DE3423210A1

DE3423210A1 - Schwingungsdaempfungseinrichtung

Info

Publication number: DE3423210A1
Application number: DE19843423210
Authority: DE
Inventors: Masahiko Higashi-Osaka Osaka Koshimo; Kiyoharu Neyagawa Osaka Murakami
Original assignee: Exedy Corp; Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1985-04-11
Also published as: US4573374A; DE3423210C2; FR2549176B1; FR2549176A1; JPS604627A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsdämpfungseinrichtung, bei welcher Seitenplatten frei drehbar an der äußeren Peripherie einer Nabe befestigt sind, ein Sonnenrad an der äußeren Umfangsfläche der Nabe ausgebildet ist, eine Flanschplatte außerhalb bzw. an der Außenseite des Sonnenrads angeordnet ist und einen Zwischenraum zu letzterem aufweist, ein dem Sonnenrad zugewandter Zahnkranz an der inneren Umfangsfläche der Flanschplatte ausgebildet ist, ein durch beide Seitenplatten getragenes Planetenrad für kämmenden Eingriff zwischen dem Sonnenrad und dem Zahnkranz ausgelegt ist und die Seitenplatten und der Flansch über eine Torsionsfeder elastisch miteinander verbunden sind.

Description

Dipl.-Ιπ; Otto I-'liigcI, I >rpl--Ing. Manfred S.'iger, Patentanwälte, Cosimaslr 81, D-8 München 81

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung 58-114076 vom 23.06.1983 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsdämpfungseinrichtung, die für Kupplungsscheiben oder eine Kupplung etc. in Kraftfahrzeugen geeignet ist.

Bei einer herkömmlichen Schwingungsdämpfungseinrichtung sind jeweils Vierkantöffnungen in einen Nabenflansch, der mit einer zentralen Nabe einstückig ausgebildet ist, und in auf der Nabe (drehbar) aufgepaßte 'Seitenplatten geschnitten, und in jede Vierkantöffnung ist eine Torsionsfeder vorgespannt eingesetzt. Bei dieser Ausbildung ist die Größe der Vierkantöffnung jedoch begrenzt, so daß es nicht möglich ist, einen Torsionswinkel groß zu bemessen.

Es wurden auch andere Vorschläge gemacht, um einen größeren Torsionswinkel zu erreichen, und zwar dergestalt, daß die Nabe in zwei Teile geteilt, die Anzahl der Schichten der Seitenplatte größer ist und Torsionsfedern innerhalb einer Vierkantöffnung in Reihe angeordnet sind. Bei solchen Ausbildungen ist jedoch nicht nur der komplizierte Mechanismus von Nachteil, sondern auch das zu große Gewicht oder ein zu kleiner Torsionswinkel, um den derzeitigen Anforderungen gerecht zu werden.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und eine Schwingungsdämpfungseinrichtung mit einem einfachen Mechanismus und kleinem Gewicht zur Verfügung zu stellen, die dennoch einen bisher nicht erreichten,'großen
Torsionswinkel ermöglicht.

Dipl.-Iiig. ülto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred S.iuier, 1'ak'nlanwii'lc, Cosimästr. 81, D-8 München 81

-A-

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäße durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu wird erfindungsgemäß ein Planeträdermechanismus verwendet. Seitenplatten sind frei drehbar an der äusseren Peripherie einer Nabe angeordnet. Ein Sonnenrad ist an der äußeren Umfangsseite der Nabe ausgebildet. Eine Flanschplatte ist außerhalb bzw. an der Außenseite des Sonnenrads angeordnet und weist, einen Abstand bzw. Zwischenraum zu letzterem auf. Ein dem Sonnenrad zugewandter Zahnkranz ist an der inneren ümfangsflache der Flanschplatte ausgebildet. Ein durch die Seitenplatten getragenes Planetenrad ist für kämmenden Eingriff zwischen dem Sonnenrad und dem Zahnkranz ausgelegt. Die Seitenplatten und die Flanschplatte sind über eine Torsionsfeder elastisch miteinander verbunden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Es zeigt:

Figur 1 einen vertikalen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Schwingungsdämpfungseinrich-

Dip! -Ir Ott«· I! iiiL'l. Dip! -Ing. M:\nlra! S.iyoi, PaktUanwiilte, Cosiniasli. Sl, LJ-S Miiiiihen Sl

Figur 2 einen vertikalen Teilschnitt nach der Linie H-II von Figur 1;

Figur 3 ein Diagramm zur Darstellung der Torsionswinkel/Torsionsdrehmoment-Charakteristik.

In Figur 1 veist eine zylinderförmige zentrale Nabe 1, deren Mittelachse sich auf einer Mittellinie 0-0 befindet, an ihrer inneren Umfangsseite eine Keilverzahnung 2 auf, die auf eine nicht abgebildete Ausgangswelle -kann auch eine Eingangswelle sein) aufgepaßt ist. ΕΛη leicht nach außen abragender Flansch 3 ist an einem zentralen Teil der äußeren Peripherie der Nabe 1 einstückig damit ausgebildet, und ein sich über den gesamten Umfang erstreckendes Sonnenrad 4 ist an einer äußeren Umfangsflache des Flansches 3 ausgebildet. Lwei ringförmige Seitenplatten 5,6, die den Flansch 3 zwischen sich aufnehmen, sind frei drehbar an der äußeren Umfangsflache der Nabe 1 festgelegt. Die Se tenplatten 5,6 sind parallel zueinander angeordnet und mittels eines Anschlagbolzens 7 miteinander verbuncen, der an einem Bereich der äußeren Peripherie der Platten vorgesehen ist. Eine ringförmige Flanschplatte 8 ist konzentrisch mit und außerhalb bzw. an der Außenseite des Rads 4 angeordnet, wobei dazwischen ein Ringraum ausgespart ist. Ein an einem äußeren Umfangsbereich der Platte 8 ausgebildete Vertiefung 9 greift mit dem Anschlagbolzen 7 ineinander. Ein mit dem Sonnenrad 4 konzentrischer Zahnkranz 10 ist an einer inneren Umfangsflache der Flanschplatte 8 ausgebildet, und ein Planetenradkranz Il kämmt mit dem Sonnenrad 4 und dem Zahnkranz 10. Das Planetenrad 11 ist über eine Hülse 12 frei drehbar an einer Stützwelle 13 gehalten, und die Stützwelle 13 ist parallel zur

Dipl.-Ing. OUo 1''IUgCl, Dipt.-lng. Manfred Siigor, I'au-nlanwnlio, Cosima-.tr. 81, D-8 München 81

Mittellinie 0-0 durch die beiden Seitenplatten 5,6 gehalten. Vierkantöffnungen 14, 15, 16 sind in den Seitenplatten 5,6 und der Flanschplatte 8 ausgebildet, wobei deren Positionen jeweils einander entsprechen, und eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Schraubenfeder 17 (Torsionsfeder) ist in vorgespanntem Zustand in die Vierkantöffnungen 14, 15, 16 eingesetzt. Ringförmige Mechanismen 18,19 für die Erzeugung eines Hysteresedrehmoments (zum Beispiel eine gewellte Feder, eine Reibungsfeder etc.) sind unter Druckkontakt zwischen die beiden Seitenplatten 5,6 und die Flanschplatte 8 gesetzt, und zwar in bezug auf die Linie0-0 radial innenseitig der Torsionsfedern 17. Vorsprünge 20, die zur Seite der Flanschplatte 8 hin abragen, sind zur gegenseitigen, konzentrischen Halterung der Mechanismen 18,19 jeweils einstückig an. den beiden Seitenplatten 5,6 ausgebildet.

Wenn diese Dämpfungseinrichtung zum Beispiel für eine Kupplungsscheibe verwendet wird, so wird eine Pufferplatte, die zur Festlegung ringförmiger Beläge an beiden Flächen dient, an die äußere Peripherie einer Seitenplatte geschraubt. Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist der Anschlagbolzen 7 an drei Stellen angeordnet, die in Umfangsrichtung gleich beabstandet sind, so daß der Bolzen 7 mit der Vertiefung 9 ineinandergreift, die an drei in Umfangsrichtung gleich beabstandeten Stellen vorgesehen ist, wobei dazwischen und in gleicher Richtung ein Spielraum vorhanden ist. Die Vierkantöffnung 16 weist eine in etwa rechteckige Form auf und ist an sechs in Umf angsrichtung gleich beabstandeten Stellen vorgesehen," und jeweils eine Feder 17 ist in zusammengedrück-

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Dipl.-Ing Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Siigcr, Patcnt;inw:illc, Cosimastr. 81, D-8 München 81

tem Zustand zwischen beide umfangsseitigen Endflächen jeder Öffnung 16 (teilweise nicht gezeigt) eingesetzt. Die anderen Vierkantöffnungen 14,15, die in Figur 2 nicht dargestellt sind, sind ebenfalls an sechs Stellen vorgesehen und fluchten in drehmomentfreiem Zustand parallel zu 0-0 mit den Öffnungen 16. Beide Enden der Feder 17 liegen unter Druck an den umfangsseitigen Endflächen der Öffnungen an. Jeweils ein Planetenrad 11 ist an vier gleich beabstandeten Stellen angeordnet. Die Stützwelle 13 dient auch zum parallelen Zusammenschluß der beiden Seitenplatten 5 und 6 zu einer Einheit und übernimmt ebenfalls die Funktion eines Distanzhalters, der für die korrekte Einhaltung vorgeschriebenen Abstands zwischen den beiden Platten 5,6 dient.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung wird nachstehend erläutert. Es sei zum Beispiel angenommen, daß die Seitenplatte 5 an die Motorseite (Eingangsseite) angeschlossen ist und an einer in die Nabe 1 eingepaßten Ausgangswelle Leistung abgenommen wird (die Eingangs- und Ausgangsseite können auch umgekehrt vorgesehen sein). Wenn ein Drehmoment der Richtung X von Figur 2 auf die Seitenplatte 5 wirkt, so wird dieses Drehmoment von der Platte 5 über die Stützwelle 13 und das Planetenrad 11 auf die Nabe 1 übertragen.

Wenn hier ein Torsionsdrehmoment der Richtung X auf die Seitenplatte 5 (6) relativ zur Nabe 1 wirkt, so dreht sich die Platte 5 relativ zur Nabe 1 in Richtung X, und das Planetenrad 11 bewegt sich während seiner Drehung an dem Sonnenrad 4 in Richtung X. Die Drehung des P]anetenrads 11 erzeugt ein Drehmoment in Richtung X an der Flanschplatte 8, und es' entsteht eine Winkelgeschwindigkeit in der Flanschplatte 8, die im Ver-

Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-lng. Manfred Super. Paunlanwiiile, Cosimastr. 8!, D-8 München 81

gleich zu einer torsionalen Winkelgeschwindigkeit der Platte 5 größer ist, weil nämlich das Planetenrad 5 dazwischen angeordnet ist, wodurch auch eine relative Torsion bzw. Verdrehung zwischen den Seitenplatten 5 (6) und der Flanschplatte 8 entsteht. Deshalb wird die Feder 17 zusammengedrückt und gleichzeitig entsteht Reibung in den Mechanismen 18,19, so daß diese ein Hysteresedrehmoment erzeugen. Aufgrund der Elastizität
der Feder 17 wird in der Gegenrichtung von X eine Last auf die Flanschplatte 8 ausgeübt, nämlich zur Begrenzung der Drehung des Planetenrads 11, so daß ein Drehmoment der Richtung X über das Planetenrad 11 und das Sonnenrad 4 auf die Nabe 1 übertragen wird.

Und zwar wird eine Torsion zwischen der Seitenplatte 5 (6) und der Flanschplatte 8 kleiner als jene zwischen der Seitenplatte 5 (6) und der Nabe 1, so daß nur eine geringe Kompression der Feder 17 bewirkt wird. Aus diesem Grund vergrößert sich die Spanne der Torsion zwischen der Seitenplatte 5 (6) und der Nabe 1 erheblich, und zwar bis die Kompression der Feder 17 die maximale Grenze erreicht (wo der Anschlagbolzen 7 an der Endfläche der Vertiefung bzw. Einkerbung 9 zur Anlage gelangt). Dadurch läßt sich ein großer maximaler Torsionswinkel erreichen.

Ein maximaler Torsionswinkel (zu dem Zeitpunkt der Anlage des Anschlagbolzens 7 an der Endfläche der Vertiefung 9) ist im Zusammenhang mit einer herkömmlichen Dämpfungseinrichtung, bei welcher die Flanschplatte 8 einstückig mit der Nabe 1 ausgebildet und ein Planetenrad 11 nicht vorgesehen ist, mit θ^ bezeichnet, und ein diesem Torsionswinkel entsprechendes Torsionsdrehmoment ist mit T- bezeichnet. Dagegen bezeichnet θ_ einen maximalen Torsionswinkel und T-

Dipl.-Iii; Otto Hügel, Dipl.-lng. Manfred Siiger, Patentanwälte, Cosimastr 81, D-8 München 81

diesem Torsionswinkel entsprechendes Torsionsdrehmoment im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung. Die Zahl ' der Zähne des Sonnenrads 4 und des Zahnkranzes 10 wird durch Z bzw. Z. ausgedrückt, und es läßt sich folgende Verhältnisgleichung erstellen:

r = Z./Z
ι' ο

TsI / Ts2 = Q₂ / Q₁ = r

Figur 3 zeigt ein Diagramm der Charakteristik des Torsionswxnkels θ im Verhältnis zu dem Torsionsdrehmoment T (wobei Kurven des Hysteresedrehmoments nicht eingetragen sind).

Wenn die Torsion nachläßt, findet der Funktionsablauf der Dämpfungseinrichtung in umgekehrter Folge der vorstehenden Beschreibung statt, wobei Torsionsdrehmomentstöße aufgrund der Reibung in den Mechanismen 18, 19 gedämpft werden. Wenn die Platten 5,6 in umgekehrter Richtung verdreht werden, wird das Planetenrad 11 so gedreht, daß es sich in der Gegenrichtung von X bewegt, und die Feder 17 wird zusammendrückt, wodurch Torsionsdrehmomentstöße in der gleichen Weise wie vorstehend gedämpft werden.

Wie bereits beschrieben, sind die Seitenplatten 5,6 erfindungsgemäß frei drehbar an der äußeren Peripherie der Nabe 1 befestigt. Das Sonnenrad 4 ist an einer äußeren Umfangsfläche der Nabe 1 ausgebildet. Die Flanschplatte 8 ist außerhalb bzw. an der Außenseite des Sonnenrades 4 angeordnet und weist einen Zwischenraum :;u lotzerem auf. Der dem Sonnenrad 4 zugewandte Zahnkranz 10 ist an der inneren Umfangsflache der

Dipl.-Ing. OUo Hügel. Dipl.-!ng. Manfred S.igcr, I'at ·ηΙίΐηνν.ΊΙΐΰ, ( osimastr. 81, I>-8 München 81

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Flanschplatte 8 ausgebildet. Das durch Seitenplatten 5,6 gehaltene Planetenrad 11 ist für kämmenden Eingriff zwischen dem Sonnenrad 4 und dem Zahnkranz 10 ausgelegt. Die Seitenplatten 5,6 und Flanschplatte 8 sind über eine Torsionsfeder (zum Beispiel die Schraubenfeder 17) miteinander elastisch verbunden. Auf diese Weise läßt sich ein großer Torsionswinkel erreichen, der bei herkömmlichen Mechanismen bisher nie zu erwarten war. Außerdem läßt sich der maximale Torsionswinkel auf einfach Weise ändern, indem das Zahnverhältnis des Sonnenrads 4 und Planetenrads 11 (r = Z. /Z ) nach Ermessen geändert wird, £;o daß keine groß bemessene Vierkantöffnung erforderlich ist und damit der bei herkömmlichen Mechanismen übJ iche Nachteil geringerer Festigkeit beseitigt wird. Das Ziel der erfindungsgemäßen Konstruktion ist ein qroßer Torsionswinkel sowie eine konstruktiv einfachere und bezüglich des Gewichts leichtere Ausbildung als bei den herkömmlichen Konstruktionen.

Die vorliegende Erfindung läßt sich auch fοigendermassen verwirklichen:

(a) Das Planetenrad 11 kann auch aus Harz hergestellt werden, zum Beispiel aus Konstruktions-Kunststoffen hoher Festigkeit. Dadurch läßt sich das Gewicht der Dämpfungseinrichtung erheblich verringern.

(b) Der Mechanismus für die Erzeugung eines Hysteresedrehmoments kann zwischen dem Flansch 3 uid den Seitenplatten 5,6 angeordnet werden.

Dipl.-in; OUo Htigel, Hipl.-lng. Manfred Sager, Patentanwälte, Cosimaslr. Sl, D-8 München 81

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(c) Ein Teil der ümfangslänge der Vierkantöffnungen 14,15 wird kürzer ausgebildet als jener der Vierkantöffnung 16, so daß die Feder 17 im freien bzw. unbelasteten Zustand der Dämpfungseinrichtung nur mit den Vierkantöffnungen 14,15 in Berührung gelangt. Hier wird e;ne Dämpfungseinrichtung erreicht, bei der sich das Drehmoment T im Verhältnis zu dem Torsionswinkel θ in mehreren Stufen ändert.

(d) Ein Teil oder alle der Schraubenfedern 17 können durch gummiartige, elastische Körper ersetzt werden.

Claims

Dipl.-Im- ÜUo Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patontanwiiltc, Cosimaslr. 81, D-8 München 81 Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho 1-1, 1-chome, Kidamotomiya Neyagawa-shi Osaka-fu Japan 12.490 fl/wa SCHWINGUNGSDAMPFUNGSEINRICHTUNG Patentansprüche

1. Schwingungsdämpfungseinrichtung, gekennzeichnet durch Seitenplatten (5,6), die frei drehbar an der äußeren Peripherie einer Nabe (I)-befestigt sind, ein Sonnenrad (4), das an einer äußeren Umfangsflache der Nabe (1) ausgebildet ist, eine Flanschplatte (8), die außerhalb bzw. an der Außenseite des Sonnenrads (4) angeordnet ist und einen Zwischenraum zu letzterem aufweist, einen dem Sonnenrad (4) zugewandten Zahnkranz (10), der an einer inneren Umfangsflache der Flanschplatte (10) ausgebildet ist, und ein Planetenrad (11), das durch die Seitenplatten (5,6) gehalten und für kämmenden Eingriff zwischen dem Sonnenrad (4) und dem Zahnkranz (10) ausgelegt ist, wobei die Seitenplatten (5,6) und die Flanschplatte

(8) über eine Torsionsfedereinrichtung (17) verdrehelastisch miteinander verbunden sind.

2. S^hwingungsdämpiungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsfeder (17) in zusammengedrücktem Zustand in Vierkantöffnungen (14,15,16) eingesetzt ist, die etwa in UmfLängsrichtung in den Seitenplatten (5,6) und in der Flanschplatte (8) ausgeformt sind.

Dipl.-Ing. Olio Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Siiger, Paientanw.ilte, Cosimastr. 81, D-8 München 81

3. Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil oder alle der Torsionsfedern (17) aus einem gummiartigen, elastischen Körper hergestellt ist.

4. Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Umfangslänge der Vierkantöffnungen (14,15) kürzer bemessen ist als jene der Vierkantöffnung (16) in der Flanschplatte (8), so daß die Torsionsfeder (17) im freien bzw. unbelasteten Zustand der Dämpfungseinrichtung nur mit dem betreffenden Teil (14, 15) der Vierkantöffnungen (14,15,16) in Berührung gelangt, so daß eine Änderung des Torsionsdrehmoments in mehreren Stufen ermöglicht wird.