DE19757172A1

DE19757172A1 - Drive mechanism with drive and driven rotary mass

Info

Publication number: DE19757172A1
Application number: DE1997157172
Authority: DE
Inventors: Joerg Dr Ing Weber
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-06-24

Abstract

A release (7) for disconnecting the rotary oscillations of the drive rotary mass (3,4,6) from the driven rotary mass (2,5) is positioned between the drive and driven rotary mass. Both rotary masses rotate on a pivot axis. A positive connection(7) is between the two rotary masses. The one rotary mass has at least one carrier , and the other rotary mass has thrust pieces for the carrier in both rotary oscillating directions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebseinrichtungen zum Übertragen von Drehbewegungen von einer treibenden Drehmasse auf eine getriebene Dreh masse, wobei eine Einrichtung zum Entkuppeln von Drehschwingungen der treibenden Drehmasse von der getriebenen Drehmasse vorgesehen ist. Derartige Drehschwingungen treten beispielsweise im Aggregatetrieb von Kraftfahrzeugen aufgrund der Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle auf. In einem der artigen Aggregatetrieb kann die treibende Drehmasse beispielsweise die von der Kurbelwelle über einen Riemen angetriebene Riemenscheibe des Generators sein, wobei in diesem Beispiel die getriebene Drehmasse der Generator bzw. die Drehmasse der Generatorwelle ist.The present invention relates to drive devices for transmitting Rotational movements from a driving rotating mass to a driven rotating mass, a device for decoupling torsional vibrations of the driving rotating mass is provided by the driven rotating mass. Such Torsional vibrations occur, for example, in the aggregate drive of motor vehicles due to the rotational irregularities of the crankshaft. In one of the like aggregate drive, the driving rotating mass, for example, that of Crankshaft driven by a belt driven generator pulley be, in this example the driven rotating mass of the generator or is the rotating mass of the generator shaft.

Background of the Invention

Aus der DE 43 09 548 A1 beispielsweise ist ein Aggregatetrieb einer Brenn kraftmaschine bekannt, bei dem zwischen der Riemenscheibe des Generators und der Generatorwelle eine Freilaufkupplung angeordnet ist. Die Freilauf kupplung gewährleistet eine reibschlüssige Mitnahme der Generatorwelle durch die Riemenscheibe und einen Freilauf der Generatorwelle gegenüber der Riemenscheibe, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Riemenscheibe infolge der Drehungleichförmigkeit kleiner als die Winkelgeschwindigkeit der Genera torwelle wird. Nachteilig bei der Verwendung von Freiläufen, insbesondere Klemmrollenfreiläufen ist jedoch, daß ein Durchrutschen der Klemmrollen beispielweise entlang der zylindrischen Klemmbahn möglich ist und demzufolge der Antrieb unterbrochen bzw. gestört ist. Dies kann dann der Fall sein, wenn der Reibbeiwert zwischen Klemmrolle und zylindrischer Klemmbahn unzulässig niedrig ist. Drehungleichförmigkeiten bis zu einigen Grad werden bei bekann ten Verbrennungskraftmaschinen an der Kurbelwelle gemessen. Das bedeutet, bezogen auf den Freilauf, daß ein regulärer Freilaufbetrieb bei konstanten Motordrehzahlen überhaupt nicht erreicht wird, weil die Verdrehung zwischen Generatorwelle und Riemenscheibe höchstens wenige Grad beträgt. Die Klemmrollen werden deshalb unter Umständen nicht gleichmäßig über ihren gesamten Umfang abgenutzt, so daß die Klemmrolle eine Kontur erhält, die von ihrer ursprünglichen zylindrischen Gestalt abweicht. Eine derart veränderte Kontur der Klemmrolle kann sich ebenfalls ungünstig auf den geforderten Reibschluß zwischen Generatorwelle und Riemenscheibe auswirken.From DE 43 09 548 A1, for example, an aggregate drive is a burner Engine known in the between the pulley of the generator and a one-way clutch is arranged on the generator shaft. The freewheel clutch ensures a frictional entrainment of the generator shaft the pulley and a freewheel of the generator shaft opposite the Pulley when the angular speed of the pulley as a result the rotational nonuniformity is less than the angular velocity of the genera Torwelle will. A disadvantage when using freewheels, in particular Clamping roller freewheels is, however, a slipping of the clamping rollers for example along the cylindrical clamping path is possible and consequently the drive is interrupted or faulty. This can be the case if the coefficient of friction between the clamping roller and the cylindrical clamping track is not permitted is low. Rotation irregularities up to a few degrees are known th internal combustion engines measured on the crankshaft. That means, based on the freewheel that a regular freewheeling operation at constant Engine speeds are not reached at all because of the twist between Generator shaft and pulley is at most a few degrees. The Pinch rollers may therefore not be evenly above theirs worn over the entire circumference, so that the pinch roller receives a contour of deviates from its original cylindrical shape. Such a change Contour of the pinch roller can also adversely affect the required Impact friction between generator shaft and pulley.

Summary of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Antriebseinrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs i derart weiterzubilden, daß einerseits die Drehschwingungen der treibenden Drehmasse einwandfrei von der getriebenen Drehmasse abgekoppelt werden und daß andererseits eine sichere Mitnahme der getriebenen Drehmasse gewährleistet ist, um Drehbewe gungen von der treibenden Drehmasse auf die getriebene Drehmasse zu über tragen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den beiden Drehmassen eine mit Umfangsspiel in den Drehschwingungsrichtungen behaftete formschlüssige Verbindung vorgesehen ist. Durch den Formschluß wird die einwandfreie Mitnahme der getriebenen Drehmasse gewährleistet. Ein bestimmtes Reibverhalten, wie es bei bekannten Freiläufen erforderlich ist, entfällt bei der erfindungsgemäßen formschlüssigen Verbindung. Das Umfangs spiel wird auf die Amplituden der Drehschwingungen bzw. der Drehungleich förmigkeiten im gegebenen Anwendungsfall abgestimmt und festgelegt.The object of the present invention is therefore to provide a drive device develop the features of the preamble of claim i such that on the one hand, the torsional vibrations of the driving rotating mass perfectly the driven rotating mass are uncoupled and that on the other hand a Safe driving of the driven rotating mass is guaranteed to turn transfers from the driving rotating mass to the driven rotating mass carry. According to the invention this object is achieved in that between the two rotating masses one with circumferential play in the torsional vibration directions Affected positive connection is provided. Through the form fit the perfect take-along of the driven rotating mass is guaranteed. A certain friction behavior, as is required with known freewheels, does not apply to the positive connection according to the invention. The scope play is the same on the amplitudes of the torsional vibrations or the rotation formulations are coordinated and defined in the given application.

Eine einfache erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß die eine Dreh masse mit wenigstens einem Mitnehmer und die andere Drehmasse mit An schlägen für den Mitnehmer in den Drehschwingungsrichtungen versehen ist, wobei zwischen dem Mitnehmer und den Anschlägen das Umfangspiel vor gesehen ist. Beispielsweise kann ein Vorsprung in eine durch Wände begrenzte Ausnehmung eines Ringes eingreifen, wobei die Erstreckung der Ausnehmung in Umfangsrichtung das Umfangsspiel bestimmt.A simple development according to the invention provides that the one rotation mass with at least one driver and the other rotating mass with An impacts for the driver in the torsional vibration directions, the circumferential clearance between the driver and the stops is seen. For example, a protrusion into a wall Engagement recess of a ring, the extension of the recess determines the circumferential play in the circumferential direction.

Zur Vermeidung impulsartiger Belastungen infolge des Formschlusses wird vorgeschlagen, daß ein in den Drehschwingungsrichtungen wirksames Feder element einerseits an der treibenden Drehmasse und andererseits an der getrie benen Drehmasse abgestützt ist, wobei der Federweg und die Federsteifigkeit des Federelementes auf die Drehschwingungsamplituden abgestimmt sind. Die treibende Drehmasse schlägt nicht ungebremst auf die verzögerte angetriebene Drehmasse auf, sondern wird infolge der Federwirkung gegenüber der angetrie benen Drehmasse vor dem Formschluß verzögert bzw. abgebremst.To avoid impulsive loads due to positive locking proposed that an effective spring in the torsional directions element on the one hand on the driving rotating mass and on the other hand on the gearbox benen rotational mass is supported, the travel and the spring stiffness of the spring element are matched to the torsional vibration amplitudes. The the driving rotating mass does not hit the decelerated driven one unchecked Rotational mass on, but is driven due to the spring action compared to the benen rotating mass delayed or braked before the positive locking.

In bekannter Weise werden die beiden Drehmassen mittels einer Wälzlagerung drehbar zueinander gelagert. Ein besonderer Vorteil der Erfindung in Verbin dung mit der bekannten Wälzlagerung wird dadurch erreicht, daß an beiden Drehmassen zu deren gemeinsame Drehachse konzentrisch angeordnete, teilzylinderische Laufbahnen für Wälzkörper vorgesehen sind, wobei die teil zylindrischen Laufbahnen beider Drehmassen umfangsseitig durch Erhebungen begrenzt sind und wobei der lichte Abstand zwischen Erhebungen beider Drehmassen kleiner als der Durchmesser des Wälzkörpers ist. Bei dieser erfin dungsgemäßen Weiterbildung übernehmen die Wälzkörper zwei Funktionen: erstens stellen sie mit den Erhebungen beider Drehmassen eine formschlüssige Verbindung her und zweitens sind die beiden Drehmassen über diese Wälzkör per im Bereich der Schwingungsamplituden drehbar zueinander gelagert, wobei die Erstreckung der teilzylindrischen Laufbahnen in Umfangsrichtung abge stimmt ist auf die Amplituden der Drehschwingungen.In a known manner, the two rotating masses by means of a roller bearing rotatably mounted to each other. A particular advantage of the invention in Verbin manure with the known rolling bearing is achieved in that at both Turning masses concentrically arranged to their common axis of rotation, partially cylindrical raceways are provided for rolling elements, the part cylindrical raceways of both turning masses on the circumference by elevations are limited and the clear distance between elevations of both Is less than the diameter of the rolling element. With this invent According to the invention, the rolling elements perform two functions: firstly, they provide a positive fit with the elevations of both turning masses Connection here and second are the two rotating masses via these rolling elements per rotatably mounted to each other in the range of the vibration amplitudes, wherein the extent of the partially cylindrical raceways abge in the circumferential direction is true to the amplitudes of the torsional vibrations.

Bevorzugt sind die Erhebungen als in Umfangsrichtung erstreckte Rampen ausgebildet, wobei der Wälzkörper mit der an einem umfangsseitigen Ende der einen teilzylindrischen Laufbahn gelegenen ersten Rampe und mit der an dem gegenüberliegenden umfangsseitigen Ende der anderen teilzylindrischen Lauf bahn gelegenen zweiten Rampe eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Drehmassen herstellt. Der Anstieg der Rampen kann konstant oder auch progressiv sein. Der Rampenverlauf kann beispielsweise derart bestimmt sein, daß die Klemmrollen abhängig vom anliegenden Drehmoment unter elastischer Verformung gegen die Rampen angedrückt werden. Bei dieser erfindungsgemä ßen Weiterbildung werden impulsartige Belastungen durch die elastischen Verformungen der zwischen den Rampen eingeklemmten Wälzkörper abge schwächt. Die erste und die zweite Rampe sind einander zugewandt, um den sicheren Formschluß zu gewährleisten.The elevations are preferred as ramps extending in the circumferential direction formed, the roller body with the at a peripheral end of the a partially cylindrical raceway located on the first ramp and with the opposite peripheral end of the other part-cylindrical barrel located second ramp a positive connection between the manufactures both turning masses. The rise of the ramps can be constant or too be progressive. The course of the ramp can be determined, for example, that the pinch rollers depending on the torque applied under elastic Deformation against the ramps. In this invention t further training are impulsive loads due to the elastic Abge deformations of the rolling elements clamped between the ramps weakens. The first and second ramps face each other around the to ensure secure positive locking.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with the aid of two in a total of four figures illustrated embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Generator; Fig. 1 shows a longitudinal section through a generator;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 2 is a cross section along the line II-II in Fig. 1;

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung die mit III bezeichnete Einzel heit aus Fig. 2 und Fig. 3 in an enlarged view, the individual designated III from Fig. 2 and

Fig. 4 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch mit einer modifizierten formschlüssigen Verbindung. Fig. 4 is a view as in Fig. 3, but with a modified positive connection.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Generator 1, der in einem nicht dargestell ten Aggregatetrieb einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Auf der Genera torwelle 2 des Generators 1 ist eine Riemenscheibe 3 angeordnet, die mittels eines Treibriemens 4 angetrieben wird. Zwischen der Riemenscheibe 3 und der Generatorwelle 2 sind ein Innenring 5, ein Außenring 6 und zwischen den Ringen 5, 6 sind Wälzkörper 7 angeordnet. Der Außenring 6 ist drehfest mit der Riemenscheibe 3 und der Innenring 5 ist drehfest mit der Generatorwelle 2 verbunden. Fig. 1 shows a longitudinal section of a generator 1 , which is arranged in a non-shown thine drive of an internal combustion engine. On the genera tor shaft 2 of the generator 1 , a pulley 3 is arranged, which is driven by a drive belt 4 . Between the pulley 3 and the generator shaft 2, an inner ring 5, an outer ring 6 and between the rings 5, 6 are rolling elements 7 are arranged. The outer ring 6 is rotatably connected to the pulley 3 and the inner ring 5 is rotatably connected to the generator shaft 2 .

Fig. 2 zeigt die Ringe 5, 6 mit den dazwischen angeordneten Wälzkörpern 7 im Querschnitt. Mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Wälzkörper 7 sind zwischen den Ringen 5, 6 angeordnet. In vergrößerter Darstellung zeigt Fig. 2 shows the rings 5 , 6 with the rolling elements 7 arranged between them in cross section. A plurality of rolling elements 7 distributed over the circumference are arranged between the rings 5 , 6 . Shows in an enlarged view

Fig. 3 deutlich an dem Innenring 5 und dem Außenring 6 ausgebildete teil zylindrische Laufbahnen 8, 9, an denen die Wälzkörper 7 abwälzen. Die Laufbahnen 8, 9 sind koaxial zu der gemeinsamen Drehachse der Riemen scheibe 3 und der Generatorwelle 2 angeordnet. Umfangsseitig sind die teil zylindrischen Laufbahnen 8,9 begrenzt durch ansteigende Rampen 10, 11. Die lichte Weite zwischen den beiden Ringen 5, 6 außerhalb der Laufbahnen 8, 9 ist kleiner als der Durchmesser des Wälzkörpers 7. Auf diese Weise ist sicherge stellt, daß eine formschlüssige Verbindung zwischen den Ringen 5, 6 hergestellt werden kann. Im vorliegenden Fall erfolgt die formschlüssige Mitnahme des Innen rings 5 durch den Außenring 6, wenn der Außenring 6 gegenüber dem Innenring 5 beispielsweise im Uhrzeigersinn soweit gedreht wird, bis der Wälzkörper 7 einerseits an der linksseitigen Rampe 11 des Außenrings 6 und andererseits an der rechtsseitigen Rampe 10 des Innenrings 5 anschlägt. Bei einem weiteren Drehen des Außenrings 6 erfolgt die zwangsweise Mitnahme des Innenrings 5. Die Bogenlänge der teilzylindrischen Laufbahnen 8, 9 ist so groß bemessen, daß die von der Kurbelwelle verursachten Drehungleichförmig keiten von der Generatorwelle 2 weitgehend abgekoppelt sind. Die Steigung der Rampen 10, 11 kann derart bemessen sein, daß der Wälzkörper 7 unter allmählicher elastischer Verformung in die Rampen 10, 11 einrollt. Auf diese Weise werden impulsartige Belastungen bei Mitnahme des Innenrings 5 durch den Außenring 6 reduziert. Fig. 3 clearly formed on the inner ring 5 and the outer ring 6 partially cylindrical raceways 8 , 9 , on which the rolling elements 7 roll. The raceways 8 , 9 are arranged coaxially to the common axis of rotation of the belt pulley 3 and the generator shaft 2 . The partially cylindrical raceways 8 , 9 are delimited on the circumference by rising ramps 10 , 11 . The clear width between the two rings 5 , 6 outside the raceways 8 , 9 is smaller than the diameter of the rolling element 7 . In this way it is sicherge that a positive connection between the rings 5 , 6 can be made. In the present case the form-locking entrainment of the inner carried rings 5 through the outer ring 6, when the outer ring 6 is rotated so far with respect to the inner ring 5, for example clockwise until the rolling elements 7 on the one hand at the left side ramp 11 of the outer ring 6 and on the other hand, on the right-side ramp 10 of the inner ring 5 strikes. If the outer ring 6 is rotated further, the inner ring 5 is forcibly entrained. The arc length of the part-cylindrical raceways 8 , 9 is dimensioned so large that the rotationally uneven speeds caused by the crankshaft are largely decoupled from the generator shaft 2 . The slope of the ramps 10 , 11 can be dimensioned such that the rolling element 7 rolls into the ramps 10 , 11 with gradual elastic deformation. In this way, pulse-like loads when the inner ring 5 is carried along by the outer ring 6 are reduced.

Eine gegenüber Fig. 3 modifizierte formschlüssige Verbindung zeigt Fig. 4. Anstelle der Rampen und Wälzkörper ist hier vorgesehen, daß der Außenring 6 einen Mitnehmer 12 aufweist, der in eine Ausnehmung 13 des Innenrings 5 eingreift. Umfangsseitig ist die Ausnehmung 13 begrenzt durch Anschläge 14 bildende Wände, gegen die der Mitnehmer je nach Drehrichtung zur form schlüssigen Mitnahme des Innenrings 5 anschlägt. Zu beiden Seiten des An schlags 12 sind in der Ausnehmung 13 Federn 15 angeordnet, die einerseits an dem Innenring 5 und die andererseits an dem Mitnehmer 12 abgestützt sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß impulsartige Belastung bei formschlüssi ger Mitnahme des Innenrings 5 reduziert sind. Die Federn 15 sind für die Funktion der Erfindung nicht zwingend erforderlich. FIG. 4 shows a positive connection that is modified compared to FIG. 3. Instead of the ramps and rolling elements, it is provided here that the outer ring 6 has a driver 12 which engages in a recess 13 of the inner ring 5 . On the circumferential side, the recess 13 is delimited by walls 14 forming stops, against which the driver strikes, depending on the direction of rotation, for the positive entrainment of the inner ring 5 . On both sides of the shock 12 13 springs 15 are arranged in the recess and on the other hand supported on the carrier 12 on the one hand to the inner ring. 5 In this way it is ensured that pulse-like loads are reduced when driving the inner ring 5 with positive engagement. The springs 15 are not absolutely necessary for the function of the invention.

Die Umfangsfläche des Mitnehmers 12 und der Boden 16 der Ausnehmung 13 stehen in Gleitkontakt miteinander, so daß der Außenring 6 gegenüber dem Innenring 5 gleitgelagert ist. Die umfangsseitige Erstreckung der Ausnehmung 13 ist abgestimmt auf die Amplitude der Drehungleichförmigkeit in der vorgesehe nen Anwendung. The peripheral surface of the driver 12 and the bottom 16 of the recess 13 are in sliding contact with one another, so that the outer ring 6 is slidably supported relative to the inner ring 5 . The circumferential extent of the recess 13 is matched to the amplitude of the rotational irregularity in the intended application.

Reference list

11

Generator
generator

22nd

Generatorwelle
Generator shaft

33rd

Riemenscheibe
Pulley

44th

Treibriemen
Drive belt

55

Innenring
Inner ring

66

Außenring
Outer ring

77

Wälzkörper
Rolling elements

88th

teilzylindrische Laufbahn
semi-cylindrical track

99

teilzylindrische Laufbahn
semi-cylindrical track

1010th

Rampe
ramp

1111

Rampe
ramp

1212th

Mitnehmer
Carrier

1313

Ausnehmung
Recess

1414

Anschlag
attack

1515

Feder
feather

1616

Boden
ground

Claims

1. Drive device for transmitting rotary movements, with a drive the rotating mass ( 3 , 4 , 6 ), between the and a driven rotating mass ( 2 , 5 ) a device ( 7 , 8 , 10 , 12 , 13 , 14 ) for decoupling Torsional vibrations of the driving rotating mass ( 3 , 4 , 6 ) from the driven rotating mass ( 2 , 5 ) are provided, both rotating masses ( 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ) rotating about an axis of rotation, characterized in that between the two rotating masses ( 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ) a positive connection ( 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ) with circumferential play in the torsional vibration directions is provided.

2. Drive device according to claim 1, wherein the one rotating mass ( 6 ) with at least one driver ( 12 ) and in which the other rotating mass ( 5 ) is provided with stops ( 14 ) for the driver ( 12 ) in both torsional directions, wherein between the driver ( 12 ) and the stops ( 14 ) the circumferential play is provided.

3. Drive device according to claim 1 or 2, in which an effective in the directions of torsional spring element ( 14 ) is supported on the one hand on the driving rotating mass ( 12 ) and on the other hand on the driven rotating mass ( 5 ), the spring travel and the spring stiffness of the spring element ( 14 ) are matched to the torsional vibration amplitude.

4. Drive device according to claim 1, wherein the two rotating masses ( 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ) are rotatably supported relative to one another by means of a roller bearing ( 7 , 8 , 9 ).

5. Drive device according to claim 4, in which on both rotating masses ( 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ) concentrically arranged to the axis of rotation, partially cylindrical raceways NEN ( 8 , 9 ) are provided for rolling elements ( 7 ), the partially cylindrical raceways ( 8 , 9 ) of both rotating masses ( 5 , 6 ) are delimited on the circumference by elevations ( 10 , 11 ), and the clear distance between elevations ( 10 , 11 ) of both rotating masses ( 5 , 6 ) is smaller than the diameter of the rolling element ( 7 ) is.

6. Drive device according to claim 4, in which the elevations are designed as ramps ( 10 , 11 ) extending in the circumferential direction, the roller body ( 7 ) having the first ramp ( 10 ) located on a circumferential end of a partially cylindrical raceway ( 8 ) ) and with the second ramp ( 11 ) located at the opposite circumferential end of the other partially cylindrical raceway ( 9 ) creates a positive connection between the two rotating masses ( 5 , 6 ).

7. Drive device according to claim 6, wherein the first ramp ( 10 ) and the second ramp ( 11 ) face each other.