DE3447926A1

DE3447926A1 - Einrichtung zum kompensieren von drehstoessen

Info

Publication number: DE3447926A1
Application number: DE19843447926
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. 7580 Bühl Reik
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1984-11-09
Publication date: 1985-11-14
Anticipated expiration: 2004-11-10
Also published as: JPH0544782A; BR8405838A; DE3447926C2; GB8622338D0; JPH07151186A; AT391528B; ES8705594A1; JP2798613B2; JPS60125439A; IT8423604A0; IT1177218B; GB2151332A; AT395049B; IT8423604A1; JP2511218B2; ATA105487A; ES557028A0; GB2180036B; JP3296478B2; GB2151332B

Description

Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen, insbesondere von Drehmomentschwankungen einer Brennkraftmaschine mittels mindestens zweier, koaxial zueinander angeordneter, entgegen der Wirkung einer Dämpfungseinrichtung begrenzt zueinander verdrehbarer Schwungmassen, von denen die eine mit der Brennkraftmaschine und die andere mit dem Eingangs teil eines Getriebes verbindbar ist, wobei die Dämpfungseinrichtung aus in Umfangsrichtung wirksamen Kraft speichern und/oder Reib- oder Gleitmitteln besteht.
Bei solchen Einrichtungen, wie sie beispielsweise durch die DE-OS 2 826 274 bekannt geworden sind, sind die zwischen den beiden begrenzt zueinander verdrehbaren Schwungmassen wirksamen Reibmittel derart angeordnet, daß sie über den gesamten möglichen Verdrehwinkelbereich zwischen den beiden Schwungmassen eine konstante Reibungsdämpfung erzeugen. Eine solche konstante Reibungsdämpfung ist für viele Anwendungsfälle, bei denen keine zu großen Drehmomentschwankungen bzw. Wechselmomente auftreten, wie z. B. beim Einsatz für Otto-Motoren befriedigend, bei Verwendung in Verbindung mit Diesel-Motoren, welche sehr große Drehmomentschwankungen bzw. Wechseldrehmomente verursachen, reicht eine solche konstante Reibungsdämpfung oft nicht aus, um eine zufriedenstellende Dämpfung der Drehschwingungen über den gesamten Lastbereich sicherzustellen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannt gewordenen torsionselastischen Einrichtungen der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß deren Dämpfungskapazität an den jeweiligen Anwendungsfall optimal angepaßt werden kann. Weiterhin soll die Einrichtung in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise hergestellt werden können.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen der eingangs genannten Art dadurch erzielt, daß zusätzlich zwischen den beiden Schwungmassen mindestens eine, erst nach einem bestimmten Relativverdrehwinkel der Schwungmassen zueinander zur Wirkung kommende Reibungsdämpfungsvorkehrung vorgesehen ist. Durch das Vorsehen derartiger zusätzlicher Reibungsdämpfungsvorkehrungen kann eine über den möglichen Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen veränderbare Dämpfungskapazität durch Reibung erzielt werden, wodurch die Einrichtung besser auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmt werden kann.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die zusätzliche Reibungsdämpfungsvorkehrung durch eine sogenannte Lastreibeinrichtung gebildet ist, die ausgehend von einer Ruheposition der Dämpfungseinrichtung erst nach einem gewissen Verdrehwinkel in Schub- und/oder Zugrichtung zur Wirkung kommt. ZweckmäBig kann es dabei sein, wenn die Reibungsdämpfungsvorkehrung in die Dämpfungseinrichtung integriert ist und mit Kraft speichern, wie z. B. Schraubenfedern, die sich einer Verdrehung zwischen den beiden Schwungmassen widersetzen,zusammenwirkt. Die mit der Reibungsdämpfungvorkehrung bzw. der Lastreibeinrichtung zusammenwirkenden Kraftspeicher können dabei eine derartige Federsteifigkeit aufweisen bzw. mit einer derartigen Vorspannung eingebaut sein, daß die Reibungsdämpfungsvorkehrung bzw. die Lastreibeinrichtung zumindest über Teilbereiche ihres Verdrehwinkels durch die Kraftspeicher zurückstellbar ist.
Anhand der Figuren 1 bis 3 sei die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigt Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Einrichtung gemäß der Erfindung, Figur 2 eine Ansicht gemäß Pfeil II der Figur 1, Figur 3 eine Torsionskennlinie einer Einrichtung gemäß den Figuren 1 und 2.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Einrichtung 1 zum Kompensieren von Drehstößen besitzt ein Schwungrad 2, welches in zwei Schwungmassen 3 und 4 aufgeteilt ist.
Die Schwungmasse 3 ist auf einer Kurbelwelle 5 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine über Befestigungsschrauben 6 befestigt. Auf der Schwungmasse 4 ist eine Reibungskupplung 7 über nicht näher dargestellte Mittel befestigt. Zwischen der Druckplatte 8 der Reibungskupplung 7 und der Schwungmasse 4 ist eine Kupplungsscheibe 9 vorgesehen, welche auf der Eingangswelle 10 eines nicht näher dargestellten Getriebes aufgenommen ist. Die Druckplatte 8 der Reibungskupplung 7 wird in Richtung der Schwungmasse 4 durch eine am Kupplungsdeckel 11 schwenkbar gelagerte Tellerfeder 12 beaufschlagt. Durch Betätigung der Reibungskupplung 7 kann die Schwungmasse 4 und somit auch das Schwungrad 2 über die Kupplungsscheibe 9 der Getriebewelle 10 zu- und abgekuppelt werden.
Die beiden Schwungmassen 3 und 4 sind relativ zueinander über eine Lagerung 13 verdrehbar gelagert. Die Lagerung 13 beinhaltet ein Kugellager 14 sowie ein im axialen Abstand davon vorgesehenes radial wirksames Nadellager 15. Die Schwungmasse 4 weist einen zylindrischen Zapfen 16 auf, auf dem der innere Ring 14 a des Kugellagers 14 drehfest aufgenommen ist.
Der Zapfen 16 erstreckt sich in eine in der Kurbelwelle 5 zentrisch vorgesehene Bohrung 17. Das Nadellager 15 ist im axialen Überlappungsbereich zwischen der Bohrung 17 und dem Zapfen 16 vorgesehen.
Die aus verschiedenen Bauteilen zusammengesetzte Schwungmasse 3 besitzt ein flanschartiges Bauteil 18, welches radial außen einen ringförmigen Massenkörper 19 trägt, auf welchem der Anlasserring 20 aufgebracht ist. Radial innen ist das flanschartige Bauteil 18 auf einem Zwischenstück 21 zentriert, welches einen radialen Bereich 22 aufweist, der zwischen dem flanschartigen Bauteil 18 und der Stirnfläche der Kurbelwelle5 sich erstreckt. Durch die Schrauben 6 wird der radiale Bereich 22 sowie das flanschartige Bauteil 18 in Richtung auf die Stirnfläche der Kurbelwelle 5 zu verspannt. Das Zwischenstück 21 weist einen von der Kurbelwelle 5 weg gerichteten Fortsatz 23 auf, dessen Innenkonturen eine Bohrung 24 bilden, in der der äußere Lagerring 14 b des Kugellagers 14 drehfest aufgenommen ist. Das Zwischenteil 21 besitzt weiterhin einen sich axial in die Bohrung 17 der Kurbelwelle 5 erstreckenden rohrförmigen Ansatz 25, dessen äußere Mantelfläche zur Zentrierung der Schwungmasse 3 gegenüber der Kurbelwelle 5 dient. Zwischen der inneren Mantelfläche des rohrförmigen Ansatzes 25 und den Endbereichen des Zapfens 16 ist das radial wirksame Nadellager 15 angeordnet. Die Schwungmasse 4 weist Ausnehmungen 4a auf, durch welche die Schrauben 6 hindurchführbar sind, so daß die Schwungmassen 3 und 4 mitsamt der Lagerung 13 als Einheit an der Kurbelwelle 5 montiert werden können.
Die beiden Schwungmassen 3 und 4 sind entgegen der Wirkung der Dämpfungseinrichtung 26 begrenzt zueinander verdrehbar. Die Dämpfungseinrichtung 26 besteht aus in Umfangsrichtung wirksamen Kraftspeichern in Form von Schraubenfedern 27 und Reibeinrichtungen 28, 29.
Das flanschartige Bauteil 18 dient als Eingangs teil für die Dämpfungseinrichtung 26.
Beidseits des flanschartigen Bauteiles 18 sind Scheiben 30, 31 angeordnet, die über Abstandsbolzen 32 im axialen Abstand miteinander drehfest verbunden sind. Die Abstandsbolzen 32 dienen außerdem zur Befestigung dieser beiden Scheiben 30, 31 an der Schwungmasse 4. In den Scheiben 30, 31 sowie im flanschartigen Bauteil 18 sind Ausnehmungen 30 a, 31 a sowie 18 a eingebracht, in denen die Kraftspeicher 27 aufgenommen sind. Im flanschartigen Bauteil 18 sind außerdem bogenförmige Ausnehmungen 33 eingebracht, durch welche die Abstandsbolzen 32 hindurchgreifen, wobei die Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 durch Anschlag der Bolzen 32 an den Endkonturen 33 a, 33 b dieser bogenförmigen Ausnehmungen 33 erfolgt.
Die Reibeinrichtung 28, welche über den gesamten Relativverdrehwinkel zwischen dem flanschartigen Bauteil 18 und den beiden Scheiben 30, 31 wirksam ist, besitzt ein tellerfederartiges Bauteil 28 a, eine Druckscheibe 28 b sowie ein zwischen Druckscheibe 28 b und flanschartigem Bauteil 18 vorgesehener Reibring 28 c.
Das vorgespannte tellerfederartige Bauteil 28 a stützt sich einerseits an der Scheibe 31 ab und beaufschlagt andererseits die Druckscheibe 28 b in Richtung des flanschartigen Bauteiles 18, wodurch der Reibring 28 c zwischen der Druckscheibe 28 b und dem flanschartigen Bauteil 18 eingespannt wird.
Die Reibeinrichtung 29 bildet eine Lastreibeinrichtung mit einer Lastreibscheibe 34, Die Lastreibscheibe 34 weist an ihrem äußeren Umfang in Achsrichtung verlaufende Arme 35 auf, die sich durch Ausnehmungen 36 des flanschartigen Bauteiles 18 hindurcherstrecken. Die Ausnehmungen 36 sind derart ausgebildet, daß eine relative Verdrehung zwischen der Lastreibscheibe 34 und dem flanschartigen Bauteil 18 sowohl über einen Teilbereich 37 des möglichen Verdrehwinkels 39 in Schub- als auch über einen Teilbereich 38 des möglichen Verdrehwinkels 40 in Zugrichtung stattfinden kann. Die zwischen dem flanschartigen Bauteil 18 und der Scheibe 30 vorgesehene Lastreibscheibe 34 weist eine in die radial äußeren Bereiche. in Richtung der Scheibe 30 eingebrachte Sicke 41.auf, welche mit der Scheibe 30 in Reibungseingriff steht. Die Lastreibscheibe 34 besitzt weiterhin radial nach innen verlaufende Bereiche, in denen eine Ausnehmung 42 zur Aufnahme des gezeigten Kraftspeichers 27 vorgesehen ist. Diese Ausnehmung 42 besitzt - in Umfangsrichtung betrachtet - die gleiche Ausdehnung 43 wie die beiden Ausnehmungen 30 a, 31 a der beiden Scheiben 30, 31. Die Ausdehnung 44 der in das flanschartige Bauteil 18 eingebrachten Ausnehmung 18 a ist größer als die Ausdehnung 43. Die Anordnung der Ausnehmungen 30 a, 31 a, 42 gegenüber der Ausnehmung 18 a sowie der Unterschied zwischen den Ausdehnungen 43 und 44 ist derart gewählt, daß zwischen dem flanschartigen Bauteil 18 und den beiden Scheiben 30, 31 eine relative Verdrehung über einen Teilbereich 37, 38 möglich ist, bevor der Kraftspeicher 27 zwischen dem flanschartigen Bauteil 18 und den beiden Scheiben 30, 31 zusammengedrückt wird.
An den Armen 35 der Lastreibscheibe 34 stützt sich mit seinen radial äußeren Bereichen ein zwischen dem flanschartigen Bauteil 18 und der Scheibe 31 vorgesehenes tellerfederartiges Bauteil 45 ab, welches sich mit seinen radial inneren Bereichen an der Scheibe 31 abstützt. Die Lastreibscheibe 34 wird dadurch in Richtung der Scheibe 30 beaufschlagt.
Die Ausnehmungen 30 a, 31 a der beiden Seitenscheiben 30, 31 und die Ausnehmung 18 a des flanschartigen Bauteiles 18 sowie die darin vorgesehenen Schraubenfedern 27 sind über den Umfang der Dämpfungseinrichtung 26 derart angeordnet und bemessen, daß eine mehrstufige Dämpfungskennlinie vorhanden ist, wie dies im folgenden im Zusammenhang mit der in Figur 3 dargestellten Torsionskennlinie näher erläutert wird.
Bei der in Figur 3 dargestellten Torsionskennlinie ist auf der Abszissenachse der relative Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 dargestellt und auf der Ordinatenachse das zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 übertragene Moment. In den Figuren 2 und 3 zeigt der Pfeil 46 die Zugrichtung an, das heißt also die Drehrichtung, in der die durch die Kurbelwelle 5 einer Brennkraftmaschine angetriebene Schwungmasse 3 die Getriebeeingangswelle 10 und damit auch das Kraftfahrzeug über die Kupplungsscheibe 9 antreibt. Durch den Pfeil 47 ist die Schubrichtung gekennzeichnet. Weiterhin zeigt in Figur 3 die ausgezogene Linie, die durch die Federn erzeugte Dämpfungswirkung und die schraffierten Flächen 48, 48 a, die der Federkennlinie überlagerte Reibungsdämpfung der Lastreibeinrichtung 29.
Ausgehend von der in Figur 2 dargestellten Ruhestellung der Dämpfungseinrichtung 26 wirkt,bei einer Relativverdrehung der beiden Schwungmassen 3 und 4 in Zugrichtung 46,im Bereich 38 zunächst die durch Federn 27 geringerer Steifigkeit, welche nicht dargestellt sind,gebildete erste Stufe.Am Ende des Bereiches 38 kommt zusätzlich die durch Federn 27 höherer Steifigkeit, zu denen auch die dargestellte Feder 27 gehört,gebildete zweite Federstufe zusätzlich zur ersten Federstufe zur Wirkung.
Dies geschieht dadurch, daß die Kanten 49 der Ausnehmungen 18 a des flanschartigen Bauteiles 18 nach einer Verdrehung um den Winkel 38 in Zugrichtung 46 an den in den Fenstern 30 a, 31 a der Scheiben 30, 31 angeordneten Federn 27 höherer Steifigkeit angreifen.
In gleicher Weise kommen die Kanten 50 der Ausnehmungen 18 a bei einer Verdrehung um den Winkel 37 in Schubrichtung 47 an den Federn 27 der zweiten Stufe zur Wirkung.
Durch die Bolzen 32 und die Aussparungen33 im flanschartigen Bauteil 18 wird der maximale Verdrehwinkel bestimmt. Bei einer Verdrehung der Schwungmasse 3 um den Winkel 40 in Zugrichtung 46 bzw. 39 in Schubrichtung 47 gelangen die Bolzen 32 an den Endbereichen 33 a, 33 b der Aussparungen 33 zur Anlage.
Bei einer Verdrehung der Schwungmasse 3 in Zug- oder Schubrichtung aus der in Figur 2 dargestellten Ruhestellung wird zunächst Reibung durch die Reibeinrichtung 28 erzeugt. Diese Reibeinrichtung 28 ist solange alleine wirksam, bis die axial verlaufenden Arme 35 der Lastreibscheibe 34 zur Anlage an den Anschlagkanten 51 für die Zugrichtung oder 52 für die Schubrichtung der Ausnehmungen 36 im flanschartigen Bauteil 18 kommen, so daß die Lastreibscheibe 34 und somit auch das tellerfederartige Bauteil 45 gegenüber dem flanschartigen Bauteil 18 bzw. der Schwungmasse 3 festgelegt sind. Diese Festlegung bewirkt, daß bei Fortsetzung der Verdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 der Lastreibscheibe 34 und das tellerfederartige Bauteil 45 gegenüber den beiden Scheiben 30, 31, zwischen denen sie verspannt sind, solange verdreht werden, bis die Bolzen 32 an den Endbereichen 33 a oder 33 b der Ausnehmungen 33 im flanschartigen Bauteil 18 zur Anlage kommen. Während dieser Verdrehphase wird ein relativ hohes Reibmoment erzeugt. In der Torsionskennlinie ist die durch dieses Reibmoment erzeugte Dämpfungswirkung der Lastreibeinrichtung 29 für den Zugbereich der Dämpfungseinrichtung 26 durch die Fläche 48 und für den Schubbereich durch die Fläche 48 a dargestellt.
Wie aus der in Figur 3 dargestellten Torsionskennlinie zu entnehmen ist, ist die Vorspannung der mit der Lastreibeinrichtung 29 zusammenwirkenden Kraftspeicher 27 derart gewählt, daß das von diesen Kraftspeichern 27 erzeugte Rückstellmoment ausreicht, um eine Rückstellung der Lastreibeinrichtung in die in Figur 2 dargestellte Ruhestellung sicherzustellen.
Die Vorspannung der mit der Lastreibeinrichtung 29 zusammenwirkenden Kraftspeicher 27 kann jedoch auch kleiner gewählt werden, so daß keine vollständige Rückstellung der Lastreibeinrichtung erzielt wird und eine sogenannte Verschleppung des Einsatzes der Lastreibeinrichtung stattfindet. Weiterhin könnten 35 die Ausnehmungen 42 der Lastreibscheibe 35-größer sein als die Ausnehmungen 30 a, 31 a in den Scheiben 30, 31, wodurch ebenfalls eine Verschleppung des Einsatzes der Lastreibeinrichtung stattfindet.
Bei der in Figur 3 dargestellten Torsionskennlinie ist die durch die Reibungseinrichtung 28 erzeugte Reibungsdämpfung bzw. Reibungshysterese nicht ersichtlich, da diese beim beschriebenen Ausführungsb.eispiel wesentlich kleiner ist als die der Lastreibeinrichtung 29.

Claims

Patentansprüche Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen, insbesondere von Drehmomentschwankungen einer Brennkraftmaschine mittels mindestens zweier, koaxial zueinander angeordneter, entgegen der Wirkung einer Dämpfungseinrichtung begrenzt zueinander verdrehbarer Schwungmassen, von denen die eine mit der Brennkraftmaschine und die andere mit dem Eingangsteil eines Getriebes verbindbar ist, die Dämpfungseinrichtung aus in Umfangsrichtung wirksamen Kraft speichern und/oder Reib- oder Gleitmitteln besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen den beiden Schwungmassen (3, 4) mindestens eine, erst nach einem bestimmten Relativverdrehwinkel (37, 38) der Schwungmassen(3,4) zueinander zur Wirkung kommende Reibungsdämpfungsvorkehrung (29) vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsdämpfungsvorkehrung (29) durch eine sogenannte Lastreibscheibeneinrichtung gebildet ist, die,ausgehend von einer Ruheposition der Dämpfungseinrichtung (Figur 2), erst nach einem gewissen Verdrehwinkel (37, 38) in Schub- und/oder Zugrichtung (47, 46) zur Wirkung kommt.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsdämpfungsvorkehrung (29) in die Dämpfungseinrichtung (26) integriert ist und mit Kraftspeichern (27) zusammenwirkt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsdämpfungsvorkehrung (29), zumindest über Teilbereiche ihres Verdrehwinkels durch die Kraftspeicher (29) zurückstellbar ist.