DE60219269T2

DE60219269T2 - Anlasschwungrad mit Fixierung an der radialen Fläche des Zahnkranzes

Info

Publication number: DE60219269T2
Application number: DE60219269T
Authority: DE
Inventors: Jean Bonnefous; Frank Douillard; Serge Gaudu
Original assignee: Defontaine SA
Current assignee: Defontaine SA
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-11-16
Also published as: FR2833056A1; JP2003247602A; ATE358773T1; US20030145676A1; DE60219269D1; FR2833056B1; EP1318296A1; EP1318296B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anlassschwungrad, das dazu geeignet ist mit einem Anlasserritzel einzugreifen zum Starten von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Fahrzeuge wie Automobile (FR-A-2 799 253).
Es sind Anlassschwungräder für Verbrennungsmotoren bekannt, die drehbar um eine Drehachse ausgebildet sind, und die einen Träger und einen an dem Träger befestigten Zahnkranz aufweisen, wobei der Träger ein äußeres Umfangsende besitzt, das eine radiale Fläche und eine Umfangsfläche aufweist, und wobei der Zahnkranz ein inneres Umfangsende besitzt, das eine komplementäre radiale Fläche und eine komplementäre Umfangsfläche aufweist.
Ein großes Problem bezüglich der Anlassschwungräder ist ihre Lebensdauer. Die Schwungräder sind gewöhnlich in der Lage zwischen 20.000 und 60.000 Anlassvorgänge auszuhalten und sicherzustellen, was sich als unzureichend erweisen wird angesichts der Gesetzgebungsvorhaben, die darauf abzielen das Abstellen des Motors vorzuschreiben, wenn sich das Fahrzeug im Haltezustand befindet (an einer roten Ampel, in Staus...).
Die Anmelderin hat in der französischen Patentanmeldung Nr. 99 12 240 vom 30. September 1999 ein Schwungrad beschrieben, dessen Zahnkranz an dem Träger mittels ihrer jeweiligen Umfangsflächen und komplementären Umfangsflächen befestigt ist und dessen Befestigung eine radiale Verformung des Zahnkranzes zulässt. Solche Schwungräder halten leicht zwischen 200.000 und 300.000 Anlassvorgänge aus.
Ein Nachteil dieser Schwungräder mit „langer Lebensdauer" besteht in der Schwierigkeit, das äußere Hin- und Herbewegen des Zahnkranzes gegenüber der Kurbelwelle zu beherrschen.
In der Tat werden das Schwungrad und das Zahnrad getrennt bearbeitet mit insbesondere mechanischen Bearbeitungstoleranzen des Innendurchmessers der komplementären Umfangsfläche des Zahnkranzes und des Außendurchmessers der Umfamgsfläche des Trägers. Während des Zusammenbaus des Schwungrades führt die Befestigung der komplementären Umfangsfläche des Zahnkranzes an der Umfangsfläche des Trägers dazu, dass sich die Toleranzen in radialer Richtung häufen, wenn das Schwungrad einmal zusammengebaut ist.
Das sich stellende Problem besteht darin ein Schwungrad zu erhalten, dessen äußeres Hin- und Herbewegen des Kranzes bezüglich der Kurbelwelle verringert ist, wobei es gleichzeitig eine Struktur aufweist, die erlaubt Lebensdauern beizubehalten, die zumindest zwischen 200.000 und 300.000 Anlassvorgängen liegen.
Erfindungsgemäß ist ein Schwungrad eines Verbrennungsmotors, das drehbar um eine Drehachse ausgebildet ist und einen Träger und einen Zahnkranz aufweist, der an dem Träger befestigt ist, wobei der Träger ein äußeres Umfangsende mit einer radialen Fläche besitzt, und wobei der Zahnkranz ein inneres Umfangsende besitzt mit einer komplementären radialen Fläche, dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zahnkranz derart ausgebildet ist, dass er eine radiale Verformung des Zahnkranzes zu der Drehachse hin zumindest in bestimmten Verformungswinkelsektoren zulässt, welche den Druck- und Entspannungsbereichen der Kolben des Motors entsprechen, und dass die komplementäre radiale Fläche in den Befestigungswinkelsektoren, die zwischen zwei benachbarten Verformungswinkelsektoren angeordnet sind, an der radialen Fläche befestigt ist.
Erfindungsgemäß häufen sich die mechanischen Bearbeitungstoleranzen des Innendurchmessers der komplementären Umfangsfläche und des Außendurchmessers der Umfangsfläche nicht mehr, wenn das Schwungrad einmal zusammengebaut ist, vorausgesetzt, dass diese beiden Flächen nicht mehr die Rolle der Fläche spielen, die ermöglicht den Zahnkranz gegenüber dem Träger während des Zusammenbaus des Schwungrades zu positionieren und den Zahnkranz an dem Träger zu befestigen.
Weitere Besonderheiten der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen hervorgehen, die beispielhaft und nicht begrenzend gegeben ist.
1 stellt in Vorderansicht ein Schwungrad gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dar;
2 stellt eine radiale Schnittansicht gemäß der Linie I-I der 1 dar;
3 stellt eine radiale Schnittansicht gemäß der Linie II-II der 1 dar;
4 stellt eine Detailansicht des radialen Endes IV der 2 dar; 5 stellt eine Detailansicht des radialen Endes V der 3 dar;
6 ist eine ähnliche Ansicht wie 4 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
7 ist eine ähnliche Ansicht wie 5 der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Ein Schwungrad 1 eines Verbrennungsmotors ist axial in Drehung um eine Drehachse 2 angebracht. Das Schwungrad 1 weist einen Träger 3 auf, der mechanisch mit einer Kurbelwelle, beispielsweise durch Bolzenverschraubung, verbunden ist, und einen Zahnkranz 4, der mit dem Träger verbunden ist.
Der Träger 3 und der Zahnkranz 4 weisen gegenseitig ein äußeres Umfangsende 5 und ein inneres Umfangsende 6 auf, wobei das innere Umfangsende 6 des Zahnkranzes 4 an dem äußeren Unfangsende 5 des Trägers 3 befestigt ist.
Das äußere Umfangsende 5 weist eine Umfangsfläche 7 und eine radiale Fläche 8 auf. Ebenso weist das innere Umfangsende 6 eine komplementäre Umfangsfläche 9 und eine komplementäre radiale Fläche 10 auf.
Die Befestigung des Zahnkranzes 4 an dem Träger 3 wird durch die Befestigung der komplementären radialen Fläche 10 des Zahnkranzes 4 an der radialen Fläche 8 des Trägers 3 derart realisiert, dass eine radiale Verformung des Zahnkranzes 4 zu der Drehachse 2 hin während des Eingriffs des Zahnkranzes 4 in das Anlasserritzel möglich ist.
Um eine radiale Verformung des Zahnkranzes 4 möglich zu machen, gibt es ein Spiel 13 zwischen der Umfangsfläche 7 des Trägers 3 und der komplementären Umfangsfläche 9 des Zahnkranzes 4, welche ihr gegenüberliegt. Es gibt somit keinen Kontakt zwischen der Umfangsfläche 7 des Trägers 3 und der komplementären Umfangsfläche 9 des Zahnkranzes 4.
Der Zahnkranz 4 ist derart ausgebildet, dass eine radiale Verformung des Zahnkranzes 4 zu der Drehachse 2 des Schwungrades 1 zumindest in Verformungswinkelsektoren 12 möglich ist, welche den Druck- und Entspannungsbereichen der Kolben des Motors entsprechen, und er ist mit seiner komplementären radialen Fläche 10 an der radialen Fläche 8 in Befestigungswinkelsektoren 14 befestigt, die jeweils zwischen zwei benachbarten Verformungswinkelsektoren 12 angeordnet sind.
Um die radiale Verformung des Zahnkranzes 4 zu erleichtern, gibt es ein Spiel 23 zwischen der radialen Fläche 8 des Trägers 3 und der komplementären radialen Fläche 10 des Zahnkranzes 4, welche ihr zumindest in dem Bereich aller Verformungswinkelsektoren 12 gegenüberliegt. In den 4 und 6, welche eine Schnittansicht entlang einem in einem Verformungswinkelsektor 12 angeordneten Radius darstellen, gibt es keinen Kontakt zwischen der gesamten radialen Fläche 8 des Trägers 3 und der gesamten komplementären radialen Fläche 10 des Zahnkranzes 4, welche ihr gegenüberliegt.
In den in den 1 bis 7 illustrierten Beispielen weist die radiale Fläche 8 des Trägers 3 in den Befestigungswinkelsektoren 14 Öffnungen 15 auf und die komplementäre radiale Fläche 10 des Zahnkranzes 4 weist in diesen gleichen Befestigungswinkelsektoren 14 komplementäre Öffnungen 16 auf.
Die Öffnungen 15 und die komplementären Öffnungen 16 erstrecken sich parallel zu der Drehachse 2 des Schwungrades 1. Jede Öffnung 15 mündet an der radialen Fläche 8 und jede komplementäre Öffnung 16 mündet an der komplementären radialen Fläche 10, wobei sie der jeweiligen Öffnung 15 gegenüberliegt.
Der Zahnkranz 4 ist an dem Träger 3 durch Schrauben 17 befestigt, welche jeweils in der Öffnung 15 und in der entsprechenden komplementären Öffnung 16 verschraubt sind.
Der Druckkontakt zwischen der radialen Fläche 8 des Trägers 3 und der komplementären radialen Fläche 10 des Zahnkranzes 4 ist auf die Druckkontaktbereiche 18 begrenzt, welche an die Öffnungen 15 und an die komplementären Öffnungen 16 angrenzen.
In den in den 1 bis 7 illustrierten Ausführungsformen gibt es auch ein Spiel 23 zwischen der radialen Fläche 8 des Trägers 3 und der komplementären radialen Fläche 10 des Zahnkranzes 4, welche ihr gegenüberliegt, außerhalb der Verformungswinkelsektoren 12: wie in den 5 und 7 zu sehen, welche eine Schnittansicht entlang einem in einem Befestigungswinkelsektor 14 angeordneten Radius darstellen, gibt es außerhalb des Druckkontaktbereiches 18 keinen Kontakt zwischen der radialen Fläche 8 und der komplementären radialen Fläche 10.
Der Zahnkranz 4 weist eine radiale Dicke 19, 20 auf, die von dem Winkelabstand zu den Verformungswinkelsektoren 12 abhängt.
Die radiale Dicke 20 des Zahnkranzes 4 in den Verformungswinkelsektoren 12 ist geringer als diejenige 19 des Zahnkranzes 4 in den Befestigungswinkelsektoren 14.
In dem in den 1 bis 7 illustrierten Beispiel ist die radiale Dicke 19 des Zahnkranzes 4 bei den Winkelsektoren, welche die Druckkontaktbereiche 18 aufweisen, größer als die radiale Dicke 20 des Zahnkranzes 4 bei den Winkelsektoren, die von den Druckkontaktbereichen 18 entfernt liegen.
Die geringe Dicke 20 in den Verformungswinkelsektoren 12 erleichtert die radiale Verformung des Zahnkranzes und die größere Dicke 19 in den Befestigungswinkelsektoren 14 erlaubt eine ausreichend große Kontaktfläche zu erhalten, um eine zuverlässige Befestigung des Zahnkranzes 4 an dem Träger 3 auszubilden.
Gemäß der in den 6 und 7 illustrierten Ausführungsform weist das Schwungrad 1 einen Abdichtungsring 21 aus viskoelastischem Material auf, der in einer Ringnut 22, welche in der radialen Fläche 8 des Trägers 3 ausgeführt ist, und welche sich in Kontakt mit der komplementären radialen Fläche 10 des Zahnkranzes 4 befindet, unter Spannung in axiale und radiale Richtung gesetzt wird.
Wie in den 6 und 7 zu sehen, ist die Ringnut 22 in einem radialen Kranz 11 der radialen Fläche 8 des Trägers 3 ausgeführt, wobei das Spiel 23 zwischen der radialen Fläche 8 und der komplementären radialen Fläche 10 entlang der Fläche des radialen Kranzes 11 besteht. Trotz des Abstandes, der die radiale Fläche 8 von der komplementären radialen Fläche 10 in dem Bereich des radialen Kranzes 11 trennt, befindet sich der Abdichtungsring 21 in Kontakt mit der komplementären radialen Fläche 10 und ist durch Druck in die axiale und radiale Richtung unter Spannung gesetzt.
Der Abdichtungsring 21 ermöglicht, die Anlassgeräusche durch Absorption der Vibrationen zu verringern, welche die Schallwelle über einen Festkanal übertragen.
Es ist natürlich möglich, die Ringnut 22 in der komplementären radialen Fläche 10 des Zahnkranzes 4 auszuführen, wobei der Abdichtungsring 21 sich dann in Kontakt mit der radialen Fläche 8 des Trägers 3 befindet.
So wurde ein Schwungrad 1 beschrieben, dessen Zahnkranz 4 mit Hilfe seiner komplementären radialen Fläche 10 an der radialen Fläche 8 des Trägers 3 befestigt ist, was eine radiale Verformung des Kranzes 4 während des Eingriffs des Zahnkranzes 4 in das Anlasserritzel ermöglicht.
Außerdem erlaubt eine solche Erfindung das Schwungrad 1 zusammenzubauen, ohne auf die mechanischen Bearbeitungstoleranzen der Umfangsfläche 7 und der komplementären Umfangsfläche 9 zu achten.
Die Herstellung eines Schwungrades 1 kann beispielsweise erfolgen, indem die folgenden Schritte durchgeführt werden:

– die komplementäre radiale Fläche 10 wird auf der radialen Fläche 8 positioniert, wobei die Drehachsen des Zahnkranzes 4 und des Trägers 3 mit derjenigen des Schwungrades 1 zusammenfallen,
– in axialer Richtung wird kontinuierlich jede Öffnung 15 durchgebohrt, die an der radialen Fläche 8 mündet, wobei die komplementäre Öffnung 16 sie verlängert, was ermöglicht den Zahnkranz 4 bezüglich des Trägers winkelig und radial zu positionieren, ohne dass die Abmessungsabweichungen der Umfangsfläche 7 und der komplementären Umfangsfläche 9 störend Einfluss nehmen,
– eine Schraube 17 wird in jede Öffnung 15 und entsprechende komplementäre Öffnung 16 eingeführt, so dass die komplementäre radiale Fläche 10 des Zahnkranzes 4 an der radialen Fläche 8 des Trägers 3 befestigt wird, wobei die Öffnungen 15 und die komplementären Öffnungen 16 natürlich aufgrund ihrer durchgehenden Bohrung miteinander ausgerichtet sind.

Die Befestigung des Zahnkranzes 4 an dem Träger 3 mit Hilfe der radialen Fläche 8 und der komplementären radialen Fläche 10 bewirkt, dass die Hin- und Herbewegung des Kranzes 4 bezüglich der Achse 2 so um einen Faktor zwischen 2 und 3 gegenüber den Zahnkränzen verringert wird, welche mit Hilfe der Umfangsfläche und der komplementären Umfangsfläche befestigt sind.
Außerdem erhöht sich die Lebensdauer des Schwungrades (neben der radialen Verformung des Zahnkranzes) durch Erhöhung der Überdeckung: die Verringerung der mechanischen Toleranzen ermöglicht eine Vergrößerung des Außendurchmessers des Kranzes.
Selbstverständlich muss das Schwungrad gemäß der vorliegenden Erfindung mit präzisen und zuverlässigen Anzeigevorrichtungen auf der Drehachse 2 versehen sein, welche ermöglichen dafür zu sorgen, dass die auf dem Kranz 4 vorgesehenen Verformungswinkelsektoren 12 genau den Druck- und Entspannungsbereichen der verschiedenen Zylinder des Motors entsprechen.
Das in 1 dargestellte Schwungrad 1, das vier Verformungswinkelsektoren 12 aufweist, ist dafür eingerichtet, in einen Motor mit vier Zylindern eingebaut zu werden.
Allgemeiner gibt es so viele Verformungswinkelsektoren 12 wie Kolben, die mit der das Schwungrad 1 antreibenden Kurbelwelle verbunden sind.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hier oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, und es können zahlreiche Änderungen und Abwandlungen an ihr vorgenommen werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Schwungrad (1) eines Verbrennungsmotors, wobei das Schwungrad eine Drehachse (2) besitzt und einen Träger (3) und einen Zahnkranz (4) aufweist, der an dem Träger befestigt ist, wobei der Träger (3) ein äußeres Umfangsende (5) mit einer senkrecht zu der Drehachse (2) liegenden radialen Fläche (8) besitzt, und wobei der Zahnkranz (4) ein inneres Umfangsende (6) besitzt mit einer senkrecht zu der Drehachse (2) liegenden komplementären radialen Fläche (10), wobei der Zahnkranz (4) derart ausgebildet ist, dass er eine radiale Verformung des Zahnkranzes (4) zu der Drehachse (2) hin zumindest in bestimmten Verformungswinkelsektoren (12) zulässt, welche den Druck- und Entspannungsbereichen der Kolben des Motors entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementäre radiale Fläche (10) an der radialen Fläche (8) befestigt ist und sich in Presskontakt mit dieser letzteren in Befestigungswinkelsektoren (14) befindet, die zwischen zwei benachbarten Verformungswinkelsektoren (12) angeordnet sind.
Schwungrad (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Umfangsende (5) des Trägers (3) eine Umfangsfläche (7) aufweist, dass das innere Umfangsende (6) des Zahnkranzes (4) eine komplementäre Umfangsfläche (9) aufweist, und dass es ein Spiel (13) zwischen der Umfangsfläche (7) des Trägers (3) und der komplementären Umfangsfläche (9) des Zahnkranzes (4), welche ihr gegenüberliegt, gibt.
Schwungrad (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Fläche (8) in den Befestigungswinkelsektoren (14) mehrere Öffnungen (15) aufweist, die sich parallel zu der Drehachse (2) erstrecken, dass die komplementäre radiale Fläche (10) in den Befestigungswinkelsektoren (14) mehrere komplementäre Öffnungen (16) aufweist, die sich parallel zu der Drehachse (2) erstrecken, und dass der Zahnkranz (4) an dem Träger (3) durch in den Öffnungen (15) und den entsprechenden komplementären Öffnungen (16) verschraubten Schrauben (17) befestigt ist.
Schwungrad (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Druckkontakt zwischen der radialen Fläche (8) des Trägers (3) und der komplementären radialen Fläche (10) des Zahnkranzes (4), die ihr gegenüberliegt, zumindest in Kontaktbereichen (18) gibt, die angrenzend an die Öffnungen (15) und die komplementären Öffnungen (16).
Schwungrad (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es in dem Bereich zumindest aller Verformungswinkelsektoren (12) ein Spiel (23) zwischen der radialen Fläche (8) des Trägers (3) und der komplementären radialen Fläche (10) des Zahnkranzes (4), welche ihr gegenüberliegt, gibt.
Schwungrad (1) gemäß Anspruch 5 abhängig von Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es in den Befestigungswinkelsektoren (14) außerhalb der Kontaktbereiche (18) ein Spiel (23) zwischen der radialen Fläche (8) des Trägers (3) und der komplementären radialen Fläche (10) des Zahnkranzes (4), welche ihr gegenüberliegt, gibt, wobei der Druckkontakt zwischen der radialen Fläche (8) und der komplementären radialen Fläche (10) auf die Druckkontaktbereiche (18) begrenzt ist.
Schwungrad (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke (20) des Zahnkranzes (4) in den Verformungswinkelsektoren (12) geringer ist als die radiale Dicke (19) des Zahnkranzes (4) in den Befestigungswinkelsektoren (14).
Schwungrad (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Abdichtungsring (21) aus viskoelastiscem Material aufweist, der in einer Ringnut (22), welche in einer der Flächen (8, 10) der radialen Fläche (8) und der komplementären radialen Fläche (10) ausgeführt ist, und welche sich in Kontakt mit der anderen dieser Flächen (10, 8) befindet, unter Spannung in axiale und radiale Richtung gesetzt wird.
Schwungrad (1) gemäß Anspruch 8, abhängig von Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (22) in dem Bereich des radialen Kranzes (11) ausgeführt ist, in dessen Bereich es ein Spiel (23) zwischen der radialen Fläche (8) und der komplementären radialen Fläche (10), welche ihr gegenüberliegt, gibt.
Verfahren zur Herstellung eines Schwungrades (1) mit einer Drehachse (2) durch Zusammenbau eines Zahnkranzes (4), der ein inneres Umfangsende (6) besitzt mit einer senkrecht zu der Drehachse (2) liegenden komplementären radialen Fläche (10), mit einem Träger (3), der ein äußeres Umfangsende (8) besitzt mit einer senkrecht zu der Drehachse (2) liegenden radialen Fläche (8), dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte ausgeführt werden: – die komplementäre radiale Fläche (10) wird koaxial auf der radialen Fläche (8) positioniert, – entlang der Richtung der Drehachse (2) werden in den Befestigungswinkelsektoren (14) Öffnungen (15), welche an der radialen Fläche (8) münden, und komplementäre Öffnungen (16), welche an der komplementären radialen Fläche (10) münden und die Öffnungen (15) verlängern, durchgehend gebohrt, und – eine Schraube (17) wird in jeder Öffnung (15) und entsprechenden komplementären Öffnung (16) derart verschraubt, dass die komplementäre radiale Fläche (10) an der radialen Fläche (8) durch Druckkontakt in den Befestigungswinkelsektoren (14) befestigt wird und eine radiale Verformung des Zahnkranzes (4) zu der Drehachse (2) hin in Verformungswinkelsektoren (12) ermöglicht wird, welche zwischen zwei benachbarten Befestigungswinkelsektoren (14) angeordnet sind.