DE3133289A1

DE3133289A1 - Internal combustion engine with a clutch between a first and a second drive shaft

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Publication number: DE3133289A1
Application number: DE19813133289
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. Dr. 8901 Lützelburg Hitziger; Ernst 8901 Königsbrunn Pfleiderer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1981-08-22
Filing date: 1981-08-22
Publication date: 1983-03-03

Abstract

In an internal combustion engine an elastic, damping clutch is provided between a first drive shaft, especially the camshaft, subjected to torsional vibrations, impacts, slight displacement of the axes and misalignment, and a second drive shaft, aligning with the first, for driving small auxiliary units such as pumps, speed sensors or the like. At the same time, the first drive shaft (1) has a coaxial bore (4) open at the end, through which a set of flat leaf springs (5), held on both sides, passes centrally and transversely to the longitudinal axis of the drive shaft (1). With its clutch-side end (6), the diameter of which is approximately half that of the bore (4) in the first drive shaft (1), the second drive shaft (2) projects into the bore (4) of the first drive shaft and with parallel side faces (7, 8) of a transverse slot (9) emerging at the end overlaps the set of leaf springs (5) held in the bore (4) on both sides with slight clearance. <IMAGE>

Description

Brennkraftmaschine mit einer Kupplung zwischen einerInternal combustion engine with a clutch between one

ersten und einer zweiten Antriebswelle Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Kupplung zwischen einer ersten, Drehsch>ingungen, Stößen, geringfügigem Achsversatz und Fluclitabweichung unterworfenen Antriebswelle, insbesondere der Nockenwelle, und einer zweiten, zur ersten fluchtenden Antriebswelle für den Antrieb kleiner Nebenaggregate wie Pumpen, Drehzahlgeber oder dergleichen.first and a second drive shaft The invention relates to a Internal combustion engine with a clutch between a first, rotary vibration, Shocks, slight misalignments and drive shafts subject to fluclite deviations, in particular the camshaft, and a second drive shaft aligned with the first for driving small ancillary units such as pumps, speed sensors or the like.

In der Reyel sind zur Verbindung von Antriebswellen der obengenannten Art bisher teuere, konstruktiv und fertigungstechnisch aufwendige sowie platzraubende Kupplungen verwendet worden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art eine billige, fertigungstechnisch wenig aufwendige und platzsparende Kupplung zwischen den beiden eingangs definierten Antriebswellen zu schaffen, die außerdem gewährleistet, daß die Drehschwingungen und Stöße sowie Achsversätze und Fluchtabweichungen der ersten Antriebswelle zumindest grö1-tenteils kompensiert und nicht auf die zweite Antriebswelle übertragen werden.In the Reyel are for the connection of drive shafts of the above Art previously expensive, constructively and technically complex as well as space-consuming Couplings have been used. The invention is therefore based on the object an internal combustion engine of the type mentioned a cheap, manufacturing technology little complex and space-saving coupling between the two initially defined To create drive shafts, which also ensures that the torsional vibrations and shocks as well as axial offsets and misalignments of the first drive shaft at least largely compensated and not transferred to the second drive shaft.

Diese Aufgabe ist bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art durch eine elastische und dämpfende Kupplung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.In the case of an internal combustion engine, this task is the one mentioned at the beginning Kind by an elastic and damping coupling according to the characteristic Features of claim 1 solved. Advantageous refinements and developments this solution are characterized in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Kupplung zeichnet sich durch eine sehr einfache, leicht herstellbare und damit billige Konstruktion aus. Stöße und Schwingungen der ersten Antriebswelle, beispielsweise der Nockenwelle der Brennkraftmaschine werden durch die Verformung des Blattfederpaketes abgefangen sowie zumindest nahezu vollständig kompensiert und damit nicht auf die zweite angekoppelte Antriebswelle übertragen. Die Dämpfung wird dabei zum Teil durch Reibung der sich unter Belastung S-förmig verformenden Federblätter des Blattfederpaketes untereinander und zum andern Teil auch durch Verdrängungsarbeit von Schmieröl erzielt, das bei jeder S-förmigen Auslenkung des Blattfederpaketes die Spalten zwischen den einzelnen Federblättern auffüllt und beim Rückgang der S-förmigen Verformung wieder aus den Spalten herausgedrängt wird, Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kupplung, teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch die Kupplung gemäß Fig. 1 entlang der dort eingezeichneten Schnittlinie II-II, Fig. 3 einen Schnitt durch die Kupplung gemäß Fig. 1 entlang der dort eingezeichneten Schnittlinie III-III, Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung zweier mittels der erfindungsgemäßen Kupplung zu verbindenden Antriebswellen.The coupling according to the invention is characterized by a very simple, easy to manufacture and thus cheap construction. Shocks and vibrations of the first drive shaft, for example the camshaft of the internal combustion engine intercepted by the deformation of the leaf spring assembly and at least almost completely compensated and thus not transferred to the second coupled drive shaft. The damping is partly S-shaped due to the friction that is exerted under load deforming spring leaves of the leaf spring package among themselves and to the other part also achieved by the work of displacement of lubricating oil, this with every S-shaped deflection of the leaf spring package fills the gaps between the individual spring leaves and when the S-shaped deformation decreases, it is pushed out of the crevices again The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment described in more detail. 1 shows a side view of a Coupling according to the invention, partially in section, Fig. 2 is a section through the Coupling according to FIG. 1 along the section line II-II shown there, Fig. 3 shows a section through the coupling according to FIG. 1 along the line shown there Section line III-III, Fig. 4 is a perspective exploded view of two means the coupling according to the invention to be connected drive shafts.

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen angezogen.Identical or corresponding components are shown in the figures the same reference numerals are drawn.

In den Figuren ist mit 1 eine erste Antriebswelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, inst-sondere deren Nockenwelle bezeichnet, die an der Maschine drehbar gelagert und im Betrieb mehr oder minder starken Drehschwingungen und Stößen, außerdem einem geringfügigen Achsversatz und einer Fluchtabweichung unterworfen ist. Mit 2 ist eine zweite, zur ersten fluchtende Antriebswelle bezeichnet, die zum Antrieb kleiner Nebenaggregate der Brennkraftmaschine wie Zahnradpumpen, Dosierpumpen, Drehzahlgeber oder dergleichen nicht dargestellter Aggregate dient. Mit 3 ist insgesamt eine elastische und dämpfende Kupplung bezeichnet, über die die beiden Antriebswellen 1, 2 miteinander gekuppelt sind. Die Kupplung 3 besteht erfindungsgemäß aus nachfolgend beschriebenn Merkmalen. Die erste Antriebswelle 1 besitzt eine stirnseitig an ihr ausmündende, koaxial zu ihrer Längsachse verlaufende Bohrung 4.In the figures, 1 is a first drive shaft, not shown Internal combustion engine, inst-special whose camshaft is referred to on the machine rotatably mounted and more or less strong torsional vibrations and shocks during operation, also subject to a slight misalignment and misalignment is. With a second, aligned to the first drive shaft is referred to, the for driving small auxiliary units of the internal combustion engine such as gear pumps, metering pumps, Speed sensor or the like of units not shown is used. With 3 is total denotes an elastic and damping coupling through which the two drive shafts 1, 2 are coupled together. According to the invention, the clutch 3 consists of the following described features. The first drive shaft 1 has an end face on it opening out bore 4 running coaxially to its longitudinal axis.

Letztere ist quer zur Längsachse der Antriebswelle 1 und mittig von einem beiderseits eingespannten, ebenen Blattfederpaket 5 durchsetzt. Die zweite Antriebswelle 2 ragt mit ihrem kupplungsseitigen Ende 6, dessen Durchmesser etwa halb so groß wie jener der Bohrung 4 in der ersten Antriebswelle 1 ist, in die Bohrung 4 der ersten Antriebswelle hinein und übergreift dort mit den parallelen Seitenflächen 7, 8 eines stirnseitig auslaufenden Querschlitzes 9 das in der Bohrung 4 eingespannte Blattfederpaket 5 beiderseits mit geringem Spiel.The latter is transverse to the longitudinal axis of the drive shaft 1 and in the middle of a flat leaf spring package 5 clamped on both sides. The second Drive shaft 2 protrudes with its coupling-side end 6, the diameter of which is approximately half as large as that of the bore 4 in the first drive shaft 1 into the bore 4 of the first Drive shaft in and overlaps there with the parallel Side surfaces 7, 8 of a transverse slot 9 tapering at the end face in the bore 4 clamped leaf spring package 5 on both sides with little play.

Eine vorteilhafte Halterung für das Blattfederpaket 5 ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Diese Halterung besteht in einer hohlzylindrischen Buchse 10 mit einer stirnseitig auslaufenden Quernut 11, in die das Blattfederpaket 5 stirnseitig und radial knapp bündig eingesetzt ist. Die Buchse 10 wiederum ist in die Bohrung 4 der ersten Antriebswelle 1 eingesetzt und dort zumindest kraftschlüssig gehalten. Die Buchse 10 liegt dabei stirnseitig an der ebenen, senkrecht zur Längsachse der ersten Antriebswelle 1 angeordneten Bodenfläche 12 der Bohrung 4 an, welche Bodenfläche 12 die axiale Begrenzungsfläche für das Blattfederpaket 5 bildet.An advantageous holder for the leaf spring package 5 is shown in FIGS. 1 to 4 shown. This holder consists of a hollow cylindrical socket 10 with a transverse groove 11 which runs out at the end and into which the leaf spring package 5 ends at the end and is inserted just radially flush. The socket 10 in turn is in the bore 4 of the first drive shaft 1 used and held there at least positively. The socket 10 is at the front on the flat, perpendicular to the longitudinal axis of the first drive shaft 1 arranged bottom surface 12 of the bore 4, which bottom surface 12 forms the axial boundary surface for the leaf spring assembly 5.

In vorteilhafter Weise ist die Buchse 10 in die Bohrung 4 eingeschrumpft. Sie kann jedoch auch nur mit Preßsitz in die Bohrung 4 eingesetzt und außerdem mit der Antriebswelle 1 durch Sicherungsstifte oder dergleichen verbunden gegen Verdrehung und axialen Versatz zusätzlich gesichert sein.The bush 10 is advantageously shrunk into the bore 4. However, it can also only be used with a press fit in the bore 4 and also with the drive shaft 1 connected by locking pins or the like against rotation and axial offset must also be secured.

Das Blattfederpaket 5 besteht aus mehreren lose auEeinander gelegten, gleich großen Blattfedern aus Federstahl und weist eine Dicke auf, die etwa einem Zehntel des Durchmessers der Bohrung 4 in der ersten Antriebswelle 1, respektive etwa einem Fünftel des Durchmessers des kupplungsseitigen Endes 6 der zweiten Antriebswelle 2 entspricht. Die Steifigkeit eines Blattfederpaketes ist durch Variation der Blattfederabmessungen sowie -anzahl beeinflußbar und wird den jeweils vorgegebenen Bedingungen hinsichtlich Antriebswellengrößen und Kraftübertragungsgrößen angepaßt.The leaf spring package 5 consists of several loosely laid one on top of the other, equal-sized leaf springs made of spring steel and has a thickness that is about one Tenth of the diameter of the bore 4 in the first drive shaft 1, respectively about one fifth of the diameter of the coupling-side end 6 of the second drive shaft 2 corresponds. The rigidity of a leaf spring package is due to the variation of the leaf spring dimensions as well as number can be influenced and is the respective given conditions with regard to Drive shaft sizes and power transmission sizes adapted.

In Fig. 4 ist die zweite Antriebswelle 2 in einer Lage vor dem Ankuppeln an die erste Antriebswelle 1 gezeigt, während in den Fig. 1 und 2 der entgültige Kupplungszustand der beiden Antriebswellen 1 und 2 dargestellt ist. Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß zwischen dem Blattfederpaket 5 und dem Boden 13 des Querschlitzes 9 einerseits sowie zwischen der Bodenfläche 12 der Bohrung 4 in der ersten Antriebswelle 1 und der Stirnfläche 14 an der zweiten Antriebswelle 2 andererseits ein größerer Abstand im gekuppelten Zustand der beiden Antriebswellen 1 und 2 gegeben ist, der durch eine entsprechende axiale Lagesicherung der zweiten Antriebswelle 2 hergestellt ist und sicherstellt, daß im Falle eines Achsversatzes der erste Xntriebswelle 1 in Richtung der zweiten Antriebswelle 2 keine Einflußnahme dieser Bewegung auf letztere erfolgen kann.In Fig. 4, the second drive shaft 2 is in a position before the coupling shown on the first drive shaft 1, while in Figs. 1 and 2 the final Coupling state of the two drive shafts 1 and 2 is shown. From the Fig. 1 and 2 it can be seen that between the leaf spring package 5 and the bottom 13 of the Transverse slot 9 on the one hand and between the bottom surface 12 of the bore 4 in the first drive shaft 1 and the end face 14 on the second drive shaft 2 on the other hand a greater distance in the coupled state of the two drive shafts 1 and 2 is given is, by a corresponding axial securing of the position of the second drive shaft 2 is made and ensures that in the event of an axial offset, the first Xntriebswelle 1 in the direction of the second drive shaft 2 does not have any influence on this movement the latter can be done.

Im Betrieb erfolgt die Mitnahme der zweiten Antriebswelle 2 durch die erste Antriebswelle 1 über die erfindungsgemäße Kupplung 3 durch deren Blattfederpaket 5 in elastisch nachgiebiger und dämpfender Weise, wobei sich das Blattfederpaket 5 - wie in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet - S-förmig nach oben oder unten verformt.During operation, the second drive shaft 2 is entrained the first drive shaft 1 via the clutch 3 according to the invention through its leaf spring assembly 5 in an elastically resilient and damping manner, the leaf spring package 5 - as shown in dashed lines in FIG. 3 - deformed in an S-shape upwards or downwards.

Die Dämpfung erfolgt dabei durch die Reibung der sich unter Belastung S-förmig verformenden Federblätter des Blattfederpaketes 5 untereinander einerseits und andererseits durch Verdrängung von Schmieröl, das bei jeder S-förmigen Auslenkung des Blattfederpaketes 5 in die Spalten zwischen den einzelnen Federblättern eindrinr und bei Rückgang der S-förmigen Verformung wieder aus den Spalten herausgedrängt wird. Das Schmieröl befindet sich dabei im Innenraum der Bohrung 4 der ersten Antriebswelle und wird dort durch in der Zeichnung nicht dargestellte DichturTgsmittel, die ein Austreten nach außen verhindern, zurückgehalten.The damping takes place through the friction of the under load S-shaped deforming spring leaves of the leaf spring assembly 5 with one another on the one hand and on the other hand by displacement of lubricating oil, which occurs with every S-shaped deflection of the leaf spring assembly 5 in the gaps between the individual spring leaves penetrate and when the S-shaped deformation decreases, it is pushed out of the gaps again will. The lubricating oil is located in the interior of the bore 4 of the first drive shaft and is there by DichturTgsmittel, not shown in the drawing, which a Exit after outside prevent, restrained.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung insbesondere im Bereich der Halterung für das Blattfederpaket 5 nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern jederzeit auch andere, sich im Rahmen der Erfindung bewegende Halterungen für das Blattfederpaket 5 möglich sind.Finally, it should be noted that the invention in particular in the area of the holder for the leaf spring assembly 5 does not refer to the illustrated embodiment is limited, but at any time also others, moving within the scope of the invention Holders for the leaf spring package 5 are possible.

Claims

Claims: Internal combustion engine with a clutch between a first, torsional vibrations, shocks, slight misalignment and misalignment subject drive shaft, in particular the camshaft, and a second, for first aligned drive shaft for driving small auxiliary units such as pumps, Tachometer or the like, characterized by - an elastic and damping Coupling (3) with the following features, - the first drive shaft (1) has a Frontally open coaxial bore (4), d transverse to the longitudinal axis of the shaft and in the middle is penetrated by a flat leaf spring package (6) clamped on both sides, - The second drive shaft (2) protrudes with its coupling-side end (6), its The diameter is about half as large as that of the bore (4) into the latter and overlaps there with parallel side surfaces (7, 8) of an end face Transverse slot (9) the leaf spring assembly (5) clamped in the bore (4) on both sides with little play.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized by a holder for the leaf spring assembly (5) in such a way that the latter is close to the face and radially flush in a transverse groove (11) of a hollow cylindrical bushing, which tapers at the end (10) is used, which in turn at least positively in the bore (4) of the first drive shaft (1) is locked and the end face on its flat bottom surface (12) is applied, the latter being the axial boundary surface for the leaf spring assembly (5) forms.

3. Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the bushing (10) is shrunk into the bore (4) of the first drive shaft (1).

4. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the bushing (10) is inserted with a press fit into the bore (4) of the first drive shaft (1) and also with the latter against rotation by locking pins or the like and axial offset is secured.

5. Internal combustion engine according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the leaf spring package (5) consists of several loose leaf springs placed on top of one another are made of spring steel and have a thickness which is about a tenth of the diameter of the bore (4) in the first drive shaft (1), or about a fifth of the diameter of the coupling-side end (6) corresponds to the second drive shaft (2).