DE3622630C2 - Drehmomentübertragungseinrichtung bei Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsein­ richtung zwischen der Kurbelwelle einer Brennkraft­ maschine und der Eingangswelle eines nachgeschalteten Getriebes.

Der ungleichförmige Lauf von Verbrennungsmotoren kann bei bestimmten Drehzahlen und Betriebszuständen Getriebe­ geräusche auslösen, die im Fahrgastraum als unangenehm empfunden werden. Es handelt sich hierbei um ein Schwin­ gungsproblem, dessen Ursache die ungleichförmige Bewegung des Schwungrades ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Drehmomentübertragungseinrichtung der eingangs bezeich­ neten Art die Übertragung von Schwingungen von der Kur­ belwelle auf das Getriebe möglichst weitgehend zu unter­ drücken. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwei in Richtung der Drehmomentüber­ tragung aufeinanderfolgende Teile der Drehmomentüber­ tragungseinrichtung, nämlich ein kurbelwellennaher Dreh­ teil und ein getriebenaher Drehteil, gegen Federkraft beschränkt winkelbeweglich relativ zueinander sind, und daß eine Ausgleichsschwungmasse mit den beiden Drehteilen derart verbunden ist, daß sie bei einer Winkelbewegung des kurbelwellennahen Drehteils relativ zu dem getriebe­ nahen Drehteil eine zur Winkelbewegung des kurbelwellen­ nahen Drehteils gegensinnige Winkelbewegung relativ zu dem getriebenahen Drehteil ausführt.

Die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung sorgt dafür, daß Schwingungen der Kurbelwelle nicht direkt auf das Getriebe übertragen werden. Beim Auftreten einer Schwin­ gung in der Kurbelwelle bewirkt diese vielmehr eine Rela­ tivverdrehung der Ausgleichsschwungmasse relativ zu dem ge­ triebenahen Drehteil. Die Übertragung einer Schwingung auf das Getriebe erfolgt "langsam" mit zunehmender Federkraft, wobei zusätzlich Reibungsdämpfungsmittel vorgesehen sein können. Damit werden Schwingungen auf dem Weg zum Getriebe weitgehend abgebaut.

Die beiden Drehteile können durch eine Mitnahmeeinrichtung verbunden sein, welche die Bewegung der Ausgleichsschwung­ masse steuert.

Eine weitestgehende Unterdrückung von Schwingungen in dem Getriebe ist dadurch möglich, daß die Mitnahmeeinrichtung an dem getriebenahen Drehteil an einer Stelle angreift, an welcher unter Berücksichtigung des Aufbaus der Mitnahmeein­ richtung, des Massenträgheitsmoments der mit dem kurbel­ wellennahen Drehteil zur gemeinsamen Drehbewegung verbunde­ nen Massen und des Massenträgheitsmoments der Ausgleichs­ schwungmasse die auf eine Winkelbeschleunigung des kurbel­ wellennahen Drehteils zurückzuführende Winkelbeschleunigung annähernd null ist.

Die Stelle, in der die Winkelbeschleunigung des kurbel­ wellennahen Drehteils zu null wird, kann als "Beschleunigungs­ pol" bezeichnet werden.

Zu den physikalischen Grundlagen der Erfindung wird auf Seite 150 des Werks "Technische Mechanik - Holzmann-Meyer- Schumpich", Band 3, erschienen im Kempner-Verlag, verwiesen.

Eine einfache, praktische Ausführung der Erfindung ist in der Weise möglich, daß die beiden Drehteile durch einen Stab miteinander verbunden sind, welcher mit jedem der Drehteile durch jeweils ein der Drehachse der Drehteile fernes Gelenk mit zur Achse der Drehteile paralleler Gelenkachse verbun­ den ist, wobei mindestens eines dieser Gelenke als ein Schiebegelenk ausgebildet ist, und daß dieser Verbindungs­ stab außerhalb seines zwischen den beiden Gelenken sich er­ streckenden Abschnitts die Ausgleichsschwungmasse trägt.

Die zwischen den beiden Drehteilen einer Relativverdrehung entgegenwirkende Federkraft kann dadurch bereitgestellt wer­ den, daß der Verbindungsstab in dem Schiebegelenk gegen Federkraft relativ zu der Gelenkachse des Schiebegelenks verschiebbar ist.

Dabei kann der Aufbau etwa so gestaltet sein, daß zwischen einem Federteller des Verbindungsstabs und einer den Ver­ bindungsstab führenden Schiebehülse des Schiebegelenks eine Schraubenfeder, insbesondere eine Schraubendruckfeder ange­ ordnet ist.

Grundsätzlich kann die Trennstelle mit den beiden Drehteilen an beliebigem Ort zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingang liegen. Bevorzugt ist aber vorgesehen, daß das kurbelwellen­ nahe Drehteil von einer Antriebsscheibe am Ende der Kurbel­ welle und das getriebenahe Drehteil von einer Kupplungs­ grundplatte einer Schaltkupplung gebildet ist. Auf diese Weise kann der herkömmliche Grundaufbau der Verbindung zwischen Kurbel­ welle und Getriebeeingang weitestgehend beibehalten werden. Einen in axialer Richtung geringen Raum beanspruchenden Aufbau erhält man dadurch, daß die Kupplungsgrundplatte auf der Antriebsscheibe gelagert ist. Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels.

Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Drehmoment­ übertragungseinrichtung, und

Fig. 2 eine Ansicht eines Teils der Drehmomentübertragungseinrichtung in Richtung der Achse gesehen.

In der Figur ist eine Kurbelwelle mit 10 bezeichnet. An dem von der Brennkraftmaschine (nicht eingezeichnet) abgelege­ nen Ende der Kurbelwelle 10 ist eine Antriebsscheibe 12 drehfest angebracht. Auf der Antriebsscheibe 12 ist die Kupplungsgrundplatte 14 einer Schaltkupplung 16 mittels eines Kugellagers 18 oder eines elastischen Verbindungsele­ ments winkelbeweglich gelagert.

Die Schaltkupplung 16 ist dazu ausgebildet, eine Kupplungs­ scheibe 20 mit der Kupplungsgrundplatte 14 durch Reibschluß zu kuppeln oder von dieser zu trennen. Die Kupplungsscheibe 20 ist mittels einer Kupplungsscheibennabe 22 drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Getriebeeingangswelle 24 ange­ ordnet. Die Getriebeeingangswelle 24 führt zu einem nicht eingezeichneten Schaltgetriebe.

Die Antriebsscheibe 12 ist mit der Kupplungsgrundplatte 14 durch einen Verbindungsstab 26 verbunden. Der Verbindungsstab 26 ist in einem Gelenk 28 mit zur Kurbelwellenachse X-X paralleler Gelenkachse mit der Antriebsscheibe 12 gelenkig verbunden. Weiterhin ist der Verbindungsstab 26 in einer Schiebehülse 30 verschiebbar geführt. Die Schiebehülse 30 ist mittels eines Gelenks 32 an der Kupplungsgrundplatte 14 angelenkt, wobei auch dieses Gelenk 32 eine zur Achse X-X parallele Gelenkachse besitzt. An dem Verbindungsstab 26 ist ein Federteller 34 starr angebracht, welcher eine Schrau­ bendruckfeder 36 abstützt. Diese Schraubendruckfeder 36 ist mit ihrem anderen Ende an der Schiebehülse 30 abgestützt. Die Teile 30, 32 bilden zusammen ein Schiebegelenk. An dem radial äußeren Ende des Verbindungsstabs 26 ist eine Aus­ gleichsschwungmasse 38 angebracht.

Man stelle sich nun vor, daß man als mitrotierender Betrach­ ter die Drehmomentübertragungseinrichtung beobachtet. Wenn in der Kurbelwelle 10 eine Drehschwingung auftritt, welche eine Beschleunigung in der Pfeilrichtung B₁ an der Antriebsscheibe 12 bewirkt, so tritt eine Winkelbewegung der Antriebsscheibe 12 gegenüber der Kupplungsgrundplatte 14 in Richtung des Pfeiles B₁ ein. Der in den Gelenken 28 und 32 mit der Antriebs­ scheibe 12 bzw. der Kupplungsgrundplatte 14 gelenkig verbunde­ ne Verbindungsstab 26 erzwingt dann eine Beschleunigung der Ausgleichsmasse 38 in der Pfeilrichtung B₂ der Fig. 2. Der Verbindungsstab 26 gleitet dabei in der Schiebehülse 30 gegen die Wirkung der Schraubendruckfeder 36, die dabei komprimiert wird und mit wachsender Auslenkung des Verbindungsstabes 26 aus der in Fig. 2 dargestellten Grundstellung eine wachsende Federkraft liefert.

Die Gelenkpunkte 28 und 30 sind in ihrem Abstand von der Achse X-X unter Berücksichtigung der Trägheitsmomente der Ausgleichsschwungmasse 38 einerseits und der mit der Antriebs­ scheibe 12 verbundenen Schwungmasse andererseits so gewählt, daß bei einer im Ausgangszustand gemäß Fig. 2 auftretenden Beschleunigung B₁ der Antriebsscheibe 12 im Gelenk 32 keine Beschleunigung in Umfangsrichtung auftritt, d. h. die Beschleu­ nigung dort ist null. Man kann deshalb den Gelenkpunkt 32 als einen "Beschleunigungspol" ansehen. Der Torsionswiderstand zwischen der Antriebsscheibe 12 und der Kupplungsgrundplatte 14 wächst mit zunehmender Kompression der Schraubendruck­ feder 36. Die Winkelbeweglichkeit der Kupplungsgrundplatte 14 gegenüber der Antriebsscheibe 12 ist durch die Schrauben­ druckfeder 36 begrenzt. Wenn die Schraubendruckfeder 36 auf Block zusammengedrückt ist, so ist eine weitere Winkelbeweg­ lichkeit der Kupplungsgrundplatte 14 gegenüber der Antriebs­ scheibe 12 nicht mehr möglich. Mit zunehmender Kompression der Schraubendruckfeder 36 wird natürlich eine entsprechend verringerte Beschleunigung auf die Kupplungsgrundplatte 14 übertragen. Diese Verringerung der Beschleunigung bedeutet, daß die Schwingungen in der Kurbelwelle 10 gedämpft auf die Getriebeeingangswelle 24 übertragen werden. Eine Reibungs­ dämpfung ist in den Fig. 1 und 2 nicht eingezeichnet. Es ist aber ohne weiteres einzusehen, daß eine Reibungsdämpfung an beliebiger Stelle des aus den Teilen 12, 26, 36, 38 und 14 bestehenden getrieblichen Systems vorhanden sein kann. Beispielsweise ist es möglich, eine Reibungsdämpfung an der Lagerstelle 18 zwischen der Antriebsscheibe 12 und der Kupplungsgrundplatte 14 vorzusehen;. beispielsweise ist es auch möglich, eine Reibungsdämpfung zwischen der Schiebe­ hülse 30 und dem Verbindungsstab 26 vorzusehen.

Man kann das Prinzip der Erfindung auch dahingehend formu­ lieren, daß durch Anbindung der Kupplungsgrundplatte 14 im Beschleunigungspol 32 an die Verbindungsstange 26 und da­ mit an die Antriebsscheibe 12 eine Trennung des ungleich­ förmigen Bewegungsanteils der Kurbelwelle 10 von der Grund­ drehbewegung der Kurbelwelle 10 erreicht wird.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß die Getriebeeingangswelle 24 eine im wesentlichen gleichmäßige Drehbewegung ausführt und daß keine Getriebegeräusche mehr auftreten.

Auf den bisher üblichen Torsionsdämpfer in der Kupplungs­ scheibe 20 kann unter Umständen verzichtet werden, ohne daß der Fahrkomfort zurückgeht. Ferner ist eine einfache Ab­ stimmung der Drehmomentübertragungseinrichtung an verschie­ dene Fahrzeuge möglich, da die Wahl der Gelenkpunkte 28 und 32 und des Massenträgheitsmoments der Ausgleichsschwungmasse 38 im wesentlichen nur vom Massenträgheitsmoment der Kurbel­ welle 10 und der Antriebsscheibe 12 abhängig ist.

Claims (8)

1. Drehmomentübertragungseinrichtung zwischen der Kurbelwelle (10) einer Brennkraftmaschine und der Eingangswelle (24) eines nachgeschalteten Ge­ triebes, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Richtung der Drehmomentüber­ tragung aufeinanderfolgende Teile (12, 14) der Drehmomentübertragungsein­ richtung, nämlich eine kurbelwellennaher Drehteil (12) und ein getriebenaher Drehteil (14), gegen eine das Drehmoment übertragende Federkraft (36) be­ schränkt winkelbeweglich relativ zueinander sind, und daß eine Ausgleichs­ schwungmasse (38) mit den beiden Drehteilen (12, 14) derart verbunden ist, daß sie bei einer Winkelbewegung (B₁) des kurbelwellennahen Drehteils (12) relativ zu dem getriebenahen Drehteil (14) eine zur Winkelbewegung (B₁) des kurbelwellennahen Drehteils (12) gegensinnige Winkelbewegung (B₂) relativ zu dem getriebenahen Drehteils (14) ausführt.

2. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehteile (12, 14) durch eine Mitnahmeeinrichtung (26) miteinander verbun­ den sind, welche die Bewegung der Ausgleichsschwungmasse (38) steuert.

3. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeeinrichtung (26) an dem getriebenahen Drehteil (14) an einer Stelle (32) angreift, an welcher unter Berücksichtigung des Aufbaus der Mitnahmeeinrichtung (26), des Massenträgheitsmoments der mit dem kurbelwellennahen Drehteil (12) zur gemein­ samen Drehbewegung verbundenen Massen und des Massen­ trägheitsmoments der Ausgleichsschwungmasse (38) die auf eine Winkelbeschleunigung (B₁) des kurbelwellen­ nahen Drehteils (12) zurückzuführende Winkelbeschleuni­ gung annähernd null ist.

4. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der An­ sprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehteile (12, 14) durch einen Stab (26) miteinander ver­ bunden sind, welcher mit jedem der Drehteile (12, 14) durch jeweils ein der Drehachse (X-X) der Drehteile fer­ nes Gelenk (28, 32) mit zur Achse (X-X) der Drehteile (12, 14) paralleler Gelenkachse verbunden ist, wobei min­ destens eines (32) dieser Gelenke als ein Schiebegelenk (30, 32) ausgebildet ist, und daß dieser Verbindungsstab (26) außerhalb seines zwischen den beiden Gelenken (28, 32) sich erstreckenden Abschnitts die Ausgleichsschwungmasse (38) trägt.

5. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstab (26) in dem Schiebegelenk (30, 32) gegen Federkraft (36) relativ zu der Gelenkachse des Schiebegelenks (30, 32) verschieb­ bar ist.

6. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Federteller (34) des Verbindungsstabs (26) und einer den Verbindungs­ stab (26) führenden Schiebehülse (30) des Schiebegelenks (30, 32) eine Schraubenfeder (36), insbesondere eine Schraubendruckfeder (36) angeordnet ist.

7. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das kurbelwellennahe Drehteil (12) von einer Antriebsscheibe (12) am Ende der Kurbelwelle (10) und das getriebenahe Drehteil (14) von einer Kupplungsgrundplatte (14) einer Schaltkupplung (16) gebildet ist.

8. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsgrundplatte (14) auf der Antriebsscheibe (12) gelagert ist.