-
Torsionsdämpfeinrichtung mit Spiel für die Reibeinrichtung
-
Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Torsionsdämpfeinrichtung,
insbesondere im Antriebsstrang einer Brennkraftmaschine, bestehend u. a. aus einem
Eingangsteil und einem Ausgangsteil, welche um eine gemeinsame Achse gegeneinander
schwenkbar gelagert sind -unter Zwischenschaltung von Torsionsfedern -, einer Reibeinrichtung
in Form wenigstens eines Steuerbleches, welches mit einem der Ein- oder Ausgangsteile
eine Reibfläche bildet und über eine Rückstellzunge mit der Stirnfläche einer Torsionsfeder
zusammenwirkt.
-
Eine Torsionsdämpfeinrichtung der obengenannten Bauart ist beispielsweise
aus der DE-PS 2 418 062 bekannt. Bei dieser bekannten Torsionsdämpfeinrichtung ist
ein Steuerblech vorgesehen, welches wenigstens eine Rückstellzunge aufweist, die
mit der StirnflMche einer Torsionsfeder zusammenwirlKt. Die Riickstellzunge ist
bei dieser bekannten Ausführung mit einem axial abgewinkelten Lappen versehen, der
zwischen die Stirnfläche der Torsionsfeder und das Ende des Fensters in der Nabenscheibe
reicht, in welchem die Feder untergebracht ist. Das Steuerblech ist beiderseits
reibschlüssig eingespannt und kann bei entsprechender Auslegung der beiden Reibflächen
im Zug- bzw. Schubbereich jeweils eine unterschiedliche, gleichbleibende Reibkraft
erzeugen. Die unterschiedlichen Reibwerte im Zug- und Schubbereich sind auf diese
Weise relativ einfach zu realisieren.
-
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Torsionsdämpfeinrichtung
der vorgenannten Bauart derart weiterzuentwickeln, daß einerseits eine niedrige
Reibung im Leerlaufbereich erzielt wird, andererseits eine starke Dämpfung beim
Abstellen der Brennkraftmaschine möglich ist und auch bei größeren Winkelausschlägen,
als sie beispielsweise im Leerlaufbetrieb auftreten, eine entsprechend höhere Reibung
zur Verfügung steht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches
gelöst. Durch Verwendung einer der Vorstufenfedern zur Betätigung der Rückstellzunge
des Steuerbleches sowie die Anordnung dieser Rückstellzunge derart, daß die Reibeinrichtung
bei Bewegungsumkehr aus dem Schubbereich in Richtung auf eine Mittelstellung betätigbar
ist, wird erreicht, daß beim Abstellen der Brennkraftmaschine - was einem Schubbetrieb
mit niedrigem Drehmoment entspricht - die maximale Reibleistung zur Verfügung steht.
Desweiteren bringt eine Schleppverbindung mit Spiel zwischen Steuerblech und dem
Ein- bzw. Ausgangsteil, mit dem das Steuerblech nicht in Reibverbindung steht, die
Möglichkeit, im Leerlaufbetrieb die Reibeinrichtung funktionslos zu halten. Bei
Ausschlägen, welche das Spiel der Schleppverbindung übersteigen, ist dann im gesamten
Zugbereich das volle Reibmoment zur Dämpfung der Schwingungen wirksam.
-
Besonders günstige Unterbringungsmöglichkeiten für die Reibeinrichtung
ergeben sich durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2.
-
Zusätzlich zur gezielt gesteuerten Reibeinrichtung wird gemaß Anspruch
3 eine weitere Reibeinrichtung mit geringem Reibmoment vorgesehen, welche zwischen
Ein- und Ausgangsteilen angeordnet und im gesamten Verdrehwinkelbereich wirksam
ist. Diese Reibeinrichtung ist derart ausgelegt, daß sie im Leerlaufbetrieb die
hier notwendige, aber geringe Reibung erzeugt.
-
Die in den Ansprüchen 1 bis 3 festgelegten Reibeinrichtungen eignen
sich nicht nur zum Einbau in Kupplungsscheiben von Brennkraftmaschinen; sie sind
auch vorzüglich geeignet, in ein Zweimassen-Schwungrad eingesetzt zu werden. Dabei
spielt die Bauart des Zweimassen-Schwungrades keine ausschlaggebende Rolle.
-
Die Erfindung wird anschließend an Hand von Ausffihrungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 den Teillängsschnitt durch ein Zweimassen-Schwungrad;
Fig. 2 und 3 die Teilansicht und die Ansicht von oben her auf die Anordnung des
Steuerbleches mit seiner Rückstellzunge und seiner Nase; Fig. 4 und 5 die schematischen
Darstellungen von zwei möglichen Ausführungsbeispielen; Fig. 6 bis 12 unterschiedliche
Stellungen im Bewegungsablauf einer Torsionsdmpfeinrichtung gem. Fig. 5; Fig.13
das Feder- und Reibmomentdiagramm gemäß den Figuren 5 bis 12.
-
Fig. 1 zeigt den Teillängsschnitt durch ein Zweimassen-Schwungrad.
-
An der Kurbelwelle 1 einer Brennkraftmaschine ist das erste Schwungrad
2 über Schrauben 10 und 11 fest verbunden. Die Schrauben 11 befestigen gleichzeitig
einen Nabenflansch 8, der ein Lager 9 zur Lagerung des zweiten Schwungrades 3 trägt.
Dieses zweite Schwungrad 3 ist im Bereich seines Außenumfanges direkt mit der Nabe
5 der Torsionsdämpfeinrichtung über Schrauben 26 fest verbunden.
-
Die Nabe 5 weist an ihrem Innenumfang einen Lagersitz für das Lager
9 auf. Somit ist das zweite Schwungrad 3 über das Lager 9 verdrehbar um die gemeinsame
Drehachse 12 gegenüber dem ersten Schwungrad 2 gelagert. Zwischen den beiden Schwungrädern
2 und 3 sind weiterhin Federn und Reibeinrichtungen zwischengeschaltet.
-
Eine dieser Federn ist in Form der Torsionsfeder 4 dargestellt.
-
Sie ist einerseits in einem Fenster 21 in der Nabe 5 fixiert und andererseits
in Fenstern 23 bzw. 24 in den zu beiden Seiten der Nabe 5 angeordneten Deckblechen
6 und 7 gehalten. Beide Deckbleche 6 und 7 sind untereinander fest verbunden und
über Schrauben 25 am ersten Schwungrad 2 befestigt. Bei Drehmomenteinleitung von
der Kurbelwelle 1 her wird dieses über das erste Schwungrad 2, die beiden Deckbleche
6 und 7, die Torsionsfeder 4, die Nabe 5 auf das zweite Schwungrad 3 weitergeleitet.
Von hier aus wird
dieses Drehmoment über eine normale Reibungskupplung
an das G3etriebe weitergeleitet, wobei von dieser Reibungskupplung lediglich ein
Teil des Kupplungsgehäuses 28 sowie ein Teil der Kupplungsscheibe 27 dargestellt
sind. Weiterhin sind zwei Reibeinrichtungen 14 und 15 vorgesehen. Die Reibeinrichtung
14 ist zwischen dem Deckblech 6 und der Nabe 5 angeordnet, wirkt bei jeder Relativverdrehung
zwischen dem ersten Schwungrad 2 und der ?abe 5 und ist mit einem geringeren Reibmoment
ausgestattet, welches insbesondere auf die Belange des Leerlaufbetriebes abgestimmt
ist. Die zweite Feibeinrichtung 15 ist zwischen den beiden Deckblechen 7 einerseits
und der Nabe 5 andererseits angeordnet. Es besteht aus zwei Steuerblechen 16 und
17, welche jeweils auf den Innenseiten der Deckbleche 6 und 7 anliegen. Diese Anlage
kann unter Zwischenschaltung von Reibringen vorgenommen werden. Das Steuerblech
16 ist mit axial abgewinkelten Nasen 20 versehen, die entsprechende Aussparungen
22 - wie in Fig. 2 ersichtlich - im Fenster 21 der Nabe 5 für die Torsionsfeder
4 axial durchdringen und auf der gegenüberliegenden Seite mit dem dort angeordneten
Steuerblech 17 eine drehfeste Verbindung darstellen. Zwischen dem Steuerblech 17
und der Nabe 5 ist weiterhin eine Tellerfeder 29 angeordnet, die sich einerseits
am Steuerblech 17 und andererseits an den Nasen 20 abstützt. Diese Tellerfeder 29
bewirkt eine Reibkraft bei Relativbewegung zwischen den beiden Steuerblechen 16
und 17 und den beiden Deckblechen 6 und 7. Gem. Fig. 1 weisen beide Steuerbleche
16 und 17 je eine nach radial außen abstehende Rückstellzunge 18 bzw. 19 auf. Die
Ausbildung des Steuerbleches 16 ist insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich.
rig. 2 stellt die Teilansicht des Steuerbleches 16 dar, und zwar e.
-
Fig. 1 vom ersten Schwungrad 2 her gesehen. Fig. 3 ist die Ansicht
"fi." gem. Fig. 2 von radial außen her. Das steuerblech 16 weist einen ringförmigen
Crundkörper auf, der gegenüber dem Declblech 6 als Reibeinrichtung fungiert. Weiterhin
weist das teuerblech 16 wenigstens eine nach radial außen weisende Rü.ckstellzunge
1Q auf, die mit der einen Stirnseite der Torsionsfeder 4 zusatnmenwirkt. Weiterhin
weist das Steuerblech 16 wenigstens eine axial abgewinkelte Nase 20 auf, die im
Bereich radial innerhalb der Torsionsfeder 4 durch die Nabe 5 hindurchreicht, und
zwar in einem Bereich, in dem die Nabe 5 eine Aussparung 22 aufweist. Diese Aussparung
22 ist im vorliegenden Falle Teil des Fensters 21
für die Torsionsfeder
4 in der Nabe 5. Im vorliegenden Falle weist die Nase 20 in Umfangsrichtung eine
Erstreckung vom Winkel auf, die Aussparung 22 eine Umfangserstreckung vom Winkel
, der größer als der Winkel ist, so daß eine relative Verdrehung beider Teile gegeneinander
von der Größe des Winkels möglich ist.
-
Die schematische Darstellung zur Erklärung der Wirkungsweise der Einzelteile
geht aus den Figuren 4 und 5 hervor. Beide Ausffthrungen sind von der Funktion her
gleich, jedoch entspricht die Ausführung gem. Fig. 5 exakt dem Aufbau der Figuren
1 bis 3, während Fig. 4 als äquivalente Ausführung anzusehen ist. Gem. Fig. 4 befindet
sich die Reibeinrichtung 15 zwischen der Nabe 5 und dem Steuerblech 16, wodurch
die Schleppverbindung zwischen der Na se 20 und der Aussparung 22 zwischen dem Steuerblech
16 und den Deckblechen 6 und 7 angeordnet ist. Das Steuerblech 16 liegt mit seiner
Rückstellzunge 18 auf der in Zugrichtung vorne liegenden Stirnfläche der Torsionsfeder
4 auf. Das Fenster 21 in der Nabe 5 sowie die Fenster 23 und 24 in den Deckblechen
6 und 7 sind exakt gleich groß und liegen sich in Ruhestellung genau gegenüber.
Desgleichen ist die Zunge 20 auf der in Zugrichtung vorne liegenden Kante der Aussparung
22 angeordnet. Der Verdrehwinkel entspricht in der Schemadarstellung dem Abstand
der Begrenzungen der Aussparung 22.
-
Die den Figuren 1 bis 3 entsprechende Schemadarstellung ist in Fig.
5 wiedergegeben. Hierbei ist die Feibeinrichtung 15 zwischen dem Steuerblech 16
und einem oder beiden Deckblechen 6 oder 7 angeordnet. Die Schleppverbindung findet
durch die Nase 20 des Steuerbleches 16 statt, die zwischen zwei Anschlägen der Aussparung
22 der Nabe 5 im Umfang des Winkels verschiebbar ist. Die sich in Ruhestellung gegenüberliegenden
Fenster 21 bzw. 23 und 2 von Nabe 5 und Deckblechen 6 und 7 beherbergen eine Torsionsfeder
4. Diese ist in Ruhestellung praktisch ohne Vorspannung in die Fenster eingesetzt.
An der in Schubrichtung vorne liegenden Stirnseite der Torsionsfeder 4 liegt weiterhin
die Rückstellzunge 18 des Steuerbleches 16 an. Ausgehend von der Grundstellung nach
Fig. 5, sei nun anschließend über die einzelnen möglichen Bewegungsphasen nach den
Figuren 6 bis 19 die Wirkungsweise der
Torsionsdämpfeinrichtung
erklart, welche zu einem Feder und Reibmomentdiagramm gem. Fig. 13 führt. Bei festgehalten
gedachter Nabe 5 wird in Fig. 6 ein Moment in Schubrichtung auf die Peckbleche 6
und 7 ausgeübt. Dadurch wird sofort die Torsionsfeder ! zusammengedrückt. Gleichzeitig
wird die Eeibeinrichtung 15 in Tätigkeit gesetzt, da sie sich t:ber die Nase 20
an der in Schubrichtung vorne liegenden Kante der Aussparung 22 abstützt. in Fig.
13 wird also gleichzeitig mit Beginn der Beaufschlagung in Schubrichtung, ausgehend
von der Mittelstellung, das Reibmoment Mr aufzubringen sein, wobei bei weiterer
Bewegung ein Drehmomer.t2nstieg entsprechend der Federkennlinie der Torsionsfeder
4 su verzeichnen ist. Dieser Teil des Diagrammes ist mit VI bezeichnet.
-
Wird nun entsprechend Fig. 7 eine Bewegungsumkehr eingeleitet, å.
h., vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb in Richtung auf die neutrale Stellung zurückgegangen,
so kann sich zwar die Torsionsfeder 4 sofort entspannen, jedoch ist weiterhin die
Reibeinrichtung in Tätigkeit, da sie sich über die wckstellzunge 18 an der in Schubrichtung
vorne liegenden Stirnseite der Torsionsfeder 4 abstützt. Es wird also in Fig. 13
das Reibmoment Nr zweimal durchlaufen, ehe auf der Federkennlinie der Torsionsfeder
4 ein Rücklauf erfolgt. Dieser Rücklauf mit eingeschalteter Reibeinrichtung 15 geht
solange vonstatten, bis zwischen der Vorspannkraft der Torsionsfeder 4 und der Reibkraft
der Reibeinrichtung 15 ein Gleichgewicht hergestellt ist. Dieser Gleichgewlchtszustand
ist gem. Fig. 13 an der Stelle erreicht, an welcher der Nomentenverlauf entsprechend
VII die Horizontale schneidet. Von diesem Moment an bewegen sich gem. Fig. 8 die
Torsionsfeder 4 und die Reibeinrichtung 15 zusammen mit den Deckblechen 6 und 7
mo,entenlos in Richtung auf die neutrale Stellung zu. Der Schnittpunkt der Korizontalen
mit der Drehmoment- bzw. Reibmomentachse ist in Fig. S dargestellt. Bei einer nachfolgenden
Beaufschlagung der Gesamtanordnung in Zugrichtung bewegen sic die Deckbleche 6 und
7 weiter nach links, ohne daß die Torsionsfeder 4 sofort beaufschlagt wird, allerdings
unter sofortigem Einsatz der Reibeinrichtung 15, da die Feder 4 ja bereits mit dem
Reibmoment vorgespannt ist. Der Kurvenzug gem. IX in Fig. 13 zeigt daher auch den
sofortigen Einsatz des Reibnomentes Mr ohne Drehmomentanstieg durch die Feder. Fig.
9 zeigt die Stellung am Ende der Bewegung ohne weitere Beaufschlagung der Torsionsfeder
. Beim Uebergang von
Fig. 9 in Fig. 10 wird nunmehr die Torsionsfeder
LF weiter beaufschlagt, die Reibeinrichtung ist allerdings nicht wirksam, da die
in Schubrichtung vorne liegende Stirnfläche der Feder X, an welcher die Rückstellzunge
18 anliegt, nach links wegwandert, wodurch die Reibeinrichtung infolge ihrer Eigenreibung
gegenüber den Deckblechen 6 und 7 ebenfalls nach links mitwandert. Der entsprechende
Kurvenzug ist mit X in Fig. 13 bezeichnet. AmEnde des Kurvenzuges X schlägt, wie
in Fig. 10 gerade ersichtlich, die Nase 20 des Steuerbleches 16 am anderen Enae
der Aussparung 22 an, so daß bei weiterer Bewegung in Zugrichtung die Reibeinrichtung
wieder voll wirksam wird. Gleichzeitig erhöht sich das Drehmoment durch Komprimieren
der Feder h. Der entsprechende Kurvenzug ist mit XI gekennzeichnet. Bei Bewegungsumkehr,
ausgehend von Fig. 11, in Richtung Schubrichtung wird unmittelbar die Feibeinrichtung
außer Wirkung gesetzt, da das Steuerblech 16 und die Deckbleche 6 und 7 zusammen
eine Bewegung in Schubrichtung ausführen könnten.
-
Die entsprechende Stirnseite der Torsionsfeder 4 folgt mit einem bestimmten
Abstand. Diese Rückwärtsbewegung erfolgt nunmehr lediglich unter Dekompression der
Feder 4, während die Reibeinrichtung über den vollen Winkel hinweg außer Wirkung
ist. Der entsprechende Nomentenzug ist in Fig. 13 mit XII beziffert. Nach dem Zurücklegen
des Winkels setzt sofort wieder die Reibeinrichtung ein, da das Steuerblech 16 durch
seine Nase 20 an der Aussparung 22 festgehalten wird. Die Rückwärtsbewegung erfolgt
gleichzeitig unter Entspannung'der Torsionsfeder 4.
-
Gemäß der Aufgabenstellung - im inblick auf die Unterdrückung von
Geruschen beim Abstellen der Brennkraftmaschine - sollte unmittelbar im Schubbereich
die volle Reibung einsetzen. Dies wird dadurch erreicht, daß gem. Fig. 5 in der
Fuhestellung die Nase 20 bereits am einen Ende der Aussparung 22 angeordnet ist.
Selbstverständlich kann hier mit dem Ziel von Abstimmung auf unterschiedliche Einbauverhàltnisse
geringfügig in beiden Richtungen variiert werden. Wesentlich ist jedoch, daß die
Reibeinrichtung über die Rückstellzunge an einer Vorstufenfeder zur Anlage kommt,
da diese Vorstufenfeder sofort beim tberschreiten der Mittelstellung zum Einsatz
kommt und daher auch die mittleren Drehmomente beim Abstellen der Brennkraftmaschine
und somit auch die mittleren Relativbewegungen zwischen den beiden Schwungrädern
sofort mit
hoher Reibung erfaßt werden. Sicherlich kann das Steuerblech
auch mit einer Feder zusammenwirken, die im Ruhezustand eine bestimmte Vorspannung
aufweist und nicht als Vorstufenfeder anzusprechen ist, dann setzt allerdings die
Reibung nicht sofort beim übergang in den Schubbereich ein. Ein weiterer wesentlicher
faktor ist, daß die Schleppverbindung zwischen Reibeinrichtung und Nabe, die parallel
zur Pückstellzunge vcrgesehen ist, eIne ?eibungsd:ärfung bei kleinen lXlinkelausschlagen
verhindert. Dadurch ist insbesondere der Leerlaufbetrieb nicht durch die hohe Reibeinrichtung
belastet. Für die Reibung, welche im Leerlaufbetrieb benötigt wird, ist eine getrennte
Reibeinrichtung vorgesehen, die über den gesamten Verdrehwinkelbereich wirksam ist,
eine gezielt niedrige Reibkraft erzeugt und im vorliegenden Falle auch zusammen
mit der Reibeinrichtung für die höhere Reibung wirlsam ist. Infolge der Anordnung
gemäß den Figuren 1 bis 3 und 5, bei welcher die Reibeinrichtung 15 zwischen den
Deckblechen 6 bzw. 7 und dem Steuerblech wirksam ist, muß die Rückstellzunge 18
auf der Stirnfläche der Torsionsfeder 4 auf liegen, die in Schubrichtung vorne liegt.
Im Gegensatz dazu liegt die Rückstellzunge nach der Konstruktion gem. Fig. 4 auf
der Stirnfläche der Torsionsfeder 4, die in Zugrichtung vorne liegt, auf, da hier
die Reibeinrichtung 15 zwischen Nabe 5 und Steuerblech 16 wirksam ist.
-
Es ist ohne weiteres möglich, lediglich das Steuerblech 16 mit einer
oder mehrere Rückstellzunge(n) 18 zu versehen und das Steuerblech 17 lediglich als
Druckring auszuführen. Der Aufwand in dieser Stelle ist lediglich von der Höhe des
zu erzeugenden Reibmomentes abhwngig.