DE8905960U1

DE8905960U1 - Torsionsdämpfer für Bootsgetriebe

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Publication number: DE8905960U1
Application number: DE8905960U
Authority: DE
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1989-08-31
Also published as: JPH02310196A; DE3915527C2; IT9047922A1; GB9008790D0; US5205788A; IT1240822B; GB2231387A; DE3915527A1; IT9047922A0

Description

Heümanbstraße 10 DIPL-ING. GERHARD STAHL D-8000 Mündien 71

PATENTANWALT ^Tckfon <⁰⁸⁹> ⁷⁹⁵⁰⁵⁰ Telegrammadresse: Stahlpatent Mündien

12. HAI

Ce£l Starts Maschinen- und Z&hnr&dfabrik Gabä & Co.

D-8000 MOnchen 40

Torsionsdämpfer für Bootegetriebe

Die Srfindung betrifft einen Tcrsionedämpfer für Bootegetriebe, umfassend ein »it ä&& gte^ungrad sines Motors gekuppeltes Primärteil, ein mit der Eingangswelle eines Wendegetriebes gekuppeltes ifekundärteil, das relativ zu» Primärteil verdrehbar ist, mehr«;e zwischen de» Primärteil und den Sekundärteil symetrisch zur Drehachse angeordnete, der Relatiwerdre- tuu.g entgegenwirkende Federeleaente und »indes tens ein zwischen den Prinirteil und dem Sekundärteil angeordnetes, die Relativverdrehung nennendes Reibelement.

Bei einem Bootsgetriebe treten insbesondere dann störende Klappergeräusche auf, wenn das Boot bei niedriger Leerlaufdrehzahl des Motors vorwärts oder rückwärts fährt. Der Grund für diese Klappergeräusche sind Drcthschwingungen des Motors einerseits und geringe Propeller-Drehmomente andererseits. Wegen der geringen Verspannung der Zahnräder kommt es dabei zu einem Schlagen der Zahnflanken. Derartige Drehschwingungen werden noch durch den Umstand begünstigt, daß aufgrund motorspezifischer Gesichtspunkte das Massenträgheitsmoment des Schwungrades immer mehr reduziert wird. Zur Verringerung derartiger Drehschwingungen werden Torsionsdämpfer verwendet.

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In der Praxis gibt es jedoch Einsatzfälle, bei denen her-

kömmliche Torsionsdämpfer bezüglich der Absorbtion der Dreh- '-■■ schwingungen nicht ausreichend sind. Grund hierfür sind unter anderem:

- zw geringer Verdrehweg, insbesondere in der ersten Stufe; f. - harter Obergang zwischen den einzelnen Dämpferstufen.

S Weiterhin sind Zweimassen ~ Schwungräder mit hydraulisch

.' gedämpftem Schwingungstilger bekannt, die aber aufwendig und für den hier vorliegenden Einsatzfall zu teuer sin-3.

Bei einem ist der DE 34 90 360 C2 beschriebene. Tors ions- ;:; dämpfer der eingangs genannten Gattung wirken die von Schrau-• benfedern gebildeten Federelemente in tangentialer Richtung, und die zugeordneten Abstützflächen des Primärteils und des Sekundärteils sind zur Längsachse der Schraubenfedern rechtwinklig. Bei einem derartigen Torsionsdämpfer ist die Relativverdrehung des Primär- und Sekundärteils nur gering und durch die Anzahl und die Länge der Schraubenfedern begrenzt. Die Schraubenfedern können nämlich nur so weit komprimiert werden, bis ihre Windungen aneinander anliegen. Die mögliche Relativverdrehung ließe sich nur durch eine entsprechend größere Baulänge der Schraubenfedern vergrößern, was aber nur in begrenztem Ausmaß möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen gattungsgremäßen Torsionsdämpfer zu schaffen, der bei einer vorgegebenen Länge der Federelemente eine große Relativverdrehung von Primär- und Sekundärteil ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich die Federelemente am Primärteil und/oder am Sekundärteil an einer in Umfangerichtung wirksamen schiefen Ebene abstützen.

Durch die Abstützung der Federelemente an einer schiefen

' Ebene wird erreicht, daß die Drehbewegung des die schiefe Ebene aufweilenden Primär- und/oder Sekundärteils wesentlich größer sein kann als der Federweg der Federelomrnte. Je geringer die

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Steigung der schiefen Ebene ist, desto größer ist bei einen bestimmten Federweg der Federelemente die mögliche Relativverdrehung von PrImIr- und Sekundlrteil. Der erfindungsgemlße Torsionsdlnpfer zeichnet sich daher durch eine Pederkennlinie alt geringer Federrate über eine große Relatiwerdrehung aus. In Versuch hat sich gezeigt, daß bei einem mit dem erfindungsgemißen Torsionsdimpfer ausgerüsteten Bootsgetriebe die Klappergerlusche wesentlich geringer sind als bei einem herkömmlichen Torsionsdimpfer. Diese vorteilhafte Eigenschaft macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn das Boot mit geringer Leerlauf drehzahl vorwärts oder rückwärts fährt.

Weiterhin zeigte sich, daß eine derart geringe Torsionssteif igkeit, die sich im Antriebsstrang ähnlich wie eine Lose auswirkt, auf das Fahrverhalten eine« Bootes keine negativen Auswirkungen hat.

Zwecknlßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zwei Aueführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgenlßen Torsionsdämpfers für Bootswendegetriebe,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Torsionsdlnpfers nach Fig. 1,

Fig. 3 in größeren Maßstab eine Einzelheit von Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine Einzelheit aus Fig. 1, wobei die Verformung eines Guamipuffers in übertriebenen Maßstab dargestellt ist,

Fig. 6 die nit dem erfindungsgemäßen Toreionsdämpfer erzielbare Federkennlinie, und

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine zweite Aueführungsform eines erflndungsgemäßen Torsionsdämpfere.

Hie dies insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt der gezeigte Torsionsdimpfer eine Anschlußscheibe 1, die mit dem durch strichpunktierte Linien angedeuteten Schwungrad eines Motors starr verbunden ist. Die Anschlußscheibe 1 ist Ober zwei erste Bolzen 3 und vier hierzu um 45° versetzte zweite Bolzen 15 mit einer Deckscheibe 9 starr verbunden. Zwischen der Anschlußscheibe 1 und der Deckscheibe 9 ist eine Platte 4 angeordnet, die mit zwei die ersten Bolzen 3 aufnehmenden Bogenschützen 16 und am Umfang mit vier die zweiten Bolzen 15 aufnehmenden Ausnehmungen 17 versehen ist. In die beiden Bndbereiche eines jeden Bogenschlitzes 16 ist jeweils ein Gummipuffer 6 eingesetzt, während auf jeden zweiten Bolzen 15 eine Gummihülse 2 aufgesteckt ist. Der Zweck der Gummipuffer 6 und der GummihQlsen 2 wird nachfolgend noch näher erläutert.

Die Platte 4 ist mit Nieten 7 mit einer Nabe 8 starr verbunden, die auf die (nicht gezeigte) Bingangnwelle eines Bootswendegetriebes aufgekeilt ist. Die nieten 7 dienen zugleich süf Befestigung von zwei Federscheiben 5A und 5B, die an den beiden Seitenflächen der Gummipuffer 6 anliegen. Zwischen der Nabe 8 und der Deckscheibe 9 ist ein Reibring 13 angeordnet. Mit der Deckscheibe 9 ist eine Federaufnahme 11 durch Nieten 14 starr verbunden. Die Federaufnahme 11 bildet zusammen mit der Deckscheibe 9 eine Halterung für vifcr radial angeordnete Schraubenfedern 10. Das radial innere Enüe einer jeden Schraubenfeder 10 stützt sich an einer Kugel 12 ab, um diese mit einer von vier Schräglaufbahnen 18 in Eingriff zu halten, die am Umfang der Nabe 8 ausgebildet sind.

Gemäß Fig. 2 bestehen die vier Schräglaufbahnen 18 aus zwei symmetrischen gekrümmten Flächen, die in Umf ausrichtung

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wirkend· schiefe Ebenen bilden, an denen sich die Kugeln 12 abstützen.

dies insbesondere aus den Fig· 1 und 3 ersichtlich ist, hat jede Schriglaufbahn 18 einen kreisbogenförmigen Querschnitt, und der Mittelpunkt der zugeordneten Kugel 12 ist gegen den Krünunungsmittelpunkt der Schriglaufbahn 18 geringfügig nach rechts, d.h. von dem Reibring 13 weg versetzt. Das hat zur Folge, daß die von der Schraubenfeder 10 auf die Kugel 12 ausgeübte Radialkraft eine den Reibring 13 belastende Axialkomponente hat. Der Reibring 13 wird daher ständig zwischen einem Flansch der Nabe 8 und dem Innenumfang der Deckscheibe 9 eingeklemmt.

Die Nabe 8 und die Platte 4 sind in der Art einer innenbelüfteten Scheibenbremse mit Luftkanälen 19 bzw. 20 versehen.

Die Anschlußscheibe 1 und die damit starr verbundenen Teile werden üblicherweise als Primärteil des Torsionsdampfers bezeichnet, während die Nabe 8 und die damit starr verbundenen Teile als Sekundärteil des Torsionsdämpfers bezeichnet werden.

Bei der nachfolgenden Erläuterung der Wirkungsweise des

&Udigr;&Ogr;&Ggr;&Bgr;&tgr;&bgr;&eegr;&bgr;&eegr;&agr; Deschriebensü Töf axOusdcunp'srS SSx dSVOu 5US3<!-~ gangen, daß die mit der Eingangswelle eines Bootswendegetriebes gekuppelte Nabe 8 stillsteht, während die mit dem Schwungrad eines Verbrennungsmotors verbundene Anschlußscheibe 1 eine Drehbewegung ausführt. Bei einer solchen Drehbewegung, egal in welcher Richtung, laufen die vier Kugeln 12 in dar zugeordneten Schräglaufbahn 18, die dabei in der Art einer schiefen Ebene wirkt und die Kugel 12 gegen die Kraft der zugeordneten Feder 10 radial nach außen drückt. Die vier Federn 10 werden daher zunehmend komprimiert. Dieser Vorgang wird als erste Federstufe bezeichnet.

Bei dieser Relativbewegung der Anschlußscheibe 1 gegenüber der Nabe 8 koisaast es auch zu einer Relativbewegung zwischen den an der Anschlußscheibe 1 befer*igten ersten und zweiten Bolzen

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3 und 15 einerseits und der an der Nabe 8 befestigten Platte andererseits. Nach einer Relatiwerdrehung um einen Winkel &agr; gelangt jeder der ersten Beizen 3 an einem der in die Pogenschlitze 16 eingesetzten Gummipuffer 6 zur Anlage, Bei einer weiteren Relatiwerdrehung der Anschluß scheibe 1 gegenüber der Nabe 8 werden nicht nur die vier Schraubenfedern 10 weiter komprimiert, sondern es werden auch die zwei Gummipuffer 6 verformt. Da die Gummipuffer 6 aber nicht wie die Schraubenfedern 10 durch Keilwirkung komprimiert werden, ergibt sich in diesem als zweite Federstufe bezeichneten Bereich ein wesentlich stsilsrsr Anstieg der Federkennlinie,

Wenn die Anschlußscheibe 1 relativ zu der Nabe 8 noch weiter insgesamt um einen Winkel ß verdreht wird, dann gelangen die vier zweiten Bolzen 15 mit der darauf aufgeschobenen Gummihülse 2 am entsprechenden Ende der Ausnehmungen 17 der Platte zur Anlage, dl sich die Gummihülsen 2 schwerer verformen lassen als die Gummipuffer 6 kommt es bei einer als dritte Federstufe bezeichneten weiteren Relatiwerdrehung zu einem noch stärkeren Ansteigen der Federkennlinie.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, werden die beiden Federscheiben 5A und 5B bei einer Kompression der Gummipuffer 6 nach außen gedrückt, ücbei es zu einer Reibung zwischen diesen Teilen kommt. Durch diese Reibung in Verbindung mit der an sich bereits höher wirkenden Materialdämpfung (Gummi) wird insgesamt eine hohe Dämpfung in der zweiten Stufe erreicht. Durch eine gezielte Führung der Kühlluft kann die Wärmeentwicklung in vertretbaren Grenzen gehalten werden.

Für den Fachmann ist erkennbar, daß der vorstehend beschriebene Torsionsdämpfer auch dahingehend abgewandelt werden kann, daß die Schräglaufbahnen 18 nicht an der Nabe 8, sondern an der Deckscheibe 9, und die Federaufnahmen 11 nicht an der Deckscheibe, sondern an der Nabe 8 angeordnet sind. In diesem Fall hätte die auf die Kugel 12 ausgeübte Fliehkraft keine Binwirlmsg auf die zugehörige Schraubenfeder 10. Bei der gezeigten Ausführungeform wird die auf die Kugel 12 ausgeübte

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Fliehkraft auf die zugehörige Schraubenfeder 10 übertragen. Durch entsprechende Auslegung der Schraubenfeder 10 ist es daher möglich, daß diese bei einer bestimmten Drehzahl unter der Fliehkraft der Kugel 12 derart komprimiert wird, daß die erste Federstufe aufgezehrt wird und die beiden ersten Bolzen an dem zugeordneten Gummipuffer 6 zur Anlage kommen. Ein derartiger Betriebszustand ist im Hinblick auf eine Verringerung des Verschleißes der Kugeln 12 und der Schräglaufbahnen 18 von Vorteil.

In Fig. 6 ist die als sogenannte Hystereseschleife bezeichnete Federkennlinie des Torsionsdämpfers gezeigt. In der ersten Federstufe, in der allein die vier Schraubenfedern 10 komprimiert werden, ist die Federkennlinie sehr flach. Da die Kompression der Schraubenfedern 10 nach dem Prinzip der schiefen Ebene erfolgt, erstreckt sich diese erste Federstufe über einen beträchtlichen Drehwinkel, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ungefähr ± 15° beträgt. Die zweite Federstufe, die durch die Kompression der Gummipuffer 6 bestimmt ist, erstreckt sich über einen Drehwinkel von 15 bis 30°. In der dritten Federstufe steigt die Federkennlinie schlagartig an, weil die Gummihülsen 2 kaum verformbar sind.

Für den Fachmann ist erkennbar, daß sich der Verlauf der Federkennlinie in der zweiten und dritten Federstufe sowohl durch das Material als auch durch den Querschnitt des Gummipuffers 6 bzw. der Gummihülse 2 beeinflussen läßt. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien angedeutet.

Bei der in Fig. 7 gezeigten abgewandelten Ausführungeform eines Torsionsdämpfers sind diejenigen Bauteile, die der Aueführungsform nach den Fig. 1 bis 5 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen, zu denen aber die Zahl 100 addiert wurde. Der wesentliche Unterschied der in Fig. 7 gezeigten Ausführungeforn zu der in den vorangehenden Figuren gezeigten ausführungsfor» besteht darin, daß die Schraubenfedern 110 axial angeordnet sind. In der Nabe 108 sind vier Axialbohrungen

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ausgebildet, in denen jeweils eine Schraubenfeder 110 angeordnet ist. Einer jeden dieser Schraubenfedern 110 sind zwei Kugeln 112A, 112B zugeordnet, die in entsprechenden Schriglaufbahnen 118A, 118B abrollen, die in der Anschlußscheibe 101 bzw. in der Deckscheibe 109 ausgebildet sind und sich in Umfangsricbtung erstrecken. Diese Schr&glaufbahnen 118A und 118B wirken in Umf ausrichtung eis schiefe Ebenen, mc daß die Federn 110 kompriaiiert werden, wenn die Itagels 112A, 112B bei eiser Verdrehung der AnsehluPseh®ibe 161 gegenüber der Deckscheibe 109 in den rampenasrtigen Schräglaufbahnen 118&, 118B abrollen. Insgesamt sind jeweils vier Schr&glaufbahnen 118A und 118B vorhanden, die zwei .^schnitte nit entgegengesetzter Neigung haben, die sich jeweils über 45· erstrecken.

Da di@ Wirkungsweise der Gummipuffer 106 und der Gummihülsen 102 in der zweiten bzw. dritten Federstufe mit derjenigen des anhand der Fig. 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispiels grundsatzlich übereinstimmt, wird auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen.

Wenn vorstehend von Gummipuffern und Gummihülsen die Rede ist, so ist davon auszugehen, daß es sich hierbei allgemein um •lastische Materialien handelt.

Der erfindungsgemlße Torsionsdampfer kann auch in solchen Fallen mit Erfolg eingesetzt werden, wo ein großer Verdrehwinkel zwischen dem Schwungrad des Motors und dem damit gekuppelten Aggregat angestrebt wird.

Claims

1 · ·■ I ··· I · t I • ■ 9 &Lgr; · i » &Igr; Schutzansprüche

1. Torsionsdämpfer für Bootegetriebe, umfaasend ein mit dem Schwungrad eines Motors gekuppeltes Primärteil, ein mit der Eingangswelle eines Wendegetriebes gekuppeltes Sekundärteil, das relativ zum Primärteil verdrebhar ist, aehrere zwischen dsa friatSrteil usd &em Sekusdl&rteil symmetrisch zur Drehachse angeordnete, der Relatiwerdrehung entgegenwirkende Pederelemente und mteS».9t^&M «in zwischen dea Priaäs-tsil usid des» gsJcmdSrfceÜl angeordnetes, die Relatiwerdrehung hemmendes Reibelement, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Federelemente (10;liö; sa ?rl»irtail il;X01? und/oder am Sekundärteil (8;108) an einer in wirfesaaen gf-uMefen Fb»ae (Ig; 118) abstützen.

2. ^rforsionsdämp£er nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Föä*iielemente (XO; 110) unter ZwischtoAfügung eines Gleitelements (12;112) an der zugeordneten schiefen Ebene (18;113) abstützen.

3. Torsionsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (12;112) eine Kugel ist.

4. Torsionsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkrichtung der Federelemente (10) zur Drehachse des Primär- und Sekundärteils (1,8) rechtwinklig ist.

5. Torsionsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch

gekennzeichnet, daß das Gleitelement (12) an dem der Drehachse des Primär- und Sekundärteils (1,8) zugekehrten Ende der Federelemente (10) angeordnet ist.

6. Torsionsdämpfer nach Anspruch 4 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß die schiefe Ebene (18) in Axialrichtung geneigt ist und auf da· Gleitelement (12) eine Abstützkraft ausübt, die eine das Reibelement (13) belastende axiale Kraftkomponente hat.

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7. Torsionsdämpfer nacb einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkrichtung der Federelemente (110) parallel zur Drehachse des Primär- und Sekundärteils (101,108) angeordnet ist.

8. Torsionsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch

ge&ennzfeiciUiefc, daß sich die Sreitersdamente (110) am Primärteil (IOD und am Sekundärteil (108) Ober eine schiefe Ebene (118) abstützen.

9. Torsionsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem PrimärLeil (l;101) und dem Sekundärteil (8;108) zweite Federelemente (6;106) angeordnet sind, die erst nach den ersten Federelementen (10;110) wirksam werden und eine größere Härte haben als diese.

10. Torsionsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Primärteil (l;101) und dem Sekundärteil (8;108) dritte Federelemente (2;102) angeordnet sind, die erst nach den zweiten Federelementen (6; 106) wirksam werden und eine größere Härte haben als diese.

11. Torsionsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Federelemente (S;106) als Gummipuffer ausgebildet sind, die zwischen in Richtung der Drehachse elastischen Elementen (Federscheiben 5A, 5B; 105A, 105B) gehalten sind.

12. Torsionsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Federelemente (10;110) Schraubenfedern sind.

13. Torsionsdänpfer nach einem der /orhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch im Prialrteil (l;101) und/oder in Sekundärteil (8;108) ausgebildete Luftkanal· (19, 20) zur Kühlung der Gummipuffer (6; 106).