DE3430457A1

DE3430457A1 - Geteiltes schwungrad

Info

Publication number: DE3430457A1
Application number: DE19843430457
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Hausegger; Franz 7317 Wendlingen Moser; Ernst 7056 Weinstadt Tscheplak; Günter 7053 Kernen Wörner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1984-08-18
Filing date: 1984-08-18
Publication date: 1986-02-27
Also published as: GB2163524A; US4662239A; IT8548478A1; GB8520585D0; FR2569250A1; JPH0641778B2; GB2163524B; FR2569250B1; DE3430457C2; IT8548478A0; IT1182825B; JPS6152440A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 15 818/4

Stuttgart-Untertürkheim

Geteiltes Schwungrad

Die Erfindung betrifft ein geteiltes Schwungrad zur Verringerung von motorseitig erregten Schwingungen eines Antriebsstranges, mit zwei gleichachsig angeordneten, relativ zueinander - gegebenenfalls gegen Widerstand - begrenzt verdrehbaren Schwungradteilen, deren eines mit dem Motor und deren anderes mit dem Antriebsstrang antriebsmäßig verbunden ist, sowie mit einer zwischen den Schwungradteilen angeordneten, gegebenenfalls progressiv wirkenden Koppelfederung, die die Schwungradteile aus relativ zueinander verdrehten Lagen in eine Mittellage bzw. eine Lage in einem Mittellagenbereich zurückzustellen sucht, und mit einer die Amplituden von Resonanzschwingungen des antriebsstrangseitigen Schwungradteiles begrenzenden Dämpfungsvorrichtung, wobei die Massen der Schwungradteile und die Stärke der Koppelfederung derart bemessen sind, daß die Frequenz der vorgenannten Resonanzschwingungen kleiner ist als die Frequenz der Motorschwingungen bei Betrieb oberhalb eines Schwellwertes der Motordrehzahl.

Ein derartiges Schwungrad wird in der DE-OS 23 58 516 beschrieben. Sobald die Motordrehzahl den Schwellwert hinreichend übersteigt, können praktisch keinerlei Motorschwingungen mehr auf den Antriebsstrang übertragen werden, weil das motorseitige Schwungradteil die Motorschwingungen wegen der zwischengeschalteten Koppelfederung nicht oder nur noch stark abgeschwächt auf das antriebsstrangseitige Schwungradteil zu übertragen vermag. In die-

sem sogenannten überkritischen Bereich zeichnet sich ein Fahrzeug also durch außerordentlich große Laufruhe und Schwingungsfreiheit des Antriebsstranges aus.

Beim Starten des Motors muß jedoch notwendigerweise ein Drehzahlbereich durchlaufen werden, bei dem Resonanzen auftreten, derart, daß das antriebsstrangseitxge Schwungradteil unter Umständen Schwingungen mit erheblich größerer Amplitude als das motorseitige Schwungradteil ausführen würde. Derartige Resonanzschwingungen müssen durch starke Bedämpfung unterdrückt werden.

Dabei ist jedoch zu beachten, daß eine starke Bedämpfung im überkritischen Bereich unerwünscht ist, weil dadurch die Überkopplung von Motorschwingungen auf den Antriebsstrang verstärkt würde.

Nach der DE-OS 23 58 516 ist deshalb (vgl. Figur 6) vorgesehen, auf dem antriebsstrangsextigen Schwungradteil ein Ringteil federnd und konzentrisch zu dem vorgenannten Schwungradteil anzuordnen und die Massen des antriebsstrangsextigen Schwungradteiles sowie des Ringteiles und die Stärke der Federung zwischen diesen beiden Teilen derart zu bemessen, daß die oben genannten Resonanzschwingungen des antriebsstrangsextigen Schwungradteiles unterdrückt werden, da das Ringteil einen dynamischen Dämpfer darstellt.

Das geteilte Schwungrad gemäß der-DE-OS 23 58 516 stellt dementsprechend prinzipiell ein dreiteiliges Schwungrad . dar, dessen Teile federnd miteinander verbunden sind. Ein derartiges Schwingungssystem mit drei schwingenden Massen ist jedoch kompliziert zu berechnen und dementsprechend schwer zu "beherrschen. Hinzu kommt, daß unter Umständen beim Betrieb im überkritischen Bereich Resonanzen angeregt werden können.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein geteiltes Schwungrad zu schaffen, welches sich durch konstruktive Einfachheit auszeichnet und dessen Betriebsverhalten in einfacher Weise vorausberechenbar ist, wobei der Antriebsstrang im sogenannten überkritischen Bereich in besonders wirksamer Weise von motorseitigen Schwingungen abgekoppelt sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einem geteilten Schwungrad der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß ein mit dem einen Schwungradteil kraftschlüssig und mit dem anderen Schwungradteil formschlüssig, jedoch mit Spiel in Umlaufrichtung gekoppeltes Kupplungsteil bei Überschreitung einer vorgegebenen Auslenkung der Schwungradteile gegenüber der Mittellage bzw. dem Mittellagenbereich zwischen zumindest einer am einen Schwungradteil abgestützten Anschlagfederung und einem am anderen Schwungradteil angeordneten Anschlag einklemmbar ist.

Das erfindungsgemäße Schwungrad besitzt also zwei gegeneinander federbare Schwungradteile, welche im überkritischen Betrieb praktisch ausschließlich durch die Koppelfederung bei geringer oder nahezu verschwindender Dämpfung miteinander gekoppelt sind. Damit können praktisch keinerlei Schwingungen von der Motorseite auf den Antriebsstrang übertragen werden.

Bei den im überkritischen Betriebsbereich auftretenden relativ geringen Amplituden werden weder das Kupplungsteil noch die Anschlagfederung wirksam.

Wenn dagegen der Resonanzbereich des aus den Schwungradteilen und der Koppelfederung gebildeten Schwingungssystems durchlaufen wird - etwa beim Starten des Motors - treten

3^30457 _„_ _{Dalm 15}

größere Schwingungsamplituden auf, d.h. die beiden Schwungradteile werden vergleichsweise weit gegeneinander ausgelenkt. Dabei nimmt das eine Schwungradteil zunächst aufgrund der kraftschlüssigen Kopplung das Kupplungsteil mit, bis dessen Bewegungsspiel gegenüber dem anderen Kopplungsteil aufgezehrt ist. Nunmehr muß das eine Schwungradteil bei weiterer Auslenkung gegenüber dem anderen Schwungradteil gegen den Widerstand der kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem einen Schwungradteil und dem Kupplungsteil bewegt werden, da das Kupplungsteil der Bewegung des einen Schwungradteiles aufgrund des aufgezehrten Spieles nicht mehr folgen kann. Dementsprechend werden die Relativbewegungen der beiden Schwungradteile gedämpft. Darüber hinaus nähern sich bei stärkerer Auslenkung der Schwungradteile eine am einen Schwungradteil abgestützte Anschlagfederung und ein am anderen Schwungradteil angeordneter Anschlag aneinander an, wobei schließlich das Kupplungsteil bzw. ein daran fest angeordnetes Teil zwischen der Anschlagfederung und dem Anschlag eingeklemmt werden. Dementsprechend müssen die Schwungradteile bei weiterer Auslenkung relativ zueinander einerseits die Kraft der Anschlagfederung und andererseits den durch den Kraftschluß zwischen dem einen Schwungradteil und dem Kupplungsteil verursachten Dämpfungswiderstand - zusätzlich zur Kraft der Kopplungsfederung - überwinden. Damit werden übermäßige Relativbewegungen der Schwungradteile gegeneinander wirksam begrenzt, denn einerseits wirkt zwischen den Schwungradteilen eine verstärkte Dämpfung, außerdem wirken die Anschlagfederung und die Kopplungsfederung zusammen, so daß aufgrund der insgesamt verstärkten Federkräfte der Resonanzzustand, welcher bei ausschließlich wirksamer Koppelfederung vorläge, nicht mehr gegeben ist.

Durch das Einklemmen des Kupplungsteiles bzw. des damit fest verbundenen Teiles zwischen dem Anschlag und der Anschlagfederung wird darüber hinaus erreicht, daß die durch den Kraftschluß zwischen dem einen Schwungradteil und dem Kupplungsteil bewirkte Dämpfung im Bereich des Umkehrpunktes der Richtung der Relativbewegungen der Schwungradteile in beiden Richtungen wirksam ist. Wenn sich nämlich die relative Bewegungsrichtung zwischen den Schwungradteilen umkehrt, bleibt das Kupplungsteil bzw. das damit verbundene Teil zunächst noch zwischen dem Anschlag und der Anschlagfederung eingeklemmt, so daß sich das Kupplungsteil - trotz des Bewegungsspieles gegenüber dem anderen Schwungradteil nicht bewegen kann und dementsprechend die Bewegungen des einen Schwungradteiles nur gegen den Widerstand der kraftschlüssigen Verbindung zwischen diesem Schwungradteil und dem Kupplungsteil erfolgen können.

Gegebenenfalls kann die Anschlagfederung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung asymmetrisch angeordnet sein und dementsprechend bereits bei relativ geringer Auslenkung der Schwungradteile in der einen Richtung, jedoch erst bei relativ großen Auslenkungen der Schwungradteile in der anderen Richtung wirksam werden. Dabei ist die unsymmetrische Anordnung in der Regel derart ausgebildet, daß sich die Schwungradteile beim Beschleunigen des Fahrzeuges bzw. der angetriebenen Maschine (Zugbetrieb) in der Richtung relativ zueinander zu verstellen suchen, in der die Anschlagfederung erst bei relativ großen Auslenkwinkeln wirksam wird.

In der Regel ist das Spiel zwischen dem Kupplungsteil und dem einen Schwungradteil kleiner als das Spiel zwischen der Anschlagfederung am einen und der Anschlaganordnung am anderen Schwungradteil. Dadurch wird gewährleistet, daß die durch den Kraftschluß zwischen dem Kupplungsteil und dem einen Schwungradteil bei Aufzehrung des Spieles zwischen dem Kupplungsteil und dem anderen Schwungradteil hervorgerufene Dämpfung bereits eintritt, bevor die Anschlagfederung mit der Anschlaganordnung zusammenwirken kann.

Jedoch ist es auch möglich, daß das Spiel zwischen dem Kupplungsteil und dem einen Schwungradteil etwa gleich groß ist wie das Spiel zwischen der Anschlaganordnung und der Anschlagfederung. Damit tritt die durch das Kupplungsteil hervorgerufene Dämpfung immer gleichzeitig mit der Wirkung der Anschlagfederung auf.

Gegebenenfalls können auch zwei Kupplungsteile angeordnet sein, welche jeweils mit dem gleichen Schwungradteil kraftschlüssig gekoppelt sind, jedoch gegenüber dem anderen Schwungradteil ein unterschiedliches, durch Formschluß vorgegebenes Spiel besitzen. Dabei kann das Spiel des einen Kupplungsteiles dem Spiel zwischen der Anschlagfederung und der Anschlaganordnung entsprechen, während das Spiel des anderen Kupplungsteiles kleiner ist.

Schließlich können die Schwungradteile noch zusätzlich mittels einer spielbehafteten Dämpferanordnung gekuppelt sein, welche erst bei größeren Auslenkwinkeln der Schwungradteile relativ zueinander wirksam wird. Falls die Dämpfungskraft hinreichend stark ist, kann eine derartige Anordnung sogar alternativ zur Anschlagsfederung angeordnet werden, um eine besondere konstruktive Einfachheit zu erreichen.

Konstruktiv besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 7 bis 12 und werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die

Fig. 1 bis 3 schematisierte Darstellungen verschiedener geteilter Schwungräder gemäß der Erfindung,
Fig. 4 bis 6 Diagramme zur Erläuterung der Abhängigkeit der zwischen den Schwungradteilen wirkenden bzw. zu überwindenden Drehmomente (M)

in Abhängigkeit von der relativen Auslenkung ( φ ) der Schwungradteile gegeneinander, Fig. 7 bis 9 Schnittbilder eines erfindungsgemäßen Schwungrades, wobei Fig. 7 einem Schnitt in einer Achsebene des Schwungrades und

die Figuren 8 und 9 Schnitten entsprechend den Radialebenen VIII-VIII und IX-IX in Fig. 7 entsprechen.

In den Figuren 1 bis 3 sind die beiden Schwungradteile 1 und 2 jeweils schematisch als schwere Körper dargestellt, welche gegeneinander mittels einer Koppelfederung 3 abgestützt bzw. gekoppelt sind, die sowohl mit Widerlagern 4 und 5 am Schwungradteil 1 als auch mit Widerlagern 6 und am Schwungradteil 2 zusammenwirkt. Wenn sich die Schwungradteile 1 und 2 relativ zueinander in der einen Richtung bewegen - in den Figuren 1 bis 3 im Sinne einer Annäherung so verringert das Widerlager 4 am Schwungradteil 1 seinen Abstand gegenüber dem Widerlager 7 am Schwungradteil 2, d.h. die Koppelfederung 3 wird unter Verkürzung zunehmend gespannt. Bei Bewegung der Schwungradteile 1 und 2 in entgegengesetzter Richtung - in den Figuren 1 bis 3 entspricht dies einer Vergrößerung des Abstandes zwischen den Teilen und 2 - so nähert sich das Widerlager 5 am Schwungradteil 1 dem Widerlager 6 am Schwungradteil 2, so daß die Koppelfederung wiederum zusätzlich gespannt wird.

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Im übrigen tritt zwischen den Schwungradteilen 1 und 2 bei Relativbewegungen unvermeidliche Reibung auf, die gegebenenfalls durch konstruktive Maßnahmen, wie Reibbeläge u.dgl., verstärkt sein kann und in den Figuren 1 bis 3 durch einen schematisiert gezeichneten Teleskopdämpfer R1 wiedergegeben ist.

Am Schwungradteil 2 ist eine Anschlaganordnung mit den Anschlägen 8 und 9 fest angeordnet. Diese Anschläge 8 und 9 dienen dazu, die Beweglichkeit eines Kupplungsteiles 10 gegenüber dem Schwüngradteil 2 zu begrenzen, indem die am Kupplungsteil 10 fest angeordneten Fortsätze 11 und 12 auf einen der Anschläge 8 und 9 auflaufen, wenn sich das Kupplungsteil aus der in Figur 1 dargestellten Mittellage um einen Weg S₁ in Richtung des Anschlages 8 bzw. um einen entsprechenden Weg S in Richtung des Anschlages 9 bewegt. Das Kupplungsteil 10 ist kraftschlüssig mit dem Schwungradteil 1 gekoppelt, wie schematisch durch einen Teleskopdämpfer R_ dargestellt ist. Dabei ist die Stärke des Kraftschlusses und damit des Dämpfers R„ zwischen Kupplungsteil 10 und dem Schwungradteil 1 erheblich größer als die durch den Dämpfer R₁ unmittelbar zwischen den Schwungradteilen 1 und 2 bewirkte Dämpfungswiderstand.

Am Schwungradteil 1 ist des weiteren noch eine Anschlagfederung 13 zwischen am Schwungradteil 1 fest angeordneten Widerlagern 14 und 15 mit Vorspannung angeordnet. Dabei ist die Anordnung derart, daß die Anschlagfederung 13 mit den Anschlägen 8 und 9 zusammenwirken kann, wenn die Schwung-0 radteile 1 und 2 um einen Weg S„ gegeneinander in der einen oder anderen Richtung ausgelenkt werden. Wird beispielsweise das Schwungrad 1 in Richtung des Anschlages 9 hinreichend weit ausgelenkt, so wird die Anschlagfederung 13 zwischen dem Widerlager 14 und dem Anschlag 9 zusammen-

gedrückt, wobei gleichzeitig der Portsatz 11 zwischen dem Anschlag 9 und dem zugewandten Ende der Anschlagfederung eingeklemmt wird.

Das in Figur 1 dargestellte Schwungrad arbeitet in der folgenden Weise:

Bei normalen Betriebsphasen liegt ein sogenannter überkritischer Betrieb vor, d.h. das motorseitige Schwungradteil, beispielsweise 1, wird zu Schwingungen mit einer vergleichsweise geringen Amplitude sowie einer Frequenz erregt, die deutlich über der Resonanzfrequenz des durch die Schwungradteile 1 und 2 sowie die Koppelfederung 3 gebildeten Schwingungssystems liegt. Die Schwingungen des Schwungradteiles 1 können nur zu einem unwesentlichen Anteil auf das Schwungradteil 2 übertragen werden, weil die Kopplungsfederung 3 keine schnell wechselnden Kräfte zwischen den Schwungradteilen 1 und 2 zu übertragen vermag.

Beim Starten des Motors wird jedoch der kritische Bereich durchlaufen, d.h. das motorseitige Schwungradteil 1 wird vom Motor zu Schwingungen angeregt, deren Frequenz der Resonanzfrequenz des durch die Schwungradteile 1 und 2 sowie die Koppelfederung 3 gebildeten Schwingungssystems entspricht bzw. nahekommt. In diesem Falle würde das Schwungradteil 2 ohne besondere konstruktive Maßnahmen zu Schwingungen mit außerordentlich großer Amplitude erregt, so daß an sich mit Materialbrüchen gerechnet werden müßte. Dies wird jedoch wie folgt verhindert:

Wenn die Schwungradteile 1 und 2 relativ zueinander um mehr als einen Weg S ausgelenkt werden - dieser in jeder Richtung der Relativbewegung zur Verfügung stehende Weg S₁ ist größer als die Auslenkungen, welche im überkritischen Be-

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reich zwischen den Schwungradteilen 1 und 2 auftreten so stößt das Kupplungsteil 10 mit einem seiner Fortsätze 11 und 12 gegen einen der Anschläge 8 oder 9, so daß bei weiterer Relativbewegung der Schwungradteile 1 und 2 der Dämpfer R„ unter Überwindung des Dämpfungswiderstandes zusammengeschoben bzw. auseinandergezogen wird. Bei der nachfolgenden weiteren Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 ist somit ein erhöhter Dämpfungswiderstand wirksam, welcher der Summe der Dämpfungswiderstände der Dämpfer R- und R_? entspricht.

Bei noch weiterer Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 relativ zueinander legt sich nun eines der Enden der Anschlagfederung 13 auf denjenigen der Anschläge 8 bzw. 9 auf, auf den sich bereits einer der Fortsätze 11 bzw. 12 des Kupplungsteiles 10 aufgelegt hat. Damit ist nun neben der Kopplungsfederung 3 auch die Anschlagfederung 13 wirksam, d.h. zwischen den Schwungradteilen 1 und 2 wirken erheblich erhöhte Federkräfte zusammen mit den Dämpfungswiderständen der Dämpfer R₁ und R„. Diese erhöh-0 ten Federkräfte reichen nun sicher aus, die zuvor erfolgte Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 gegeneinander aufzufangen und die Richtung der Relativbewegung der Schwungradteile 1 und 2 umzukehren. Dabei ist für die Erfindung besonders bemerkenswert, daß der Dämpfer R„ sowohl vor als auch hinter dem Punkt der Bewegungsumkehr zunächst wirksam bleibt. Denn solange die Anschlagfederung 13 gegen einen der Anschläge 8 und 9 gedrückt wird, wir einer der Fortsätze 11 bzw. 12 des Kupplungsteiles 10 zwischen der Anschlagfederung 13 und einem der Anschläge 8 und 9 eingeklemmt, so daß die Relativbewegungen zwischen den Schwungradteilen 1 und 2 nur unter Zusammenschieben bzw. Auseinanderziehen des Dämpfers R„ erfolgen können.

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Das Betriebsverhalten des Schwungrades der Figur 1 ist in Figur 4 grafisch wiedergegeben. Wird beispielsweise das Schwungradteil 1 in Figur 1 gegenüber dem Schwungradteil 2 nach unten ausgelenkt, so wird zunächst der Wegabschnitt A in Figur 4 durchlaufen, d.h. die Kopplungsfederung 3 setzt einer zunehmenden Auslenkung <p einen zunehmenden Widerstand, d.h. ein zunehmendes Drehmoment M, entgegen. Im übrigen muß auch der Widerstand des Dämpfers R₁ überwunden werden, deshalb verläuft der Wegabschnitt A nicht durch den Nullpunkt des Koordinatenkreuzes.

Sobald die Auslenkung den Betrag S₁ erreicht, legt sich der Fortsatz 11 auf den Anschlag 9 auf, so daß zusätzlieh der Widerstand des Dämpfers R- wirkt, d.h. bei weitergehender Auslenkung wird der Wegabschnitt B durchlaufen. Wird nun das Schwungradteil 1 in Figur 1 noch weiter nach unten ausgelenkt, so legt sich das untere Ende der Anschlagfederung 13 auf den Fortsatz 11 bzw. den Anschlag 9 auf, so daß die vorgespannte Anschlagfederung 13 wirksam wird. Dementsprechend wird nunmehr in Figur 4 der Weg C durchlaufen, welcher eine größere Steilheit als der Weg B aufweist, weil nunmehr Koppelfederung 3 und Anschlagsfederung 13 zusammenwirken.

Der Sprung zwischen dem Weg B und dem Weg C wird durch die Vorspannung der Anschlagfederung verursacht.

Am Endpunkt D des Weges C haben die Dämpfer R₁ und R„ zusammen mit der Kopplungsfeder 3 und der Anschlag-0 federung 13 die Relativbewegung der Schwungradteile 1 und 2 zum Stillstand gebracht, nunmehr suchen die zwischen den Widerlagern 4 und 7 eingespannte Kopplungsfederung sowie die zwischen dem Widerlager 14 und dem Anschlag eingespannte Anschlagfederung 13 das Schwungradteil 1

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gegenüber dem Schwungradteil 2 in Figur 1 nach oben zurückzustellen. Dabei wird zunächst der Weg E in Figur 4 durchlaufen, welcher parallel zum Weg C verläuft, jedoch mit einem Abstand unterhalb des Weges C, weil die Federungen 3 und 13 die Widerstände der Dämpfer R₁ und R„ überwinden müssen. Sobald das Schwungradteil 1 in Figur 1 derart weit gegenüber dem Schwungradteil 2 nach oben ausgelenkt worden ist, daß die Anschlagfederung 13 nicht mehr gegen den Anschlag 9 gedrängt wird, kann auch der Fortsatz 11 des Kupplungsteiles 10 vom Anschlag 9 freikommen, so daß das Schwungradteil 1 sich gegenüber dem Schwungradteil 2 um einen Weg 2S₁ verstellen kann, ohne daß der Dämpfer R₂ wirksam ist. Dies ist durch den Weg F wieder gegeben. Danach stößt der Fortsatz 12 des Kupplungsteiles 10 gegen den Anschlag 8, so daß der Dämpfer R„ wieder wirksam wird, entsprechend dem Weg G in Figur 4.

Bei noch weiterer Auslenkung stößt die Anschlagfederung unter Einklemmung des Fortsatzes 12 des Kupplungsteiles gegen den Anschlag 8, so daß in Figur 4 der Weg H durchlaufen wird. Sobald nunmehr wiederum eine Bewegungsumkehr erfolgt, werden in Figur 4 die Wege I, K sowie B¹ durchlaufen. Damit wird bei entsprechend großer Rückstellung wiederum der Weg B erreicht.

Die dargestellte Wegfolge A bis B' wird nur in ausgesprochenen Extremfällen durchlaufen. In der Regel treten selbst im kritischen Bereich relativ geringe Auslenkungen 0 auf, beispielsweise wenn ein Motor ohne Verzögerungen durch Kälte u.dgl. gestartet wird. In einem derartigen Falle ist z.B. die Wegfolge B, F, G, K und B¹ möglich.

Im überkritischen Bereich treten nur sehr geringe Auslenkwinkel auf, so daß in Figur 4 beispielsweise lediglich eine Wegfolge A, L und A¹ durchlaufen wird.

Zusammenfassend ist also festzuhalten, daß bei einer Anordnung gemäß Figur 1 der Dämpfer R„ erst dann wirksam wird, wenn die Schwungradteile 1 und 2 relativ zueinander um mehr als eine Wegstrecke S ausgelenkt werden, während die Anschlagfederung erst nach einer Auslenkung um die Wegstrecke S„ wirksam wird.

Während die Steilheit der Wegstücke in Figur 4 durch die Kräfte der Kopplungsfederung 3 sowie der Anschlagfederung 13 vorgegeben werden, ergibt sich der Querabstand paralleler Wegstücke durch die Stärke der Dämpfer R. und R₃. Die Anteile dieser Dämpfer sind durch verschiedene Schraffur kenntlich gemacht.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 lediglich dadurch, daß ein weiteres Kupplungsteil 16 angeordnet ist, dessen Fortsätze 17 und 18 gleichen Abstand wie die Widerlager 14 und 15 der Anschlagfederung haben. Damit kann der Dämpfer R₇, welcher die kraftschlüssige Kopplung zwischen dem weiteren Kupplungsteil und dem Schwungradteil 1 wiedergibt, erst dann wirksam werden, wenn bei entsprechender relativer Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 einer der Fortsätze 17 oder 18 von der Anschlagfederung 3 gegen einen der Anschläge 8 oder 9 gedrückt und damit eingeklemmt wird.

Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, ähnelt die Wirkungsweise einer Anordnung gemäß Figur 2 weitgehend einer Anordnung gemäß Figur 1. Jedoch wird eine verstärkte Dämpfung wirksam, wenn die Schwungradteile 1 und 2

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gegeneinander aus der in Figur 2 dargestellten Mittellage um mehr als einen Weg S ausgelenkt werden. Die verstärkte Dämpfung ist darauf zurückzuführen, daß bei entsprechend starker Auslenkung alle Dämpfer R. bis R,. zusammenwirken.

Die Ausführungsform nach Figur 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 2 im wesentlichen dadurch, daß anstelle der Anordnung des Kupplungsteiles 10 die Schwungradteile 1 und 2 über eine durch den Dämpfer R„ symbolisierte kraftschlüssige Verbindung unmittelbar miteinander gekoppelt sind, allerdings derart, daß die kraftschlüssige - beispielsweise durch Reibschluß erfolgende - Verbindung erst dann wirksam wird, wenn die Schwungradteile 1 und 2 aus der dargestellten Mittellage um mehr als einen Weg S₁ in der einen oder anderen Richtung gegeneinander ausgelenkt werden. Die kraftschlüssige Verbindung weist also insgesamt ein Spiel 2S₁ auf. Wie aus der Figur 6 hervorgeht, kann bei dieser Anordnung der Dämpfer R„ bei stärkerer Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 relativ zueinander nur jeweils zeitlich vor Erreichen des Totpunktes der Relativbewegung, d.h. vor Erreichen des Zeitpunktes der Umkehr der Bewegungsrichtung, wirksam werden.

In Figur 7 ist das Schwungradteil 1 mit dem nicht dargestellten Motor antriebsmäßig verbunden. Das Schwungradteil 2 ist mittels einer Lageranordnung 19 auf dem Schwungradteil 1 drehgelagert und kann mittels einer schematisch dargestellten Kupplung 20 mit der Eingangswelle 21 eines im übrigen nicht dargestellten Antriebsstranges bzw. eines Fahrzeuggetriebes od.dgl. antriebsmäßig verbunden werden. Auf dem Stirnende der Eingangswelle 21 ist ein weiteres Lager 22 angeordnet, so daß sich das Schwungradteil 1 und die Eingangswelle 21 ohne unmittelbare antriebsmäßige Verbindung gegenseitig abstützen.

Am Schwungradteil 1 sind mittels Schraubbolzen 23 zwei Ringscheiben 24 und 25 mit axialem Abstand voneinander befestigt. Diese Ringscheiben 24 und 25 besitzen mehrfach angeordnete Fenster 26, welche tangential zur Scheibenachse und jeweils symmetrisch zu einer die Scheibenachse enthaltenden Ebene angeordnet sind. Diese Fenster 26 dienen zur käfigartigen Führung von Schraubenfedern 27, deren Durchmesser größer ist als einerseits der Abstand der Ringscheiben und andererseits die Abmessung der Fenster 26 quer zur Scheibenachse. Dabei sind die Schraubenfedern 27 mit Vorspannung in die Fenster 26 eingesetzt, d.h. die Stirnenden der Schraubenfedern 27 sind gegen die zugewandten Kanten der Fenster 26 gespannt.

Zwischen den Ringscheiben 24 und 25 ist eine weitere Ringscheibe 28 angeordnet, welche mittels Schraubbolzen 30 am Schwungradteil 2 befestigt ist. Die Ringscheibe 29 besitzt zur Umfangsseite hin offene radiale Aussparungen 31, deren Abmessungen in Umfangsrichtung etwa der entsprechenden Abmessung der Fenster 26 entsprechen, so daß zwischen den Aussparungen 31 radiale Fortsätze 32 gebildet werden. Werden die Schwungradteile 1 und 2 gegeneinander verdreht, so werden die Ringscheiben 24 und 25 einerseits und die Ringscheibe 29 andererseits in gleicher Weise gegeneinander verdreht. In Figur 8 wird also beispielsweise die Ringscheibe 29 gegenüber der Ringscheibe 25 in Pfeilrichtung X verstellt. Dabei drängen die in Pfeilrichtung X weisenden radialen Kanten der Fortsätze 32 gegen die Schraubenfedern 27, welche dementsprechend zwischen den genannten Kanten der Fortsätze 32 und den in Längsrichtung der Schraubenfedern gegenüberliegenden Kanten der Fenster 26 zusammengedrückt werden. Entsprechendes gilt für die jeweils entgegengesetzten radialen Kanten der Fortsätze 32 und der Fenster 26, wenn die Ringscheibe 29 bzw. das mit ihr dreh-

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fest verbundene Schwungradteil 2 gegenüber dem Schwungradteil 1 bzw. den damit drehfest verbundenen Ringscheiben 24 und 25 in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt wird.
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Die Schraubenfedern 27 bilden also die Kopplungsfederung in den Figuren 1 bis 3.

Zwischen dem Schwungradteil 1 und dem äußeren Randbereich der Ringscheibe 25 sind Reibbeläge bzw. Kupplungslamellen 33 eingespannt, zwischen denen ein Ringteil 34 durch Reibschluß kraftschlüssig, jedoch mit Beweglichkeit gegenüber dem Schwungradteil 1 festgehalten wird. Dieses Ringteil 34 ragt mit lappenartigen, radial nach innen weisenden Fort-Sätzen 35 zwischen die Ringscheiben 24 und 25. An den lappenartigen Fortsätzen 35 sind jeweils in Achsrichtung des Schwungrades abgewinkelte Lappenteile 36 angeordnet, welche in weitere, zur ümfangsseite hin offene Aussparungen 37 der Ringscheibe 29 hineinragen. In der in Figur 8 dargestellten Mittellage besitzen die Lappenteile 36 von den zugewandten Kanten der Aussparungen 37 jeweils einen Abstand S₁. Bei entsprechender Auslenkung der Ringscheibe 29 gegenüber dem Ringteil 34 stößt also jeweils eines der Lappenteile 36 gegen die benachbarte Kante der Aussparungen 37.

Im Bereich der Aussparung 37 sind in den Ringscheiben 24 und 25 weitere Fenster 38 angeordnet, welche zur Aufnahme und Führung von Anschlagf.edern 39 dienen, die in prinzipiell gleicher Weise wie die Schraubenfedern 27 angeordnet sind. Die Anschlagfedern 39 sind mit Vorspannung angeordnet, derart, daß die Federenden jeweils gegen die benachbarten Kanten der Fenster 38 drücken.

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Im Beispiel der Figuren 8 und 9 sind die Fenster 38 etwas außermittig zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Fenstern 26 angeordnet, derart, daß die Stirnenden der Anschlagfedern 39 gegenüber den zugewandten Kanten der Aussparungen 37 in der einen Richtung ein Spiel S' und in der anderen Richtung ein Spiel S" besitzen, d.h. insgesamt liegt ein Spiel 2 S„ vor, wobei S„ ein Mittelwert des in jeder Richtung zur Verfügung stehenden Spieles ist.

Von der Funktion her entsprechen die Anschlagfedern 39 der Anschlagfederung 13 in Figur 1, während die einander zugewandten Kanten der Aussparungen 37 den Anschlägen 8 und 9 in Figur 1 entsprechen. Im übrigen entsprechen die Lappenteile 36 (vgl. Figur 8) den Fortsätzen 11 und 12 (vgl. Figur 1) des Kupplungstexles 10, welches in den Figuren 7 bis 9 durch das Ringteil 34 gebildet wird. Der in Figur 1 schematisch dargestellte Dämpfer R~ wird durch die reibschlüssige Kopplung realisiert, welche zwischen dem Ringteil 34 und dem Schwungradteil 1 bzw. der damit drehfest verbundenen Ringscheibe 25 mittels der Reibbeläge bzw. Kupplungslamellen 33 bewirkt wird.

Bei Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 des in den Figuren 7 bis 9 dargestellten Schwungrades werden also zunächst lediglich die Schraubenfedern 27 zunehmend gespannt, weil sich die radialen Fortsätze 32 der Ringscheibe 29 in die Fenster 26 hineinbewegen. Bei weitergehender Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 stößt an jeder Aussparung 37 eines der Lappenteile 36 gegen die jeweils benachbarte Kante der zugeordneten Aussparung 37. Bei noch weitergehender Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 muß also nunmehr auch der Widerstand der reibschlüssigen Kopplung zwischen dem Ringteil 34 und dem Schwungradteil 1 überwunden werden, weil das Ringteil sich gegenüber dem Schwungradteil 2 nicht mehr weiterbewe-

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gen kann und damit der Bewegung des Schwungradteiles 1 nicht mehr zu folgen vermag. Dieser Zustand liegt vor, wenn die Schwungradteile 1 und 2 gegeneinander um mehr als den Weg S₁ ausgelenkt werden. 5

Sobald die relative Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 das Maß S' bzw. S" überschreitet, wird auch jeweils eines der Stirnenden der Anschlagfedern 39 gegen die jeweils zugewandte Kante der Aussparungen 37 gedrückt, so daß bei noch weitergehender Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 die Anschlagfedern 3 9 zunehmend zusammengedrückt werden. Gleichzeitig wird dabei an jeder Aussparung 37 jeweils eines der Lappenteile 36 zwischen Anschlagfedern 39 und zugewandter Kante der Aussparung 37 eingeklemmt. Dieses bedeutet, daß sich das Ringteil 34 gegenüber dem Schwungradteil 2 auch dann noch nicht bewegen kann, wenn die zuvor erfolgte Auslenkung der Schwungradteile 1 und 2 relativ zueinander zum Stillstand kommt und daraufhin unter der Wirkung der sich entspannenden 0 Schraubenfedern 27 und Anschlagfedern 3 9 in umgekehrter Richtung erfolgt.

Das in den Figuren 7 bis 9 dargestellte Schwungrad entspricht also in seiner Funktion dem in Figur 1 dargestellten Schema.

Um das in den Figuren 7 bis 9 dargestellte Schwungrad entsprechend dem Schema der Figur 2 zu modifizieren, müßte lediglich ein weiteres, dem Ringteil 34 entsprechen-0 des Ringteil zwischen den Reibbelägen bzw. Kupplungslamellen 33 angeordnet werden, wobei jedoch die an diesem weiteren Ringteil angeordneten Fortsätze - vgl. die Fortsätze 35 des Ringteiles 34 - in Ümfangsrichtung zwischen sich lediglich einen Abstand freilassen, welcher der Er-Streckung der Fenster 38 in dieser Richtung entspricht.

Ein derartiges weiteres Ringteil entspricht also dem weiteren Kupplungsteil 16 in Figur 2, während der dort dargestellte Dämpfer R-. durch die reibschlüssige Verbindung des weiteren Ringteiles mit dem Schwungradteil 1 realisiert würde.

Gegebenenfalls könnten beispielsweise bei 4 0 zwischen der Ringscheibe 25 und dem Schwungradteil 2 zusätzliche Reiblamellen angeordnet sein, um zwischen den Schwungradteilen 1 und 2 eine direkte Kopplung durch Reibschluß zu bewirken. Falls die bei 4 0 angeordneten Lamellen in Umfangsrichtung ein Bewegungsspiel aufweisen, kann damit die mit dem Spiel 2S₁ behaftete, durch den Dämpfer R„ bewirkte Dämpfung in Figur 3 realisiert werden.

Claims

Ansprüche

.) Geteiltes Schwungrad zur Verringerung von motorseitig erregten Schwingungen eines Antriebsstranges, mit zwei gleichachsig angeordneten, relativ zueinander - gegebenenfalls gegen Widerstand - begrenzt verdrehbaren Schwungradteilen, deren eines mit dem Motor und deren anderes mit dem Antriebsstrang antriebsmäßig verbunden ist, sowie mit einer zwischen den Schwungradteilen angeordneten, gegebenenfalls progressig wirkenden Koppelfederung, die die Schwungradteile aus relativ zueinander verdrehten Lagen in eine Mittellage bzw. eine Lage in einem Mittellagenbereich zurückzustellen sucht, und mit einer die Amplituden von Resonanzschwingungen des antriebsstrangseitigen Schwungradteiles begrenzenden Dämpfungsvorrichtung, wobei die Massen der Schwungradteile und die Stärke der Koppelfederung derart bemessen sind, daß die Frequenz der vorgenannten Resonanzschwingungen kleiner ist als die Frequenz der Motorschwingungen bei Betrieb oberhalb eines - beispielsweise nahe der Leerlaufdrehzahl liegenden - Schwellwertes der Motordrehzahl, dadurch gekennzeichnet , daß ein mit dem einen Schwungradteil (1) kraftschlüssig und mit dem anderen Schwungradteil (2) formschlüssig, jedoch mit Spiel (S₁) in Umlaufrichtung gekoppeltes Kupplungsteil (10,34) bzw. ein damit fest verbundenes Teil (11,12,35,36) bei Überschreitung einer vorgegebenen Auslenkung (S ) der Schwungradteile (1,2) gegenüber der Mittellage bzw.

dem Mittellagenbereich zwischen zumindest einer am einen Schwungradteil (1) abgestützten Anschlagfederung (13,39) und einer am anderen Schwungradteil (2) angeordneten Anschlaganordnung (8,9,37) einklemmbar ist. 5
2. Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anschlagfederung (39) asymmetrisch angeordnet ist, derart, daß sie bei einer Auslenkung der Schwungradteile bei Beanspruchung in Zugrichtung erst bei einem größeren Auslenkwinkel als bei einer Auslenkung unter Schubbeanspruchung entgegenwirkt.
3. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel (S.) zwischen dem Kupplungsteil (10,34) und dem anderen Schwungradteil (2) kleiner ist als das Spiel (S_?) zwischen der Anschlagfederung (13,39) am einen (1) und der Anschlaganordnung (8,9,37) am anderen Schwungradteil (2).
4. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel (S₁) zwischen dem Kupplungsteil (10,34) und dem anderen Schwungradteil (2) etwa gleich groß ist wie das Spiel (S„) zwischen der Anschlaganordnung (8,9,37) und der Anschlagfederung (13,39).
5. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kupplungsteile (10,34) angeordnet sind, wobei das Spiel zwischen dem einen Kupplungsteil und dem anderen Schwungradteil (2) kleiner ist als das Spiel (S_) zwischen der Anschlagfederung (13,39) am einen (1) und der Anschlaganordnung (8,9,37) am anderen Schwungradteil (2), und wobei das Spiel zwischen dem anderen Kupplungsteil und dem anderen Schwungradteil

(2) etwa gleich groß ist wie das Spiel (S ) zwischen der

Anschlaganordnung (8,9,37) und der Anschlagfederung (13,39) .
6. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die Schwungradteile (1,2) mit einer spielbehafteten Dämpferanordnung (Fig. 3) gekoppelt sind.
7. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelfederung (3) mehrere Schraubenfedern (27) tangential zur Schwungradachse in Fenstern (26) zweier mit dem einen Schwungradteil (1) drehfest verbundener Ringscheiben (24,25) eingespannt sind, zwischen denen ein mit dem anderen Schwungradteil (2) drehfest verbundenes Ringteil (29) mit radialen, zwischen den Fenstern (26) erstreckten Stegen (32) angeordnet ist.
8. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplungsteil (10) ein z.B.

lamellenartiges Ringteil (34) angeordnet ist, welches mit Reibbelägen bzw. Reiblamellen (33) am einen Schwungradteil (1) kraftschlüssig (durch Reibschluß) gekoppelt ist und mit zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Fortsätzen oder Klauenteilen (35,36) in Aussparungen (37) an dem Ringteil (29) des anderen Schwungradteiles (2) hineinragt, und daß zwischen den Fortsätzen bzw. Klauenteilen (35,36) weitere Schraubenfedern als Anschlagfedern (39) angeordnet sind, welche in weiteren Fenstern (38) der Ringscheiben (24,25) tangential zur Schwungradachse eingespannt sind.

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9. Schwungrad nach den Ansprüchen 3 bzw. 5 und 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Fortsätze bzw. Klauenteile (35,36) der Erstreckung der weiteren Fenster (38) in Umfangsrichtung entspricht.
10. Schwungrad nach den Ansprüchen 4 bzw. 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Fortsätze bzw. Klauenteile größer als die Erstreckung der weiteren Fenster (38) in Umfangsrichtung ist.
11. Schwungrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als spielbehaftete Dämpfung (bei 40) am einen Schwungradteil (1) eine Reibbelag- bzw. Reiblamellenanordnung fest und am anderen Schwungradteil (2) eine

mit der vorgenannten Anordnung in Reibschluß stehende Reibbelag- bzw. Reiblamellenanordnung mit Spiel in umlaufrichtung angeordnet ist.
12. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfederung (13) bzw. die Anschlagfedern (39) in Mittellage der Schwungradteile (1,2) gegenüber der Mitte der zugeordneten Aussparungen (37) des Ringteiles (34) am anderen Schwungradteil (2) entgegen der Umlaufsrichtung ver-

setzt angeordnet sind.