeit auszubilden.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Inte­ gralguß-Schwungrad zu schaffen, bei dem der Plattenbereich sowohl ausreichende Flexibilität als auch zufriedenstellende Ermüdungsfestigkeit bzw. Dauerfestigkeit hat.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Integralguß-Schwungrad vorgeschlagen, das aufweist: Einen kreisförmigen Zentrumsflanschbereich; einen mit dem kreisför­ migen Zentrumsflanschbereich konzentrischen, ringförmigen Massenbereich; einen konzentrisch zwischen dem Zentrums­ flanschbereich und dem Massenbereich eingeordneten, ringför­ migen Plattenbereich; und Einrichtungen, die zwischen dem Plattenbereich und dem Massenbereich einen ringförmigen Hohl­ raum definieren, der konzentrisch zum Zentrumsflanschbereich ist und eine ringförmige Öffnung besitzt, die radial einwärts gerichtet ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines integral gegossenen Schwungrads angegeben, das folgende Schritte umfaßt:

• (a) Gießen eines Vorprodukts, das eine installierte Verstär­ kungsstruktur aufweist;
• (b) Ausüben eines bestimmten Schneidverfahrens auf das Vor­ produkt unter pressen desselben; und
• (c) Entfernen der Verstärkungsstruktur aus dem Vorprodukt während des Schneidprozesses.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungs­ gegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer oberen Hälfte eines Schwungrades einer ersten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 2 eine ähnliche Schnittansicht wie Fig. 1, jedoch einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Gußform zum Gießen des Schwungrades gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 4A, B schematische Darstellungen zweier Schwungräder zur Verdeutlichung des Betriebsverhaltens, wobei Fig. 4A eine Querschnittsansicht eines Schwungrades ist, des­ sen Plattenbereich durchgehend gleiche Dicke besitzt, während 4B eine Schnittansicht des anderen Schwungra­ des ist, dessen Plattenbereich eine Dicke aufweist, die sich in radialer Richtung graduell ändert;

Fig. 5 eine Schnittansicht ähnlich der von Fig. 1, jedoch eines Vorproduktes des Schwungrades der zweiten Aus­ führungsform gemäß Fig. 2;

Fig. 6 eine Schnittansicht ähnlich der von Fig. 5, jedoch mit einem wünschenswerten Merkmal, das die zweite Ausführungsform besitzt;

Fig. 7 einen Schnittansicht ähnlich der von Fig. 1, jedoch einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung,

Fig. 8 eine Teilschnittansicht eines Schwungrads, jedoch ei­ ner vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 9 eine Schnittansicht ähnlich der von Fig. 8, jedoch einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung,

Fig. 10 eine Schnittansicht ähnlich der von Fig. 8, jedoch einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 11 eine Schnittansicht ähnlich der von Fig. 8, jedoch einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung; und

Fig. 12 eine Schnittansicht eines konventionellen Schwungra­ des.

Fig. 1 verdeutlicht eine erste Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung, d. h. ein Integralguß-Schwungrad 100A. Der Ein­ fachheit halber wird nachfolgend das Integralguß-Schwungrad nur mehr "Integralschwungrad" genannt.

Das Integralschwungrad 100A weist einen ringförmigen Massen­ bereich 1 auf, der einen peripheren Bereich des Schwungrades konstituiert. Ferner ist ein ringförmiger Montierflanschbe­ reich 2 vorgesehen, der einen Zentrumsbereich des Schwungra­ des konstituiert. Schließlich ist ein nachgiebig flexibler, ringförmiger Plattenbereich 3 vorgesehen, der sich in radia­ ler Richtung zwischen dem Flanschbereich 2 und dem Massenbe­ reich 1 erstreckt. Der Massenbereich 1, der Flanschbereich 2 und der Plattenbereich 3 sind zueinander konzentrisch. Der Flanschbereich 2 ist koaxial mit einem Ende einer Kurbelwelle 6 mittels Bolzen 5 verbindbar. Aufgrund der nachgiebigen Flexibilität des Plattenbereiches 3 ist es dem Massenbereich 1 möglich, relativ zur Kurbelwelle 6 in Vorwärts- und Rück­ wärtsrichtungen zu schwingen.

Wie gezeigt, befindet sich der Massenbereich 1 gerade hinter einem Umfangsbereich des Plattenbereiches 3, so daß dazwi­ schen ein ringförmiger Hohlraum 7 belassen ist. Der ringför­ mige Hohlraum 7 ist konzentrisch mit dem Flanschbereich 2 ge­ formt und besitzt eine in etwa radial nach innen gerichtete, ringförmige Öffnung 7a, durch welche das Innere des Hohlrau­ mes 7 zur Außenseite frei liegt.

Durch Vorsehen des ringförmigen Hohlraums 7 ist es dem Plat­ tenbereich 3 möglich, eine größere radiale Abmessung zu ha­ ben, was dazu führt, daß der Plattenbereich 3 sowohl mit zu­ friedenstellender nachgiebiger Flexibilität als auch mit aus­ reichender Ermüdungs- oder Dauerfestigkeit ausgebildet ist. D.h., daß bei dieser Ausführungsform der Massenbereich 1 eine größere Schwingbewegung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen ausführen kann, ohne Rücksicht auf die Dauerfestigkeit des Plattenbereiches 3 unter normalem Betrieb des Schwungrades nehmen zu müssen. Auf diese Weise werden unerwünschte Biege­ vibrationen des Kurbelwellensystems, an dem das Schwungrad angebracht ist, effektiv gedämpft.

Zusätzlich zu dem vorerwähnten Vorteil ist die Anordnung des Hohlraums 7 auch aus anderen Gründen günstig. D.h., der Hohl­ raum 7 kann als Sammelkammer zum Sammeln gefährlicher Frem­ dobjekte dienen, die entstehen, sobald eine ebene hintere Fläche 1a des Schwungrades in Reibkontakt mit einer Kupplung (nicht gezeigt) tritt.

Fig. 2 betrifft eine zweite Ausführungsform eines Integral­ schwungrades 100B gemäß der vorliegenden Erfindung, das eine Modifikation der ersten Ausführungsform von Fig. 1 ist.

Bei der zweiten Ausführungsform 100B ist eine Vielzahl von Auslaßpassagen 8 in das Schwungrad eingeformt. Jede Auslaß­ passage 8 erstreckt sich von einem Umfangsbereich des ring­ förmigen Hohlraums 7 bis zu einer Frontfläche 1b des Massen­ bereichs 1, um eine Verbindung zwischen dem Inneren des Hohl­ raums 7 und der Außenseite des Schwungrades herzustellen. Wie gezeigt ist jede Passage 8 so schräggestellt, daß der Abstand zwischen der Passage 8 und einer Achse X der Kurbelwelle 6 graduell zunimmt, wenn sich die Passage 8 der Frontfläche 1b des Massenbereichs 1 nähert. Bei der Rotation des Schwungra­ des werden auf diese Weise in dem Hohlraum 7 gesammelte Frem­ dobjekte infolge der auf die Fremdobjekte ausgeübten Zentri­ fugalkraft zur Außenseite abgeführt. Dies bedeutet, daß bei dieser zweiten Ausführungsform solche Fremdobjekte jedesmal nach außen abgeführt werden, wenn der Motor gestartet wird. Verschiedene negative Umstände, die solche gesammelte Frem­ dobjekte verursachen können, werden dadurch eliminiert oder zumindest in ihrer Auswirkung vermindert.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Gießform zum Gießen des Inte­ gralschwungrades 100B der zweiten Ausführungsform.

Die Gießform besteht aus einer Hauptform 10 und aus einem Sandkern 9, der in die Hauptform 10 eingesetzt ist. Der Sand­ kern 9 ist so geformt, daß er mit einem speziell geformten Zwischenabstand zur Hauptform verläuft und mit dem Hohlraum 7 und den Passagen 8 des herzustellenden Schwungrades korre­ spondiert. Zu einem Zweck, der aus der nachfolgenden Be­ schreibung hervorgeht, ist der Sandkern 9 mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen, die sich in einem Ringbereich befin­ den, der mit der nach einwärts gerichteten, ringförmigen Öff­ nung 7a des Schwungrades (s. Fig. 2) korrespondieren.

Wie für die Fachleute auf diesem Gebiet bekannt, wird der Vi­ brationsdämpfungseffekt für die Kurbelwelle in großem Maß be­ einflußt durch die Steifigkeit (oder Federkonstante) des nachgiebig flexiblen Plattenbereichs 3 des Schwungrads. Es ist deshalb besonders wichtig, die Steifigkeit des Plattenbe­ reiches 3 präzise einzustellen.

In der Gießform von Fig. 3 ist die Dicke "t" (s. Fig. 2), die die Steifigkeit des Plattenbereiches 3 bestimmt, durch kombi­ nierte Höhen "t1" und "t2" zwischen der Hauptform 10 und dem Sandkern 9 festgelegt. Da zum Herstellen der Auslaßpassagen 8 der Sandkern 9 mit einer Vielzahl von Abzweigungen 11 geformt ist, deren jede ein zur Hauptform 10 passendes Vorderende be­ sitzt, läßt sich die kombinierte Höhe "t1" in der Nachbar­ schaft jeder Abzweigung 11 präzise einstellen. Dies führt zu einer genauen Kontrolle der Steifigkeit des Plattenbereiches 3 des Schwungrades, das mittels der Gießform hergestellt wird.

Die Fig. 4A und 4B zeigen zwei Integralschwungräder im Be­ trieb. Bei dem Schwungrad gemäß Fig. 4A hat der Plattenbe­ reich 3 eine gleichförmige Dicke "t". Hingegen ändert sich in dem Schwungrad gemäß Fig. 4B die Dicke "t" des Plattenberei­ ches 3 graduell mit einer Zunahme des radialen Abstandes von einer radialen Mittelposition "B" des Plattenbereiches 3. D.h., die Dicke "t" nimmt in einer Richtung radial nach außen bzw. in der Richtung eines Pfeiles "C" von der Mittelposition "B" aus graduell zu. Die Dicke "t" nimmt graduell auch in ra­ dial nach innen gerichteter Richtung bzw. in Richtung des Pfeiles "D" von der Mittelposition "B" aus zu. Dies bedeutet, daß der Plattenbereich 3 des Schwungrads gemäß Fig. 4B den dünnsten Teil bei der Mittelposition "B" besitzt.

Im Fall des Schwungrades von Fig. 4A hat die nachgiebige De­ formation des Plattenbereiches 3 die Neigung, markante Span­ nungen in dem Bereich "A" zu konzentrieren, in dem der Flanschbereich 2 und der Plattenbereich 3 integral miteinan­ der verbunden sind. Aus diesem Grund sollte der Bereich des Punktes "A" so geformt sein, daß er genügend Festigkeit hat. Im Gegensatz dazu wird im Fall des Schwungrades von Fig. 4B durch die konkave Struktur des Plattenbereiches 3 diese uner­ wünschte Spannungskonzentration günstig moderiert oder redu­ ziert. Dies bedeutet in diesem Fall, daß die nachgiebige De­ formation des Plattenbereiches 3 gleichmäßiger verteilt auf­ tritt und sich nicht um die Festigkeit dieses Bereiches zu kümmern braucht.

Natürlich kann die Maßnahme, die bei dem Schwungrad der Fig. 4B angewandt ist, praktisch auch bei den vorerwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 verwendet wer­ den.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen des Integral­ schwungrades 100B der zweiten Ausführungsform von Fig. 2 im Detail unter Bezug auf die Fig. 3 und 5 beschrieben.

Zunächst wird die Gießform gemäß Fig. 3 vorbereitet. Dann wird geschmolzenes Metall in die Gießform eingegossen. Es ist dabei hervorzuheben, daß die Anordnung der Öffnungen 12 im Sandkern 9 einen gleichförmigen Fluß des geschmolzenen Me­ talls in die Gießform unterstützt. Sobald das geschmolzene Metall in der Gießform in einem bestimmten Ausmaß abgekühlt und verfestigt ist, wird die Gießform in bekannter Weise zer­ legt, um das Metallprodukt zu entnehmen. Dann wird der Sand­ kern 9 aus dem Produkt ausgekratzt und wird das Produkt einer bestimmten spanabhebenden Bearbeitung (Schneidbearbeitung) unterworfen.

Mit diesen Verfahrensschritten wird ein Vorprodukt 100B′ ge­ mäß Fig. 5 erreicht. In diesem Vorprodukt 100B′ sind zusätz­ lich zu den vorerwähnten Auslaßpassagen 8 viele Brücken 13 durch die Anordnung der Öffnungen 12 im Sandkern 9 vorhanden. Jede Brücke 13 erstreckt sich quer über die nach innen ge­ richtete, ringförmige Öffnung 7a.

Es ist hervorzuheben, daß aufgrund der Existenz der Brücken 3 die mechanische Festigkeit des Vorprodukts erhöht ist. Des­ halb ist die vorbestimmte Schneidbearbeitung des Vorprodukts leicht und präzise durchführbar. D.h., jede Brücke 13 kann dann als ein Verstärkungsglied dienen.

Dieses vorteilhafte Merkmal wird im Hinblick auf Fig. 6 deut­ licher erläutert. Auch wenn während der Schneidbearbeitung eine Kraft oder ein Preßdruck "E" erzeugt und auf das Vorpro­ dukt ausgeübt wird, kann der Massenbereich 1 eine signifikan­ te Stabilität gegen seine Deformation aufbringen. Es ist des­ halb die Bearbeitung der hinteren Fläche 1a und der Frontflä­ che 1b des Vorproduktes 100B′ leicht und präzise durchzufüh­ ren, wie bereits erwähnt wurde.

Nachdem die vorerwähnte Schneidbearbeitung abgeschlossen wur­ de, sind alle Brücken 13 in bekannter Weise entfernt. Dann ist das Schwungrad 100B der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 fertiggestellt.

Natürlich kann auch das Schwungrad 100A der ersten Ausfüh­ rungsform von Fig. 1 auf im wesentlichen dieselbe Weise her­ gestellt werden.

Fig. 7 zeigt ein Integralschwungrad 100C einer dritten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung, das eine Modifikati­ on der vorerwähnten ersten Ausführungsform von Fig. 1 ist.

Bei dieser dritten Ausführungsform des Integralschwungrades 100C ist konzentrisch zum Flanschbereich 2 eine ringförmige Nut 80 in eine unbearbeitete, rauhe Rückenfläche des Platten­ abschnittes 3 eingeformt. Zum Herstellen der ringförmigen Nut 80 wird die unbearbeitete, rauhe Hinterfläche des Plattenbe­ reiches 3, die aus Gießmetall gebildet ist, einem Schneidver­ fahren unterworfen. Wie gezeigt, besitzt die Nut 80 eine ge­ rundete Bodenwand.

Aufgrund der Anordnung der ringförmigen Nut 80 wird eine si­ gnifikante Spannung gleichmäßig verteilt in einem Bereich "C", wobei diese Spannung unvermeidlich entsteht, sobald der Plattenbereich 3 nachgiebig gebogen wird. Der Bereich "C" er­ streckt sich entlang der ringförmigen Nut 80. Auf diese Weise wird die Dauerfestigkeit des Plattenbereiches 3 und somit die des Schwungrades gesteigert.

Eine vierte Ausführungsform eines Integralschwungrades 100D gemäß Fig. 8 ist eine Modifikation der vorerwähnten dritten Ausführungsform.

Bei dieser vierten Ausführungsform des Schwungrades 100D ist die ringförmige Nut 80 in einem Bereich "D1" angeordnet, in dem der Flanschbereich 2 und der Plattenbereich 3 integral durch einen Verbindungsteil miteinander verbunden sind, des­ sen äußere Fläche gleichförmige gekrümmt ist. Die Krümmung bildet einen Teil eines Kreises mit einem Radius "R1". Im Be­ reich "D1" nimmt die Dicke des Plattenbereiches 3 in radialer Richtung zum Flanschbereich 2 hin graduell zu.

Die fünfte Ausführungsform eines Integralschwungrades 100E gemäß Fig. 9 ist ebenfalls eine Modifikation der vorerwähnten dritten Ausführungsform von Fig. 7.

Bei dieser fünften Ausführungsform 100E ist die ringförmige Nut 80 in einem Bereich "D2" angeordnet, in dem der Flansch­ bereich 2 mit dem Plattenbereich 3 integral über einen Ver­ bindungsbereich verbunden ist. Der Verbindungsbereich hat ei­ ne ebene Außenfläche, die relativ zur Hinterfläche der Plat­ ten- und Flanschbereiche 3 und 2 geneigt ist. Im Bereich "D2" nimmt die Dicke des Plattenbereiches 3 graduell in radialer Richtung zum Flanschbereich 2 hin zu.

Eine sechste Ausführungsform eines Integralschwungrades 100F gemäß Fig. 10 ist ebenfalls eine Modifikation der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 7.

Bei der sechsten Ausführungsform des Integralschwungrades 100F ist die ringförmige Nut 80 so geformt, daß die Tiefe "h1" einer radial außen liegenden Seite davon gleich oder kleiner als die Tiefe "h2" einer radial inneren Seite davon ist. D.h., bei der sechsten Ausführungsform ist "h1" "h2". In anderen Worten ist unter Berücksichtigung eines Schnittes der ringförmigen Nut 80 der Radius "r1" der Krümmung der äu­ ßeren Seite gleich oder größer als der Radius "r2" der Krüm­ mung der inneren Seite. Dies bedeutet, daß "r1" "r2". Es läßt sich auch sagen, daß der tiefste Teil der ringförmigen Nut 80 näher einer inneren Böschung der Nut 80 liegt als der äußeren Böschung. Mit dieser Maßnahme läßt sich eine uner­ wünschte Spannungskonzentration an der unbearbeiteten Hinter­ flächenzone "E" des Plattenbereiches 3 verringern.

Eine siebte Ausführungsform des Integralschwungrades 100G ge­ mäß der vorliegenden Erfindung und gemäß Fig. 11 ist eben­ falls eine Modifikation der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 7.

Bei der siebten Ausführungsform des Integralschwungrades 100G sind drei, d. h. ein äußere, eine mittlere und eine innere, konzentrische ringförmige Nuten 80a, 80b und 80c in der unbe­ handelten rauhen Hinterfläche des Plattenbereiches 2 nahe dem Flanschbereich 2 geformt. Jede Nut hat eine Tiefe "h1", "h2" oder "h3". Es gilt "h1" "h2" "h3". In einem Schnitt jeder der ringförmigen Nuten 80a, 80b oder 80c ist bei einer Gegenüber­ stellung zu erkennen, daß der Radius "r1" der Krümmung der äußeren ringförmigen Nut 80a gleich oder größer als der Radi­ us "r2" der Krümmung der mittleren ringförmigen Nut 80b ist, der wiederum gleich oder größer als der Radius "r3" der Krüm­ mung der inneren ringförmigen Nut 80c ist. Dies bedeutet, daß "r1" "r2" "r3" ist. Mit dieser Maßnahme wird wie im Fall der vorerwähnten sechsten Ausführungsform des Integralschwungra­ des 100F eine unerwünschte Spannungskonzentration an der un­ behandelten Hinterflächenzone "E" des Plattenbereiches 3 re­ duziert.

Natürlich können bei der siebten Ausführungsform des Inte­ gralschwungrades 100G mehr als drei ringförmige Nuten vorge­ sehen werden.

Nachfolgend werden verschiedene Vorteile der vorerwähnten Ausführungsform erläutert.

Aufgrund der Anordnung des ringförmigen Hohlraumes 7 kann der Plattenbereich 3 des Integralschwungrades eine größere radia­ le Dimension haben. Dies verleiht dem Plattenbereich 3 sowohl eine zufriedenstellende nachgiebige Flexibilität als auch ei­ ne ausreichende Dauerfestigkeit.

Da der vorgesehene ringförmige Hohlraum 7 Luft enthält, die ein wärmeisolierendes Medium ist, wird die Wärmeübertragung von dem Massenbereich 1 auf die Kurbelwelle 6 verringert. Tatsächlich wird nämlich erhebliche Wärme erzeugt, wenn die ebene Hinterfläche 1a des Massenbereiches 1 mit einer Kupp­ lung (nicht gezeigt) in Reibeingriff kommt. Da die Anordnung des ringförmigen Hohlraumes 7 die Gesamtoberfläche des Schwungrades vergrößert, wird eine gleichförmige intensive Wärmeabstrahlung von dem Schwungrad begünstigt.

Der ringförmige Hohlraum 7 dient ferner als Sammelkammer zum Sammeln gefährlicher Fremdobjekte, die auftreten können, so­ bald die ebene Hinterfläche 1a des Schwungrades an der Kupp­ lung reibt.

Im Fall der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 können die gesammelten Fremdobjekte in dem Hohlraum 7 zur Außenseite durch die Auslaßpassagen 8 abgeführt werden, sobald das Schwungrad rotiert. Störungen, die ansonsten durch derartige Fremdobjekte hervorgerufen werden können, lassen sich auf diese Weise wirksam vermeiden oder zumindest in ihrer Auswir­ kung reduzieren.

In dem Schwungrad gemäß Fig. 4B kann die eigenartige Ausbil­ dung des Plattenbereiches 3 unerwünschte Streßkonzentrationen wünschenswert moderieren oder reduzieren.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Vorprodukt 100B′ mit einer robusten Struktur hergestellt, an dem sich eine spanabhebende Bearbeitung präzise und einfach ausführen läßt. Dies bedeutet, daß die spanabhebende Bearbeitung leicht und präzise durchführbar ist, und zwar aufgrund der robusten Struktur. Sobald die spanabhebende Bearbeitung ( Schneidbear­ beitung) abgeschlossen ist, sind jedoch die Brücken 13, die dem Vorprodukt 100B′ die robuste Struktur verliehen, ent­ fernt.

Bei dem Verfahren wird aufgrund der Anordnung der Öffnungen 12 im Sandkern 9 (Fig. 3) ein gleichmäßiges Einfließen des geschmolzenen Metalls in die Gießform erreicht.

In den Fällen der dritten bis siebten Ausführungsform der Schwungräder 100C bis 100G sind eine oder mehrere ringförmige Nuten in die unbearbeitete, rauhe Hinterfläche des Plattenbe­ reiches 3 eingeformt. Aufgrund der Anordnung dieser ringför­ migen Nuten werden Spannungen in der erläuterten Weise gleichmäßig verteilt, die unvermeidlich erzeugt werden, wenn der Plattenbereich 3 nachgiebig gebogen wird. Auf diese Weise wird die Haltbarkeit der Schwungräder 100C bis 100G gegen Er­ müdung stark gesteigert.

Claims (21)

1. Integralguß-Schwungrad mit einem kreisförmigen Mittel­ flanschbereich, einem zum Mittelflanschbereich konzentri­ schen, ringförmigen Massenbereich, und einem ringförmigen Plattenbereich, der konzentrisch zwischen dem Mittelflansch­ bereich und dem Massenbereich eingeordnet ist, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die zwischen dem Plattenbereich (3) und dem Massenbereich (1) einen ringförmigen Hohlraum (7) defi­ nieren, der eine radial nach innen gerichtete, ringförmige Öffnung (7a) besitzt und konzentrisch zum Mittelflanschbe­ reich (2) ist.

2. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Plattenbereich (3) einen radial innenliegenden Teil besitzt, der mit dem Mittelflanschbereich (2) integral ausgebildet ist, und einen radial außenliegenden Teil besitzt, der integral ist mit dem Massenbereich (1).

3. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Hohlraum (7) so ausgebildet ist, daß eine radiale Dimension des ringförmigen Plattenbe­ reiches (3) vergrößert ist.

4. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke (t) des ringförmigen Plattenbereiches (3) mit einer Veränderung des Abstandes von einem Zentrum des Mittelflanschbereiches (2) variiert.

5. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke (t) des ringförmigen Plattenbereiches (3) in einem radialen Mittelbereich desselben am kleinsten ist.

6. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, zum definieren von Passagen (8) entweder im Massenbereich (1) oder im Plat­ tenbereich (3), durch welche Passagen das Innere des ringför­ migen Hohlraums (7) mit der Außenseite des Schwungrades in Verbindung ist.

7. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede der Passagen (8) in Bezug auf eine Achse (X) des Mittelflanschbereiches (2) geneigt ist und sich von einem radial äußersten Teil des ringförmigen Hohlraums (7) bis zu einer Frontfläche (1b) des Massenbereichs (1) er­ streckt.

8. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Passage (8) derart geneigt ist, daß der Abstand zwischen der Passage (8) und der Achse (X) des Mit­ telflanschbereiches (2) graduell zunimmt, um so mehr sich die Passage (8) der Frontfläche (1b) des Massenbereichs (1) nä­ hert.

9. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Plattenbereich (2) an einer Hinterfläche davon mit wenigstens einer ringförmigen Nut (80, 80a, 80b, 80c) geformt ist, die mit dem Mittelflanschbereich (2) konzentrisch ist.

10. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ringförmige Nut (80, 80a, 80b, 80c) durch spanabhebende Bearbeitung der Hinterfläche des Plattenberei­ ches (3) gebildet ist.

11. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ringförmige Nut (80, 80a, 80b, 80c) eine gerundete Bodenwand aufweist.

12. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ringförmige Nut (80, 80a, 80b, 80c) in ei­ nem Bereich angeordnet ist, in dem der Flanschbereich (2) und der Plattenbereich (3) integral über einen Verbindungsteil miteinander verbunden sind, dessen äußere Fläche gleichförmig gekrümmt ist.

13. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschnitt der gleichförmig gekrümmten äu­ ßeren Oberfläche des Verbindungsteils einen Teil eines gege­ benen Kreises konstituiert.

14. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ringförmige Nut (80, 80a, 80b, 80c) in ei­ nem Bereich angeordnet ist, in dem der Flanschbereich (2) durch einen Verbindungsteil mit dem Plattenbereich (3) inte­ gral verbunden ist, und daß die Außenfläche des Verbindungs­ teil eben und relativ zu den Hinterflächen der Platten- und Flanschbereiche geneigt ist.

15. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der tiefste Teil der ringförmigen Nut (80) nä­ her bei einer inneren Böschung der Nut liegt als bei einer äußeren Böschung derselben.

16. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Plattenbereich (3) an seiner Hinterfläche mit einer Vielzahl ringförmiger Nuten (80a, 80b, 80c) geformt ist, die zum Mittelflanschbereich (2) konzen­ trisch liegen.

17. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tiefe (h1, h2, h3) irgendeiner der ringför­ migen Nuten (80a, 80b, 80c) kleiner ist als die Tiefe einer anderen ringförmigen Nut, die gerade innerhalb der erst er­ wähnten ringförmigen Nut angeordnet ist.

18. Integralguß-Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Massenbereich (1) an einer dem ringförmigen Hohlraum (7) abgewandten Seite eine Fläche (1a) besitzt, mit der eine von einer Kupplung angetriebene Platte in Reibkontakt bringbar ist.

19. Integralguß-Schwungrad mit einem kreisförmigen Mittel­ flanschbereich, einem zum Mittelflanschbereich konzentri­ schen, ringförmigen Massenbereich, und einem ringförmigen Plattenbereich, der konzentrisch zwischen dem Mittelflansch­ bereich und dem Massenbereich eingeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Einrichtungen zwischen dem Plattenbereich (3) und dem Massenbereich (1) einen ringförmigen Hohlraum (7) definieren, der eine radial einwärts gerichtete, ringförmige Öffnung besitzt und mit dem Mittelflanschbereich (2) konzen­ trisch ist, daß die Dicke des ringförmigen Plattenbereiches (2) geringer ist als die Dicke des ringförmigen Massenberei­ ches (1), daß ein äußerer Durchmesser des ringförmigen Plat­ tenbereiches (2) größer ist als ein innerer Durchmesser des ringförmigen Massenbereichs (1), und daß der ringförmige Mas­ senbereich (1) integral verbunden ist mit einem radial äuße­ ren Umfangsbereich des ringförmigen Plattenbereiches (2), derart, daß eine aus dem Massenbereich und dem Plattenbereich bestehende integrale Struktur einen im wesentlichen U- förmigen Querschnitt besitzt.

20. Verfahren zum Herstellen eines Integralguß-Schwungrades, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Gießen eines Vorproduktes, wobei das Vorprodukt eine in­ stallierte Verstärkungsstruktur aufweist;
• b) Ausüben eines vorbestimmten spanabhebenden Prozesses an dem Vorprodukt während dieses gepreßt wird; und
• c) Entfernen der Verstärkungsstruktur aus dem Vorprodukt bei der spanabhebenden Bearbeitung.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt a) folgende Schritte umfaßt:

• d) Vorbereiten einer Gießform, die eine Hauptform und einen Sandkern umfaßt, der in der Hauptform installiert ist;
• e) Formen einer Vielzahl von Öffnungen in dem Sandkern, wobei diese Öffnungen vorgesehen sind zum Herstellen der besag­ ten Verstärkungsstruktur;
• f) Eingießen geschmolzenen Metalls in die Gießform auf eine Weise, bei der das geschmolzene Metall in und durch die Öffnungen des Sandkerns fließen kann;
• g) Zerlegen der Gießform zum Entfernen des Vorproduktes, so­ bald das Metall in der Form zumindest zu einem bestimmten Grad abgekühlt ist.