DE3216450A1

DE3216450A1 - Anordnung zur verringerung des ungleichsfoermigkeitsgrads eines antriebsstrangs

Info

Publication number: DE3216450A1
Application number: DE19823216450
Authority: DE
Inventors: Arthur Ing.(grad.) 3300 Braunschweig Schneider
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-05-03
Filing date: 1982-05-03
Publication date: 1983-11-03

Description

Anordnung zur Verringerung des Ungleich-
förmigkeitsgrads eines Antriebsstrangs Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wie bekannt, erzeugen die Gaskräfte in einer Brennkraftmaschine einen insbesondere bei niedrigen Drehzahlen kritischen Ungleichförmigkeitsgrad im Antriebsstrang, dem man durch Vorsehen eines Teils mit großem Trägheitsmoment in Gestalt einer Schwungscheibe entgegenwirkt. Ein Nachteil dieser bekannten starren Schwungscheiben besteht darin, daß das hohe Trägheitsmoment auch erwünschte Drehzahländerungen beim Beschleunigen verzögert.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für Kraftfahrzeugantriebe geeignete Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die ohne Notwendigkeit einer zusätzlichen äußeren Energiequelle gleichsam eine Selbstanpassung an verschiedene Betriebszustände, wie Konstantfahrt und Beschleunigen, vornimmt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Unter Federbandspiralen sind nicht nur gemäß Anspruch 7 vorgespannte Bänder, sondern auch solche Bänder zu verstehen, die zwar nicht in diesem Sinne federnd vorgespannt sind, aber bei den Bewegungen der Windungen nicht plastisch verformt werden.
Bei Leerlauf bzw. Betrieb mit einem konstanten, verhältnismäßig niedrigen zu übertragenden Drehmoment (Konstantfahrt) können sich die Federbandspiralen unter der Wirkung der Fliehkraft und gegebenenfalls ihrer eigenen Vorspannung teilweise entspannen, so daß sie ihre größtmöglichen Durchmesser annehmen, also bei Ausbildung der Schwungscheibe gemäß Patentanspruch 3 sich an die Innenwand des Hohlzylinders anlegen. Dadurch besitzt die Schwungscheibe ein großes, dem Ungleichförmigkeitsgrad entgegenwirkendes Trägheitsmoment. Bei Beschleunigungsvorgängen, die eine Vergrößerung der durch die Schwungscheibe zu übertragenden Antriebskräfte bzw.
Drehmomente zur Folge haben, werden die sich zwischen den beiden Bestandteilen der Schwungscheibe kraft- bzw. drehmomentübertragend erstreckenden Federbandspiralen dagegen zusammengezogen, d.h. aufgewickelt, so daß sie sich bei Ausführung der Schwungscheibe gemäß Patentanspruch 3 relativ eng an den wellenartigen zweiten Bestandteil der Schwungscheibe anlegen. Durch diesen Spannvorgang in den Federbandspiralen wird der Beschleunigungsvorgang zwar kurzzeitig verzögert, aber dafür liegt während des folgenden Hauptteils des Beschleunigungsvorgangs in der Schwungscheibe bis zur nächsten Schubphase ein erheblich verringertes Trägheitsmoment vor.
Vom Prinzip her ist es möglich, bei Ausbildung der Anordnung gemäß Patentanspruch 2 diese auch für den Schubbetrieb, also Umkehr der Kraftflußrichtung, geeignet aufzubauen. Im übrigen schützen die Patentansprüche 4, 5 und 6 Ausführungsformen der Anordnung, die die Schwungscheibe und insbesondere ihre Federbandspiralen im Schubbetrieb entlasten.
Man kann aber -gegebenenfalls zusätzlich zu dem erläuterten Beschleunigungskriterium- die Kupplung drehzahlabhängig so betätigen, daß sie nur bei niedrigen Drehzahlen, die für einen störenden Ungleichförmigkeitsgrad verantwortlich sind, das große Trägheitsmoment gleichsam fixiert, dagegen bei höheren Drehzahlen löst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall des Antriebs eines Kraftfahrzeugs wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch den hier interessierenden Teil der Anordnung, die Fig. 2 u. 3 die in Fig. 1 mit A-A bezeichnete Schnittansicht bei maximalem bzw. minimalem Trägheitsmoment der Schwung scheibe und Fig. 4 eine Befestigungsmöglichkeit für die Enden der Federbandspirale.
Betrachtet man zunächst Fig. 1, so enthält die Schwungscheibe 1 den mit der Kurbelwelle der nicht dargestellten Brennkraftmaschine drehfest verbundenen topfförmigen Bestandteil 2, den konzentrisch zu diesem angeordneten, mit der Getriebewelle 3 verbindbaren wellenartigen zweiten Bestandteil 4 und sich in dem Ringraum 5 zwischen den beiden Bestandteilen 2 und 4 unter Bildung mehrerer Windungen erstreckende Federbandspiralen 6 und 7. Die Enden der Federbandspiralen können, wie in Fig. 4 für das äußere Ende 8 beispielsweise der Federbandspirale 6 am ersten Schwungscheibenbestandteil 2 angedeutet, um zur Schwungscheibenachse 9 parallele Schwenkachsen 10 schwenkbar angelenkt sein.
An der Schwungscheibe 1 ist ferner die Kupplung 11 vorgesehen, die in Abhängigkeit von Saugrohr-Unterdruck der Brennkraftmaschine (Sensor 12) und Drehzahl (Sensor 13) über die Steuerlogik 14 so angesteuert wird, daß sie oberhalb der Leerlaufdrehzahl und außerhalb von Beschleunigungsvorgängen die beiden Schwungscheibenbestandteile 2 und 4 unter Überbrückung der Federbandspiralen 6 und 7 direkt kraft- oder formschlüssig miteinander verbindet.
Der Schwungscheibe 1 in Richtung des Antriebs-Kraft fluss es nachgeschaltet ist die weitere Kupplung 15, die die übliche Fahrzeugkupplung sein kann und in diesem Ausführungsbeispiel auch bei Schubbetrieb, bei einer Vergasermaschine gekennzeichnet durch relativ hohe Drehzahl und geschlossene Drosselklappe, öffnet.
Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende: Zunächst erfolgt bei geöffneter weiterer Kupplung nach dem Start der Hochlauf der Brennkraftmaschine nebst Schwungscheibe 1 bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl. Unter der Wirkung der Fliehkraft sowie der eigenen Federvorspannung liegt die in Fig. 2 dargestellte Lage der Federbandspiralen 6 und 7 vor, d.h. die Schwungscheibe 1 besitzt ihr maximales Trägheitsmoment. Die Kupplung 11 schließt, da das Magnetventil 16 die Verbindung zwischen dem Druckspeicher 17 der Kolben-Zylinder-Anordnung 18 unterbricht.
Sobald nun nach Schließen der weiteren Kupplung 15 durch Betätigen beispielsweise eines Gaspedals der Brennkraftmaschine ein größeres Drehmoment zwecks Beschleunigung des mit dem Antrieb ausgerüsteten Kraftfahrzeugs verlangt wird, steuert der geänderte Saugrohr-Unterdruck über die Steuerlogik 13 und das Magnetventil 16 die Kupplung 11 auf, und die über die Federbandspiralen 6 und 7 übertragene Antriebskraft zieht die Spiralen relativ schnell zusammen in ihre in Fig. 3 dargestellte Lage, so daß die Schwungscheibe 1 während des eigentlichen Beschleunigungsvorgangs ihr minimales Trägheitsmoment besitzt. Ein störender Ruck bei diesem Aufwickelprozeß der Federbandspiralen 6 und 7 wird insbesondere dadurch vermieden, daß die Spiralen zumindest in der letzten Phase des Aufwickelvorgangs reibend aufeinanderliegen.
Nach Beendigung des Beschleunigungsvorgangs schließt die Kupplung 11 wieder, d.h. die in Fig. 3 dargestellte Lage der Federbandspiralen 6 und 7 bleibt gewahrt. Da aber jetzt eine höhere Drehzahl vorliegt, ist der Ungleichförmigkeitsgrad praktisch unkritisch, so daß die Verringerung des Trägheitsmoments der Schwungscheibe 1 unschädlich ist.
Erst beim nächsten Öffnen der weiteren Kupplung 15, beispielsweise bei einem Schubvorgang, können die Federbandspiralen 6 und 7 wieder ihre in Fig. 2 dargestellte Lage größten Trägheitsmoments einnehmen.
Die Zahl der Federbandspiralen richtet sich nach den Gegebenheiten des Einzelfalls. Es ist zweckmäßig, die Federbandspiralen rotationssymmetrisch anzuordnen, also zumindest zwei Federbandspiralen vorzusehen.
Grundsätzlich kann aber auch eine einzige Federbandspirale ausreichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Anordnungzur Verringerung des Ungleichförmigkeitsgrads eines eine Brennkraftmaschine und eine Schwungscheibe enthaltenden Antriebsstrangs; dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungscheibe (1) einen mit der Maschine verbundenen ersten Bestandteil (2) und einen zweiten Bestandteil (4) enthält, der mit dem ersten Bestandteil (2) nur über vorzugsweise mehrere, mehrere Windungen bildende Federbandspiralen (6,7), deren außenliegende Enden an dem ersten Bestandteil (2) und deren innenliegende Enden an dem zweiten Bestandteil (4) gehalten sind, in dauernder drehmomentübertragender Verbindung steht, und daß ferner eine Kupplung (11) vorhanden ist zum direkten drehmomentübertragenden Verbinden der beiden Bestandteile (2,4) bei ihre größten Durchmesser besitzenden Federbandspiralen (6,7) nur bei mit einem unerwünschten Ungleichförmigkeitsgrad verbundenen niedrigen Drehzahlen und/oder außerhalb von Beschleunigungsvorgängen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (8) der Federbandspiralen (6) um zur Schwungscheibenachse (9) parallele Achsen (10) schwenkbar an den Bestandteilen (2) gehalten sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bestandteil ein den wellenartigen zweiten Bestandteil (4) unter Bildung eines die Federbandspiralen (6,7) aufnehmenden Ringraums (5) umschließender Hohlzylinder oder Topf (2) ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Bestandteil (4) eine bei Umkehr der Kraftflußrichtung (Schubbetrieb) den Kraftfluß unterbrechende Einrichtung (15) nachgeschaltet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine weitere Kupplung (15) ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Freilauf ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbandspiralen (6,7) im abwickelnden Sinn vorgespannt sind.