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Die
Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein
Zweimassenschwungrad dieser Art ist aus der
DE 35 05 677 A1 bekannt
und wird dort als geteiltes Schwungrad bezeichnet. Zwischen den
beiden Schwungradteilen ist eine durch Fliehkraft gesteuerte Reibeinrichtung
vorgesehen, welche im Drehzahlbereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl
eines Verbrennungsmotors wirksam ist und dort eine hohe Reibkraft
erzeugt. Gemäß einer
Ausführungsform
wird die Reibeinrichtung über
Fliehkraftgewichte lediglich eingeschaltet und ausgeschaltet. Dadurch ist
vom Zeitpunkt der Einschaltung ab das vorgesehene Reibmoment voll
wirksam. Gemäß einer
anderen Ausführungsform
ist vorgesehen, die Reibkraft in Abhängigkeit von der Fliehkraft
zu variieren. Die Fliehgewichte, welche die Fliehkräfte erzeugen,
werden von Federn entgegengesetzt zur Fliehkraft belastet, so daß bei Drehzahl "null" von den Federn die größte Reibkraft
erzeugt wird. Mit zunehmender Drehzahl und damit zunehmender Fliehkraft
werden die Federkräfte
von den Fliehkräften überwunden. Durch
die fliehkraftabhängige
Einschaltung eines hohen Reibmomentes unterhalb der Leerlaufdrehzahl soll
sichergestellt werden, daß Drehschwingungen
in diesem Bereich wirksam unterdrückt werden.
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Ferner
ist es aus der
DE 39
40 366 C2 und dem Patents Abstract of Japan, M-669 February
19, 1988 Vol. 12/No. 55 (JP 62-200049 (A), Anmeldenummer 61-41948)
bekannt, temperaturabhängige Elemente
in Schwungräder
zu integrieren, um temperaturabhängige
Materialveränderungen
zu kompensieren.
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Hierbei
handelt es sich um völlig
andere Schwungräder
und andere technische Probleme, welche keinerlei Gemeinsamkeiten
mit einem Zweimassenschwungrad nach der Art der genannten
DE 35 05 677 A1 oder
vorliegender Erfindung haben.
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Durch
die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Möglichkeit
zu schaffen, durch welche das Starten und Anlaufen von Verbrennungsmotoren,
insbesondere von Dieselmotoren bei niedrigen Außentemperaturen, insbesondere
bei Außentemperaturen
unter 0°C
erleichtert wird.
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Bei
tiefen Außentemperaturen
ergibt sich beim Start von Verbrennungsmotoren, insbesondere von
Dieselmotoren, eine kritische Startverzögerung und Anlaufverzögerung des
Motors durch Aufschwingen des Zweimassenschwungrades, insbesondere bei
Resonanz des Zweimassenschwungrades mit der Zündfrequenz des Motors, wodurch über mehrere
Sekunden die Energie des Anlassers des Motors und die Energie der
beginnenden Verbrennung im Motor von dem Zweimassenschwungrad geschluckt wird
und die Mechanik des Zweimassenschwungrades in einer seine Lebensdauer
verringernden Weise beansprucht wird.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Somit
betrifft die Erfindung ein Zweimassenschwungrad, enthaltend einen
mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbundenen oder verbindbaren
Primärteil
und einen mit einer anzutreibenden Welle verbundenen oder verbindbaren
Sekundärteil, welcher
relativ zum Primärteil
um eine begrenzte Drehwinkelstrecke verdrehbar angeordnet ist, wobei der
Primärteil
und der Sekundärteil
je einen wesentlichen Teil der Schwungradmasse bilden, eine Torsionsdämpfereinrichtung
zwischen dem Primärteil
und dem Sekundärteil
zur Dämpfung
von Relativdrehungen zwischen ihnen, eine automatisch schaltbare Kupplungsvorrichtung,
durch welche der Primärteil und
der Sekundärteil
miteinander kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bimetallanordnung zur
Betätigung
der Kupplungsvorrichtung vorgesehen ist, durch welche die Kupplung
bei vorbestimmten tiefen Temperaturen geschlossen und bei vorbestimmten
höheren
Temperaturen geöffnet
wird.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Gemäß einem
Gedanken der Erfindung wird eine temperaturabhängige Anlaufdämpfung des Zweimassenschwungrades
dadurch realisiert, daß an
einem Innenring radial angeordnete Bimetallzungen als Fliehgewichte
ausgebildete Segmente an eine die Schwingungen dämpfende Kupplung pressen. Dabei
soll die Anpreßkraft
mit abnehmender Materialtemperatur zunehmen und mit zunehmender Drehzahl
so abnehmen, daß bereits
im Bereich der Leerlaufdrehzahl des Motors der Dämpfungseinfluß weitgehend
wieder ausgeschaltet ist.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung sind die Fliegewichtssegmente so ausgebildet, daß sie eine
formschlüssige
Verbindung zwischen dem Primärteil
und dem Sekundärteil
des Zweimassenschwungrades bewirken, wenn vorbestimmte niedrige
Temperaturen und gleichzeitig Drehzahlen um einen vorbestimmten
Wert unter der Leerlaufdrehzahl vorliegen, wohingegen diese Verbindung
unterbrochen wird, sobald eine Drehzahl im Bereich der Leerlaufdrehzahl
vorliegt.
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Die
Erfindung wird im folgenden mit bezug auf die Zeichnungen anhand
einer bevorzugten Ausführungsform
als Beispiel beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 schematisch einen Axialschnitt
durch ein Zweimassenschwungrad nach der Erfindung,
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2 einen Segment-Ausschnitt
in Stirnansicht eines Ringkörpers
mit Bimetallzungen und Fliehgewichten im Zweimassenschwungrad von 1,
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3 schematisch einen Axialschnitt
durch eine weitere Ausführungsform
eines Zweimassenschwungrades nach der Erfindung.
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Das
in den 1 und 2 dargestellte Zweimassenschwungrad
enthält
einen mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbundenen
oder verbindbaren Primärteil 2 und
einen mit einer anzutreibenden Welle verbundenen oder verbindbaren Sekundärteil 4,
die je eine wesentliche Schwungradmasse des Zweimassenschwungrades
bilden. Die anzutreibende Welle ist beispielsweise die Eingangswelle
eines Getriebes, insbesondere eines Schaltgetriebes, eines Kraftfahrzeuges.
Das Zweimassenschwungrad kann jedoch nicht nur für Antriebsverbindungen in einem
Kraftfahrzeug, sondern auch in Schiffen, Flugzeugen oder stationären Anlagen
verwendet werden. Der Verbrennungsmotor kann ein Benzinmotor oder
ein Dieselmotor oder eine andere Motorart sein, bei welcher im Anlaufbetrieb
die Gefahr besteht, daß das
Zweimassenschwungrad dem Anlaufbetrieb entgegenwirkende Schwingungen
erzeugt.
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Der
Primärteil 2 und
der Sekundärteil 4 sind durch
ein zwischen ihnen angeordnetes Lager 6 relativ zueinander
verdrehbar, jedoch wegen in Umfangsrichtung zwischen ihnen wirkenden
Anschlägen nur
innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkelbereiches. Zwischen dem
Primärteil 2 und
dem Sekundärteil 4 befindet
sich eine Torsionsdämpfereinrichtung zur
Dämpfung
von Relativdrehungen zwischen ihnen. Solche Torsionsdämpfereinrichtungen 8 sind aus
dem Stand der Technik bekannt. Sie enthalten beispielsweise mehrere
in Umfangsrichtung wirkende Schraubenfedern 10, welche
sich in Umfangsrichtungen in Ausnehmungen von einer Mitnehmerscheibe 12 des
Primärteils 2 und
von Mitnehmerscheiben 14 des Sekundärteils 4 abstützen, innerhalb
welchen sie angeordnet sind.
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Der
Primärteil 2 und
der Sekundärteil 4 sind durch
eine automatisch betätigbare
Kupplungsvorrichtung 16 miteinander kuppelbar. Die Kupplungsvorrichtung 16 enthält eine
Bimetallanordnung 18, durch welche die Kupplungsvorrichtung 16 bei
vorbestimmten tiefen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen
unter 0° Celsius,
geschlossen und bei vorbestimmten höheren Temperaturen geöffnet wird.
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Die
Bimetallanordnung 18 ist konzentrisch zur Schwungraddrehachse 20 angeordnet
und enthält
vorzugsweise einen ihren Innenumfang definierenden Ring 22,
eine Vielzahl von sich von diesem Ring radial und schräg zur Schwungraddrehachse 20 nach
außen
weg erstreckenden Bimetallzungen 24 und Fliehgewichte 26,
welche an den vom Ring 22 entfernten Enden der Bimetallzungen 24 vorgesehen sind.
Die Bimetallzungen 24 und ihre Fliehgewichte 26 haben
in Schwungradumfangsrichtung Abstand voneinander, so daß sich die
Bimetallzungen 24 mit den Fliehgewichten 26 relativ
zum Ring 22 in Richtung schräg zu der Schwungraddrehachse 20 bewegen
können.
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Der
Ring 22 sitzt auf einem ringförmigen Absatz 28 des
Sekundärteils 4 und
stützt
sich axial an einer inneren, dem Primärteil 2 zugewandten
Stirnfläche 30 des
Sekundärteils 4 ab.
Der Ring 22 kann auf dem Absatz 28 frei drehbar
angeordnet oder vorzugsweise am Sekundärteil 4 befestigt
sein. Bei einer frei drehbaren Anordnung des Ringes 22 muß die Stirnfläche 30 des
Sekundärteils 4 und
die ihr zugewandte Stirnfläche
des Ringes 22 als Reibfläche zur Bildung einer Reibkupplung
ausgebildet sein, oder miteinander eine formschlüssige Kupplung bilden.
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Die
Fliehgewichte 26 sind auf ihrer dem Primärteil zugewandten
Seite als Reibflächen 34 ausgebildet,
welche mit einer ihnen gegenüberliegenden Reibfläche 36 einer
mit dem Primärteil 2 drehfest
verbundenen Kupplungslamelle 38 zusammenwirken und an dieser
Reibfläche 36 bei
den genannten vorbestimmten tiefen Temperaturen mit einer temperaturabhängigen Anpreßkraft anliegen,
jedoch bei den genannten vorbestimmten höheren Temperaturen von dieser
Reibfläche 36 getrennt
sind durch temperaturabhängige
Bewegungen der Bimetallzungen 24.
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Die
Bimetallanordnung 18 ist derart ausgebildet, daß die Anpreßkraft der
Reibflächen 34 und 36 mit
abnehmender Materialtemperatur zunimmt und mit zunehmender Drehzahl
so abnimmt, daß bereits im
Leerlaufbereich des Motors ihr Dämpfungseinfluß auf die
Drehschwingungen des Primärteils 2 und
des Sekundärteils 4 relativ
zueinander weitgehend oder vollständig ausgeschaltet ist, d.
h. die Reibflächen 34 und 36 nicht
mehr aneinander anliegen. Die größte Anpreßkraft und
damit die größte Dämpfung haben die
Reibflächen 36 und 36 dann,
wenn bei den genannten vorbestimmten tiefen Temperaturen, welche vorzugsweise
bei und unterhalb von 0°C
liegen, die Drehzahl des Zweimassenschwungrades "null" ist, weil
dann nicht nur die Bimetallzungen 24 mit der größten axialen
Kraft die Reibflächen 34 gegen
die Reibflächen 36 drücken, sondern
auch die Fliehgewichte 26 keine der Bimetallkraft entgegenwirkende Fliehkraft
erzeugen. Andererseits erzeugen die Fliehgewichte 26 mit
zunehmender Drehzahl des Zweimassenschwungrades eine der Kupplungsschließkraft der
Bimetallzungen 24 entgegenwirkende Kraft. Diese ist so
bemessen, daß auch
bei den genannten vorbestimmten tiefen Temperaturen die Reibflächen 34 und 36 nicht
oder nur noch mit wenig Kraft aneinander drücken, wenn das Zweimassenschwungrad mit
einer im Leerlaufbereich liegenden Drehzahl des Motors rotiert.
Bei Drehzahlen oberhalb des Bereiches der Leerlaufdrehzahl des Motors
sind die Reibflächen 34 und 36 auf
Abstand voneinander.
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"Im Bereich der Leerlaufdrehzahl" kann "bei, unter oder über der
Leerlaufdrehzahl" bedeuten.
Der Bereich kann sich, abhängig
von der Außentemperatur,
von mehreren hundert Umdrehungen unter (z. B. 200 U/min unter) bis
mehrere hundert Umdrehungen über
(z. B. 600 U/min über)
der fest oder variabel einstellbaren Leerlaufdrehzahl des Motors
erstrecken.
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Die "kritische Drehzahl", bei welcher die
Resonanzfrequenz des Zweimassenschwungrades mit der Zündfrequenz
des Motors übereinstimmt,
liegt üblicherweise
zwischen der Drehzahl "null" und Motor-Leerlaufdrehzahl.
Die Bimetallanordnung 18 ist derart ausgelegt, daß die Reibflächen 34 und 36 bei dieser
kritischen Drehzahl noch relativ stark aneinander anliegen und damit
solche Resonanzfrequenz-Schwingungen dämpfen. Die Kupplung wird vorzugsweise
zwischen dieser kritischen Motordrehzahl und der Leerlaufdrehzahl
des Motors vollständig geöffnet.
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Gemäß einer
nicht gezeigten anderen Ausführungsform
kann der Ring 22 der Bimetallanordnung 18 am Primärteil 2 positioniert,
vorzugsweise befestigt sein, und seine Kupplungsreibflächen 34 können mit
einer Kupplungsreibfläche 36 zusammenwirken,
welche am Sekundärteil 4 oder
an einer mit diesem Sekundärteil
drehfest verbundenen Kupplungslamelle vorgesehen ist.
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Gemäß einer
nochmals anderen Ausführungsform
der Erfindung kann die Kupplungsvorrichtung 16 als schaltbare
formschlüssige
Kupplung ausgebildet sein, anstatt als Reibkupplung. Eine solche formschlüssige Kupplung
kann dadurch gebildet sein, daß die
Kupplungslamelle 38 im Bereich 40 der ihr gegenüberliegenden
Fliehgewichte 26 mit Ausnehmungen versehen ist, in welche
die Fliehgewichte 26 eingreifen, wenn die vorbestimmten
tiefen Temperaturen gegeben sind, aus welchen sie jedoch außer Eingriff
sind, wenn die vorbestimmten höheren Temperaturen
gegeben sind.
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Der
Primärteil 2 kann,
wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, mit einem Anlaßkranz 44 versehen
sein, in welchen ein Zahnrad eines Anlassers für den Fahrzeugmotor eingreifen
kann.
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Die
Ausführungsform
von 3 ist identisch mit
der Ausführungsform
der 1 und 2 und enthält einen
zusätzlichen
Fliehkraftring 46 zum Schließen der Kupplungsvorrichtung 16,
z. B. durch erneutes aneinander anlegen und anpressen der Reibflächen 34 und 36,
so daß der
Primärteil 2 und
der Sekundärteil 4 nicht
mehr relativ zueinander verdrehbar sind, bei hohen Drehzahlen, z.
B. über
2 200 U/min, bei welchen die Motorfrequenzen (Zündfrequenzen) so hoch sind,
daß sie
ein angetriebenes Getriebe nicht mehr zu störenden Schwingungen anregen
können.
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Der
zusätzliche
Fliehkraftring 46 kann getrennt von der Bimetallanordnung 18 wirksam
sein, ist jedoch vorzugsweise gemäß 3 derart ausgebildet, daß er keine
eigenen Kupplungteile benötigt, sondern
die Reibflächen 34 und 36 benutzt,
indem seine Fliehgewichte 48 mit zunehmender Drehzahl die
Fliehgewichte 26 der Bimetallanordnung 18 stärker in
Richtung zu der Kupplungslamelle 38 drückt. Der zusätzliche
Fliehkraftring 46 ist gemäß 3 am Primärteil 2 positioniert,
könnte
statt dessen aber auch am Sekundärteil 4 positioniert
sein.