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DE8332921U1 - Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen - Google Patents

Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen

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DE8332921U1
DE8332921U1 DE8332921U DE8332921U DE8332921U1 DE 8332921 U1 DE8332921 U1 DE 8332921U1 DE 8332921 U DE8332921 U DE 8332921U DE 8332921 U DE8332921 U DE 8332921U DE 8332921 U1 DE8332921 U1 DE 8332921U1
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angle
clutch
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DE8332921U
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LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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Publication date
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Description

LuK Lamellen und
Kupplungsbau GmbH
Industriestraße 3
Postfach I36O 0478 D
7580 Bühl / Baden
Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen, insbesondere von Drehmomentschwankungen einer Brennkraftmaschine mittels minder stens zweier, koaxial zueinander angeordneter, entgegen der Wirkung einer Därapfungseinrichtung begrenzt zueinander verdrehbarer Schwungmassen, von denen die eine mit der Brennkraftmaschine und die andere mit dem Eingangsteil eines Getriebes verbindbar ist, wobei die ; Dämpfungseinrichtung aus in Umfangsrichtung wirksamen Kraftspeichern und/oder Reib- oder Gleitmitteln besteht.
Derartige Einrichtungen sind beispielsweise durch die DE-OS 2 926 012 bekannt geworden. Die zwischen den beiden, begrenzt zueinander verdrehbaren Schwungmassen vorgesehene Dämpfung wird dabei durch Kraftspeicher in Form von Schraubendruckfedern und einer zu diesen Kraftspeichern parallel wirksamen Reibungsdämpfung sichergestellt. Die mit solchen Einrichtungen ausge-
<* · O M. ti
statteten Antriebssysteme sind dabei derart ausgebildet, daß ihre kritische Grundfrequenz bzw. die kritische Drehzahl, bei der Resonanz auftritt, unterhalb der Zündungskreisfrequenz der bei Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden geringstmöglichen Drehzahl, das heißt also, der Leerlaufdrehzahl liegt.
Beim An- und Abstellen der Brennkraftmaschine kann jedoch in vielen Fällen die kritische Drehzahl bzw. der kritische Drehzahlbereich nicht ausreichend schnell durchfahren werden, so daß sich große '/;. Schwingungsausschläge zwischen den beiden Schwungmassen infolge der auftretenden Erregung aufschaukeln. Diese großen Schwingungsausschläge bzw. die diese- Schwingungsausschläge erzeugenden Wechseldrehmomante bewirken, daß die zwischen den beiden Schwungmassen vorgesehene Dämpfungseinrichtung soweit durchgedrückt wird, bis die zwischen den beiden Schwungmassen ebenfalls vorgesehenen starren Anschläge in Tätigkeit treten. In diesen Zuständen kann also die zwischen den beiden Schwungmassen vorgesehene Dämpfungsein richtung ihre Funktion, nämlich Stöße zu verhindern bzw. zu dämpfen ,nicht mehr erfüllen. Beim Auftreffen der harten Anschläge ergeben sich somit unzulässige und unüberhörbare Stoßbeanspruchungen, die sowohl den Komfort eines mit einem solchen Antriebssystem
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ausgerüsteten Kraftfahrzeuges mindern, als auch die Wellen und Lager der Brennkraftmaschine und des angekuppelten Getriebes gefährden.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein Hochschaukeln der Schwingungsausschläge beim An lassen und Abstellen sowie während des normalen Betriebes der Brennkraftmaschine verhindert. Weiterhin soll die Einrichtung in besonders einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar sein.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erzielt, daß zusätzlich zu der Dämpfungseinrichtung wenigstens eine, ','im Verdrehwinkel begrenzte Rutschkupplung im-Drehmomentübertragungsweg zwischen den Schwungmassen vorgesehen ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Dämpfungseinrichtung und die Rutschkupplung in Reihe, das heißt hintereinander wirkend angeordnet sind.
Bei entsprechender Anpassung an das Schwingungsverhalten der Brennkraftmaschine bzw. des Antriebssystems sowie Abstimmung auf die Dämpfungseinrichtung ermöglicht die Verwendung einer solchen Rutschkupplung
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ein unzulässiges Hochschaukeln der Schwingungsausschläge durch Energievernichtung zu unterdrücken.
Zur einfacheren Anpassung der Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen an das Schwingungsverhalten des Antriebssystems bzw. der Brennkraftmaschine kann es von Vorteil sein, wenn die Rutschkupplung mit nacheinander wirksamen Reibstufen ausgerüstet ist. Dabei kann es angebracht sein, wenn über die Rutschkupplung in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel unterschiedliche Reibmomente wirksam sind, wobei das Reibmoment der Rutschkupplung mit zunehmendem Verdrehwinkel größer werden kann.
Für manche Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die Rutschkupplung über Teilbereiche des Verdrehwinkels der Wirkung von Kraftspeichern ausgesetzt ist. Diese Kraftspeicher können dabei in den Endbereichen des möglichen Verdrehwinkels der Rutschkupplung wirksam sein. Die Steifigkeit und/oder die Vorspannung der Kraftspeicher können dabei derart gewählt werden, daß bei der Begrenzung des Verdrehwinkels der Rutschkupplung diese als Puffer bzw. Dämpfer wirksam sind, wodurch ein zu harter Anschlag und ein Rückprallen vermieden werden können.
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Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung kann es zur Erzielung einer einwandfreien Funktion sowie eines kostengünstigen Aufbaues von Vorteil sein, wenn drehfest an der einen der Schwungmassen ein radial nach innen reichendes Eingangsteil der Rutschkupplung befestigt ist, welches mit Profilierungen in in kreisringförmiger Anordnung in einem Ausgangsteil der Rutschkupplung, das das Eingangsteil der Dämpfungseinrichtung ist, vorgesehenen Gegenprofilierungen mit Umfangsspiel hineinragt. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn das Eingangsteil der Rutschkupplung mit nach innen gerichteten Profilierungen versehen ist, denen nach außen gerichtete Gegenprofilierungen am Ausgangsteil der Rutschkupplung gegenüberstehen.
Durch Anschlag zwischen den Profilierungen und Gegenprofilierungen wird der maximale Verdrehwinkel der Rutschkupplung begrenzt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn zwischen Eingangs- und Ausgangsteil der Rutschkupplung eine Reibverbindung vorgesehen ist, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn diese Reibverbindung durch beidseits des Eingangsteiles am Ausgangsteil drehfest angeordnete Reibmittel, von denen eines unter der Wirkung einer in Achsrichtung wirksamen Vorspannkraft steht, gebildet ist. Von Vorteil kann es dabei sein, wenn
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das Ausgangsteil der Dämpfungseinrichtung drehfest ist mit der anderen der Schwungmassen, welche mit dem Eingangsteil eines Getriebes verbindbar ist. Eine derart gestaltete Rutschkupplung ermöglicht eine axial besonders gedrängte Bauweise der Einrichtung.
Um den bereits erwähnten harten Anschlag in den Endbereichen des Verdrehwinkels der Rutschkupplung zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen den Profilierungen des Eingangs- und des Ausgangsteiles der Rutschkupplung Kraftspeicher vorgesehen sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es zur Bildung einer Rutschkupplung mit nacheinander wirksamen Reibstufen vorteilhaft sein, wenn das Eingangsteil und/oder das Ausgangsteil der Rutschkupplung durch mehrere plattenartige Lamellen gebildet ist, die Anschlags-bzw. Gegenanschlagskonturen verschiedener Bogenlänge benutzen, so daß in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel unterschiedliche Reibmomente wirksam sind. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn in den platten artigen Lamellen unterschiedliche Reibwerte herrschen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die das Rutschmoment der Rutschkupplung bestimmende Verspannkraft zwischen den Reibelementen der Rutschkupplung in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel zwischen Eingangs- und Ausgangsteil der Rutschkupplung veränderbar ist. Eine derartige Veränderung der Verspannkraft kann in vorteilhafter Weise mittels mindestens einer an einem der Bauteile der Einrichtung vorgesehenen Auflauframpe erfolgen. Angebracht kann es dabei sein, wenn die Auflauframpe die Verspannung eines die Reibelemente der Rutschkupplung beaufschlagenden Kraftspeichers, wie z. B. einer Tellerfeder, in Abhängigkeit des Verdrehwinkels der Rutschkupplung verändert. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn das Rutschmoment der Rutschkupplung ausgehend von einer mittleren Position oder von einem mittleren Bereich nach beiden Verdrehrichtungen mit zunehmendem Verdrehwinkel größer wird.
Für viele Anwendungsfälle kann es angebracht sein, wenn das Rutschmoment der Rutschkupplung geringer ist als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn dieses Rutschmoment zwischen 8 und 60%, vorzugsweise zwischen 10 und 35% des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Nominaldrehmomentes beträgt. Weiterhin kann es von
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Vorteil sein, wenn das Rutschmoment der Rutschkupplung zwischen 5 und 50^» vorzugsweise zwischen 7 und 30% des maximalen Verdrehwiderstandes der Dämpfungseinrichtung beträgt. Eine derartige Auslegung der Rutschkupplung bewirkt, daß, ausgehend von einer mittleren Position;bei einer Relativverdrehung der beiden Schwungmassen zunächst die Dämpfungseinrichtung solange zur Wirkung kommt, bis das durch die Vorspannung der Kraftspeicher erzeugte Moment größer ist als das Rutschmoment der Rutschkupplung. Sobald dieser Punkt erreicht ist, dreht bzw. rutscht die Rutschkupplung durch, bis die Endanschläge zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil der Rutschkupplung zur Wirkung kommen, so daß bei einer weiteren Relativverdrehung die Kraftspeicher der Dämpfungseinrichtung weiter komprimiert werden. Bei Umkehr der Verdrehrichtung zwischen den beiden Schwungmassen werden die Kraftspeicher der Dämpfungseinrichtung zunächst entspannt und daraufhin solange komprimiert, bis das von der Dämpfungseinrichtung übertragene Moment das Rutschmoment der Rutschkupplung überwindet.
Für manche Anwendungsfälle kann es auch von Vorteil sein, wenn das Rutschmoment der Rutschkupplung größer ist als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominaldrehinoment.
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Besonders vorteilhaft kann es ein, wenn der maximale Verdrehwinkel der Rutschkupplung zwischen 10 und 50 » vorzugsweise zwischen 15 und 35 beträgt. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn dieser maximale Verdrehwinkel der Rutschkupplung zwischen 60 und IIO50, vorzugsweise zwischen 80 und 90$ des Gesaratverdrehwinkels der Dämpfungseinrichtung beträgt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der maximale Verdrehwinkel der Rutschkupplung größer sein, als der mögliche Verdrehwinkel der Dämpfungseinrichtung in Zug- und/oder in Schubrichtung. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die mit der Rutschkupplung in Reihe wirkende Dämpfungseinrichtung zugseitig einen größeren möglichen Verdrehwinkel aufweist als schubseitig.
Um die Anpassung der Därapfungseinrichtung an das Schwingungsverhalten der Brennkraftmaschine bzw. des Antriebssystems zu erleichtern, kann es angebracht sein, wenn die Dämpfungseinrichtung Reibmittel beinhaltet, die erst ab einem gewissen Verdrehwinkel in Zug- und/oder in Schubrichtung der Dämpfungseinrichtung wirksam sind. Hierfür kann es zweckmäßig sein, wenn die Dämpfungseinrichtung eine sogenannte Lastreibeinrichtung bzw. Lastreibscheibe beinhaltet, deren
Reibwirkung und/oder deren Kraft, &rgr; peicherwirkung erst ab einem bestimmten Verdrehwinkel in Zug- und/oder Schubrichtung einsetzen.
Anhand der Figuren 1 bis 7 sei die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigt:
Figur 1 eine im Schnitt teilweise dargestellte Einrichtung gemäß der Erfindung,
Figur 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II der Figur 1,
Figur 3 eine Torsionskennlinie einer Einrichtung gemäß den Figuren 1 und 2, wobei jedoch die durch die Reib- bzw. Gleitmittel der Dämpfungseinrichtung bewirkte Hysterese nicht berücksichtigt wurde;
die Figuren k und 5 eine Ausgestaltungsmöglichkeit einer Rutschkupplung für eine erfindungsgemäße Einrichtung,
die Figuren 6 und 7 eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit einer Rutschkupplung für eine erfindungs- geraäße Einrichtung.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen besitzt ein Schwungrad 2, welches in zwei Schwungmassen 3 und k aufgeteilt ist. Die Schwungmasse 3 ist auf einer Kurbelwelle 5 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine über Befestigungsschrauben 6 befestigt. Auf der Schwungmasse k ist eine Reibungskupplung 7 über nicht näher dargestellte Mittel befestigt. Zwischen der Druckplatte 8 der Reibungskupplung 7 und der Schwungmasse k ist eine Kupplungsscheibe 9 vorgesehen, welche auf der Eingangswelle 10 eines nicht näher dargestellten Getriebes aufgenommen ist. Die Druckplatte 8 der Reibungskupplung 7 wird in Richtung der Schwungmasse k durch eine am Kupplungsdeckel 11 schwenkbar gelagerte Tellerfeder 12 beaufschlagt. Durch Betätigung der Reibungskupplung 7 kann die Schwungmasse k und somit auch das Schwungrad 2 über die Kupplungsscheibe 9 der Getriebeeingangswelle 10 zu- und abgekuppelt werden.
Zwischen der Schwungmasse 3 und der Schwungmasse k ist eine Dämpfungseinrichtung 13 sowie eine mit dieser in Reihe geschaltete Rutschkupplung 14 vorgesehen, welche eine Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 3 und k ermöglichen.
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Die beiden Schwungmassen 3 und 4 sind relativ zueinander über eine Lagerung I5 verdrehbar gelagert. Die Lagerung 15 besteht aus zwei Wälzlagern 16, 17» die axial hintereinander angeordnet sind. Der äußere Lagering 16 a des Wälzlagers 16 ist in einer Bohrung 18 der Schwungmasse 3 und der innere Lagerring 17 a des Wälzlagers 17 ist auf einem zentralen, in Richtung der Kurbelwelle 5 axial sich erstreckenden zylindrischen Zapfen 19 der Schwungmasse k drehfest angeordnet. Der innere Lagerring 16 b und der äußere Lagerring 17 b der Wälzlager 16, 17 sind über ein Zwischenteil 20 drehfeat miteinander verbunden. Das Zvischenteil.JäO
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weist 'einen, in? Richtung der Kurbelwelle 5 '"""we ie enden Ansatz 20 a auf, auf dem der innere Lagerring 16 b aufgenommen ist sowie einen den Zapfen 19 der Schwungmasse k umgreifenden hohlen Bereich 20 b, in dem der äußere Lagerring 17 b vorgesehen ist.
Um sicherzustellen, daß auch bei sehr kleinen Schwingungen, das heißt bei sehr geringen hin- und hergehenden Relatiwerdrehungen zwischen den beiden Schwungmassen 3 und k die über das Zwischenstück 20 drehfest miteinander verbundenen Wälzlagerringe 16 b, 17 b gegenüber den mit den Schwungmassen 3» ^ drehfest verbundenen Wälzlagerringen 16 a, 17 a verdreht werden,
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sind Transportmittel 21, 22 vorgesehen. Diese Transportmittel 21, 22 bilden freilaufähnliche Sperrmittel, wobei die Sperrichtung der Transportmittel 21, 22 in bezug auf das Zwischenstück 20 bzw. auf die miteinander drehfest verbundenen Lagerringe lob, 17b die gleiche ist. Die Schwungmasse 3 besitzt einen axialen ringförmigen
Fortsatz 23, der eine Kammer 2k bildet, in welcher die Dämpfungseinrichtung 13 sowie die Rutschkupplung 14 im wesentlichen aufgenommen sind. Auf der Stirnfläche 23 a des Fortsatzes 23 ist das Eingangsteil 25 der Rutschkupplung 14 mittels Schrauben 26 befestigt. Das Eingangsteil 25 besitzt radial verlaufende-Bereiche 25 &» 25 b, die axial versetzt sind und über einen Bereich 25 c, der in die Kammer 2h axial hineintaucht, miteinander verbunden sind.Der radial verlaufende und weiter innen liegende Bereich 25 b weist Profilierungen in Form von nach innen weisenden Zähnen 27 auf. Diese Zähne 27 greifen in Gegenprofilierungen in Form von Ausschnitten 28, welche_am Außenumfang des Ausgangsteiles 29 der Rutschkupplung eingebracht sind. Zwischen den Zähnen 27 und den Ausschnitten 28 ist ein Spiel 30 + 30ä vorhanden, welches den möglichen Verdrehwinkel zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil 29 der Rutschkupplung 14 definiert.
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In Figur 2 ist die Rutschkupplung in einer Zwischenposition dargestellt, das heißt, daß die Flanken 27 a, 27 b der Zähne 27 und die entsprechend zugeordneten Flanken 28 a, 28 b der Ausschnitte 28 nicht aneinander aufliegen, wodurch eine Relatiwerdrehung in beide Drehrichtungen möglich ist. Durch die Ausschnitte 28 werden am Außenumfang des Ausgangsteiles 29 der Rutschkupplung lk Vorsprünge 29a gebildet,welche sich - in Umfangsrichtung betrachtet - zwischen die Zähne erstrecken.
Zur Herstellung der Reibverbindung zwischen dem Eingangsteil 25 und dem Ausgangsteil 29 weist die-Rütschkupplung 14 beidseits dieser Teile 25 und 29 vorgesehene Reibmittel 31,31a auf. Die Reibmittel 31^und ^Ha. exnd am äußeren Umfang des Ausgangsteiles 29 der Rutsch-: kupplung Ik drehfest, jedoch axial gegeneinander verlagerbar angeordnet. Das Reibmittel 31 ist durch einen Metallring gebildet,welcher über Stufenniete J2 mit dem Ausgangsteil 29 fest verbunden ist. Das Reibmittel 31a ist durch ein tellerfederähnliches Bauteil gebildet, welches mit radial äußeren Bereichen am Eingangsteil zur Erzeugung einer Reibung sich abstützt und über die Stufenniete 32 axial verspannt gehalten wird. Hierfür besitzen die Stufenniete 32 Abstützköpfe 32 a, an denen sich das tellerfederähnlicheBauteil 3Ia abstützen kann.
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Zur Drehsicherung des tellerfederähnlichen Bauteils 31a greifen die Stufenniete 32 mi* einem Schaft 33 durch entsprechend angepaßte Ausnehmungen des tellerfederähnlichen Bauteiles 31a hindurch.Die Vorspannung des tellerfederähnlichen Bauteiles 31a bewirkt, daß der radial verlaufende Bereich 25 b des Eingangteiles zwischen diesem tellerfederähnlichen Bauteil 31a dem Metallring 31 eingespannt wird.
Bei der dargestellten Ausführungsform einer Rutschkupplung 14 ist eine Stahl-Stahl-Reibung vorhanden. Es kann jedoch ohne weiteres durch Zwischenlegen von organischen oder anorganischen Reibringen, z. B..;,,. zwischen dem Blechring 31 und dem radial verlatü^ffliön ^*;!
Bereich 25b auch eine andere Reibpaarung verwendet werden.
Das Ausgangsteil 29 der Rutschkupplung Ik bildet gleichzeitig das flanschartige Eingangsteil 3k der Dämpfungseinrichtung 13· Beidseits des flanschartigen Eingangsteiles Jk sind Scheiben 35t 36 angeordnet, die über Abstandsbolzen 37 in axialem Abstand miteinander drehfest befestigt sind. Die Abstandsbolzen 37 dienen außerdem zur Befestigung der beiden Scheiben 35t 3^ an der Schwungmasse 4. In den Scheiben 35 und 36 sowie im Eingangsteil 3k sind Ausnehmungen 35 a, 36 a sowie 3k a
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eingebracht, in denen Kraftspeicher in Form von Schraubenfedern 38 aufgenommen sind. Die Kraftspeicher 38 wirken einer relativen Verdrehung zwischen dem Eingangsteil 3^ und den beiden drehfesten Scheiben 35» 36 entgegen.
Die Dämpfungseinrichtung 13 besitzt weiterhin eine Reibeinrichtung 39» welche über den gesamten Relativverdrehwinkel zwischen Eingangsteil "}h und den beiden Scheiben": 35 und 36 wirksam ist sowie eine Lastreibein- richtung 40, die erst ab einem bestimmten Verdrehwia·- kel in Zug- und/oder Schubrichtung wirksam wird.
Die Reibeinrichtung 39 besitzt einen ^ der zwischen dem flanschartigen Eingangsteil 3^ und der Scheibe 36 angeordnet ist sowie einen durch eine Tellerfeder gebildeten Kraftspeicher 39 b, der auf der anderen Seite des flanschartigen Eingangsteiles 3^ angeordnet ist und zwischen diesem und der Scheibe 35 verspannt gehalten wird, wodurch der Reibring 39 a zwischen der Scheibe 36 und dem flanschartigen Eingangsteil 3^ verklemmt wird.
Die Lastreibeinrichtung kO besitzt eine Lastreibscheibe 41, welche in Achsrichtung verlaufende Arme k"\ a an ihrem radial inneren Bereich aufweist. Die Arme 4i a
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erstrecken sich durch Ausnehmungen 42 des Eingangsteiles 3k, wobei diese Ausnehmungen k2 und die Ausnehmungen 3k a ineinander übergehen. Die Ausnehmungen k2 sind derart ausgebildet, daß eine relative Verdrehung über einen Teilbereich des möglichen Verdrehwinkels der Dämpfungseinrichtung I3 zwischen dem Eingangsteil 3k und den Armen kl a der Lastreibscheibe kl möglich ist. An den Armen kl a der Lastreibscheibe kl stützt sich mit seinen radial inneren Bereichen ein zwischen dem Eingangsteil 3k und-der Scheibe 35 vorgesehenes tellerfederartiges Bauteil 43 ab,-welches sich mit seinem radial äußeren Bereich an der Scheibe 35 abstützt. Die Lastreibscheibe k"\ wird dadurch in Richtung der Scheibe 36 beaufschlagt und stützt sich dort über einVnf* angeformten Bereich ab. Zur Begrenzung des Winkelausschlages zwischen dem Eingangsteil 3k der Dämpfungseinrichtung 13 und der Schwungmasse k bzw. den beiden Scheiben 35t 36, welche das Ausgangsteil der Dämpfungseinrichtung 13 bilden, greifen die Abstandsbolzen 37 durch bogenförmige Ausnehmungen 3^ b des Eingangsteiles 3k hindurch, wobei die Relatiwerdrehung durch Anschlag der Bolzen 37 an den Endkonturen dieser bogenförmigen Ausnehmungen 3k b erfolgt.
Die Ausnehmungen 35 a» 36 a der beiden Seitenscheiben 35» 36 und die Ausnehmungen 3k a des Dämpfereingangs-
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teiles 34 sowie die darin vorgesehenen Schraubenfedern 38 sind über den Umfang der Dämpfungseinrichtung derart angeordnet und bemessen, daß eine mehrstufige Dämpfungskennlinie vorhanden ist, wie dies im folgenden im Zusammenhang mit der in Figur 3 dargestellten Torsionskennlinie näher erläutert wird.
Bei der in Figur 3 dargestellten Torsionskennlinie ist auf der Abszissenachse der relative Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen 3 und h dargestellt und auf . >&ldquor; der Ordinatenacb.se das zwischen den beiden Schwung- J massen 3 und &Lgr; übertragene Moment. Durch den Pfeil Mh il -t' ist die Zugrichtung, das heißt also die Richtung angedeutet, bei der die durch die Kurbelwelle 5 einex - - * Brennkraftmaschine angetriebene Schwungmasse 3 die Getriebeeingangswelle 10 und damit auch das Kraftfahrzeug über die Kupplungsscheibe 9 antreibt. Durch den Pfeil 4-5 ist die Schubrichtung gekennzeichnet.
Ausgehend von der Ruhestellung der Dämpfungseinrichtung 13;sowie der in Figur 2 gezeigten mittleren Stellung der Zähne 27 des Eingangsteiles 25 gegenüber den Flanken 28 a, 28 b des Ausgangsteiles 29 der Rutschkupplung Ik wirkt bei einer Relativverdrehung der beiden Schwungmassen 3 und 4, in Zugrichtung betrachtet, im Bereich A zunächst die durch Federn 38 geringerer
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Steifigkeit gebildete erste Federstufe. Am Ende des Bereiches A kommt eine durch Federn 38 höherer Steifigkeit gebildete zweite Federstufe zusätzlich zur ersten Federstufe zur Wirkung. Bei Fort-Setzung der Relatiwerdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 3 und k werden die Federn der ersten und der zweiten Federstufe über einen Bereich B solange komprimiert, bis das durch die Verspannung dieser Federn erzeugte Drehmoment das durch die Rutschkupplung Ik übertragbare Moment k6 erreicht, so daß bei Fortsetzung der Relativverdrehung in Zugrichtung die Rutschkupplung durchrutscht,bis die Flanken 27 b der Zähne 27 des Eingangsteiles 25 an den Flanken 28 b des Ausgangsteiles 29 zur Anlage^
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kommen und somit eine weitere Relatiwerdrehung zwischen Eingangsteil 25 und Ausgangsteil 29 der Rutschkupplung 14 in gleicher Drehrichtung verhindern. Dieser Durchrutschbereich der Rutschkupplung Ik ist im Diagramm mit C bezeichnet. Bei Fortsetzung der Verdrehung können die Federn geringerer und höherer Steifigkeit der ersten und zweiten Federstufe über den Bereich D weiter komprimiert werden. An den Bereich D schließt sich ein Bereich E an, in welchem die Federn einer dritten Federstufe zusätzlich zu den Federn der ersten und zweiten Federstufe zur Wirkung kommen. Die Federn der drei Federstufen können solange
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zusammengedrückt werden, bis am Ende des Bereiches E die Bolzen 37 an den zugseitigen Endbereichen der bogenförmigen Ausnehmungen 34 b zur Anlage kommen, wodurch in Zugrichtung eine starre Mitnahme erfolgt. Das durch die Dämpfungseinrichtung 13 übertragbare Moment ist mit 47 gekennzeichnet. Dieses Moment 47 ist zweckmäßigerweise etwas größer als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment, so daß die Bolzen 37 lediglich bei Lastwechselstößen an den Endbereichen der bogenförmigen Ausnehmungen 34 b anschlagen.
Beim Rücklauf der Dämpfungseinrichtung 13 zur Ruhestellung hin, welche aufgrund des Durchrutschens der Rutschkupplung 14 um den Verdrehwinkelbereich C in Zugrichtung verlagert wurde und mit 48 auf der Abszissenachse gekennzeichnet ist, werden die Federn der einzelnen Stufen über den Bereich F entspannt. Der Bereich F entspricht der Addition der Bereiche E, D, B und A, wobei die Summe der Bereiche B und D den Verdrehwinkelbereich der zweiten Federstufe darstellt.
Bei Fortsetzung der Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 in Schubrichtung 45 werden über einen Bereich G Federn einer ersten
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Schubstufe gespannt. Am Ende des Bereiches G kommen zusätzlich Federn einer zweiten Schubstufe zur Wirkung. Die Federn der ersten und der zweiten Schubstufe werden solange gespannt, bis das von ihnen erzeugte Drehmoment das Rutschmoment 46 a der Rutschkupplung i4 überwindet, so daß bei einer weiteren Relativverdrehung in Schubrichtung 45 die Rutschkupplung 1 4 durchrutscht, bis die Flanken 27 a der Zähne 27 des Eingangsteiles 25 an den Flanken 28 a des Ausgangsteiles 29 der Rutschkupplung 14 zur Anlage kommen. Der Winkelbereich, um den die Rutschkupplung 14 durchrutschen kann, ist ,im Diagramm mit I gekennzeichnet, Der Bereich H SiTeIIt den Winkel dar, um den die Federn der zweiten S.chubstufe komprimiert 'werden können, bevor die Rutsch-" * kupplung 14 durchrutscht. Nach Anschlag der Flanken 27a des Eingangsteiles 25 an den Flanken 28 a des Ausgangsteiles 29 der Rutschkupplung 14 werden bei Fortsetzung der Verdrehung in Schubrichtung die Federn der zweiten Schubstufe weiter komprimiert, bis nach einem Bereich K die Bolzen 37 an den schubseitigen Endbereichen der bogenförmigen Ausnehmungen 3^b zur Anlage kommen. Das hierfür erforderliche Drehmoment ist mit 49 gekennzeichnet .
Bei Umkehrung der Drehrichtung werden die Federn der Dämpfungseinrichtung I3 zunächst über einen Bereich L
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entspannt und bei Überschreitung der Ruhestellung 50» welche jetzt um den Verdrehwinkelbereich I, um den die Rutschkupplung 14 durchgerutscht ist, in Schubrichtung versetzt ist, erneut zusammengedrückt, bis bei Erreichen des Punktes 51 die Rutschkupplung in Zugrichtung kk wieder durchrutscht.
Wie aus dem Diagramm zu entnehmen ist, ist das Anschlagmoment 47 der Dämpfungseinrichtung 13 in Zugrichtung kk größer als das Anschlagmoment k9 in Schubrichtung. Das Rutschmoment 46 der Rutschkupplung yk entspricht ungefähr 20% des Anschlagmomentes kj der Dämpfungseinrichtung 13« Weiterhin ist zu entnehmen, daß der mögliche Verdrehwinkel I der Rutschkupplung J größer ist als der mögliche Verdrehwinkel F und L der Dämpfungseinrichtung 13 in Zug- und/oder in Schubrichtung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der mögliche Verdrehwinkel L der Dämpfungseinrichtung 13 in Schubrichtung kleiner als der mögliche Verdrehwinkel F in Schubrichtung. ..
Es sei nochmal darauf hingewiesen, daß bei der in Figur 3 dargestellten Torsionskennlinie die durch die Reibeinrichtung 39 und die Lastreibeinrichtung kO
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verursachte Reibungshysterese nicht berücksichtigt wurde. Die durch die Reibeinrichtungen 39 und kO erzeugten Reibmomente überlagern sich in den Verdrehwinkelbereichen, in denen sie wirksam sind mit den durch die Federn der Dämpfungseinrichtung 13 erzeugten Momenten.
Wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, können zwischen den Flanken 27 a, 27 b des Eingangsteiles 25 und den Flanken 28 a, 28 b des Ausgangsteiles 29 der Rutschkupplung lh Kraftspeicher 52 vorgsehen sein, die einen zu harten Anschlag zwischen den Flanken 27 a, 28 a bzw. 27 b, 28 b vermeiden. Die Wirkung derartiger Kraftspeicher 52 wurde im Diagramm gemäß Figur 3 nicht berücksichtigt. Der Verdrehwiderstand dieser Kraftspeicher 52 überlagert sich in den Verdrehwinkelbereichen, in denen die Kraftspeicher 52 wirksam sind mit dem Rutschmoment der Rutschkupplung.
Bei der in den Figuren k und 5 dargestellten Rutschkupplung 114 ist das Eingangsteil 125 durch eine Trägerplatte 53, die mehrere scheibenförmige Reiblamellen 5k, 55, 56 trägt, gebildet. Die Reiblamellen 54, 55 und 56 weisen an ihrem äußeren Umfang radial gerichtete Zähne 54a, 55a, 56a auf, welche zur Drehsicherung der Reiblamellen in an der Innenperipherie der Trägerplatte 53 vorgesehene Ausschnitte 53a greifen.
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Auf dem Ausgangsteil 129 der Rutschkupplung· Ilk sind ebenfalls Reiblaraellen 57» 58» 59 vorgesehen, die mit den Eingangsreiblamellen $k, 55» 56 in axialer Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Reiblamellen 57t 58 und 59 besitzen an ihrer Innenperipherie Zähne 57 a, 58 a> 59 a, welche in am Außenumfang des Ausgangsteil 129 eingebrachte Ausschnitte 129 a eingreifen.
An der Trägerplatte 53 sind auf der einen Seite eine Abstützscheibe 60 und auf der anderen Seite mehrere, eine axiale Kraft in Richtung der Abstützscheibe 60 aufbringende Blattfederelemente 6i über Miete 62 befestigt. Die Reiblaraellen 5k, 55, 56 sowie 57, 58, sind zwischen der Abstützscheibe 60 und den Blattfederelementen 61 verspannt, so daß bei einer Relatiwerdrehung des Eingangsteiles 125 gegenüber dem Ausgangsteil 129 zwischen den untereinander zusammenwirkenden Reiblamellen sowie zwischen der Reiblamelle 59 und der Abstützscheibe 60 eine Reibungsdämpfung erzeugt wird.
Wie aus Figur h ersichtlich ist, können die Zähne 57 a, 58 a, 59 a der Reiblamellen 57» 58, 59 eine unterschiedliche Breite bzw. Bogenlänge aufweisen, so daß mehrere, nacheinander zur Wirkung· kommende Reibstufen vorhanden sind. Es können also in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel zwischen dem Eingangsteil 125 und dem
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Ausgangsteil 129 unterschiedliche Reibmomente zur Wirkung kommen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die Reiblamellen ^k1 55» 56 sowie die Abstützscheibe 60 mit den Reiblamellen 57, 58, 59 unmittelbar in Reibverbindung. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, zwischen zumindest einzelnen Reiblamellen organische oder anorganische Reibringe vorzusehen, wobei diese Reibringe untereinander wiederum verschiedene Reibwerte aufweisen können, so daß das über den gesamten Verdrehwinkel der Rutschkupplung erforderliche Reibmoraent an den jeweiligen Anwendungs- bzw. Einsatzfall angepaßt werden kann.
Die in den Figuren 6 und 7 dargestellte Rutschkupplung 21 h besitzt ein Eingangsteil 225 sowie ein Ausgangsteil 229· Das Ausgangsteil 229 ist durch Zusammennieten eines Blechformteiles 63 und einer Scheibe 64 gebildet. Das Blechformteil 63 besitzt an seiner Peripherie einen axial verlaufenden Bereich 63 a, an dessen Ende ein radial nach außen verlaufender Bereich 63 b sich anschließt. Auf dem axial verlaufenden Bereich 63 a ist, in axialer Richtung betrachtet, zwischen der Scheibe Gk und dem radialen Bereich 63 b eine Reibscheibe 65, das Eingangsteil 225fein mit dem Eingangsteil 225 drehfester
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Reibring 66, ein mi t dem Ausgangs teil 6j über eine Abstützscheibe 68 drehfester Reibring 67 sowie ein zwischen der Abstützscheibe 68 und dem radialen Bereich 63 b angeordneter Kraftspeicher in Form einer Tellerfeder 69 angeordnet. Die Tellerfeder 69 stützt sich radial außen an dem radial verlaufenden Bereich 63 b und radial innen an der Abstützscheibe 68 ab. Die Abstützscheibe 68 weist axial verlaufende Arme 68 a auf, die zur Drehsicherung in entsprechende Ausschnitte des radialen Bereiches 63 b eingreifen.
Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, weisen die Reibringe 66, 67, in Urafangsrichtung betrachtet, axial gerichtete Profilierungen auf, die ineinander eingreifen. Die Profilierungen bilden dabei Auflauframpen 70, 71» so daß, ausgehend von der in Figur 7 dargestellten Position, bei einer Relativverdrehung zwischen dem Eingangsteil 225 und dem Ausgangsteil 229 die Reibringe 66, 67 axial voneinander weggedrückt werden, wodurch die Verspannkraft des Kraftspeichers bzw. der Tellerfeder 6° in Abhängigkeit des Verdrehwinkels verändert wird. Die Veränderung der Verspannung der Tellerfeder 69 bewirkt eine Veränderung des Rutschmomentes der Rutschkupplung, wobei mit zunehmender Verspannung der Tellerfeder 69 dieses Rutschmoment größer wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt das Rutschmoment der Rutschkupplung, ausgehend von der in Figur 7 dargestellten
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mittleren Position nach beiden Drehri chtungen mit zunehmendem Verdrehwinkel zu. Die Auflauframpen und 71 können einen unterschiedlichen Aufstellwinkel aufweisen, so daß, ausgehend von der in Figur 7 dargestellten Position,über die entgegengesetzten Verdrehwinkel eine ungleiche Zunahme des Rutschmomentes stattfindet.
Das in Figur 1 gezeigte Konstruktionsprinzip hat den Vorteil, daß die Schwungmasse 3 i-n üblicher Weise wie ein Schwungrad auf die Kurbelwelle 5 vormontiert werden kann und danach die durch die Schwungmasse k , die Dämpfungseinrichtung 13»die Rutschkupplung \k und gegebenenfalls die auf die Schwungmasse h vormontierte Kupplung 7 sowie die zwischen der Druckplatte 8 und der Schwungmasse k vorzentriert eingespannte Kupplungsscheibe 9 gebildete Einheit mittels der Schrauben 26 an der Schwungmasse 3 befestigt werden kann. Die durch die Wälzlager 16 und 17 gebildete Lagerung kann dabei bereits auf der Schwungmasse vormontiert sein oder aber auch mit der erwähnten Einheit gemeinsam montiert worden.

Claims (1)

1. Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen, insbesondere von DrehmomentSchwankungen einer Brennkraftmaschine mittels mindestens zweier, koaxial zueinander angeordneter, entgegen der Wirkung einer Därapfungseinrichtung begrenzt zueinander verdrehbarer Schwungmassen, von denen die eine mit der Brennkraftmaschine und die andere mit dem Eingangsteil eines Getriebes verbindbar ist, die Dämpfungseinrichtung aus in Umfangsrichtung wirksamen Kraftspeichern und/oder Reib-"".oder Gleitmitteln besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Dämpfungseinrichtung (13) wenigstens eine im Verdrehwinkei begrenzte Rutschkupplung (i4, 114, 21k) im Drehmonentübertragungsweg zwischen den Schwungmassen (3» ^) vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung 03) und die Rutschkupplung (14, 1i4, 214) in Reihe wirkend angeordnet sind.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung ( 1 1 4) mit nacheinander wirksamen Reibstufen ausgerüstet ist.
k. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3»
dadurch gekennzeichnet, daß über die Rutschkupplung (114, 21k) in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel unterschiedliche Reibmomente wirksam sind. 10
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung (14,
114, 21k) über Teilbereiche des Verdrehwinkels der Wirkung von Kraftspeichern (52) ausgesetzt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftspeicher (52) in den Endbereichen des Verdrehwinkels wirksam sind.
J. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß drehfest an der einen der Schwungmassen (3) ein radial nach innen reichendes Eingangsteil (25) der Rutschkupplung ( 1 *0 befestigt ist, welches mit Profilierungen (27) in in kreisringförmiger Anordnung in einem Ausgangsteil (29) der Rutschkupplung (1*0, das das Eingangsteil (3*0 der Dämpfungseinrichtung (13) ist, vorgesehenen Gegenprofilierungen (29a)mit Umfangsspiel hineinragt,
8. Einrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsteil (25) der Rutschkupplung (i4) mit nach innen gerichteten Profilierungen (27) ist, denen nach außen gerichtete Gegenprofilierungen (29a) am Ausgangsteil (29) der Rutschkupplung (1^) gegenüberstehen.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Eingangs- (25t 125 &igr; 225) und Ausgangsteil (29, 129, 229) der Rutschkupplung (i4, 114, 214) eine Reibverbindung vorgesehen ist. i*
10. Einrichtung nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Eingangsteiles (25) am Ansgangsteil (29) drehfest angeordnete Reibmittel (31» '3"Ia) von denen eines (31a) unter der Wirkung einer in Achsrichtung wirksamen Vorspannkraft steht, vorgesehen sind.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsteil (35 ■+ 36) der Dämpfungseinrichtung (13) drehfest ist mit der anderen (k) der Schwungmassen.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Profilierungen (27t29a) des Eingangs- (25) und des Ausgangstei-
les(29) der Rutschkupplung (13) Kraftspeicher (52) vorgesehen sind.
13· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsteil (125) und/oder das Ausgangsteil (129) durch mehrere plattenartige Laraellen (57» 58» 59) gebildet ist, die Anschlags bzw. Gegenanschlagkonturen (57 a, 58 a, 59 a) verschiedener Bogenlänge benutzen. 10
Ik. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den plattenartigen Lamellen ($k, 55, 56, 57, 58, 59, 6P) unterschiedliche Reibwerte herrschen. 15
15· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Rutschmoment der Rutschkupplung (2'\k) bestimmende Verspannkraft zwischen den Reibelementen (65» 66, 67) der Rutschkupplung in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel zwischen Eingangs- (225) und Ausgangsteil (229) der Rutschkupplung veränderbar ist.
16. Einrichtung nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannkraft mittels mindestens einer an einem der Bauteile (66, 6j) der Einrichtung (2"\k) vorgesehenen Auflauframpe (70, 71) veränderbar ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflauframpe (70» 71) die Verspannung eines die Reibelemente (65, 66, 67) der Rutschkupplung (2i4) beaufschlagenden Kraftspeichers, wie z. B. Tellerfeder (69), in Abhängigkeit des Verdrehwinkels der Rutschkupplung (214) verändert.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment der Rutschkupplung (21k) ausgehend von einer mittleren Position (Figur 7) oder von einem mittleren Bereich nach beiden Verdrehrichtungen mit zunehmendem Verdrehwinkel größer wird.
19« Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment (46) der Rutschkupplung (14) geringer ist, als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment.
20. Einrichtung nach Anspruch 1°, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment (46) der Rutschkupplung (i4) zwischen 8 und 60%, vorzugsweise zwischen 10 und 35% des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Nominaldrehmoraentes beträgt.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment (46) der Rutschkupplung (i4) zwischen 5 und 50%, vorzugsweise zwischen 7 und 30% des maximalen Verdrehwiderstandes (47) der Dämpfungseinrichtung (i3) beträgt.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment der Rutschkupplung größer ist, als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment. . ... _
23. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Verdrehwinkel (i) der Rutschkupplung (14, 114, 214) zwischen 10 und 5O » vorzugsweise zwischen I5 und 35° beträgt.
24. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Verdrehwinkel (i) der Rutschkupplung zwischen 60 und 110$, vorzugsweise zwischen 80 und 90% des Gesamtverdrehwinkels (F + I + L) der Dämpfungseinrichtung (13 + 1 beträgt.
25· Einrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Verdrehwinkel (i) der Rutschkupplung (i4) größer ist, als der mögliche Verdrehwinkel (F j L) der Dämpfungseinrichtung (13) in Zug- und/oder Schubrichtung (44, 45).
26. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Rutschkupplung (i4) in Reihe wirkende Dämpfungseinrichtung (13) zugseitig (44) einen größeren möglichen Verdrehwinkel (f) aufweist, als schubseitig (Winkel L).
27. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung Reibmittel beinhaltet, die erst ab einem gewissen Verdrehwinkel in Zug- und/oder Schubrichtung der Dämpfungseinrichtung wirksam sind.
28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (13) eine sogenannte Lastreibeinrichtung (4o) bzw. Lastreibscheibe beinhaltet, deren Reibwirkung und/oder deren Kraftspeicherwirkung erst ab einem bestimmten Verdrehwinkel in Zug (44) und/oder Schubrichtung (45) eins e t zeii.
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