DE3915527C2

DE3915527C2 -

Info

Publication number: DE3915527C2
Application number: DE3915527A
Authority: DE
Inventors: Christoph 8029 Sauerlach De Sacher; Johann 8011 Vaterstetten De Eichinger
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hurth Getriebe und Zahnraeder 8000 Muenchen GmbH
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1991-02-28
Also published as: IT1240822B; DE3915527A1; JPH02310196A; IT9047922A0; GB9008790D0; DE8905960U1; GB2231387A; US5205788A; IT9047922A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsdämpfer für Bootsge triebe, umfassend ein mit dem Schwungrad eines Motors gekup peltes Primärteil, ein mit der Eingangswelle eines Wendegetrie bes gekuppeltes Sekundärteil, das relativ zum Primärteil ver drehbar ist, mehrere zwischen dem Primärteil und dem Sekundär teil symmetrisch zur Drehachse angeordnete, der Relativverdre hung entgegenwirkende Federelemente und mindestens ein zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil angeordnetes, die Relativ verdrehung hemmendes Reibelement.

Bei einem Bootsgetriebe treten insbesondere dann störende Klappergeräusche auf, wenn das Boot bei niedriger Leerlaufdreh zahl des Motors vorwärts oder rückwärts fährt. Der Grund für diese Klappergeräusche sind Drehschwingungen des Motors einer seits 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 motorspezifi scher Gesichtspunkte das Massenträgheitsmoment des Schwungrades immer mehr reduziert wird. Zur Verringerung derartiger Dreh schwingungen werden Torsionsdämpfer verwendet.

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:

- zu geringer Verdrehweg, insbesondere in der ersten Stufe;
- harter Übergang zwischen den einzelnen Dämpferstufen.

Weiterhin sind Zweimassen-Schwungräder mit hydraulisch gedämpften Schwingungstilger bekannt, die aber aufwendig und für den hier vorliegenden Einsatzfall zu teuer sind.

Bei einem in der DE 34 90 360 C2 beschriebenen Torsions 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 recht winklig. Bei einem derartigen Torsionsdämpfer ist die Relativ verdrehung 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 Relativ verdrehung ließe sich nur durch eine entsprechend größere Bau länge der Schraubenfedern vergrößern, was aber nur in begrenz tem Ausmaß möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengün stigen gattungsgemäßen Torsionsdämpfer zu schaffen, der bei einer vorgegebenen Länge der Federelemente eine große Relativ verdrehung von Primär- und Sekundärteil ermöglicht.

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

Durch die Abstützung der Federelemente an einer schiefen Ebene wird erreicht, daß die Drehbewegung des die schiefe Ebene aufweisenden Primär- und/oder Sekundärteils wesentlich größer sein kann als der Federweg der Federelemente. Je geringer die Steigung der schiefen Ebene ist, desto größer ist bei einem bestimmten Federweg der Federelemente die mögliche Relativ verdrehung von Primär- und Sekundärteil. Der erfindungsgemäße Torsionsdämpfer zeichnet sich daher durch eine Federkennlinie mit geringer Federrate über eine große Relativverdrehung aus. Im Versuch hat sich gezeigt, daß bei einem mit dem erfindungs gemäßen Torsionsdämpfer ausgerüsteten Bootsgetriebe die Klap pergeräusche wesentlich geringer sind als bei einem herkömmli chen Torsionsdämpfer. Diese vorteilhafte Eigenschaft macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn das Boot mit geringer Leer laufdrehzahl vorwärts oder rückwärts fährt.

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

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ergänzend wird noch auf folgenden Stand der Technik hinge wiesen:

Aus dem DE-Buch: Dubbel, Band 1, Springer-Verlag 1970, Seite 864 sind Kurvengetriebe bekannt, bei denen sich eine Rolle an einer in Umfangsrichtung wirksamen schiefen Ebene einer Kurvenscheibe abstützt.

In der DE 37 40 490 A1 ist eine Überlastkupplung beschrie ben, bei der sich ein Primärteil mit Federelementen an einer in Umfangsrichtung wirksamen schiefen Ebene eines Sekundärteils abstützt. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Höchstdrehmomen tes rasten die Federelemente aus und Primär- und Sekundärteil geraten außer Eingriff.

Aus der US-PS 31 99 310 ist eine elastische Kupplung be kannt, bei der ein Primär- und Sekundärteil durch mehrere in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Federelemente miteinander verbunden sind. Diese aus einem elastischen Material bestehen den Federelemente sind als kegelförmige Hülsen ausgebildet, wo bei die Längsachsen der Hülsen zur Drehachse von Primär- und Sekundärteil parallel sind.

Aus der DE-AS 10 96 792 ist ein Torsionsdämpfer für Schiffsantriebe bekannt, bei dem zwischen einem Primärteil und einem Sekundärteil mehrere in gleicher Richtung wirksame erste und zweite elastische Kuppelglieder vorgesehen sind. Dabei be stehen die ersten Kuppelglieder aus Schraubenfedern mit weicher Federkennlinie, und die anschließend wirksamen zweiten Kuppel glieder bestehen aus Gummisegmenten mit harter Federkennlinie.

Aus der vorstehend bereits erwähnten DE 34 90 960 C2 ist es auch bereits bekannt, bei einem Torsionsdämpfer zwischen Primär- und Sekundärteil erste und zweite Federelemente anzu ordnen, wobei die zweiten Federelemente erst nach den ersten Federelementen wirksam werden und eine größere Härte haben als diese.

Bei einem in der DE-OS 22 40 157 beschriebenen elastischen Lagerkörper für Motoren sind erste, zweite und dritte Federele mente vorgesehen, die eine unterschiedliche Härte haben und nacheinander wirksam werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Torsionsdämpfers für Bootsende getriebe,

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

Fig. 3 in größerem 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 Gummipuffers in übertriebenem Maßstab dargestellt ist,

Fig. 6 die mit dem erfindungsgemäßen Torsionsdämpfer erzielbare Federkennlinie, und

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Torsionsdämpfers.

Wie dies insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt der gezeigte Torsionsdämpfer eine Anschlußscheibe 1, die mit dem durch strichpunktierte Linien angedeuteten Schwungrad eines Motors starr verbunden ist. Die Anschlußscheibe 1 ist über zwei erste Bolzen 3 und vier hierzu um 45° versetzte zweite Bolzen 15 mit einer Deckscheibe 9 starr verbunden. Zwischen der An schlußscheibe 1 und der Deckscheibe 9 ist eine Platte 4 ange ordnet, die mit zwei die ersten Bolzen 3 aufnehmenden Bogen schlitzen 16 und am Umfang mit vier die zweiten Bolzen 15 auf nehmenden Ausnehmungen 17 versehen ist. In die beiden Endeberei che 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 Gummi hülsen 2 wird nachfolgend noch näher erläutert.

Die Platte 4 ist mit Nieten 7 mit einer Nabe 8 starr ver bunden, die auf die (nicht gezeigte) Eingangswelle eines Boots wendegetriebes aufgekeilt ist. Die Nieten 7 dienen zugleich zur 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 eine Federaufnahme 11 durch Nieten 14 starr verbunden. Die Federaufnahme 11 bildet zusammen mit der Deck scheibe 9 eine Halterung für vier radial angeordnete Schrauben federn 10. Das radial innere Ende 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 Unfang der Nabe 8 ausgebildet sind.

Gemäß Fig. 2 bestehen die vier Schräglaufbahnen 18 aus zwei symmetrischen gekrümmten Flächen, die in Umfangsrichtung wirkende schiefe Ebenen bilden, an denen sich die Kugeln 12 abstützen.

Wie dies insbesondere aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, hat jede Schräglaufbahn 18 einen kreisbogenförmigen Quer schnitt, und der Mittelpunkt der zugeordneten Kugel 12 ist gegen den Krümmungsmittelpunkt der Schräglaufbahn 18 gering fügig 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 Axial komponente 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 innenbe lüfteten Scheibenbremse mit Luftkanälen 19 bzw. 20 versehen.

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

Bei der nachfolgenden Erläuterung der Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Torsionsdämpfers sei davon ausge 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 der zugeordneten Schräglaufbahn 18, die dabei in der Art einer schiefen Ebene wirkt und die Kugeln 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 kommt es auch zu einer Relativbewegung zwischen den an der Anschlußscheibe 1 befestigten ersten und zweiten Bolzen 3 und 15 einerseits und der an der Nabe 8 befestigten Platte 4 andererseits. Nach einer Relativverdrehung um einen Winkel α gelangt jeder der ersten Bolzen 3 an einem der in die Bogen schlitze 16 eingesetzten Gummipuffer 6 zur Anlage. Bei einer weiteren Relativverdrehung der Anschlußscheibe 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 Schrauben federn 10 durch Keilwirkung komprimiert werden, ergibt sich in diesem als zweite Federstufe bezeichneten Bereich ein wesent lich steilerer Anstieg der Federkennlinie.

Wenn die Anschlußscheibe 1 relativ zu der Nabe 8 noch weiter insgesamt um einen Winkel β verdreht wird, dann gelangen die vier zweiten Bolzen 15 mit der darauf aufgeschobenen Gummi hülse 2 am entsprechenden Ende der Ausnehmungen 17 der Platte 4 zur Anlage. Da sich die Gummihülsen 2 schwerer verformen lassen als die Gummipuffer 6 kommt es bei einer als dritte Federstufe bezeichneten weiteren Relativverdrehung 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, wobei es zu einer Reibung zwischen diesen Teilen kommt. Durch diese Reibung in Verbindung mit der an sich be reits 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 be schriebene 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 Einwirkung auf die zugehörige Schraubenfeder 10. Bei der ge zeigten Ausführungsform wird die auf die Kugel 12 ausgeübte 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 3 an dem zugeordneten Gummipuffer 6 zur Anlage kommen. Ein derar tiger Betriebszustand ist im Hinblick auf eine Verringerung des Verschleißes der Kugeln 12 und der Schräglaufbahnen 18 von Vor teil.

In Fig. 6 ist die als sogenannte Hystereseschleife be zeichnete 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 schie fen Ebene erfolgt, erstreckt sich diese erste Federstufe über einen beträchtlichen Drehwinkel, der bei dem gezeigten Ausfüh rungsbeispiel 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 Gummi puffers 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 Ausführungsform eines Torsionsdämpfers sind diejenigen Bauteile, die der Aus führungsform 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 Aus führungsform zu der in den vorangehenden Figuren gezeigten Aus führungsform besteht darin, daß die Schraubenfedern 110 axial angeordnet sind. In der Nabe 108 sind vier Axialbohrungen 122 ausgebildet, in denen jeweils eine Schraubenfeder 110 angeord net ist. Einer jeden dieser Schraubenfedern 110 sind zwei Kugeln 112A, 112B zugeordnet, die in entsprechenden Schräglauf bahnen 118A, 118B abrollen, die in der Anschlußscheibe 101 bzw. in der Deckscheibe 109 ausgebildet sind und sich in Umfangs richtung erstrecken. Diese Schräglaufbahnen 118A und 118B wirken in Umfangsrichtung als schiefe Ebenen, so daß die Federn 110 komprimiert werden, wenn die Kugeln 112A, 112B bei einer Verdrehung der Anschlußscheibe 101 gegenüber der Nabe 108 in den rampenartigen Schräglaufbahnen 118A, 118B abrollen. Insgesamt sind jeweils vier Schräglaufbahnen 118A und 118B vorhanden, die zwei Abschnitte mit entgegengesetzter Neigung haben, die sich jeweils über 45° erstrecken.

Da die Wirkungsweise der Gummipuffer 106 und der Gummi hülsen 102 in der zweiten bzw. dritten Federstufe mit derje nigen des anhand der Fig. 1 bis 6 beschriebenen Ausführungs beispiels grundsätzlich übereinstimmt, wird auf die entspre chenden Ausführungen verwiesen.

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

Der erfindungsgemäße Torsionsdämpfer kann auch in solchen Fällen mit Erfolg eingesetzt werden, wo ein großer Verdreh winkel zwischen dem Schwungrad des Motors und dem damit gekup pelten Aggregat angestrebt wird.

Bezugszeichenliste

1; 101 Anschlußscheibe
2; 102 Gummihülse
3; 103 erster Bolzen
4; 104 Platte
5; 105 Federscheibe
6; 106 Gummipuffer
7; 107 Niet
8; 108 Nabe
9; 109 Deckscheibe
10; 110 Feder
11; 111 Federaufnahme
12; 112 Kugeln
13; 113 Reibring
14 Niet
15; 115 zweite Bolzen
16 Bogenschlitze
17 Ausnehmungen
18; 118 Schräglaufbahnen
19 Luftkanal in 8
20 Luftkanal in 4
122 Axialbohrungen

Claims

1. Torsionsdämpfer für Bootsgetriebe, umfassend ein mit dem Schwungrad eines Motors gekuppeltes Primärteil, ein mit der Eingangswelle eines Wendegetriebes gekuppeltes Sekundärteil, das relativ zum Primärteil verdrehbar ist, mehrere zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil symmetrisch zur Drehachse ange ordnete, der Relativverdrehung entgegenwirkende Federelemente und mindestens ein zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil angeordnetes, die Relativverdrehung hemmendes Reibelement, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Federelemente (10; 110) am Primärteil (1; 101) und/oder am Sekundärteil (8; 108) an einer in Umfangsrichtung wirksamen schiefen Ebene (18; 118) abstützen.

2. Torsionsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Federelemente (10; 110) unter Zwischenfügung eines Gleitelements (12; 112) an der zugeordneten schiefen Ebene (18; 118) 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) recht winklig 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 Feder elemente (10) angeordnet ist.

6. Torsionsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schiefe Ebene (18) in Axialrichtung geneigt ist und auf das Gleitelement (12) eine Abstützkraft ausübt, die eine das Reibelement (13) belastende axiale Kraft komponente hat.

7. Torsionsdämpfer nach einem 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 gekennzeichnet, daß sich die Federelemente (110) am Primärteil (101) und am Sekundärteil (108) über eine schiefe Ebene (118) abstützen.

9. Torsionsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Primärteil (1; 101) und dem Sekundärteil (8; 108) zweite Federelemente (6; 106) angeordnet sind, die erst nach den ersten Federelemen ten (10; 110) wirksam werden und eine größere Härte haben als diese.

10. Torsionsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Primärteil (1; 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 Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Federelemente (6; 106) als Gummipuffer ausgebildet sind, die zwischen in Rich tung der Drehachse elastischen Elementen (Federscheiben 5A, 5B; 105A, 105B) gehalten sind.

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

13. Torsionsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprü che, gekennzeichnet durch im Primärteil (1; 101) und/oder im Sekundärteil (8; 108) ausgebildete Luftkanäle (19, 20) zur Kühlung der Gummipuffer (6; 106).