DE3244305C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsein­ richtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der US-PS 29 95 909 bekannten Drehmomentübertragungseinrichtung ist der Zylinderteil des Dämpfers mit seinem Flanschteil begrenzt drehbeweg­ lich zwischen zwei Scheibenteilen angeordnet, die ihrer­ seits drehfest mit dem antreibenden Zahnrad verbunden sind. Dieser bekannte Dämpfer wirkt unabhängig von der Drehzahl des antreibenden bzw. angetriebenen Teils und vermindert lediglich Stöße infolge übermäßiger Antriebs­ drehmomente, die an das anzutreibende Teil zu übertragen sind.

Aus den DE-GM 17 86 252 sowie 19 76 016 sind jeweils Fliehkraftkupplungen bekannt, die auf einer drehbaren Welle angebrachte Scheiben mit Rampenflächen umfassen, auf denen in Abhängigkeit von der Drehzahl der Welle in­ folge der Fliehkraft radial nach außen bewegbare Kugeln angeordnet sind, die damit eine Axialverschiebung der Scheibe bewirken. Durch die Axialverschiebung der Schei­ be wird ein form- oder kraftschlüssiger Kupplungsvorgang zwischen einander drehbaren Teilen bewirkt. Dämpfer, wie sie bei der gattungsbildenden Drehmomentübertra­ gungseinrichtung vorgesehen sind, wirken mit diesen be­ kannten Fliehkraftkupplungen jedoch nicht zusammen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehmomentübertra­ gungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß die Dämpfungswir­ kung des Dämpfers in Abhängigkeit von bestimmten Dreh­ zahlen bzw. Drehzahlbereichen wahlweise ein- und auszu­ schalten ist.

Bei einer Drehmomentübertragungseinrichtung der genann­ ten Art ist diese Aufgabe durch das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst.

Die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Fliehkraftkupplung mit dem Dämpfer derart zusammenwirkt, daß dieser inner­ halb eines bestimmten Drehzahlbereichs des antreibenden Teils bzw. des angetriebenen Teils wirksam zu schalten ist, während er in den übrigen Drehzahlbereichen unwirk­ sam, d. h. mit Hilfe der Fliehkraftkupplung überbrückt ist. Dadurch ist sicherzustellen, daß bei überbrücktem Dämpfer durch den Reibungseingriff zwischen den Teilen der Kupplung und dem das antreibende Teil bildenden Zahnrad eine kraftschlüssige Drehmomentübertragung zwi­ schen dem antreibenden und dem angetriebenen Teil bei niedrigen und hohen Drehzahlen stattfindet, während in einem mittleren Drehzahlbereich eine allein durch den Dämpfer innerhalb eines bestimmten Schwankungsbereiches des zu übertragenden Drehmomentes gedämpfte bzw. gepuf­ ferte Direktverbindung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Teil vorgesehen ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung be­ schrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Drehmomentübertragungseinrichtung bei einem Fahrzeug mit in Längsrichtung angeordneter Kur­ belwelle,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Drehmomentübertra­ gungseinrichtung bei Stillstand oder geringer Drehzahl des Antriebs-Zahnrades,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Drehmomentübertra­ gungseinrichtung bei mittlerer Drehzahl des Antriebs-Zahnrades,

Fig. 4 eine Vorderansicht des Antriebs-Zahnrades mit Dämpfer-Elementen,

Fig. 5 eine Explosivdarstellung des Antriebs-Zahnrades mit Dämpfer-Elementen,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung der Drehmomentübertra­ gungseinrichtung bei hoher Drehzahl des Antriebs-Zahnrades und

Fig. 7 ein Drehzahl-Torsionsfrequenz-Diagramm bei Anwendung der Drehmomentübertragungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Getriebesystem mit einem Zahnrad 10 zum Antrieb einer Lichtmaschine. Das Bezugszeichen 1 be­ zeichnet einen Motor jenes Typs, der horizontal entge­ gengesetzt und in Längsrichtung eingebaut ist, und in einem Motorrad angebracht ist. Ein Schwungrad 6, ein Zahnrad 3 für ein Gangschaltgetriebe und ein Zahnrad 9 für die Lichtmaschine sind einteilig auf einer Kurbel­ welle 2 des Motors 1 aufgepaßt. Zusätzlich steht das Zahnrad 3 für das Gangschaltgetriebe in Verbindung mit einem Zahnrad 5 an der Seite des Gangschaltgetriebes, und zwar über ein Kette 4. Das Zahnrad 9 für die Licht­ maschine steht in Eingriff mit dem Zahnrad 10 zum An­ treiben der Lichtmaschine, welches an einer als Ab­ triebswelle ausgebildeten Läuferwelle 8 des Läufers 7 der Lichtmaschine angebracht ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Drehmomentübertragungsein­ richtung weist einen Kupplungsmechanismus 12′ auf, der ein Paar als erste und zweite Teile ausgebildete Ein­ griffsteile 21, 22′, eine Rampenplatte 23, ein Rampen­ eingriffsteil 30, als in Käfigen sitzende Teile kugelige Gewichte 24 und 31 und eine als zweite Einrichtung aus­ gebildete innere Spannfeder 32 umfaßt.

Eines der Eingriffsteile 21 ist auf einer Läuferwelle 8′ so aufgepreßt, daß es wie einteilig hieran befestigt ist. Das andere Eingriffsteil 22′ steht mit der als Läu­ ferwelle ausgebildeten Abtriebswelle 8′ in Längsnutkupp­ lung. Das Eingriffsteil 22′ ist axial auf der Läuferwel­ le 8′ verschieblich und einteilig mit der Läuferwelle 8′ drehbar.

Die Rampenplatte 23 und das Rampeneingriffsteil 30 sind mit der Läuferwelle 8′ derart längsnutgekoppelt, daß sie zwischen dem Zahnrad 10 und dem Eingriffsteil 22′ einge­ klemmt sind, um die Lichtmaschine anzutreiben, und von einem zylindrischen Abschnitt 22′ a des Eingriffsteils 22′ umgeben sind. Die Rampenplatte 23 wird zur Lage­ sicherung von einer runden Klemmscheibe 33 gegen einen Bund 8′ a der Läuferwelle 8′ gedrückt.

Zusätzlich sind eine Vielzahl von kugeligen Gewichten 24 in einen Raum eingepaßt, welcher von der Rampenfläche 23 a der zweiten Scheibe 23 umgeben ist, sowie sich im Inneren des Eingriffsteils 22′ befindet. Mehrere der ku­ geligen Gewichte 31 sind in einem Raum eingepaßt, der von der Rampenfläche 30 a der Scheibe 30 und der anderen Seite der zweiten Scheibe 23 umgeben ist. Eine als inne­ re Spannfeder ausgebildete zweite Einrichtung 32 ist zwischen der oberen Seite der abgeschrägten Scheibe 30 und einem Bund 8′ b der Läuferwelle 8′ angeordnet, so daß die Scheibe 30 axial gegen die Federkraft der Feder 32 verschieblich ist.

Ferner ist eine runde Federscheibe 34 auf die Läuferwel­ le 8′ an einer Stelle außerhalb des Eingriffsteiles 22′ aufgepaßt. Eine als ringförmige Haltefeder 35 ausgebil­ dete erste Einrichtung ist zwischen der Federscheibe 34 und der Außenseite des Eingriffsteiles 22′ derart ange­ ordnet, daß eine als Gleitberührungsfläche ausgebildete Endfläche 22′ b des Eingriffsteils 22′ in unter Feder­ kraft der Feder 35 stehender Gleitberührung mit der seitlichen Fläche des Zahnrads 10 gelangt, um die Licht­ maschine anzutreiben.

Eine Ölnut zum Verhindern des Festsitzens (nicht ge­ zeigt) ist in der Gleitberührungsfläche 22′ b des Ein­ griffsteils 22′ ausgebildet. Die Feder 35 ist dünner ausgebildet als die Feder 32.

Die kugeligen Gewichte 24, 31 sind nahe den Mitten der Rampenflächen 23 a, 30 a der zweiten Scheibe 23 und der Scheibe 30 angeordnet. Die Gleitberührungsfläche 22′ b des Eingriffsteils 22 wird gegen die Seitenfläche des Zahnrads 10 durch die Federkraft der Feder 35 gedrückt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, so daß das Zahnrad 10 und die Eingriffsteile 21 und 22′ in Reibungseingriff miteinander gelangen. Nahezu das gesamte Drehmoment, welches auf das Zahnrad 10 aufgebracht wird, wird unmit­ telbar auf die Läuferwelle 8′ übertragen.

Demzufolge wird eine große Änderung in der Drehzahl der Kurbelwelle 2 zum Zeitpunkt der Drehung mit niedriger Drehzahl des Motors vom Läufer 7 der Lichtmaschine ver­ hindert, und zwar über das Zahnrad 9 für die Lichtma­ schine, das Zahnrad 10 zum Antreiben der Lichtmaschine, die Eingriffsteile 21, 22′ und die Läuferwelle 8′. Die einem Drehmoment entgegengerichtete Absorption des Sy­ stems ist deshalb wirksam.

Die Fliehkraft, welche an den kugeligen Gewichten 24, 31 arbeitet, nimmt in jenem Fall zu, in welchem der Motor 1 sich im mittleren Drehzahlbereich befindet, so daß die Gewichte 24, 31 sich allmählich zum Außenumfang der Scheiben 23, 30 hin längs der Rampenfläche 23 a, 30 a hiervon bewegen, wie in Fig. 3 gezeigt. Da in diesem Fall die Feder 35 derart ausgebildet ist, daß sie im Vergleich mit der Feder 32 dünn und weich ist, bewegt sich das Eingriffsteil 22′ vom Zahnrad 10 weg, so daß die Gleitberührungsfläche 22′ b des Eingriffsteils 22′ sich von der Seitenfläche des Zahnrads 10 wegbewegt und der Reibungseingriff zwischen dem Zahnrad 10 und den Eingriffsteilen 21, 22′ gelöst wird. Im Ergebnis arbei­ tet eine Pufferfeder 11 wirksam, so daß die Stoßkraft, welche vom Zahnrad 9 für die Lichtmaschine auf die Lichtmaschine 10 zum Antreiben der Lichtmaschine aufge­ bracht wird, von der Pufferfeder 11 absorbiert wird, wo­ mit verhindert wird, daß große Spannungen und ein star­ kes Geräusch in den Zahnrädern 9 und 10 erzeugt werden.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen den Aufbau der Dämpfungsein­ richtung, die im mittleren Drehzahlbereich wirksam wird. Mehrere, lange Durchgangsnuten 14 sind in einem zylin­ drischen Teil 13 ausgebildet, in welche Pufferfedern bzw. Dämpfungsfedern 11 eingepaßt sind. Mehrere ovale Nuten 20 weisen Distanzstücke 19 auf, die in das zylin­ drische Teil 13 eingesetzt sind, so daß sie in einem ge­ meinsamen Kreis angeordnet sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Andererseits ist eine Vielzahl von ausgesparten Nu­ ten 15, die den langen Nuten 14 entsprechen, im Zahnrad 10 ausgebildet, und eine Vielzahl von Stiftlöchern 10 a, durch welche Belastungsstifte 17 hindurchgeführt sind, sind ebenfalls im Zahnrad 10 zum Antrieb der Lichtma­ schine ausgebildet. Die ausgesparten Nuten 15 und die Stiftlöcher 10 a sind jeweils auf einem gemeinsamen Kreis am Zahnrad 10 angeordnet.

Mehrere eingeschnittene Abschnitte 18 sind in einer Scheibe 16 an Stellen ausgebildet, so daß sie mit den Pufferfedern 11 in Berührung treten. Es sind auch Stift­ löcher 16 b in der Scheibe 16 ausgebildet.

Die Pufferfedern 11 sind in den jeweiligen Abstandsab­ schnitten zwischengeschaltet, welche durch die lange Nut 14 im Zylinderteil 13 und die ausgesparten Nuten 15 im Zahnrad 10 gebildet sind, um die Lichtmaschine zu trei­ ben. Die Distanzstücke 19 sind lose in die ovalen Nuten 20 eingesetzt, die im zylindrischen Teil 13 ausgebildet sind. Das Zahnrad 10 zum Antrieb der Lichtmaschine, das zylindrische Teil 13 und die Scheibe 16 sind aneinander integral mittels der Zugstifte 17 befestigt. Allerdings sind das Zahnrad 10 und das zylindrische Teil 13 relativ zueinander um einen bestimmten Winkel verschwenkbar aus­ gebildet, und zwar wegen der ovalen Nuten 20 im Zylin­ derteil 13. Die Relativdrehung wird zugelassen, bis die Distanzstücke 19, welche an den Laststiften 17 ange­ bracht sind, mit der Wandfläche der ovalen Nuten 20 in Berührung treten.

Falls eine besonders kräftige Drehmomentänderung auf­ tritt, dann rutschen ordnungsgemäß das Zahnrad 10 und die beiden Eingriffsteile 21 und 22′ durch, um den Stoß zu mildern. Die unregelmäßige Drehung wird durch die Reibungskraft zwischen dem Zahnrad 10 und den beiden Eingriffsteilen 21, 22′ bei normaler Drehmomentänderung verringert.

Wenn sich der Motor 1 mit einer hohen Drehzahl dreht, so daß die erzwungene Torsionsfrequenz der Kurbelwelle 2 so zunimmt, daß sie sich der charakteristischen Torsions­ frequenz nähert, die durch das Massenträgheitsmoment des Läufers 7 der Lichtmaschine und der gesamten Federkon­ stante der Pufferfeder 11 und der Läuferwelle 8′ be­ stimmt ist, dann wird die Feder 32 elastisch durch die hohe Fliehkraft verformt, welche an den Gewichten 31 an­ greift, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, so daß die Gleitberührungsfläche 30 b der abgeschrägten Scheibe 30 in Reibungskontakt mit der Seitenfläche des Zahnrades 10 gelangt. Das Drehmoment, welches auf das Zahnrad 10 auf­ gebracht wird, sowie die Torsionsschwingung werden auf die Läuferwelle 8′ nicht über die Pufferfedern 11 über­ tragen, sondern über das Eingriffsteil 21 und die Schei­ be 30. Somit wird die Resonanz infolge des Zusammentref­ fens der erzwungenen Torsionsfrequenz der Kurbelwelle 2 und der charakteristischen Torsionsfrequenz verhindert.

Das Ausführungsbeispiel weist die Charakteristik einer Drehmomentübertragung auf, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Die dem Drehmoment entgegengwirkende Absorption ar­ beitet wirksam im niedrigen Drehzahlbereich des Motors 1. Während der Motordrehung 2 mit mittlerer Drehzahl wird die Erzeugung von Geräusch zwischen den Zahnrädern 9 und 10 infolge der erzwungenen Torsionsoszillation des Motors durch die Pufferfunktion der Pufferfedern 11 ver­ hindert. Ferner wird die Resonanz infolge des Zusammen­ treffens der charakteristischen Frequenz des Systems des Läufers 7 der Lichtmaschine und der erzwungenen Tor­ sionsfrequenz der Kurbelwelle 2 während einer schnellen Drehung des Motors 1 verhindert.

Da das Zahnrad 10 in unmittelbarer, kraftgekuppelter Zu­ ordnung zur Läuferwelle 8′ mittels des Kupplungsmecha­ nismus 12′ während der Drehung des Zahnrades mit niedri­ ger Drehzahl steht, welche nicht höher ist als eine be­ stimmte Drehzahl, dann funktionieren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Pufferteile 11 nicht unmittelbar. Es wird deshalb möglich, das Zahnrad 10 daran zu hindern, eine Schwingung oder ein Geräusch zu erzeugen, und zwar durch die Schwankung oder derglei­ chen der Drehzahl, wie dies oben erwähnt wurde. Es ist auch möglich, den nicht fluchtenden Eingriff der Zahn­ räder 9, 10 zu verhindern.

Während der Drehung mit mittlerer und hoher Drehzahl, und zwar nicht unter der bestimmten Drehzahl, wird der oben erwähnte Kupplungsmechanismus 12′ freigesetzt, so daß die Pufferteile 11 wirksam werden, um die Schwin­ gung, das Geräusch und dergleichen abzuschwächen, welche vom Eingriff der Zahnräder oder dergleichen herrühren.

Es ist deshalb möglich, ein Getriebesystem vorzusehen, und zwar ohne Schwingung, Geräusch und dergleichen in allen Schwingungsbereichen des Zahnrades bzw. Getriebes von der Drehung mit niedriger Drehzahl bis zur Drehung mit hoher Drehzahl.

Claims (6)

1. Drehmomentübertragungseinrichtung zwischen einem antrei­ benden und einem angetriebenen Teil mit einem Dämpfungsfedern aufweisenden Dämpfer, der einen Zylinderteil mit auf einem Kreis angeordneten, den Zylinderteil durchdringenden Ausneh­ mungen erfaßt, in denen die Dämpfungsfedern in Kreisumfangs­ richtung elastisch verformbar aufgenommen sind und mit ent­ sprechenden Ausnehmungen an einer Seitenfläche des antreiben­ den Teils zusammenwirken, wobei das Zylinderteil eine mit ihm einstückige Nabe, die auf einer mit dem angetriebenen Teil verbundenen Abtriebswelle aufgekeilt ist, und einen mit der Nabe verbundenen Flanschteil umfaßt, der mit einem bogenför­ migen Schlitz ausgebildet ist, in den ein Kopplungsteil ein­ greift, das mit einem gegenüber der Nabe drehbaren Zahnrad verbunden ist, um eine Relativdrehung zwischen Zahnrad und Zylinderteil sowie eine gemeinsame Drehung beider zu ermögli­ chen, gekennzeichnet durch eine den Dämpfer (11, 13, 14, 15, 16, 18) überbrückende Fliehkraftkupplung (21, 22′, 23, 24, 30, 31, 32, 35), mit der dieser innerhalb eines bestimmten Drehzahlbe­ reichs des antreibenden Teils (Zahnrad 10) wirksam zu schalten ist.

2. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkupplung (21, 22′, 23, 24, 30, 31, 32, 35) in mit einer Seitenfläche des Zahnrads (10) in Reibungseingriff bringbares Ende (22′ b, 30 b) hat.

3. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkupplung (21, 22′, 23, 24, 30, 31, 32, 35) auf der Abtriebswelle (8′) angebrachte erste und zweite Teile (22′, 21), von denen das erste Teil (22′) auf einer Seite des Zahnrades (10) axial beweglich und das zweite Teil (21) auf der anderen Seite des Zahnrades (10) angeordnet ist, und die Endfläche (22′ b) des ersten Teils mit der Seitenfläche des Zahnrades (10) in Reibungseingriff bring­ bar ist, eine erste Einrichtung (35) zum elastischen Vorspannen des ersten Teils (22′) in Richtung auf das Zahnrad (10), die auf einer Seite des ersten Teils (22′) angeordnet ist, und eine auf die Drehung der Abtriebswelle (8′) ansprechende, fliehkraft­ betätigte Einrichtung (30, 30 a, 31) zum Bewegen des ersten Teils (22′) von der Seitenfläche des Zahnrades (10) fort gegen die Vorspannkraft der ersten Einrichtung (35) aufweist, um den Dämpfer (11, 13, 14, 15, 16, 18) wirksam zu schalten.

4. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die fliehkraftbetätigte Einrich­ tung (30, 30 a, 31) eine auf der Abtriebswelle (8′) innerhalb des ersten Teils (22′) angebrachte Scheibe (30), die eine Rampenfläche (30 a) hat, und eine Reihe von in Käfigen sitzenden Teilen (31) aufweist, die auf der Rampenfläche (30 a) im An­ sprechen auf die durch die Drehung der Abtriebswelle (8′) auftretende Fliehkraft radial nach außen bewegbar sind, um das erste Teil (22′) von dem Zahnrad (10) gegen die Vorspannkraft der ersten Einrichtung (35) fortzubewegen, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle (8′) in dem bestimmten Drehzahlbereich liegt.

5. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, gekenn­ zeichnet durch eine auf der Abtriebswelle (8′) angebrachte und innerhalb des ersten Teils (22′) angeordnete zweite Scheibe (23), die eine zweite Rampenfläche (23 a) hat, und durch eine zweite Reihe von in Käfigen sitzenden Teilen (24), die auf die durch die Drehung der Abtriebswelle (8′) bewirkte Flieh­ kraft ansprechend auf der zweiten Rampenfläche (23 a) radial nach außen bewegbar sind.

6. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine zweite Einrichtung (32) zum Vor­ spannen der ersten Scheibe (30) von der Seitenfläche des Zahn­ rades (10) fort, deren Vorspannkraft geringer als die der ersten Einrichtung (35) ist, wodurch die erste Scheibe (30) mit der Seitenfläche des Zahnrades (10) in Eingriff bringbar ist, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle (8′) den bestimmten Drehzahlbereich übersteigt.