DE3411239C2 - Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen - Google Patents

Description

Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen, insbesonde­ re von Drehmomentschwankungen einer Brennkraftmaschine mittels mindestens zweier, koaxial zueinander angeord­ neter, entgegen der Wirkung einer Dämpfungseinrichtung begrenzt zueinander verdrehbarer Schwungmassen, von denen die eine mit der Brennkraftmaschine und die andere mit dem Eingangsteil eines Getriebes über eine Kupplung verbindbar ist, die Dämpfungseinrichtung aus in Umfangs­ richtung wirksamen Kraftspeichern und/oder Reib- oder Gleitmitteln besteht, wobei zusätzlich zu der Dämpfungseinrichtung wenigstens eine Rutsch­ kupplung im Drehmomentübertragungsweg zwischen den Schwungmassen vorgesehen ist, wobei die Rutschkupplung in Reihe geschaltet ist mit der Dämp­ fungseinrichtung.

Derartige Einrichtungen sind beispielsweise durch die DE-OS 29 31 423 bekannt geworden. Die zwischen den beiden, begrenzt zueinander verdrehbaren Schwungmassen vorgesehene Dämpfung wird dabei durch Kraftspeicher in Form von Schraubendruckfedern und einer zu diesen Kraftspeichern parallel wirksamen Reibungsdämpfung sichergestellt. Die mit solchen Einrichtungen ausge­ statteten Antriebssysteme sind dabei derart ausgebildet, daß ihre kritische Grundfrequenz bzw. die kritische Drehzahl, bei der Resonanz auftritt, unterhalb der Zündungskreisfrequenz der bei Betrieb der Brennkraft­ maschine auftretenden geringstmöglichen Drehzahl, das heißt also, der Leerlaufdrehzahl liegt.

Beim An- und Abstellen der Brennkraftmaschine kann jedoch in vielen Fällen die kritische Drehzahl bzw. der kritische Drehzahlbereich nicht ausreichend schnell durchfahren werden, so daß sich große Schwingungsausschläge zwischen den beiden Schwung­ massen infolge der auftretenden Erregung aufschaukeln. Diese großen Schwingungsausschläge bzw. die diese Schwingungsausschläge erzeugenden Wechseldrehmomente bewirken, daß die zwischen den beiden Schwungmassen vorgesehene Dämpfungseinrichtung soweit durchgedrückt wird, bis die zwischen den beiden Schwungmassen eben­ falls vorgesehenen starren Anschläge in Tätigkeit treten. In diesen Zuständen kann also die zwischen den beiden Schwungmassen vorgesehene Dämpfungsein­ richtung ihre Funktion, nämlich Stöße zu verhindern bzw. zu dämpfen, nicht mehr erfüllen. Beim Auftreffen der harten Anschläge ergeben sich somit unzulässige und unüberhörbare Stoßbeanspruchungen, die sowohl den Komfort eines mit einem solchen Antriebssystem ausgerüsteten Kraftfahrzeuges mindern, als auch die Wellen und Lager der Brennkraftmaschine und des an­ gekuppelten Getriebes gefährden.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein Hochschaukeln der Schwingungsausschläge beim An­ lassen und Abstellen sowie während des normalen Be­ triebes der Brennkraftmaschine verhindert. Weiterhin soll die Einrichtung in besonders einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar sein.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erzielt, daß die Rutschkupplung formschlüssig im Verdrehwinkel begrenzt ist.

Bei entsprechender Anpassung an das Schwingungsverhal­ ten der Brennkraftmaschine bzw. des Antriebssystems sowie Abstimmung auf die Dämpfungseinrichtung ermög­ licht die Verwendung einer solchen Rutschkupplung ein unzulässiges Hochschaukeln der Schwingungsaus­ schläge durch Energievernichtung zu unterdrücken.

Zur einfacheren Anpassung der Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen an das Schwingungsver­ halten des Antriebssystems bzw. der Brennkraftmaschine kann es von Vorteil sein, wenn die Rutschkupplung mit nacheinander wirksamen Reibstufen ausgerüstet ist. Dabei kann es angebracht sein, wenn über die Rutschkupplung in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel unterschiedliche Reibmomente wirksam sind, wobei das Reibmoment der Rutschkupplung mit zunehmendem Verdrehwinkel größer werden kann.

Für manche Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die Rutschkupplung über Teilbereiche des Ver­ drehwinkels der Wirkung von Kraftspeichern ausgesetzt ist. Diese Kraftspeicher können dabei in den Endbe­ reichen des möglichen Verdrehwinkels der Rutschkupp­ lung wirksam sein. Die Steifigkeit und/oder die Vor­ spannung der Kraftspeicher können dabei derart gewählt werden, daß bei der Begrenzung des Verdrehwinkels der Rutschkupplung diese als Puffer bzw. Dämpfer wirksam sind, wodurch ein zu harter Anschlag und ein Rück­ prallen vermieden werden können.

Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung kann es zur Erzielung einer einwandfreien Funktion sowie eines kostengünstigen Aufbaues von Vorteil sein, wenn dreh­ fest an der einen der Schwungmassen ein radial nach innen reichendes Eingangsteil der Rutschkupplung befestigt ist, welches mit Profilierungen in in kreisringförmiger Anordnung in einem Ausgangsteil der Rutschkupplung, das das Eingangsteil der Dämpfungs­ einrichtung ist, vorgesehenen Gegenprofilierungen mit Umfangsspiel hineinragt. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn das Eingangsteil der Rutschkupplung mit nach innen gerichteten Profilierungen versehen ist, denen nach außen gerichtete Gegenprofilierungen am Ausgangsteil der Rutschkupplung gegenüberstehen. Durch Anschlag zwischen den Profilierungen und Gegenprofilierungen wird der maximale Verdrehwinkel der Rutschkupplung begrenzt.

Vorteilhaft kann es sein, wenn zwischen Eingangs- und Ausgangsteil der Rutschkupplung eine Reibver­ bindung vorgesehen ist, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn diese Reibverbindung durch beidseits des Eingangsteiles am Ausgangsteil drehfest angeordnete Reibmittel, von denen eines unter der Wirkung einer in Achsrichtung wirksamen Vorspannkraft steht, ge­ bildet ist. Von Vorteil kann es dabei sein, wenn das Ausgangsteil der Dämpfungseinrichtung drehfest ist mit der anderen der Schwungmassen, welche mit dem Eingangsteil eines Getriebes verbindbar ist. Eine derart gestaltete Rutschkupplung ermöglicht eine axial besonders gedrängte Bauweise der Einrich­ tung.

Um den bereits erwähnten harten Anschlag in den End­ bereichen des Verdrehwinkels der Rutschkupplung zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen den Profilierungen des Eingangs- und des Ausgangs­ teiles der Rutschkupplung Kraftspeicher vorgesehen sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es zur Bildung einer Rutschkupplung mit nacheinander wirksamen Reibstufen vorteilhaft sein, wenn das Eingangsteil und/oder das Ausgangsteil der Rutsch­ kupplung durch mehrere plattenartige Lamellen gebildet ist, die Anschlags- bzw. Gegenanschlagskonturen ver­ schiedener Bogenlänge benutzen, so daß in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel unterschiedliche Reibmomente wirksam sind. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn in den platten­ artigen Lamellen unterschiedliche Reibwerte herrschen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die das Rutschmoment der Rutsch­ kupplung bestimmende Verspannkraft zwischen den Reibelementen der Rutschkupplung in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel zwischen Eingangs- und Ausgangs­ teil der Rutschkupplung veränderbar ist. Eine der­ artige Veränderung der Verspannkraft kann in vorteil­ hafter Weise mittels mindestens einer an einem der Bauteile der Einrichtung vorgesehenen Auflauframpe erfolgen. Angebracht kann es dabei sein, wenn die Auflauframpe die Verspannung eines die Reibelemente der Rutschkupplung beaufschlagenden Kraftspeichers, wie z. B. einer Tellerfeder, in Abhängigkeit des Verdrehwinkels der Rutschkupplung verändert. Vorteil­ haft kann es dabei sein, wenn das Rutschmoment der Rutschkupplung ausgehend von einer mittleren Position oder von einem mittleren Bereich nach beiden Verdreh­ richtungen mit zunehmendem Verdrehwinkel größer wird.

Für viele Anwendungsfälle kann es angebracht sein, wenn das Rutschmoment der Rutschkupplung geringer ist als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominal­ drehmoment. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn dieses Rutschmoment zwischen 8 und 60%, vorzugsweise zwischen 10 und 35% des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Nominaldrehmomentes beträgt. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn das Rutschmoment der Rutschkupplung zwischen 5 und 50%, vorzugsweise zwischen 7 und 30% des maximalen Verdrehwiderstandes der Dämpfungsein­ richtung beträgt. Eine derartige Auslegung der Rutsch­ kupplung bewirkt, daß, ausgehend von einer mittleren Position, bei einer Relativverdrehung der beiden Schwung­ massen zunächst die Dämpfungseinrichtung solange zur Wirkung kommt, bis das durch die Vorspannung der Kraftspeicher erzeugte Moment größer ist als das Rutschmoment der Rutschkupplung. Sobald dieser Punkt erreicht ist, dreht bzw. rutscht die Rutschkupplung durch, bis die Endanschläge zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil der Rutschkupplung zur Wirkung kommen, so daß bei einer weiteren Relativverdrehung die Kraft­ speicher der Dämpfungseinrichtung weiter komprimiert werden. Bei Umkehr der Verdrehrichtung zwischen den beiden Schwungmassen werden die Kraftspeicher der Dämpfungseinrichtung zunächst entspannt und daraufhin solange komprimiert, bis das von der Dämpfungsein­ richtung übertragene Moment das Rutschmoment der Rutschkupplung überwindet.

Für manche Anwendungsfälle kann es auch von Vorteil sein, wenn das Rutschmoment der Rutschkupplung größer ist als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment.

Besonders vorteilhaft kann es ein, wenn der maximale Verdrehwinkel der Rutschkupplung zwischen 10 und 50°, vorzugsweise zwischen 15 und 35° beträgt. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn dieser maximale Ver­ drehwinkel der Rutschkupplung zwischen 60 und 110%, vorzugsweise zwischen 80 und 90% des Gesamtverdreh­ winkels der Dämpfungseinrichtung beträgt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der maximale Verdrehwinkel der Rutschkupplung größer sein, als der mögliche Verdrehwinkel der Dämpfungs­ einrichtung in Zug- und/oder in Schubrichtung. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die mit der Rutsch­ kupplung in Reihe wirkende Dämpfungseinrichtung zugseitig einen größeren möglichen Verdrehwinkel aufweist als schubseitig.

Um die Anpassung der Dämpfungseinrichtung an das Schwingungsverhalten der Brennkraftmaschine bzw. des Antriebssystems zu erleichtern, kann es angebracht sein, wenn die Dämpfungseinrichtung Reibmittel bein­ haltet, die erst ab einem gewissen Verdrehwinkel in Zug- und/oder in Schubrichtung der Dämpfungseinrich­ tung wirksam sind. Hierfür kann es zweckmäßig sein, wenn die Dämpfungseinrichtung eine sogenannte Lastreib­ einrichtung bzw. Lastreibscheibe beinhaltet, deren Reibwirkung und/oder deren Kraftspeicherwirkung erst ab einem bestimmten Verdrehwinkel in Zug- und/oder Schubrichtung einsetzen.

Anhand der Fig. 1 bis 5 sei die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine im Schnitt teilweise dargestellte Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Torsionskennlinie einer Einrichtung gemäß den Fig. 1 und 2, wobei jedoch die durch die Reib- bzw. Gleitmittel der Dämpfungseinrichtung bewirkte Hysterese nicht berücksichtigt wurde,

die Fig. 4 und 5 eine weitere Ausgestaltungsmög­ lichkeit einer Rutschkupplung für eine erfindungs­ gemäße Einrichtung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Einrichtung 1 zum Kompensieren von Drehstößen besitzt ein Schwung­ rad 2, welches in zwei Schwungmassen 3 und 4 aufgeteilt ist. Die Schwungmasse 3 ist auf einer Kurbelwelle 5 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine über Befestigungsschrauben 6 befestigt. Auf der Schwungmasse 4 ist eine Reibungskupplung 7 über nicht näher dargestellte Mittel befestigt. Zwischen der Druckplatte 8 der Reibungskupplung 7 und der Schwungmasse 4 ist eine Kupplungsscheibe 9 vorgesehen, welche auf der Eingangswelle 10 eines nicht näher dargestellten Getriebes aufgenommen ist. Die Druck­ platte 8 der Reibungskupplung 7 wird in Richtung der Schwungmasse 4 durch eine am Kupplungsdeckel 11 schwenkbar gelagerte Tellerfeder 12 beaufschlagt. Durch Betätigung der Reibungskupplung 7 kann die Schwungmasse 4 und somit auch das Schwungrad 2 über die Kupplungsscheibe 9 der Getriebeeingangswelle 10 zu- und abgekuppelt werden.

Zwischen der Schwungmasse 3 und der Schwungmasse 4 ist eine Dämpfungseinrichtung 13 sowie eine mit dieser in Reihe geschaltete Rutschkupplung 14 vor­ gesehen, welche eine Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 ermöglichen.

Die beiden Schwungmassen 3 und 4 sind relativ zuein­ ander über eine Lagerung 15 verdrehbar gelagert. Die Lagerung 15 besteht aus zwei Wälzlagern 16, 17, die axial hintereinander angeordnet sind. Der äußere Lagering 16a des Wälzlagers 16 ist in einer Bohrung 18 der Schwungmasse 3 und der innere Lagerring 17a des Wälzlagers 17 ist auf einem zentralen, in Richtung der Kurbelwelle 5 axial sich erstreckenden zylindrischen Zapfen 19 der Schwungmasse 4 drehfest angeordnet. Der innere Lagerring 16b und der äußere Lagerring 17b der Wälzlager 16, 17 sind über ein Zwischenteil 20 drehfest miteinander verbunden. Das Zwischenteil 20 weist einen, in Richtung der Kurbelwelle 5 weisenden Ansatz 20a auf, auf dem der innere Lagerring 16 b aufgenommen ist sowie einen den Zapfen 19 der Schwungmasse 4 umgreifenden hohlen Bereich 20b, in dem der äußere Lagerring 17b vorgesehen ist.

Um sicherzustellen, daß auch bei sehr kleinen Schwin­ gungen, das heißt bei sehr geringen hin- und hergehen­ den Relativverdrehungen zwischen den beiden Schwung­ massen 3 und 4 die über das Zwischenstück 20 drehfest miteinander verbundenen Wälzlagerringe 16b, 17b gegenüber den mit den Schwungmassen 3, 4 drehfest ver­ bundenen Wälzlagerringen 16a, 17a verdreht werden, sind Transportmittel 21, 22 vorgesehen. Diese Transportmittel 21, 22 bilden freilaufähnliche Sperrmittel, wobei die Sperrichtung der Trans­ portmittel 21, 22 in bezug auf das Zwischen­ stück 20 bzw. auf die miteinander drehfest ver­ bundenen Lagerringe 16b, 17b die gleiche ist. Die Schwungmasse 3 besitzt einen axialen ringförmigen Fortsatz 23, der eine Kammer 24 bildet, in welcher die Dämpfungseinrichtung 13 sowie die Rutschkupplung 14 im wesentlichen aufgenommen sind. Auf der Stirn­ fläche 23a des Fortsatzes 23 ist das Eingangsteil 25 der Rutschkupplung 14 mittels Schrauben 26 befestigt. Das Eingangsteil 25 besitzt radial verlaufende Be­ reiche 25a, 25b, die axial versetzt sind und über einen Bereich 25c, der in die Kammer 24 axial hin­ eintaucht, miteinander verbunden sind. Der radial verlaufende und weiter innen liegende Bereich 25 b weist Profilierungen in Form von nach innen weisenden Zähnen 27 auf. Diese Zähne 27 greifen in Gegenprofi­ lierungen in Form von Ausschnitten 28, welche am Außenumfang des Ausgangsteiles 29 der Rutschkupplung 14 eingebracht sind. Zwischen den Zähnen 27 und den Aus­ schnitten 28 ist ein Spiel 30 + 30a vorhanden, welches den möglichen Verdrehwinkel zwischen dem Eingangsteil 25 und dem Ausgangsteil 29 der Rutschkupplung 14 definiert.

In Fig. 2 ist die Rutschkupplung in einer Zwischen­ position dargestellt, das heißt, daß die Flanken 27a, 27b der Zähne 27 und die entsprechend zugeordneten Flanken 28a, 28b der Ausschnitte 28 nicht aneinander aufliegen, wodurch eine Relativverdrehung in beide Drehrichtungen möglich ist. Durch die Ausschnitte 28 werden am Außenumfang des Ausgangsteiles 29 der Rutschkupplung 14 Vorsprünge 29a gebildet,welche sich - in Umfangsrichtung betrachtet - zwischen die Zähne 27 erstrecken.

Zur Herstellung der Reibverbindung zwischen dem Eingangs­ teil 25 und dem Ausgangsteil 29 weist die Rutschkupp­ lung 14 beidseits dieser Teile 25 und 29 vorgesehene Reibmittel 31, 31a auf. Die Reibmittel 31 und 31a sind am äußeren Umfang des Ausgangsteiles 29 der Rutsch­ kupplung 14 drehfest, jedoch axial gegeneinander ver­ lagerbar angeordnet. Das Reibmittel 31 ist durch einen Metallring gebildet,welcher über Stufenniete 32 mit dem Ausgangsteil 29 fest verbunden ist. Das Reibmittel 31a ist durch ein tellerfederähnliches Bauteil gebildet, welches mit radial äußeren Bereichen am Eingangsteil 25 zur Erzeugung einer Reibung sich abstützt und über die Stufenniete 32 axial verspannt gehalten wird. Hierfür besitzen die Stufenniete 32 Abstützköpfe 32a, an denen sich das tellerfederähnliche Bauteil 31a abstützen kann.

Zur Drehsicherung des tellerfederähnlichen Bauteils 31a greifen die Stufenniete 32 mit einem Schaft 33 durch entsprechend angepaßte Ausnehmungen des tellerfeder­ ähnlichen Bauteiles 31a hindurch. Die Vorspannung des tellerfederähnlichen Bauteiles 31a bewirkt, daß der radial verlaufende Bereich 25b des Eingangteiles 25 zwischen diesem tellerfederähnlichen Bauteil 31a dem Metallring 31 eingespannt wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform einer Rutsch­ kupplung 14 ist eine Stahl-Stahl-Reibung vorhanden. Es kann jedoch ohne weiteres durch Zwischenlegen von organischen oder anorganischen Reibringen, z. B. zwischen dem Blechring 31 und dem radial verlaufenden Bereich 25b auch eine andere Reibpaarung verwendet werden.

Das Ausgangsteil 29 der Rutschkupplung 14 bildet gleichzeitig das flanschartige Eingangsteil 34 der Dämpfungseinrichtung 13. Beidseits des flanschartigen Eingangsteiles 34 sind Scheiben 35, 36 angeordnet, die über Abstandsbolzen 37 in axialem Abstand miteinander drehfest befestigt sind. Die Abstandsbolzen 37 dienen außerdem zur Befestigung der beiden Scheiben 35, 36 an der Schwungmasse 4. In den Scheiben 35 und 36 sowie im Eingangsteil 34 sind Ausnehmungen 35a, 36a sowie 34a eingebracht, in denen Kraftspeicher in Form von Schraubenfedern 38 aufgenommen sind. Die Kraftspei­ cher 38 wirken einer relativen Verdrehung zwischen dem Eingangsteil 34 und den beiden drehfesten Schei­ ben 35, 36 entgegen.

Die Dämpfungseinrichtung 13 besitzt weiterhin eine Reibeinrichtung 39, welche über den gesamten Relativ­ verdrehwinkel zwischen Eingangsteil 34 und den beiden Scheiben 35 und 36 wirksam ist sowie eine Lastreibein­ richtung 40, die erst ab einem bestimmten Verdrehwin­ kel in Zug- und/oder Schubrichtung wirksam wird.

Die Reibeinrichtung 39 besitzt einen Reibring 39a, der zwischen dem flanschartigen Eingangsteil 34 und der Scheibe 36 angeordnet ist sowie einen durch eine Tellerfeder gebildeten Kraftspeicher 39b, der auf der anderen Seite des flanschartigen Eingangsteiles 34 angeordnet ist und zwischen diesem und der Scheibe 35 verspannt gehalten wird, wodurch der Reibring 39 a zwischen der Scheibe 36 und dem flanschartigen Ein­ gangsteil 34 verklemmt wird.

Die Lastreibeinrichtung 40 besitzt eine Lastreibscheibe 41, welche in Achsrichtung verlaufende Arme 41a an ihrem radial inneren Bereich aufweist. Die Arme 41a erstrecken sich durch Ausnehmungen 42 des Eingangs­ teiles 34, wobei diese Ausnehmungen 42 und die Aus­ nehmungen 34a ineinander übergehen. Die Ausnehmungen 42 sind derart ausgebildet, daß eine relative Verdre­ hung über einen Teilbereich des möglichen Verdrehwin­ kels der Dämpfungseinrichtung 13 zwischen dem Eingangs­ teil 34 und den Armen 41a der Lastreibscheibe 41 möglich ist. An den Armen 41a der Lastreibscheibe 41 stützt sich mit seinen radial inneren Bereichen ein zwischen dem Eingangsteil 34 und der Scheibe 35 vorgesehenes teller­ federartiges Bauteil 43 ab, welches sich mit seinem radial äußeren Bereich an der Scheibe 35 abstützt. Die Lastreibscheibe 41 wird dadurch in Richtung der Schei­ be 36 beaufschlagt und stützt sich dort über einen angeformten Bereich ab. Zur Begrenzung des Winkelaus­ schlages zwischen dem Eingangsteil 34 der Dämpfungs­ einrichtung 13 und der Schwungmasse 4 bzw. den beiden Scheiben 35, 36, welche das Ausgangsteil der Dämpfungs­ einrichtung 13 bilden, greifen die Abstandsbolzen 37 durch bogenförmige Ausnehmungen 34b des Eingangsteiles 34 hindurch, wobei die Relativverdrehung durch Anschlag der Bolzen 37 an den Endkonturen dieser bogenförmigen Ausnehmungen 34b erfolgt.

Die Ausnehmungen 35a, 36a der beiden Seitenscheiben 35, 36 und die Ausnehmungen 34a des Dämpfereingangsteiles 34 sowie die darin vorgesehenen Schraubenfe­ dern 38 sind über den Umfang der Dämpfungseinrichtung 13 derart angeordnet und bemessen, daß eine mehrstufige Dämpfungskennlinie vorhanden ist, wie dies im folgenden im Zusammenhang mit der in Fig. 3 dargestellten Tor­ sionskennlinie näher erläutert wird.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Torsionskennlinie ist auf der Abszissenachse der relative Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 dargestellt und auf der Ordinatenachse das zwischen den beiden Schwung­ massen 3 und 4 übertragene Moment. Durch den Pfeil 44 ist die Zugrichtung, das heißt also die Richtung ange­ deutet, bei der die durch die Kurbelwelle 5 einer Brennkraftmaschine angetriebene Schwungmasse 3 die Getriebeeingangswelle 10 und damit auch das Kraftfahr­ zeug über die Kupplungsscheibe 9 antreibt. Durch den Pfeil 45 ist die Schubrichtung gekennzeichnet.

Ausgehend von der Ruhestellung der Dämpfungseinrich­ tung 13, sowie der in Fig. 2 gezeigten mittleren Stellung der Zähne 27 des Eingangsteiles 25 gegenüber den Flanken 28a, 28b des Ausgangsteiles 29 der Rutsch­ kupplung 14 wirkt bei einer Relativverdrehung der beiden Schwungmassen 3 und 4, in Zugrichtung betrachtet, im Bereich A zunächst die durch Federn 38 geringerer Steifigkeit gebildete erste Federstufe. Am Ende des Bereiches A kommt eine durch Federn 38 höherer Steifigkeit gebildete zweite Federstufe zu­ sätzlich zur ersten Federstufe zur Wirkung. Bei Fort­ setzung der Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 werden die Federn der ersten und der zweiten Federstufe über einen Bereich B solange komprimiert, bis das durch die Verspannung dieser Federn erzeugte Drehmoment das durch die Rutschkupplung 14 übertragbare Moment 46 erreicht, so daß bei Fortsetzung der Relativverdrehung in Zugrichtung die Rutschkupplung durchrutscht, bis die Flanken 27b der Zähne 27 des Eingangsteiles 25 an den Flanken 28b des Ausgangsteiles 29 zur Anlage kommen und somit eine weitere Relativverdrehung zwischen Eingangsteil 25 und Ausgangsteil 29 der Rutschkupplung 14 in gleicher Drehrichtung verhindern. Dieser Durchrutschbereich der Rutschkupplung 14 ist im Diagramm mit C bezeichnet. Bei Fortsetzung der Verdrehung können die Federn geringerer und höherer Steifigkeit der ersten und zweiten Federstufe über den Bereich D weiter komprimiert werden. An den Bereich D schließt sich ein Bereich E an, in welchem die Federn einer dritten Federstufe zusätzlich zu den Federn der ersten und zweiten Federstufe zur Wirkung kommen. Die Federn der drei Federstufen können solange zusammengedrückt werden, bis am Ende des Bereiches E die Bolzen 37 an den zugseitigen Endbereichen der bogenförmigen Ausnehmungen 34b zur Anlage kommen, wodurch in Zugrichtung eine starre Mitnahme erfolgt. Das durch die Dämpfungseinrichtung 13 übertragbare Moment ist mit 47 gekennzeichnet. Dieses Moment 47 ist zweckmäßigerweise etwas größer als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment, so daß die Bolzen 37 lediglich bei Lastwechselstößen an den Endbereichen der bogenförmigen Ausnehmungen 34b anschlagen.

Beim Rücklauf der Dämpfungseinrichtung 13 zur Ruhe­ stellung hin, welche aufgrund des Durchrutschens der Rutschkupplung 14 um den Verdrehwinkelbereich C in Zugrichtung verlagert wurde und mit 48 auf der Abszis­ senachse gekennzeichnet ist, werden die Federn der einzelnen Stufen über den Bereich F entspannt. Der Bereich F entspricht der Addition der Bereiche E, D, B und A, wobei die Summe der Bereiche B und D den Ver­ drehwinkelbereich der zweiten Federstufe darstellt.

Bei Fortsetzung der Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 in Schubrichtung 45 werden über einen Bereich G Federn einer ersten Schubstufe gespannt. Am Ende des Bereiches G kommen zusätzlich Federn einer zweiten Schubstufe zur Wirkung. Die Federn der ersten und der zweiten Schubstufe werden solange gespannt, bis das von ihnen erzeugte Drehmoment das Rutschmoment 46a der Rutschkupplung 14 überwindet, so daß bei einer weiteren Relativverdrehung in Schub­ richtung 45 die Rutschkupplung 14 durchrutscht, bis die Flanken 27a der Zähne 27 des Eingangsteiles 25 an den Flanken 28a des Ausgangsteiles 29 der Rutsch­ kupplung 14 zur Anlage kommen. Der Winkelbereich, um den die Rutschkupplung 14 durchrutschen kann, ist im Diagramm mit I gekennzeichnet. Der Bereich H stellt den Winkel dar, um den die Federn der zweiten Schub­ stufe komprimiert werden können, bevor die Rutsch­ kupplung 14 durchrutscht. Nach Anschlag der Flanken 27a des Eingangsteiles 25 an den Flanken 28a des Ausgangs­ teiles 29 der Rutschkupplung 14 werden bei Fortsetzung der Verdrehung in Schubrichtung die Federn der zweiten Schubstufe weiter komprimiert, bis nach einem Bereich K die Bolzen 37 an den schubseitigen Endbereichen der bogenförmigen Ausnehmungen 34b zur Anlage kommen. Das hierfür erforderliche Drehmoment ist mit 49 gekenn­ zeichnet.

Bei Umkehrung der Drehrichtung werden die Federn der Dämpfungseinrichtung 13 zunächst über einen Bereich L entspannt und bei Überschreitung der Ruhestellung 50, welche jetzt um den Verdrehwinkelbereich I, um den die Rutschkupplung 14 durchgerutscht ist, in Schubrichtung versetzt ist, erneut zusammengedrückt, bis bei Erreichen des Punktes 51 die Rutschkupplung in Zugrichtung 44 wieder durchrutscht.

Wie aus dem Diagramm zu entnehmen ist, ist das An­ schlagmoment 47 der Dämpfungseinrichtung 13 in Zug­ richtung 44 größer als das Anschlagmoment 49 in Schubrichtung. Das Rutschmoment 46 der Rutschkupp­ lung 14 entspricht ungefähr 20% des Anschlagmomentes 47 der Dämpfungseinrichtung 13. Weiterhin ist zu entnehmen, daß der mögliche Verdrehwinkel I der Rutschkupplung größer ist als der mögliche Verdrehwinkel F und L der Dämpfungseinrichtung 13 in Zug- und/oder in Schub­ richtung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der mögliche Verdrehwinkel L der Dämpfungseinrich­ tung 13 in Schubrichtung kleiner als der mögliche Verdrehwinkel F in Schubrichtung.

Es sei nochmal darauf hingewiesen, daß bei der in Fig. 3 dargestellten Torsionskennlinie die durch die Reibeinrichtung 39 und die Lastreibeinrichtung 40 verursachte Reibungshysterese nicht berücksichtigt wurde. Die durch die Reibeinrichtungen 39 und 40 erzeugten Reibmomente überlagern sich in den Verdreh­ winkelbereichen, in denen sie wirksam sind mit den durch die Federn der Dämpfungseinrichtung 13 erzeugten Momenten.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, können zwischen den Flanken 27a, 27b des Eingangsteiles 25 und den Flanken 28a, 28b des Ausgangsteiles 29 der Rutsch­ kupplung 14 Kraftspeicher 52 vorgesehen sein, die einen zu harten Anschlag zwischen den Flanken 27a, 28 a bzw. 27b, 28b vermeiden. Die Wirkung derartiger Kraftspeicher 52 wurde im Diagramm gemäß Fig. 3 nicht berücksichtigt. Der Verdrehwiderstand dieser Kraftspeicher 52 überlagert sich in den Verdrehwinkel­ bereichen, in denen die Kraftspeicher 52 wirksam sind mit dem Rutschmoment der Rutschkupplung.

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Rutschkupplung 214 besitzt ein Eingangsteil 225 sowie ein Ausgangsteil 229. Das Ausgangsteil 229 ist durch Zusammennieten eines Blechformteiles 63 und einer Scheibe 64 gebildet. Das Blechformteil 63 besitzt an seiner Peripherie einen axial verlaufenden Bereich 63a, an dessen Ende ein radial nach außen verlaufender Bereich 63b sich an­ schließt. Auf dem axial verlaufenden Bereich 63a ist, in axialer Richtung betrachtet, zwischen der Scheibe 64 und dem radialen Bereich 63b eine Reibscheibe 65, das Eingangsteil 225, ein mit dem Eingangsteil 225 drehfester Reibring 66, ein mit dem Ausgangsteil 63 über eine Abstützscheibe 68 drehfester Reibring 67 sowie ein zwischen der Abstützscheibe 68 und dem radialen Bereich 63b angeordneter Kraftspeicher in Form einer Tellerfeder 69 angeordnet. Die Tellerfeder 69 stützt sich radial außen an dem radial verlaufenden Bereich 63b und radial innen an der Abstützscheibe 68 ab. Die Abstützscheibe 68 weist axial verlaufende Arme 68a auf, die zur Drehsicherung in entsprechende Ausschnitte des radialen Bereiches 63b eingreifen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, weisen die Reibringe 66, 67, in Umfangsrichtung betrachtet, axial gerichtete Profilierungen auf, die ineinander eingreifen. Die Profilierungen bilden dabei Auflauframpen 70, 71, so daß, ausgehend von der in Fig. 5 dargestellten Posi­ tion, bei einer Relativverdrehung zwischen dem Eingangs­ teil 225 und dem Ausgangsteil 229 die Reibringe 66, 67 axial voneinander weggedrückt werden, wodurch die Ver­ spannkraft des Kraftspeichers bzw. der Tellerfeder 69 in Abhängigkeit des Verdrehwinkels verändert wird. Die Veränderung der Verspannung der Tellerfeder 69 bewirkt eine Veränderung des Rutschmomentes der Rutschkupplung, wobei mit zunehmender Verspannung der Tellerfeder 69 dieses Rutschmoment größer wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt das Rutschmoment der Rutsch­ kupplung, ausgehend von der in Fig. 5 dargestellten mittleren Position nach beiden Drehrichtungen mit zunehmendem Verdrehwinkel zu. Die Auflauframpen 70 und 71 können einen unterschiedlichen Aufstellwinkel aufweisen, so daß, ausgehend von der in Fig. 5 darge­ stellten Position, über die entgegengesetzten Verdreh­ winkel eine ungleiche Zunahme des Rutschmomentes statt­ findet.

Das in Fig. 1 gezeigte Konstruktionsprinzip hat den Vorteil, daß die Schwungmasse 3 in üblicher Weise wie ein Schwungrad auf die Kurbelwelle 5 vormontiert werden kann und danach die durch die Schwungmasse 4, die Dämpfungseinrichtung 13, die Rutschkupplung 14 und gegebenenfalls die auf die Schwungmasse 4 vor­ montierte Kupplung 7 sowie die zwischen der Druck­ platte 8 und der Schwungmasse 4 vorzentriert einge­ spannte Kupplungsscheibe 9 gebildete Einheit mittels der Schrauben 26 an der Schwungmasse 3 befestigt werden kann. Die durch die Wälzlager 16 und 17 gebildete Lagerung kann dabei bereits auf der Schwungmasse 3 vormontiert sein oder aber auch mit der erwähnten Einheit gemeinsam montiert werden.

Claims (24)

1. Einrichtung zum Kompensieren von Drehstößen, insbesonde­ re von Drehmomentschwankungen einer Brennkraftmaschine mittels mindestens zweier, koaxial zueinander angeord­ neter, entgegen der Wirkung einer Dämpfungseinrichtung begrenzt zueinander verdrehbarer Schwungmassen, von denen die eine mit der Brennkraftmaschine und die andere mit dem Eingangsteil eines Getriebes über eine Kupplung verbindbar ist, die Dämpfungseinrichtung aus in Umfangs­ richtung wirksamen Kraftspeichern und/oder Reib- oder Gleitmitteln besteht, wobei zusätzlich zu der Dämpfungseinrichtung wenigstens eine Rutsch­ kupplung im Drehmomentübertragungsweg zwischen den Schwungmassen vorgesehen ist, wobei die Rutschkupplung in Reihe geschaltet ist mit der Dämp­ fungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutsch­ kupplung formschlüssig im Verdrehwinkel begrenzt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung mit nacheinander wirksamen Reibstufen aus­ gerüstet ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die Rutschkupplung in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel unter­ schiedliche Reibmomente wirksam sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung (14, 214) über Teilbereiche des Verdrehwinkels der Wirkung von Kraftspeichern (52) ausgesetzt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftspeicher (52) in den Endbereichen des Verdrehwinkels wirksam sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß drehfest an der einen der Schwungmassen (3) ein radial nach innen reichen­ des Eingangsteil (25) der Rutschkupplung (14) be­ festigt ist, welches mit Profilierungen (27) in in kreisringförmiger Anordnung in einem Ausgangsteil (29) der Rutschkupplung (14), das das Eingangsteil (34) der Dämpfungseinrichtung (13) ist, vorgesehenen Gegenprofilierungen (29a) mit Umfangsspiel hineinragt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsteil (25) der Rutschkupplung (14) mit nach innen gerichteten Profilierungen (27) ist, denen nach außen gerichtete Gegenprofilierungen (29a) am Ausgangsteil (29) der Rutschkupplung (14) gegen­ überstehen.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Eingangsteiles (25) am Ausgangs­ teil (29) drehfest angeordnete Reibmittel (31, 31a), von denen eines (31a) unter der Wirkung einer in Achsrichtung wirksamen Vorspannkraft steht, vorgese­ hen sind.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsteil (35 + 36) der Dämpfungseinrichtung (13) drehfest ist mit der anderen der Schwungmassen (4).

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Profilierun­ gen (27, 29a) des Eingangs- (25) und des Ausgangsteiles (29) der Rutschkupplung (13) Kraftspeicher (52) vorgesehen sind.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Rutschmoment der Rutschkupplung (214) bestimmende Verspannkraft zwischen den Reibelementen (65, 66, 67) der Rutsch­ kupplung in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel zwischen Eingangs- (225) und Ausgangsteil (229) der Rutsch­ kupplung veränderbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannkraft mittels mindestens einer an einem der Reibelemente (66, 67) der Rutschkupplung (214) vorgesehenen Auflauframpe (70, 71) veränderbar ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflauframpe (70, 71) die Verspannung eines die Reibelemente (65, 66, 67) der Rutschkupplung (214) beaufschlagenden Kraftspeichers, wie z. B. Tellerfeder (69), in Abhängigkeit des Verdrehwinkels der Rutschkupplung (214) verändert.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment der Rutschkupp­ lung (214) ausgehend von einer mittleren Position oder von einem mittleren Bereich nach beiden Verdrehrichtungen mit zunehmendem Verdreh­ winkel größer wird.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment (46) der Rutsch­ kupplung (14) geringer ist, als das von der Brenn­ kraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment (46) der Rutschkupplung (14) zwischen 8 und 60%, vorzugsweise zwischen 10 und 35% des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Nominal­ drehmomentes beträgt.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment (46) der Rutschkupplung (14) zwischen 5 und 50%, vor­ zugsweise zwischen 7 und 30% des maximalen Ver­ drehwiderstandes (47) der Dämpfungseinrichtung (13) beträgt.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment der Rutschkupplung größer ist, als das von der Brenn­ kraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment.

19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Verdreh­ winkel (I) der Rutschkupplung (14, 214) zwischen 10 und 50°, vorzugsweise zwischen 15 und 35° beträgt.

20. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Verdreh­ winkel (I) der Rutschkupplung zwischen 60 und 110%, vorzugsweise zwischen 80 und 90% des Gesamtverdreh­ winkels (F + I + L) der Dämpfungseinrichtung (13 + 14) beträgt.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Ver­ drehwinkel (I) der Rutschkupplung (14) größer ist, als der mögliche Verdrehwinkel (F, L) der Dämpfungseinrichtung (13) in Zug- und/oder Schubrichtung (44, 45).

22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Rutsch­ kupplung (14) in Reihe wirkende Dämpfungseinrich­ tung (13) zugseitig (44) einen größeren möglichen Verdrehwinkel (F) aufweist, als schubseitig (Winkel L).

23. Einrichtung nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung Reibmittel beinhaltet, die erst ab einem gewissen Verdrehwinkel in Zug- und/oder Schubrichtung der Dämpfungseinrichtung wirksam sind.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (13) eine sogenannte Lastreibeinrichtung (40) bzw. Lastreib­ scheibe beinhaltet, deren Reibwirkung und/oder deren Kraftspeicherwirkung erst ab einem bestimmten Ver­ drehwinkel in Zug- (44) und/oder Schubrichtung (45) einsetzen.