DE10157330C1

DE10157330C1 - Rotary spring for automobile drive train has end sections of spring body provided with outwards facing seatings for relatively rotatable bearings

Info

Publication number: DE10157330C1
Application number: DE2001157330
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerd Eckel
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2021-11-24
Also published as: AU2002333435A1; WO2003044384A1

Abstract

The invention relates to a torsion spring comprising an when viewing the cross-section essentially ring segment-shaped spring body having a first and a second end section, whereby each end section is connected to a seat of a counter bearing. The counter bearings are arranged in a manner that enable them to twist in a circumferential direction with regard to one another. The spring body (1) at least partially encircles both counter bearings (7, 8) along the outer periphery so that the end sections (3, 4) are provided with an, in essence, radially inward offset and are situated in seats (5, 6) that are open in a radially outward manner. The invention also relates to a torsion spring set consisting of inventive torsion springs, and to a system for decoupling vibrations from the engine and transmission that comprises an inventive torsion spring set and a parallelly connected hydraulic torsional vibration damper.

Description

Technical field

Die Erfindung betrifft eine Drehfeder, umfassend einen - im Querschnitt betrachtet - im Wesentlichen ringsegmentförmigen Federkörper mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, wobei jeder Endabschnitt mit einer Aufnahme eines Widerlagers verbunden ist, wobei die Widerlager in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind.The invention relates to a torsion spring, comprising a - in cross section considered - essentially ring segment-shaped spring body with a first and a second end portion, each end portion with a Recording an abutment is connected, the abutment in Are arranged circumferentially rotatable relative to each other.

State of the art

Drehfedern sind allgemein bekannt und gelangen beispielsweise zur schwingungstechnischen Entkopplung zweier Maschinenelemente zur Anwendung, wobei die Widerlager die Maschinenelemente bilden können oder mit diesen verbunden sind. Der Federkörper besteht dabei aus einem federelastischen Werkstoff, beispielsweise aus Federstahl.Torsion springs are generally known and are used, for example, for vibration decoupling of two machine elements for Application, where the abutments can form the machine elements or associated with them. The spring body consists of one spring-elastic material, for example made of spring steel.

Drehfedern können zur schwingungstechnische Entkopplung im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangen, wobei die Drehfeder beispielsweise zwischen der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist und diese beiden Teile schwingungsentkoppelt miteinander verbindet.Torsion springs can be used for vibration isolation in the drive train of motor vehicles are used, the torsion spring for example between the crankshaft of an internal combustion engine and the transmission is arranged and these two parts vibration decoupled connects with each other.

Hintergrund für den Einsatz solcher Drehfedern ist, dass die in Kraftfahrzeugen eingesetzten Verbrennungskraftmaschinen ein Drehmoment an der Kurbelwelle erzeugen, dessen zeitlicher Verlauf nicht konstant ist. Dem mittleren Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine sind dynamische Anteile überlagert, die zu einer ungleichförmigen Drehbewegung der Kurbelwelle sowie der daran angeschlossenen Nebenaggregate führen. Im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs entstehen hierdurch unerwünschte Drehschwingungen, die den Fahrkomfort des Kraftfahrzeuges beeinträchtigen können. Eine effiziente Mög lichkeit, die Übertragung der Drehschwingungen von der Kurbelwelle in den Antriebsstrang zu reduzieren, besteht in einer schwingungstechnischen Ent kopplung zwischen Kurbelwelle und Antriebsstrang. Hierzu wird gewöhnlich an das Schwungrad, das starr mit der Kurbelwelle verbunden ist, über eine Drehfeder eine zweite Drehmasse angebunden. Während das Schwungrad der ungleichförmigen Drehbewegung der Kurbelwelle folgt, fallen die Drehzahlschwankungen der zweiten Drehmasse, welche über eine Kupplung mit dem Getriebe verbunden ist, durch die Drehfeder deutlich geringer aus. Auf diese Weise kann der Antriebsstrang beruhigt werden.The background to the use of such torsion springs is that used in motor vehicles used internal combustion engines a torque on the crankshaft generate whose temporal course is not constant. The middle one Torque of the internal combustion engine are dynamic components superimposed, resulting in a non-uniform rotary motion of the crankshaft as well the ancillary units connected to it. In the drivetrain of the Motor vehicle this creates undesirable torsional vibrations that the Can affect driving comfort of the motor vehicle. An efficient way ability to transmit the torsional vibrations from the crankshaft to the Reducing the drivetrain consists of a vibration control ent coupling between crankshaft and drive train. This is usually followed by the flywheel, which is rigidly connected to the crankshaft, via a Torsion spring tied a second rotating mass. While the flywheel is the non-uniform rotation of the crankshaft follows, the fall Speed fluctuations of the second rotating mass, which via a clutch connected to the gearbox by the torsion spring significantly lower. On in this way the powertrain can be calmed down.

Das zentrale Element der Drehfeder ist der Federkörper zwischen den beiden Widerlagern. Die Drehfeder muss nachgiebig genug sein, um die auftretenden Schwingungen der Kurbelwelle ausreichend zu entkoppeln und muss ausreichend Federweg haben, um das statische Drehmoment des Motors zuzüglich Federwegreserve für instationäre Drehmomentspitzen aufzunehmen und dabei noch die durch die Kurbelwellenschwingungen verursachten Relativbewegungen zwischen den beiden Widerlagern zuzulassen. The central element of the torsion spring is the spring body between the two Abutments. The torsion spring must be flexible enough to withstand the occurring Sufficiently decouple vibrations of the crankshaft and must have sufficient travel to accommodate the static torque of the engine plus suspension travel reserve for transient torque peaks and still those caused by the crankshaft vibrations Allow relative movements between the two abutments.

Ein Beispiel für eine Drehfeder ist aus der DE 40 06 121 A1 bekannt. Hierbei ist der Federkörper als eine Spiralfeder ausgebildet, welcher sich in mehreren Windungen um das erste innere Bauteil erstreckt. Dabei ist der Federkörper in einem Einbauraum aufgenommen, der durch eine Außenkontur und eine Innenkontur begrenzt wird. Außenkontur und Innenkontur sind dabei konzentrisch zur Drehachse angeordnet. Nachteil der bekannten Anordnung ist dabei, dass sie einen relativ großen Bauraum beansprucht. Die Leistungsdichte der Drehfeder, worunter man in diesem Zusammenhang das Verhältnis des bei der Einhaltung einer geforderten Steifigkeit von dem Federkörper übertragbaren Drehmoments zu dem von dem Federkörper beanspruchten Bauraum versteht, ist nicht in allen Fällen ausreichend.An example of a torsion spring is known from DE 40 06 121 A1. Here is the spring body is designed as a spiral spring, which is in several Extends turns around the first inner member. The spring body is in an installation space added by an outer contour and a Inner contour is limited. The outer contour and the inner contour are included arranged concentrically to the axis of rotation. The disadvantage of the known arrangement is that it takes up a relatively large amount of space. The power density the torsion spring, among which in this context the ratio of the compliance with a required rigidity of the spring body transmissible torque to that claimed by the spring body Understanding installation space is not sufficient in all cases.

Presentation of the invention

Die Aufgabe, die der erfindungsgemäßen Drehfeder zu Grunde liegt, wird darin gesehen, dass sich eine wesentlich verbesserte Leistungsdichte der Drehfeder ergibt, bei einem bedarfsweise hohen übertragbaren Drehmoment und einer ausgezeichneten Schwingungsentkopplung.The task on which the torsion spring according to the invention is based is therein seen that there is a significantly improved power density of the torsion spring results in a high transferable torque and a required excellent vibration decoupling.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Drehfeder mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einen Drehfedersatz gemäß Anspruch 11 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die auf diese Ansprüche jeweils rückbezogenen Ansprüche Bezug.This object is achieved by a torsion spring with the features solved by claim 1 and a torsion spring set according to claim 11. On advantageous embodiments take on each of these claims related claims.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass der Federkörper beide Widerlager außenumfangsseitig zumindest teilweise umschließt und dass die Endabschnitte im Wesentlichen radial nach innen gekröpft ausgebildet und in radial nach außen offenen Aufnahmen angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung ist von Vorteil, da der Federkörper ein maximales Volumen aufweist und daher in der Lage ist, eine größtmögliche Menge an Energie zu speichern. Der vorgegeben Bauraum wird durch den Federkörper, der die Widerlager außenumfangsseitig umschließt, ideal ausgenutzt, so dass die Drehfeder, bezogen auf den Bauraum, eine höchste Leistungsdichte/Effizienz aufweist.To solve the problem it is provided that the spring body both Abutment at least partially surrounds the outer circumference and that the End sections are substantially cranked radially inward and in radially outwardly open receptacles are arranged. Such Design is advantageous because the spring body has a maximum volume and is therefore able to use as much energy as possible to save. The specified space is determined by the spring body, which Abutment encloses the outer circumference, ideally used so that the Torsion spring, based on the installation space, a maximum power density / efficiency having.

Die besonders hohe Leistungsdichte der erfindungsgemäßen Drehfeder ist dadurch zu begründen, dass die Anbindung der Endabschnitte des Federkörpers an den Aufnahmen der entsprechenden Widerlager besonders vorteilhaft gestaltet ist, wobei die erfindungsgemäße Gestaltung einen, bezogen auf den Bauraum, größtmöglichen Durchmesser des Federkörpers erlaubt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden außerdem die maximalen Beanspruchungen minimiert, wodurch ein höheres Moment durch die Drehfeder übertragbar wird. Dadurch, dass der Federkörper beide Widerlager außenumfangsseitig umschließt und dass die Endabschnitte im Wesentlichen radial nach innen gekröpft und in radial nach außen offenen Aufnahmen angeordnet sind, kann das die Drehfeder umschließende Gehäuse einfach zylindrisch ausgebildet und damit kostengünstig hergestellt sein. Die Außenumfangsfläche des Federkörpers stützt sich im aufgebogenen Zustand an der innenumfangsseitigen Wandung des Gehäuses ab. Außerdem ergibt sich durch eine derartige Ausgestaltung der größte Federdurchmesser bei gegebenen Bauraum. Bei vorgegebenem Bauraum und zu übertragendem Moment resultiert daraus die kleinste darstellbare Drehfederrate oder bei vorgegebener Drehfederrate kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung das größte übertragbare Moment realisiert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Drehfeder ist es möglich, eine gleichmäßige Biegebeanspruchung des Federkörpers über seine gesamte Länge zu erreichen. Hierdurch kann eine bessere Ausnutzug des Federkörpers und damit eine höhere Leistungsdichte erreicht werden. Unter der Leistungsdichte einer Feder versteht man das Verhältnis des bei der Einhaltung einer geforderten Steifigkeit von der Feder übertragbare Drehmoments zu dem von der Feder beanspruchten Bauraum.The particularly high power density of the torsion spring according to the invention is to justify that the connection of the end sections of the Spring body on the recordings of the corresponding abutment especially is advantageously designed, the design according to the invention related on the installation space, the largest possible diameter of the spring body allowed. The configuration according to the invention also increases the maximum Stresses minimized, which creates a higher torque through the torsion spring becomes transferable. Because the spring body both abutments encloses the outer circumference and that the end portions essentially offset radially inwards and in receptacles open radially outwards are arranged, the housing enclosing the torsion spring can be simple be cylindrical and thus inexpensive to manufacture. The The outer circumferential surface of the spring body is supported in the bent state on the inner peripheral wall of the housing. Also results with such a configuration, the largest spring diameter given installation space. With a given installation space and to be transferred Moment results from the smallest torsional spring rate that can be represented or at Predetermined torsion rate can be achieved by the configuration according to the invention the greatest transferable moment can be realized. Through the Design of the torsion spring according to the invention it is possible to uniform bending stress of the spring body over its entire To reach length. This can make better use of the spring body and thus a higher power density can be achieved. Under the Power density of a spring is understood to be the ratio of that to compliance a required stiffness of the torque transmissible by the spring space required by the spring.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Widerlager jeweils auf ihren einander radial zugewandten Seiten Stützflächen aufweisen und mittels der Stützflächen drehbeweglich aneinander abgestützt sein. Durch eine derartige Ausgestaltung hat die Drehfeder einen insgesamt teilearmen Aufbau und ist dadurch in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht einfach und kostengünstig herstellbar. Die Stützflächen sind dabei entsprechend Gleitlagern aufeinander abgestützt. Im Gegensatz zur Verwendung separat erzeugter Lager, beispielsweise separat erzeugter Gleitlager, durch die die Widerlager aufeinander abgestützt sind und/oder Wälzlagern, bewirkt die unmittelbare Abstützung der Widerlager mittels der einstückigen Stützflächen besonders geringe Abmessungen in radialer Richtung; für den Federkörper bleibt dadurch ein größtmöglicher Bauraum erhalten.According to an advantageous embodiment, the abutments can each their radially facing sides have support surfaces and by means the support surfaces are rotatably supported on each other. By a such configuration, the torsion spring has an overall part-poor construction and is therefore simple in terms of production technology and economy and inexpensive to manufacture. The support surfaces are corresponding Bearings supported on each other. In contrast to the use separately Bearing generated, for example, separately generated plain bearings through which Abutments are supported on each other and / or rolling bearings, which causes immediate support of the abutment by means of the one-piece support surfaces particularly small dimensions in the radial direction; for the spring body as a result, the greatest possible installation space is retained.

Auch die Verwendung separat angeordneter Lager, beispielsweise Gleit- oder Wälzlager ist möglich.The use of separately arranged bearings, for example sliding or Rolling bearings are possible.

Der Federkörper kann, in Umfangsrichtung betrachtet, eine im Wesentlichen konstante radiale Höhe aufweisen. Das Verhältnis aus radialer Höhe zu axialer Dicke kann 0,1 bis 10, bevorzugt 4 betragen. Ein solches Verhältnis ist auch bezüglich der Herstellung des Federkörpers von besonderem Vorteil, da Federkörper, die das zuvor beschriebene Verhältnis aufweisen, mit dem besonders für die Großserie günstigen Verfahren des Feinstanzens herstellbar sind. Das Verhältnis aus radialer Höhe zu axialer Dicke orientiert sich am zu übertagenden Drehmoment und der Drillknick-Anforderung. Unter Drillknicken ist in diesem Zusammenhang das seitliche Wegkippen des Federkörpers aus seiner radialen Einbauposition bei einem bestimmten Drehmoment zu verstehen. Dieses Drillknicken kann zur Erhöhung der inneren Reibung mit höherer Bedämpfung ab einem bestimmten zu übertragenden Drehmoment gewollt sein und sich positiv auf das Drehfederverhalten auswirken.The spring body can, viewed in the circumferential direction, essentially one have constant radial height. The ratio of radial height to axial Thickness can be 0.1 to 10, preferably 4. Such a relationship is also with regard to the production of the spring body of particular advantage because Spring body, which have the ratio described above, with the Can be produced especially for large-scale production processes for fine stamping are. The ratio of radial height to axial thickness is based on superior torque and the drill buckling requirement. Under twist is in this context the lateral tilting of the spring body out its radial installation position at a certain torque understand. This drill kinking can increase the internal friction with higher damping from a certain torque to be transmitted be wanted and have a positive effect on the torsion spring behavior.

Der erste Endabschnitt der Feder kann mit dem entsprechenden ersten Abschnitt des ersten Widerlagers stoff- oder kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein. Der zweite Endabschnitt kann mit der entsprechenden zweiten Aufnahme des zweiten Widerlagers relativ beweglich verbunden sein.The first end portion of the spring can mate with the corresponding first Section of the first abutment material or non-positive and / or positive be connected. The second end section can match the corresponding second one Recording the second abutment to be relatively movably connected.

Eine besonders exakte relative Beweglichkeit zwischen dem zweiten Endabschnitt und der entsprechenden zweiten Aufnahme des zweiten Widerlagers kann dadurch erreicht werden, dass der zweite Endabschnitt als Kulissenstein und die zweite Aufnahme als Kulisse oder der zweite Endabschnitt als Kulisse und die zweite Aufnahme als Kulissenstein ausgebildet ist. Zwischen dem zweiten Endabschnitt und der zweiten Aufnahme findet eine bogenförmige Relativbewegung statt, wobei diese Relativbewegung vorteilhaft entlang eines Radius verläuft. Diese Relativbewegung erfolgt bei kleinem zu übertragenden Drehmoment abhängig von den Reibverhältnissen zwischen Feder und Aufnahme. Die hieraus resultierende Drehfederbeanspruchung ist im Vergleich zu der Beanspruchung bei großem zu übertragenden Drehmoment sehr klein.A particularly exact relative mobility between the second End section and the corresponding second recording of the second Abutment can be achieved in that the second end section as Sliding block and the second shot as a backdrop or the second End section as a backdrop and the second shot as a backdrop stone is trained. Between the second end section and the second receptacle there is an arc-shaped relative movement, this relative movement advantageously runs along a radius. This relative movement takes place at small torque to be transmitted depending on the friction conditions between spring and mount. The resulting one Torsion spring stress is large compared to the stress torque to be transmitted very small.

Die Führung eines Federndes in einer Kulisse hat den Vorteil, dass sich eine nahezu reine Biegemomenteneinleitung in der Feder einstellt, sowohl im auf- als auch im zugebogenen Zustand. Letztlich muss zur Einleitung eines Biegemoments in die Feder diese an zwei beabstandenden Punkten geführt werden. Dadurch ergibt sich eine hohe Federausnutzung mit nahezu gleich verteilter Beanspruchung über den gesamten Umfang des Federkörpers.The leadership of a spring in a backdrop has the advantage that one almost pure bending moment initiation in the spring, both in the open as well as in the bent state. Ultimately, to initiate a Bending moment in the spring this at two spaced points become. This results in a high spring utilization with almost the same distributed stress over the entire circumference of the spring body.

Die Endabschnitte und die entsprechenden Aufnahmen können stoff- oder kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein. The end sections and the corresponding receptacles can be fabric or be non-positively and / or positively connected.

Der Federkörper ist außenumfangsseitig an ein im Querschnitt kreisringförmiges Gehäuse, das den Federkörper umschließt, anlegbar. Das Gehäuse kann durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Federkörpers hohlzylinderförmig ausgebildet sein, was im Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Fertigung von hervorzuhebendem Vorteil ist. Im vollständig aufgebogenen Zustand legt sich der Federkörper außenumfangsseitig an den Innenumfang des hohlzylinderförmigen Gehäuses an und begrenzt dadurch die Biegebeanspruchung des Federkörpers.The spring body is on the outside circumference of a in cross section circular housing, which encloses the spring body, can be put on. The Housing can by the advantageous design of the spring body be hollow cylindrical, which is easy and cost-effective production is of particular advantage. Im completely open state, the spring body lies on the outer circumference Inner circumference of the hollow cylindrical housing and thereby limits the Bending stress on the spring body.

Wird der Federkörper demgegenüber zugebogen, wird die Biegebeanspruchung durch eine Anlage der Innenseite des Federkörpers am Außenumfang der Widerlager begrenzt.If, on the other hand, the spring body is bent, the Bending stress by contacting the inside of the spring body on Limited outer circumference of the abutment.

Ferner betrifft die Erfindung einen Drehfedersatz, umfassend ein Drehfederpaket mit zumindest zwei Drehfedern, wie zuvor beschrieben, die in einer funktionstechnischen Parallelschaltung angeordnet sind. Bevorzugt umfasst ein Drehfederpaket vier in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnete Drehfedern in funktionstechnischer Parallelschaltung, wobei die beiden mittleren der einander axial benachbart zugeordneten Drehfedern jedoch gleich angeordnet sind und wobei die jeweils stirnseitig angeordneten Drehfedern ebenfalls - in Umfangsrichtung betrachtet - gleich, zu den mittleren Drehfedern - in Umfangsrichtung betrachtet - um 180° versetzt angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird die statische und dynamische Unwucht des Drehfedersatzes in jedem Belastungszustand vermieden.The invention further relates to a torsion spring set comprising a Torsion spring package with at least two torsion springs, as previously described, which in a functional parallel connection are arranged. Prefers comprises a torsion spring package four adjacent to one another in the axial direction arranged torsion springs in functional parallel connection, the two middle of the torsion springs assigned axially adjacent to each other however, they are arranged in the same way and each of which is arranged on the end face Torsion springs also - seen in the circumferential direction - the same to the middle Torsion springs - viewed in the circumferential direction - arranged offset by 180 ° are. This arrangement eliminates the static and dynamic imbalance of the Torsion spring set avoided in every load condition.

Würden beispielsweise in einem Drehfederpaket zwei Drehfedern zur Anwendung gelangen, wären die Federkörper zueinander um 180° versetzt angeordnet. Would, for example, two torsion springs in a torsion spring package Application, the spring bodies would be offset by 180 ° to each other arranged.

Der Drehfedersatz ist bevorzugt derart ausgebildet, dass zumindest zwei oder ein vielfaches von zwei Drehfederpaketen spiegelsymmetrisch zu einer gedachten Achse angeordnet sind, wobei die Drehfederpakete durch ein gemeinsames Koppelelement funktionstechnisch in Reihe miteinander verbunden sind und wobei das jeweils gleiche Widerlager der jeweiligen Drehfedern als Koppelelement ausgebildet ist. Die beiden gespiegelten Drehfedersätze sind somit in einer Reihenschaltung angeordnet.The torsion spring set is preferably designed such that at least two or a multiple of two torsion spring assemblies mirror-symmetrical to one imaginary axis are arranged, the torsion spring assemblies by a common coupling element functionally in series with each other are connected and the same abutment of the respective Torsion springs is designed as a coupling element. The two mirrored Torsion spring sets are thus arranged in a series connection.

Brief description of the drawing

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:In the following, an embodiment will be described with reference to the drawings explained. Each shows in a schematic representation:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Drehfeder in einer ersten Anschlagposition, Fig. 1 shows a cross section through a torsion spring in a first stop position,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Drehfeder aus Fig. 1 in ihrer Ruhelage, Fig. 2 shows a cross section through the torsion spring of FIG. 1 in its rest position,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Drehfeder aus Fig. 1 in einer zweiten Anschlagposition, Fig. 3 shows a cross section through the torsion spring of FIG. 1 in a second stop position,

Fig. 4 eine Skizze, die einen Drehfedersatz zeigt, Fig. 4 is a sketch showing a torsion spring set,

Fig. 5 ein Drehfederpaket mit zwei Drehfedern, die funktionstechnisch parallel geschaltet sind, Fig. 5 is a torsion spring package with two torsion springs, which are connected in terms of function in parallel,

Fig. 6 und Fig. 7 Darstellungen einer dem zweiten Drehfedersatz benachbarten Drehfeder eines ersten Drehfedersatzes in Reihe geschaltet zur einer dem ersten Drehfedersatz benachbarten Drehfeder eines zweiten Drehfedersatzes. Fig. 6 and Fig. 7 are views of an adjacent second torsion spring rate torsion spring of a first torsion spring set are connected in series to a first torsion spring set adjacent torsion spring of a second rotary spring assembly.

Implementation of the invention

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Drehfeder gezeigt, die in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs zur Anwendung gelangt. Mehrere dieser Drehfedern sind in Drehfederpaketen 15.1, 15.2 zusammengefasst und zur Schwingungsentkopplung zwischen der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnet.In FIGS. 1 to 3, a torsion spring is shown, which passes in a drive train of a motor vehicle for use. Several of these torsion springs are combined in torsion spring assemblies 15.1 , 15.2 and arranged for vibration decoupling between the crankshaft of an internal combustion engine and the transmission of a motor vehicle.

Die Drehfeder aus den Fig. 1 bis 3 ist jeweils in unterschiedlichen Betriebszuständen gezeigt. Die Drehfeder umfasst einen - im Querschnitt betrachtet - im Wesentlichen ringsegmentförmigen Federkörper 1, wobei die beiden Endabschnitte 3, 4 - in Umfangsrichtung betrachtet - durch die Durchtrennung 2 voneinander getrennt sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Federkörper aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Federstahl. Davon abweichend besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Federkörper aus einem elastischen nachgiebigen, polymeren Werkstoff oder Verbundwerkstoff besteht.The torsion spring from FIGS. 1 to 3 is shown in different operating states. The torsion spring comprises - viewed in cross section - an essentially ring segment-shaped spring body 1 , the two end sections 3 , 4 - viewed in the circumferential direction - being separated from one another by the severing 2 . In the exemplary embodiment shown here, the spring body consists of a metallic material, for example spring steel. Deviating from this, however, there is also the possibility that the spring body consists of an elastic, resilient, polymeric material or composite material.

Das erste 7 und das zweite Widerlager 8 haben eine erste Aufnahme 5 und eine zweite Aufnahme 6, wobei jedem der Endabschnitte 3, 4 des Federkörpers 1 eine Aufnahme 5, 6 zugeordnet ist. Die Widerlager 7, 8 sind in ihrer Umfangsrichtung relativ verdrehbar zueinander angeordnet, wobei eines der Widerlager 7 mit dem Schwungrad eines Kraftfahrzeugmotors und das andere Widerlager 8 über eine Kupplung mit dem Getriebe verbunden ist. Von entscheidender Wichtigkeit ist, dass der Federkörper 1 beide Widerlager 7, 8 außenumfangsseitig weitgehend umschließt, wobei die Endabschnitte 3, 4 im Wesentlichen radial nach innen gekröpft ausgebildet sind und in radial nach außen offenen Aufnahmen 5, 6 angeordnet sind. The first 7 and the second abutment 8 have a first receptacle 5 and a second receptacle 6 , with each of the end sections 3 , 4 of the spring body 1 being assigned a receptacle 5 , 6 . The abutments 7 , 8 are arranged such that they can be rotated relative to one another in their circumferential direction, one of the abutments 7 being connected to the flywheel of a motor vehicle engine and the other abutment 8 being connected to the transmission via a clutch. It is of crucial importance that the spring body 1 largely surrounds both abutments 7 , 8 on the outer circumference side, the end sections 3 , 4 being essentially bent radially inwards and arranged in receptacles 5 , 6 which are open radially outwards.

Um einen möglichst großen Bauraum im Gehäuse für die Bewegung des Federkörpers 1 freizuhalten, sind die Widerlager 7, 8 jeweils auf ihren einander zugewandten Seiten mit Stützflächen 10, 11 versehen und mittels dieser Stützflächen 10, 11 aneinander abgestützt. Durch die radial nach innen gekröpfte Anordnung der Endabschnitte 3, 4 und die radial innerhalb des Federkörpers 1 angeordneten Widerlager 7, 8 weist der Federkörper 1 einen großen Durchmesser auf und ist daher geeignet, viel Energie zu speichern.In order to keep the largest possible installation space in the housing for the movement of the spring body 1 , the abutments 7 , 8 are each provided on their mutually facing sides with support surfaces 10 , 11 and are supported on one another by means of these support surfaces 10 , 11 . Due to the radially inwardly bent arrangement of the end sections 3 , 4 and the abutments 7 , 8 arranged radially inside the spring body 1 , the spring body 1 has a large diameter and is therefore suitable for storing a lot of energy.

Die Bohrungen 17, 18 des ersten Widerlagers 7 und des zweiten Widerlagers 8 sind vorgesehen, um die jeweiligen Widerlager 7, 8 mit in axialer Richtung angrenzenden Bauteilen, beispielsweise dem Schwungrad einer Verbrennungskraftmaschine oder der Kupplung, die einem Getriebe in Richtung der Kurbelwelle vorgeschaltet ist, zu verbinden. Die Verbindung kann beispielsweise durch Verschraubung, Vernietung, Verschweißung oder Verklebung erfolgen. Auch die Kombination der vorgenannten Verfahren, beispielsweise eine Verbindung durch Verschraubung und Verklebung ist möglich. Bei einer solchen Verbindung ist von Vorteil, das sich gleichzeitig eine Abdichtung des Verbindungsbereichs durch die Verklebung ergibt.The bores 17 , 18 of the first abutment 7 and of the second abutment 8 are provided in order to mount the respective abutments 7 , 8 with components adjacent in the axial direction, for example the flywheel of an internal combustion engine or the clutch which is connected upstream of a transmission in the direction of the crankshaft. connect to. The connection can be made, for example, by screwing, riveting, welding or gluing. The combination of the aforementioned methods, for example a connection by means of screwing and adhesive bonding, is also possible. With such a connection, it is advantageous that the connection area is sealed at the same time by the adhesive bond.

Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Federkörper 1, in Umfangsrichtung 9 betrachtet, eine im Wesentlichen konstante radiale Höhe 12 auf, wobei das Verhältnis aus radialer Höhe 12 und axialer Dicke 13 in diesem Ausführungsbeispiel etwa 4 beträgt.In the exemplary embodiment shown here, the spring body 1 , viewed in the circumferential direction 9 , has an essentially constant radial height 12 , the ratio of radial height 12 and axial thickness 13 being approximately 4 in this exemplary embodiment.

Der erste Endabschnitt 3 ist mit der entsprechenden ersten Aufnahme 5 des ersten Widerlagers 7 stoff oder kraft- und/oder formschlüssig verbunden; der zweite Endabschnitt 4 ist mit der entsprechenden zweiten Aufnahme 6 des zweiten Widerlagers 8 relativ beweglich verbunden, wobei der zweite Endabschnitt 4, hinsichtlich einer exakten Führung des Federkörpers 1 in der Aufnahme 6 des zweiten Widerlagers 8 als Kulissenstein ausgebildet ist. Die zweite Aufnahme 6 ist als Kulisse ausgebildet.The first end section 3 is connected to the corresponding first receptacle 5 of the first abutment 7 in a material or non-positive and / or positive manner; the second end section 4 is connected to the corresponding second receptacle 6 of the second abutment 8 in a relatively movable manner, the second end section 4 being designed as a sliding block with respect to an exact guidance of the spring body 1 in the receptacle 6 of the second abutment 8 . The second receptacle 6 is designed as a backdrop.

Verdrehen sich die beiden Widerlager 7, 8 in Umfangsrichtung 9 relativ zueinander, wird durch die Kulissenführung eine Relativbewegung zwischen dem zweiten Endabschnitt 4 und der zweiten Aufnahme 6 erreicht. Dadurch ergibt sich eine nahezu reine Biegemomenteneinleitung in den Federkörper 1, sowohl wenn der Federkörper 1 auf als auch wenn der Federkörper 1 zugebogen wird. Eine hohe Federausnutzung mit nahezu gleich verteilter Beanspruchung ist davon die Folge.If the two abutments 7 , 8 rotate in the circumferential direction 9 relative to one another, a relative movement between the second end section 4 and the second receptacle 6 is achieved by the link guide. This results in a nearly pure bending moment introduced into the spring body 1, both when the spring body 1 and when the spring body 1 is fed arc. This results in high spring utilization with almost equally distributed stress.

In Fig. 1 ist der Federkörper 1 im zugebogenen Zustand dargestellt. Die Widerlager 7, 8 sind einander mit ihren Aufnahmen 5, 6 in Umfangsrichtung 9 weitestgehend angenähert, wobei der zweite Endabschnitt 4 auf der dem ersten Widerlager 7 abgewandten Seite der zweiten Aufnahme 6 angeordnet ist. Der zweite Endabschnitt 4 ist von der hakenförmigen zweiten Aufnahme 6 des zweiten Widerlagers 8 klammerartig umschlossen, wobei die zweite Aufnahme 6 stets einen Teil des zweiten Endabschnitts 4 in Umfangsrichtung 9 umschließt. In Umfangsrichtung 9 beiderseits erstrecken sich Vorsprünge 19, 20 des zweiten Endabschnitts 4, die in der zweiten Aufnahme 6 geführt sind. Die zweite Aufnahme 6 ist als Kulisse, der zweite Endabschnitt 4 als Kulissenstein ausgebildet.In Fig. 1 the spring body 1 is shown in the closed state. The abutments 7 , 8 are largely approximated to one another with their receptacles 5 , 6 in the circumferential direction 9 , the second end section 4 being arranged on the side of the second receptacle 6 facing away from the first abutment 7 . The second end section 4 is enclosed in a clamp-like manner by the hook-shaped second receptacle 6 of the second abutment 8 , the second receptacle 6 always enclosing a part of the second end section 4 in the circumferential direction 9 . Projections 19 , 20 of the second end section 4 , which are guided in the second receptacle 6 , extend in the circumferential direction 9 on both sides. The second receptacle 6 is designed as a backdrop, the second end section 4 as a sliding block.

Die Vorsprünge 19, 20 weisen radial außenseitig eine in Umfangsrichtung 9 gekrümmte Oberfläche auf, die bei Verdrehung der beiden Widerlager 7, 8 in Umfangsrichtung 9 zueinander von einer kongruent gestalteten Oberfläche der zweiten Aufnahme 6 geführt werden.The projections 19 , 20 have a radially outer surface which is curved in the circumferential direction 9 and which, when the two abutments 7 , 8 are rotated in the circumferential direction 9, are guided relative to one another by a congruently designed surface of the second receptacle 6 .

Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel stützt sich der Federkörper 1 innenumfangsseitig am Außenumfang der Widerlager 7, 8 ab; dem Innenumfang des Gehäuses 14 ist der Federkörper 1 demgegenüber mit radialem Abstand benachbart zugeordnet und begrenzt mit diesem ein im Wesentlichen sichelförmiges Segment.In the embodiment shown here, the spring body 1 is supported on the inner circumference on the outer circumference of the abutments 7 , 8 ; In contrast, the inner circumference of the housing 14 is associated with the spring body 1 adjacent with a radial distance and delimits an essentially sickle-shaped segment with it.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Drehfeder im herstellungsbedingten, unbelasteten Zustand gezeigt. Gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Zustand ist der Federkörper 1 in Umfangsrichtung 9 weiter aufgefedert und entspannt. Die Vorsprünge 19, 20 des zweiten Endabschnitts 4 sind den umfangsseitigen Begrenzungen der zweiten Aufnahme 6 jeweils mit umfangsseitigem Abstand benachbart zugeordnet, wobei die Vorsprünge 19, 20 durch die zweite Aufnahme 6 trotzdem geführt sind. In diesem Betriebszustand liegt der Federkörper 1 weder radial innenseitig an den Widerlagern 7, 8, noch radial außenseitig am Gehäuse 14 an. Dieser Betriebszustand entspricht auch der Nulllage im eingebauten Zustand.In FIG. 2, the torsion spring according to the invention in production-related unloaded state is shown. Compared to the state shown in FIG. 1, the spring body 1 is further expanded and relaxed in the circumferential direction 9 . The projections 19 , 20 of the second end section 4 are each adjacent to the circumferential boundaries of the second receptacle 6 with circumferential spacing, the projections 19 , 20 being guided through the second receptacle 6 anyway. In this operating state, the spring body 1 bears neither radially on the inside against the abutments 7 , 8 , nor radially on the outside against the housing 14 . This operating state also corresponds to the zero position when installed.

In Fig. 3 ist der Federkörper 1 im maximal aufgebogenen Zustand gezeigt. Der Federkörper 1 legt sich entlang seines Außenumfangs an der Innenseite des Gehäuses 14 an und die Aufnahmen 5, 6 der Widerlager 7, 8 sind einander in Umfangsrichtung 9 mit maximalem Abstand benachbart zugeordnet. Der Vorsprung 19 berührt die zweite Aufnahme 6 anliegend, während der Vorsprung 20 lediglich im Bereich seiner außenumfangsseitigen Oberfläche durch die zweite Aufnahme 6 geführt ist.In Fig. 3 the spring body 1 is shown in the maximum bent state. The spring body 1 lies along its outer circumference on the inside of the housing 14 and the receptacles 5 , 6 of the abutments 7 , 8 are assigned to one another in the circumferential direction 9 at a maximum distance apart. The projection 19 contacts the second receptacle 6 , while the projection 20 is guided through the second receptacle 6 only in the area of its outer peripheral surface.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehfedersatzes gezeigt, der zwei Drehfederpakete 15.1, 15.2 umfasst, wobei in jedem Drehfederpaket 15.1, 15.2 vier Drehfedern zur Anwendung gelangen. Die vier Drehfedern sind derart angeordnet, dass die beiden mittleren der einander axial benachbart zugeordneten Drehfedern - in Umfangsrichtung betrachtet - gleich angeordnet sind und dass die jeweils stirnseitig des Drehfederpakets 15.1, 15.2 angeordneten Drehfedern ebenfalls - in Umfangsrichtung betrachtet - gleich, zu den mittleren Drehfedern jedoch um 180° versetzt angeordnet sind. Die Drehfederpakete 15.1, 15.2 sind in einer funktionstechnischen Reihenschaltung angeordnet, wobei die Drehfedern der einzelnen Drehfederpakete 15.1, 15.2 in einer funktionstechnischen Parallelschaltung angeordnet sind. Die beiden Drehfederpakete 15.1 und 15.2 sind an den in der Mittelebene zwischen den beiden Drehfedersätzen 15.1 und 15.2 liegenden Achsen 22 oder 23, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, gespiegelt angeordnet, wobei die Drehfederpakete 15.1, 15.2 durch ein Koppelelement 16 miteinander verbunden sind und wobei die Widerlager 7 der einzelnen Drehfedern zu dem Koppelelement 16 verbunden sind. Durch das Koppelelement 16 sind alle Drehfederpakete 15.1, 15.2 funktionstechnisch miteinander in Reihe geschaltet, so dass der gesamte Drehfedersatz durch sein weiches Ansprechverhalten besonders gute Gebrauchseigenschaften aufweist und trotzdem ein hohes Drehmoment übertragbar ist. Das Widerlager 8.1 ist mit der antreibenden Verbrennungskraftmaschine, das Widerlager 8.2 durch eine hier nicht dargestellte Anfahr- und Schaltkupplung mit dem Getriebeeingang verbunden.In FIG. 4, an embodiment of a rotary spring assembly according to the invention is shown, the two torsion spring packages 15.1, 15.2 includes, where enter each torsion spring package 15.1, 15.2 four torsion springs are used. The four torsion springs are arranged in such a way that the two middle of the axially adjacent torsion springs - viewed in the circumferential direction - are arranged identically and that the respective torsion springs arranged on the end of the torsion spring assembly 15.1 , 15.2 are also the same - viewed in the circumferential direction - but to the middle torsion springs are arranged offset by 180 °. The torsion spring assemblies 15.1 , 15.2 are arranged in a functional series connection, the torsion springs of the individual torsion spring assemblies 15.1 , 15.2 being arranged in a functional parallel connection. The two torsion spring assemblies 15.1 and 15.2 are mirrored on the axes 22 or 23 lying in the center plane between the two torsion spring assemblies 15.1 and 15.2 , as shown in FIGS. 6 and 7, the torsion spring assemblies 15.1 , 15.2 being connected to one another by a coupling element 16 are and wherein the abutment 7 of the individual torsion springs are connected to the coupling element 16 . By means of the coupling element 16 , all torsion spring assemblies 15.1 , 15.2 are functionally connected in series with one another, so that the entire set of torsion springs has particularly good performance characteristics due to its soft response behavior and nevertheless high torque can be transmitted. The abutment 8.1 is connected to the driving internal combustion engine, the abutment 8.2 is connected to the transmission input by a starting and shifting clutch, not shown here.

In Fig. 5 ist ein Drehfederpaket 15 gezeigt, das zwei Federkörper 1.1, 1.2 umfasst, die in einer funktionstechnischen Parallelschaltung angeordnet sind. Die Federkörper 1.1, 1.2 sind um 180° verdreht zueinander angeordnet, wobei der unterhalb der Zeichnungsebene liegende Federkörper 1.2 teilweise gestrichelt dargestellt ist. Die Bohrungen 18 aller zweiten Widerlager 8 der Drehfedern 1.1 und 1.2 sind mit einem hier nicht dargestellten Drehfederantrieb, die Bohrungen 17 aller ersten Widerlager 7 der Drehfedern 1.1 und 1.2 mit einem hier nicht dargestellten Drehfederabtrieb verbunden.In Fig. 5, a torsion spring assembly 15 is shown, the two spring bodies 1.1, comprises 1.2 that are arranged in a functional technical parallel. The spring bodies 1.1 , 1.2 are arranged rotated by 180 ° with respect to one another, the spring body 1.2 lying below the plane of the drawing being shown partly in dashed lines. The bores 18 of all second abutments 8 of the torsion springs 1.1 and 1.2 are connected to a torsion spring drive, not shown here, and the bores 17 of all first abutments 7 of the torsion springs 1.1 and 1.2 are connected to a torsion spring output, not shown here.

In Fig. 6 ist eine dem zweiten Drehfederpaket 15.2 benachbarte Drehfeder 1.3 eines ersten Drehfederpakets 15.1 in Reihe geschaltet zu einer dem ersten Drehfederpaket 15.1 benachbarten Drehfeder 1.4 eines zweiten Drehfederpakets 15.2 dargestellt. Hierbei ist die Drehfeder 1.4 an der Achse 22, die in der Ebene zwischen der Drehfeder 1.3 und 1.4 liegt, gespiegelt.In FIG. 6, a second torsion spring package is 15.2 torsion spring adjacent a first rotary spring assembly connected in series to the first rotary 15.1 spring assembly adjacent torsion spring 15.1 1.4 1.3 shown a second torsion spring packet 15.2. Here, the torsion spring 1.4 on the axis 22, which lies in the plane between the torsion spring 1.3 and 1.4, mirrored.

In Fig. 7 ist eine dem zweiten Drehfederpaktet 15.2 benachbarte Drehfeder 1.3 eines ersten Drehfederpakets 15.1 in Reihe geschaltet zu einer dem ersten Drehfederpaket 15.1 benachbarten Drehfeder 1.4 eines zweiten Drehfederpakets 15.2 dargestellt. Hierbei ist die Drehfeder 1.4 an der Achse 23, die in der Ebene zwischen der Drehfeder 1.3 und 1.4 liegt, gespiegelt.In Fig. 7 is a second adjacent Drehfederpaktet 15.2 1.3 torsion spring of a torsion spring first package connected in series to the first rotary 15.1 spring assembly adjacent torsion spring 15.1 1.4 shown a second torsion spring packet 15.2. Here, the torsion spring 1.4 on the axis 23, which lies in the plane between the torsion spring 1.3 and 1.4, mirrored.

Claims

1. Torsion spring, comprising a - viewed in cross section - substantially ring segment-shaped spring body with a first and a second end section, each end section being connected to a receptacle of an abutment, the abutments being arranged so as to be rotatable relative to one another in the circumferential direction, characterized in that the The spring body ( 1 ) at least partially surrounds both abutments ( 7 , 8 ) on the outer circumference side, that the end sections ( 3 , 4 ) are essentially cranked radially inwards and are arranged in receptacles ( 5 , 6 ) open radially outwards.

2. Torsion spring according to claim 1, characterized in that the abutments ( 7 , 8 ) each have support surfaces ( 10 , 11 ) on their radially facing sides and are supported on one another by means of the support surfaces ( 10 , 11 ).

3. Torsion spring according to one of claims 1 or 2, characterized in that the spring body ( 1 ) viewed in the circumferential direction ( 9 ) has a substantially constant radial height ( 12 ).

4. Torsion spring according to claim 3, characterized in that the ratio of the radial height ( 12 ) and the axial thickness ( 13 ) is 0.1 to 10.

5. Torsion spring according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first end section ( 3 ) with the corresponding first receptacle ( 5 ) of the first abutment ( 7 ) is integrally or non-positively and / or positively connected.

6. Torsion spring according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second end section ( 4 ) with the corresponding second receptacle ( 6 ) of the second abutment ( 8 ) is relatively movably connected.

7. Torsion spring according to claim 6, characterized in that the second end section ( 4 ) as a sliding block and the second receptacle ( 6 ) as a backdrop or the second end section ( 4 ) as a backdrop and the second receptacle ( 6 ) is designed as a sliding block.

8. Torsion spring according to one of claims 1 to 7, characterized in that the spring body ( 1 ) can be placed on the outer circumferential side of a housing ( 14 ) which is circular in cross section and surrounds the spring body ( 1 ) and the abutment ( 7 , 8 ).

9. torsion spring set comprising at least one torsion spring assembly ( 15 ) with at least two torsion springs according to one of claims 1 to 10, which are arranged in a functional parallel connection.

10. torsion spring set according to claim 9, characterized in that the torsion spring assembly ( 15 ) comprises four torsion springs.

11. Torsion spring set according to claim 10, characterized in that the two middle of the axially assigned torsion springs - in Considered circumferential direction - are arranged the same and that each Torsion springs also arranged on the face - in the circumferential direction considered - same, but to the middle torsion springs - in Considered circumferential direction - are arranged offset by 180 °.

12. Torsion spring set according to one of claims 9 or 11, characterized in that at least two or a multiple of two torsion spring assemblies ( 15.1 , 15.2 ) are arranged mirror-symmetrically to an imaginary axis ( 22 or 23 ) lying respectively between the torsion spring assemblies ( 15.1 , 15.2 ) , The torsion spring assemblies ( 15.1 , 15.2 ) are functionally connected to one another in series by a common coupling element ( 16 ) and the abutments ( 7 ) of the individual torsion springs are connected to form a coupling element ( 16 ).

13. Torsion spring set according to claim 12, characterized in that the connection of the abutment ( 7 ) is made of material or force and / or positive.