DE3741701A1

DE3741701A1 - Geteiltes schwungrad mit zusatzmasse

Info

Publication number: DE3741701A1
Application number: DE19873741701
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Priwitzer; Gerhard Dipl Ing Tebbe
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-06-22

Description

Die Erfindung betrifft ein geteiltes Schwungrad für Brennkraftma schinen, bestehend aus einer Primärmasse, die fest auf der Kur belwelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist, einer Sekundär masse, die drehbar an der Primärmasse bzw. an der Kurbelwelle ge lagert und mit der Anfahr- und Schaltkupplung versehen ist, wobei zwischen beiden Massen Federelemente und ggf. Reibeinrichtungen zur Torsionsdämpfung und Momentenübertragung vorgesehen und beide Massen konzentrisch zu einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind.

Ein geteiltes Schwungrad obengenannter Bauart ist beispielsweise aus der DE-OS 34 38 534 bekannt.

Geteilte Schwungräder dieser Art werden vorwiegend im überkriti schen Drehzahlbereich betrieben und führen hier zu gewünschten Schwingungsentkoppelung. Beim Durchlaufen der Eigenfrequenz gibt es jedoch Betriebszustände, die zu unerwünschten Momentenspitzen und Schwingungsamplituden führen, die Eigen- oder Getriebegeräu sche verursachen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, bei geteilten Schwungrädern der genannten Bauart das Schwin dungsverhalten beim Durchlaufen der Eigenfrequenz zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. - Durch Anordnen einer Zusatzmasse an der Sekundärmasse und durch entsprechende Ankopplung ist es möglich, die Dämpfung von Torsionsschwingungen oberhalb des kritischen Drehzahlbereiches beizubehalten und gleichzeitig das Dämpfungs verhalten beim Durchlaufen des kritischen Drehzahlbereiches zu verbessern.

So ist die Zusatzmasse gemäß den Unteransprüchen im einfachsten Falle über eine Reibeinrichtung mit der Sekundärmasse gekoppelt; es ist jedoch auch möglich, die Zusatzmasse über eine Reibein richtung und eine Federeinrichtung zu koppeln. Desgleichen ist es möglich, die Koppelung über hintereinandergeschaltete Federn vor zunehmen, wobei dann zumindest eine Reibeinrichtung direkt zwi schen Sekundär- und Zusatzmasse angeordnet ist und diese Reibein richtung drehzahlabhängig arbeitet. Die spezifischen Vorteile dieser einzelnen Lösungen sind im einzelnen in der Figurenbe schreibung wiedergegeben.

Bei der konstruktiv besonders einfachen Lösung gemäß Anspruch 2 sind Lösungswege dargelegt, welche einer möglichen Unwucht der Zusatzmasse durch das Spiel an ihrer Lagerstelle entgegenwirken. So ist die Zusatzmasse beispielsweise aus zwei einzelnen ringför migen Körpern hergesellt, die zwar drehfest miteinander gekop pelt sind, jedoch gegenseitig in radialer Richtung verspannt an geordnet sind. Damit kann auf einfache Weise das Spiel jeden Ein zelteiles der Zusatzmasse gegenüber seiner Lagerstelle eliminiert werden und eine einmal hergestellte Auswuchtung bleibt erhalten. Dabei kann die reibungsmäßige Ankopplung zwischen Zusatzmasse und Sekundärmasse durch entsprechend angeordnete Reibelemente so wie die zur Verspannung herangezogene Feder erzielt werden. Damit ist eine besonders einfache Lagerung und eine betriebssichere An ordnung der Zusatzmasse einschließlich der Reibungserzeugung er zielt.

Die Erfindung wird anschließend an Hand mehrerer Ausführungsbei spiele näher erläutert. Es zeigt im einzelnen

Fig. 1 die allgemeine Aufbausituation innerhalb eines Kraftfahr zeuges;

Fig. 2 bis 5 Prinzipschaubilder der Ankoppelungsmöglichkeiten ei ner Zusatzmasse;

Fig. 6 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch eine Sekundär masse mit einer einteiligen Zusatzmasse;

Fig. 7 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch eine Sekundär masse mit einer zweiteiligen Zusatzmasse;

Fig. 8 und 9 prinzipielle Seitenansichten der Anordnung der bei den Teile der Zusatzmasse bezüglich ihrer Lagerstelle mit Richtung ihrer gegenseitigen Verspannung und Anordnung von Reibelementen.

Die Fig. 1 zeigt in einer Prinzipskizze die Gesamtanordnung. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine fest auf der Kurbelwelle befestig te Primärmasse 2 auf. Gleichachsig zur Primärmasse 2 ist eine Sekundärmasse 3 angeordnete, wobei beide untereinander über ein Federsystem und ggf. ein Reibsystem miteinander verbunden sind, so daß einerseits das Drehmoment von der Brennkraftmaschine 1 auf die Anfahr- und Schaltkupplung 4 übertragen werden kann und ande rerseits Torsionsschwingungen zumindest oberhalb des kritischen Drehzahlbereiches wirkungsvoll herausgefiltert werden können. An die Anfahr- und Schaltkupplung 4 anschließend ist das Getriebe 5 und auch der Achsantrieb 6 in üblicher Weise angeordnet.

Das geteilte Schwungrad gem. Fig. 2 zeigt neben der Primärmasse 2 und der Sekundärmasse 3, welche gleichachsig zu einer gleichen Drehachse 11 angeordnet sind, die Anordnung einer Reibeinrich tung MR sowie eines Federsystems C zwischen beiden Teilmassen. Die Fig. 2 stellt lediglich eine Prinzipskizze dar, die keine Rückschlüsse auf die konstruktive Ausgestaltung der Einzelteile zuläßt. Zusätzlich ist die Sekundärmasse 3 mit einer Zusatzmasse 7 gekoppelt, welche ebenfalls konzentrisch zur Drehachse 11 ange ordnet ist. Im vorliegenden Falle ist die Zusatzmasse 7 nur über eine Reibeinrichtung MR ₁ mit der Sekundärmasse 3 gekoppelt. Diese Art der Konstruktion ist mit dem geringst möglichen Aufwand an Einzelteilen zu realisieren. Wie konstruktive Lösungsmöglichkei ten dieses Prinzips aussehen können, wird später an Hand der Fig. 6 bis 9 im Detail erläutert.

In Fig. 3 ist ebenfalls eine Zusatzmasse 7 an eine Sekundärmas se 3 angekoppelt, wobei in diesem Falle eine Reibeinrichtung MR ₁ und eine Federeinrichtung C ₁ als Verbindungsglieder vorgesehen sind. Die Steifigkeit der Federeinrichtung und die Höhe des Reib momentes werden dabei auf die Eigenfrequenz abgestimmt, die bei Motorstart und -drückung durchlaufen wird. Diese Abstimmung führt zu Reibmomenten, die ausreichend hoch sind, um im überkritischen Drehzahlbereich eine starre Koppelung zwischen beiden Teilen zu erreichen, so daß die Wirkung des geteilten Schwungrades - Dämp fung der Torsionsschwingungen im überkritischen Bereich - nicht beeinträchtigt wird. Gleichzeitig wird ein deutlich besseres Ver halten im kritischen Drehzahlbereich erreicht.

In Fig. 4 ist eine weitere Variante wiedergegeben. Hierbei sind zwischen Sekundärmasse 3 und Zusatzmasse 7 zwei Federsysteme C ₁ und C ₂ in Reihenschaltung vorgesehen und weiterhin ist eine Reib einrichtung MR ₁ zwischen Sekundärmasse 3 und Zwischenglied 29 an geordnet sowie eine weitere Reibeinrichtung MR ₂ zwischen Sekun därmasse 3 und Zusatzmasse 7 direkt. Dabei wird die Reibeinrich tung MR ₁ mit konstantem Reibmoment auf das Zwischenglied 29 ein, während die Reibeinrichtung MR ₂ drehzahlabhängig wirkt und mit höhrer Drehzahl ein höheres Reibmoment erzeugt. Durch diese drehzahlabhängige Reibeinrichtung wird im überkritischen Dreh zahlbereich eine stärkere Ankoppelung der Zusatzmasse 7 an die Sekundärmasse 3 erreicht. Im niedrigen Drehzahlbereich (beim Ab stellen des Motors) wirkt in der Federstufe von C ₂ zwischen Zwi schenglied 29 und Zusatzmasse 7 die Reibeinrichtung MR ₂, welche hierbei ein geringes Reibmoment erzeugt. Dadurch kann die Zusatz masse 7 in diesem Betriebsfall den Aufbau hoher Schwingungsampli tuden unterbinden. Beim Motorstart oder bei Fahren im niedrigen Drehzahlbereich ist die Erregung höher und die Momente zwischen Zusatzmasse 7 und Sekundärmasse 3 sind in Resonanznähe größer als das konstante Reibmoment der Reibeinrichtung MR ₁. Dadurch arbei tet nunmehr auch die Reibeinrichtung MR ₁ mit und hilft, die Schwingungsamplituden von Sekundärmasse 3 und Zusatzmasse 7 zu dämpfen.

In Fig. 5 ist eine Variante von Fig. 4 wiedergegeben. Hierbei ist das Zwischenglied 29 lediglich über die Reibeinrichtung MR ₁ an die Sekundärmasse 3 angekoppelt. Die Federeinrichtung C ₁ entfällt zu Gunsten einer preiswerteren Lösung mit weniger Einzelteilen. Dadurch wird zwar die schwingungsdämpfende Wirkung des Systems bei Motorstart und untertourigem Fahren geringfügig gemindert, es ist jedoch in Abhängigkeit vom Einzelfall durch Weglassen einiger Bauteile als preiswerte Lösung vertretbar.

In Fig. 6 ist die obere Hälfte eines Längsschnittes durch eine Sekundärmasse 3 wiedergegeben, die Teil eines Systems gem. Fig. 2 ist. Die Sekundärmasse 3 ist über ein Lager 8 drehbar auf einem Lagerflansch 9 gelagert, der seinerseits wiederum fest an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist. Die Primärmas se 2 und die Anbindung von Primärmasse 2 an Sekundärmasse 3 ist hierbei aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt. Die Zusatz masse 7 ist auf einer Zylinderfläche 26 der Sekundärmasse 3 dreh bar gelagert. Zur Reibeinspannung zwischen Sekundärmasse 3 zur Zu satzmasse 7 ist eine Reibeinrichtung MR ₁ vorgesehen, die einen nach radial nach innen weisenden Steg 17 der Zusatzmasse 7 in Reibkon takt mit der Sekundärmasse 3 hält. Zu diesem Zwecke stützen sich an einer Schulter 18 der Sekundärmasse 3 beiderseits des Steges 17 Reibbeläge 15 ab. Weiterhin ist ein Druckring 13 sowie eine Tel lerfeder 12 vorgesehen. Die Tellerfeder 12 stützt sich einerseits am Deckel 14 und andererseits am Druckring 13 ab. Der Druckring 13 ist axial verschiebbar aber drehfest mit dem Deckel 14 verbunden. Der Deckel 14 ist über Niete 16 an der Sekundärmasse 3 befestigt. Durch diese einfache Reibeinrichtung MR ₁ ist ein konstantes Reib moment zwischen Sekundärmasse 3 und Zusatzmasse 7 wirksam - ent sprechend den Beschreibungen gem. Fig. 2.

Da sich aus dem notwendigen radialen Spiel zwischen Sekundärmas se 3 und Zusatzmasse 7 eine unerwünschte Unwucht ergeben kann, ist eine weitere Verfeinerung der Konstruktion gemäß den Fig. 7 bis 9 durchgeführt. Die Fig. 7 zeigt zum Unterschied von Fig. 6 eine Zusatzmasse 10, die aus zwei konzentrisch angeordneten Rin gen 19 und 20 besteht. Beide Ringe sind in Umfangsrichtung dreh fest miteinander gekoppelt, und zwar durch einen Zapfen 24 im ei nen Teil und ein entsprechendes Langloch 25 im anderen Teil. Bei de Ringe 19 und 20 sind in Achsrichtung im wesentlichen spielfrei - ohne Fremdreibung - an der Sekundärmasse 3 gelagert. Diese weist zu diesem Zwecke eine Schulter 18 sowie einen angenieteten Deckel 14 auf. Die beiden Ringe 19 und 20 sind gegeneinander in Radialrichtung durch eine Feder 23 verspannt. Dabei weist der Ring 20 einen in Richtung auf den Ring 19 zu weisenden Steg 22 auf, der in eine entsprechend große Nut 21 des Ringes 19 ein taucht. Eine Feder 23 ist an einer Stelle des Umfanges, und zwar in der Ebene der Zapfen-Langloch-Verbindung zwischen Steg 22 und Nut 21 angeordnet. Damit wird erreicht, daß jeder der beiden Rin ge 19 und 20 in radialer Richtung unter Abbau des notwendigen Spieles gegenüber der Zylinderfläche 26 an einer Stelle des Um fanges an dieser anliegt und somit das Gesamtsystem der beiden Ringe 19 und 20 ausgewuchtet werden kann und diese Auswuchtwir kung nicht mehr verlorengeht. Damit gleichzeitig mit der Radial verspannung durch die Feder 23 eine abstimmbare Reibwirkung er zielt werden kann, werden entsprechend den Fig. 8 und 9 an je dem der beiden Ringe zwei Reibelemente 27 bzw. 28 angeordnet, und zwar symmetrisch zu einer Linie durch die Zapfen-Langloch-Verbin dung 24, 25 unddie Drehachse 11. In dieser Linie ist ebenfalls die Kraftwirkung P bzw. F der Feder 23 angesiedelt. Durch eine derart angeordnete Reibeinrichtung in Verbindung mit der Vorspann kraft der Feder 23 ist eine gezielte, abstimmbare Reibung zwischen den beiden Ringen 19 und 20 einerseits und der Sekundärmasse 3 andererseits herstellbar. Mit dieser Einrichtung zur Verhinderung einer Unwucht kann somit gleichzeitig die notwendige Reibkraft zum Ankoppeln der Zusatzmasse 10 an die Sekundärmasse 3 verwirk licht werden. Eine solche Konstruktion ist infolge ihres einfa chen Aufbaues und ihrer preiswerten und geringen Anzahl der Ein zelteile besonders vorteilhaft.

Claims

1. Geteiltes Schwungrad für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Primärmasse, die fest auf der Kurbelwelle der Brenn kraftmaschine angeordnet ist, einer Sekundärmasse, die drehbar an der Primärmasse bzw. Kurbelwelle gelagert und mit der Anfahr- und Schaltkupplung versehen ist, wobei zwischen beiden Massen Federelemente und ggf. Reibeinrichtungen zur Torsions dämpfung und Momentübertragung vorgesehen und beide Massen konzentrisch zu einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an die Se kundärmasse (3) eine Zusatzmasse (7, 10) angekoppelt ist, die konzentrisch zur Drehachse (11) angeordnet und an der Sekun därmasse (3) gelagert ist.

2. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse (7, 10) zumindest über eine Reibeinrich tung (MR ₁, MR ₂) angekoppelt ist.

3. Geteiltes Schwungrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zusatzmasse (7) über eine Reibeinrich tung (MR ₁, MT ₂) und eine Federeinrichtung (C ₁, C ₂) angekoppelt ist.

4. Geteiltes Schwungrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Federeinrichtung wenigstens zwei Feder systems (C ₁, C ₂) aufweist, welche in Reihe geschaltet sind.

5. Geteiltes Schwungrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Reibeinrichtung (MR ₁) zwischen Sekun därmassen (3) und einem Zwischenglied (29) sowie eine Federein richtung (C ₂) zwischen Zwischenglied (29) und Zusatzmasse (7) angeordnet ist.

6. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß direkt zwischen Sekundärmasse (3) und Zusatzmasse (7) ei ne weitere Reibeinrichtung (MR ₂) angeordnet ist.

7. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Sekundärmasse (3) und Zwischenglied (29) zusätz lich zur Federeinrichtung (C ₁) eine Reibeinrichtung ((MR ₁) und direkt zwischen Sekundärmasse (3) und Zusatzmasse (7) eine Reibeinrichtung (MR ₂) angeordnet ist.

8. Geteiltes Schwungrad nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Reibeinrichtung (MR ₂) eine mit der Drehzahl steigende Reibkraft aufweist.

9. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse (7, 10) über eine Zylinderfläche (26) der Sekundärmasse (3) radial geführt ist.

10. Geteiles Schwungrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibeinrichtung (MR ₁) unmittelbar am Außendurchmesser der Zylinderfläche (26) aus einer Schulter (18) der Sekundär masse (3) sowie einer axial abgestützten Tellerfeder (12) und einem axial beweglichen, drehfesten Druckring (13) besteht, wobei ein nach radial innen weisender Steg (17) der Zusatz masse (7) unter Zwischenschaltung von Reibbelägen (15) zwi schen Schulter (18) und Druckring (13) eingespannt ist.

11. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse (10) aus zwei geschlossenen Ringen (19, 20) besteht, die axial lose und nebeneinander über die Zylin derfläche (26) der Sekundärmasse (3) geführt sind, die Ringe untereinander verdrehfest gehalten sind und wobei eine Feder einrichtung (23) vorgesehen ist, welche beide Ringe (19, 20) gegeneinander radial verspannt, dergestalt, daß sie radial spielfrei auf der Zylinderfläche (26) geführt sind und mit dieser die Reibeinrichtung (MR ₁) bilden.

12. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (19, 20) mit einer Stift-Langloch-Verbindung (24, 25) drehfest verbunden sind.

13. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die Ringe (19, 20) vorzugsweise mit ihrem Innendurch messer auf der Zylinderfläche (26) angeordnet sind.

14. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß ein Ring (20) mit einem konzentrischen Steg (22) in eine entsprechende Nut (21) des anderen Ringes (19) axial eingreift und an einer Stelle eine radial wirkende Feder (23) zwischen Nutwand und Steg angeordnet ist.

15. Geteiltes Schwungrad nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß jeder Ring (19, 20) an seinem Innendurchmesser zwei umfangsmäßig voneinander beabstandete Reibstellen (27, 28) aufweist, die symmetrisch zur Wirkrichtung der Feder (23) untereinander gegenüberliegend angeordnet sind.