DE3831768A1 - Daempfungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen einer Antriebswelle, insbesondere der Kurbel­ welle einer Brennkraftmaschine, mit zwei ein Schwungrad bildenden, zu­ einander verdrehbaren, koaxialen Schwungmassen, die über parallele Scheiben und in Ausnehmungen der Scheiben angeordnete Schraubenfedern miteinander verbunden sind, wobei die Achsen der Schraubenfedern in Umfangsrichtung des Schwungrades verlaufen.

Eine solche Dämpfungseinrichtung ist aus der DE-OS 36 42 877 bekannt. Dabei kann es unter Einsatzbedingungen aufgrund sehr hoher Zentrifugal­ kräfte vorkommen; daß die in den Ausnehmungen befindlichen Schrauben­ federn in Richtung des Schwungradradius so weit ausgelenkt werden, daß sie die Oberflächen der Scheiben innerhalb der Ausnehmungen berühren. Durch die ständig oszillierenden Bewegungen der Windungen der Schraubenfedern wird dann an den Kontaktflächen mit den Scheiben ein unerwünschter Verschleiß hervorgerufen.

Durch den Einsatz von Schmiermitteln an den Kontaktflächen ist bereits versucht worden, die Verschleißrate zu verringern. Da jedoch die Schmiermittel nicht an den abriebempfindlichen Kontaktflächen auf die Dauer gehalten werden konnten, ergab sich langfristig durch die Anwendung von Schmiermitteln keine Lösung des Problems. Die Verwendung von Schmiermitteln hat außerdem den Nachteil, daß diese in dem mit dem Schwungrad verbundenen Kupplungsraum grundsätzlich uner­ wünscht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungseinrichtung zu schaffen, bei der auch bei hohen Drehzahlen des Schwungsrades und der dabei auftretenden zentrifugalen Auslenkungen der Schraubenfedern nennenswerte Verschleißbildungen an den Federwindungen dauerhaft ver­ hindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in den Aus­ nehmungen befindlichen Oberflächen der Scheiben in zentrifugaler Richtung des Schwungrades mit Führungselementen für die Windungen der Schraubenfedern abgedeckt sind. Die Windungen geraten dadurch nicht mehr unmittelbar mit den inneren Oberflächen der Scheiben in den Ausnehmungen in Kontakt, sondern stützen sich jeweils an einer Stütz­ fläche eines Führungselements ab, das aus einem geeigneten Werkstoff bestehen kann, um den Reibungskoeffizienten zwischen der Federwindung und der Gleitfläche des Führungselements gering zu halten.

Bevorzugt weist jedes Führungselement eine dem Radius der Schrauben­ feder und der Krümmung der Schraubenfederachse bei zentrifugaler Aus­ lenkung der Schraubenfeder entsprechend gewölbte Anlagefläche auf. Dadurch ergibt sich eine großflächige Abstützung der anliegenden Windungsteile, so daß sich die von den Windungsoberflächen hervorgerufene Flächenpressung verringert.

Um ein Führungselement in einfacher Weise in den Ausnehmungen der Schwungradscheiben befestigen zu können, weist jedes Führungselement an seiner von der Schraubenfeder abgewandten Rückseite bevorzugt Stege auf, die Einstecknuten für die Scheiben bilden. Mit zwei solchen Stegen kann das Führungselement dann jeweils auf eine Scheibe gesteckt werden. Wenn die Scheibendicke geringfügig größer ist, als die Breite der Einstecknut, kann bei elastisch verformbaren Führungselementen so ein Festklemmeffekt erzielt werden.

Bevorzugt weist das Führungselement eine poröse Werkstoffstruktur auf, so daß es Schmierstoffe durch Kapillarwirkung speichern kann. In diesem Fall können an dem Schwungrad Schmierstoffe verwendet werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß Schmierstoffe in den benachbarten Kupplungs­ raum gelangen, weil von dem porösen Werkstoff nur die von den anliegenden Windungen benötigte Schmierstoffmenge zur Verfügung gestellt wird.

Das Führungselement kann aus einem keramischen oder organischen Werkstoff bestehen, wobei als organischer Werkstoff ein hochtemperatur­ beständiger polymerer Werkstoff verwendet werden kann, der auch gegenüber Temperaturen von 180 bis 200°C widerstandsfähig ist und als Schmiermittelspeicher dienen kann.

Jedes Führungselement braucht nicht nur einstückig ausgeführt zu sein, sondern kann bevorzugt in zwei getrennte, jeweils eine äußere Scheibe abdeckende Teilelemente aufgeteilt sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch den ein Führungselement enthaltenden Bereich eines Schwungrads;

Fig. 2 eine Ansicht des Führungselements in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch das Führungselement gemäß Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 eine Drausicht auf die Anlagefläche des Führungselements;

Fig. 5 ausschnittsweise eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Aus­ führung mit einem in zwei Teilelemente aufgeteilten Füh­ rungselement.

Eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung wird von einem Schwungrad 1 gebildet, das aus einer ersten Schwungmasse 2 und einer zweiten Schwungmasse 3 zusammengesetzt ist. Die annähernd kreisscheibenförmige erste Schwungmasse 2 weist mehrere achsparallele Bohrungen 4 um die Drehachse verteilt auf, durch welche Befestigungsschrauben für die feste Verbindung mit einer Antriebswelle hindurchgesteckt werden können. Die zweite Schwungmasse 3 ist annähernd kreisringförmig ausgebildet und hat mit der ersten Schwungmasse 2 dieselbe Drehachse 5. Sie ist über ein Kugellager 6 an einem Zapfen 7 der ersten Schwungmasse gegenüber dieser geringfügig verdrehbar gelagert.

Die Verdrehmöglichkeit der zweiten Schwungmasse 3 gegenüber der ersten Schwungmasse 2 wird von mehreren Schraubenfedern 8 begrenzt, die in Umfangsrichtung des Schwungrades 1 in gleichmäßigen Abständen vonein­ ander zwischen der ersten Schwungmasse 2 und der zweiten Schwungmasse 3 angeordnet sind. Jeweils an einem Ende einer solchen Schraubenfeder 8 stützt sich die erste Schwungmasse 2 und an dem anderen Ende die zweite Schwungmasse 3 mittelbar ab. Für die Verbindung der Schwungmassen mit den Schraubenfedern 8 sind koaxiale Scheiben vorgesehen, wobei jede Schraubenfeder 8 in Ausnehmungen der Scheiben angeordnet ist. Die erste Schwungmasse 2 ist über eine Reibeinrichtung 9 mit einer mittleren Scheibe 10 verbunden, in deren Ausnehmung 11 sich die Schraubenfeder 8 jeweils befindet. Dieser mittleren Scheibe 10 sind zwei äußere Scheiben 12 und 13 benachbart, die mit der zweiten Schwungmasse 3 fest verbunden sind. Die äußeren Scheiben 12 und 13 weisen Ausnehmungen 14 und 15 auf, die mit der Ausnehmung 11 der mittleren Scheibe 10 fluchten. Auch in diesen Ausnehmungen befindet sich jeweils die Schraubenfeder 8.

Die Drehbewegung der ersten Schwungmasse 2 wird während des Betriebes über die Schraubenfedern 8 auf die zweite Schwungmasse 3 übertragen. Infolge dieser Schraubenfedern 8 erfolgt der Ausgleich der Drehmoment­ schwankungen.

Bei steigender Drehzahl des Schwungrades werden die Windungen jeder Schraubenfeder 8 in radialer Richtung des Schwungrades 1 infolge der Zentrifugalkraft nach außen bewegt. Damit die Windungen nun nicht mit den Oberflächen der Scheiben 10, 12 und 13 innerhalb der Ausnehmungen 11, 14 und 15 in Berührung kommen und infolge der oszillierenden Bewegungen der Schraubenfeder 8 an den Berührungsstellen Verschleiß hervorrufen, befindet sich jeweils in einer Gruppe von Ausnehmungen 11, 14 und 15 erfindungsgemäß ein Führungselement 16, welches die gefährdeten Oberflächen abdeckt. Jedes Führungselement 16 ist mit einer glatten Anlagefläche 17 der Schraubenfeder 8 zugewandt. Entsprechend dem Radius der Schraubenfeder 8 und der kreisbogenförmig ausgeführten Oberfläche der Scheiben 10, 12 und 13 innerhalb der Ausnehmungen 11, 14 und 15 ist die Anlagefläche 17 des Führungselements 16 gewölbt ausgeführt. Dadurch ergibt sich eine große Berührungsfläche der an der Anlagefläche 17 bei hoher Drehzahl des Schwungrades 1 anliegenden Windungen der Schraubenfeder 8, so daß dort die Gleitreibung gering wird.

An der von den Windungen der Schraubenfeder 8 abgewandten Rückseite weist das Führungselement 16 abstehende Stege 18 auf, wobei jeweils zwei benachbarte Stege eine Einstecknut 19 bilden. Mit den äußeren Einsteck­ nuten 19 kann das Führungselement 16 innerhalb der Ausnehmungen 14 und 15 auf die äußeren Scheiben 12 und 13 klemmend aufgesteckt werden. Die mittlere Einstecknut 19 ist so bemessen, daß sie dabei unter Einhaltung eines geringen Spiels auf die mittlere Scheibe 10 gelangt.

Das Führungselement 16 kann jeweils aus einem geeigneten porösen Werk­ stoff bestehen, so daß es als Speicher für ein Schmiermittel wirkt. Mit solchen schmiermittelgetränkten Führungselementen 16 läßt sich die Reibung der anliegenden Windungen der Schraubenfeder 8 herabsetzen. Es wird also bei der Verwendung der Führungselemente 16 die Entstehung von Verschleißerscheinungen an den Schraubenfedern 8 vermieden.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, in der das Führungselement in zwei von einander getrennte Teilelemente 16 a und 16 b aufgeteilt ist.

Claims (8)

1. Dämpfungseinrichtung zum Ausgleich von Drehmomentschwankungen einer Antriebswelle, insbesondere der Kurbelwelle einer Brennkraft­ maschine, mit zwei ein Schwungrad bildenden zueinander verdrehbaren, koaxialen Schwungmassen, die über parallele Scheiben und in Ausnehmungen der Scheiben angeordnete Schraubenfedern miteinander verbunden sind, wobei die Achsen der Schraubenfedern in Umfangsrichtung des Schwungrads verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Aus­ nehmungen (11, 14, 15) befindlichen Oberflächen der Scheiben (10, 12, 13) in zentrifugaler Richtung des Schwungrades (1) mit Führungselementen (16) für die Windungen der Schraubenfedern (8) abgedeckt sind.

2. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Führungselement (16) eine dem Radius der Schraubenfeder (8) und der Krümmung der Schraubenfederachse bei zentrifugaler Auslenkung der Schraubenfeder (8) entsprechend gewölbte Anlagefläche (17) aufweist.

3. DämpfungseinrIchtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (16) an seiner von der Schraubenfeder (8) abgewandten Rückseite Stege (18) aufweist, durch welche Einstecknuten (19) für die Scheiben (10, 12, 13) gebiIdet sind.

4. Dämpfungseinrichtung nach eInem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (16) zur Speicherung von Schmierstoffen durch Kapillarwirkung eine poröse Werkstoffstruktur auf­ weist.

5. Dämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (16) aus einem keramischen Werkstoff besteht.

6. Dämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (16) aus einem organischen Werkstoff besteht.

7. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als organischer Werkstoff für das Führungselement (16) ein hochtemperatur­ beständiger polymerer Werkstoff verwendet ist.

8. Dämpfungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement in zwei getrennte, jeweils eine äußere Scheibe (12, 13) abdeckende Teilelemente (16 a, 16 b) aufgeteilt ist.