DE4211840C2 - Schwungrad - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe zur Dämpfung von Vibrationen bei einer Drehmomentübertragung zwischen einem Motor und einem Eingangsteil einer Kraftübertragung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine solche Baugruppe ist aus der DE 33 45 541 A1 bekannt.

Die vorbekannte Baugruppe weist eine Kurbelwelle auf, mit der ein Träger drehfest verbunden ist. Weiterhin ist an der Kurbel­ welle ein Schwungrad axial beabstandet zum Träger mittels eines elastischen Bauteils gelagert. Träger und Schwungrad sind auf­ grund der Elastizität des Bauteils relativ zueinander verdreh­ bar. Gleichzeitig dient das Bauteil als Dämpfer und leistet ei­ nen wachsenden Widerstand gegen eine relative Verdrehung von Träger und Schwungrad. Durch einen Blockiermechanismus sind Schwungrad und Träger relativ zueinander fixierbar.

Aus der US-A-4901596 ist eine weitere ähnliche Baugruppe mit zwei Schwungrädern und einer energieabsorbierenden Federein­ richtung bekannt.

Die japanische Gebrauchsmusteranmeldung 2-6285 zeigt ebenfalls eine ähnliche Baugruppe, bei der die Wirkung des Dämpfers auf­ gehoben wird, wenn die Motorgeschwindigkeit unter die Leerlauf­ geschwindigkeit fällt. Ein Blockiermechanismus weist ein gegen­ über Zentrifugalkraft empfindliches Blockierteil auf und ist in einer Radialbohrung eines Umfangsbereichs des ersten Schwung­ rads angeordnet. Gemäß dieser bekannten Baugruppe bleibt der Dämpfer in angespanntem Zustand, wenn das Blockierteil in einer Aufnahmelücke angeordnet ist. Außerdem ist das Blockierteil im­ mer mit einer dieser Aufnahmelücken in Eingriff, wenn der Motor still steht.

In der DE 36 06 707 A1 wird ein Drehmomentwandler zwischen Brenn­ kraftmaschine und Getriebe bei einem Kraftfahrzeug offenbart. Eine an einer Kurbelwelle befestigte Schwungmasse trägt schei­ benförmige Eingangsteile eines zwischen Schwungmasse und Wan­ dung eines Drehmomentwandlers vorgesehenen Dämpfers. Ein Aus­ gangsteil des Dämpfers ist fest mit einem Eingangsteil des Wandlers verbunden. Schraubendruckfedern sind zwischen Ein- und Ausgangsteilen des Dämpfers angeordnet. Die Dämpfung ist flieh­ kraftabhängig steuerbar, indem bei Überschreiten einer bestimm­ ten Drehzahl die Verbindung zwischen Schwungrad und Wandlerein­ gang hergestellt wird, wobei der Dämpfer überbrückt wird.

Ausgehend von der DE 33 45 541 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe zur Dämpfung von Vibrationen bereitzu­ stellen, bei der die Schwungräder sich relativ zueinander durch die Wirkung von Dämpfern bei einer Motorgeschwindigkeit ober­ halb einer vorbestimmten Motorgeschwindigkeit drehen, aber die Wirkung des Dämpfers aufgehoben ist, um das Schwungrad als Ein­ heit bei und nach Starten des Motors, bis die Motorgeschwindig­ keit die vorbestimmte Motorgeschwindigkeit erreicht, zu erhal­ ten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Durch die Verwendung eines Blockierteils mit zwei winkelbeab­ standeten Zähnen und zugeordneten Zahnlücken im zweiten Schwungrad wird durch die Wahl des Abstandes zwischen den Zäh­ nen gegenüber dem möglichen Drehwinkel der beiden Schwungräder zueinander gewährleistet, daß ein Eingriff der Zähne mit den entsprechenden Zahnlücken bis zur Untätigkeit des Dämpfers ver­ hindert ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich durch die Merkmale des Unteranspruchs.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine axiale Schnittansicht entlang der Linie I-I aus Fig. 2, einer ersten Ausführungsform einer Baugruppe mit einem Blockierme­ chanismus entsprechend der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise Endansicht der Baugruppe mit ent­ ferntem Drehmomentwandler und teilweise entfern­ tem Abdeckring;

Fig. 2A eine teilweise Ansicht aus Fig. 2 zur Darstel­ lung einer Federeinrichtung des Dämpfers, wobei unnötige Bauteile entfernt sind;

Fig. 3 eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie III-III aus Fig. 1 zur Darstellung einer Blockierstellung des Blockiermechanismus;

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 3 mit dem Blockier­ mechanismus in Freigabestellung;

Fig. 5 eine teilweise, axiale Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Baugruppe mit einem Blockiermechanismus gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine teilweise, vergrößerte Schnittansicht ent­ lang der Linie IV-IV aus Fig. 5 zur Darstel­ lung einer Blockierstellung des Verschlußme­ chanismus, und

Fig. 7 eine Ansicht gemäß Fig. 6 mit dem Verschlußme­ chanismus in einer Freigabestellung.

In den Fig. 1, 2, 2A, 3 und 4 ist eine Baugruppe 10 zur Dämpfung von Vibrationen dargestellt, die zwischen einem äußeren Verbrennungsmotor 12 und einer geschwindigkeitsveränderlichen Kraftübertragung 14 in einem Fahrzeug eingesetzt ist. Die Baugruppe 10 umfaßt zwei koaxiale Einheiten 16 und 18. Einheit 16 weist eine Kurbelwelle 20 auf, welche durch den Motor 12 und ein erstes Schwungrad 22 angetrieben ist. Die zweite Einheit 18 weist ein zweites Schwungrad 24 und einen Drehmomentwandler 26 auf. Die Kurbelwelle 20 ist durch Bolzen 30 mit dem ersten Schwungrad 22 und einer Verstärkungsplatte 28 verbunden. Ein Gehäuse 32 des Drehmomentwandlers 26 ist durch Bolzen 34 mit dem zweiten Schwungrad 24 verbunden. Der Drehmomentwandler 26 weist einen durch das Gehäuse 32 angetriebenen Pumpflügel 36, ein mit einer Turbinennabe 40 an einem Eingangsteil oder einer Turbinenwelle 42 der Kraftübertragung 14 kerbverzahntes Turbinenlaufrad 38 und einen zwischen dem Pumpflügelrad 36 und dem Turbinenlaufrad 38 angeordneten Stator 44 auf. Weiterhin weist der Drehmomentwandler 26 eine Wandlerkupplung 46 auf.

Zwischen der Verstärkungsplatte 28 des ersten Schwungrads 22 und dem zweiten Schwungrad 24 ist ein Lager 48 angeordnet. Das erste Schwungrad 22 weist die Form einer Scheibe auf, die fest mit einer Scheibe 50 durch Distanzelemente 52 in Form von Nieten verbunden ist. Der Zentralbereich der Distanzelemente 52 ist mit Spiel in gekrümmten Schlitzen 54, siehe Fig. 2, des zweiten Schwungrads 24 auf genommen. Das zweite Schwungrad 24 weist Fenster 56 auf, siehe Fig. 2A, die den Fenstern 58 und 60 in erstem Schwungrad 22 und Scheibe 50 entsprechen. In die entsprechenden Fenster 56 greifen Arme 64 eines Federsicherungsrings 66 vom Lauftyp ein, welcher mit einem inneren peripheren Hülsenabschnitt 68 des zweiten Schwungrads 24 drehgekoppelt ist. Wie am besten in Fig. 2 erkennbar ist, sind in jedem Fenster 56 zwei Sätze von dualen Spiralfedern 70 und 72 als Federeinrichtung angeordnet, die durch den Arm 64 getrennt sind und sich weiter in die entsprechenden Fenster 58 und 60 erstrecken. Die dualen Spiralfedern 70 und 72 wirken der Drehung der Schwungräder 22 und 24 relativ zueinander nachgiebig entgegen. Folglich bilden Schwungrad 22 und Scheibe 50 ein Eingangsteil eines Dämpfers 74 und das zweite Schwungrad 24 bildet einen Ausgangsteil des Dämpfers 74, wobei die dualen Spiralfedern 70 und 72 eine energiespeichernde Federeinrichtung des Dämpfers 74 bilden. Eine Winkelverdrehung der Schwungräder 22 und 24 relativ zueinander ist durch Eingriff der Distanzelemente 52 mit Umfangskanten der entsprechenden gekrümmten Schlitze 54 auf einen ersten vorbestimmten Winkel Θ1 beschränkt.

Der Umfangsbereich 76 des zweiten Schwungrads 74 bildet einen vollständigen Rand, der einen zahnlückenaufweisenen Ring 78 umgibt, der nach innen vorstehende Abschnitte aufweist, welche durch die oben genannten Nieten 52 an der Scheibe 50 befestigt sind. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist der Rand 76 eine oder eine Vielzahl von Radialbohrungen 80 auf. In jeder der Bohrungen ist ein gewölbtes Blockierteil 32 und ein elastisches Element 84 angeordnet. Das elastische Element 84 spannt das Blockierteil 32 vor, damit dieses radial nach innen aus der Radialbohrung 80 hervorsteht. Das Blockierteil 82 weist zwei winkelbeabstandete Zähne 86 und 88 auf, die zum Eingriff mit zwei winkelbeabstandeten Zahnlücken 90 und 92 angeordnet sind. Diese sind in dem Ring 78 angeordnet und stehen mit den Zähnen in Eingriff, wenn der Dämpfer 74 untätig oder in einer neutralen Zustandsstellung nach Fig. 2 ist. Der Winkelabstand zwischen den beiden winkelbeabstandeten Zähnen 86 und 88 entspricht einem zweiten vorbestimmten Winkel 82, der größer als der erste vorbestimmte Winkel 81 ist, um einen Eingriff der Zähne 86 und 88 mit entsprechenden Zahnlücken 90 und 92 bis zur Untätigkeit der Dämpfer 74 zu verhindern. Die Dämpfer 74 sind bei einem nicht laufenden Motor untätig und das Blockierteil 82 nimmt die in Fig. 3 dargestellte Verschlußstellung ein. In dieser Blockierstellung gerät das Blockierelement 82 mit einer der Umfangskanten der Radialbohrung 80 bei folgender Drehung des Motors 12 in Eingriff. Folglich drehen sich die Schwungräder 22 und 24 als eine Einheit. Bei Zunahme der Motorgeschwindigkeit nehmen die auf das Verschlußteil 82 wirkenden Zentrifugalkräfte zu. Nimmt die Motorgeschwindigkeit bis zu einer vorbestimmten Motorgeschwindigkeit zu, d. h. der Leerlaufgeschwindigkeit, übertrifft die Zentrifugalkraft die aufgrund des elastischen Elements 84 wirkende Kraft, wodurch das Verschlußteil 82 radial nach außen in die in Fig. 4 dargestellte Nichteingriffsstellung gezwungen wird. Dadurch sind die Schwungräder 22 und 24 relativ zueinander drehbar. In dieser Nichteingriffsstellung ist das Verschlußteil 82 vollständig in die Radialbohrung 80 zurückgezogen und das elastische Element 84 ist flach angeordnet. Folglich bilden die Radialbohrungen 80, das Verschlußteil 82 mit den beiden Zähnen 86 und 88, das elastische Element 84 und die beiden Zahnlücken 90 und 92 einen Verschlußmechanismus 100. Um zur Bildung einer radialen Nut 80 mit dem Rand 76 zusammenzuwirken, ist eine Ringseitenplatte 102 am Rand 76 durch Nieten 104, siehe Fig. 1, befestigt.

Nach Fig. 1 ist eine ringförmige Friktionsplatte 106 um das Lager 48 zwischen den Schwungrädern 22 und 24 angeordnet, um auf die Schwungräder 22 und 24 während ihrer relativen Drehung eine Reibungskraft auszuüben.

Unter der Annahme, daß der Motor 12 in Ruhe ist und der Dämpfer 74 untätig ist, nehmen die Teile die Position nach Fig. 2 ein und die Zähne 86 und 88 des Blockierteils sind in den entsprechenden zwei Zahnlücken 90 und 92 aufgenommen. In dieser Stellung drehen sich die Schwungräder 22 und 24 als eine Einheit ohne relative Drehung zueinander. Nachdem der Motor 12 gestattet wurde, drehen sich die Schwungräder 22 und 24 weiterhin als Einheit, wobei der Dämpfer 74 untätig bleibt. Dieser Zustand wird solange aufrecht erhalten, bis die Motorgeschwindigkeit auf Leerlaufgeschwindigkeit anwächst und die Vibrationen aufgrund der Trägheit der Gesamtmasse der Schwungräder 22 und 24 werden effektiv unterdrückt. Bei oder oberhalb der Leerlaufgeschwindigkeit wird das Verschlußteil 82 in die Radialbohrung 80 aufgrund der Zentrifugalkraft zurückgezogen und die Zähne 86 und 88 sind nicht mehr in Eingriff mit den entsprechenden Zahnlücken 90 und 92. Folglich erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen den Schwungrädern 22 und 24 durch den Dämpfer 74.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Eine Baugruppe 110 zur Dämpfung von Vibrationen stimmt im wesentlichen mit der Baugruppe 10 zur Dämpfung von Vibrationen überein. Allerdings unterscheiden sich die Baugruppen dadurch, daß in der Baugruppe 110 eine Friktionskupplung 126 anstatt des Drehmomentwandlers 26 verwendet wird.

Die Torsionsdämpfungsbaugruppe 110 wirkt zwischen einem internen Verbrennungsmotor 112 und einer geschwindigkeitsveränderlichen Kraftübertragung 114 in einem Fahrzeug. Die Baugruppe 110 umfaßt zwei koaxiale Einheiten 116 und 118. Die Einheit 116 weist eine Kurbelwelle 120 und ein erstes Schwungrad 122 auf. Die zweite Einheit 118 weist ein zweites Schwungrad 124 und die Friktionskupplung 126 auf. Die Kurbelwelle 120 ist durch Bolzen 130 an dem ersten Schwungrad 122 und einer Verstärkungsplatte 128 fixiert. Ein Gehäuse oder eine Abdeckung 132 der Friktionskupplung 126 ist am zweiten Schwungrad 124 befestigt. Wird die Friktionskupplung (Reibungskupplung) 126 betätigt, überträgt ihre Kupplungsscheibe 134 Drehmoment an ein Eingangsteil 142 der Kraftübertragung 114. Die Friktionskupplung 126 weist weiterhin eine Druckplatte 136 auf, die normalerweise gegen eine von zwei Friktionsbelägen auf der Kupplungsscheibe 134 drückt und den anderen Belag in Drehmoment aufnehmende Anlage mit dem zweiten Schwungrad 124 zwingt. Eine Membranfeder 138 der Friktionskupplung 126 ist zwischen zwei Aufnahmen 138a der Abdeckung 132 kippbar und liegt normalerweise am peripheren Bereich der Kupplungsscheibe 134 an, so daß die innenkerbverzahnte Nabe 134a der Kupplungsscheibe 134 den außenkerbverzahnten Bereich des Eingangsteils 142 der Kraftübertragung 114 dreht. Um die Friktionskupplung 126 in Nichteingriff zu bringen, werden radial nach innen abstehenden Zinken 138b der Memoranfeder 132 nach links in Fig. 5 bewegt, um den radial äußersten Bereich der Membranfeder 138 vom zweiten Schwungrad 124 fortzubewegen.

Ein Lager 148 ist zwischen der Verstärkungsplatte 128 und einer Nabenplatte 144 angeordnet. Die Verstärkungsplatte 128 ist am ersten Schwungrad 122 befestigt. Die Nabenplatte 144 ist durch Bolzen 146 am zweiten Schwungrad 124 befestigt. Zwei Seitenscheiben 150a und 150b sind fest miteinander durch Distanzelemente 152 in Form von Nieten befestigt. Der Zentralbereich der Distanzelemente 152 ist mit Spiel in gewölbten Schlitzen 154 der Nabenplatte 154 angeordnet. Diese hat nach innen abstehende Aussparungen 156, die passend zu Ablagen 158 und 160 der entsprechenden Scheiben 150a und 150b ausgebildet sind. Jede der nach innen abstehenden Aussparungen 156 weist wenigstens eine Spiralfeder 170 auf, die sich in die entsprechenden Ablagen 158 und 160 erstrecken. Die Seitenscheiben 150a und 150b sind mit ihren peripheren Abschnitten durch Nieten 172 fest mit dem ersten Schwungrad 122 verbunden. Folglich bilden die Scheiben 150a und 150b ein Eingangsteil eines Dämpfers 174. Die Nabenplatte 144 bildet ein Ausgangsteil des Dämpfers 174 und die Spiralfeder 170 bildet eine energiespeichernde Federeinrichtung des Dämpfers 174. Der Winkelabstand der Schwungräder 122 und 124 relativ zueinander ist durch Eingriff der Distanzelemente 152 mit Kanten der entsprechenden gewölbten Schlitze 154 auf einen ersten vorbestimmten Winkel Θ1 begrenzt.

Mit den Nieten 172 ist ein Umfangsbereich 176 als Rand fest mit dem äußeren peripheren Abschnitt des ersten Schwungrads 122 verbunden. Der Rand 176 umgibt einen mit Zahnlücken ausgebildeten Abschnitt 178 mit reduziertem Durchmesser des zweiten Schwungrads 124. Nach Fig. 6 ist der Rand 176 mit einer oder einer Vielzahl von Radialbohrungen 180 versehen. Jede der Bohrungen nimmt ein gewölbtes Blockierteil 182 und ein elastische Einrichtung 184 zur Vorspannung des Blockierteils 182 auf. Aufgrund der Vorspannung steht das Blockierteil 182 radial nach innen aus der Radialbohrung 180 vor. Das Verschlußteil 182 weist zwei winkelbeabstandete äußere Zähne 186 und 188 auf, welche mit entsprechenden, winkelbeabstandeten äußeren Zahnlücken 190 und 192, die im Abschnitt 178 mit reduziertem Durchmesser des zweiten Schwungrads 124 angeordnet sind, in Eingriff bringbar sind. Das Blockierteil 182 weist weiterhin einen zentralen Zahn 210 auf, welcher mit einer zentralen Zahnlücke 212 zwischen den beiden äußeren Zahnlücken 190 und 192 in Eingriff bringbar ist. Nur wenn der Dämpfer 174 untätig oder in einer neutralen Zustandsstellung nach Fig. 6 ist, können die Zähne 186, 188 und 210 des Verschlußteils 182 mit den entsprechenden Zahnlücken 190, 192 und 212 in Eingriff stehen. Der Winkelabstand zwischen den winkelbeabstandeten, äußeren Zähnen 186 und 188 entspricht einem zweiten vorbestimmten Winkel 82, der größer als der erste vorbestimmte Winkel 81 ist, um einen Eingriff der Zähne 186, 188 und 210 mit den entsprechenden Zahnlücken 190, 192 und 212 zu verhindern, bis die Dämpfer 174 untätig werden. In Fig. 7 ist die Stellung des Verschlußteils 182 bei einer über die Leerlaufgeschwindigkeit anwachsenden Motorgeschwindigkeit dargestellt. Folglich bilden die Radialbohrungen 180, das Verschlußteil 182 mit den drei Zähnen 186, 188 und 210, das elastische Element 184 und die drei Zahnlücken 190, 192 und 212 einen Blockiermechanismus 200.

Die Operation der zweiten Ausführungsform der Erfindung stimmt im wesentlichen mit der ersten Ausführungsform überein.

Claims (2)

1. Eine Baugruppe zur Dämpfung von Vibrationen bei einer Drehmomentübertragung zwischen einem Motor und einem Ein­ gangsteil einer Kraftübertragung mit:
erstem und zweitem Schwungrad (22, 24; 122, 124), welche begrenzt relativ zueinander um einen ersten vorbestimmten Winkel (Θ₁) drehbar sind;
wenigstens einem Dämpfer (74; 174) mit einer Federeinrich­ tung (70, 72; 170), welche nachgiebig gegen eine relative Drehung von erstem und zweitem Schwungrad (22, 24; 122, 124) wirksam ist;
mit wenigstens einem Blockiermechanismus (100; 200), welcher eine zentrifugalkraftempfindliche Einrichtung zur Verhinde­ rung einer relativen Drehung von erstem und zweitem Schwung­ rad (22, 24; 122, 124) aufweist, nachdem der Dämpfer (74; 174) untätig ist, wenn die Drehung des ersten Schwungrads (22; 122) geringer als ein vorbestimmter Geschwindigkeits­ wert ist;
wobei die zentrifugalkraftempfindliche Einrichtung eine in einem Umfangsbereich (76) des zweiten Schwungrads (24; 124) angeordnete Radialbohrung (80; 180) aufweist, in welcher ein Blockierteil (82; 182) verschiebbar angeordnet ist, welches Blockierteil (82) von einer elastischen Einrichtung (84; 184) in einer solchen Richtung vorgespannt ist, daß das Blockierteil (82; 182) aus der Radialbohrung (80; 180) her­ vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierteil (82; 182) an seinen äußeren Enden zwei mit einem Winkel (Θ₂) beabstandete Zähne (86, 88; 186, 188) aufweist, welche mit zwei entsprechend winkelbeabstandeten Zahnlücken (90, 92; 190, 192) des zwei­ ten Schwungrads (24; 124) in Eingriff bringbar sind, wenn der Dämpfer (74; 174) untätig ist, und wobei der Winkel (Θ₂) größer ist als der erste Winkel (e₁).

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierteil (182) einen dritten Zahn (210) zwischen den beiden äußeren Zähnen (186, 188) aufweist, wobei der dritte Zahn (210) mit einer zwischen den beiden winkelbeabstandeten Zahnlücken (190, 192) des zweiten Schwungrads (124) angeord­ neten Zahnlücke (212) in Eingriff bringbar ist.