DE4419719C2 - Schwungradsystem und Verfahren zu dessen Zusammenbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwungradsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des beigefügten Anspruches 1, wie es aus der DE 42 35 519 A1 bekannt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren für dessen Zusammenbau. Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Schwungradsystem und seine Zusammenbauweise und genauer auf ein System und dessen Zusammenbauweise für ein Schwungrad bestehend aus ei­ nem Paar miteinander so verbundenen Schwungrädern, dass diese zueinander drehbar sind.

Es sei beispielsweise Bezug genommen auf das in dem japanischen Patent mit der Of­ fenlegungsnummer JP 63-26425 A beschriebene Doppelschwungrad, das ein erstes Schwungrad und ein zweites Schwungrad umfasst, die drehbar aneinandergebaut sind, um durch ein Lager zueinander gedreht werden zu können, sowie ein Viskositätsdämp­ fungssystem, das zwischen beiden Schwungrädern angeordnet ist und die beiden Schwungräder in Umfangsrichtung elastisch miteinander verbindet und dadurch die Torsi­ onsschwingung zwischen beiden Schwungrädern durch Ausnutzung des viskosen Wider­ stands eines Fluids dämpft. Das erste Schwungrad ist auf der Motorseite mit einer Kurbel­ welle verbunden, und eine Kupplungsscheibe kann an eine Reibungsfläche des zweiten Schwungrads anstoßen. Außerdem ist das Lager zwischen einem radial äußeren Bereich einer Nabe des ersten Schwungrades und einem radial inneren Bereich des zweiten Schwungrades montiert, in einem radial äußeren Bereich der Nabe des zweiten Schwung­ rades ist eine Kerbverzahnung ausgebildet, die mit einem Ausgangselement des Viskosi­ tätsdämpfungssystem verbunden ist.

Bei dem Doppelschwungrad des oben beschriebenen Aufbaus wird das Lager vor dem weiteren Zusammenbau in der Nabe des zweiten Schwungrades angebracht. Später, wenn das zweite Schwungrad vom ersten Schwungrad entfernt wird, muss das Lager zu­ sammen mit dem zweiten Schwungrad ausgebaut werden.

Bei dem oben beschriebenen Doppelschwungrad hat das zweite Schwungrad eine Rei­ bungsfläche, gegen welche die Kupplungsscheibe gedrückt wird, wodurch das zweite Schwungrad je nach Abnutzung und Beschädigung der Reibungsfläche ausgetauscht werden muss. Bei der oben beschriebenen, herkömmlichen Konstruktion wird bei einer Montage oder Demontage des zweiten Schwungrads an das oder von dem ersten Schwungrad das im zweiten Schwungrad angebrachte Lager immer mit ein- und ausge­ baut. Da bei Ein- und Ausbau des Lagers eine große Last wirkt, wird die Lebensdauer des Lagers mit jedem Austausch des zweiten Schwungrades verkürzt.

Aus der DE 35 15 928 A1 ist ein Schwungradsystem bekannt mit einem ersten Schwung­ rad, welches mit einer Welle verbindbar ist und einen Nabenbereich und einen radialen Umfangsbereich aufweist, einem Viskositätsdämpfungssystem mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, wobei das Antriebselement mit dem Nabenbereich des ersten Schwungrads verbunden ist, einem mit dem Nabenbereich und mit dem Abtriebselement verbundenen Lager und einem zweiten Schwungrad.

Aus der eingangs erwähnten DE 42 35 519 A1 ist ein Schwungradsystem entnehmbar mit einem ersten Schwungrad, welches mit einer Welle verbindbar ist und einen Nabenbe­ reich, einen radialen Umfangsbereich und eine zwischen diesem Nabenbereich und dem Umfangsbereich angeordnete ringförmige Vertiefung aufweist. Ein Viskositätsdämpfungs­ system ist innerhalb dieser ringförmigen Vertiefung angeordnet und mit einem Antriebs­ element und einem Abtriebselement versehen. Das Antriebselement ist mit dem radialen Umfangsbereich des ersten Schwungrades verbunden. Das Viskositätsdämpfungssystem weist zumindest eine Feder zur Dämpfung von Vibrationen und zumindest zwei mit einem Fluid gefüllte Kammern mit einer zwischen diesen Kammern angeordneten Drossel zur weiteren Dämpfung auf. Weiter ist bei dem Schwungradsystem gemäß der DE 42 35 519 A1 ein mit dem Nabenteil des ersten Schwungrades verbundenes Lager vorgesehen. Auf diesem Lager ist der Nabenbereich eines zweiten Schwungrades gelagert. Die das Visko­ sitätsdämpfungssystem einschließende Fluidkammer wird durch das erste Schwungrad, eine Dichtungsplatte und das zweite Schwungrad gebildet. Bei der DE 42 35 519 A1 dich­ ten also beide Schwungräder die Fluidkammer ab; es handelt sich um ein insgesamt als fluiddichte Einheit ausgeführtes geteiltes Schwungrad. Ein solcher Aufbau hat gegenüber dem Schwungradsystem nach der DE 35 15 928 A1 den Vorteil einer weniger komplizier­ ten Konstruktion, denn es kann zum Bilden der fluiddichte Einheit und insbesondere zum Abdichten der Flüssigkeitskammer des Viskositätdämpfungssystems jeweils ein Teil der beiden Schwungräder benutzt werden; nach der DE 35 15 928 A1 ist aber das gesamte Viskositätsdämpfungssystem als eingelieferte Baueinheit flüssigkeitsdicht auszubilden.

Ausgehend vom Stand der Technik nach der DE 42 35 519 A1 liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, bei einfacherem Aufbau des Schwungradssystems für einen einfacheren und kostengünstigeren Wartungsbetrieb zu sorgen.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Schwungradsystem mit den Merkmalen des beige­ fügten Anspruches 1 erreicht. Ein Verfahren zum Zusammensetzen eines solchen erfin­ dungsgemäßen Schwungradsystems ist im beigefügten Anspruch 7 angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass das zweite Schwungrad leicht und ohne schädliche Auswirkungen auf andere Teile in das erste Schwungrad ein- und ausgebaut werden kann.

Ein Schwungradsystem nach der vorliegenden Erfindung weist ein erstes Schwungrad, ein Lager, ein Viskositätsdämpfungssystem und ein zweites Schwungrad auf. Das Lager ist an das erste Schwungrad montiert. Das Viskositätsdämpfungssystem weist ein Abtriebsele­ ment, eine Schraubenfeder und einen Viskositätsdämpfungsteil auf. Das Abtriebselement ist über das Lager drehbar an das erste Schwungrad montiert. Das zweite Schwungrad ist abnehmbar an dem Abtriebselement montiert, und an das zweite Schwungrad kann eine Kupplungsscheibe montiert werden.

Das Schwungradsystem wird zusammengebaut, indem das Abtriebselement über das La­ ger drehbar an einer Nabe des ersten Schwungrads montiert wird und das zweite Schwungrad abnehmbar an dem Abtriebselement so befestigt wird, dass es ausschließlich mit der Axialfläche des Lagers in Kontakt steht und vollständig von dem Abtriebselement getragen ist.

Da das zweite Schwungrad abnehmbar am Abtriebselement montiert ist, das durch das Lager drehbar vom ersten Schwungrad getragen wird, kann das zweite Schwungrad un­ abhängig von dem Lager ein- und ausgebaut werden, wobei das Lager, das Antriebsele­ ment und das erste Schwungrad eine abgedichtete Fluidkammer des Viskositätsdämp­ fungssystems bilden. Somit können das zweite Schwungrad problemlos ausgewechselt und eine übermäßige Abnutzung des Lagers verhindert und damit dessen Lebensdauer erhalten werden.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert, die sich auf folgende Figuren bezieht:

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Kraftübertragungsvorrichtung, bei der eine Ausführungsform eines Schwungradsystems zum Einsatz kommt;

Fig. 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der oberen Hälfte der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht entlang einer Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der oberen Hälfte der Fig. 3;

Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Fig. 2;

Fig. 6 ist eine Fig. 4 entsprechende Ansicht, welche die Bewegung verschiedener Elemente des Schwungradsystems zueinander zeigt;

Fig. 7 ist eine den Fig. 4 und 6 entsprechende Ansicht, welche die weitere Bewegung verschiedener Elemente des Schwungradsystems zueinander zeigt;

Fig. 8 ist eine den Fig. 4, 6 und 7 entsprechende Ansicht, welche eine noch weitergehende Bewegung verschiedener Elemente des Schwungradsys­ tems zueinander zeigt;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Torsionscharakteristiken eines Schwungradsys­ tems in Reaktion auf die Verschiebung der Elemente des Schwungradsys­ tems zueinander darstellt;

Fig. 10 ist eine Fig. 4 entsprechende Ansicht, die eine andere Ausführungsform eines Schwungradsystems zeigt; und

Fig. 11 ist eine Fig. 2 entsprechende Ansicht, welche noch eine weitere Ausfüh­ rungsform des Schwungradsystems darstellt.

Fig. 1 zeigt eine Kraftübertragungsvorrichtung, bei der eine Ausführungsform eines Schwungradsystems verwendet ist. Die linke Seite ist die Vorderseite (Motorseite) und die rechte Seite ist die Rückseite (Getriebeseite).

Die Kraftübertragungsvorrichtung besteht hauptsächlich aus einem Schwungradsystem 1, einer Kupplungsscheibe 101 und einem Kupplungsabdeckungssystem 102.

Wie in Fig. 1-4 gezeigt, besteht das Schwungradsystem 1 in erster Linie aus einem ers­ ten Schwungrad 2, einem zweiten Schwungrad 3 und einem Viskositätsdämpfungssystem 4, das zwischen dem ersten Schwungrad 2 und dem zweiten Schwungrad 3 angeordnet ist. Das erste Schwungrad 2 ist mittels eines Bolzens 25 an einem Ende einer Kurbelwelle des Motors befestigt. Das zweite Schwungrad 3 hat eine Reibungsfläche 3a, gegen die ein Reibungselement der Kupplungsscheibe 101 auf seiner rückseitigen Fläche gedrückt wird. Außerdem ist eine Kupplungsabdeckung des Kupplungsabdeckungssystems 102 an ei­ nem radial äußeren Teil der Reibungsfläche 3a befestigt.

Das erste Schwungrad 2 ist ein im wesentlichen scheibenförmiges Element und weist ei­ nen Nabenbereich 2a, einen Scheibenbereich 2b, der von dem Nabenteilbereich 2a aus radial nach außen verläuft und mit diesem fest verbunden ist, und einen radialen Um­ fangsbereich in Form eines Kranzes 2c auf, der sich von einem radial äußeren Teil des Scheibenbereichs 2b aus nach rückwärts erstreckt. Zwischen dem Nabenbereich 2a und dem Kranz 2c ist eine ringförmige Vertiefung ausgebildet, in dem das Viskositätsdämp­ fungssystem 4 angeordnet ist. Zwei Lager in Form von Wälzlagern 22 und 23 sind neben­ einander an einem radial äußeren Bereich des Nabenbereichs 2a montiert. Jedes Wälzla­ ger 22 und 23 ist in Schmierdichtungs-Bauart mit an seinen beiden Seiten montierten Dichtungselementen ausgeführt. Ein Sprengring 24 ist an einer radial äußeren Fläche des Nabenteils 2a montiert, um die Bewegung der Wälzlager 22, 23 nach rückwärts zu regulie­ ren.

Das zweite Schwungrad 3 ist ein im wesentlichen scheibenförmiges Element, und sein radialer Innenbereich ist mittels eines Bolzens 21 abnehmbar an ein (weiter unten be­ schriebenes) Abtriebselement 6 des Viskositätsdämpfungssystems 4 montiert. Außerdem regelt ein radiales Innenende des zweiten Schwungrads 3 die rückwärts gerichtete Bewe­ gung der Wälzlager 22, und 23. Ferner ist eine Öffnung 3b in dem radial inneren Bereich des zweiten Schwungrads 3 vorgesehen, wodurch die Kupplungsscheibe 101 und das Viskositätsdämpfungssystem 4 miteinander Verbindung bekommen.

Das Viskositätsdämpfungssystem 4 besteht im wesentlichen aus einem Antriebselement in Form einer am ersten Schwungrad 2 befestigten, tellerförmigen Antriebsscheibe 5, einem tellerförmigen Abtriebselement 6, dessen radialer Innenbereich vom ersten Schwungrad 2 durch die Wälzlager 22 und 23 getragen wird, Schraubenfedern 12a, 12b und 12c, welche in Eingangselement, umfassend das erste Schwungrad 2 und die Antriebsscheibe 5, und das Abtriebselement 6 jeweils in Umfangsrichtung elastisch miteinander verbinden, und einem Viskositätsdämpfungsteil 7 zur Dämpfung von Torsionsschwingungen durch die Viskosität eines Fluids, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Das Viskositätsdämpfungs­ system 4 weist eine ringförmige Fluidkammer 7a auf, die von dem ersten Schwungrad 2, der Antriebsscheibe 5 und der Abtriebsnabe 6a des Abtriebselements 6 gebildet wird und mit einem viskosen Fluid gefüllt ist. Ein radial äußeres Ende der Antriebsscheibe 5 ist an dem Kranz 2c des ersten Schwungrads 2 mittels mehrere Bolzen 19 befestigt. Ein ringför­ miges Dichtungselement 20 ist zwischen einem radial inneren Ende der Antriebsscheibe 5 und der Abtriebsnabe 6a des Abtriebselements 6 angeordnet. Das Dichtungselement 20 und die oben beschriebenen Dichtungselemente der Lager 22 und 23 dichten ein radial inneres Ende der oben beschriebenen ringförmigen Kammer 7a ab.

Da die Antriebsscheibe 5 durch die Bolzen 19 an das erste Schwungrad 2 montiert ist, kann das Viskositätsdämpfungssystem 4 durch Ausbau der Antriebsscheibe 5 ausge­ tauscht werden. Somit kann das Viskositätsdämpfungssystem 4 überholt werden, wodurch auch große Fahrzeuge bewältigt werden können.

Das Abtriebselement 6 ist ein scheibenförmiges Gussteil und zwischen dem Scheibenbe­ reich 2b des ersten Schwungrads 2 und der Antriebsscheibe 5 angeordnet. An das Ab­ triebselement 6 ist die Abtriebsnabe 6a rückwärts von seinem radial inneren Bereich her angeflanscht. Die Wälzlager 22 und 23 sind an einen radial inneren Bereich der Abtriebs­ nabe 6a montiert, und der radial innere Bereich des zweiten Schwungrads 3 ist durch den Bolzen 21 an der Abtriebsnabe 6a befestigt. In einem radialen Zwischenbereich des Ab­ triebselements 6 sind in Umfangsrichtung gleich beabstandet sechs Fensteröffnungen 6b vorgesehen. Die Fensteröffnungen 6b erstrecken sich in Drehrichtung, und Schraubenfe­ dern 12a, 12b und 12c sind in den Fensteröffnungen 6b angeordnet.

Wie Fig. 3 zeigt, sind die Schraubenfedern 12c jeweils in den beiden radial gegenüberlie­ genden Fensteröffnungen 6b (die Fensteröffnungen in vertikaler Richtung in Fig. 3) außer­ halb der sechs Fensteröffnungen 6b des Abtriebselements 6 vorgesehen. Die Schraubenfeder 12 stößt in Umfangsrichtung an Endflächen der Fensteröffnung 6b durch Feder­ plättchen 13 an. Die Schraubenfeder 12a mit großem Durchmesser und die Schraubenfe­ der 12b mit kleinem Durchmesser, die darin angeordnet sind, sind in jeder der übrigen vier Fensteröffnungen 6 enthalten. Obwohl Federplättchen 13 an beiden Ende der Schrau­ benfedern 12a und 12b angeordnet sind, ist zwischen den Federplättchen 13 und den Endflächen in der Umfangsrichtung der Fensteröffnung 6b in torsionsfreiem Zustand für vorbestimmte Abstände gesorgt. Das Federplättchen 13 hat einen radial äußeren Bereich 13a und eine Nabe 13b. Der radial äußere Bereich der Schraubenfeder 12a mit großem Durchmesser wird von den radial äußeren, tragenden Bereichen 13a der Federplättchen 13 getragen, und der radial innere Bereich der Schraubenfeder 12b mit kleinem Durch­ messer wird den Naben 13b der Federplättchen 13 getragen. Die Schraubenfeder 12a und 12b können einander nicht behindern, da sie durch die Federplättchen koaxial angeordnet sind.

Das erste Schwungrad 2 und die Antriebsscheibe 5 haben jeweils anstoßende Bereiche, welche an Enden jeder der Federplättchen 13 stoßen, wodurch das Eingangselement um­ fassend das erste Schwungrad 2 und die Antriebsscheibe 5 und das Abtriebselement 6 in Drehrichtung elastisch miteinander verbunden werden. In Fig. 3 ist ein anstoßender Be­ reich 2e des ersten Schwungrads 2 abgebildet.

Das Viskositätsdämpfungsteil 7 besteht im wesentlichen aus der ringförmigen Fluidkam­ mer 7a und einem aus Harz bestehenden Anschlagelement 8 und einem Gleitanschlag 10, welche in der ringförmigen Fluidkammer 7a angeordnet sind.

Die oben definierte ringförmige Fluidkammer 7a ist des weiteren so aufgebaut, dass sie von einer radial inneren Fläche des Kranzes 2c des ersten Schwungrads 2, einer radial äußeren Fläche des Abtriebselements 6 und dem Scheibenteil 2b des ersten Schwung­ rads 2 und der Antriebsscheibe 5 umschlossen wird. Sie ist mit viskosem Fluid gefüllt. Sechs Anschlagelemente 8 sind als von der radial inneren Fläche des Kranzes 2c wegste­ hende Vorsprünge in Umfangsrichtung gleich beabstandet in der ringförmigen Fluidkam­ mer 7a vorgesehen und teilen diese in sechs bogenförmige Teilkammern, Das Anschlag­ element 8 ist mit dem ersten Schwungrad 2 und der Antriebsscheibe 5 durch Stifte 9 ver­ bunden, damit es sich nicht zu diesen drehen kann. Eine erste Drossel C₂, durch welche viskose Flüssigkeit zwischen den Teilkammern strömen kann, ist zwischen einer radial inneren Fläche des Anschlagelements 8 und der radial äußeren Fläche des Abtriebsele­ ments 6 vorgesehen. Zwischen den Fensteröffnungen 6b sind an einer radial äußeren Ecke des Abtriebselements 6 Vertiefungen 6c vorgesehen; jede Vertiefung 6c ist konkav, und alle sind in Umfangsrichtung in gleichem Abstand voneinander angeordnet. Eine Öff­ nung 6d, durch welche als Fluidleitung die Flüssigkeitsleitung stattfindet, und die sich vom Zentrum der als Fluidreservoir dienende Fensteröffnung 6b radial nach außen erstreckt und sich zur ringförmigen Fluidkammer 7a öffnet, ist in der Mitte zwischen den angrenzen­ den Vertiefungen 6c vorgesehen. Diese Öffnung 6d ist in torsionsfreiem Zustand im Zent­ rum des Anschlagelements 8 positioniert.

Der Gleitanschlag 10 besteht aus Harz und ist zwischen angrenzenden Anschlagelemen­ ten 8 angeordnet. Innerhalb jeder Teilkammer definieren die Anschlagelemente 8 und die Gleitanschläge 10 außerdem Fluidströmkammern in Form einer ersten bogenförmigen Kammer 14 und einer zweiten bogenförmigen Kammer 15. Die radial äußere Fläche des Gleitanschlags 10 hat entlang der radial äußeren Fläche des Kranzes 2c die Form eines kreisförmigen Bogens, und seine radial innere Fläche hat entlang der radial äußeren Flä­ che des Abtriebselements 6 die Form eines kreisförmigen Bogens. Der Gleitanschlag 10 weist einen Vorsprung 10a auf, der von seiner Mitte aus radial nach innen vorsteht. Der Vorsprung 10a ist in der Vertiefung 6c des Abtriebselements 6 vorgesehen und teilt es in eine erste Unterkammer 16 und eine zweite Unterkammer 17. Ferner ist zwischen einem radial inneren Ende des Vorsprungs 10a und der Bodenfläche der Vertiefung 6c eine zwei­ te Drossel C₁ vorgesehen, durch welche Fluid zwischen der ersten Unterkammer 16 und der zweiten Unterkammer 18 strömen kann. Die zweite Drossel C₁ ist so geformt, dass sie einen größeren Durchströmquerschnittsbereich hat als die erste Drossel C₂. Außerdem ergänzen sich die angrenzenden Endflächen der Vertiefung 6c und des Vorsprungs 10a des Gleitanschlags 10, die aneinander stoßen, in ihrer Neigung gegenseitig. Wenn die Endflächen des Gleitanschlags 10 und die Vertiefung 6c aneinander anstoßen, schließt sich die zweite Drossel C₁ und schränkt den Fluidstrom ein. Werden die oben genannten schrägen Flächen nach dem Eingriff mit der Endfläche der Vertiefung 6c bei der Bewe­ gung der Schwungräder 2 und 3 zueinander weiter aneinandergedrückt, wird eine Kraft­ komponente erzeugt, die den Gleitanschlag 10 radial nach außen bewegt.

Ein radial innerer Bereich der ringförmigen Fluidkammer 7a wird durch Ringdichtungen in Form von ringförmigen Dichtelementen 11 aus Teflon oder hitzebeständigem und ver­ schleißfestem Harz abgedichtet. Die Dichtelemente 11 sind jeweils zwischen dem ersten Schwungrad 2 und dem Abtriebselement 6 und zwischen der Antriebsscheibe 5 und dem Abtriebselement 6 angeordnet. Wie im Detail aus Fig. 5 zu entnehmen ist, ist eines der Dichtelemente 11 zwischen einer im ersten Schwungrad 2 ausgebildeten ringförmigen Rille 2d und einer Endfläche des Abtriebselements 6 beweglich angeordnet. Obwohl das Dichtelement 11, wenn kein Druck auf die ringförmige Fluidkammer 7a ausgeübt wird, in der ringförmigen Rille 2d angeordnet ist, wie dies durch eine gestrichelte Linie in Fig. 5 dargestellt ist, wird das Dichtelement 11 in eine in Fig. 5 durch eine durchgehende Linie dargestellte Position bewegt, und bei Druckbeaufschlagung wird der radiale innere Bereich der ringförmigen Fluidkammer 7a abgedichtet. Eine entsprechende ringförmige Vertiefung ist ebenso in der Antriebsscheibe 5 ausgebildet, und darin ist das andere Dichtelement 11 angeordnet.

Der Nutzen der oben beschriebenen Konstruktion liegt darin, dass keine radialen Vor­ sprünge vom Abtriebselement 6 aus erforderlich sind, so dass die radial äußere Fläche des Abtriebselements 6 bearbeitet und die Drossel C₂ problemlos und präzise auf der Drehbank hergestellt werden kann. Dadurch werden die Herstellungskosten reduziert, und da die Gleitanschläge 10 getrennt ausgebildet werden, ist die Bildung der Vorsprünge leichtgemacht.

Nachstehend wird die Funktionsweise des Schwungradsystems 1 gemäß der oben be­ schriebenen Ausführungsform beschrieben.

Wenn von der Kurbelwelle auf der Motorseite auf das erste Schwungrad 2 ein Drehmo­ ment ausgeübt wird, wird das Drehmoment anschließend über das Abtriebselement 6 auf das zweite Schwungrad 3, die Schraubenfedern 12a, 12b und 12c sowie das Viskositäts­ dämpfungssystem 4 übertragen. Wenn vom Motor aus Torsionsschwingungen erzeugt werden, dehnen sich nun die Schraubenfedern 12a, 12b und 12c wiederholt aus und zie­ hen sich entsprechend zusammen, und der Viskositätsdämpfungsteil 7 erzeugt eine vis­ kose Widerstandskraft, um die Torsionsschwingung zu dämpfen.

Bezugnehmend auf Fig. 4 werden nachstehend die Vorgänge zum Zeitpunkt der Drehung des ersten Schwungrads 2 und des zweiten Schwungrads 3 zueinander beschrieben.

Wenn von der Kurbelwelle auf der Motorseite her auf das erste Schwungrad 2 ein Dreh­ moment ausgeübt wird, beginnen das erste Schwungrad 2 und die Antriebsscheibe 5, sich bezüglich des Abtriebselements 6 zu drehen. Das erste Schwungrad 2 und die Antriebs­ scheibe 5 drehen sich dann in Drehrichtung R₁ aus ihrer in Fig. 4 gezeigten Stellung in torsionsfreiem Zustand weg. Wenn sich die Antriebsscheibe 5 in Drehrichtung R₁ bezüglich dem Abtriebselement 6 dreht, wird der Gleitanschlag 10 entsprechend in die Drehrichtung R₁ bewegt. Dadurch wird das Volumen der zweiten Unterkammer 17 verringert, und gleich­ zeitig erhöht sich das Volumen der ersten Unterkammer 16. Genauer gesagt, das Fluid in der zweiten Unterkammer 17 strömt durch die zweite Drossel C₁ zur ersten Unterkammer 16, und der Gleitanschlag 10 wird bewegt. Da der Querschnittsbereich der zweiten Drossel C₁ groß ist, ist der Viskositätswiderstand gering. Außerdem wird nur die Schraubenfeder 12c in einem Bereich kleinen Torsionswinkels zusammengedrückt, während die Schraubenfedern 12a und 12b erst zusammengedrückt werden, wenn deren Fe­ derplättchen 13 an die Fensteröffnung 6b des Abtriebselements 6 stößt. Deshalb wirken geringe Festigkeit und geringe Viskosität bis zu dem Punkt, an dem die Federsitze, d. h. jedes Federplättchen 13 an die jeweilige Fensteröffnung 6b stößt (d. h. bei kleinerem Drehbewegungswinkel).

Wird der Drehbewegungswinkel in Drehrichtung R₁ größer, stößt der Vorsprung 10a des Gleitanschlags 10 an die Endfläche der Vertiefung 6c des Abtriebselements 6 (s. Fig. 6). Dadurch wird die Drossel C₁ geschlossen und die erste Drossel C₂ geht in Betrieb. Der Vorsprung 10a wird an die Endfläche der Vertiefung 6c gedrückt, es wird eine zu beiden anstoßenden Schrägflächen senkrecht ausgeübte Kraft A erzeugt. Die Kraft A kann in eine Umfangskraftkomponente B und Radialkraftkomponente C aufgeteilt werden. Die Radial­ kraftkomponente C und eine Zentrifugalkraft führen dazu, dass der Gleitanschlag 10 radial nach außen gedrückt wird, wodurch die radial äußere Fläche des Gleitanschlags 10 an die radial innere Fläche des Kranzes 2c gedrückt wird und so dazwischen ein Spiel entsteht. Wenn das erste Schwungrad 2 sich weiter bezüglich des Gleitanschlags 10 dreht, wo der Gleitanschlag 10 am Abtriebselement 6 befestigt ist, wird zwischen diesen aufgrund tro­ ckener Reibung eine große Widerstandskraft erzeugt. Die Widerstandskraft kann durch Beeinflussung der sich ergänzenden Winkel der anstoßenden geneigten Flächen des Vor­ sprungs 10a und der Vertiefung 6c geregelt Werden.

Wenn der in Fig. 6 gezeigte Torsionswinkel weiter bis auf den in Fig. 7 gezeigten Winkel vergrößert wird, beginnt das Zusammendrücken der Schraubenfedern 12a und 12d. In dem Winkelbewegungsbereich, in dem die Schraubenfedern 12a und 12d zusammenge­ drückt werden, werden hohe Festigkeits- bzw. Ansprechcharakteristiken erreicht. Gleich­ zeitig strömt aus der ersten bogenförmigen Kammer 14 durch die erste Drossel C₂ Fluid in die zweite bogenförmige Kammer 15. Da der Querschnittsbereich der ersten Drossel C₂ klein ist, ist der Viskositätswiderstand groß. Der oben beschriebene Trockenreibungswi­ derstand kommt zum Viskositätswiderstand hinzu, wodurch eine hohe Widerstandskraft erreicht wird.

Außerdem wird nun das Anschlagelement 8 in die Drehrichtung R₁ bewegt, wodurch die Flüssigkeit, welche die Öffnung 6d des Abtriebselements 6 versorgt, sich in Richtung auf die zweite bogenförmige Kammer 15 ergießt. Dadurch fließt das in der Fensteröffnung 6b des Abtriebselements 6 angesammelte Fluid durch die Zentrifugalkraft und eine erhöhte Anziehungskraft der zweiten bogenförmigen Kammer 15 rasch in die zweite bogenförmige Kammer 15. Da sich im Innenraum der Fensteröffnung 6b die größte Menge viskosen Flu­ ids im radial inneren Bereich der ringförmigen Fluidkammer 7a sammelt und dieser Innen­ raum somit als Fluidreservoir wirkt, kann eine ausreichende Menge Fluid in die ringförmige Fluidkammer 7a zurückgeführt werden, wodurch in der ringförmigen Fluidkammer 7a kaum ein Fluidmangel entstehen kann.

Wird der in Fig. 7 gezeigte Torsionswinkel weiter auf den in Fig. 8 gezeigten Winkel ver­ größert, stößt das Anschlagelement 8 an den Gleitanschlag 10. Dadurch wird die Drehung des ersten Schwungrads 2 und der Antriebsscheibe 5 zum Antriebselement 6 erzwungen.

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Torsionscharakteristiken des Schwungradsystems 1 zeigt, wobei eine durchgezogene Linie statische Torsionscharakteristiken und eine gepunktete Linie dynamische Torsionscharakteristiken anzeigt. Bei den statischen Torsionscharakte­ ristiken ist ein Bereich kleinen Hysteresedrehmoments H₁, der in einem Bereich kleinen Torsionswinkels zu erkennen ist, ein Winkelbereich, in dem der Gleitanschlag 10 bezüglich der Abtriebsscheibe 6 gedreht wird, so dass die zweite Drossel C₁ arbeitet. Durch die erste Drossel C₂ wird ein großes Hysteresedrehmoment H₂ erzeugt. Der Grund dafür, warum das kleine Hysteresedrehmoment H₁ in einem Bereich großen Torsionswinkels zu sehen ist, ist der, dass bei Auftreten einer geringen Torsionsschwingung (beispielsweise Verbrennungsschwankungen) in einem Stadium, in dem Antriebssscheibe 5 durch einen vorbestimmten Winkel zum Abtriebselement 6 gedreht wird, der Gleitanschlag 10 in Um­ fangrichtung vom Ende der Vertiefung 6c des Abtriebselemente 6 getrennt wird, so dass die zweite Drossel C₁ arbeitet. Da das kleine Hysteresedrehmoment H₁ somit unabhängig von dem Winkel der Antriebsscheibe 5 zum Abtriebselement 6 erzeugt werden kann, kön­ nen leichte Schwingungen im Falle von beispielsweise Verbrennungsschwankungen wirk­ sam gedämpft werden.

Bei den in Fig. 9 gezeigten dynamischen Torsionscharakteristiken wird die Viskosität er­ heblich stärker als dies herkömmlich der Fall ist. Die Gründe hierfür sind im wesentlichen folgende:

• - Da eine ausreichende Fluidmenge aus der Fensteröffnung 6b des Abtriebsele­ ments 6 in die ringförmige Fluidkammer 7a zurückgeführt wird, kann kaum ein Flu­ idmangel auftreten.
• - Da das Dichtelement 11 die ringförmige Fluidkammer 7a abdichtet und das Ab­ triebselement 6 aus einem Stück besteht, treten kaum Fluidleckagen auf.
• - Eine durch das Andrücken der radial äußeren Fläche des Gleitanschlags 10 an die radial innere Fläche des Kranzes 2c erzeugte Trockenreibungskraft kommt noch zur Viskosität hinzu.

Da eine große viskose Dämpfungskraft über einen so großen Torsionswinkel ausgeübt wird, werden vor- und rückgerichtete Vibrationen einer Fahrzeugkarosserie zu Zeiten von Lastwechsel -tip-in/tip-out - und deren Vibrationen zum Zeitpunkt des Motorstarts ge­ dämpft. Nachfolgend wird ein Verfahren zum Zusammenbau des oben beschriebenen Schwungradsystems 1 beschrieben.

Zunächst werden die Wälzlager 22 und 23 in den radial inneren Bereich der Abtriebsnabe 6a des Abtriebselements 6 gepresst. Das Abtriebselement 6 mit den daran montierten Wälzlagern 22 und 23 wird an das erste Schwungrad 2 montiert. Nun werden Wälzlager 22 und 23 in den radial äußeren Bereich des Nabenbereichs 2a des ersten Schwungrads 2 gepresst. Vorher wird das Dichtelement 11 in der ringförmigen Rille 2d des ersten Schwungrads 2 angeordnet. Nach Montage des Abtriebselements 6 an das erste Schwungrad 2 wird der Sprengring 24 am Nabenteil 2a montiert. Dann werden das Feder­ plättchen 13 und die Schraubenfedern 12a, 12b und 12c am Abtriebselement 6 montiert. Die Anschlagelemente 8 werden mittels der Stifte 9 in der ringförmigen Fluidkammer 7a montiert, und der Gleitanschlag 10 wird weiter in die ringförmige Fluidkammer 7a einge­ fügt. In diesem Stadium wird Fluid (beispielsweise Schmierfett) in einen der ringförmigen Fluidkammern 7a entsprechenden Bereich gegeben. Die Antriebsscheibe 5, die eine ring­ förmige Rille aufweist, in welche das Dichtelement 11 eingefügt wird, wird mittels der Bol­ zen 19 am Kranz 2c des ersten Schwungrads 2 befestigt. Anschließend wird das Dicht­ element 20 zwischen dem radial inneren Bereich der Antriebsscheibe 5 und dem radial äußeren Bereich der Abtriebsnabe 6a eingesetzt.

Nach dem Zusammensetzen des Viskositätsdämpfungssystems 4 in der oben beschriebe­ nen Weise wird das zweite Schwungrad 3 mittels Bolzen 21 an der Abtriebsnabe 6a des Abtriebselements 6 befestigt.

Bei einer solchen Montagemethode kann das zweite Schwungrad 3 durch Entfernen oder Festziehen des Bolzens 21 problemlos ein- und ausgebaut werden. Außerdem können die Wälzlager 22 und 23 und das Dichtelement 20 beim Ein- und Ausbau des zweiten Schwungrads 3 unberührt bleiben, wodurch der Verschleiß der Wälzlager 22 und 23 und des Dichtelements 20 reduziert und somit deren Verwendungsdauer erhöht wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform einer Torsionsschwingungsdämpfungsvorrichtung ist die Lage der Fluidversorgungsöffnung oder der Fluidleitung geändert, wie in Fig. 10 ge­ zeigt, wodurch die Torsionscharakteristiken reguliert werden können. Im übrigen entspricht diese weitere Ausführungsform im wesentlichen der vorstehend beschriebenen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Wenn eine als Fluidleitung dienende Fluidversorgungsöffnung 51 in Drehrichtung R₂ verschoben wird, wie in Fig. 10 gezeigt, ist die Fluidversorgungsöffnung 51 zu dem Zeitpunkt offen mit der ersten bogenförmigen Kammer 14 verbunden, zu dem der Gleitanschlag 10 an das Abtriebselement 6 anstößt (ein für die oben beschriebene Ausführungsform in Fig. 6 gezeigter Zustand. Dadurch geht die erste Drossel C₂ erst in Betrieb, wenn die Fluidversorgungsöffnung 51 mit dem An­ schlagelement 8 überdeckt ist. Die Lage und Größe einer Fluidversorgungsöffnung 51 und die Anzahl der Fluidversorgungsöffnungen werden also verändert, um die Torsionscha­ rakteristiken regulieren zu können.

Zu noch einer weiteren Ausführungsform wird auf Fig. 11 ein Beispiel gezeigt, bei dem ein als Ausgangselement wirkendes Antriebselement und eine Abtriebsnabe getrennt vorge­ sehen sind. In diesem Fall besteht das mit dem Antriebselement 6 der oben beschriebe­ nen Ausführungsform vergleichbare Abtriebselement aus drei Abtriebsscheiben 66. In ei­ nem radial inneren Bereich der Abtriebsscheibe 66 sind wellenförmige Innenzacken 66a gebildet, und wellenförmige äußere Zacken, die in die wellenförmigen inneren Zacken 66a greifen, sind an einem radial äußeren Bereich einer Abtriebsnabe 86 ausgebildet. Die Ab­ triebsscheibe 66 und die Abtriebsnabe 86 sind somit voneinander durch eine Kerbverzah­ nung getrennt, wodurch die Durchbiegung eines zweiten Schwungrads 3 sich nicht so leicht auf die Abtriebsscheibe 66 auswirken kann. Wie bei der ersten Ausführungsform kann auch bei dieser Ausführungsform das zweite Schwungrad 3 problemlos demontiert werden, wodurch die Lebensdauer von Wälzlagern 82 und 83 erhöht wird. Die Aufgaben des ringförmigen Dichtungselements 20 der oben beschriebenen Ausführungsform werden hier von einem die Abtriebsnabe 86 erfassenden Dichtungselement 80 übernommen.

Claims (11)

1. Schwungradsystem (1) mit:
einem ersten Schwungrad (2), welches mit einer Welle verbindbar ist und einen Nabenbereich (2a), einen radialen Umfangsbereich (2c) und eine zwischen Na­ benbereich (2a) und Umfangsbereich (2c) angeordnete ringförmige Vertiefung auf­ weist;
einem innerhalb der ringförmigen Vertiefung angeordneten Viskositätsdämpfungs­ system (4) mit einem Antriebselement (5) und einem Abtriebselement (6; 66, 86), wobei das Antriebselement (5) mit dem radialen Umfangsbereich (2c) des ersten Schwungrades (2) verbunden ist;
einem mit dem Nabenbereich (2a) des ersten Schwungrades (2) verbundenen La­ ger (22, 23; 82, 83); und
einem zweiten Schwungrad (3);
dadurch gekennzeichnet,
dass das Lager (22, 23; 82, 83) mit dem Abtriebselement (6; 66, 86) verbunden ist,
dass das Lager (22, 23; 82, 83), das Antriebselement (5) und das erste Schwungrad (2) eine abgedichtete ringförmige Fluidkammer (7a) des Viskositätsdämpfungssystems (4) bilden,
und dass das zweite Schwungrad (3) abnehmbar an das Abtriebselement (6; 66, 86) mon­ tiert ist, wobei das zweite Schwungrad (3) ausschließlich mit der Axialfläche des Lagers (22, 23; 82, 83) in Kontakt steht und vollständig von dem Abtriebselement (6; 66, 86) ge­ tragen ist.

2. Schwungradsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
mehrere Vorsprünge (8), die starr mit dem ersten Schwungrad (2) verbunden sind und sich zumindest teilweise in die ringförmige Fluidkammer (7a) erstrecken, wobei ein Bereich des Abtriebselements (6; 66, 86) und die Vorsprünge (8) mehrere Flu­ idströmkammern (14, 15) umschließen;
eine Drossel (C₂) zwischen diesen Fluidströmkammern (14, 15), durch welche als Reaktion auf die Drehbewegung zwischen dem Abtriebselement (6; 66, 86) und dem ersten Schwungrad (2) Fluid strömt.

3. Schwungradsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (6; 66, 86) eine Abtriebsnabe (6a; 86) und mindestens einen mit der Abtriebsnabe (6a; 86) verbundenes Scheibenteil (6; 66) umfasst und dass das zweite Schwungrad (3) mit Bolzen (21) an dieser Abtriebsnabe (6a; 86) befestigt ist.

4. Schwungradsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (66) zwei kerbverzahnte Scheiben und eine ungezahnte Scheibe umfasst, die zwischen den beiden kerbverzahnten Scheiben angeordnet ist.

5. Schwungradsystem, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenbereich (2a) des ersten Schwungrades (2) mit einer Umfangsrille versehen ist, in der ein Sprengring (24) montiert ist, um das Lager (22, 23; 82, 83) am Nabenbereich (2a) zu halten.

6. Schwungradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (5) und das Abtriebselement (6) des Viskositätsdämpfungssys­ tems (4) mit entsprechenden Fensteröffnungen (6b) versehen sind, in denen mehrere Fe­ dern (12a-12c) zur Begrenzung der Drehbewegung des Antriebselement (5) und des Abtriebselement (6) angeordnet sind.

7. Verfahren zum Zusammenbau des Schwungradsystems (1) nach einem der voran­ stehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:

• - Montieren des Lagers (22, 23; 82, 83) an dem Abtriebselement (6; 66, 86);
• - Montieren des Lagers (22, 23; 82, 83) an den Nabenbereich (2a) des ersten Schwungrades (2) derart, dass es mit dem Abtriebselement (6; 66, 86) drehbar ist;
• - Zusammensetzen des Viskositätsdämpfungssystems (4) und Verbinden desselben über das Antriebselement (5) mit dem ersten Schwungrad (2) in der Weise, dass das Lager (22, 23; 82, 83), das Antriebselement (5) und das erste Schwungrad (2) das Viskositätsdämpfungssystem (4) begrenzen und dass ein innerer Kranz des Lagers (22, 23) in den Nabenbereich (2a) des ersten Schwungrades (2) und ein äußerer Kranz in das Abtriebselement (6) eingreift; und
• - Montieren des zweiten Schwungrades (3) abnehmbar an dem Abtriebselement (6).

8. Verfahren nach Anspruch 7 zum Herstellen eines Schwungradsystems nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verbinden des Viskositätsdämpfungssystems (4) an dem ersten Schwung­ rad (2) die Vorsprünge (8) starr mit dem ersten Schwungrad (2) verbunden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zusammensetzen des Viskositätsdämpfungssystems (4) in jeder der Flu­ idströmkammern (14, 15) ein Gleitanschlag (10) eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zusammensetzen und Verbinden des Viskositätsdämpfungssystems ferner die Fluidströmkammern (14, 15) mit Fluid befüllt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Montage des Lagers (22, 23; 82, 83) und des Abtriebselements (6; 66, 86) an einem Bereich des ersten Schwungrads (2) und vor dem Zusammensetzen und dem Ver­ binden des Viskositätsdämpfungssystems (4) an einem Bereich des Antriebselements (5) je eine Dichtvorrichtung (11) angebracht wird, wobei die Dichtvorrichtungen (11) zum Ab­ dichten des Viskositätsdämpfungssystems (4) dienen.