DE3704643C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein geteiltes Schwungrad mit zumindest zwei relativ zueinander drehbaren Schwungmassen- Elementen, die miteinander mittels Federanordnung elastisch und mittels zur Federanordnung in Reihe geschalteter Rutschkupplungsanordnung kraftschlüssig antriebsgekoppelt sind, wobei die Rutschkupplungsanordnung zweistufig ausge bildet ist, indem als deren eine Seite (z. B. Eingangsseite) zwei Ringscheiben axial übereinander angeordnet sind und mit radialen Vorsprüngen bzw. Aussparungen mit Spiel in Umfangsrichtung formschlüssig ineinandergreifen und indem als andere Seite (z. B. Ausgangsseite) der Rutschkupplungs anordnung eine Reibflächenanordnung vorgesehen ist, die mit den Ringscheiben kraftschlüssig zusammenwirkt.
Wenn ein derartiges geteiltes Schwungrad ein hinreichendes Drehmoment übertragen muß, so rutscht zunächst die der Federanordnung unmittelbar zugeordnete eine Ringscheibe relativ zur Reibflächenanordnung durch, bis das Spiel zwischen den Vorsprüngen und Aussparungen der beiden Ringscheiben in Umfangsrichtung aufgezehrt ist. Sodann können die Ringscheiben in der einen Richtung nur noch gemeinsam gegenüber der Reibflächenanordnung durchrutschen; dies geschieht natürlich nur, wenn die Stärke des zu über tragenden Drehmomentes dazu ausreicht.
Das aus der DE-OS 36 10 871 bekannte Schwungrad der eingangs angegebenen Art ist hinsichtlich seiner Standfestigkeit noch nicht zufriedenstellend, weil insbesondere die Federanordnung durch die ständige Relativbewegung der Schwungmassen-Elemente stark belastet wird. Dies gilt auch für solche Betriebsphasen, bei denen im jeweiligen Antriebsstrang nur Schwingungen mit vergleichsweise geringer Amplitude auftreten und die Relativ bewegungen der Schwungmassen-Elemente einen vibrationsähn lichen Charakter haben.
Aus der US-PS 43 51 167 ist eine Dämpferanordnung zur Vermin derung von Relativdrehungen zwischen miteinander gekoppelten Teilen, beispielsweise eines Antriebsstranges, bekannt. Dabei sind Eingangs- und Ausgangsseite der Dämpferanordnung mit einander elastisch über Federelemente gekoppelt, die parallel zu einer hydraulischen Dämpfervorrichtung geschaltet sind, wobei auch die Federelemente innerhalb des Hydraulikmediums der hydraulischen Dämpfervorrichtung angeordnet sind. Um die hydraulische Dämpfung zu ermöglichen, ist eine mit der einen Seite (z. B. Eingangsseite) der Gesamtanordnung fest verbun dene Kreisscheibe innerhalb eines scheibenartigen Raumes in einem Gehäuse angeordnet, welches seinerseits fest mit der anderen Seite (z. B. Ausgangsseite) der Gesamtanordnung verbunden ist. Dabei ragt die Kreisscheibe mit radial nach außen gerichteten Vorsprüngen in entsprechende Aussparungen an der Innenwand des Gehäuses mit Spiel in Umfangsrichtung hinein. Im Bereich der Vorsprünge ist der radiale und axiale Abstand zwischen den benachbarten Gehäusewandungen und der Kreisscheibe gering bemessen, d. h. es bleiben lediglich spaltartige Abstandsräume frei. Über diese spaltartigen Abstandsräume können Kammern miteinander kommunizieren, die in Umfangsrichtung jeweils beidseitig der Vorsprünge der Kreisscheibe innerhalb der Aussparungen des Gehäuses gebildet werden. Da sich bei Relativdrehungen zwischen dem Gehäuse und der Kreisscheibe jeweils eine Kammer auf der einen Seite eines Vorsprunges verkleinert, während sich die andere Kammer auf der anderen Seite des Vorsprunges vergrößert, erfolgt bei Relativbewegungen zwischen Kreisscheibe und Gehäuse ein Austausch des hydraulischen Mediums zwischen den genannten Kammern gegen den Drosselwiderstand der spaltartigen Abstands räume. Dementsprechend wird die hydraulische Dämpfung bewirkt.
Die DE-OS 29 31 423 betrifft eine Drehmomentübertragungs vorrichtung, bei der Eingangs- und Ausgangsseite mittels einer Federanordnung elastisch und mittels einer zur Feder anordnung in Reihe geschalteten Rutschkupplungsanordnung kraftschlüssig antriebsgekoppelt sind. Dabei besitzt die Rutschkupplungsanordnung zwei Reibflächen, die jeweils mit einer Ringscheibe zusammenwirken. Die beiden Ringscheiben werden durch eine axial zwischen ihnen eingespannte Druckfeder gegen die Reibflächen gedrängt. Die Ringscheiben bilden gemeinsam ein Widerlagerteil der Federanordnung und können sich dementsprechend nur gemeinsam zu den Reibflächen bewegen, die an der einen Seite, z. B. der Eingangsseite, der Drehmoment übertragungsvorrichtung angeordnet sind.
Bei dieser Drehmomentübertragungsvorrichtung muß mit einem relativ großen Verschleiß, insbesondere bei der Federanord nung, gerechnet werden, welche durch die ständigen Relativ bewegungen der die halternden Teile stark belastet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Standfestigkeit eines Schwungrades der eingangs angegebenen Art bei optimalem Betriebsverhalten wesentlich zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Federanordnung und die Rutschkupplungsanordnung innerhalb eines mit Schmiermittel gefüllten Ringraumes angeordnet sind und die Reibflächenanordnung den Bereich der Vorsprünge und Aussparungen stirnseitig der Ringscheiben im wesentlichen überdeckt bzw. zumindest annähernd abschließt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung sind eine Dauerschmierung der Federanordnung und damit ein außerordentlich geringer Verschleiß derselben gewährleistet. Darüber hinaus verbessert das Schmiermittel auch die Standfestigkeit der aufeinander reibenden Teile.
Aufgrund der vorgesehenen Lage der Reibflächenanordnung teilt jeder Vorsprung der einen Ringscheibe innerhalb der ihn aufnehmenden Aussparung bzw. zwischen benachbarten Vorsprüngen der jeweils anderen Ringscheibe zwei Kammern voneinander ab, welche je nach Stellung der Ringscheiben relativ zueinander unterschiedliche Größe haben. Diese Kammern sind miteinander über einen Spalt verbunden, der zwischen dem der jeweils anderen Ringscheibe zugewandten Rand des Vorsprunges der einen Ringscheibe und dem gegenüberliegenden Rand der Aus nehmung der anderen Ringscheibe gebildet wird. Bei Bewegung des Vorsprunges der einen Ringscheibe innerhalb der Ausnehmung wird also immer hydraulisches Medium auf der einen Seite des Vorsprunges verdrängt und durch den Spalt - gegen einen Drosselwiderstand - der anderen Seite des Vorsprunges zugeführt. Durch die Bewegung des Hydraulik mediums wird gleichzeitig eine verbesserte Beaufschlagung der Reibflächenanordnung mit Hydraulikmedium erreicht.
Im übrigen kann die Form des dem Vorsprung der einen Ringscheibe gegenüberliegenden Randes der Aussparung an der anderen Ringscheibe so ausgebildet sein, daß die Spaltbreite sich bei Relativdrehung zwischen den Ringschei benteilen ändert. Dadurch läßt sich erreichen, daß der durch eine enge Spaltbreite verursachte höhere Dämpfungs widerstand bei bestimmten Relativlagen der Ringscheiben teile auftritt.
Außerdem ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gegebenenfalls vorgesehen, die mit den Ringschei ben zusammenwirkende Reibflächenanordnung mit zumindest zwei entsprechend den Ringscheiben radial übereinander angeordneten Reibflächenteilen anzuordnen, derart, daß jeweils eine Ringscheibe mit jeweils nur einem Reibflächen teil zusammenwirkt. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Reibflächenteile mit unterschiedlichen Anpreßdrücken gegen die Ringscheiben zu spannen, so daß die einzelnen Stufen der Rutschkupplungsanordnung unterschiedliche Drehmomente zu übertragen vermögen.
Insbesondere besteht dabei die Möglichkeit, das eine Reibflächenteil mit einem drehzahlabhängigen Anpreßdruck im Sinne einer Erhöhung des Anpreßdruckes bei Drehzahl steigerung zu beaufschlagen.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung verwiesen.
Dabei zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen geteilten Schwungrades, bei dem sowohl die Federanordnung als auch die Rutschkupplungs anordnung innerhalb einer mit Schmiermittel gefüllten Ringkammer untergebracht sind, und
Fig. 2 einen ausschnittsweisen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform, bei der eine Stufe der zweistufig ausgebildeten Rutschkupplungs anordnung mit fliehkraftabhängigem Anpreßdruck beaufschlagbar ist.
Das in Fig. 1 dargestellte geteilte Schwungrad besitzt ein beispielsweise motorseitig angeordnetes Schwungmassen- Element 1 und ein auf der Seite des Antriebsstranges angeordnetes Schwungmassen-Element 2, welches auf einem Nabenbereich des Schwungmassen-Elementes 1 drehgelagert ist.
Zwischen den Schwungmassen-Elementen 1 und 2 sind eine Federanordnung 3 sowie eine Rutschkupplungsanordnung 8 untergebracht, welche zur antriebsmäßigen Kopplung der Schwungmassen-Elemente 1 und 2 dienen und miteinander in Reihe angeordnet sind, d. h. die Übertragung eines Drehmomen tes erfolgt vom Schwungmassen-Element 1 über die Rutschkupp lungsanordnung 8 und danach über die Federanordnung 3 auf das Schwungmassen-Element 2 bzw. umgekehrt.
In der Regel ist das geteilte Schwungrad derart ausgelegt, daß die Rutschkupplungsanordnung 8 nur bei relativ geringen Drehzahlen wirksam wird, wenn die Resonanzfrequenz des Schwungrades angeregt wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind am Schwungmassen-Element 2 mittels der Bolzen 22 zwei voneinan der axial beabstandete Ringteller 23 mit Fenstern 24 für in Umfangsrichtung angeordnete Schraubenfedern 25 befestigt. Außerdem ist mittels der Bolzen 22 zwischen den genannten Ringtellern 23 noch ein Ringstück 35 drehfest gehaltert, welches radial innerhalb der Bolzen 22 als mit dem Schwung massen-Element 2 fest verbundenes Teil angeordnet ist. Zwischen dem Ringstück 35 und einer gegenüberliegenden Zone des Schwungmassen-Elementes 1 ist eine in der Regel relativ schwache Reibkupplungsanordnung 36 angeordnet, welche für eine schwache kraftschlüssige Kopplung zwischen den Schwungmassen-Elementen 1 und 2 sorgt.
Die Ringscheibe 9′ besitzt vergleichsweise große Abmessungen in Radialrichtung, derart, daß die Ringscheibe 9′ mit ihrem Innenumfang bis nahe an die Bolzen 22 reicht. Im Bereich der Fenster 24 der Ringteller 23 sind in der Ringscheibe 9′ entsprechende Fenster 27 angeordnet, welche von den vorge nannten Schraubenfedern 25 durchsetzt werden. Dementsprechend kann die Ringscheibe 9′ gegen die Kraft der Federn 25 relativ zu den Ringtellern 23 bzw. zum Schwungmassen-Element 2 verdreht werden.
Am Außenumfang der Ringscheibe 9′ sind, vgl. die Ausschnitts darstellung in Fig. 1, Vorsprünge 10′ bzw. Aussparungen 11′ angeordnet, welche mit entsprechenden Vorsprüngen 10′′ und Aussparungen 11′′ am Innenumfang der Ringscheibe 9′′ zusammen wirken, welche radial über der Ringscheibe 9′ angeordnet ist. Dabei haben die Vorsprünge 10′ der Ringscheibe 9′ zwischen den Vorsprüngen 10′′ bzw. innerhalb der Aussparungen 11′′ der Ringscheibe 9′′ ein Spiel in Umfangsrichtung, so daß die Ringscheiben 9′ und 9′′ relativ zueinander begrenzt verdreht werden können.
Die den Vorsprüngen 10′ der Ringscheibe 9′ gegenüberliegenden Ränder der Aussparungen 11′′ der Ringscheibe 9′′ können eine Form haben, welche von einem Kreisbogen bezüglich der Achse der Ringscheiben 9′ und 9′′ abweicht, wie durch strichlierte bzw. punktierte Linien dargestellt ist. Damit ergibt sich zwischen den Vorsprüngen 10′ und dem gegenüberliegenden Rand der Aussparungen 11′′ ein Spalt S, dessen Breite von der rela tiven Lage der Ringscheiben 9′ und 9′′ zueinander abhängt. Der Zweck dieser Anordnung wird weiter unten beschrieben.
Gegebenenfalls können auch die den Vorsprüngen 10′′ der Ringscheibe 9′′ gegenüberliegenden Ränder der Aussparungen 11′ der Ringscheibe 9′ eine entsprechende Form haben.
Auf der dem Schwungmassen-Element 1 zugewandten Seite der Ringscheibe 9′′ sowie der radial äußeren Zone der Ringscheibe 9′ sind Reiblamellen 31 angeordnet, welche auf einer am Schwungmassen-Element 1 angeordneten Reib- und Abstützfläche aufliegen.
Auf der dem Schwungmassen-Element 2 zugewandten Seite der Ringscheibe 9′ und 9′′ sind ringförmige Reibflächenteile 14′ und 14′′ angeordnet, welche jeweils mittels separater Teller federn 37 und 38 gegen die Ringscheibe 9′′ bzw. den radial äußeren Bereich der Ringscheibe 9′ bzw. dort angeordnete Reiblamellen 40 gespannt sind.
Im Gegensatz zu den Ringscheiben 9′ und 9′′ können die Reibflächenteile 14′ und 14′′ relativ zum Schwungmassen- Element 1 nicht verdreht werden, es ist lediglich wie bei den Ringscheiben 9′ und 9′′ eine axiale Beweglichkeit gegeben. Das Reibflächenteil 14′′ ist mittels an seinem Außenumfang angeordneter Vorsprünge in zugeordneten Axialnuten am Schwungmassen-Element 1 axial beweglich, aber undrehbar gehaltert. Das Reibflächenteil 14′ wiederum ist undrehbar, aber axial verschiebbar am Reibflächenteil 14′′ gehaltert, indem am Außenumfang des Reibflächenteiles 14′ und am Innenumfang des Reibflächenteiles 14′′ ineinanderpassende Vorsprünge und Aussparungen angeordnet sind.
Auf der dem Schwungmassen-Element 2 zugewandten offenen Seite des Schwungmassen-Elementes 1 ist eine ringförmige Abdeckplatte 41 befestigt, welche als Widerlager für die Tellerfedern 37 und 38 dient und an ihrem Innenumfang an einem Nabenbereich des Schwungmassen-Elementes 2 nahe den Bolzen 22 mittels Dichtung 6 abgedichtet ist. Die Innenseite der Abdeckplatte 41 bildet zusammen mit den Innenseiten des Schwungmassen-Elementes 2 eine die Federanordnung 3 sowie die Rutschkupplungsanordnung 8 von radial außen U-förmig umschließende Wandanordnung 5, wobei die damit gebildete Ringkammer 4 mit Schmiermittel ausgefüllt ist. Im Beispiel der Fig. 1 sind also die Federanordnung 3 sowie die Rutsch kupplungsanordnung 8 innerhalb eines Schmiermittelbades angeordnet. Dementsprechend wird der Verschleiß der Feder anordnung 3 und der Rutschkupplungsanordnung 8 wesentlich vermindert.
Die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Schwungrades
ist wie folgt:
Wenn die Schwungmassen-Elemente 1 und 2 gegeneinander
verdreht werden, so wird zunächst die Federanordnung 3
mehr oder weniger gespannt. Sobald das von der Federanord
nung 3 übertragene Drehmoment einen ersten Schwellwert
überschreitet, wird der Kraftschluß zwischen der Ringscheibe
9′ und dem Reibflächenteil 14′ sowie dem gegenüberliegenden
Bereich des Schwungmassen-Elementes 1 überwunden, d. h. die
Ringscheibe 9′ rutscht durch und bewegt sich relativ zum
Schwungmassen-Element 1, bis das Spiel in Umfangsrichtung
aufgezehrt ist, welches den Vorsprüngen 10′ der Ringscheibe
9′ bzw. den Vorsprüngen 10′′ der Ringscheibe 9′′ in den
Aussparungen 11′ bzw. 11′′ gegeben ist. Sodann können bei
gleichbleibender Richtung des Drehmomentes die Ringscheiben
9′ und 9′′ nur noch gemeisam relativ zu den Reibflächen
teilen 14′ und 14′′ und damit relativ zum Schwungmassen-
Element 1 verdreht werden. Dies erfolgt nur bei entsprechend
vergrößertem Drehmoment, da nunmehr alle Reibungswiderstände
überwunden werden müssen, die einer Relativbewegung zwischen
Ringscheibe 9′′ einerseits und Schwungmassen-Element anderer
seits entgegenwirken.
Die gesamte Rutschkupplungsanordnung 8 ist innerhalb des Schmiermittelbades in der Ringkammer 4 angeordnet; somit sind auch die Aussparungen mit Schmiermittel gefüllt. Wenn sich nun die Ringscheiben 9′ und 9′′ relativ zueinander bewegen, so wird, vgl. die Ausschnittsdarstellung der Fig. 1, beispielsweise auf der rechten Seite des Vorsprunges 10′ Schmiermittel verdrängt und durch den Spalt S auf die andere Seite des Vorsprunges 10′ geführt. Dadurch wird eine hydrau lische Dämpfung der Relativbewegungen der Ringscheiben 9′ und 9′′ erreicht. Diese Dämpfung ist um so stärker, je enger die Breite des Spaltes S ist und je besser der Bereich der Vorsprünge 10′ und 10′′ und der Aussparungen 11′ bzw. 11′′ an den Ringscheiben 9′ und 9′′ durch die Lamellen 31 und 40 stirnseitig der Ringscheiben 9′ und 9′′ abgedeckt ist. Je nach Form des dem Vorsprung 10′ gegenüberliegenden Randes der Aussparung 11′′ verändert sich die Spaltbreite in Abhängig keit von der relativen Lage der Ringscheiben 9′ und 9′′, so daß sich auch die Dämpfungskraft entsprechend ändert. Im Falle der mit strichlierter Linie dargestellten Form steigt die Dämpfung an, je weiter sich der Vorsprung 10′ aus der dargestellten Mittellage entfernt. Im Falle der punktiert dargestellten Form ist die Dämpfung in der dargestellten Mittellage am stärksten.
In Fig. 2 wird das Reibflächenteil 14′ von einer Federanord nung 42 mit schräg abgebogenen Zungen beaufschlagt, welche sich aufgrund dieser Form bei erhöhten Fliehkräften mit erhöhter Kraft auf das Reibflächenteil 14′ auflegen. Dementsprechend wird das Reibflächenteil 14′ bei erhöhter Drehzahl mit zunehmendem Druck in Richtung der Ringscheibe 9′ gedrängt, so daß sich die Ringscheibe 9′ relativ zum Schwung massen-Element 1 nur dann bewegen kann, wenn zwischen den Schwungmassen-Elementen 1 und 2 ein entsprechend erhöhtes Drehmoment wirksam ist.
Abweichend von der Darstellung in Fig. 2 kann das Reibflächen teil 14′ auch beide Ringscheiben 9′ und 9′′ im Bereich der Rutschkupplungsanordnung überlappen.
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