DE3919545A1 - Schwungmassenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwungmassenanordnung für Hubkolben-Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen, insbesondere von Personenkraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Bei einer bekannten Schwungmassenanordnung dieser Bauart (DE-OS 37 12 876) besteht die zwischengeschaltete hydraulische Dämp­ fungseinrichtung aus einer nach dem Rotationsprinzip arbeitenden Verdrängerpumpe, die hydraulisches Arbeitsmittel je nach rela­ tiver Verdrehrichtung der Schwungmassen zueinander von einem in einen anderen Arbeitsmittelspeicherraum bzw. wieder zurück fördert. Der für eine derartige Anordnung erforderliche Aufwand erscheint jedoch relativ groß.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Schwungmassenanordnung der eingangs genannten Art weiterzu­ bilden und dabei insbesondere darauf hinzuwirken, daß eine sowohl vom Bauaufwand als auch vom Bauraum günstige Anordnung entsteht.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß wird also zwischen zwei schalenförmigen Bauteilen, die im wesentlichen die eine der beiden Schwungmassen darstellen, ein Torusraum ausgebildet, der mit hydraulischem Arbeitsmittel gefüllt ist und mehrere über den Umfang verteilte Dämpferräume bereitstellt, die von einer an der anderen Schwungmasse angeordneten Mitnahmescheibe beauf­ schlagt werden. Dazu ragen von dieser Mitnahmescheibe, die zwischen den schalenförmigen Bauteilen unter Ermöglichung einer relativen Verdrehung gehalten ist, Mitnahmestege in den Torus­ raum zwischen die Dämpferräume hinein, die dann die die Dämpfer­ räume begrenzenden Kolbenelemente beaufschlagen. Besonders vorteilhaft zeigt sich dabei eine Weiterbildung dieser Schwung­ massenanordnung, bei der die Mitnahmestege der Mitnahmescheibe an ihrem Außenumfang auf einem Lagerring gelagert sind, der zwischen den beiden schalenförmigen Bauteilen den Torusraum radial nach außen begrenzend gehalten ist. Auf diese Weise kann auf eine sonst übliche, aber infolge der Wärmeentwicklung in der Kupplung problematische Wälzlagerung zwischen den beiden Schwungmassen verzichtet werden. Der Lagerring, der zwischen den beiden schalenförmigen Elementen eingeklemmt wird, kann zudem an seiner den Torusraum begrenzenden Innenkontur relativ einfach gehärtet werden, so daß er optimale Gleitbahnen für die Lagerung der Mitnahmestege sowie der in den Dämpferräumen angeordneten Federn bereitstellt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Merkmalen der übrigen Unteransprüche und werden nach­ folgend anhand der Beschreibung des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Schwungmassenan­ ordnung und

Fig. 2 eine Teilseitenansicht der Anordnung mit Blick auf die Mitnahmescheibe.

In der Zeichnung ist mit 1 die Schwungmassenanordnung insgesamt bezeichnet, die im wesentlichen aus zwei Schwungmassen 2 und 3 besteht. Dabei ist die erste Schwungmasse 2 starr unter Ver­ wendung von Befestigungsschrauben 9 an einer Kurbelwelle 10 der hier nicht weiter gezeigten Brennkraftmaschine befestigt. Die zweite Schwungmasse 3 ist, wie hier nicht weiter dargestellt ist, über eine schaltbare Kupplung mit einer Eingangswelle eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Getriebes des Fahrzeugs verbindbar. Die erste Schwungmasse 2 besteht ihrerseits aus zwei im wesentlichen schalenförmig ausgebildeten Bauteilen 4 und 5, die unter Zwischenschaltung eines am radial äußeren Umfang gehaltenen Lagerringes 6 mittels hier durch Schrauben 7 und Muttern 8 gebildeter Befestigungsmittel starr miteinander verbunden sind. Im mittleren Durchmesserbereich sind mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Abstandshalter 15, 16 vorgesehen, die mit einem Haltedorn 16 in einer entspre­ chenden Bohrung des schalenförmigen Bauteils 4 z.B. mittels Preßsitz gehalten sind und deren Scheibenteil 15 den axialen Abstand zwischen den beiden schalenförmigen Bauteilen 4 und 5 festlegt. Diese Abstandshalter können auch mit Vorteil durch konzentrisch zur Befestigungsschraube 7 angeordnete und auf deren Schaft gehaltene Scheiben gebildet sein.

Die zweite Schwungmasse 3 besteht aus einer Kupplungsscheibe 11 mit einer an ihrem Außenumfang vorgesehenen Anlasserverzahnung 32 sowie einer in den Zwischenraum zwischen den beiden schalen­ förmigen Bauteilen 4, 5 der ersten Schwungmasse 2 hineinragenden Mitnahmescheibe 12, die in ihrem radial inneren Bereich über Verbindungsschrauben 13 mit der Kupplungsscheibe 11 starr ver­ bunden ist. Wie näher aus der Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Mitnahmescheibe 12 in ihrem mittleren Bereich Ausnehmungen 14 auf, die zum Durchgriff der Haltemittel 7 sowie der Abstands­ halter 15 ausgebildet sind. Im radial äußeren Bereich besitzen die Mitnahmescheiben 12 gleichmäßig über den Umfang verteilte Mitnahmestege 24, die in den Torusraum 23 hineinragen und zwi­ schen denen durch Kolbenelemente 26 mit Führungsansätzen 26 a begrenzte Dämpferräume 23 a ausgebildet werden. In den Dämpferräu­ men 23 a sind Schraubenfedern 28 vorgesehen, die die Kolbenelemen­ te 26 auseinanderdrücken. Mit 19 und 20 sind jeweils im Bereich der Anschlagstege 24 vorgesehene und jeweils beiderseits dieser Anschlagstege an den schalenförmigen Bauteilen 4 und 5 mittels Befestigungsschrauben 21 und 22 befestigte Segmentteile bezeich­ net, die als in dem Torusraum 23 angeordnete Anschläge für die Kolbenelemente 26 dienen.

Mit 17 und 18 sind gemäß Fig. 1 Dichtungen zwischen der Mitnah­ mescheibe 12 und den beiden schalenförmigen Bauteilen 4 und 5 vorgesehen, die ein Austreten des hydraulischen Arbeitsmittels aus dem zwischen den beiden schalenförmigen Bauteilen vorge­ sehenen Zwischenraum verhindern sollen.

Zwischen der Kupplungsscheibe 11 und dem schalenförmigen Bau­ teil 5 ist ein im wesentlichen in radialer Richtung verlaufender Ringspalt 30 gebildet, durch den Luft zur Kühlung der während des Kupplungsbetriebes thermisch belasteten Kupplungsscheibe 11 geleitet wird. Um die Kühlluftförderung zu verbessern, können die Kanten der am radial inneren Bereich der Kupplungsscheibe vorgesehenen Durchgangsöffnungen 31 schaufelförmig ausgebildet sein.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sind die beiden Schwungmassen 2 und 3 der Schwungmassenanordnung 1 nicht starr, sondern unter Zwischenschaltung einer hydraulisch wirken­ den Dämpfungseinrichtung miteinander verbunden. Diese Dämpfungs­ einrichtung besteht dabei aus den gleichmäßig über den Umfang des Torusraumes 23 verteilten Kolbenzylindereinheiten, die aus den in den Dämpferräumen 23 a entgegen der Wirkung der Federn 28 verstellbaren Kolbenelementen 26 gebildet sind. Diese Kol­ benelemente stützen sich dabei jeweils an den Segmenten 19 und 20 ab und werden bei einer Verdrehung der Schwungmasse gegenüber der Schwungmasse 2 durch Anschlag einer stirnseitigen Kante eines Mitnehmersteges 24 entgegen der Wirkung der Federn 28 in den Dämpferräumen 23 a verstellt, wobei jeweils das in dem Dämpferraum 23 a vorhandene hydraulische Arbeitsmittel aus diesem durch die vorhandenen Spalte herausgedrückt wird. Durch entsprechende Bemessung dieser Spalte, die zum einen zwischen dem Außenumfang der Kolbenelemente 26 und dem Innenumfang des Torusraums 23, darüberhinaus aber auch zwischen den beiden schalenförmigen Bauteilen und der zwischen diesen beiden gehal­ tenen Mitnehmerscheibe gebildet sind, kann die Dämpfung ent­ sprechend eingestellt werden. Um eine über den Verstellweg der Kolbenelemente veränderliche Dämpfung zu erzielen, kann auch daran gedacht werden, den Ringspalt 27 zwischen den Kolben­ elementen 26 und der Innenkontur des Torusraums 23 durch ent­ sprechende Ausbildung der Innenkontur des Torusraums über den Verstellweg der Kolbenelemente hin unterschiedlich groß auszu­ führen, indem beispielsweise in der in der Zeichnung gezeigten Ausgangsstellung der Kolbenelemente, in der sie an den Anschlag­ stegen 19, 20 anliegen, ein relativ großes Spaltmaß vorgesehen ist, was einer relativ kleinen Dämpfung entspricht, während mit zunehmendem Verstellweg der Kolbenelemente dieses Spaltmaß kleiner wird, so daß die Dämpfung entsprechend größer wird.

Eine weitere Möglichkeit, eine hydraulische Dämpfung der Relativ­ bewegung zwischen den beiden Schwungmassen 2 und 3 herbeizu­ führen, könnte auch darin bestehen, die durch die Ausnehmung 14 der Mitnahmescheibe 12 greifenden Verbindungselemente 7 und Abstandshalter 15 untereinander zu einem kolbenähnlichen Element 29 zu verbinden, das dann in der Ausnehmung 14 verstellbar ist. Auch hier kann dann durch entsprechende Ausbildung der Kontur der Ausnehmung 14 dafür gesorgt werden, daß die Dämpfungs­ wirkung in Abhängigkeit von der Verstellung der Schwungmassen veränderlich ist, indem der Spalt zwischen diesem Kolbenelement 29 und der Ausnehmung 14 veränderlich groß ausgebildet wird.

Der in der Zeichnung mit 6 bezeichnete Lagerring, der zwischen den beiden schalenförmigen Bauteilen 4 und 5 an deren Außenum­ fang eingespannt gehalten ist, bietet den Vorteil, an seiner Innenkontur einfach und ohne große Probleme gehärtet zu werden, so daß diese Innenkontur als Gleitlagerlaufbahn für die Außen­ umfangsfläche der Mitnahmestege 24 als auch für die in den Dämpferräumen 23 a gehaltenen Dämpfungsfedern 28, die beim Betrieb der Schwungmassenanordnung radial nach außen gedrängt werden, herangezogen werden kann. Die Lagerung der Mitnahmescheibe 12 der zweiten Schwungmasse 3 auf dem Lagerring 6 der ersten Schwungmasse 2 nach Art eines Gleitlagers - in dem Torusraum befindet sich ja das auch Schmierfähigkeit besitzende hydrau­ lische Arbeitsmittel - ermöglicht es, auf eine besondere Wälz­ lagerung zwischen den beiden Schwungmassen zu verzichten, was bisher deshalb besonders problematisch war, weil durch die Nähe zu der thermisch hoch belasteten Kupplung Wärmeprobleme entstanden.

Die in der Zeichnung gezeigte erfindungsgemäße Schwungmassenan­ ordnung zeichnet sich auch, nicht zuletzt infolge des Fehlens einer besonderen Wälzlagerung zwischen den beiden Schwungmassen, durch eine in axialer Richtung extrem kurze Bauweise aus, die die Unterbringung einer derartigen Anordnung auch bei Brennkraft­ maschinen ermöglicht, die unter sehr beengten Raumverhältnissen eingebaut werden müssen.

Claims (13)

1. Schwungmassenanordnung für Hubkolben-Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen, insbesondere von Personenkraftfahrzeugen, mit wenigstens zwei koaxial zueinander angeordneten Schwung­ massen, von denen eine erste starr mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, eine zweite über eine schaltbare Kupplung mit der Eingangswelle eines der Brennkraftmaschine nachge­ schalteten Getriebes und beide Schwungmassen miteinander unter Zwischenschaltung wenigstens einer eine begrenzte Verdrehbarkeit gegeneinander ermöglichenden hydraulischen Dämpfungseinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen zwei schalenförmig ausgebildeten, axial nebeneinanderliegenden und miteinander starr verbundenen Bauteilen (4, 5) der einen Schwungmasse (2) angeordneter und mit einem hydraulischen Arbeitsmittel gefüllter Torusraum (23) vorgesehen ist, der über den Umfang verteilt mehrere durch entgegen der Kraft von Federn (28) verstellbare Kolben­ elemente (26) begrenzte Dämpferräume (23 a) aufweist, und daß eine zwischen den schalenförmigen Bauteilen (4, 5) ver­ drehbar gehaltene Mitnahmescheibe (12) der anderen Schwung­ masse (3) vorgesehen ist, die mit in den Torusraum (23) zwischen die Dämpferräume (23 a) hineinragenden Mitnahmestegen (24) zur wechselweisen Beaufschlagung der Kolbenelemente (26) ausgebildet ist.

2. Schwungmassenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mitnahmestege (24) der Mitnahmescheibe (12) an ihrem Außenumfang (25) auf einem Lagerring (6) gelagert sind, der zwischen den beiden schalenförmigen Bauteilen (4, 5) den Torusraum (23) radial nach außen begrenzend gehal­ ten ist.

3. Schwungmassenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Verbindungselemente (7) zur starren Verbindung der beiden schalenförmigen Bauteile (4, 5) vorgesehen sind.

4. Schwungmassenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Abstandshalter (15) zur Festlegung eines definier­ ten, die Mitnahmescheibe (12) aufnehmenden axialen Zwischen­ raumes zwischen den beiden schalenförmigen Bauteilen (4, 5) vorgesehen sind.

5. Schwungmassenanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstandshalter als konzentrisch zu den Verbindungselementen gehaltene Scheiben ausgebildet sind.

6. Schwungmassenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (7) und die Abstandshalter (15) durch Ausnehmungen (14) der Mitnahmescheibe (12) greifend angeordnet sind.

7. Schwungmassenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbindungselemente (7) und die Abstandshalter (15) jeweils als ein in der zugeordneten Aussparung (14) der Mitnahmescheibe (12) verstellbarer zusätzlicher Dämpfer­ kolben (29) ausgebildet sind.

8. Schwungmassenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittskontur der Dämpferräume (23 a) und/oder der Aussparungen (14) so ausge­ bildet ist, daß sich eine über den Verstellweg der Kolbenelemente (26) bzw. der zusätzlichen Dämpferkolben (29) veränderliche Dämpfung ergibt.

9. Schwungmassenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Torusraum (23) zwischen den Dämpferräumen (23 a) Anschläge für die Kolbenelemente (26) bildende Segmente (19, 20) zu beiden Seiten der Mit­ nahmestege (24) der Mitnahmescheibe (12) angeordnet sind, die jeweils starr mit dem zugeordneten schalenförmigen Bau­ teil (4, 5) verbunden sind.

10. Schwungmassenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden schalenförmigen Bau­ teile (4, 5) zusammen mit dem Lagerring (6), den Segmenten (19, 20), den Verbindungsmitteln (7) und den Abstandshal­ tern (15) die erste, starr mit der Kurbelwelle (10) der Brennkraftmaschine verbundene Schwungmasse (2) bilden und daß die Mitnahmescheibe (12) mit einer Kupplungsscheibe (11) der zweiten Schwungmasse (3) starr verbunden ist.

11. Schwungmassenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Kupplungsscheibe (11) der zweiten Schwungmasse (3) und dem benachbarten schalenförmigen Bau­ teil (5) der ersten Schwungmasse (2) ein im wesentlichen radial gerichteter scheibenförmiger Ringraum (30) zur Füh­ rung von Kühlluft gebildet ist.

12. Schwungmassenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der scheibenförmige Ringraum (30) mit wenigstens einer im radial inneren Bereich der Kupplungsscheibe (11) angeordneten Durchgangsöffnung (31) in Verbindung steht.

13. Schwungmassenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchgangsöffnung (31) schaufelförmige Kanten zur Förderung von Kühlluft in den scheibenförmigen Ringraum (30) aufweist.