DE102006039739A1

DE102006039739A1 - Torsionsfedervorrichtung

Info

Publication number: DE102006039739A1
Application number: DE200610039739
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Hauck; Rainer Dipl.-Ing. Pflug (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Torsionsfedervorrichtung (1) zum Federn eines ersten Bauteils (2) gegen ein zweites Bauteil (3), wobei zwischen den beiden Bauteilen (2, 3) mindestens eine als Bogen-Druckfeder ausgebildete Druckfeder (4) angeordnet ist, die eine relative elastische Verdrehung zwischen den beiden Bauteilen (2, 3) zulässt, wobei sich die Druckfeder (4) über einen Teil des Umfangs zumindest eines der Bauteile (2, 3) bogenförmig erstreckt und wobei die Druckfeder (4) als Schraubenfeder ausgebildet ist. Um die Fertigungskosten für die Torsionsfedervorrichtung zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die mindestens eine Druckfeder (4) an mindestens einem ihrer axialen Enden (5, 6), vorzugsweise an beiden axialen Enden, einen Endabschnitt (7, 8) aufweist, der von einem vom gewickelten Teil Druckfeder (4) abgetrennten Teil gebildet wird.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Torsionsfedervorrichtung zum Federn eines ersten Bauteils gegen ein zweites Bauteil, wobei zwischen den beiden Bauteilen mindestens eine Druckfeder angeordnet ist, die eine relative elastische Verdrehung zwischen den beiden Bauteilen zulässt, wobei sich die mindestens eine Druckfeder über einen Teil des Umfangs zumindest eines der Bauteile bogenförmig erstreckt und wobei die mindestens eine Druckfeder als Schraubenfeder ausgebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Zur Vermeidung unerwünschter Drehschwingungen, beispielsweise innerhalb eines Nebenaggregatezugs eines Verbrennungsmotors, werden Torsionsdämpfungsvorrichtungen der genannten Art eingesetzt.
Eine Einsatzmöglichkeit einer gattungsgemäßen Torsionsfedervorrichtung ist in der DE 10 2005 029 351 A1 beschrieben. Dieses Dokument offenbart ein scheibenförmiges Bauteil für einen Riementrieb, insbesondere zum Antrieb ei nes Nebenaggregats einer Brennkraftmaschine, das auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigbar ist. Dabei enthält das scheibenförmige Bauteil eine Torsions-Dämpfungseinrichtung, die zwischen einem an der Kurbelwelle befestigbaren Eingangsteil und einem relativ dazu verdrehbaren Ausgangsteil vorgesehen ist, wobei Eingangs- und Ausgangsteil über eine Lagerung zueinander verdrehbar sind.
Eine derartige Lösung ist auch in den 1 bis 3 dargestellt, wobei in 1 der Radialschnitt durch eine Torsionsfedervorrichtung dargestellt ist, in 2 der Schnitt B-B gemäß 1 und in 3 die Seitenansicht eines Abschnitts einer Bogen-Druckfeder.
In den 1 und 2 ist die Torsionsfedervorrichtung 1 zu sehen, die ein erstes Bauteil in Form eines Laufmantels 2 aufweist, das relativ zu einem zweiten Bauteil in Form einer Mitnehmerscheibe 3 drehbar ist. Die relative Drehung der beiden Teile 2, 3 zueinander wird durch einen Federspeicher 14 bewerkstelligt, deren Kernkomponente drei Bogen-Druckfedern 4 sind, die jeweils in Aufnahmen 10 angeordnet sind, die in den Laufmantel 2 und in die Mitnehmerscheibe 3 eingearbeitet sind und zusammen ein ausgespartes Volumen bilden, das dem Hüllvolumen der Druckfeder 4 entspricht.
Die Aufnahmen 10 haben also eine der Form der Druckfeder 4 entsprechende Kontur, wobei die Enden der Aufnahmeräume durch Anlageflächen 15 begrenzt werden, die radial und eben verlaufen.
Damit die Druckfedern 4 sauber an den End-Anlagefläche 15 ihrer Aufnahmen 10 anliegen, sind die Federenden geschliffen, was besonders gut in 3 zu erkennen ist. Die Bogen-Druckfedern 4 haben also an ihren beiden axialen Enden, von denen in 3 nur das eine axiale Ende 5 zu sehen ist, einen Endabschnitt 7, der durch den Anschliff gekennzeichnet ist.
Nachteilig ist bei der vorbekannten Lösung, dass die Herstellung der einzelnen als Bogenfedern ausgeführten Druckfedern, die für die Torsionsfedervorrichtung benötigt werden, relativ aufwändig und damit teuer ist. Bei der Herstellung der Bogenfedern werden diese zunächst aus einem Federdraht gebogen. Das Schleifen der axialen Endbereiche der Federn muss vor der endgültigen Formgebung erfolgen, da eine entsprechende Handhabung der bereits gebogenen Federn problematisch ist.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Torsionsfedervorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine einfachere und damit kostengünstigere Herstellung derselben möglich ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Druckfeder an mindestens einem ihrer axialen Enden, vorzugsweise an beiden axialen Enden, einen Endabschnitt aufweist, der von einem vom gewickelten Teil der Druckfeder abgetrennten Teil gebildet wird.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass die axialen Enden der Druckfeder nicht, wie üblich, angeschliffen werden, bis sich eine plane Anlagefläche bildet, sondern dass ein die Druckfeder bildender gewickelter Federdraht an der gewünschten Stelle abgelängt, z. B. abgesägt wird, so dass sich ein axialer Endbereich bildet, der nicht-plan ausgeführt ist.
Als Druckfeder wird erfindungsgemäß vorteilhaft eine als Bogen-Druckfeder ausgebildete Druckfeder eingesetzt.
Das axiale Ende der Druckfeder bzw. der Bogen-Druckfeder weist bevorzugt nach dem Abtrennen vom gewickelten Teil keine weitere Nachbearbeitung auf. Dieses Fertigungsverfahren stellt eine besonders günstige Herstellungsweise dar.
Die Windungen der Druckfeder bzw. der Bogen-Druckfeder sind vorzugsweise über die gesamte Erstreckung der Druckfeder, einschließlich der Endabschnitte äquidistant voneinander beabstandet. Damit wird ebenfalls eine günstige Fertigungsmethode möglich und charakterisiert, dass – im Gegensatz zum Stand der Technik – keine besonderen Maßnahmen vorgesehen werden, um die axialen Federenden zu fertigen.
Die Aufnahme für die als Bogen-Druckfeder ausgebildeten Druckfeder weisen eine dem Endabschnitt der Druckfeder angepasste Form auf. Hiermit wird erreicht, dass trotz fehlender plan geschliffener axialer Endfläche eine gute Anlage der Feder in ihrer Aufnahme in der Torsionsfedervorrichtung vorliegt.
Das Ende des Endabschnitts kann durch ein senkrecht zur Längsachse der Druckfeder verlaufendes Drahtstück gebildet werden. Auch in diesem Falle wird das axiale Ende der Feder zunächst von einem gewickelten Federdraht abgetrennt, dann jedoch das Drahtende in der genannten Weise umgebogen. Dabei kann das Drahtstück etwa bis zur Längsachse verlaufen. Hierunter ist zu verstehen, dass das Ende des Federdrahts radial zur Federmitte verläuft, bis er die Achse erreicht.
Angepasst an den vorgegebenen Einbauraum ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Druckfeder eine Winkelstellung der Federenden einschließt, die vorteilhaft außerhalb eines Teilkreises angeordnet sind.
Bogenform der Druckfeder wird bevorzugt bereits beim Wickeln der Feder erzeugt, was bevorzugt auf CNC-Maschinen erfolgt. Für den Einsatz der Erfindung kommen alle Anwendungen in Frage, bei denen eine relative Verdrehung zwischen zwei Bauteilen vorliegen muss, die gefedert sein soll.
Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit ist, dass die Torsionsfedervorrichtung Bestandteil eines Triebrads eines Aggregatezugmitteltriebs eines Verbrennungsmotors ist. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass – wie es zuvor erläutert – die Torsionsfedervorrichtung als Federspeicher mehrere Bogen- Druckfedern aufweist, die jeweils umfangseitig wechselweise zwischen einem als Laufmantel ausgebildeten ersten Bauteil und einem als Mitnehmerscheibe ausgebildeten zweiten Bauteil wirksam angeordnet sind.
Eine andere Einsatzmöglichkeit ist das Zweimassenschwungrad einer Motor-Kupplungs-Anordnung in einem Fahrzeug.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch eine Torsionsfedervorrichtung nach dem Stand der Technik,
2 den Schnitt B-B gemäß 1,
3 die Seitenansicht eines Abschnitts einer Druckfeder der Torsionsfedervorrichtung, gemäß 1 und 2 nach dem Stand der Technik,
4 die Seitenansicht eines Abschnitts einer als Bogen-Druckfeder ausgebildeten Druckfeder einer Torsionsfedervorrichtung gemäß der Erfindung,
5 einen Ausschnitt der Torsionsfedervorrichtung ähnlich derjenigen gemäß 2, wobei zwei sich in ihren Aufnahmen befindliche Bogen-Druckfedern teilweise dargestellt sind, und
6 die Ansicht eines axialen Endabschnitts einer erfindungsgemäßen Druckfeder in Blickrichtung der Längsachse der Feder.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Zusammenschau der 3 und 4 offenbart den Unterschied zwischen einer Druckfeder 4 nach dem Stand der Technik (dargestellt in 3) und gemäß der Erfindung (dargestellt in 4). Zu sehen ist jeweils der eine axiale Endabschnitt 7 einer Druckfeder 4 mit dem axialen Ende 5. Die Feder 4 selber ist bogenförmig ausgebildet und verläuft entlang ihrer gekrümmten Längsachse 12.
In 3 ist zu erkennen, dass die Feder 4 im Endabschnitt 7 zusammengedrückte Windungen 9 aufweist, die am axialen Ende 5 so angeschliffen sind, dass sich eine ebene Endfläche 16 ergibt. Diese Endfläche 16 steht senkrecht auf der Längsachse 12. Bei einer vorbekannten Druckfeder 4 wird also die letzte Windung 9 soweit abgeschliffen, dass die relativ plane Endfläche 18, die als Auflagefläche dient, erzeugt wird.
Dem gegenüber ist dies bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß 4 nicht der Fall: Alle Windungen 9 der als Bogen-Druckfeder gestalteten Druckfeder 4 verlaufen – in Achsrichtung 12 betrachtet – äquidistant, d. h. von Windung 9 zu Windung 9 schreitet die Druckfeder 4 stets in gleichen Abständen in Richtung der Längsachse 12 fort. Das axiale Ende 5 der Druckfeder 4 wird durch eine Trennstelle 17 gebildet, die dadurch entstanden ist, dass hier der gewickelte Federdraht von einem (nicht dargestellten) Restteil abgetrennt wurde. Folglich weist der axiale Endbereich 7 hier keine senkrecht zur Achse 12 verlaufende ebene Fläche auf.
Allerdings vereinfacht sich die Herstellung der Druckfeder 4 hierdurch signifikant. Die Bogenform der Druckfeder 4 wird bereits beim Wickeln der Druckfeder 4 aus einem Federdraht durch eine CNC-Maschine erzeugt. Die ggf. wärmebehandelte Druckfeder 4 wird dann an der Trennstelle 17 abgelängt. Es entfallen die im Stand der Technik üblichen Prozessschritte Schleifen, Handhaben und Anlassen, was die Herstellkosten der Druckfeder 4 erheblich senkt.
In 5 ist die Aufnahme 10 für die Druckfeder 4 im zweiten Bauteil 3 der Torsionsfedervorrichtung in Form der Mitnehmerscheibe dargestellt. Zu sehen sind zwei in Umfangsrichtung angrenzende Aufnahmen 10, in denen jeweils eine Druckfeder 4 angeordnet ist. Eingesetzt sind die Druckfedern 4, wie sie in 4 gezeigt sind. Beachtlich ist, dass hier das in Umfangsrichtung liegende Ende der Aufnahme 10 eine angepasste Form 11 aufweist, die derjenigen der Druckfeder 4 entspricht, wenn diese gemäß der vorstehenden Erläuterung durch Abtrennen von einem gewickelten Draht hergestellt wird. Durch eine entsprechende Gestaltung der Aufnahme 10 kann also dafür gesorgt werden, dass trotz nicht-planer axialer Endfläche der Druckfeder 4 diese in der Aufnahme 10 sauber an der Begrenzungsfläche 11 der Aufnahme 10 anliegt.
In 6 ist eine spezielle Ausgestaltung des axialen Endes der Druckfeder 4 zu sehen. Hier ist das abgetrennte Ende der Feder 4, also die Trennstelle 17, so umgebogen, dass ein endseitiges Drahtstück 13 sich senkrecht zur Achse 12 radial nach innen erstreckt. Das Drahtstück 13 ragt dabei etwa bis zur Mitte der Druckfeder 4 radial nach innen. Bei der ungeschliffenen Druckfeder 4 wird also der Federdraht abgeschnitten und die letzte Windung ca. 90° zur Federmittenlinie ausgerichtet.

1: Torsionsfedervorrichtung
2: erstes Bauteil (Laufmantel)
3: zweites Bauteil (Mitnehmerscheibe)
4: Druckfeder
5: axiales Ende
6: axiales Ende
7: Endabschnitt
8: Endabschnitt
9: Windung
10: Aufnahme
11: angepasste Form
12: Längsachse
13: Drahtstück
14: Federspeicher
15: Anlagefläche
16: Endfläche
17: Trennstelle

Claims

Torsionsfedervorrichtung (1) zum Federn eines ersten Bauteils (2) gegen ein zweites Bauteil (3), wobei zwischen den beiden Bauteilen (2, 3) mindestens eine Druckfeder (4) angeordnet ist, die eine relative elastische Verdrehung zwischen den beiden Bauteilen (2, 3) zulässt, wobei sich die mindestens eine Druckfeder (4) über einen Teil des Umfangs zumindest eines der Bauteile (2, 3) bogenförmig erstreckt und wobei die mindestens eine Druckfeder (4) als Schraubenfeder ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Druckfeder (4) an mindestens einem ihrer axialen Enden (5, 6), vorzugsweise an beiden axialen Enden, einen Endabschnitt (7, 8) aufweist, der von einem vom gewickelten Teil der Druckfeder (4) abgetrennten Teil gebildet wird.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (4) als eine Bogen-Druckfeder ausgebildet ist.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Ende (5, 6) der Bogen-Druckfeder nach dem Abtrennen vom gewickelten Teil keine weitere Nachbearbeitung aufweist.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (9) der Druckfeder (4) bzw. der Bogen-Druckfeder über die gesamte Erstreckung der Feder einschließlich der Endabschnitte (7, 8) äquidistant voneinander beabstandet sind.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (10) für die Druckfeder (4) bzw. Bogen-Druckfeder eine dem Endabschnitt (7, 8) der Feder angepasste Form (11) aufweist.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Endabschnitts (7, 8) durch ein senkrecht zur Längsachse (12) der Druckfeder (4) bzw. der Bogen-Druckfeder verlaufendes Drahtstück (13) gebildet wird.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtstück (13) etwa bis zur Längsachse (12) verläuft.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenform der Bogen-Druckfeder beim Wickeln der Feder erzeugt wird.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Bestandteil eines Triebrads eines Nebenaggregatezugmitteltriebs eines Verbrennungsmotors ist.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Federspeicher (14) mehrere Druckfedern (4) bzw. mehrer Bogen-Druckfedern aufweist, die jeweils umfangseitig wechselweise zwischen einem als Laufmantel (2) ausgebildeten ersten Bauteil und einem als Mitnehmerscheibe (3) ausgebildeten zweiten Bauteil wirksam angeordnet sind.
Torsionsfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bestandteil eines Zweimassenschwungrades ist.