DE19831158A1 - Schwungrad - Google Patents

Schwungrad

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Abstract

Schwungrad, umfassend einen mit einer Antriebswelle verbindbaren ersten Schwungring (1) und einen mit einer Abtriebswelle (8) verbindbaren zweiten Schwungring (2), wobei der erste und der zweite Schwungring (1, 2) relativ zueinander verdrehbar und konzentrisch ineinander gelagert sind und wobei zur Unterdrückung von Drehschwingungen zwischen dem ersten und dem zweiten Schwungring (1, 2) eine Drehfeder (5) vorgesehen ist, wobei mit dem zweiten Schwungring (2) ein drehzahladaptiver Tilger (3) festgelegt ist, der zumindest einen um eine Rotationsachse (18) drehbaren Nabenteil (19) sowie mehrere Tilgermassen (20) umfaßt, die um von der Rotationsachse (18) beabstandete Schwenkachsen zumindest in Umfangsrichtung schwenkbar sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schwungrad, umfassend einen mit einer Antriebswelle verbindbaren ersten Schwungring und einen mit einer Abtriebswelle verbindbaren zweiten Schwungring, wobei der erste und der zweite Schwungring relativ zueinander verdrehbar und konzentrisch ineinander gelagert sind und wobei zur Unterdrückung von Drehschwingungen zwischen dem ersten und dem zweiten Schwungring eine Drehfeder vorgesehen ist.
Stand der Technik
Ein derartiges Schwungrad ist aus der DE 36 21 997 A1 bekannt.
Ein solches in zwei Teile aufgeteiltes Schwungrad, welches auch als Zwei­ massen-Schwungrad bezeichnet wird, dient der Schwingungsisolation beispielsweise im Triebstrang eines Kraftfahrzeugs.
Nachteil eines aus der DE 36 21 991 A1 bekannten Schwungrades, ist dessen hohes Gewicht, welches wesentlich von den beiden Schwungringen bestimmt wird. Damit durch das Zweimassen-Schwungrad eine gute Schwingungsisolation erreicht werden kann, ist der getriebeseitig angeordnete zweite Schwungring erheblich schwerer als der motorseitige erste Schwungring.
Aus der DE 196 31 989 C1 ist ein drehzahladaptiver Schwingungstilger bekannt. Dieser umfaßt ein Nabenteil, auf dem eine Anzahl in Umfangsrichtung benachbarter Trägheitsmassen jeweils in zwei in Umfangsrichtung benachbarten Halterungen gelagert ist, die auf gegensinnig gekrümmten Kurvenbahnen der Trägheitsmassenelemente und des Nabenteils derart abwälzbare Bolzen umfassen, daß sich bei Einleitung von eine Rotationsbewegung überlagernden Drehschwingungen eine Verringerung des Abstandes der Trägheitsmassenelemente von der Achse im Zuge von gekrümmten Bewegungsbahnen ergibt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gewicht des Zweimassen-Schwungrades zu verringern und insbesondere eine leichtere Bauweise eines Antriebsstrang zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einem Schwungrad der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an dem zweiten Schwungring ein drehzahladaptiven Tilger festgelegt ist, der zumindest einen um die Rotationsachse drehbaren Nabenteil sowie mehrere Tilgermassen umfaßt, die um von der Rotationsachse beabstandete Schwenkachsen zumindest in Umfangsrichtung schwenkbar sind.
Durch den an dem zweiten Schwungring vorgesehenen drehzahladaptiven Tilger können Drehschwingungen verringert werden, welche an Wellen von periodisch arbeitenden Maschinen, beispielsweise an der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine die Rotationsbewegung überlagernd auftreten. Ein Tilger wird als drehzahladaptiv bezeichnet, wenn er die Drehschwingungen über einen größeren Drehzahlbereich, idealerweise über den gesamten Drehzahlbereich der Maschine tilgen kann. Dem Tilger liegt das Prinzip zugrunde, daß die Tilgermassen fliehkraftbedingt bestrebt sind, die Achse bei Einleitung einer Drehbewegung im größtmöglichen Abstand zu umkreisen. Drehschwingungen, welche die Drehbewegung überlagern, führen zu einer Relativbewegung der Tilgermassen in radialer Richtung nach innen, was zur Schwingungstilgung ausgenutzt wird. Der Schwingungstilger hat eine der Drehzahl proportionale Eigenfrequenz, so daß Drehschwingungen mit Frequenzen die der Drehzahl proportional sind, über einen großen Drehzahlbereich tilgbar sind.
Jedoch wird durch die Anordnung eines drehzahladaptiven Tilgers an beziehungsweise auf dem zweiten Schwungring eines Zweimassen-Schwungrades überraschenderweise erreicht, daß das Schwungrad erheblich leichter ausgeführt werden kann. Die erzielbare Gewichtsersparnis geht im wesentlichen darauf zurück, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung eine Verbesserung des Schwingungsverhaltens erzielt werden kann, obwohl der zweite Schwungring erheblich leichter ausgeführt ist. Jedoch wird aus anderen technischen Erfordernissen, zum Beispiel aus Gründen der Wärmeaufnahme und Wärmeabfuhr die Masse des zweiten Schwungring nicht beliebig verkleinert werden können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß für den zweiten Schwungring andere als die bisher verwendeten Materialien eingesetzt werden können. Indem der zweite Schwungring beispielsweise aus Blech hergestellt wird, können die Herstellungskosten des Schwungrades herabgesetzt werden.
Vorteilhafterweise ist der Tilger auf der Abtriebsseite einer Kraft- oder Arbeitsmaschine angebracht.
Eine gute Schwingungstilgung wird dadurch erzielt, daß der Tilger auf dem vorderen, dem Abtrieb gegenüberliegenden Ende des Schwungrads angeordnet ist.
Indem zwischen dem zweiten Schwungring und dem Tilger eine Kupplungsmitnehmerscheibe mit Druckplatte angeordnet ist, wird eine besonders kompakte und raumsparende Bauweise erzielt.
Eine Vereinfachung der Konstruktion wird dadurch erreicht, daß eine auf die Druckplatte wirkende Anpreßfeder vorgesehen ist, welche sich an dem Tilger abstützt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß jede Tilgermasse durch zwei in Umfangsrichtung beabstandete, sich parallel zur Rotationsachse erstreckende Bolzen in dem Nabenteil gelagert ist, daß die Bolzen auf Kurvenbahnen abrollbar sind, die im Bereich des Nabenteils ein U-förmig in Richtung der Rotationsachse und im Bereich der Tilgermassen ein U-förmig in die entgegengesetzte Richtung geöffnetes Profil haben, und daß die Bolzen auf den von den jeweiligen Kurvenbahnen abgewandten Seiten durch eine Führungsbahn geführt sind. Durch die Lagerung der Tilgermassen auf Bolzen, welche auf Kurvenbahnen des Nabenteils und der Tilgermasse abwälzen, wird eine besonders einfache und stabile Konstruktion erzielt.
Eine Verbesserung des Geräuschverhaltens wird dadurch erzielt, daß die Führungsbahn aus einer Dämpfungsschicht aus einem polymeren Werkstoff besteht.
Die Dämpfung ist dann besonders gut, wenn die Dämpfungsschicht aus einem elastomeren Werkstoff besteht.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Dämpfungsschicht in Umfangsrichtung beiderseits in Anschlagflächen endet, durch die die Umfangsbeweglichkeit der Bolzen auf einen festen Wert begrenzt ist.
Die Herstellung wird dadurch vereinfacht und verbilligt, daß die Kurvenbahnen einen Bestandteil von Einsatzstücken bilden.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Einsatzstücke und die Dämpfungsschichten einen Bestandteil von Einsatzteilen bilden, die in Ausnehmungen des Nabenteils und der Tilgermassen unverrückbar aufgenommen sind.
Auch dadurch, daß der die Dämpfungsschicht bildende Werkstoffkörper nach dem Einfügen der Einsatzstücke in die Ausnehmungen durch unmittelbares Anformen und Verfestigen mit den Ausnehmungen und den Einsatzstücken verbunden ist, wird die Herstellung vereinfacht.
An die Fertigungstoleranzen sind nur geringe Anforderungen zu stellen, wenn ein Freiraum zwischen der Tilgermasse beziehungsweise Nabe und den Einsatzstücken vorhanden ist und der Freiraum mit dem Werkstoff der Dämpfungsschicht gefüllt ist und eine Toleranzausgleichsschicht bildet.
Wenn die Toleranzausgleichsschicht und die Dämpfungsschicht einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind, können sie in einem Arbeitsschritt hergestellt werden.
Die Einsatzstücke können kostengünstig durch Strangpressen erzeugt sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schwungrades mit einem drehzahladaptiven Tilger,
Fig. 2 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen drehzahladaptiven Tilgers gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
Fig. 3 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Tilgermasse.
Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Schwungrad dargestellt, welches einen ersten Schwungring 1, einen zweiten Schwungring 2 und einen an dem zweiten Schwungring 2 festgelegten drehzahladaptiven Tilger 3 aufweist.
Der erste Schwungring beziehungsweise Schwungmasse 1 ist mit einer nicht dargestellten Antriebswelle verbindbar, beispielsweise mit einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors. Der zweite Schwungring beziehungsweise Schwungmasse 2 ist auf dem ersten Schwungring 1 über eine Kugellager 4 gelagert, so daß der erste und der zweite Schwungring 1, 2 relativ zueinander verdrehbar und konzentrisch ineinander gelagert sind. Zur Unterdrückung von Drehschwingungen ist zwischen dem ersten und dem zweiten Schwungring 1, 2 eine Drehfeder 5 vorgesehen. Über das Verbindungselement 6 und den Bolzen 7 ist die Drehfeder 5 mit dem zweiten Schwungring 2 verbunden. Der zweite Schwungring 2 ist mit einer Abtriebswelle 8, welche beispielsweise als Getriebeeingangswelle ausgebildet sein kann, verbindbar.
Die Verbindung zwischen dem zweiten Schwungring 2 und der Abtriebswelle 8 erfolgt bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung über eine Kupplung 9. Diese ist in axialer Richtung der Welle 8 zwischen dem zweiten Schwungring 2 und dem drehzahladaptiven Tilger 3 angeordnet, wodurch sich eine besonders kompakte Bauform ergibt. Die Kupplung 9 weist eine Kupplungsmitnehmerscheibe 10, die über eine Druckplatte 11 von einer Anpreßfeder 12 gegen den zweiten Schwungring 2 gedrückt wird, auf. Die Kupplung 9 wird gelüftet, in dem ein Ausrücker, dessen Lager durch die gestrichelte Linie 13 verdeutlicht ist, das in dem Widerlager 14 gelagerte Hebelteil 15 verschiebt. Dadurch wird über das mit dem Hebelteil 15 verbundene Betätigungselement 16 die Druckplatte 11 entgegen der Kraft der Anpreßfeder 12 von der Kupplungsmitnehmerscheibe 10 wegbewegt. Der Tilger 3 ist derart an dem zweiten Schwungring 2 über Schrauben 17 angeordnet, daß sich die Anpreßfeder 12 an dem Tilger 3 abstützt. Darüber hinaus ist das Widerlager 14 mit dem Hebelteil 15 an dem in radialer Richtung inneren Ende des Tilgers 3 angeordnet.
Der drehzahladaptive Tilger 3 ist als Drehschwingungstilger ausgebildet und weist zumindest ein um eine Rotationsachse 18 drehbares Nabenteil 19 sowie mehrere Tilgermassen 20 auf. Das Nabenteil 19 weist für jede Tilgermasse 20 jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte Halterungen 21 auf, um die Tilgermassen 20 auf dem Nabenteil 19 zu lagern.
Jede Halterung 21 wird durch eine Ausnehmung 22 in dem Nabenteil 19 und einem darin aufgenommenen Bolzen 23 gebildet. Dabei erstreckt sich der Bolzen 23, dessen Längsachse parallel zur Achse 18 des Nabenteils 19 verläuft, in einer als Durchbruch ausgebildete Ausnehmung 24 in der Tilgermasse 20.
Das Nabenteil 19 weist eine die Ausnehmung 22 begrenzende Kurvenbahn 25 auf, und die Tilgermasse 20 weist eine die Ausnehmung 24 begrenzende Kurvenbahn 26 auf. Die Kurvenbahnen 25, 26 und der Bolzen 23 sind derart ausgebildet, und angeordnet, daß sich die Tilgermassen 20 relativ zu dem Nabenteil 19 unter Ausführung einer Pendelbewegung verschieben können. Dabei wälzt der Bolzen 23 auf den Kurvenbahnen 25, 26 ab, welche gegensinnig gekrümmt sind. Die Kurvenbahn 25 im Nabenteil 19 weist dabei in Richtung der Achse 18, während die Kurvenbahn 26 in der Tilgermasse 20 nach außen, von der Achse 18 weg weist.
Bei Auftreten einer eine Rotationsbewegung der Welle überlagernden Drehschwingung werden die Tilgermassen (bzw. Trägheitsmassen) 20 aus ihrer in Fig. 2 dargestellten Mittelposition relativ zu dem Nabenteil 19 entlang einer gekrümmten Bewegungsbahn bewegt, welche durch die Kurvenbahnen 25, 26 und den Bolzen 23 bestimmt ist. Auf diese Weise kommt es zu einer Verringerung des Abstandes der Tilgermassen 20 von der Achse 18, wodurch Drehschwingungen aufgrund des Tilgungsprinzips entgegengewirkt wird.
Die Tilgermassen 20 weisen darüber hinaus in der Ausnehmung 24 den Kurvenbahnen 26 gegenüberliegende Führungsbahnen 27 auf, so daß die Ausnehmung 24 die Form eines U erhält, welches von der Achse 18 weggerichtet ist. Entsprechende den Kurvenbahnen 25 gegenüberliegende Führungsbahnen sind auch in der Halterung 21 des Nabenteils 19 ausgebildet (vgl. gestrichelte Darstellung in Fig. 2).
Die Kurvenbahnen 25, 26 und die Führungsbahnen 27, 28 bilden Bestandteile von Einsatzteilen 29, 30, die in dem Nabenteil 19 beziehungsweise den Tilgermassen 20 unverlierbar aufgenommen sind. Die Einsatzteile 29, 30 können auch zunächst lose eingefügt und durch nachträgliches Einformen der die Führungsbahnen 27, 28 tragenden Schicht 31, 32 mit dem Nabenteil 19 beziehungsweise mit den Trägheitsmassen 20 verklebt sein.
Das Nabenteil 19 ist zweiteilig ausgebildet, wobei die Nabenteile die Tilgermassen beidseitig umschließen. Die beiden Nabenteile 19 sind durch Dichtringe 33, 34 gegeneinander abgedichtet.

Claims (15)

1. Schwungrad, umfassend einen mit einer Antriebswelle verbindbaren ersten Schwungring (1) und einen mit einer Abtriebswelle (8) verbindbaren zweiten Schwungring (2), wobei der erste und der zweite Schwungring (1, 2) relativ zueinander verdrehbar und konzentrisch ineinander gelagert sind und wobei zur Unterdrückung von Drehschwingungen zwischen dem ersten und dem zweiten Schwungring (1, 2) eine Drehfeder (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem zweiten Schwungring (2) ein drehzahladaptiver Tilger (3) festgelegt ist, der zumindest einen um eine Rotationsachse (18) drehbaren Nabenteil (19) sowie mehrere Tilgermassen (20) umfaßt, die um von der Rotationsachse (18) beabstandete Schwenkachsen zumindest in Umfangsrichtung schwenkbar sind.
2. Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tilger (3) auf der Abtriebsseite der Kraft- oder Arbeitsmaschine angebracht ist.
3. Schwungrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tilger (3) auf dem vorderen, dem Abtrieb gegenüberliegenden Ende des zweiten Schwungrings angeordnet ist.
4. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Schwungring (2) und dem Tilger (3) eine Kupplungsmitnehmerscheibe (10) mit einer Druckplatte (11) angeordnet ist.
5. Schwungrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Druckplatte (11) wirkende Anpreßfeder (12) vorgesehen ist, welche sich an dem Tilger (3) abstützt.
6. Schwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tilgermasse (20) durch zwei in Umfangsrichtung beabstandete, sich parallel zur Rotationsachse (18) erstreckende Bolzen (23) in dem Nabenteil (19) gelagert ist, daß die Bolzen (23) auf Kurvenbahnen (25, 26) abrollbar sind, die im Bereich des Nabenteils (19) ein U-förmig in Richtung der Rotationsachse (18) und im Bereich der Tilgermassen (20) ein U-förmig in die entgegengesetzter Richtung geöffnetes Profil haben, und daß die Bolzen (23) auf den von den jeweiligen Kurvenbahnen (25, 26) abgewandten Seiten durch eine Führungsbahn (27, 28) geführt sind.
7. Schwungrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (27, 28) aus einer Dämpfungsschicht aus einem polymeren Werkstoff besteht.
8. Schwungrad nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht aus einem elastomeren Werkstoff besteht.
9. Schwungrad nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht in Umfangsrichtung beiderseits in Anschlagflächen endet, durch die die Umfangsbeweglichkeit der Bolzen (23) auf einen festen Wert begrenzt ist.
10. Schwungrad nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahnen (6) einen Bestandteil von Einsatzstücken (29, 30) bilden.
11. Schwungrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstücke (29, 30) und die Dämpfungsschichten einen Bestandteil von Einsatzteilen bilden, die in Ausnehmungen (24) des Nabenteils (19) und der Tilgermassen (20) unverrückbar aufgenommen sind.
12. Schwungrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die Dämpfungsschichten bildende Werkstoffkörper nach dem Einfügen der Einsatzstücke (29, 30) in die Ausnehmungen (24) durch unmittelbares Anformen und Verfestigen mit den Ausnehmungen (24) und den Einsatzstücken (29, 30) verbunden ist.
13. Schwungrad nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Freiraum zwischen der Tilgermasse (20) bzw. Nabe (19) und den Einsatzstücken (29, 30) vorhanden ist und daß der Freiraum mit dem Werkstoff der Dämpfungsschicht gefüllt ist und eine Toleranzausgleichsschicht bildet.
14. Schwungrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Toleranzausgleichsschicht und die Dämpfungsschicht einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind.
15. Schwungrad nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstücke durch Strangpressen erzeugt sind.
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