DE4344559A1 - Geteiltes Schwungrad mit plastisch verformten Blechteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Primärmasse eines geteilten Schwungrades entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 38 41 363 ist ein solches Zweimassenschwungrad bekannt. Hierbei besteht die Primärmasse aus einem ersten, aus Vollmaterial herausgearbei­ teten Bauteil und aus einem zweiten Bauteil, welches aus einem relativ dünnwandigem Blech hergestellt ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Primärmasse ei­ nes geteilten Schwungrades vom Gewicht her zu optimieren, wo­ bei gleichzeitig ein vorgegebenes Massenträgheitsmoment ein­ zuhalten ist. Dabei ist darauf zu achten, daß die Herstellung möglichst preiswert erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die Verwendung von ebenen Blechteilen als Ausgangsmaterial für wenigstens eines der Teile der Primärmasse und durch plastische Verformung zur Erzielung unterschiedlicher Materialstärken, so daß zumindest in bestimmten radial äußeren Bereichen Materialanhäufungen zur Erzielung eines relativ hohen Massenträgheitsmoments bei ins­ gesamt geringen Gewicht erzielt werden kann, ist es möglich, einerseits mit preiswertem Grundmaterial zu arbeiten und an­ dererseits mit einem Minimum an spanabhebender Bearbeitung unnötig oder ungewünscht dickes Material in den radial mitt­ leren Bereichen zu vermeiden. Dabei können die Materialanhäu­ fungen entweder durch eine große Materialstärke des Ausgangs­ materials und eine sogenannte Abstreckung in den dünneren Wandbereichen erzielt werden oder durch Materialanhäufung mittels plastischer Verformung aus einem Material mit geringer Materialstärke. In jedem Fall verringert sich einerseits die notwendige spanabhebende Bearbeitung und andererseits ist es möglich, durch die plastische Verformung in bestimmten Be­ reichen eine Materialverfestigung durchzuführen.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß vorzugsweise im mittleren Durchmesserbereichen durch Materialabstreckung über dünnere Wandbereiche Gewicht- und Platzeinsparungen vorgenommen ist. Die - in radialer Richtung gesehen - mittleren Bereiche eignen sich besonders zur Ausbildung von dünneren Wandbereichen, da sie umfangsmäßig eine große Erstreckung aufweisen und somit festigkeitsmäßig keine Probleme aufwerfen. Außerdem kann in diesem Bereich relativ viel Gewicht eingespart werden.

Bei einer weiteren Primärmasse, bei welcher das erste, etwa radial zur Drehachse verlaufende Teil und ein zweites, eben­ falls etwa radial verlaufendes Teil im axialen Abstand von­ einander verlaufen und über eine Querverbindung miteinander verbunden sind und einen etwa torusförmigen, konzentrisch zur Drehachse verlaufenden Raum zur Aufnahme von schraubenförmigen elastischen Elementen bilden, wird vorgeschlagen, daß am ersten und/oder zweiten Teil zumindest im radialen Bereich zwischen Kurbelwelle und Querverbindung durch Materialab­ streckung eine Verminderung der Materialstärke in Form eines dünneren Wandbereiches vorgenommen ist. Damit ist einerseits insgesamt Gewicht gespart und andererseits - entsprechend ei­ nem weiteren Merkmal der Erfindung - vor allem die Möglichkeit gegeben, im Bereich der elastischen Elemente in Achsrichtung Bauraum einzusparen.

Bei einer Ausführungsform einer Primärmasse mit einteilig am ersten oder zweiten Teil angeordneten Steg zur Darstellung der Querverbindung wird vorgeschlagen, daß der Bereich der Quer­ verbindung aus Material mit relativ großer Materialstärke ge­ bildet ist und der daran anschließende, im wesentlichen radial verlaufende Bereich durch Materialabstreckung über dünnere Wandbereiche erleichtert ist. Eine solche Ausbildung ermög­ licht es, in dem am weitesten von der Drehachse entfernten Bereich Masse anzubringen, die einen sehr großen Anteil an der Massenträgheit der Primärmasse beisteuert.

Durch die Ausbildung nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Querverbindung einteilig am ersten Teil angeordnet und verläuft stufenförmig - von der Kurbelwelle wegweisend - mit wenigstens einem Absatz, der eine innere Zylinderwand bildet und wobei in dieser das zweite Teil über eine äußere Zylin­ derwand fixiert ist und beide in die gleiche Richtung verlau­ fen und das zweite Teil durch Materialabstreckung nach radial innen hin mit dünneren Wandbereichen versehen ist. Dadurch kann das zweite Teil in seinem radial äußeren Bereich mit ausreichender Materialstärke versehen werden um in diesem Be­ reich eine gute Vorzentrierung und eine einwandfreie Befesti­ gung aufzuweisen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn das zweite Teil im Bereich des Überganges von der Zylinderwand zur radialen Erstreckung eine Materialanhäufung aufweist. Diese Materialanhäufung ist in einem relativ eng begrenzten Raum vorgenommen, so daß einerseits ein zusätz­ liches Massenträgheitsmoment an dieser Stelle gebildet wird und andererseits die gegenseitige Verbindung zwischen beiden Teilen sicher vorgenommen werden kann.

Die Erfindung wird anschließend anhand mehrerer Ausführungs­ beispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch einen Teil eines geteilten Schwungrades;

Fig. 2 und 3 Varianten zu Fig. 1 als Prinzipdarstellungen.

Fig. 1 zeigt wesentliche Teile eines geteilten Schwungrades 1 bestehend aus einer Primärmasse, die sich aus einem ersten Teil 3, einem zweiten Teil 6 und einer Querverbindung 13 zu­ sammensetzt. Das erste Teil 3 ist im wesentlichen radial verlaufend und aus einem Blechteil mit gleichbleibender Mate­ rialstärke hergestellt. In seinem radial inneren Bereich weist es Bohrungen 26 auf, über die es mit entsprechenden Schrauben am Stirnende einer Kurbelwelle 10 einer Brennkraftmaschine befestigt ist. Durch die Kurbelwelle ist eine Drehachse 9 ge­ bildet, um die sämtliche Teile des geteilten Schwungrades 1 umlaufen. Das erste Teil 3 ist in seinem radial äußeren Be­ reich mit einer Querverbindung 13 verbunden, die von der Kur­ belwelle 10 wegweist. Im Abstand vom ersten Teil ist ein zweites Teil 6 angeordnet, welches radial außen mit der Quer­ verbindung 13 verbunden ist und welches sich nach radial innen hin erstreckt. Die Teile 3,6 und 13 bilden einen torusförmigen Raum 17, der konzentrisch zur Drehachse 9 umläuft. In diesem Raum ist eine Federeinrichtung angeordnet, die beispielsweise aus mehreren, umfangsmäßig angeordneten Schraubenfedern 16 besteht und die vom ersten Teil 3 und vom zweiten Teil 6 an­ gesteuert werden. Weiterhin verläuft zwischen den beiden Teilen 3 und 6 eine Scheibe 22 im wesentlichen radial, die mit den Federn 16 in Verbindung steht und in ihrem radial inneren Bereich mit der Sekundärmasse 21 verbunden ist, die sich axial an das zweite Teil 6 anschließt und in geringem Abstand von diesen auf der dem ersten Teil 3 abgewandten Seite im wesent­ lichen radialer Richtung verläuft. Im radial inneren Bereich der Sekundärmasse 21 ist diese über Niete 24 fest mit zwei Halteblechen 25 verbunden, die mit dem radial inneren Bereich der Scheibe 22 in reibender Verbindung stehen. Zwischen dem radial inneren Bereich des zweiten Teils 6 und dem einem die­ ser Haltebleche 25 ist eine Dichtung 23 angeordnet. Nicht nä­ her dargestellt ist ein Lager, welches zwischen der Sekundär­ masse 21 und der Kurbelwelle 10 angeordnet ist, wobei ein La­ gerträger vorzugsweise mit den gleichen Schrauben zur Befe­ stigung des ersten Teils 3 an der Kurbelwelle 10 gehalten ist, welche das Lager aufnimmt.

Das zweite Teil 6, welches Bestandteil der Primärmasse ist, ist in seinem radial äußeren Bereich mit einer Materialanhäu­ fung 11 versehen und nach radial innen hin weist es dünnere Wandbereiche 12 auf. Als Ausgangsmaterial für das zweite Teil 6 ist ein ebenes Blechteil vorgesehen mit durchgehend gleichbleibender Materialstärke. Durch plastische Verformung wird das zweite Teil 6 so verformt, daß im mittleren Bereich dünne Wandbereiche 12 entstehen, die sowohl eine Gewichtsein­ sparung mit sich bringen als auch eine axial gedrängte Bau­ weise ermöglichen, vor allem im Hinblick auf die Unterbringung der Federn 16. Die Materialanhäufung 11 im radial äußeren Be­ reich dient der Vergrößerung des Massenträgheitsmomentes und der Möglichkeit eine tragfähige und feste Verbindung mit der Querverbindung 13 herzustellen. Die Materialanhäufung 11 kann dabei auf unterschiedlichem Weg herstellt werden. So ist es einerseits möglich, von vornherein die Materialstärke des Grundmaterials so dick zu wählen wie die spätere Materialan­ häufung 11 benötigt wird. Zum anderen ist es möglich, aus den dünneren Wandbereichen 12 Material durch plastische Verformung nach radial außen zu bringen, um so eine Materialanhäufung 11 herzustellen, die eine größere axiale Materialstärke aufweist als das Ausgangsmaterial. Da das zweite Teil 6 in seinem ra­ dial inneren Bereich lediglich zur Aufnahme der Dichtung 23 vorgesehen ist, kann es insbesondere hier sehr dünnwandig ausgeführt sein, wodurch der Platz für die Sekundärmasse 21 in diesem Bereich gut genutzt werden kann.

Im vorliegenden Fall ist zwar das erste Teil 3 aus einem Blechmaterial herstellt, welches über die gesamte radiale Erstreckung gleiche Materialdicke aufweist, es ist jedoch ohne weiteres möglich,auch dieses Teil über seine radiale Erstreckung, zumindest im mittleren Bereich, mit dünneren Wandbereichen zu versehen, die durch plastische Verformung aus einem dickeren Material entstehen.

Aus Fig. 2 geht eine Primärmasse 2 hervor, die aus einem ersten Teil 4 und einem zweiten Teil 7 besteht, wobei im ra­ dial äußeren Bereich des zweiten Teils 7 eine einstückig an­ gebrachte Querverbindung 14 etwa rechtwinklig abgebogen ist und diese in ihrem auf das erste Teil 2 zuweisenden Endbereich mit diesem fest verbunden ist (beispielsweise durch eine Schweißverbindung). Das erste Teil 4 weist etwa im Bereich der Federn 16 plastisch angeformte dünnere Wandbereiche 12 auf, wodurch hier sowohl Gewicht als axialer Raumbedarf eingespart werden können. Das zweite Teil 7 ist im Bereich seiner Quer­ verbindung 14 mit einer Materialanhäufung 11 ausgestattet, die durch Verwendung eines besonders dicken blechartigen Aus­ gangsmaterials für das zweite Teil 7 entstanden ist. Der vom zylindrisch um die Drehachse 9 umlaufende Bereich der Quer­ verbindung 14 geht auf der dem ersten Teil 4 abgewandten Seite der Federn 16 in einen Ringbereich über, der nach radial innen verläuft. In diesem Bereich ist das zweite Teil 7 mit dünneren Wandbereichen 12 versehen, die durch Materialabstreckung des ursprünglich dickeren Ausgangsmaterials entstanden sind. Da­ durch können im mittleren Bereich des zweiten Teils 7 sowohl Gewicht als auch axiale Erstreckung eingespart werden. Dies ist unter anderem deshalb von Nutzen, weil direkt anschließend an das zweite Teil 7 entsprechend Fig. 1 eine Sekundärmasse vorgesehen ist, die direkt und raumsparend an das zweite Teil 7 anschließen soll.

Fig. 3 zeigt eine Variante von Fig. 2, wobei auch hier die Primärmasse 2 aus zwei Teilen zusammengesetzt ist und einen torusförmigen Raum 17 zur Aufnahme der Federn 16 bildet. Das erste Teil 5 ist hier wie auch das erste Teil 4 von Fig. 2 in seinem radial inneren Bereich mit Bohrungen 26 versehen zur Durchführung der Befestigungsschrauben und zum Anschrauben an die Kurbelwelle. Das erste Teil 5 ist in seiner im wesent­ lichen radialen Erstreckung mit nur unwesentlichen Unter­ schieden in der Materialstärke ausgebildet und es radial au­ ßerhalb des torusförmigen Raumes 17 axial von der Kurbelwelle wegweisend stufenförmig abgewinkelt und bildet dort die Quer­ verbindung 15. Die Querverbindung 15 weist einen nach radial außen abstehenden Absatz 18 auf, in dessen Bereich eine innere Zylinderwand 19 gebildet ist, in welcher das zweite Teil 8 mit einer entsprechenden äußeren Zylinderwand 20 fixiert ist. Das zweite Teil 8 ist etwa im radialen Bereich 16 mit dünneren Wandbereichen 12 versehen, die durch plastische Verformung aus einem dickeren Grundmaterial hergestellt sind (Materialab­ streckung). In seinem radial äußeren Bereich ist das zweite Teil 8 mit einer Materialanhäufung 11 versehen, die im vorliegenden Fall vorzugsweise durch plastische Verformung des radial äußeren Randbereiches des zweiten Teils 8 angeformt ist. Diese Materialanhäufung 11 bildet - gegebenenfalls mit einer axialen Verlängerung - eine äußere Zylinderwand 20 die in die innere Zylinderwand 19 des ersten Teils 5 eingesetzt ist. Beide Teile 5 und 8 sind in diesem Bereich fest miteinander verbunden, beispielsweise durch eine Schweißnaht.

Claims (7)

1. Primärmasse eines geteilten Schwungrades einer Brenn­ kraftmaschine mit einer Drehachse, die an der Kurbelwelle befestigt ist und die aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, von denen ein erstes etwa radial zur Drehachse ver­ läuft und in seinem radial inneren Bereich zur Kurbel­ welle verschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für wenigstens eines der Teile (3-8) ein ebenes Blechteil mit einheitlicher Materialstärke vorgesehen ist, welches durch plastische Verformung mit einer unterschiedlichen Materialstärke ausgebildet ist und zumindest in bestimmten radial äußeren Bereich Mate­ rialanhäufungen zur Erzielung eines relativ hohen Mas­ senträgheitsmomentes bei insgesamt geringem Gewicht er­ zielt ist, wobei die Materialanhäufungen (11) entweder durch eine große Materialstärke des Ausgangsmaterials und Abstreckung in den dünnen Wandbereichen (12) oder durch Materialanhäufung mittels plastischer Verformung aus ei­ nem Material mit geringer Materialstärke erzielt ist.

2. Primärmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise im mittleren Durchmesserbereich durch Mate­ rialabstreckung - über dünnere Wandbereiche (12) - Ge­ wicht- und Platzeinsparung vorgenommen ist.

3. Primärmasse nach Anspruch 1, wobei das erste, etwa radial zur Drehachse verlaufende Teile und ein zweites, eben­ falls etwa radial verlaufendes Teil im axialen Abstand voneinander verlaufen und über eine Querverbindung mit­ einander verbunden sind und einen torusfömigen, konzentrisch zur Drehachse umlaufenen Raum zur Aufnahme von schraubenfederförmigen elastischen Elementen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten (4) und/oder zweiten Teil (6, 7, 8) zumindest im radialen Bereich zwi­ schen Kurbelwelle (10) und Querverbindung (13, 14, 15) durch Materialabstreckung eine Verminderung der Materi­ alstärke in Form eines dünneren Wandbereiches (12) vor­ genommen ist.

4. Primärmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten (4) und/oder am zweiten Teil (6, 7, 8) zumindest im Bereich der elastischen Elemente (16) eine Verminde­ rung der Materialstärke in Form eines dünneren Wandbe­ reiches (12) vorgenommen ist.

5. Primärmasse nach Anspruch 4, wobei die Querverbindung durch einen einteilig am ersten oder zweiten Teil ange­ ordneten Steg gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Querverbindung (14) aus Material mit re­ lativ großer Materialstärke gebildet ist und der daran anschließende, im wesentlichen radial verlaufende Bereich durch Materialabstreckung über dünnere Wandbereiche (12) erleichtert ist.

6. Primärmasse nach Anspruch 4, wobei die Querverbindung durch einen einteilig am ersten Teil angeordneten Steg gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Querver­ bindung (15) stufenförmig - von der Kurbelwelle wegwei­ send - mit wenigstens einem Absatz (18) versehen ist, der eine innere Zylinderwand (19) bildet und in dieser das zweite Teil (8) über eine äußere Zylinderwand (20) fi­ xiert ist, wobei diese in die gleiche Richtung verläuft und durch Materialabstreckung nach radial innen hin mit dünneren Wandbereichen (12) versehen ist.

7. Primärmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (8) im Bereich des Überganges von der Zylinderwand (20) zur radialen Erstreckung eine Materi­ alanhäufung (11) vorgesehen ist.