SE501308C2 - Dubbelmassesvänghjul - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 501 308 2 Att pä dylikt sätt anordna fjädrarna tangentiellt är naturligt eftersom fjädrarna dá blir orienterade att uppta krafter i sina verksamma längdriktningar. För tyngre fordon där det är vanligt att motorerna dimensioneras att avge allt högre moment samtidigt som de drivs med allt lägre motor- varvtal ökar behovet av effektiv svängningsdämpning. Detta medför att allt fler fjädrar erfodras samtidigt som utrymmet utefter svànghjulets periferi är begränsat.

De kända konstruktionerna uppvisar därvid bland annat nack- delarna att de är utrymmeskràvande, och att komplicerade tekniska lösningar mäste tillgripas för att önskad fjäder- karakteristik skall kunna erhällas.

Uppfinningens ändamäl Uppfinningen har till ändamäl att àstadkomma en ny, för- bättrad typ av dubbelmassesvänghjul varmed ovannämnda nackdelar kan undvikas. Det nya dubbelmassesvänghjulet skall vara speciellt ägnat att undanröja eller ätminstone minimera problemet med stora svängningar till följd av lägvarvtals- drift och höga motorvridmoment, säväl vid motorer för drift i tyngre fordon som personbilar.

Redogörelse för uppfinningen Ovannämnda ändamål uppnäs enligt uppfinningen därigenom att dubbelmassesvänghjulet uppvisar de i patentkravets l känne- tecknande del angivna särdragen.

Ett sàdant dubbelmassesvánghjul utmärkes av att de mellan svánghjulskropparna inkopplade fjädrarna är riktade ätminstone väsentligen radiellt i förhållande till sväng- hjulets axel och har sina radiellt inre ändar ledat fästade vid den ena svänghjulskroppen och sina radiellt yttre ändar ledat fästa vid den andra svänghjulskroppen.

Med ett dylikt svánghjul blir det möjligt att hälla nere dimensionerna, vilket är speciellt önskvärt och viktigt ur 10 15 20 25 30 35 3 501 308 inbyggnadssynpunkt. Särskilt vid framtagande av nya fordons- modeller finns numera alltid en uttalad strävan att göra “nyttoutrymena", sàsom kupé- och bagageutryme för person- bilar och lastutrymme för lastbilar, sä stora som möjligt inom givna yttermätt för karossen, vilket naturligt nog mäste ske bland annat pà bekostnad av det utryme som kan ställas till förfogande för motor, växellåda samt diverse tillsats- och extrautrustning. Inbyggnadsproblemen accentueras också av att man samtidigt ofta vill fä plats med motorer med allt högre effekter, vilket vanligen ocksa innebär dimensions- mässigt större motorer.

Ett dubbelmassesvänghjul enligt uppfinningen medför ocksa fördelen att man därigenom kan erhälla den önskade kontinuer- liga fjäderkarakteristiken. Med de radiellt riktade fjädrarna enligt uppfinningen erhàlles en tangentiell kraftkomposant pä grund av den ändrade hävarm som uppstár vid inbördes vinkelförskjutning (d.v.s. vridning) mellan de bäda svänghjulskropparna.

Särskilt goda förutsättningar för den önskade kontinuerliga fjäderkarakteristiken kan uppnäs med ett dubbelmassesvänghjul som uppvisar de i krav 2 respektive 3 angivna särdragen.

En centrifugalkoppling enligt krav 2 och 3 fungerar som ett slags 'omvänd centrifugalkoppling" som medför att svänghjuls- kropparna är friktionsläsande förbundna med varandra vid läga varvtal, men friktionsmässigt frikopplade fràn varandra vid höga varvtal. Det finns visserligen kända dubbelmasse- svänghjul där svänghjulskropparna är inbördes förbundna medelst en broms, men ett sådant utförande har den nackdelen, att samma bromsande moment erhålles vid alla varvtal.

Med ett dubbelmassesvänghjul enligt uppfinningen bortfaller ocksa behovet av att ha en kopplingsmedbringare (d.v.s. kopplingsskiva eller lamell) med tangentiellt riktade fjädrar monterade i navet för bland annat upptagandet av eventuella ryck när kopplingspedalen släpps upp. Genom att ett sädant fjädrande nav alltsa inte längre behövs med ett dubbelmasse- 10 15 20 25 30 35 501 308 4 svänghjul enligt uppfinningen, kan kopplingsmedbringaren (lamellskivan) utföras säsom en "stel" konstruktion, vilket förenklar och förbilligar dess tillverkning.

De bäda svänghjulskropparna kan lämpligen vara utformade och hopmonterade i enlighet med vad som anges i krav 5 respektive 8. De radiella fjädrarna är därvid lämpligen stjärnformigt anordnade omkring den första svänghjulskroppens navparti och den andra svänghjulskroppens pä detta navparti lagrade hyls- liknande nav. Fjädrarna är därvid identiskt lika och har vid sina báda ändar förankringsorgan lagrade pä lagringsbultar som är infästa i respektive svänghjulsskiva.

Den mellan radiellt inre delar av svänghjulskropparna anord- nade centrifugalkopplingen omfattar företrädesvis ett runtom- gäende, i tvärsnitt kilformat spär pä utsidan av den andra svänghjulskroppens hylsliknande nav, och ett par bàgformade, i späret ingripande bromsbackorgan som är anordnade efter varandra i spärets omkretsled. Vardera bromsbackorganet har därvid sin ena ände svàngbart lagrad pä en i den första svänghjulskroppens svänghjulsskiva infäst tapp, och sin andra ände fjäderförspänd i riktning mot det andra bromsback- organets lagringstapp. Åtminstone över en del av sin längd- utsträckning är bromsbackorganen försedda med friktionsbelägg pà sina mot spàrets sidoväggar anpressbara sidoytor.

Kort beskrivning av ritningsfigurerna Uppfinningen komer nu nedan att beskrivas och förklaras ytterligare under hänvisning till ett pà de bifogade figurerna visat utföringsexempel.

Pig. l visar ett axiellt snitt genom ett dubbelmassesvänghjul med därtill hörande kopplingsanordning.

Pig. 2 visar en axiell vy av den ena svänghjulskroppen med tillhörande fjäderpaket och centrifugalkoppling. 10 15 20 25 30 35 s 501 308 Fig. 3 visar en snittvy genom ett fjäderpaket i dubbelmasse- svänghjulet.

Fig. 4 visar ett diagram över det av de radiella fjädrarna ästadkomna medvridningsmomentet mellan de bada svànghjuls- kropparna, som funktion av isärvridningsvinkeln (vinkel- förskjutningen) mellan dessa kroppar.

Beskrivning av utföringsexegpel Ett dubbelmassesvänghjul 2 enligt uppfinningen ingár i driv- överföringen mellan en förbränningsmotors, exempelvis en dieselmotors, vevaxel 4 och en därmed förbindbar kopplings- axel 6 som utgör ingäende axel till en efterkopplad växel- láda. Svänghjulet 2 är i sitt centrala navparti fästat vid vevaxelns ändfläns 8 medelst ett antal bultar 10. Säsom framgär av fig. 1 omfattar svänghjulet 2 dels en med vevaxeln 4 drivförbunden, första svänghjulskropp 12, dels en i förhällande till denna kropp vridbart anordnad andra svänghjulskropp 14, som är förbunden med den första kroppen genom fjorton stycken fjäderpaket 16 inkopplade mellan de bada svànghjulskropparna 12, 14. Dubbelmassesvänghjulet 2 är omgivet av en svänghjulskäpa S vartill är ansluten en kopplingskäpa 7 som omger kopplingen och dess urkopplings- lager (ej visat i figur). Kopplingen omfattar en pà kopplingsaxeln 6 via ett nav 3 och splines vridfast (men axiellt förskjutbart) anordnad kopplingsmedbringare (kopplingslamell) 11 vars friktionsbelägg 13 kan anpressas mot den planslipade ytan 15 pà den andra svänghjulskroppen 14 med hjälp av den ringformade tryckplattan 17. Tryckplattan 17 päverkas i sin tur av en skivfjäder 19.

Säsom framgär av fig. 2 är fjäderpaketen 16 stjärnformigt anordnade omkring svänghjulets 2 navparti och riktade radiellt i förhållande till svänghjulets 2 symmetriaxel 9. I det visade utförandet utgörs varje fjäderpaket 16 av en skruvformig fjäder 18 försedd med ett omgivande hölje 20, säsom i detalj visas i figur 3. Enligt utföringsexemplet är varje fjäder uppspänd som en tryckfjäder dä dessa har högre 10 15 20 25 30 35 501 sus 2 6 hällfasthet än dragfjädrar, vilket kan vara önskvärt vid applikationer där höga krafter och moment uppstär, säsom i transmissioner för lastbilar och andra tyngre fordon.

När inget vridmoment överförs mellan de bada svänghjuls- kropparna 12, 14, säsom exempelvis vid stillastäende motor, är de mellan svánghjulskropparna inkopplade fjädrarna 18 inriktade väsentligen radiellt mellan svänghjulskropparna.

Fjädrarna 18 har sina radiellt inre ändar ledat fästade vid den första svänghjulskroppen 12 och sina radiellt yttre ändar ledat fästade vid den andra svänghjulskroppen 14. Fjädrarna 18 är sä utförda och dimensionerade att en viss förspänning upprätthälles i dem ocksä när de är minimalt utsträckta vilket är fallet dä de sträcker sig exakt radiellt mellan svänghjulskropparna, säsom i fig. 2.

Den första svänghjulskroppen 12 har ett navparti 22 och en med detsamma fast förbunden svänghjulsskiva 24. Navpartiet 22 och svänghjulsskivan 24 kan lämpligen vara utförda i ett stycke. Den andra svänghjulskroppen 14 omfattar i sin tur, vid sin radiellt inre del, ett pà utsidan av navpartiet 22 lagrat, hylsliknande nav 26 som vid sin ena ände övergär i en med svänghjulsskivan 24 parallell svänghjulsskiva 28. Den andra svänghjulskroppens 14 nav 26 är lagrat pä den första svänghjulskroppens 12 navparti 22 med hjälp av ett rullnings- lager 30, sàsom ett tváradigt kullager.

Säsom framgär av fig. 1 avgränsar de bàda svänghjulsskivorna 24, 28 mellan sig ett ringformigt utrymme vari de radiella fjäderpaketen 16 är inrymda. De radiella fjädrarna 18 i fjäderpaketen 16 är identiskt lika och har förankringsorgan 32, 34 vid sina inre respektive yttre ändar. Dessa förankringsorgan är lagrade pä lagringsbultar 36, 38 infästa i svänghjulsskivan 24 respektive svänghjulsskivan 28.

Förutom genom fjäderpaketen 16, d.v.s. de radiella fjädrarna 18, stár svänghjulskropparna 12 och 14 i vissa driftsituatio- ner i förbindelse med varandra via en centrifugalkoppling 40 som är anordnad mellan radiellt inre delar av svànghjuls- 10 v 501 308 kropparna 12, 14. Denna centrifugalkoppling 40 har till uppgift att hälla svänghjulskropparna inbördes friktions- läsande förbundna vid lägre varvtal och friktionsmässigt frikopplade vid högre varvtal genom den ökade centrifugal- kraften.

Vid läga varvtal, säsom vid start och stopp, är säledes friktionskraften som störst mellan de bäda svänghjuls- kropparna 12, 14 vilket är önskvärt dä risken för resonans- svängningar i dubbelmassesvänghjulet 2 i inledningsskedet av isärvridningen av svànghjulskropparna reduceras avsevärt.

Vid allt högre varvtal när centrifugalkopplingen 40 succesivt ett läge vari den är helt frikopplad.

Centrifugalkopplingen 40 omfattar à ena sidan ett runtom- gáende spar 42 pà utsidan av den andra svänghjulskroppens 14 hylsliknande nav 26. Detta spàr uppvisar företrädesvis ett kilformat tvärsnitt. Centrifugalkopplingen 40 omfattar ä andra sidan ett par bägformade, i spåret 42 ingripande bromsbackorgan 44, 46, som är anordnade efter varandra i spárets omkretsled. Bada bromsbackorganen 44, 46 har via ett (icke visat) lageröra sin ena ände svängbart lagrad pä en i den första svänghjulskroppens 12 svänghjulsskiva 24 infäst tapp 48, och sin andra ände fjäderförspänd i riktning mot det andra bromsbackorganets lagringstapp 48 med hjälp av en skruvformig dragfjäder 50.

De bäda bromsbackorganen 44; 46 är àtminstone omrädesvis, d.v.s. över en del A av sin längdutsträckning, försedda med friktionsbelägg pà sina mot spárets 42 sidoväggar anpressbara sidoytor.

De radiellt riktade fjädrarnas 18 fjäderkarakteristik skall nu belysas indirekt genom hänvisning till det av dessa fjäd- rars verkan ástadkomna medvridningsmomentet mellan sväng- hjulskropparna 12 och 14 vid inbördes isärvridning eller vinkelförskjutning mellan dessa kroppar. Hänvisning sker därför till fig. 4 som i diagramform visar momentet M som funktion av vridningsvinkeln Q mellan svänghjulskropparna. 501 308 i a Såsom framgår av fig. 4 ökar momentet M med ökande vinkel Q enligt ett parabelliknande samband som beror på rent geo- metriska förhållanden. I inledningsskedet av en förvridning mellan svänghjulskropparna 12, 14 är fjäderpaketen 16 riktade nästan exakt radiellt varför deras kraftkomposant i tangentiell led ännu är obetydlig och därmed endast ger upphov till ett mycket begränsat moment M. I takt med att vinkeln Q ökar börjar också momentet M att öka allt snabbare.

Detta beror självfallet på att fjäderpaketen 20 ger upphov till en snabbt ökande tangentiell kraftkomposant i takt med att fjäderpaketen "snedställes“ alltmer ut från sina rent radiella utgångslägen. Således erhålles ett progressivt ökande moment M trots att fjädrarna i sig kan ha linjär fjäderkaraktäristik.

Det ovan beskrivna utföringsexemplet får ej verka begränsande för uppfinningen som självfallet kan utövas enligt ett flertal alternativa former utan att uppfinningstanken går förlorad.

Exempelvis kan centrifugalkopplingens form och placering varieras. Vidare kan tryckfjädrarna ersättas av dragfjädrar vid tillämpningar där påfrestningarna ej är lika höga, såsom vid personbilar, samt fjädertyp och -utseende kan varieras på flera sätt.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 501 308 9 Patentkrav

1. Dubbelmassesvänghjul (2) ingående i drivöverföringen mellan ett fordons förbränningsmotors vevaxel (4) och en därmed förbindbar kopplingsaxel (6), vilket svänghjul omfattar en med motorns vevaxel (4) drivförbunden, första svänghjulskropp (12) och en andra svänghjulskropp (14), som är vridbart anordnad i förhållande till den första svänghjulskroppen (12) och förbunden med densamma genom fjädrar (18) inkopplade mellan de båda svänghjulskropparna, vilken andra svänghjulskropp (14) är anordnad sammankopplas med kopplingsaxeln (6) medelst en friktionskoppling, k ä n n e t e c k n a t av att fjädrarna (18) är direkt mekaniskt inkopplade såsom tryckfjädrar mellan svänghjulskropparna (12, 14) och riktade väsentligen radiellt i förhållande till svänghjulets (2) symmetriaxel (9).

2. Dubbelmassesvänghjul enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a t av att de mellan svänghjulskropparna (12, 14) inkopplade fjädrarna (18) har sina radiellt inre ändar ledat fästa vid den första svänghjulskroppen (12) och sina radiellt yttre ändar ledat fästa vid den andra svänghjulskroppen (14).

3. Dubbelmassesvänghjul enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att mellan de båda svänghjulskropparna (12, 14) är anordnad en centrifugalkoppling (40) som tjänar till att hålla svänghjulskropparna inbördes friktionslåsande förbundna vid lägre varvtal respektive hålla dem friktions- mässigt frikopplade från varandra vid högre varvtal.

4. Dubbelmassesvänghjul enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att fjädrarna (18) är cylindriska skruvfjädrar som är så inrättade mellan svänghjulskropparna (12, 14) att en viss förspänning upprätthålles i fjädrarna (18) även när de är radiellt inriktade mellan svänghjulskropparna (12, 14), såsom vid avsaknad av vridmomentöverföring mellan dessa. 10 15 20 25 501 308 10

5. Dubbelmassesvänghjul enligt nagot av föregàende krav, k ä n n e t e c k n a t av att den första svänghjulskroppen (12) omfattar ett navparti (22) och en med detsamma fast förbunden svänghjulsskiva (24), som är vinkelrät mot sväng- hjulets (2) axel, och att den andra svänghjulskroppen (14) omfattar vid sin radiellt inre del ett pà utsidan av den första svänghjulskroppens navparti (22) lagrat, hylsliknande nav (26) vid vars ena ände är fast anbragt en svänghjulsskiva (28) som är parallell med den första svänghjulskroppens svänghjulsskiva (24).

6. Dubbelmassesvänghjul enligt krav 5, k ä n n e - t e c k n a t av att de bada svänghjulsskivorna (24, 28) avgränsar mellan sig ett ringformigt utrymme vari de radiella fjädrarna (18) är stjärnformigt inrymda omkring navpartiet (22) och navet (26).

7. Dubbelmassesvänghjul enligt nagot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att de radiella fjädrarna (18) är identiskt lika och har vid sina bada ändar förankringsorgan (32, 34) som är vridbart infästa i respektive svänghjulsskiva (24, 28).

8. Dubbelmassesvänghjul enligt krav 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a t hylsliknande nav (26) är lagrat utvändigt pà den första svänghjulskroppens (12) navparti (22), företrädesvis med av att den andra svänghjulskroppens (14) hjälp av ett rullningslager (30). 10 15 501 3,08 ll

9. Dubbelmassesvänghjul enligt kravet 3, k ä n n e - t e c k n a t av att centrifugalkopplingen (40) omfattar ett runtomgáende, i tvärsnitt företrädesvis kilformat spar (42) pá utsidan av den andra svänghjulskroppens (14) hylsliknande nav (26), och ett par bàgformade, i spåret ingripande bromsbackorgan (44, 46) som är anordnade efter varandra i spárets omkretsled, varvid vardera bromsbackorganet har sin ena ände svängbart lagrad pà en i den första svänghjuls- kroppens (12) svänghjulsskiva (24) infäst tapp (48), och sin andra ände fjäderförspänd (50) i riktning mot det andra bromsbackorganets lagringstapp (48).

10. Dubbelmassesvänghjul enligt krav 9, k ä n n e - t e c k n a t av att bromsbackorganen (44, 46) är, över en del (A) av sin längdutsträckning, försedda med friktions- belägg pà sina mot spárets (42) sidoväggar anpressbara sidoytor.