DE3930715A1

DE3930715A1 - Zweimassenschwungrad

Info

Publication number: DE3930715A1
Application number: DE3930715A
Authority: DE
Inventors: Viktor Kuehne
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1991-04-04
Also published as: GB9018882D0; DE3930715C2; SE502523C2; FR2651848A1; IT9067673A1; GB2235963B; JP2571149B2; SE9002908L; FR2651848B1; SE9002908D0; IT1240724B; JPH03107645A; IT9067673A0; US5103688A; GB2235963A

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad zum Einbau zwischen einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Zweimassenschwungrad dieser Gattung ist aus der nicht vor veröffentlichten DE-OS 39 05 032.7 bekannt. Es umfaßt eine ela stische Kupplung, die zwischen einer ersten und einer zweiten Masse angeordnet und mit einer schlupffähigen Reibkupplung in Reihe geschaltet ist. Dabei steht ein Reibelement der Reibkupp lung unter Fliehkraftwirkung und ist dadurch imstande, unterhalb einer definierten Drehzahl das durchgeleitete Drehmoment zu be grenzen. Dadurch werden Spitzendrehmomente im Resonanzbereich abgebaut.

Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß die Rutschsegmente stark massebehaftet und darüber hinaus sekundärseitig an der dem Getriebe zugewandten Masse angeordnet sind, was eine Reduzierung des Massenträgheitsmomentes der der Motorseite zugewandten Masse nach sich zieht. Diese Reduzierung des primärseitigen Massen trägheitsmomentes kann zu einer kritischen Erhöhung der Un gleichförmigkeit bei der Rotation des Motors führen. Darüber hinaus ist die zur Schmierung notwendige Kapselung der Federn für die Rutschsegmente sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweimassen schwungrad derart auszubilden, daß gefährliche Spitzenmomente zwar sicher abgebaut werden, aber daß dennoch eine Reduzierung des primärseitigen Massenträgheitsmomentes vermieden wird. Ferner soll das Zweimassenschwungrad eine einfach und dennoch zuverlässige dichte Kapselung des Innenraumes aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist eine Reibeinrichtung vor gesehen, die zwischen die Seitenscheiben der ersten Masse des Zweimassenschwungrades mit axialem Druck, aber in Umfangsrich tung schlupffähig eingespannt ist. In die Reibeinrichtung ist eine Federabstützung integriert für eine in Reihe geschaltete Federanordnung, die das Drehmoment auf eine mit der Mittel scheibe verbundene zweite Masse überträgt. Der Kraftfluß er streckt sich von der Kurbelwelle auf die erste Masse mit den Seitenscheiben, von dort über Reibschluß auf die Reibeinrichtung mit Federabstützung, weiter über eine Federanordnung auf die Mittelscheibe zur zweiten Masse. Die Reibeinrichtung, die vor zugsweise mehrfach vorhanden und am äußeren Umfang verteilt sein kann, weist jeweils zwei Reibsegmente auf, die über eingebaute Federn axial gegen die Seitenscheiben gedrückt werden. Dazu ist die Federkraft so gemessen, daß das maximale Betriebsdrehmoment schlupffrei übertragen wird, während ein unbegrenztes Durch drehen möglich ist, wenn der Reibschluß beim Auftreten von Dreh momentspitzen, z.B. beim Durchfahren kritischer Drehzahlen, unterbrochen ist. In das Zweimassenschwungrad ist ferner eine Verdrängungskammer integriert, mittels der die beiden Massen nach Überwindung des maximalen Federhubes in der Federanordnung vor einem eventuellen Durchrutschen der Reibeinrichtung gedämpft aufeinanderstoßen. In der Verdrängungskammer werden darüber hin aus wie bekannt auch Drehschwingungen im gesamten Betriebs bereich des Motors gedämpft.

Die Vorteile dieser Anordnung bestehen darin, daß mehrere Funk tionen auf kleinsten Bauraum innerhalb des Zweimassenschwungrads untergebracht sind. Die Reibeinrichtung ist während des schlupf freien Betriebes Bestandteil der Primärseite, d.h. sie ist der ersten Masse zugeordnet. Im Falle des Auftreten von Spitzendreh momenten setzt sich das Losreißmoment für die Reibeinrichtung zusammen aus der auf die Federn des Federaggregates wirkenden Umfangskraft und einer diese Federspannung übersteigenden Rest kraft bis zu einem hydraulisch gedämpften mechanischen Anschlag. Die beim Losreißen zu beschleunigenden Teile der Reibeinrichtung stellen eine geringe Masse dar, so daß ein Durchrutschen und ein Stoppen der Drehbewegung unter begrenztem Drehmoment frei von Stößen ist. Dadurch ergibt sich eine höhere Standfestigkeit der gleitenden Teile bei gleichzeitiger Unterdrückung gefährlicher Resonanzerscheinungen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben. Der Anspruch 2 beschreibt eine Ausführungs form, bei der das Federaggregat radial innerhalb der Reibein richtung angeordnet ist, so daß großvolumige Verdrängungskammern am äußeren Umfang des Innenraumes zwischen den Reibsegmenten der Reibeinrichtung angeordnet werden können. Nach Anspruch 3 kann vorgesehen sein, das Federaggregat radial außen anzuordnen, wo bei die Federteller der Federn des Federaggregates direkt am Trägerteil der Reibeinrichtung anliegen. Gemäß den Ansprüchen 4 und 5 bilden entweder radial nach außen gerichtete Nocken oder die Federteller innerhalb des Federaggregates einen mechanischen Anschlag zur Begrenzung des Verdrehwinkels. Gemäß Anspruch 6 sind radial außenliegende Verdrängungskammern zwischen dem Nocken der Mittelscheibe und dem Trägerteil der Reibeinrichtung gebildet, wobei gemäß Anspruch 7 Zungen am Trägerteil vorgesehen sein können, die den Nocken dicht umschließen und unmittelbar am Federteller des Federaggregates angreifen. Gemäß den Ansprüchen 8 bis 10 kann das Reibsegment entweder tangential geführt und axial schwimmend in einer Führungstasche des Trägerteiles ange ordnet sein oder formschlüssig eingelegt in eine Führungstasche mit geführten Spreizfedern. Das Trägerteil selbst kann zweige teilt und als Reibsegment ausgebildet sein, wobei zwischen beiden Hälften des Trägerteiles Spreizfedern angeordnet sind. Der Anspruch 11 beschreibt, wie die Reibeinrichtung montiert werden kann, um die Toleranzen für das maximal zu übertragende Drehmoment möglichst klein zu halten.

Ausgestaltungen der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Zweimassenschwungrad mit innenliegendem Federaggregat,

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht in Pfeilrichtung in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Zweimassenschwungrad mit außenliegendem Federaggregat,

Fig. 5 eine Draufsicht in Pfeilrichtung in Fig. 4,

Fig. 6 ein Trägerteil mit geführt eingesetzten Reibsegmenten,

Fig. 7 ein als Reibsegment ausgebildetes Trägerteil.

Das in den Fig. 1 bis 3 in Querschnitt, Längsschnitt und einer Draufsicht dargestellte Zweimassenschwungrad umfaßt eine von einer Kurbelwelle des Antriebsmotors angetriebene erste Masse 2 und eine mit einem nicht dargestellten Getriebe verbundene zweite Masse 3. Die erste Masse weist zwei radial und mit einem axialen Abstand angeordnete Seitenscheiben 4 und 5 auf, die einen flüssigkeitsdichten Innenraum 6 bilden, der mit Dämpfungs medium füllbar ist. Innerhalb der Seitenscheiben 4, 5 befindet sich eine Reibeinrichtung 13 mit mehreren in einem Trägerteil 15 eingesetzten Reibsegmentpaaren 14, welche ihrerseits über axial wirkende Spreizfedern von innen gegen die Seitenscheiben 4, 5 gedrückt werden. Radial innerhalb der Reibeinrichtung 13 befin den sich mehrere Federaggregate 7, die die Verbindung zu einer der zweiten Masse 3 zugeordneten Mittelscheibe 11 herstellen. Jedes Federaggregat 7 umfaßt eine Feder 8, die über stirnseitig angeordnete Federteller 9 in Ausschnitte 10 innerhalb der Mit telscheibe 11 eingespannt ist. Das Federaggregat 7 ist über die Federteller 9 gleichzeitig auch an der Reibeinrichtung 13, näm lich über eine gleichartige Ausbildung des Trägerteiles 15 im Bereich der Ausschnitte 10 der Mittelscheibe 11 abgestützt. Der Kraftfluß verläuft über die erste Masse 2, d.h. den Seiten scheiben 4, 5 über Reibschluß an den Reibsegmenten 14 auf das Trägerteil 15 der Reibeinrichtung 13, und von dort weiter über die Feder 8 des Federaggregates 7 auf die der zweiten Masse 3 zugeordnete Mittelscheibe 11.

Die Mittelscheibe 11 weist mehrere in den radial äußeren Bereich des Innenraumes 6 ragende Nocken 12 auf. Im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel weist die Reibeinrichtung 13 insgesamt 3 Paare von Reibsegmenten 14 auf. Zwischen den Reibsegmenten am Umfang ist das Trägerteil 15 mit einer Aussparung versehen, in die der Nocken von innen her hineinragt. Dadurch sind beidseits des Nockens 12 Verdrängungskammern 20 gebildet, die nach radial außen und axial durch die Seitenscheiben begrenzt sind und ra dial innen bzw. in Umfangsrichtung von den Flächen des Nockens bzw. Anschlagflächen 17 am Trägerteil 15. Das Trägerteil 15 ist im Bereich der Verdrängungskammer 20 radial durchbrochen, damit der Nocken 12 in Umfangsrichtung Bewegungsmöglichkeit hat. Der Nocken 12 in der Mittelscheibe 11 hat zwei Funktionen, nämlich eine Verdrängerfunktion für das Dämpfungsmedium innerhalb der Verdrängungskammer, wobei zwischen dem Nocken 12 und den Seiten scheiben axiale Spalte 21 gebildet sind. Die andere Funktion ist die eines Anschlages an der Fläche 17, sobald bei kritischen Be triebszuständen ein übergroßer Verdrehwinkel infolge Spitzen drehmomenten auftritt. Das Anschlagen des Nockens 12 an die An schlagfläche 17 erfolgt demzufolge gedämpft nach totaler Ver drängung des Dämpfungsmediums aus der Verdrängungskammer 20.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, sind die Reib segmente 14 in Führungstaschen 19 in Umfangsrichtung geführt. In axialer Richtung stehen die Reibsegmente 14 lediglich unter der axialen Kraft der Federn 16. Als Anschlag bzw. Drehwinkelbe grenzung kann auch ein Federteller 19 dienen der innerhalb der Feder 8 an den gegenüberliegenden Federteller stößt (Fig. 6).

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Zweimassenschwungrad, bei dem das Federaggregat 7 im radial äußeren Bereich des Innenraumes 6 an geordnet ist. Die Federn 8 sind über Federteller 9 an Nocken 12a an der Mittelscheibe in Umfangsrichtung abgestützt. Beidseits der Nocken 12a greifen an dieselben Federteller auch Zungen 18 an, die Bestandteil des Trägerteiles 15 der Reibeinrichtung 13 sind. Erfolgt eine Verdrehung des Federaggregates bezüglich der Mittelscheibe 11, so hebt sich jeweils einer der Nocken 12a vom Federteller 9 ab und taucht in den Bereich zwischen zwei Zungen 18 des nächstliegenden Federaggregates ein. Dieser Bereich zwischen den Zungen 18 ist wiederum als Verdrängungskammer 20 ausgebildet, wobei der Nocken 12a einen Anschlag darstellt gegenüber einer Anschlagfläche 17 zwischen den Zungen 18 am Trägerteil 15. Eine entsprechende Verdrängungskammer 20 ist auch auf der anderen Seite der Feder 8 angeordnet.

Die zuletzt beschriebene Ausbildung des Trägerteiles 15 mit Zun gen 18, die die seitliche Begrenzung der Verdrängungskammern 20 darstellen, hat gegenüber der Ausbildung gemäß den Fig. 1 bis 3 den Vorteil, daß die Spalte 21 im Bereich des Nockens 12a kleiner sind und daß demzufolge eine stärkere Dämpfung eintritt. Darüberhinaus kann aber auch der Nocken 12 bei der Ausbildung gemäß Fig. 1 bis 3 im Bereich der Verdrängungskammern 20 in axialer Richtung breiter ausgebildet werden, so daß auch dort Verdrängungskammern mit verbesserten Wirksamkeit vorliegen. Fer ner kann die Spaltweite in bekannter Weise über den Verdreh winkel verändert werden, um die Dämpfung vor dem Erreichen des Anschlages zu verbessern.

Das Trägerteil 15 ist bei den bisher beschriebenen Ausführungs formen als einteiliges Bauteil beschrieben. Die Reibsegemente 14 sind axial schwimmend und in Umfangsrichtung geführt in die Füh rungstaschen 19 eingesetzt. Die Fig. 6 zeigt eine weitere Aus führungsform, bei der Reibsegmente 14 ebenfalls in Führungs taschen 19 im Trägerteil 15 eingesetzt sind, wobei die Federn 16 über entsprechende Öffnungen 14a im inneren Bereich des Träger teils 15 geführt sind. Bei dieser Ausbildung sind auf das Trä gerteil 15 der Reibeinrichtung 13 mehrere Funktionen vereinigt: Führung der Reibsegmente 14 in Umfangsrichtung, Übertragung der Umfangskraft auf die Federteller 9, Ausbildung als Verdrängungs kammer 20, Endanschlag für den Nocken 12a über die Fläche 17 so wie Führung für die Spreizfedern 16 im Bereich der Führungs taschen 19 für die Reibsegmente 14. Diese Ausbildung ist vor teilhaft, wenn das Trägerteil aus Gewichtsgründen aus einem vor zugsweise verschleißfesten Kunststoff und die Reibsegmente 14 aus einem bezüglich der Reibeigenschaften günstigen Metall be stehen. In Fig. 7 ist eine zweigeteilte Ausbildung des Träger teiles 15 dargestellt, wobei zwischen den beiden Hälften des Trägerteils 15 Spreizfedern angeordnet sind. Das Trägerteil selbst ist somit als Reibsegment der Reibeinrichtung 13 ausge bildet.

Um sicherzustellen, daß alle Spreizfedern 16 auf die Reibseg mente 14 die Anpreßkraft ausüben, die zur schlupffreien Über tragung des maximalen Drehmomentes erforderlich ist, ist die eine Seitenscheibe 5 in besonderer Weise befestigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 weist die Seitenscheibe 5 eine Zentrierung 22 auf, mittels der sie über eine Gegenfläche 23 an einem außen liegenden Gehäusebauteil 24 befestigt ist, z.B. durch Schweißen. Dazu wird die Seitenscheibe 5 bei der Montage mit der zur Über tragung des Drehmoments festgelegten Axialkraft beaufschlagt und daraufhin am Gehäusebauteil 24 befestigt. Durch diese kraftge steuerte Montage wirken sich Herstellungstoleranzen der Federn 16 weitaus weniger auf den Streubereich für das Drehmoment aus, welches die Reibeinrichtung 13 zu übertragen hat.

Eine Abdichtung des Innenraumes gegen Austritt von Dämpfungs medium kann im radial inneren Teil der Seitenscheibe 5 gegenüber der zweiten Masse 3 vorgesehen sein.

Claims

1. Zweimassenschwungrad zum Einbau zwischen einen Verbrennungs motor und ein Getriebe, mit einer ersten, der Kurbelwelle des Motors zugeordneten Masse (2) und einer zweiten, dem Ge triebe zugeordneten Masse (3), mit einem Federaggregat (7) zum Übertragen des Drehmomentes und einer mit dem Federag gregat (7) in Reihe geschalteten schlupffähigen Reibeinrich tung (13) mit mindestens einer durch Federdruck an eine Ge genfläche andrückbaren Reibfläche, wobei ein axial zweige teiltes Reibsegment (14) zwischen zwei parallel angeordneten Seitenscheiben (4, 5) eingespannt ist, welche einen flüssig keitsdichten und mit einem Dämpfungsmedium füllbaren Innen raum (6) bilden, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden, teil weise für sich allein bekannten Merkmale:

a) die Reibeinrichtung (13) ist innerhalb der Seiten scheiben (4, 5) in Umfangsrichtung nach Überwindung der Reibungskraft unbegrenzt verdrehbar;
b) die Einleitung der Umfangskraft von der ersten Masse (2) in das Federaggregat (7) erfolgt mittelbar oder un mittelbar über die Reibeinrichtung (13), wobei das Fe deraggregat (7) mindestens eine in Umfangsrichtung an geordnete Spiralfeder (8) aufweist, die in einen Aus schnitt (10) an einer mit der zweiten Masse (3) verbun denen Mittelscheibe (11) eingelegt ist;
c) die Federkraft zwischen den beiden Teilen des Reibseg mentes (14) innerhalb der Seitenscheiben (4, 5) ist so bemessen, daß bei Auftreten von Drehmomentspitzen beim Durchfahren kritischer Drehzahlen ein Durchrutschen der Reibeinrichtung (13) möglich ist, während das maximale Betriebsdrehmoment schlupffrei übertragen wird;
d) die Reibeinrichtung (13) ist Teil einer Verdrängungs kammer (20) zum Dämpfen des Anschlages beim Auftreten von Drehmomentspitzen nach Überwindung des freien Fe derhubes bzw. Verdrehwinkels zwischen zwei gegenseiti gen Endlagen.

2. Zweimassenschwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Reibeinrichtung (13) im radial äußeren Bereich des Innenraumes (6) zwischen den Seitenscheiben (4, 5) ange ordnet und zwischen radial nach außen gerichteten Nocken (12) der Mittelscheibe (11) eingelegt ist, wobei sich die Spiralfedern (8) des Federaggregates (7) radial innerhalb der Reibeinrichtung (13) befinden.

3. Zweimassenschungrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Federaggregat (7) im radial äußeren Be reich des Innenraums (6) angeordnet ist, wobei die Feder (8) in Umfangsrichtung über einen Federteller (9) erstens an einem Trägerteil (15) der Reibeinrichtung (13), zweitens zwischen zwei einen Ausschnitt (10a) bildenden Nocken (12a) an der Mittelscheibe (11) abgestützt ist.

4. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der Nocken (12, 12a) an der Mit telscheibe (11) nach Überwindung des maximalen Federhubes bei Spitzendrehmomenten den Verdrehanschlag an einer An schlagfläche (17) der Reibeinrichtung (13) bildet.

5. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Spiralfedern (8) des Federaggregates (7) Federteller (9) aufweist, die eine Begrenzung des Verdrehwinkels beim Auftreten von Spitzendrehmomenten bilden.

6. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß im radial äußeren Bereich des In nenraumes (6) Verdrängungskammern (20) für das eingeschlos sene Dämpfungsmedium vorgesehen sind, die in axialer Rich tung und radial außen von der Kontur des Innenraumes (6) be grenzt sind und in Umfangsrichtung von der Reibeinrichtung (13) bzw. den darin beweglichen Nocken (12, 12a).

7. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (15) der Reibein richtung (13) sich in Umfangsrichtung erstreckende Zungen (18) aufweist, die die Nocken (12a) der Mittelscheibe beid seitig umschließen, dabei die axiale Begrenzung der Ver drängungskammer (20) bilden und als Abstützfläche für die Federteller (9) ausgebildet sind.

8. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß mehrere Reibeinrichtungen (13) über den Umfang verteilt angeordnet sind, wobei die Träger teile (15) Öffnungen aufweisen, in die jeweils paarweise Reibsegmente (14) mittels Spreizfedern (16) axial schwimmend und in Umfangsrichtung geführt eingelegt sind.

9. Zweimassenschwungrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das Trägerteil (15) Führungstaschen (19) zur radia len und tangentialen Führung der Reibsegmente (14) aufweist sowie Öffnungen (14a) zur Aufnahme der Spreizfedern (16).

10. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (15) selbst axial zwei geteilt ausgebildet ist und über Spreizfedern (16) gegen die Seitenscheiben (4, 5) gepreßt sind.

11. Zweimassenschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Seitenscheiben (4, 5) eine kreisrunde radiale Zentrierung (22) aufweist, mittels der die Seitenscheibe in ein mit einer Gegenfläche (23) ausgerüstetes Gehäusebauteil (24) axial eingelegt und nach Aufbringen eines vorgegebenen und der axialen Anpreß kraft der Reibsegmente (14) an die Seitenscheiben (4, 5) entsprechenden Montagehubes dichtend befestigt ist.