DE4426317C2 - Einrichtung zur Unterdrückung von Schwingungen in einer Kurbelwelle - Google Patents
Einrichtung zur Unterdrückung von Schwingungen in einer KurbelwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterdrückung
von Schwingungen in einer Motorkurbelwelle
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine wird durch
die Einwirkung der von den Pleuelstangen übertragenen Kräfte
einer Serie von Impulsen unterworfen. Wenn diese Impulse in
derselben Größenordnung wie die Eigenfrequenz der Kurbel
welle auf diese übertragen werden, entstehen unerwünschte
Schwingungen, zu deren Dämpfung oder Abschwächung unter
schiedliche Anordnungen eingesetzt werden.
So ist bereits vorgeschlagen worden, mehrere Trägheitskörper
oder Gewichte an dem mit dem Ende der Kurbelwelle verbunde
nen Schwungrad anzubringen. Die Trägheitsgewichte können
sich gegenüber der Kurbelwelle relativ frei sowohl in radi
aler als auch in Umfangsrichtung bewegen, um von der Kurbel
welle Energie aufzunehmen und in diese einzuleiten und damit
den gewünschten Dämpfungseffekt zu erzielen.
Die ältere Druckschrift DE 43 28 927 A1 beschreibt eine
Schwungradanordnung, welche aus einem Hauptrotator und einem
Unterrotator besteht. Sowohl der Hauptrotator als auch der
Unterrotator sind an der Kurbelwelle befestigt. Hierbei weist der
Unterrotator in Axialrichtung eine geringere Steifigkeit auf.
Schließlich sind bei der Schwungradanordnung die Dämpfungsmassen
radial außerhalb in Bereichen angeordnet, an welchen der
Unterrotator am Hauptrotator befestigt ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Einsatz einer solchen Einrichtung
bei einem Schwungrad zu ermöglichen, das Teil einer Reibungskupplung
ist, wobei die Trägheitsgewichte vor einer Beschädigung durch Wärme
geschützt werden sollen, die durch die Reibung zwischen der
Kurbelwelle und einer Reibungskörperanordnung der Kupplung erzeugt
wird.
Die Aufgabe wird durch Merkmale des Hauptanspruches gelöst; die
Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum
Inhalt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei
zeigt:
Fig. 1 in einem Schnitt in der Linie 1-1 von Fig. 2 eine
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine im Maßstab verkleinerte Vorderansicht in Rich
tung des Pfeiles 2 von Fig. 1 mit weggelassener
Motorkurbelwelle,
Fig. 3 eine Teilvergrößerung von Fig. 2 dar, die die von
einem Trägheitsgewicht eingenommen verschiedenen
Stellungen während einer Kurbelwellenumdrehung zeigt.
Fig. 1 zeigt die Kurbelwelle 10 einer Verbrennungskraftma
schine, eine Treibscheibe 12 und ein Schwungrad 14.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besitzt die Treibscheibe 12 eine
zentrale kreisförmige Öffnung 18 und eine Reihe von inneren
Bohrungen 20, die in gleichen Abständen entlang eines zu der
kreisförmigen Öffnung 18 konzentrischen Kreises liegen.
Durch diese Bohrungen 20 ist die Treibscheibe 12 mittels
Kopfschrauben oder Bolzen 22 an dem hinteren Ende der Kur
belwelle 10 zu gemeinsamer Drehung um eine Achse 24 befes
tigt. Angrenzend an ihren Außenumfang hat die Treibscheibe
12 eine Reihe von Bohrungen 26, die in gleichen Abständen
entlang eines zu der Achse 24 konzentrischen Kreises liegen.
Durch diese Bohrungen 26 ist die Treibscheibe 12 mittels
Kopfschrauben oder Bolzen 28 an dem Schwungrad 14 befestigt.
Die Kopfschrauben 28 sind in zugehörige Gewindebohrungen 30
geschraubt, die in eine axial vorstehende Verdickung 32 des
Schwungrades 14 eingeformt sind. Die axial vorstehende Ver
dickung 32 verläuft in einem Kreis um die Achse 24 und ist
angrenzend an den Außenumfang 34 des Schwungrades 14 ausge
bildet. Das Schwungrad 14 besitzt eine zentrale Öffnung 36
und eine diese zentrale Öffnungen 36 definierende innere Um
fangskante 38. Ferner besitzt das Schwungrad 14 eine Ausneh
mung 40, die sich von der inneren Umfangskante 38 radial
nach außen bis zu der axial vorstehenden Verdickung 32 er
streckt. Die Treibscheibe 12 liegt an der axial vorstehenden
Verdickung 32 und bildet einen Spalt 42.
In der zentralen Öffnung 36 des Schwungrades 14 ist ein Ein
stell- bzw. Verstärkungsring 44 angeordnet, der an einem
axialen Ende mit einem Flansch 46 versehen ist. Über diesen
Flansch 46 ist der Einstellring 44 mittels der Kopfschrauben
22 an der Treibscheibe 12 festgelegt. Um eine axiale Verla
gerung der Treibscheibe 12 gegenüber dem Einstellring 44 in
Richtung der Achse 24 der Innenkante 38 des Schwungrades 14
zu begrenzen, weist der Einstellring 44 eine Abkantung 48
auf.
Die entgegengesetzte Seite des Schwungrades 14 trägt eine
Reibungskupplung 50. Die Reibungskupplung 50 ist von bekann
ter Bauart mit einer Abdeckung 52, einer Reibungskörperan
ordnung 54 und einer Druckplatte 56, die den Reibungskörper
in festen Eingriff mit der anderen Seite des Schwungrades 14
vorspannt. Durch den Reibungseingriff der Reibungskörperan
ordnung 54 mit dem Schwungrad 14 wird Wärme erzeugt. Da die
Treibscheibe 12 und das Schwungrad nur an ihren radial
außenliegenden Kanten in direkter Berührung sind und der
Spalt 42 vorgesehen ist, wird die Übertragung von Wärme von
dem Schwungrad 14 auf die Treibscheibe 12 auf ein Minimum
reduziert.
An seinem Außenumfang besitzt das Schwungrad 14 eine Verzah
nung 58.
Das Schwungrad 14 ist als starres Trägheitsteil ausgebildet,
während die Treibscheibe 12 aus einer elastischen Platte
besteht. Die Treibscheibe 12 weist in einer zu der Achse 24
normal verlaufenden Ebene eine erste Steifigkeit bzw. dyna
mische Elastizität auf, die hoch genug ist, um das Drehmo
ment zwischen der Motorkurbelwelle 10 und dem Schwungrad 14
zu übertragen, und in einer die Achse 24 einschließenden
Ebene eine zweite Steifigkeit bzw. dynamische Elastizität,
die geringer als die erste Steifigkeit ist. Anders ausge
drückt ist die Scheibe 12 in der die Achse 24 einschließen
den Ebene elastisch.
Die Treibscheibe 12 ist mit einer Reihe von Taschen 60 ver
sehen, die in gleichen Abständen auf einer Kreislinie um die
Achse 24 angeordnet sind, und Trägheitsgewichte 62 sind so
angeordnet, daß sie in den jeweiligen Taschen 60 rollen
können.
Wenn die Kurbelwelle 10 umläuft, werden die Trägheitsgewich
te 62 gegen die radial äußeren Flächen der Taschen 60 ge
drückt und nehmen die in Fig. 2 gezeigte Lage ein. Wenn die
Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 10 vollständig konstant
bliebe, würden die Trägheitsgewichte 62 dauernd in dieser
Lage bleiben. Die Kurbelwellengeschwindigkeit bleibt jedoch
nicht konstant, sondern unterliegt einer Serie von Impulsen,
die sich beschleunigend und verzögernd auf die Kurbelwelle
10, die Treibscheibe 12 und das Schwungrad 14 auswirken.
Das Verhalten der Trägheitsgewichte 62 während der Beschleu
nigung und Verzögerung der Kurbelwelle 10 und der Treib
scheibe 12 wird in Fig. 3 verdeutlicht, in der die Bewegung
des Trägheitsgewichts 62 entlang der Fläche der Tasche 60
dargestellt ist. Unter der Voraussetzung, daß die Beschleu
nigung der Treibscheibe 12 die durch den Pfeil 64 bezeichne
te Richtung hat, erzeugt die Massenträgheit eine durch den
Vektor 66 bezeichnete Kraft nach rechts. Die auf das Träg
heitsgewicht 62 einwirkende Zentrifugalkraft wirkt weiterhin
an der Treibscheibe 12 radial nach außen, wie durch den Vek
tor 68 angezeigt. Die Resultierende dieser beiden Vektoren
ist mit 70 bezeichnet und zeigt, daß das Trägheitsgewicht 62
gegen die Seitenwand der Tasche 60 eine Kraft ausübt, die
den die Treibscheibe 12 und das Schwungrad 14 beschleunigen
den Kräften entgegenwirkt und dementsprechend zu einer Redu
zierung der Beschleunigung führt.
Es ist zu beachten, daß das Trägheitsgewicht 62 gegen die
Wirkung der Zentrifugalkraft nach innen und gegen die Träg
heitskraft nach rechts bewegt wird. Das Trägheitsgewicht 62
hat damit Energie gespeichert, die der Treibscheibe 12, dem
Schwungrad 14 und der Kurbelwelle 10 entzogen worden ist.
Wenn die Beschleunigung der Kurbelwelle 10, der Treibscheibe
12 und des Schwungrades 14 auf Null zurückgeht, führt die
auf das Trägheitsgewicht 62 wirkende Zentrifugalkraft das
Trägheitsgewicht 62 an die Außenseite der Tasche 60 zurück,
wie in Fig. 2 gezeigt. Der genaue Bewegungsablauf der Träg
heitsgewichte 62 kann wegen der hohen Drehgeschwindigkeit
der sie tragenden Treibscheibe 12 nicht beobachtet werden,
jedoch ist anzunehmen, daß die in der beschriebenen Weise in
dem Trägheitsgewicht 62 gespeicherte Energie das Trägheits
gewicht 62 veranlaßt, sich über die Mittellage hinaus etwas
nach links zu bewegen, wie in Fig. 3 punktiert angedeutet,
und damit der Kurbelwelle 10, der Treibscheibe 12 und dem
Schwungrad 14 Energie zuführt. Es ist anzunehmen, daß die
Trägheitsgewichte 62 zwischen den beiden in Fig. 3 gezeigten
Stellungen oszillieren und dabei der Treibscheibe 12 und dem
Schwungrad 14 abwechselnd Energie entziehen und wieder zu
führen. Da diese Oszillation außerhalb der Eigenfrequenz
phase der Kurbelwelle 10 liegt, wirkt sie einer Schwingung
der Kurbelwelle 10 entgegen oder dämpft sie ab.
Wegen des wechselnden Eingreifens und Lösens der Reibungs
kupplung 50 speichert das Schwungrad 14 Wärmeenergie, die
durch die Reibung zwischen der Reibungskörperanordnung 54
und der angrenzenden Fläche des Schwungrades 14 erzeugt
wird. Diese Energie wird durch den Außenumfang des Schwung
rades 14 an die Umgebung abgegeben. Da der unmittelbare Kon
takt zwischen der Treibscheibe 12 und dem Schwungrad 14 auf
die axial vorstehende Verdickung 32 mit dem dazwischen be
lassenen Spalt 42 beschränkt ist, ist die Übertragung von
Wärme von dem Schwungrad 14 auf die Treibscheibe 12 mit den
darauf befindlichen Taschen 60 und den Trägheitsgewichten 62
auf ein Minimum reduziert. Infolgedessen können die zylin
drischen Trägheitsgewichte 62 und die Taschen 60 nicht durch
die Wärme geschädigt werden und haben eine größere Haltbar
keit.
Es ist ferner zu beachten, daß die Biegeschwingungen der
Kurbelwelle 10 durch die Elastizität der Treibscheibe 12
modifiziert werden können. Somit kann eine Resonanzfrequenz
von Biegeschwingungen der Kurbelwelle 10 durch Austauschen
der Treibscheibe 12 gegen eine andere abgewandelt werden,
wodurch für den Hersteller der Anpassungsaufwand erleichtert
wird.
Zusammengefaßt weist eine Treibscheibe 12 eine Reihe von
Taschen 60 auf, die in einem Kreis um die Drehachse 24 ange
ordnet sind, sowie Trägheitsgewichte 62, die in den Taschen
abrollen können. Die Treibscheibe 12 ist an der Motorkurbel
welle 10 zu gemeinsamer Drehung befestigt. An der Treib
scheibe 12 ist ein Schwungrad 14 zu gemeinsamer Drehung be
festigt. Eine Kupplung 50 weist eine mit dem Schwungrad 14
in Eingriff befindliche Reibungskörperanordnung 54 auf. Die
Treibscheibe 12 ist elastisch und besitzt in einer zu der
Achse 24 normal verlaufenden Ebene eine erste Steifigkeit,
die ausreichend groß ist, um ein Drehmoment zwischen der
Motorkurbelwelle 10 und dem Schwungrad 14 zu übertragen, so
wie in einer die Achse einschließenden Ebene eine zweite
Steifigkeit, die geringer ist als die erste Steifigkeit. Mit
dieser Einrichtung wird die Übertragung von Wärme, die durch
den Reibeingriff zwischen dem Schwungrad 14 und der Rei
bungskörperanordnung 54 entsteht, auf die Taschen 60
reduziert.
Claims (5)
1. Einrichtung zur Unterdrückung von Schwingungen in einer
Motorkurbelwelle (10), gekennzeichnet durch:
eine Reibungskupplung (50) mit einer Reibungskörperanord nung (54);
ein einen Teil der Reibungskupplung (50) bildendes Schwungrad (14), das mit der Reibungskörperanordnung (54) in Eingriff zu bringen ist; und
eine Treibscheibe (12), welche an ihrem Innenumfang be nachbarten Bereichen an der Motorkurbelwelle (10) befe stigt ist, wobei die Treibscheibe (12) zudem am Schwung rad (14) befestigt ist, um mit diesem um die Rotations achse (24) der Motorkurbelwelle (10) zu rotieren;
wobei die Treibscheibe (12) eine Reihe von Taschen (60) aufweist, die in Abstand in einem Kreis um die Drehachse (24) angeordnet sind, und Trägheitsgewichte (62) in die jeweiligen Taschen (60) so eingesetzt sind, daß sie darin rollen können;
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schwungrad (14) nicht an der Motorkurbelwelle (10) befestigt ist;
die Treibscheibe (12) an ihrem Außenumfang benachbarten Bereichen am Schwungrad (14) befestigt ist;
die Trägheitsgewichte (62) zwischen den Bereichen, an welchen die Treibscheibe (12) an der Motorkurbelwelle (10) befestigt ist, und den dem Außenumfang der Treib scheibe (12) benachbarten Bereichen angeordnet sind; und
die Treibscheibe (12) elastisch ist und in einer zu der Achse (24) normal verlaufenden Ebene eine erste Steifig keit bzw. dynamische Elastizität aufweist, die ausrei chend groß ist, um ein Drehmoment zwischen der Motorkur belwelle (10) und dem Schwungrad (14) zu übertragen, so wie in einer die Achse (24) einschließenden Ebene eine zweite Steifigkeit bzw. dynamische Elastizität aufweist, die geringer als die erste Steifigkeit ist.
eine Reibungskupplung (50) mit einer Reibungskörperanord nung (54);
ein einen Teil der Reibungskupplung (50) bildendes Schwungrad (14), das mit der Reibungskörperanordnung (54) in Eingriff zu bringen ist; und
eine Treibscheibe (12), welche an ihrem Innenumfang be nachbarten Bereichen an der Motorkurbelwelle (10) befe stigt ist, wobei die Treibscheibe (12) zudem am Schwung rad (14) befestigt ist, um mit diesem um die Rotations achse (24) der Motorkurbelwelle (10) zu rotieren;
wobei die Treibscheibe (12) eine Reihe von Taschen (60) aufweist, die in Abstand in einem Kreis um die Drehachse (24) angeordnet sind, und Trägheitsgewichte (62) in die jeweiligen Taschen (60) so eingesetzt sind, daß sie darin rollen können;
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schwungrad (14) nicht an der Motorkurbelwelle (10) befestigt ist;
die Treibscheibe (12) an ihrem Außenumfang benachbarten Bereichen am Schwungrad (14) befestigt ist;
die Trägheitsgewichte (62) zwischen den Bereichen, an welchen die Treibscheibe (12) an der Motorkurbelwelle (10) befestigt ist, und den dem Außenumfang der Treib scheibe (12) benachbarten Bereichen angeordnet sind; und
die Treibscheibe (12) elastisch ist und in einer zu der Achse (24) normal verlaufenden Ebene eine erste Steifig keit bzw. dynamische Elastizität aufweist, die ausrei chend groß ist, um ein Drehmoment zwischen der Motorkur belwelle (10) und dem Schwungrad (14) zu übertragen, so wie in einer die Achse (24) einschließenden Ebene eine zweite Steifigkeit bzw. dynamische Elastizität aufweist, die geringer als die erste Steifigkeit ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Treibscheibe (12) und dem Schwungrad (14) an
grenzend an die Taschen (60) ein Spalt (42) ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Schwungrad (14) eine axial vorstehende Verdic
kung (32) aufweist, die angrenzend an dessen Außenumfang in
einem Kreis um die Achse (24) verläuft, und daß die Treib
scheibe (12) an der axial vorstehenden Verdickung (32) unter
Ausbildung des Spaltes (42) anliegt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schwungrad (14) eine von einer inne
ren Umfangskante (38) gebildete zentrale Öffnung (36) auf
weist, und daß ein Einstellring (44) mit einem an der Treib
scheibe (12) befestigten Flansch (46) vorgesehen ist, sowie
eine Einrichtung (48) zum Begrenzen einer axialen Verlage
rung der Innenkante (38) des Schwungrades (14) gegenüber der
Treibscheibe (12) bezüglich der Achse (24).
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Taschen (60) in gleichen Abständen
auf einer Kreislinie um die Achse (24) angeordnet sind.
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- 1994-07-25 DE DE4426317A patent/DE4426317C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4328927A1 (de) * | 1992-08-28 | 1994-03-03 | Nissan Motor | Schwungrad |
Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: VALEO UNISIA TRANSMISSIONS K.K., ATSUGI, KANAGAWA, |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |