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Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrteiliges Schwungrad sowie eine Kraftmaschine und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Schwungrad.
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Es ist aus der
DE 19610141 A1 bekannt, ein Ende einer Kurbelwelle einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine starr mit einem Schwungrad zu verbinden. Dabei stellen Kurbelwelle und Schwungrad ein biegeschwingfähiges System dar, dessen Eigenresonanzen im Wesentlichen von der Biegesteifigkeit der Kurbelwelle und der Masse des Schwungrades abhängen. Die Überlagerung der Rotationsbewegung der Kurbelwelle mit einer Biegeschwingung führt zu einer ungewünschten Taumelbewegung des Schwungrades, was negative Auswirkungen auf das Geräuschverhalten des Kraftfahrzeugs und die Dauerhaltbarkeit der Kurbelwelle haben kann.
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Die
DE 19610141 A1 stellt dem ein zweiteiliges Schwungrad mit einer an der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle befestigten Primärmasse und einer hieran mit geringfügiger Relativbewegbarkeit angebundenen Sekundärmasse, die über eine Kupplung mit dem Fahrzeug-Antriebsstrang verbindbar ist, entgegen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Schwungrad zur Verminderung von Taumelbewegungen bereitzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Schwungrad nach Anspruch 1, einer Kraftmaschine nach Anspruch 7. sowie einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Schwungrad umfasst einen um einen Mittelpunkt herum angeordneten Innenring und einen um den Innenring herum angeordneten und drehmomentübertragend mit dem Innenring verbundenen Außenring. Dabei ist der Außenring zum Innenring neigbar um den Mittelpunkt angeordnet.
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Mit dem erfindungsgemäßen Schwungrad kann vorteilhaft einer Biegeschwingung einer Kurbelwelle entgegengewirkt und eine ungewünschte Taumelbewegung des Schwungrades zumindest gemindert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Schwungrads umfasst der Innenring an seiner Stirnseite zumindest eine erste Reihe mit mehreren sich radial nach außen erstreckenden Ausformungen. Jeweils eine der Ausformungen sitzt dabei mit Spielpassung in einer Aussparung des Außenrings.
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Damit ist die Neigefähigkeit des Außenrings in einfacher Weise hergestellt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Schwungrads ist die Aussparung zumindest bereichsweise mit einem Elastomer ausgekleidet.
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Damit ist ein Spalt zwischen der Ausformung und dem Außenring zumindest teilweise geschlossen, wobei die Neigefähigkeit des Außenrings erhalten bleibt, da das Elastomer einer Bewegung des Außenrings nachgibt. Durch das Elastomer weist das Schwungrad einen verbesserten Geräuschcharakter auf.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Schwungrads umfasst der Innenring eine zweite Reihe mit mehreren sich radial nach außen erstreckenden Ausformungen. Die Ausformungen der ersten Reihe sind dabei versetzt zu den Ausformungen der zweiten Reihe angeordnet.
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Dadurch ist eine größere Anzahl an Ausformungen hergestellt, die ein Drehmoment zwischen dem Außenring und Innenring übertragen können. Die Übertragung eines höheren Drehmoments ist damit möglich beziehungsweise ist die Beanspruchung der Ausformungen bei gleichem Drehmoment dadurch gesenkt. So kann eine längere Lebensdauer des Schwungrads erreicht werden und/oder eine Verwendung von kostengünstigeren Materialien ist ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Schwungrads weist die Stirnseite des Innenrings eine ballige Grundform auf, aus der die Ausformungen herausragen.
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Die Grundform der Stirnseite ist damit der Neigebewegung des Außenrings besser angepasst.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Schwungrads ist der Außenring zweiteilig aus einem ersten Außenringteil und einem zweiten Außenringteil gebildet.
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Damit Ist die Herstellung und Montage des erfindungsgemäßen Schwungrads erleichtert. Der Innenring kann in eins der Außenringteile eingelegt werden bevor das andere Außenringteil angefügt wird.
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Das erfindungsgemäße Schwungrad ist in allen Ausgestaltungen bevorzugt in eine Kraftmaschine integriert. Die erfindungsgemäße Kraftmaschine umfasst zumindest einen Zylinder, in dem ein Kolben angeordnet ist, der über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle in Wirkverbindung steht. An der Kurbelwelle ist das Schwungrad befestigt. Insbesondere ist die Kraftmaschine ein Dreizylinder-Hubkolbenmotor.
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Die erfindungsgemäße Kraftmaschine ist bevorzugt in ein Kraftfahrzeug integriert.
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Durch die erhöhte Laufruhe der Kraftmaschine werden der Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs und die Dauerhaltbarkeit der Kurbelwelle gesteigert, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit hohen Verbrennungsdrücken wie turbogeladenen Diesel- und direkteinspritzenden Ottomotoren.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer beispielhaften Ausgestaltung;
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2 eine erfindungsgemäße Kraftmaschine in einer beispielhaften Ausgestaltung;
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3 ein erfindungsgemäßes Schwungrad in einer beispielhaften Ausgestaltung;
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4 das Schwungrad in einer Schnittdarstellung; und
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5 einen Innenring des Schwungrads in einer beispielhaften Ausgestaltung.
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In der 1 ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 in einer beispielhaften Ausgestaltung dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine erfindungsgemäße Kraftmaschine 11, die insbesondere zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 10 vorgesehen ist.
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In der 2 ist die erfindungsgemäße Kraftmaschine 11 in einer beispielhaften Ausgestaltung dargestellt. Die Kraftmaschine 11 weist zumindest einen Zylinder auf, in dem ein Kolben 12 sitzt. Der Kolben 12 ist über ein Pleuel 13 mit einer Kurbelwelle 14 in üblicher Weise verbunden. Die Kraftmaschine 11 ist insbesondere ein Hubkolbenmotor, der beispielsweise ein Dreizylinder-Motor ist. Die erfindungsgemäße Kraftmaschine 11 umfasst ein erfindungsgemäßes Schwungrad 15, das drehmomentübertragend, insbesondere starr, mit der Kurbelwelle 14 verbunden ist. Beispielsweise ist das Schwungrad 15 mit einem Flansch der Kurbelwelle 14 verschraubt.
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In den 3 und 4 ist das erfindungsgemäße Schwungrad 15 in einer beispielhaften Ausgestaltung dargestellt. Die 3 zeigt eine Seitenansicht und die 4 zeigt eine Schnittdarstellung des Schwungrads 15. In der 5 ist ein Innenring 17 des Schwungrads in einer Einzelansicht gezeigt.
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Das Schwungrad 15 umfasst den Innenring 17 und einen Außenring 16. Der Innenring 17 ist ausgebildet, um an der Kurbelwelle 14 befestigt zu werden. Dazu weist der Innenring 17 zumindest eine Wellenbefestigung 22 auf. In der abgebildeten, beispielhaften Ausgestaltung ist die Wellenbefestigung 22 von Bohrungen gebildet, die einer Verschraubung der Kurbelwelle 14 mit dem Schwungrad 15 dienen. Der Innenring 17 ist um eine Rotationsachse 23 radiärsymmetrisch ausgebildet. Der Innenring 17 kann mittig ein Loch aufweisen, in der Weise ist es in den 3 bis 5 dargestellt, oder der Innenring 17 kann als Scheibe ohne mittiges Loch ausgebildet sein.
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Der Außenring 16 ist um den Innenring 17 herum angeordnet. Der Innenring 17 und der Außenring 16 sind drehmomentübertragend miteinander verbunden. Erfindungsgemäß ist der Außenring 16 relativ zum Innenring 17 in bestimmten Grenzen bewegbar. Der Außenring 16 ist dabei um einen auf der Rotationsachse 23 angeordneten Mittelpunkt 25 neigbar.
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Der Außenring 16 ist an der Stirnseite 31 des Innenrings 17 angeordnet. Eine Grundform der Stirnseite 31 ist insbesondere ballig gestaltet, um die Bewegbarkeit des Außenrings 16 relativ zum Innenring 17 zu erleichtern.
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Der Außenring 16 und der Innenring 17 sind insbesondere in der Weise miteinander verbunden, dass der Innenring 17 Ausformungen 26 an der Stirnseite 31 aufweist, die in den Außenring 16 ragen. Die Ausformungen 26 erstrecken sich dabei im Wesentlichen radial nach außen, also weg vom Mittelpunkt 25, aus der Grundform der Stirnseite 31 heraus. Die Ausformungen 26 sind insbesondere in der Weise in einer Reihe angeordnet, dass zwischen zwei der Ausformungen 26 ein Freiraum 27 ausgebildet ist. In der in der 5 dargestellten, beispielhaften Ausgestaltung des Innenrings 17 weist der Innenring 17 eine erste Reihe 28 mit Ausformungen 26 und eine zweite Reihe 29 mit Ausformungen 26 auf. Die erste Reihe 28 und die zweite Reihe 29 sind dabei nebeneinander an der Stirnseite 31 des Innenrings 17 ausgebildet. Insbesondere sind die Ausformungen 26 der ersten Reihe 28 versetzt zu den Ausformungen 26 der zweiten Reihe 29 angeordnet, sodass an einer Stelle der Stirnseite 31, an der in der ersten Reihe 28 eine Ausformung 26 angeordnet ist, in der zweiten Reihe 29 ein Freiraum 27 angeordnet ist.
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Die Ausformungen 26 sitzen in dem Außenring 16 in einer Aussparung 30. Insbesondere weist der Außenring 16 für jede der Ausformungen 26 eine separate Aussparung 30 auf. Dabei ist die Aussparung 30 in der Weise geformt, dass ein Neigen des Außenrings 16 um den Mittelpunkt 25 ermöglicht ist. So weisen die Ausformung 26 und die Aussparung 30 eine Passung mit Spiel auf. Insbesondere sind die Aussparungen 30 zumindest bereichsweise mit einem Elastomer 18 ausgekleidet. Das Elastomer 18 füllt den durch die Spielpassung vorhandenen Spalt zwischen Ausformung 26 und Außenring 16 zumindest teilweise aus und erhält gleichzeitig die Neigefähigkeit des Außenrings 16. Bei einer Bewegung des Außenrings 16 relativ zum Innenring 17 gibt das Elastomer 18 nach.
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Der Außenring 16 ist insbesondere mehrteilig ausgeführt. In der dargestellten, beispielhaften Ausgestaltung ist der Außenring 16 aus einem ersten Außenringteil 19 und einem zweiten Außenringteil 20 gebildet. Die Fuge zwischen den beiden Außenringteilen 19, 20 verläuft dabei entlang einer Radialachse 24, die sich quer zur Rotationsachse 23 erstreckt, wenn der Außenring 16 nicht relativ zum Innenring 17 geneigt ist. Die beiden Außenringteile 19, 20 sind mittels mehrerer Außenringteileverbindungen 21 miteinander drehfest zueinander verbunden. Die Außenringteileverbindungen 21 sind beispielsweise Schraubverbindungen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Kraftmaschine
- 12
- Kolben
- 13
- Pleuel
- 14
- Kurbelwelle
- 15
- Schwungrad
- 16
- Außenring
- 17
- Innenring
- 18
- Elastomer
- 19
- Erstes Außenringteil
- 20
- Zweites Außenringteil
- 21
- Außenringteileverbindung
- 22
- Wellenbefestigung
- 23
- Rotationsachse
- 24
- Radialachse
- 25
- Mittelpunkt
- 26
- Ausformung
- 27
- Freiraum
- 28
- Erste Reihe
- 29
- Zweite Reihe
- 30
- Aussparung
- 31
- Stirnseite des Innenrings
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19610141 A1 [0002, 0003]
