DE3742794A1 - Zweiteiliges schwungrad fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges Schwungrad für eine Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.

Ein derartiges geteiltes Schwungrad zeigt beispielsweise die DE-OS 34 36 012, bei der die Dämpfung der Drehschwingungen der Brennkraftmaschine durch eine Anordnung von Reibscheiben be­ werkstelligt wird. Schwierigkeiten in der Funktion können sich jedoch durch die unterschiedlichen Reibwerte bei stick-slip- Reibung der Reibpartner und bei unterschiedlichen Temperaturen ergeben.

Durch die DE-OS 34 08 286 ist ferner eine drehelastische, schwingungsdämpfende Wellenkupplung bekannt geworden, bei der die Schwingungsdämpfung hydraulisch bewirkt wird. Dabei ist zwischen einem Primärteil und einem Sekundärteil, die anein­ ander verdrehbar gelagert sind, eine Ringkammer gebildet, die durch eine Dämpfungsscheibe in zwei mit Flüssigkeit gefüllte Kammern unterteilt ist. Die Dämpfungsscheibe ist einerseits durch mehrere Pakete Tellerfedern vorgespannt und ist anderer­ seits durch die Anordnung von schrägen Rampen und darauf ab­ rollenden Wälzelementen bei einer Relativdrehung zwischen Primärteil und Sekundärteil axial verschiebbar. Dabei wird Flüssigkeitsvolumen von der einen Kammer über einen Drossel­ spalt in die andere Kammer verdrängt.

Obwohl bei dieser Wellenkupplung keine Probleme der vorgenann­ ten Art auftreten dürften, ist diese von ihrer konstruktiven Ge­ staltung her aufwendig und großvolumig und deshalb für ein Schwungrad für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wenig geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ausgehend von dem Eingangs genannten Schwungrad ein zweiteiliges Schwungrad mit hydrau­ lischer Dämpfung zu schaffen, welches nur wenig insbesondere axialen Bauraum erfordert, eine zuverlässige und robuste Kon­ struktion aufweist und herstellungsgünstig ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Pa­ tentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiter­ bildungen der Erfindung sind den Patentansprüchen 2 bis 8 ent­ nehmbar.

Erfindungsgemäß ragt in die Ringkammer des Primärteiles ein axialer Fortsatz des Sekundärteiles ein, an dem einerseits auf dessen Außenumfang das Dämpfungselement bzw. die ringför­ mige Dämpfungsscheibe axial verschiebbar, jedoch unverdrehbar, gelagert ist und der mit seinem Innenumfang in etwa der glei­ chen radialen Ebene das Wälzlager für die relative Verdrehbar­ keit zwischen Primärteil und Sekundärteil aufnimmt. Dadurch ergibt sich eine axial besonders gedrängte Bauweise. In der durch die Dämpfungsscheibe unterteilten Ringkammer sind einer­ seits die Rampen mit den Wälzelementen und andererseits eine umlaufende Tellerfeder angeordnet. Die Wälzelemente und die Tellerfeder bzw. deren Auflagebereiche sind unmittelbar durch die Dämpfungsflüssigkeit geschmiert; das gleiche trifft für das Wälzlager zu.

Besonders vorteilhaft kann gemäß den Merkmalen der Patentan­ sprüche 2 und 3 die Nabe des Primärteiles als ein Drehteil, das Bodenteil und der Deckel des Primärteiles und die Dämp­ fungsscheibe als ein Blechpreßteil hergestellt sein. In diese Blechpreßteile können in spanloser Verformung sowohl die schrägen Rampen als auch gemäß Patentanspruch 8 die Führungs­ nasen zur Zentrierung der Tellerfeder eingearbeitet sein. Dies ergibt eine besonders preisgünstige, einfache Herstellbarkeit des Schwungrades.

Bevorzugt kann gemäß Patentanspruch 4 der Drosselspalt zwischen dem Außenumfang der Dämpfungsscheibe und dem Bodenteil des Primärteiles des Schwungrades ausgebildet sein. Dadurch fallen neben einer genauen maßhaltigen Fertigung zwischen Außenum­ fang der Dämpfungsscheibe und dem entsprechenden Abschnitt des Bodenteiles keine zusätzlichen Fertigungsschritte an. In hinsichtlich der Schwingungsdämpfung besonders bevorzugter Ausgestaltung sind gemäß den Merkmalen der Patenansprüche 5 und 6 die schrägen Rampen, an denen die Wälzelemente abrollen, mit unterschiedlichen Steigungswinkeln ausgebildet. Dadurch kann die Dämpfungscharakteristik über den axialen Hub der Dämpfungsscheibe nach einer gewünschten Kennlinie eingestellt werden, wobei diese Kennlinie entsprechend den Kenndaten der Brennkraftmaschine (Zylinderzahl, Leistung etc.) ausgeführt wird. Ferner kann durch asymmetrische Gestaltung der schrägen Rampen, ausgehend von der Mittelstellung, eine in Zug- und Schubrichtung unterschiedliche Dämpfung erzielt werden.

Durch die Merkmale des Patentanspruches 7 kann insbesondere die durch die Dämpfungsarbeit anfallende Wärme über das zir­ kulierende Schmieröl und das Kühlsystem der Brennkraftma­ schine abgebaut werden. Übertemperaturen und daraus sich bil­ dende Gasbläschen bzw. Gaseinschlüsse werden somit vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 im Querschnitt ein Schwungrad mit hydraulischer Dämpfung der Drehschwingungen, wobei die obere Hälfte der Zeichnung die Dämpfungsscheibe in ihrer Ruhelage und die untere Hälfte die Dämpfungsscheibe in ihrer Lage bei einem Winkelver­ satz zwischen Primärteil und Sekundärteil des Schwungrades zeigt;

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Gestaltung der Rampen am Primärteil und an der Dämpfungsscheibe des Schwung­ rades nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Drehfederkennlinie mit möglicher Dämpfung, die mit einer Rampenform gemäß Fig. 2 verwirklichbar ist.

Das in der Fig. 1 gezeigte Schwungrad (10) setzt sich im wesent­ lichen aus einem Primärteil, gebildet durch eine rotations­ symmetrische Nabe (12), einem Bodenteil (14) und einem Deckel (16), und einem Sekundärteil (20) zusammen. An das Sekundär­ teil (20) ist in nicht dargestellter Weise der Deckel einer Einscheiben-Trockenreibungskupplung eines Kraftfahrzeuges an­ geschraubt. Ein axialer, ringförmiger Fortsatz (22) des Se­ kundärteiles (20) ragt in eine im übrigen von der Nabe (12), dem Bodenteil (14) und dem Deckel (16) umgrenzte Ringkammer (18) ein.

Der Fortsatz (22) ist an seinem Außenumfang mit einer Kerbver­ zahnung (24) versehen, welche mit einer korrespondierenden Innenverzahnung einer ringförmigen Dämpfungsscheibe (26) zu­ sammenwirkt. Die Dämpfungsscheibe (26), die somit axial ver­ schiebbar jedoch unverdrehbar auf dem Fortsatz (22) geführt ist, unterteilt die Ringkammer (18) in zwei durch die Dämp­ fungsscheibe (26) volumenveränderliche Kammern (18 a, 18 b), die lediglich durch einen entlang des Außenumfanges der Dämp­ fungsscheibe verlaufenden Drosselspaltes (28) miteinander ver­ bunden sind.

In radialer Überdeckung mit der Dämpfungsscheibe (26) bzw. der Ringkammer (18) ist zwischen der Nabe (12) und dem ringförmigen Fortsatz (22) ein Wälzlager bzw. ein Kugellager (30) einge­ setzt, welches die Verdrehbarkeit zwischen dem Primärteil (16) und dem Sekundärteil (26) des Schwungrades (10) sicherstellt. Das Kugellager (30) ist durch Sicherungsringe (32, 34) axial unverschiebbar in dem Fortsatz (22) bzw. auf der Nabe (12) gehalten. Ferner sind in der dargestellten Weise zwischen dem Sekundärteil (20) und dem Deckel (16) bzw. der Nabe (12) je ein Dichtring (36, 38) vorgesehen.

In den radial verlaufenden Abschnitt des Bodenteiles (14) sind gleichmäßig über dessen Umfang verteilt vier zur Drehebene schräge Rampen (40) eingearbeitet, die mit schrägen Rampen (42) an der Dämpfungsscheibe (26) über die Kugeln (44) als Wälzelemente zusammenwirken. Die schrägen Rampen bewirken in Verbindung mit den Wälzelementen eine axiale Verstellung der Dämpfungsscheibe (26), wenn eine Relativverdrehung in der einen oder anderen Drehrichtung zwischen dem Primärteil (12, 14, 16) und dem Sekundärteil (20) auftritt.

Das Bodenteil (14), der Deckel (16) und die Dämpfungsscheibe (26) sind aus einem Stahlblech im Preßverfahren hergestellt. Das Bodenteil (14) ist dabei mit einem axial verlaufenden Abschnitt (46) versehen, auf dessen Außenumfang ein ringför­ miger Zahnkranz (48) aufgesetzt ist. Der Zahnkranz (48), das Bodenteil (14) und der Deckel (16) sind mittels mehrerer Schrauben (50) miteinander fest verbunden. Dabei ist zwischen den Flanschen des Bodenteiles (14) und des Deckels (16) ein Dichtmittel (52), beispielsweise ein zähviskoses Silicon, vor­ gesehen.

In der Ringkammer (18 b) ist eine umlaufende Tellerfeder (52) angeordnet, die sich einerseits an dem Deckel (16) und anderer­ seits an der Dämpfungsscheibe (26) abstützt. Dazu sind an der Dämpfungsscheibe (26) mehrere, axial durchgestellte Führungs­ nasen (54) beispielsweise durch einen Stanzvorgang geschaffen, die eine Zentrierung der Tellerfeder (52) herstellen.

Zur Bildung einer Montageeinheit des Schwungrades (10) ist das Bodenteil (14) über eine Senkkopfschraube (56) an der Nabe (12) fixiert. Im übrigen ist die Nabe (12) über mehrere Schrauben (58), die auch das Bodenteil (14) durchdringen, mit einem Bund (60) der Kurbelwelle (62) der Brennkraftmaschine verschraubt. Von dem nicht dargestellten Schmierölsystem der Brennkraftmaschine, an das auch eine Querbohrung (64) in der Kurbelwelle (62) angeschlossen ist, zweigt ein zusätzlicher Schmierölkanal (66) ab, welcher mit einer Axialbohrung (68) und einer diese schneidenden Radialbohrung (70) in der Nabe (12) korrespondiert. Die Radialbohrung (70) mündet andererseits in die Ringkammer (18). Dementsprechend ist die Ringkammer (18) mit dem Druckumlauf-Schmiersystem der Brennkraftmaschine verbunden. Ferner sind etwa diametral gegenüber in der Nabe (12) Rücklaufbohrungen (72, 74) vorgesehen, die mit entspre­ chend gebohrten Rücklaufkanälen (76, 78) in der Kurbelwelle (62) verbunden sind. Über diese Rücklaufbohrungen bzw. Rück­ laufkanäle kann Schmieröl aus der Ringkammer (18) in den Schmierölsumpf der Brennkraftmaschine zurückgeleitet werden. Da bei einem Umlaufen des Schwungrades (10) das Schmieröl auf­ grund der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt wird, kann in der Ringkammer (18) befindliche Luft problemlos über die Rück­ laufbohrungen und Rücklaufkanäle abgeführt werden. Ferner wird in Betrieb der Brennkraftmaschine das Schmieröl in der Ring­ kammer (18) ständig erneuert.

Die in den radialen Abschnitt des Bodenteiles (14) und in die Dämpfungsscheibe (26) eingepreßten Rampen (40, 42) weisen ge­ mäß Fig. 2 relativ zu der eingezeichneten Drehebene (80) unter­ schiedliche Neigungswinkel auf. Dabei sind ausgehend von der durch die Hilfslinie (82) angezeigten Mittelstellung die Nei­ gungswinkel in Schubrichtung (Pfeile 84) steiler als in Zug­ richtung (Pfeile 86). Dies asymmetrische Gestaltung der Rampen (40, 42) bewirkt eine Federung, wie sie in Fig. 3 anhand der Kurve (88) dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß der Torsionsmomentenanstieg über den Hub des Dämpfungselementes (26) auf der Zugseite weniger steil ist als auf der Schubseite.

Claims (8)

1. Zweiteiliges Schwungrad für eine Brennkraftmaschine, ins­ besondere für Kraftfahrzeuge, mit einem an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine festgelegten Primärteil und einem verdrehbar zum Primärteil gelagerten Sekundärteil, ferner mit einem die Relativverdrehung dämpfenden Dämpfungsele­ ment, welches unter Überwindung der Kraft zumindest einer Feder wirksam ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merk­ male:

• a) Das Primärteil (12, 14, 16) weist eine Ringkammer (18) auf, in die ein ringförmiger Fortsatz (22) des Sekundärteiles (20) einragt;
• b) Das Dämpfungselement ist als eine ringförmige Dämpfungs­ scheibe (26) ausgebildet, die die Ringkammer (18) in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammern (18 a, 18 b) unter­ teilt, wobei
• c) die beiden Kammern durch zumindest einen Drosselspalt (28) miteinander verbunden sind;
• d) Die Dämpfungsscheibe (26) ist unverdrehbar, aber axial ver­ schiebbar auf dem Fortsatz (22) gelagert;
• e) Auf die Dämpfungsscheibe (26) wirkt zumindest eine, in der Ringkammer (18 b) umlaufende Tellerfeder (52), welche
• f) die Dämpfungsscheibe (26) gegen Wälzelemente (44) vorspannt, die an schrägen Rampen (40, 42) des Primärteiles (14) und/oder der Dämpfungsscheibe (26) innerhalb der Ringkammer (18) aus­ gebildet sind; und
• g) zwischen dem ringförmigen Fortsatz (22) des Sekundärteiles (20) und der Nabe (12) des Primärteiles ist im wesentlichen in radialer Überdeckung mit der Dämpfungsscheibe (26) ein Lager, insbesondere ein Wälzlager (30), vorgesehen.

2. Zweiteiliges Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Primärteil im wesentlichen dreiteilig hergestellt ist, bestehend aus einer Nabe (12), einem Bo­ denteil (14) mit Rampen (40) für die Wälzelemente (44) und einem ringförmigen Deckel (16).

3. Zweiteiliges Schwungrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (14), der Deckel (16) und/ oder die Dämpfungsscheibe (26) aus Blech, insbesondere Stahlblech spanlos verformt hergestellt sind.

4. Zweiteiliges Schwungrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Drosselspalt (28) zwischen dem Außenumfang der Dämpfungsscheibe (26) und einem axial verlaufenden Abschnitt (46) des Bodenteiles (14) gebildet ist.

5. Zweiteiliges Schwungrad nach einen oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schrä­ gen Rampen (40, 42) des Primärteiles und/oder der Dämpfungs­ scheibe (26) über deren Erstreckung unterschiedliche Neigungs­ winkel relativ zur Drehebene (80) aufweisen.

6. Zweiteiliges Schwungrad nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rampen (40, 42) so ausgebildet sind, daß in Zugrichtung (Antriebsmoment) eine geringere Federrate und in Schubrichtung (Schleppmoment) eine höhere Federrate verwirklicht ist.

7. Zweiteiliges Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dämpfungsflüssigkeit Schmieröl der Brenn­ kraftmaschine ist und daß die Ringkammer (18) an den Schmier­ ölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

8. Zweiteiliges Schwungrad nach einen oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämp­ fungsscheibe mit mehreren, über deren Umfang verteilten, axial durchgestellten Führungsnasen (54) versehen ist, auf denen die Tellerfeder (52) zentriert ist.