DE19840217A1 - Flexibles Schwungrad - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein flexibles Schwungrad, das an einer Ausgabedrehwelle eines Brennkraftmotors montiert ist, und insbesondere auf ein flexibles Schwungrad, das an einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen montiert ist und Vibrationen dämpfen soll.

An einem Ende einer Kurbelwelle, die für einen Brennkraftmotor verwendet wird, ist ein Schwungrad montiert, mittels deren Trägheit sich die Kurbelwelle ruhig dreht. Im Falle, daß das Schwungrad aufgrund von beispielsweise einer auf die Kurbelwelle wirkenden Biegekraft erzeugten Vibration vibriert, wird ein Schwungrad verwendet, das in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegung Nr. 6-51590 als ein flexibles Schwungrad bezeichnet ist. Das flexible Schwungrad hat einen Aufbau, wonach eine Schwungradmasse als eine Trägheitskomponente einer Ringform mit einer vorbestimmten Trägheitseffizienz an einer scheibenartigen elastisch verformbaren flexiblen Platte angebracht ist und die Schwungradmasse durch die flexible Platte an einer Kurbelwelle montiert ist. Eine Vibration der Kurbelwelle wird mittels der elastischen Verformung der flexiblen Platte absorbiert und gedämpft.

Jedoch gibt es einen Fall, wonach eine Vibration aufgrund von Resonanz nicht gedämpft werden kann, die bei einer bestimmten Drehzahl erzeugt wird. Eine Lösung dieses Problems liegt in einem flexiblen Schwungrad, das eine scheibenartige elastisch verformbare Vibrationsdämpfungsplatte hat. Das flexible Schwungrad mit einer Vibrationsdämpfungsplatte mit einem kleineren Durchmesser als der des flexiblen Schwungrads soll die Festigkeit des flexiblen Schwungrads örtlich erhöhen, um die Drehzahl, bei der eine Resonanz auftritt, größer zu machen und außerhalb eines gewöhnlichen Betriebsbereiches zu bringen, während eine Vibrationsdämpfung nicht zu stark verloren geht.

Jedoch war es erforderlich, die Dicke oder ein Material einer Vibrationsdämpfungsplatte auf jede der Vibrationsdämpfungsplatten hin zu entwerfen, um mit jedem verschiedenen Motor einher zu gehen und um eine optimale Flexibilität zu erreichen. Als ein Ergebnis wurde es unmöglich, ein standardisiertes Material für jeden Motor zu verwenden, wodurch eine große Anzahl von Prozessen zur Herstellung von Vibrationsdämpfungsplatten erforderlich wurde, so daß die Herstellungskosten anstiegen oder es schwierig wurde, eine Flexibilität der Vibrationsdämpfungsplatten fein einzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Zur Lösung der vorstehenden Probleme ist es Aufgabe der Erfindung, ein flexibles Schwungrad zu schaffen, das eine elastisch verformbare Vibrationsdämpfungsplatte mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern hat, die leicht fein einzustellen sind, um einen besseren Vibrationsdämpfungseffekt zu bekommen, und die weder die Herstellungskosten erhöhen noch den Herstellungsprozeß verkomplizieren.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße flexible Schwungrad gekennzeichnet durch ein flexibles Schwungrad, das an eine Ausgabedrehwelle eines Brennkraftmotors zu montieren ist, und dadurch, daß das flexible Schwungrad eine elastisch verformbare flexible Platte, eine ringförmige Schwungradmasse mit einer vorbestimmten Trägheitseffizienz und einer elastisch verformbaren Vibrationsdämpfungsplatte aufweist, wobei die Vibrationsdämpfungsplatte mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern versehen ist, von denen jedes die gleiche Form hat und jeweils separat an Positionen eingerichtet sind, die sich nahe dem Außenrand der Vibrationsdämpfungsplatte entlang deren Umfang abstandsgleich befinden, und die Anzahl der Durchgangslöcher sowohl ungerade als auch kein Vielfaches der Anzahl der Zylinder in dem Brennkraftmotor ist.

Es ist bevorzugt, daß die Vibrationsdämpfungsplatte kleiner ist als die flexible Platte und eine scheibenförmige Mittelkomponente und eine Randkomponente aufweist, die entlang des Außenrandes der Mittelkomponente miteinander einstückig gebildet sind, wobei die Vibrationsdämpfungsplatte mittels der flexiblen Platte und der Schwungradmasse komprimiert und gehalten ist. Eine Vielzahl von Durchgangslöchern kann an der Mittelkomponente der Vibrationsdämpfungsplatte eingerichtet sein.

Es ist bevorzugt, daß eine Vielzahl von Durchgangslöchern kreisförmige Durchgangslöcher und elliptische Durchgangslöcher aufweist, deren Anzahl die gleiche ist, sowie die kreisförmigen Durchgangslöcher und die elliptischen Durchgangslöcher zueinander alternierend eingerichtet sind.

Gemäß dieser Anordnung kann die Flexibilität der Vibrationsdämpfungsplatte leicht und genau fein eingestellt werden, indem eine Form, Größe oder eine Anzahl von Durchgangslöchern variiert wird, und zwar ohne einer Notwendigkeit, ein Material oder eine Dicke der Vibrationsdämpfungsplatte zu ändern. Als ein Ergebnis ist es möglich, einen Vibrationsdämpfungseffekt zu erhalten, der in verschiedenartigen Motoren oder Komponenten optimal ist, ohne die Herstellungskosten zu erhöhen oder den Herstellungsprozeß zu verkomplizieren.

Da überdies die Durchgangslöcher an Positionen eingerichtet sind, von denen jede um einen vorbestimmten Winkel um die Mitte der Vibrationsdämpfungsplatte herum gedreht ist - sie sind nämlich separat an jeweils einer Position angeordnet, und zwar abstandsgleich nahe dem Außenrand der Vibrationsdämpfungsplatte entlang deren Umfang - biegt sich die Vibrationsdämpfungsplatte gleichmäßig auf eine Last von einer Kupplung hin. Als ein Ergebnis können ungewöhnliche Geräusche, wie etwa ,,bau bau", verhindert werden.

Da ferner die Anzahl der Durchgangslöcher ungerade und keine Vielzahl der Anzahl der Zylinder in Brennkraftmotor ist, kann die Vibrationsdämpfungsplatte derart angefertigt werden, daß sie nicht mit einer periodischen Vibration in Richtung der Drehrichtung synchronisiert bzw. in Übereinstimmung mit dieser gebracht wird, die entsprechend der Anzahl von Zylinder oder einer Vibration in Richtung der Achse der Vibrationsdämpfungsplatte erzeugt wird. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Vibrationsdämpfungsplatte eine Resonanzverstärkung entsprechend der durch eine Drehwelle übertragenen Vibration senken, und zwar im Vergleich mit einer herkömmlichen Vibrationsdämpfungsplatte von gleichartiger Elastizität und ohne Durchgangsloch. Als ein Ergebnis kann ein guter Vibrationsdämpfungseffekt erzeugt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine Querschnittsansicht mit einer Innenstruktur eines flexiblen Schwungrads, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.

Fig. 2 eine vergrößerte Vorderansicht einer Kompressionsplatte gemäß Fig. 1 von der Kurbelwelle gesehen.

Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Kompressionsplatte gemäß Fig. 2 entlang der Linie A-A.

Fig. 4 eine Vorderansicht einer flexiblen Platte gemäß Fig. 1 von der Kurbelwelle aus betrachtet.

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Schwungradmasse gemäß Fig. 1 von der Kurbelwelle aus betrachtet.

Fig. 6 eine Vorderansicht einer flachen Scheibe gemäß Fig. 1 von der Kurbelwelle aus betrachtet.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 6 beschrieben.

Ein flexibles Schwungrad gemäß dem Ausführungsbeispiel hat, wie in Fig. 1 gezeigt, eine elastisch verformbare flexible Platte 1, als eine Vibrationsdämpfungsplatte eine elastisch verformbare Kompressionsplatte 2, die einen kleineren Durchmesser hat als der der flexiblen Platte 1, und als eine Trägheitskomponente eine Schwungradmasse 3. Das flexible Schwungrad ist beispielsweise an einer Kurbelwelle 4 montiert, die als eine Ausgabedrehwelle eines Fahrzeugmotors, nämlich eines in den Figuren nicht gezeigten Brennkraftmotors, wirkt. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Motor beispielsweise drei Zylinder.

Die Kurbelwelle 4 hat eine generell bekannte Anordnung, die eine Bewegung eines Kolbens in jedem der Zylinder eines Motors in eine Drehbewegung umwandelt und diese ausgibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kurbelwelle 4 an ihrem einen Ende 4a mit einem zylindrischen Vorsprung 41 versehen. Um den Vorsprung 41 herum sind eine Vielzahl von Innengewindelöchern 42 symmetrisch zu seinem Zentrum eingerichtet, wobei überdies ein Paßloch 43 für einen Auswerferbolzen eingerichtet ist.

Wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die flexible Platte 1 scheibenförmig und mit einem Montageloch 11, das über den Vorsprung 41 der Kurbelwelle 4 paßt, und einer Vielzahl von Bolzendurchgangslöchern 12 und einem Paßloch 13 an Positionen versehen, von denen jede den jeweiligen Positionen der Innengewindelöcher 42 und des Paßlochs 43 der Kurbelwelle 4 entspricht. Eine Vielzahl von Bolzendurchgangslöchern 14 ist ebenso symmetrisch zur Mitte der flexiblen Platte 1 nahe dem Außenrand der flexiblen Platte 1 eingerichtet.

Die Kompressionsplatte 2 ist, wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, beispielsweise aus einem Blattfedermaterial hergestellt und hat eine scheibenförmige Mittelkomponente 2A und eine Randkomponente 2B, die entlang des Außenrands der Mittelkomponente 2A daran einstückig ausgebildet ist. In der Mitte der Mittelkomponente 2A ist ein Montageloch 21 vorgesehen, das über den Vorsprung 41 der Kurbelwelle 4 paßt. Die Mittelkomponente 2A ist ebenso mit Bolzendurchgangslöchern 22 und einem Paßloch 23 an Positionen vorgesehen, von denen jede den jeweiligen Positionen der Innengewindelöcher 42 und des Paßlochs 43 der Kurbelwelle 4 entspricht. Die Randkomponente 2B ist ausgebildet, um sich in einem Winkel entlang des Außenrands der Mittelkomponente 2A nach außen zu erstrecken. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Mittelkomponente 2A mit beispielsweise fünf kreisförmigen Durchgangslöchern 7 und fünf elliptischen Durchgangslöchern 8 versehen. Die kreisförmigen Durchgangslöcher 7 und die elliptischen Durchgangslöcher 8 sind alternierend zueinander abstandsgleich an einem Kreis eingerichtet, der nahe dem Außenrand der Mittelkomponente 2A zur Mittelkomponente 2A konzentrisch ist.

Die Schwungradmasse 3 ist, wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt, ringförmig und hat eine vorbestimmte Trägheitseffizienz. Die Schwungradmasse 3 ist mit Innengewindelöchern 32 an Positionen vorgesehen, von denen jede den jeweiligen Positionen der Bolzendurchgangslöcher 14 der flexiblen Platte 1 entspricht. Um ein Mittelloch 31 herum ist an der Oberfläche der Seite des Innengewindeloches 32 ein Konkavabschnitt 34 vorgesehen, dessen Durchmesser größer ist als der der Kompressionsplatte 2 und dessen Tiefe 34t etwas kleiner ist als die Höhe der Kompressionsplatte 2.

Ein Beispiel eines Verfahrens zum Zusammenbau des flexiblen Schwungrads ist nachstehend beschrieben. Das Verfahren ist lediglich ein Beispiel, während das erfinderische Verfahren nicht auf das nachstehend beschriebene Verfahren begrenzt ist. Zusätzlich wurde ein Verfahren zum Zusammenbau weiterer Komponenten weggelassen.

Zunächst wird eine flache Scheibe 5 über den Vorsprung 41 der Kurbelwelle 4 eingesetzt und gepaßt. Die flache Scheibe 5 ist gemäß Fig. 6, wie die flexible Platte 1, mit einem Montageloch 51, das über einen Vorsprung 41 der Kurbelwelle 4 paßt, und mit Bolzendurchgangslöchern 52 und einem Paßloch 53 versehen, und zwar an Positionen, von denen jede den jeweiligen Positionen der Innengewindelöcher 42 und des Paßlochs 43 der Kurbelwelle 4 entspricht.

Darauffolgend werden die flexible Platte 1 und die Kompressionsplatte 2 in dieser Reihenfolge mit den Montagelöchern 11 und 21 plaziert, die über den Vorsprung 41 der Kurbelwelle 4 eingesetzt und gepaßt werden, wobei anschließend jedes der Paßlöcher 53, 13 und 23 ausgerichtet wird. Danach wird ein Auswerferbolzen - in diesem Ausführungsbeispiel wird als der Auswerferbolzen 6 ein geschlitzter Federbolzen verwendet - in die Paßlöcher 53, 13 und 23 eingesetzt und die flache Scheibe 5 zusammen mit der flexiblen Platte 1 und der Kompressionsplatte 2 an der Kurbelwelle 4 mittels eines Bolzens 9A festgemacht. In diesem Fall ist die Kompressionsplatte 2 derart eingerichtet, daß eine Oberfläche 2A1 der Mittelkomponente 2A einer Oberfläche 1a der flexiblen Platte 1 zugewandt ist und diese berührt.

Als nächstes wird jedes der Innengewindelöcher 32 und der Bolzendurchgangslöcher 14 ausgerichtet und anschließend die Schwungradmasse 3 mit einem Bolzen 9 an die flexible Platte 1 befestigt. In diesem Fall ist die Kompressionsplatte 2 innerhalb des Konkavabschnitts 34 der Schwungradmasse 3 eingerichtet. Da jedoch die Tiefe 34t des Konkavabschnitts 34 etwas kleiner festgelegt wurde als die Höhe der Kompressionsplatte 2, entsteht zwischen dem Konkavabschnitt 34 und der Kompressionsplatte 2 eine Oberlagerung. Daher wird die Randkomponente 2B der Kompressionsplatte 2 elastisch verformt, so daß der Vorderabschnitt 2B1 der Randkomponente 2B in Anlageberührung mit der Basis 34a des Konkavabschnitts 34 tritt. Als ein Ergebnis wird die Kompressionsplatte 2 komprimiert und mittels der Schwungradmasse 3 und der flexiblen Platte 1 gehalten.

Mit dem flexiblen Schwungrad dieser Anordnung kann die Elastizität des flexiblen Schwungrads problemlos und fein eingestellt werden durch ein Variieren einer Form, einer Größe oder einer Anzahl von Durchgangslöchern 7, 8, und zwar ohne einer Notwendigkeit, ein Material oder eine Dicke der Kompressionsplatte 2 zu ändern. Daraus resultiert, daß es möglich ist, den optimalen Vibrationsdämpfungseffekt für das flexible Schwungrad herzustellen, ohne einen Anstieg der Herstellungskosten oder komplizierte Herstellungsprozesse zu verursachen. Da überdies die Durchgangslöcher 7, 8 separat in gleichen Intervallen entlang des Umfangs der Kompressionsplatte 2 an einem Kreis eingerichtet sind, der nahe dem Außenrand der Kompressionsplatte konzentrisch mit der Kompressionsplatte 2 liegt, biegt sich die Kompressionsplatte 2 gleichmäßig auf eine von der Kupplung 10 kommende Last hin, wodurch verhindert wird, daß ungewöhnliche Geräusche, wie etwa "bau bau", erzeugt werden. Da ferner die Anzahl der Durchgangslöcher 7, 8 nicht einem Vielfachen der Zylinderanzahl des Motors entspricht, ist die Festigkeit der Kompressionsplatte 2 asymmetrisch. Daraus resultiert, daß die Kompressionsplatte 2, wie in Fig. 3 gezeigt, derart angefertigt ist, daß sie nicht mit einer periodischen, entsprechend der Zylinderanzahl auf die Kompressionsplatte 2 wirkenden Außenkraft M synchronisiert bzw. mit dieser in Übereinstimmung gebracht wird. Da überdies die Anzahl der Durchgangslöcher 7, 8 ungerade ist, ist die Festigkeit der Kompressionsplatte 2 asymmetrisch. Als ein Ergebnis ist die Kompressionsplatte 2 derart angefertigt, daß sie zu einer symmetrisch zu der Kurbelwelle 4 auf die Kompressionsplatte 2 einwirkenden Biegekraft F nicht synchronisiert. Insbesondere kann die Kompressionsplatte 2 des Ausführungsbeispiels eine Resonanzverstärkung entsprechend der durch die Kurbelwelle 4 übertragenen Vibration senken, und zwar im Vergleich mit einer herkömmlichen Kompressionsplatte mit gleicher Elastizität, die durch ein Variieren der Dicke eingestellt wurde und kein Durchgangsloch hatte, wodurch eine gute Vibrationsdämpfungswirkung erzielt wird. Da insbesondere in diesem Ausführungsbeispiel zwei Arten von Durchgangslöchern mit unterschiedlichen Formen 7, 8 eingerichtet sind, ist die Anzahl von Durchgangslöchern 7, 8 generell groß angefertigt. Als ein Ergebnis wird eine Spannung effizient verteilt, wodurch zu einer verbesserten Beständigkeit beigetragen wird. Die Resonanzverstärkung ist das Verhältnis der Vibrationsamplitude zur statischen Ablenkung, wobei eine geringe Resonanzverstärkung generell mit einem großen Vibrationsdämpfungseffekt gleichgesetzt wird.

Gemäß einer diesem Ausführungsbeispiel eigenen Wirkung wird die Festigkeit des flexiblen Schwungrads aufgrund der Kompressionsplatte 2 erhöht. Daher ist die Drehzahl, bei der eine Resonanz auftritt, größer gemacht und außerhalb des gewöhnlichen Betriebsbereiches, wodurch das flexible Schwungrad einer Belastung von einer Kupplung 10 standhalten kann. Als ein Ergebnis können ein Interferenzgeräusch oder ungewöhnliche Geräusche, wie etwa "bau bau", verhindert werden. Da die Kompressionsplatte 2 kleiner angefertigt ist als die flexible Platte 1, biegt sich alleine der Außenrand der flexiblen Platte 1, um Vibration zu absorbieren. Als ein Ergebnis erzeugt das flexible Schwungrad der Erfindung nahezu den gleichen Dämpfungsvibrationseffekt wie das herkömmliche flexible Schwungrad, das keine Kompressionsplatte hat. Da überdies die Kompressionsplatte 2 während eines Zusammenbauprozesses elastisch verformt wird, um sie mit der flexiblen Platte 1 in dichtem Kontakt zu halten, bewegt sich die Kompressionsplatte 2 zusammen mit der flexiblen Platte 1, wenn die Schwungradmasse 3 vibriert und wird Reibung zwischen den Oberflächen der flexiblen Platte 1 und der Kompressionsplatte 2 erzeugt. Als ein Ergebnis erzeugt die Schwungradmasse 3 eine ausreichende Vibrationsdämpfungswirkung aufgrund des Reibungsdämpfungseffekts. Da ferner die Kompressionsplatte 2 durch die flexible Platte 1 und die Schwungradmasse 3 komprimiert und gehalten wird, erzeugt diese kaum eine kleine Vibration, wodurch zu einem verbesserten Reibungswiderstand beigetragen wird. Dies trägt ebenso dazu bei, ungewöhnliche Geräusche zu verhindern, die zwischen der Kompressionsplatte 2 und der Schwungradmasse 3 oder der flexiblen Platte 1 erzeugt werden könnten. Dies trägt dazu bei, die Produktivität zu erhöhen, da es keinen Bedarf einer Zwischenraumsteuerung während Zusammenbauprozesse gibt.

Diese Erfindung ist nicht auf die vorhergehend ausführlich beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, wohingegen verschiedenartige Modifikationen denkbar sind. Beispielsweise ist die Form, Anzahl, Größe oder Lage der Durchgangslöcher nicht auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Das Verfahren zum Montieren der Kompressionsplatte, der Schwungradmasse oder der flexiblen Platte oder deren Form ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt. Ferner ist die Zylinderanzahl des Motors nicht auf drei beschränkt. Die gleiche Wirkung läßt sich erzielen, wenn diese Erfindung auf eine Ausgabedrehwelle eines Drehmechanismus angewendet wird, der kein Motor ist.

Überdies ist keine der Anordnungen auf die in den Figuren Veranschaulichte begrenzt, wohingegen verschiedenartige Modifikationen denkbar sind, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Es ist ein flexibles Schwungrad offenbart worden, das an eine Ausgabedrehwelle 4 eines Brennkraftmotors zu montieren ist. Das flexible Schwungrad hat eine elastisch verformbare flexible Platte 1, eine ringförmige Schwungradmasse 3 mit einer vorbestimmten Trägheitseffizienz und eine elastisch verformbare Vibrationsdämpfungsplatte 2, wobei die Vibrationsdämpfungsplatte 2 mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern 7, 8 versehen ist, von denen jedes die gleiche Form hat und die jeweils separat an Positionen eingerichtet sind, die sich nahe dem Außenrand der Vibrationsdämpfungsplatte 2 entlang deren Umfang abstandsgleich befinden, und die Anzahl der Durchgangslöcher sowohl ungerade als auch kein Vielfaches der Anzahl der Zylinder in dem Brennkraftmotor ist.

Claims (4)

1. Flexibles Schwungrad, das an eine Ausgabedrehwelle (4) eines Brennkraftmotors zu montieren ist, gekennzeichnet durch eine elastisch verformbare flexible Platte (1), eine ringförmige Schwungradmasse (3) mit einer vorbestimmten Trägheitseffizienz und einer elastisch verformbaren Vibrationsdämpfungsplatte (2), wobei die Vibrationsdämpfungsplatte (2) mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern (7, 8) versehen ist, von denen jedes die gleiche Form hat und die jeweils separat an Positionen eingerichtet sind, die sich nahe dem Außenrand der Vibrationsdämpfungsplatte (2) entlang deren Umfang abstandsgleich befinden, und die Anzahl der Durchgangslöcher (7, 8) sowohl ungerade als auch kein Vielfaches der Anzahl der Zylinder in dem Brennkraftmotor ist.

2. Flexibles Schwungrad nach Anspruch 1, wobei die Vibrationsdämpfungsplatte (2) eine scheibenförmige Mittelkomponente (2A) und eine Randkomponente (2B) aufweist, die entlang des Außenrandes der Mittelkomponente (2A) miteinander einstuckig ausgebildet sind, wobei die Vibrationsdämpfungsplatte (2) mittels der flexiblen Platte (1) und der Schwungradmasse (3) komprimiert und gehalten ist.

3. Flexibles Schwungrad nach Anspruch 2, wobei eine Vielzahl von Durchgangslöchern (22, 23) in der Mittelkomponente (2A) eingerichtet ist.

4. Flexibles Schwungrad nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Vielzahl von Durchgangslöchern (7, 8) kreisförmige Durchgangslöcher (8) und elliptische Durchgangslöcher (7) aufweist, deren Anzahl jeweils gleich ist, sowie die kreisförmigen Durchgangslöcher (8) und die elliptischen Durchgangslöcher (7) zueinander alternierend eingerichtet sind.