DE3723015C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein geteiltes Schwungrad mit zwei gleichachsigen Schwungradelementen, auf die die Massen des Schwungrades im wesentlichen aufgeteilt sind, sowie mit einer die Schwungradelemente koppelnden, teilweise spielbehafteten Rutschkupplungs- und Federanordnung mit einem zu den Schwungradelementen gleichachsigen Zwischenträger, welcher mit einem Schwungradelement über eine Rutschkupplung und mit beiden Schwungradelementen über gesonderte Schraubenfedergruppen mit unterschiedlicher Federrate antriebsgekoppelt ist, wobei eine der Schraubenfedergruppen aus Federn mit kreisbogenförmiger Schraubenachse besteht, deren Krümmungszentrum in die Schwungradachse fällt.

Ein derartiges Schwungrad ist aus der DE 36 29 225 A1 bekannt.

Bei diesem bekannten Schwungrad kann sich der Zwischenträger gegenüber beiden Schwungradelementen etwa gleich weit drehen. Dies beruht darauf, daß die bei Relativdrehungen zwischen den Schwungradelementen und dem Zwischenträger auf Druck beanspruchten Federn der den Zwischenträger mit den Schwungradelementen koppelnden Federgruppen in Umfangsrichtung des Schwungrades etwa gleiche Längen aufweisen. Im übrigen wird der Drehbereich des Zwischenträgers gegenüber dem einen Schwungradelement durch daran angeordnete Bolzen bzw. Nieten begrenzt, welche in Umfangsrichtung des Zwischenträgers angeordnete Langlöcher durchsetzen. Gegenüber dem anderen Schwungradelement wird eine Drehbegrenzung dadurch errreicht, daß am Innenumfang des Zwischenträgers angeordnete Zähne mit Bolzen am anderen Schwungradelement zusammenwirken.

Die steife Federgruppe, welche den Zwischenträger gegenüber dem einen Schwungradelement elastisch abstützt, besteht aus den Federn mit der gekrümmten Schraubenfederachse. Parallel zu dieser Federgruppe ist eine Rutschkupplung wirksam.

Gegenüber dem anderen Schwungradelement ist der Zwischenträger mit zwei parallelgeschalteten Federgruppen elastisch abgestützt, wobei die Federn der einen parallelgeschalteten Federgruppe mit Spiel arbeiten, so daß diese Federn erst wirksam werden, wenn sich der Zwischenträger gegen die Kraft der Federn der anderen parallelgeschalteten Federgruppe etwas gegenüber dem anderen Schwungradelement verdreht hat.

Die spielbehaftete Federgruppe besitzt eine etwas höhere Federrate als die dazu parallelgeschaltete Federgruppe. Im übrigen besitzen die parallelgeschalteten Federgruppen gemäß der in der DE 36 29 225 A1 dargestellten Torsionskennlinie gemeinsam eine Federrate, welche geringer ist als die Federrate der steifen Federgruppe.

Unmittelbar zwischen den Schwungradelementen sind noch zwei Rutschkupplungsanordnungen wirksam, wobei die eine Rutschkupplungsanordnung eine Grundreibung bildet, welche immer wirksam ist, während die andere Rutschkupplungsanordnung spielbehaftet ist, derart, daß nach Wirksamwerden dieser Rutschkupplungsanordnung in der einen relativen Drehrichtung der Schwungradelemente bei Drehrichtungsumkehr jeweils zunächst das gesamte Spiel durchlaufen werden muß, bevor diese Rutschkupplungsanordnugn in der nun umgekehrten Richtung der Relativdrehung wirksam wird.

Dieses bekannte geteilte Schwungrad kann kein optimales Betriebsverhalten haben.

Bei normalen Betriebsdrehzahlen arbeiten derartige geteilte Schwungräder im sogenannten überkritischen Bereich, d. h. die vom Motor bzw. im Antriebsstrang erregten Schwingungen haben eine Frequenz deutlich oberhalb der Resonanzfrequenz des geteilten Schwungrades. In diesem überkritischen Bereich wird eine schwingungsmäßige Trennung zwischen Motor und Antriebsstrang dann in optimaler Weise erreicht, wenn die beiden Schwungradelemente lediglich elastisch, d. h. ohne zwischen ihnen wirksamen Kraftschluß, miteinander antriebsgekoppelt sind.

Nach der DE 36 29 225 A1 soll jedoch zwischen den Schwungradelementen dauernd die Grundreibung wirksam sein, d. h. die beiden Schwungradelemente sind über eine dauernd im Sinne eines Kraftschlusses wirksame Rutschkupplung parallel zu den Federanordnungen gekoppelt. Dies führt aber dazu, daß bei Betriebsdrehzahlen nur eine unvollkommene schwingungsmäßige Abtrennung zwischen Motor und Antriebsstrang vorliegt.

Auf die genannte Grundreibung kann bei einer Konstruktion gemäß der DE 36 29 225 A1 nicht ohne weiteres verzichtet werden. Entsprechendes gilt übrigens auch für die parallel zur Grundreibung wirksame spielbehaftete Kupplungsanordnung. Wenn nämlich bei üblichen Betriebsdrehzahlen vom Motor auf den Antriebsstrang ein Drehmoment übertragen wird, so müssen sich die Schwungradelemente gegen die Kraft der zwischen ihnen wirksamen Federanordnungen mehr oder weniger weit relativ zueinander verdrehen, damit die Federgruppen das jeweilige Drehmoment in der jeweiligen Drehrichtung übertragen können. Bei einem Lastwechsel führen dann die Schwungradelemente eine vergleichsweise große Relativdrehung aus, bevor die zwischen den Schwungradelementen wirksamen Federanordnungen für eine Drehmomentübertragung in entgegengesetztem Drehsinne eine hinreichende Spannung aufweisen. Um die Geschwindigkeit der bei Lastwechseln auftretenden Relativdrehung zwischen den Schwungradelementen zu begrenzen, und um die Anregung von Schwingungen durch kurzzeitig aufeinanderfolgende Lastwechsel zu vermeiden, muß die Grundreibung - ebenso wie die dazu parallel wirkende spielbehaftete Rutschkupplungsanordnung - eine gewisse Stärke haben.

Wenn beim Starten des Motors zwangsläufig der Resonanzbereich des geteilten Schwungrades durchlaufen wird, ist grundsätzlich vorteilhaft, wenn die Schwungradelemente durch sehr langhubige und weiche Federn miteinander antriebsmäßig gekoppelt sind. Durch eine weiche Abstimmung der Federn wird nämlich erreicht, daß die Resonanzfrequenz des geteilten Schwungrades bei sehr tiefen Frequenzen liegt, so daß unter Umständen bereits bei Leerlaufdrehzahl des Motors der überkritische Bereich des geteilten Schwungrades erreicht wird, d. h. die vom Motor angeregten bzw. im Antriebsstrang auftretenden Schwingungen haben dann bereits eine Frequenz oberhalb der Resonanzfrequenz des geteilten Schwungrades. Die Langhubigkeit der Federung ist bei niedrigen Drehzahlen erwünscht, um - Betrieb im überkritischen Bereich vorausgesetzt - eine schwingungsmäßige Trennung zwischen Antriebsstrang und Motor auch gegenüber den bei niedriger Drehzahl auftretenden Schwingungen mit großer Amplitude gewährleisten zu können.

Allerdings ist eine sehr langhubige Federung grundsätzlich nachteilig bei Lastwechseln während normaler Betriebsdrehzahlen.

Aus diesem Grunde sind die weichen Federgruppen bei dem geteilten Schwungrad nach der DE 36 29 225 A1 vergleichsweise kurzhubig ausgebildet, so daß auch im Bereich der niedrigen Drehzahlen des überkritischen Bereiches nur eine relativ eingeschränkte schwingungsmäßige Trennung zwischen Motor und Antriebsstrang vorliegt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein geteiltes Schwungrad mit deutlich verbessertem Betriebsverhalten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem geteilten Schwungrad der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die steife Federgruppe, welche den Zwischenträger mit dem einen Schwungradelement koppelt, aus kurzhubigen Federn besteht, daß die weiche Federgruppe, welche den Zwischenträger mit dem anderen Schwungradelement koppelt, durch die Schraubenfedern mit der kreisbogenförmigen Schraubenachse gebildet wird, daß die Federn der weichen Federgruppe so weich und langhubig sind, daß sie mit fliehkraftabhängiger Reibung arbeiten, indem sie durch die Fliehkraft nach radial außen gegen Lagerflächen am Zwischenträger bzw. am anderen Schwungradelement gedrängt werden, und daß parallel zur weichen Federgruppe eine erst bei größerer Relativdrehung zwischen dem anderen Schwungradelement und dem Zwischenträger wirksame Anschlagfederung und/oder eine spielbehaftete Rutschkupplung angeordnet ist.

Die sehr langhubigen Schraubenfedern mit kreisbogenförmig gekrümmter Schraubenfederachse der weichen Federgruppe arbeiten bei niedriger Drehzahl mit weitestgehend vernachlässigbarer Reibung. Aufgrund der Weichheit dieser Federn wird eine äußerst niedrige Resonanzfrequenz des geteilten Schwungrades erreicht, so daß bereits die Leerlaufdrehzahl des Motors deutlich im überkritischen Bereich liegt und die Resonanzfrequenz des geteilten Schwungrades allenfalls ganz kurzzeitig beim Starten des Motors angeregt werden kann. Aufgrund der Langhubigkeit der genannten Federn werden bei niedrigen Motordrehzahlen vergleichsweise große Relativdrehungen zwischen den Schwungradelementen ermöglicht, d. h. auch bei Schwingungen mit großer Amplitude kann eine gute schwingungsmäßige Trennung zwischen Motor und Antriebsstrang erreicht werden.

Bei üblichen Betriebsdrehzahlen des Motors versteifen sich die genannten langhubigen Schraubenfedern mit kreisbogenförmig gekrümmter Schraubenfederachse zunehmend, weil aufgrund der nun wirksamen Fliehkraft eine erhebliche Reibung zwischen diesen Federn und den Lagerflächen auftritt. Bei etwas vereinfachender Betrachtungsweise kann also die durch die langhubigen Schraubenfedern mit der gekrümmten Schraubenachse bewirkte antriebsmäßige Kopplung zwischen dem Zwischenträger und dem einen Schwungradelement als steif bzw. kraftschlüssig (im Sinne einer Rutschkupplung) angesehen werden, sobald übliche Betriebsdrehzahlen vorliegen. Dementsprechend wird bei diesen Betriebsdrehzahlen eine Versteifung des Schwungrades erreicht, welche im Hinblick auf mögliche Lastwechsel äußerst erwünscht ist, denn dadurch werden größere Relativdrehungen zwischen den Schwungradelementen bei Lastwechseln vermieden bzw. - allenfalls - mit deutlich verminderter mittlerer Relativgeschwindigkeit ausgeführt. Die schwingungsmäßige Entkopplung zwischen Motor und Antriebsstrang kann bei den höheren Drehzahlen, d. h. wenn die Fliehkräfte wirksam werden, allein durch die kurzhubigen Federn der anderen Federgruppe gewährleistet werden, denn die bei höheren Drehzahlen auftretenden Schwingungen mit höherer Frequenz haben nur eine geringe Amplitude. Im übrigen wird durch die Versteifung der langhubigen Federn auch verhindert, daß der Zwischenträger relativ zu den Schwungradelementen Drehschwingungen mit großer Amplitude ausführen kann.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Bauart wird des weiteren der Vorteil erzielt, daß auf eine zwischen den Schwungradelementen unmittelbar wirksame Grundreibung, welche durch eine ständig wirksame Rutschkupplung erzeugt wird, verzichtet werden kann, d. h. bei Betriebsdrehzahlen läßt sich eine optimale schwingungsmäßige Abtrennung zwischen Motor und Antriebsstrang erzielen.

Die Anschlagfederung und/oder die spielbehaftete Kupplung werden bei dem erfindungsgemäßen geteilten Schwungrad nur bei extremer Stoßbelastung des Antriebsstranges und/oder dann wirksam, wenn aufgrund von Startschwierigkeiten des Motors mehrere vergebliche Startversuche unmittelbar hintereinander erfolgen und dadurch die Resonanzfrequenz des geteilten Schwungrades über längere Zeit hin angeregt wird.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Federgruppen relativ zur Schwungradachse radial übereinander angeordnet, wobei die Federgruppe mit den langhubigen Federn bevorzugt radial außen untergebracht ist.

Die Lagerflächen für die langhubigen Federn sind bevorzugt am einen Schwungradelement als im Querschnitt U-förmiges bzw. kreisförmiges Bett ausgebildet, wobei das Bett auf der die Federn nach radial außen abstützenden Seite mit einer Gleitschicht ausgekleidet sein kann. Das Bett gewährt den Federn eine großflächige Abstützung, die Gleitschicht wirkt einer übermäßigen Erhöhung der Reibung bei großen Fliehkräften entgegen.

Im übrigen kann das Bett eine mit Schmiermittel gefüllte Ringkammer bilden. Dabei trägt das Schmiermittel einerseits zu einem verminderten Verschleiß der Federn bei, andererseits wirkt der hydraulische Widerstand des Schmiermittels als Schwingungsdämpfer.

An den Stirnenden der Lagerflächen können einander in Achsrichtung des Schwungrades gegenüberliegende Widerlagerelemente angeordnet sein, deren Abstand geringer als der Durchmesser der langhubigen Federn ist und welche zur Schwungradachse tangentiale, einander gegenüberliegende Ausschnitte bzw. Fenster besitzen, in die als federnde Anschläge dienende weitere Schraubenfedern käfigartig eingesetzt sind; dabei greift der Zwischenträger mit zwischen den Widerlager­ elementen beweglichen Fortsätzen mit Spiel in Umfangs­ richtung in den Raum zwischen den langhubigen Federn und den weiteren Federn ein. Diese Anordnung ist zweckmäßiger­ weise derart ausgestattet, daß die genannten Fortsätze jeweils an beiden Enden der langhubigen Federn angeordnet sind und in Umfangsrichtung einen Abstand haben, welcher dem Abstand der Widerlagerelemente entspricht. Dementspre­ chend werden die langhubigen Federn bei Relativdrehung zwischen dem einen Schwungradelement bzw. der einen Schwung­ radmasse und dem Zwischenträger jeweils zwischen den Wider­ lagerelementen am einen Ende der Federn und einem der Fort­ sätze des Zwischenträgers gestaucht, während der Fortsatz am einen Ende der Federn von denselben abhebt und bei größerer Relativdrehung zwischen dem einen Schwungradelement bzw. der einen Schwungradmasse und dem Zwischenträger mit der Anschlagfederung zusammenwirkt.

Die vorzugsweise zusätzlich zwischen dem Zwischenträger und dem einen Schwungradelement wirksame spielbehaftete Rutsch­ kupplung kann in vorteilhafter konstruktiver Ausgestaltung im Bereich des Innenumfanges des Zwischenträgers angeordnet sein, wobei Federelemente, welche Reibelemente bzw. -ringe der Kupplung gegeneinanderdrängen, gleichzeitig dazu dienen können, eine dem einen Schwungradelement zugeordnete Lager­ schale eines das andere Schwungradelement halternden Lagers festzuhalten.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des erfindungsgemäßen geteilten Schwungrades,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeit der zwischen den Schwungradmassen bzw. -elementen wirkenden bzw. zu überwindenden Drehmomente (M) in Abhängigkeit von der relativen Auslenkung (Φ) der Schwungradelemente,

Fig. 3 einen Axialschnitt des erfindungsgemäßen Schwungrades,

Fig. 4 eine Achsansicht entsprechend dem Pfeil IV in Fig. 3, wobei das Schwungrad teilweise aufgebrochen dargestellt ist,

Fig. 5 eine Einzelheit V aus Fig. 3 und

Fig. 6 ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5.

In Fig. 1 sind die beiden Schwungradelemente 1 und 2 jeweils schematisch als schwere Körper dargestellt, welche miteinander über eine Federanordnung 3 gekoppelt sind, derart, daß die Schwungradelemente 1 und 2 relativ zueinan­ der schwingen können, wobei sich die Schwungradelemente 1 und 2 einander annähern bzw. voneinander entfernen. In Wirklichkeit führen die Schwungradelemente 1 und 2 Dreh­ schwingungen relativ zueinander aus, in der Darstellung der Fig. 1 werden diese Schwingungen als rein translatori­ sche Bewegungen wiedergegeben.

Die Federanordnung 3 besitzt die Federgruppen 4 und 5, wobei die Federn der Federgruppe 4 zwischen Widerlagern 6 am Schwungradelement 1 sowie Widerlagern 7 an einem Zwischen­ träger 8 und die Federn der Federgruppe 5 zwischen weiteren Widerlagern 7 am Zwischenträger 8 und Widerlagern 9 des Schwungradelementes 2 angeordnet sind, derart, daß die Federn bei Relativbewegungen zwischen dem Zwischenträger 8 und den Schwungradelementen 1 bzw. 2 jeweils zwischen einem zwischenträgerseitigen Widerlager 7 und einem der Widerlager 6 bzw. 9 an den Schwungradelementen 1 bzw. 2 mehr oder weniger stark gestaucht werden, und zwar unabhängig von der jeweiligen relativen Bewegungsrichtung der Schwungrad­ elemente 1 und 2 sowie des Zwischenträgers 8.

Die Beweglichkeit von Zwischenträger 8 und Schwungrad­ element 2 relativ zueinander ist durch Anschläge 10 und Gegenanschläge 11 begrenzt, welche in beiden möglichen Bewegungsrichtungen wirksam werden, wenn Zwischenträger 8 und Schwungradelement 2 aus der dargestellten Mittellage relativ zueinander um einen Weg x ausgelenkt werden.

Auch die relative Beweglichkeit zwischen dem Zwischenträger 8 und dem Schwungradelement 1 wird durch Anschläge 12 und Gegenanschläge 13 begrenzt. Dabei sind die Gegenanschläge 13 mittels Federn 14 am Schwungradelement 1 federnd abgestützt, derart, daß zwischen dem Schwungradelement 1 und dem Zwischen­ träger 8 neben den Federn 4 auch die Federn 14 wirksam werden, sobald sich der Zwischenträger 8 relativ zum Schwungradelement 1 aus der dargestellten Mittellage um mehr als einen Weg s bewegt.

Schließlich ist parallel zu den Federn der Federgruppe 4 noch eine Rutschkupplung 15 angeordnet, welche spielbehaftet ist, derart, daß der Zwischenträger 8 in allen möglichen Lagen relativ zum Schwungradelement 1 eine Beweglichkeit 2 w aufweist, ohne daß die Rutschkupplung 15 wirksam wird. In der in Fig. 1 dargestellten Lage kann sich der Zwischen­ träger 8 relativ zum Schwungradelement 1 jeweils um eine Strecke w in beiden Richtungen bewegen, bevor die Rutsch­ kupplung 15 wirksam wird. Sobald die Rutschkupplung 15 in einer Bewegungsrichtung des Zwischenträgers 8 relativ zum Schwungradelement 1 wirksam wird, kann sich der Zwischenträger 8 in der jeweils entgegengesetzten Richtung relativ zum Schwungradelement 1 um eine Strecke 2 w ohne Betätigung der Rutschkupplung 15 bewegen.

Das in Fig. 1 dargestellte Schwungrad ist bevorzugt derart abgestimmt, daß sich das in Fig. 2 dargestellte Betriebs­ verhalten ergibt. Die Schwungradelemente 1 und 2 mögen zunächst in einer Richtung gegeneinander ausgelenkt werden. Dabei werden die Federgruppen 4 und 5 zunehmend gestaucht, so daß sie entsprechend dem Kurvenabschnitt a der Bewegung der Schwungradelemente 1 und 2 einen wachsenden Widerstand entgegensetzt, bis das Spiel w der Rutschkupplung 15 aufge­ zehrt ist. Bei weiterer Bewegung der Schwungradelemente 1 und 2 wird nun zunächst nur die Federgruppe 5 zunehmend gestaucht, entsprechend dem Kurvenabschnitt b, da die Rutschkupplung 15 zunächst eine weitere Stauchung einer Federgruppe 4 verhindert. Die Steilheit des Kurvenabschnit­ tes b wird durch die Federcharakteristik der Federgruppe 5 vorgegeben. Bei noch weiterer Bewegung der Schwungrad­ elemente 1 und 2 kann die Rutschkupplung 15 durchrutschen, so daß wiederum entsprechend dem Kurvenabschnitt c beide Federgruppen 4 und 5 zunehmend gestaucht werden, bis die Anschläge 10 und Gegenanschläge 11 (vgl. Fig. 1) zusammen­ wirken und eine weitere Stauchung der Federgruppe 5 verhin­ dern. Dementsprechend wird bei weiterer Bewegung der Schwungradelemente 1 und 2 nur noch die Federgruppe 4 entsprechend dem Kurvenabschnitt d zunehmend gestaucht. Sobald nun die Anschläge 12 und Gegenanschläge 13 (vgl. Fig. 1) miteinander zusammenwirken, werden zusätzlich die Anschlagfedern 14 wirksam, so daß einer weiteren Bewegung der Schwungradelemente 1 und 2 entsprechend dem Kurven­ abschnitt e ein stark ansteigender Widerstand entgegen­ gesetzt wird.

Hätten sich die Schwungradelemente 1 und 2 aus der in Fig. 1 dargestellten Lage in umgekehrter Richtung bewegt, so würde der der jeweiligen Bewegung entgegenwirkende Widerstand durch die Kurvenabschnitte a′ bis e′ wieder­ gegeben.

Wenn sich die Bewegungsrichtung der Schwungradelemente an den Endpunkten E bzw. E′ der Kurvenabschnitte e bzw. e′ umkehrt, so tritt ein Hystereseeffekt auf, weil in dieser Bewegungsrichtung die Rutschkupplung 15 zunächst nicht wirksam ist. Zunächst entspannen sich entsprechend den Kurvenabschnitten f bzw. f′ die Federgruppen 4 sowie die Anschlagfedern 14, bis bei weiterer Rückbewegung der Schwungradelemente 1 und 2 die Anschläge 12 und Gegenan­ schläge 13 voneinander abheben und die Anschlagfedern 14 zunächst keinen Einfluß auf die weitere Rückbewegung der Schwungradelemente 1 und 2 haben. Sodann entspannen sich zunächst entsprechend den Kurvenabschnitten g bzw. g′ die Federn der Federgruppe 4 weiter, bis gemäß den Kurven­ abschnitten h bzw. h′ neben den Federn der Federgruppe 4 auch die Federn der Federgruppe 5 etwas entspannt werden, wobei dann wiederum das Spiel der Rutschkupplung 15 auf­ gezehrt wird, so daß sich bei weiterer Rückbewegung der Schwungradelemente 1 und 2 zunächst wiederum nur die Federn der Federgruppe 5 entspannen können, gemäß den Kurvenabschnitten i bzw. i′, bis die Rutschkupplung 15 wiederum durchrutscht und sich die Federn der Federgruppen 4 und 5 entsprechend den Kurvenabschnitten j bzw. j′, auf ihre konstruktiv mögliche maximale Länge ausdehnen können. Wird die Bewegung der Schwungradelemente 1 und 2 ohne Richtungsänderung fortgesetzt, so werden die Federn der Federgruppen 4 und 5 entsprechend den Kurvenabschnitten k bzw. k′, welche die Kurvenabschnitte j bzw. j′ geradlinig fortsetzen und geradlinig in die Kurvenabschnitte c bzw. c′ übergehen, zunehmend gespannt. Sodann werden wiederum die Kurvenabschnitte d bzw. d′ und e bzw. e′ usw. durchlaufen.

Das in Fig. 1 prinzipiell dargestellte Schwungrad ist also derart ausgelegt, daß die den Federhub der Federgruppe 5 begrenzenden Anschläge 10 und Gegenanschläge 11 wirksam werden, bevor die Federn der Federgruppe 4 derart weit gestaucht werden, daß auch die Anschlagfedern 14 einer weiteren Bewegung der Schwungradelemente 1 und 2 entgegen­ wirken.

Im Beispiel der Fig. 3 bis 6 ist das Schwungradelement 1 mit einem Verbrennungsmotor verbunden, während das Schwung­ radelement 2 über eine nicht dargestellte Kupplung mit einem Antriebsstrang gekoppelt werden kann.

Das Schwungradelement 2 ist mittels eines Rillenkugellagers 20 auf einem zentralen Nabenteil 21 des Schwungradelementes 1 gelagert. Das Schwungradelement 1 besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, einem mit dem Nabenteil 21 einstückig verbundenen Teil 1′ sowie einem ringscheibenförmigen Teil 1′′, welches am Teil 1′ mittels eines Schraubenkranzes am Außen­ umfang angeflanscht ist.

Zwischen den Teilen 1′ und 1′′ des Schwungradelementes 1 verbleibt ein zum Nabenteil 21 hin offener Ringraum.

Dieser Ringraum besitzt in seinem radial äußeren Bereich zwei im Querschnitt annähernd kreisförmige Abschnitte mit relativ großer Länge in Umfangsrichtung des Schwungrades. Diese auf ihrer radialen Außenseite mittels einer Gleit­ schicht 22 ausgekleideten Abschnitte dienen als Federkammern für langhubige Schraubenfedern 23, welche die Federgruppe 4 der Fig. 1 bilden. Die Schraubenfedern 23 besitzen eine gekrümmte Schraubenachse, deren Krümmungszentrum in die Achse des Schwungrades fällt. In die Stirnenden der Schraubenfedern 23 sind in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise hutförmige Anschlagstücke 24 eingesetzt.

Die Schraubenfedern 23 suchen diese Anschlagstücke 24 gegen zwischen ihnen am Schwungradelement 1 angeordnete Widerlagerstücke 25 zu drängen, welche jeweils paarweise einander mit axialem Abstand gegenüberliegend an den Teilen 1′ und 1′′ des Schwungradelementes 1 als in Achs­ ansicht des Schwungrades kreisbogenförmige Scheiben ausgebildet sind. Der axiale Abstand der Widerlagerstücke 25 ist geringer als der Außendurchmesser der Schrauben­ federn 23 bzw. der Anschlagstücke 24.

Die Widerlagerstücke 25 besitzen einander gegenüberliegende Fenster, in die kurzhubige Schraubenfedern 26, welche den Federn 14 in Fig. 1 entsprechen, käfigartig eingesetzt sind. Die Schraubenfedern 26, deren Durchmesser größer ist als der axiale Abstand der Widerlagerstücke 25, sind ebenso wie die sie aufnehmenden Fenster in den Widerlagerstücken 25 tangential zur Schwungradachse angeordnet. Gemäß Fig. 3 können die Schraubenfedern 26 unsymmetrisch innerhalb der Widerlagerstücke 25 angeordnet sein, derart, daß die einen Stirnenden der Widerlagerstücke 25 in Umfangsrichtung des Schwungrades von den entsprechenden Enden der Federn 26 einen größeren Abstand als die anderen Stirnenden haben.

Zwischen den Teilen 1′ und 1′′ des Schwungradelementes 1 ist der scheibenförmige Zwischenträger 8 angeordnet, welcher an seinem Außenumfang radiale Vorsprünge 27 besitzt, die im Abstandsraum zwischen den Widerlagerstücken 25 beweglich sind. Diese Vorsprünge 27 greifen jeweils in den Raum zwischen den Federn 23 und 26 ein, wobei jeweils die den Schraubenfedern 23 zugewandten radialen Kanten der Vor­ sprünge 27 beiderseits einer Schraubenfeder 26 in Umfangs­ richtung voneinander gleiche Abstände wie die Stirnenden der Widerlagerstücke 25 besitzen. Die jeweils den Schrauben­ federn 26 zugewandten Radialkanten benachbarter Vorsprünge 27 besitzen einen Abstand, welcher in Umfangsrichtung des Schwungrades größer ist als die Länge der Schraubenfedern 26, wobei insgesamt ein Spiel 2 s vorliegt.

Aufgrund der dargestellten Anordnung werden die Schrauben­ federn 23 bei Relativdrehung zwischen dem Zwischenträger 8 und dem Schwungradelement 1 jeweils zwischen einem der Vorsprünge 27 am jeweils einen Ende der Schraubenfedern 23 und den Widerlagerstücken 25 am jeweils anderen Ende der Schraubenfedern 23 gestaucht. Bei hinreichend weiter Relativ­ drehung wirken dann gleichzeitig die den anderen Enden der Schraubenfedern 23 benachbarten Vorsprünge 27 mit den Schraubenfedern 26 zusammen, die dabei zwischen den letzt­ genannten Vorsprüngen 27 und den diesen in Achsrichtung der Schraubenfedern 26 gegenüberliegenden Radialkanten der die Schraubenfedern 26 in den Widerlagerstücken 25 aufnehmenden Fenster zusammengedrückt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung kann sich der Zwischenträger 8 relativ zum Schwungradelement 1 im Uhrzei­ gersinn um einen größeren Winkel als in entgegengesetzter Richtung drehen, bevor die einen Vorsprünge 27 mit den Schraubenfedern 26 zusammenwirken. Die Relativdrehung des Zwischenträgers 8 im Uhrzeigersinne tritt bei Schubbetrieb auf, d.h. beispielsweise wenn die Drehzahl des Motors gegen den Widerstand des Antriebsstranges erhöht wird.

Der radial innere Bereich des scheibenförmigen Zwischen­ trägers 8 ist axial zwischen zwei Ringscheiben 28 angeordnet, welche mittels Bolzen 29 drehfest mit dem Schwungradelement 2 verbunden sind. Zwischen den Ringscheiben 28 tragen die Bolzen 29 eine Verdickung bzw. Hülsen, um die Ringscheiben 28 gemäß Fig. 4 voneinander axial beabstandet zu halten.

Die Bolzen 29 bzw. deren verdickter Bereich od.dgl. durchsetzen im Zwischenträger 8 angeordnete Fenster 30, welche mit den Bolzen 29 zur Begrenzung der Drehbarkeit des Zwischenträgers relativ zum Schwungradelement 2 zusammenwirken. Insgesamt steht den Bolzen 29 innerhalb der Fenster 30 in Umfangsrichtung des Schwungrades ein Bewegungsspiel 2 x zur Verfügung.

Beidseitig der Fenster 30 sind in den Ringscheiben 28 Fenster 31 tangential zur Schwungradachse angeordnet. Die Länge der Fenster 31 in Umfangsrichtung besitzt gleiche Abmessung wie die Fenster 30 des Zwischenträgers 8. In die Fenster 31 bzw. 30 sind jeweils kurzhubige Schrauben­ federn 32 eingesetzt, welche die Federgruppe 5 in Fig. 1 bilden. Der Durchmesser der Schraubenfedern 32 ist größer als der axiale Abstand der Ringscheiben 28, so daß die Schraubenfedern 32 in den Fenstern 31 der Ringscheiben 28 käfigartig gehalten werden. Bei Relativdrehung zwischen dem Zwischenträger 8 und dem Schwungradelement 2 werden die Schraubenfedern 32 jeweils zwischen einander gegen­ überliegenden Radialkanten der Fenster 30 und 31 auf eine verminderte Länge gestaucht, welche der Länge des Über­ lappungsbereiches der Fenster 30 und 31 in Umfangsrichtung des Schwungrades entspricht.

An seinem das Nabenteil 21 des Schwungradelementes 1 umfassenden Innenumfang besitzt der Zwischenträger 8 gemäß den Fig. 5 und 6 Aussparungen 33, welche axiale Fortsätze 34′ eines Reibringes 34 aufnehmen. Dabei besitzen die axialen Fortsätze des Reibringes innerhalb der Aussparungen 33 insgesamt ein Spiel 2 w in Umfangsrichtung des Schwung­ rades. Die dem Lager 20 zugewandten Fortsätze liegen an einem Abstützring 35 mit Winkelprofil an, dessen einer das Nabenteil 21 umfassender Schenkel an der nabenteilseitigen Lagerschale des Rillenkugellagers 20 anliegt. Der Reibring 34 wirkt mit seiner von den Fortsätzen abgewandten Stirn­ seite mit einem Gegenreibring 36 zusammen, welcher auf dem Nabenteil 21 axial verschiebbar angeordnet und mittels abgewinkelter Fortsätze 36′ relativ zum Schwungradelement 1 undrehbar festgehalten wird, indem die Fortsätze 36′ in axiale Aussparungen 37 des Teiles 1′ des Schwungradelementes 1 eingreifen. Axial zwischen dem Teil 1′ des Schwungrad­ elementes 1 und dem Gegenreibring 36 ist eine ringförmige Tellerfeder 38 eingespannt, welche den Gegenreibring 36 gegen den Reibring 34 und den letzteren mit seinen Fort­ sätzen gegen den Abstützring 35 drängt, der dann seiner­ seits die Lagerschale des Lagers 20 auf dem Nabenteil 21 gegen einen am Nabenteil 21 angeordneten Ringflansch 39 drängt. Die Tellerfeder 38 hat also eine Doppelfunktion, d.h. einerseits preßt sie Reibring 34 und Gegenreibring 36 gegeneinander, des weiteren sichert die Tellerfeder 38 die Lage der inneren Lagerschale des Rillenkugellagers 20 auf dem Nabenteil 21. Zur Erhöhung der Reibung zwischen dem Reibring 34 und dem Gegenreibring 36 können zwischen diesen Ringen noch nicht dargestellte Reiblamellen angeordnet sein.

Sobald also der Zwischenträger 8 relativ zum Schwungrad­ element 1 derart weit verdreht wird, daß das Bewegungsspiel der Fortsätze des Reibringes 34 in den Aussparungen 33 aufgezehrt wird, nimmt der Zwischenträger 8 bei seiner weiteren Bewegung den Reibring 34 mit, d.h. der weiteren Bewegung des Zwischenträgers 8 relativ zum Schwungrad­ element 1 wirkt der Reibwiderstand der von den Ringen 34 und 36 gebildeten Rutschkupplung entgegen, die der Rutsch­ kupplung 15 in Fig. 1 entspricht.

Zwischen dem Innenumfangsrand des Teiles 1′′ des Schwungrad­ elementes und einer diesen Innenumfangsrand etwas unter­ greifenden Ringstufe am Schwungradelement 2 kann eine Dichtung 40 angeordnet sein, so daß zwischen den Schwung­ radelementen 1 und 2 ein zwischen die Teile 1′ und 1′′ des Schwungradelementes 1 hineinreichender abgeschlossener Ringraum gebildet wird, welcher ein Schmiermittel aufnehmen kann, welches bei Rotation des Schwungrades nach radial außen gedrängt wird und dabei den Ringraum außerhalb einer Ringfläche 41 ausfüllt und so vor allem den von den Schrauben­ federn 23 eingenommenen Raum ausfüllt. Dadurch wird neben einer Schmierung dieser Federn 23 auch eine hydraulische Dämpfung der Federbewegungen erreicht, weil bei Stauchung der Schraubenfedern 23 jeweils zwischen den hutförmigen Anschlagstücken 24 hydraulisches Medium verdrängt werden muß.

Bei niedriger Drehzahl verhält sich das in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Schwungrad im wesentlichen entsprechend dem Diagramm in Fig. 2. Bei höheren Drehzahlen ist zusätzlich zu beachten, daß die Schraubenfedern 23 aufgrund der Flieh­ kraft mit wachsender Kraft gegen die Gleitschicht 22 gedrängt werden und dementsprechend Federungshübe nur gegen einen von der Fliehkraft abhängigen Reibungswiderstand ausführen können. Bei höherer Drehzahl bilden deshalb die Schraubenfedern 23 eine weitestgehend steife Verbindung zwischen dem Schwungrad­ element 1 und dem Zwischenträger 8, so daß die Schwungrad­ elemente 1 und 2 im wesentlichen nur noch gegen den Wider­ stand der Schraubenfedern 32 gegeneinander verdrehbar sind. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, daß bei höheren Drehzahlen ohnehin nur wenig Schwingungen vom Motor angeregt werden können, so daß die Federn 32 zur schwingungsmäßigen Entkopplung zwischen Motor und Antriebsstrang bzw. zwischen den Schwungradelementen 1 und 2 vollständig ausreichen. Erst bei geringeren Drehzahlen werden die Schraubenfedern 23 zunehmend wirksam, so daß die Schwungradelemente 1 und 2 relativ weitgehende Bewegungen gegeneinander ausführen können, wie es bei geringeren Drehzahlen erwünscht ist, da dann vom Motor stärkere Schwingungen angeregt werden können. Erfindungsgemäß steht dann zur schwingungsmäßigen Entkopplung der Schwungradelemente 1 und 2 ein relativ großer Weg zur Verfügung.

Zerstörerische Eigenschwingungen des Zwischenträgers 8 bzw. übermäßige Bewegungen der Schwungradelemente 1 und 2 relativ zueinander, insbesondere beim Durchfahren des Resonanzbereiches, werden vor allem durch die von den Reibringen 34 und 36 gebildete Rutschkupplung (in Fig. 1 mit 15 bezeichnet) sowie die Schraubenfedern 26 verhindert, welche einer übermäßigen Bewegung des Zwischenträgers relativ zum Schwungradelement 1 entgegenwirken.

Claims (13)

1. Geteiltes Schwungrad mit zwei gleichachsigen Schwungradelementen, auf die die Massen des Schwungrades im wesentlichen aufgeteilt sind, sowie mit einer die Schwungradelemente koppelnden, teilweise spielbehafteten Rutschkupplungs- und Federanordnung mit einem zu den Schwungradelementen gleichachsigen Zwischenträger, welcher mit einem Schwungradelement über eine Rutschkupplung und mit beiden Schwungradelementen über gesonderte Schraubenfedergruppen mit unterschiedlicher Federrate antriebsgekoppelt ist, wobei eine der Schraubenfedergruppen aus Federn mit kreisbogenförmiger Schraubenachse besteht, deren Krümmungszentrum in die Schwungradachse fällt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die steife Federgruppe (5), welche den Zwischenträger (8) mit dem einen Schwungradelement (2) koppelt, aus kurzhubigen Federn (32) besteht,
• - daß die weiche Federgruppe (4), welche den Zwischenträger (8) mit dem anderen Schwungradelement (1) koppelt, durch die Schraubenfedern (23) mit der kreisbogenförmigen Schraubenachse gebildet wird,
• - daß die Federn (23) der weichen Federgruppe (4) so weich und langhubig sind, daß sie mit fliehkraftabhängiger Reibung arbeiten, indem sie durch die Fliehkraft nach radial außen gegen Lagerflächen am Zwischenträger (8) bzw. am anderen Schwungradelement (1) gedrängt werden, und
• - daß parallel zur weichen Federgruppe (4) eine erst bei größerer Relativdrehung zwischen dem anderen Schwungradelement (1) und dem Zwischenträger (8) wirksame Anschlagfederung (14; 26) und/oder eine spielbehaftete Rutschkupplung (15; 34, 36) angeordnet ist.

2. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federgruppen (4, 5) relativ zur Schwungradachse radial übereinander angeordnet sind.

3. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen für die langhubigen Federn (23) am einen Schwungradelement (1) als im Querschnitt U-förmiges bzw. kreisförmiges Bett ausgebildet sind.

4. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bett zumindest auf der die Federn (23) nach radial außen abstützenden Seite mit einer Gleit­ schicht (22) ausgekleidet ist.

5. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnenden der Lager­ flächen einander in Achsrichtung des Schwungrades gegenüberliegende Widerlagerelemente (25) angeordnet sind, deren Abstand geringer als der Durchmesser der langhubigen Schraubenfedern (23) ist und welche zur Schwungradachse tangentiale, einander gegenüberliegende Ausschnitte bzw. Fenster besitzen, in denen als federnde Anschläge dienende weitere Schraubenfedern (26) käfig­ artig gehaltert sind, und daß der Zwischenträger (8) mit zwischen den Widerlagerelementen (25) beweglichen Fortsätzen (27) mit Spiel in Umfangsrichtung in den Raum zwischen den langhubigen Federn (23) und den weiteren Schraubenfedern (26) greift.

6. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand in Umfangs­ richtung der jeweils beidseitig der langhubigen Schrauben­ federn (23) angeordneten Fortsätze (27) dem Abstand der Widerlagerelemente (25) an den Stirnenden der Lager­ flächen entspricht.

7. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (8) axial zwischen zwei am anderen Schwungradelement (2) angeordneten Scheibenteilen (28) angeordnet ist, welche mehrere zur Schwungradachse tangentiale Ausschnitte bzw. Fenster (31) besitzen, in denen die Schrauben­ federn (32) der anderen Federgruppe (5) käfigartig aufgenommen sind, und daß am Zwischenträger (8) zwischen den Schraubenfedern (32) dieser Federgruppe (5) radiale Speichen bzw. Fortsätze (zwischen Fenstern 30) angeordnet sind.

8. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (8) gegenüber dem anderen Schwungradteil (2) begrenzt drehbar ist, indem zur Halterung der Scheibenteile (28) dienende Bolzen (29) mit den Speichen bzw. Fortsätzen als Anschläge zusammenwirken.

9. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (8) mit einem Reibringteil (34) bzw. ringförmig angeordneten Reibteilen verbunden ist, indem das Reibringteil (34) bzw. die Reibteile mit in Achsrichtung des Schwungrades erstreckten Fortsätzen in Aussparungen (33) des Zwischen­ trägers (8) eingreifen, und daß das Reibringteil (34) bzw. die Reibteile axial gegen ein Gegenreibteil (36) gespannt sind, welches am einen Schwungradelement (1) gehaltert ist.

10. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze in den Aus­ sparungen (33) mit Spiel in Umfangsrichtung und/oder das Gegenreibteil mit Spiel in Umfangsrichtung angeord­ net bzw. gehaltert sind.

11. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am einen Schwungradelement (1) ein zentraler Axialfortsatz bzw. Nabenteil (21) angeordnet ist, auf dem unter Zwischenschaltung eines Lagers (20) das andere Schwungradelement (2) drehgela­ gert ist, und daß die innere Lagerschale des Lagers (20) axial gegen einen am Axialfortsatz bzw. Nabenteil (21) angeordneten Ringsteg, Ringflansch (39) od.dgl. gespannt ist, indem das Reibringteil (34) bzw. die Reibteile axial zwischen zwei auf dem Axialfortsatz bzw. Nabenteil (21) axial verschiebbaren Druckringen bzw. Reibringen (35, 36) angeordnet sind, von denen einer an der Lager­ schale abgestützt und der andere mittels Federanordnung, z.B. mittels Tellerfederringes (38), in Richtung der Lagerschale gespannt ist.

12. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am einen Schwungradelement (1) ein zentraler Axialfortsatz bzw. Nabenteil (21) angeordnet ist, auf dem unter Zwischenschaltung eines Lagers (20) das andere Schwungradelement (2) drehgela­ gert ist, und daß die innere Lagerschale des Lagers (20) gegen einen am Axialfortsatz bzw. Nabenteil (21) angeord­ neten Ringsteg, Ringflansch (39) od.dgl. gespannt ist, indem das Reibringteil (34) bzw. die Reibteile axial zwischen zwei Druck- bzw. Reibringen (35, 36) angeordnet sind, und daß die innere Lagerschale sowie der zur Lagerschale benachbarte eine Druck- bzw. Reibring als Widerlager eines Tellerfederringes od.dgl. angeordnet ist, welcher den zuletztgenannten Druck- bzw. Reibring von der Lagerschale weg gegen ein mit dem anderen Reib- bzw. Druckring zusammenwirkendes Widerlager drängt.

13. Geteiltes Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das die langhubigen Schrau­ benfedern (23) aufnehmende Bett als Teil einer mit Schmiermittel gefüllten Ringkammer angeordnet ist.