DE102011087690A1

DE102011087690A1 - Bogenfeder, Verfahren zum Herstellen einer Bogenfeder sowieDämpfer- und Drehmomentübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011087690A1
Application number: DE102011087690A
Authority: DE
Inventors: Parviz Movlazada
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2012-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bogenfeder für eine Dämpfereinrichtung und/oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bogenfeder als eine Druckfeder ausgebildet ist, die eine Vielzahl von Windungen aufweist, wobei in einer geradlinigen Erstreckung der Druckfeder wenigstens eine Mehrzahl der Windungen einen jeweils variablen Steigungsverlauf aufweisen, wobei die Steigungswerte des Steigungsverlaufs über die Mehrzahl der Windungen hinweg oszillieren. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Bogenfeder, insbesondere für eine Dämpfereinrichtung und/oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, bevorzugt für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bogenfeder als eine Druckfeder ausgebildet wird, die eine Vielzahl von Windungen aufweist, wobei beim Herstellen der Druckfeder eine Mehrzahl der Windungen in einer geradlinigen Erstreckung der Druckfeder einen jeweils variablen Steigungsverlauf erhalten, wobei der Steigungsverlauf über die Mehrzahl der Windungen hinweg hin- und hergeht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bogenfeder sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Bogenfeder für eine Dämpfereinrichtung und/oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bogenfeder als eine Bogendruckfeder ausgebildet ist, die eine Vielzahl von Windungen aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Dämpfereinrichtung oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs – z. B. einen Drehmomentwandler, eine Föttingerkupplung, einen Dämpfer, einen Drehschwingungsdämpfer, einen Turbinendämpfer, einen Pumpendämpfer, einen Zweimassenwandler oder ein Zweimassenschwungrad, oder Kombinationen davon – ggf. mit einem Fliehkraftpendel, wobei die Dämpfereinrichtung bzw. die Drehmomentübertragungseinrichtung eine Bogenfeder aufweist, die erfindungsgemäß ausgebildet oder erfindungsgemäß hergestellt ist.
Eine Dämpfereinrichtung oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie z. B. ein Zweimassenschwungrad umfasst im Allgemeinen zwei koaxiale Schwungmassen, die mittels wenigstens eines Lagers gegenseitig zentriert und drehbar geführt sind. Ferner besitzt das Zweimassenschwungrad einen Torsionsdämpfer, der zwischen den zwei Schwungmassen angebracht ist, mit Bogenfedern mit schraubenförmigen Windungen, welche in einer ringförmigen Aufnahme einer der Schwungmassen angeordnet sind und sich an ihren Enden auf Widerlager stützen, die an dieser Schwungmasse und an einem ringförmigen Flansch ausgebildet sind, der mit der anderen Schwungmasse fest verbunden ist. Das Zweimassenschwungrad dient einer Übertragung eines Drehmoments zwischen den beiden Schwungmassen und zur Absorption und Dämpfung von azyklischen Bewegungen und Schwingungen, die durch einen Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs generiert werden.
Im Stand der Technik werden die Bogenfedern für Dämpfereinrichtungen oder Drehmomentübertragungseinrichtungen durch Biegen von geradlinigen Druckfedern hergestellt, die einen konstanten Steigungswinkel in einer jeden Windung der Druckfeder besitzen; siehe hierzu auch die 1 und 2 der Zeichnung, die den Stand der Technik repräsentieren. Der Fertigungsschritt des Biegens führt dazu, dass durch eine bogenförmige Ausgestaltung der Druckfeder eine Windungsverformung auftritt, wodurch sich die ehemals konstanten Winkel zwischen zwei Windungen der Druckfeder verändern, d. h. ein entstehender Innenwinkel einer bzw. zwischen zwei Windungen wird kleiner, wohingegen sich ein entstehender Außenwinkel einer bzw. zwischen zwei Windungen, der jetzt als Bogenfeder bezeichneten Feder, vergrößert. D. h. die Steigungswinkel entlang eines Federdrahts der Bogenfeder sind nicht mehr konstant.
Der variable Steigungswinkel bzw. der variable Steigungsverlauf führt bei einer Betätigung der Bogenfeder zu unkonstanten Torsionsmomenten entlang des Federdrahts. Hierdurch werden Teile der Windungen ungleichmäßig gestaucht, d. h. die auftretenden Winkelreduzierungen sind ungleich. D. h. auch, dass die Torsion des Federdrahts an einem Innenbereich der Windungen der Bogenfeder am Größten ist, wodurch in diesen Bereichen, an der jeweiligen Innenseite der Windung, die maximalen mechanischen Spannungen auftreten. Durch die maximalen mechanischen Spannungen an einer einzelnen kleinen, quasi „punktförmigen” Position einer einzelnen Windung der Bogenfeder ist eine Belastbarkeit der Bogenfeder begrenzt, d. h. die Ausnutzung eines Materials der Bogenfeder ist nicht gut.
Die DE 10 2007 026 988 A1 offenbart ein Zweimassenschwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei das Zweimassenschwungrad zur Übertragung eines Drehmoments zwischen seinen beiden Schwungmassen zwei Bogenfederanordnungen aufweist. Eine einzelne Bogenfederanordnung umfasst wenigstens zwei koaxiale angeordnete Bogenfedern, wobei die eine Bogenfeder vergleichsweise lang und die andere Bogenfeder vergleichsweise kurz ausgebildet ist. Die kürzere Bogenfeder ist dabei in einen Mittenabschnitt der längeren Bogenfeder eingeschraubt. Hierbei kann jeweils eine Windung abseits des Mittenabschnitts der längeren Bogenfeder einen sich vergrößernden Windungsabstand aufweisen, welcher jeweils größer als der Abstand der Windungen der beiden Längsendabschnitte ist. Hierdurch lassen sich lineare Kennlinien der koaxialen Bogenfedern für ein zu übertragenen Drehmoment zusammensetzten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Bogenfeder sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Bogenfeder für eine Dämpfereinrichtung und/oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, anzugeben. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Dämpfereinrichtung und/oder eine verbesserte Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem verbesserten Torsionsdämpfer, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, zur Verfügung zu stellen. Hierbei soll ein Federverhalten der Bogenfeder im Vergleich zum Stand der Technik verbessert sein, wobei insbesondere eine verbesserte mechanische Spannungsverteilung bei einer mechanischen Belastung der Bogenfeder erreichbar sein soll. Ferner soll dabei ein Material der Bogenfeder besser ausgenutzt sein, d. h. die Bogenfeder soll im Vergleich mit einer Bogenfeder aus dem Stand der Technik, z. B. bei vergleichbaren Federdrähten und vergleichbaren Belastungen, einen homogeneren mechanischen Spannungsverlauf über die betreffende Windungen besitzen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mittels einer Bogenfeder für eine Dämpfereinrichtung und/oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, gemäß Anspruch 1; durch ein Verfahren zum Herstellen einer Bogenfeder, insbesondere für eine Dämpfereinrichtung und/oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, gemäß Anspruch 2; und mittels einer Dämpfereinrichtung und einer Drehmomentübertragungseinrichtung, bevorzugt für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweilig abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Bogenfeder ist als eine Bogendruckfeder mit einer Vielzahl von Windungen ausgebildet, wobei bei einer im Wesentlichen geradlinigen Erstreckung dieser Druckfeder eine Mehrzahl der Windungen einen jeweils variablen Steigungsverlauf aufweisen. Die Steigung des Steigungsverlaufs der Mehrzahl der Windungen der Bogenfeder oszilliert dabei, d. h. die Steigungswerte gehen hin und her, steigen also an und wieder ab, und wieder an und wieder ab, etc., was je nach einer Anzahl der beteiligten Windungen mehr oder weniger oft erfolgt. – Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Bogenfeder wird die Bogenfeder aus einer im Wesentlichen geradlinigen Druckfeder gebogen, die eine Vielzahl von Windungen aufweist. Beim Herstellen der geradlinigen Druckfeder erhalten eine Mehrzahl der Windungen der Druckfeder einen jeweils variablen Steigungsverlauf, wobei der Steigungsverlauf über die Mehrzahl der Windungen hinweg hin- und hergeht, also oszilliert.
Durch eine gezielte Variation der Steigungswinkel bzw. des Verlaufs der Steigungswinkel in den Federwindungen entlang eines Federdrahts der Bogenfeder erhält man eine gleichmäßigere mechanische Spannungsverteilung im Federdraht und somit auch eine bessere Materialausnutzung. Hierdurch können kleinere Bogenfedern dieselbe mechanische Funktion bei derselben Lebensdauer erfüllen. Entsprechend können erfindungsgemäße Bogenfedern bzw. erfindungsgemäß hergestellte Bogenfedern bei vergleichbaren Abmessungen mit Bogenfedern aus dem Stand der Technik mehr Drehmoment übertragen. Ferner ermöglichen sie eine verbesserte Absorption und Dämpfung von azyklischen Bewegungen und Schwingungen in einem Torsionsdämpfer, z. B. dem eines Zweimassenschwungrads in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Ferner ist das Verhalten der Bogenfeder beim Ein- und wieder Ausfedern im Vergleich mit Bogenfedern aus Stand der Technik verbessert, wobei ein Verhältnis der Winkelreduzierungen bei einer Betätigung der Bogenfeder gemäß der Erfindung derart geändert ist, dass der Federdraht der Bogenfeder entlang der Windungen eine gleichmäßigere Torsion erfährt. Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, gezielt Einfluss auf die auftretenden mechanischen Spannungen im Material der Bogenfeder zu nehmen.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung schließen sich die Mehrzahl der betreffenden Windungen der Druckfeder, aus welcher die Bogenfeder hergestellt ist bzw. wird, bzw. der Bogenfeder direkt aneinander an. Hierbei können die Mehrzahl der Windungen im Wesentlichen jeweils eine identische Form aufweisen, d. h. diese Windungen weisen untereinander einen im Wesentlichen identischen Steigungsverlauf auf. Ferner ist es bevorzugt, dass, abgesehen von Längsenden bzw. Längesendabschnitten der Druckfeder bzw. der Bogenfeder, bevorzugt im Wesentlichen alle Windungen der Druckfeder und/oder der Bogenfeder eine solche Konfiguration aufweisen. Der oszillierende bzw. immer wieder an- und absteigende bzw. ab- und wieder ansteigende Steigungsverlauf über die Mehrzahl der Windungen hinweg betrifft dabei wenigstens 30–50%, bevorzugt wenigstens 55–65%, insbesondere wenigstens 70–75%, insbesondere bevorzugt wenigstens 80–85% und insbesondere besonders bevorzugt wenigstens 90–95% der Gesamtzahl der Windungen in der Bogenfeder bzw. der geradlinigen Druckfeder.
In Ausführungsformen der Erfindung nimmt, abgesehen von wenigstens einem jeweiligen Abschnitt der Mehrzahl Windungen mit im Wesentlichen konstanter Steigung, bei der Mehrzahl der Windungen der Druckfeder oder der Bogenfeder, bei jeweils einer einzelnen Windung eine Steigung der Windung zunächst zu und dann ab bzw. zunächst ab und dann zu. Hierbei entspricht innerhalb einer einzelnen Windung bevorzugt ein Betrag einer Zunahme der Steigung der Windung einem Betrag einer Abnahme der Steigung derselben Windung. Insbesondere verändert sich bei der Mehrzahl der Windungen der Steigungsverlauf im Wesentlichen periodisch. Hierbei kann der Steigungsverlauf z. B. zwischen zwei Extrema hin- und herpendeln, wobei diese Extrema feste Steigungswerte oder an- bzw. absteigende Steigungsverläufe sind.
Letzteres können z. B. lineare Grenzfunktionen der maximalen oder minimalen Steigungen in den betreffenden Windungen sein. Das Pendeln der Steigungswerte im Steigungsverlauf der Mehrzahl der Windungen ist dabei bevorzugt stetig und/oder angenähert oder im Wesentlichen sinusförmig.
In Ausführungsformen der Erfindung ist bzw. wird der Steigungsverlauf der geradlinigen Druckfeder bei der Mehrzahl der Windungen derart gewählt, dass sich bei der daraus ergebenden Bogenfeder eine im Vergleich mit der geradlinigen Druckfeder, oder im Vergleich mit einer aus einer Druckfeder mit konstantem Steigungsverlauf hergestellten vergleichbaren Bogenfeder, eine gleichmäßigere mechanische Spannungsverteilung insbesondere in deren Betrieb ergibt. Die Mehrzahl der Windungen der Druckfeder und/oder der Bogenfeder können in jeweils einer einzelnen Windung einen Punkt oder einen Abschnitt besitzen, in welchem die Steigung im Wesentlichen Null ist, oder ein Minimum oder ein Maximum aufweist. Ferner kann bei der Mehrzahl der Windungen in jeweils einer einzelnen Windung ein Abschnitt vorgesehen sein, in welchem die Steigung der Windung konstant ist. Ferner ist es bevorzugt, dass diese Punkte oder Abschnitte der Mehrzahl der Windungen der Druckfeder und/oder der Bogenfeder, in der jeweiligen Windung eine im Wesentlichen identische Position besitzen.
Die Bogenfeder kann derart ausgelegt sein, dass in einem bogenförmigen Außenbereich oder in einem bogenförmigen Innenbereich der Bogenfeder diejenigen Abschnitte der Mehrzahl der Windungen liegen, die eine vergleichsweise geringe, insbesondere minimale, oder eine vergleichsweise große, insbesondere maximale, Steigung besitzen. Ferner können darin diejenigen Abschnitte der Mehrzahl der Windungen liegen, die eine vergleichsweise konstante Steigung besitzen und/oder darin diejenigen Punkte oder Abschnitte der Mehrzahl der Windungen liegen, die im Wesentlichen keine Steigung besitzen, also Nullpunkte oder Nullabschnitte aufweisen. Des Weiteren kann die Druckfeder und/oder die Bogenfeder derart ausgelegt sein, dass bei der Mehrzahl der Windungen, in der jeweiligen Windung ein Winkel einer Steigung, eine Funktion von einem Wickelwinkel der Druckfeder bzw. der Bogenfeder ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Windung einer Druckfeder gemäß dem Stand der Technik, mit einem konstanten Steigungswinkel, wobei in einer linken Ansicht die Windung in ihrer Längserstreckung entlang der Druckfeder und in einer rechten Ansicht abgerollt dargestellt ist;
2 eine aus der geradlinigen Druckfeder der 1 hergestellte Bogenfeder gemäß dem Stand der Technik;
3 in einer zur 1 analogen Ansicht eine Windung einer ersten geradlinigen Druckfeder mit einem variablen Steigungswinkelverlauf;
4 in einer zur 1 analogen Ansicht eine Windung einer zweiten geradlinigen Druckfeder mit einem variablen Steigungswinkelverlauf;
5 eine aus der geradlinigen Druckfeder der 3 bzw. der 4 hergestellte erfindungsgemäße Bogenfeder mit maximalen Steigungswinkeln in einem Außenbereich der Bogenfeder (erste und zweite Ausführungsform);
6 eine aus der geradlinigen Druckfeder der 3 bzw. der 4 hergestellte erfindungsgemäße Bogenfeder mit maximalen Steigungswinkeln in einem Innenbereich der Bogenfeder (dritte und vierte Ausführungsform);
7 in einer zur 1 analogen Ansicht eine Windung einer dritten geradlinigen Druckfeder mit einem variablen Steigungswinkelverlauf;
8 in einer zur 1 analogen Ansicht eine Windung einer vierten geradlinigen Druckfeder mit einem variablen Steigungswinkelverlauf;
9 eine aus der geradlinigen Druckfeder der 7 bzw. der 8 hergestellte erfindungsgemäße Bogenfeder mit Nullsteigungsbereichen im Innenbereich der Bogenfeder (fünfte und sechste Ausführungsform); und
10 eine aus der geradlinigen Druckfeder der 7 bzw. der 8 hergestellte erfindungsgemäße Bogenfeder mit Nullsteigungsbereichen im Außenbereich der Bogenfeder (siebte und achte Ausführungsform).
Die 1 zeigt eine Windung 10 einer geradlinigen bzw. linearen Druckfeder, aus welcher eine Bogenfeder 1 – Schraubenfeder mit einer großen Anzahl von Windungen – gemäß dem Stand der Technik herstellbar ist; siehe 2, die einen Abschnitt einer solchen Bogenfeder 1 darstellt. Hierfür wird die geradlinige Druckfeder in die gewünschte Form der Bogenfeder 1 gebogen. Die geradlinige Druckfeder besitzt dabei einen konstanten Steigungswinkel α_w (siehe rechts in der 1) über deren im Wesentlichen gesamte Länge, wodurch sich ein linearer Steigungs(winkel)verlauf S_w ergibt. D. h. ein Federdraht der geradlinigen Druckfeder schraubt sich mit einer konstanten Ganghöhe in der geradlinigen Druckfeder entlang. Wird nun die geradlinige Druckfeder zur Bogenfeder 1 gebogen, so führt dies dazu, dass sich die vormals konstanten Winkel innerhalb der Druckfeder verändern; es ergibt sich ein gegenüber einem Außenwinkel β kleinerer Innenwinkel α einer Windung 10 der Bogenfeder 1; der Winkel γ bezeichnet dabei einen Winkelabschnitt einer Windung 10 innerhalb der Bogenfeder 1. Hierdurch sind die Steigungswinkel entlang der Bogenfeder 1 nicht mehr konstant, wobei bei einer Belastung der Bogenfeder 1 ein sich negativ auswirkender variabler Steigungsverlauf in der Bogenfeder 1 ergibt. Dies führt zu den eingangs beschriebenen Problemen, z. B. bei einem Torsionsdämpfer eines Zweimassenschwungrads.
Gemäß der Erfindung wird dem dadurch begegnet, dass die geradlinige Druckfeder, aus welcher die erfindungsgemäße Bogenfeder 1 hergestellt wird, schon bei ihrer Herstellung einen variablen bzw. nichtlinearen Steigungsverlauf S_w, siehe die 3, 4, 7 und 8, erhält. Hierbei wird der variable Steigungsverlauf S_w der geradlinigen Druckfeder derart gewählt, dass sich bei einem späteren Biegen der Druckfeder zur Bogenfeder 1 ein im Vergleich mit dem Stand der Technik günstigerer Steigungsverlauf der Bogenfeder 1 ergibt. Bevorzugt weisen dabei im Wesentlichen alle, also eine überwiegende Mehrzahl der Windungen 10 der geradlinigen Druckfeder einen solchen Steigungsverlauf S_w auf, wobei der Steigungsverlauf S_w bevorzugt in allen Windungen 10 derselbe ist; daher ist in den 3, 4, 7 und 8 jeweils nur eine einzelne Windung 10 dargestellt. Hierbei ist es egal, wo eine solche Windung 10 beginnt oder endet (siehe 5, 6, 9 und 10); bevorzugt wählt man hierfür Extremwerte im Steigungsverlauf S_w, wie z. B. Bereiche der Bogenfeder 1 bzw. der dann betreffenden Windung 10 mit minimaler oder keiner Steigung. Im letzteren Fall verläuft der Federdraht senkrecht zur Längserstreckung L der geradlinigen Druckfeder.
Es ergibt sich also eine geradlinige Druckfeder und auch eine Bogenfeder 1 deren Steigungsverlauf S_w – einmal abgesehen von den beiden freien Längsenden bzw. Längsendabschnitten der geradlinigen Druckfeder bzw. der Bogenfeder 1 – entlang deren Längserstreckung L periodisch zu- und wieder abnimmt bzw. umgekehrt (in der Zeichnung nicht verdeutlicht). Summiert man eine Zunahme und eine Abnahme in einer einzelnen Windung 10 der geradlinigen Druckfeder vorzeichenbehaftet auf, so ergibt sich bevorzugt eine Summe von Null. D. h. die betreffenden, also eine Mehr- oder Vielzahl der Windungen 10 der geradlinigen Druckfeder und auch der Bogenfeder 1 sind sich selbst wenigstens ähnlich oder im Wesentlich identisch; natürlich nur unter der Voraussetzung, dass man einander entsprechende Abschnitte der jeweiligen Windungen 10 miteinander vergleicht. Es ist natürlich auch möglich, die geradlinige Druckfeder bzw. die Bogenfeder 1 zusätzlich progressiv und/oder degressiv auszulegen. Hierbei kann die Bogenfeder 1 Bestandteil einer ein- oder mehrstufigen Parallelbogenfeder sein.
Der Steigungsverlauf S_w entlang der Längserstreckung L der geradlinigen Druckfeder bzw. der Bogenfeder 1, also der des Federdrahts, hat somit einen oszillierenden, d. h. hin- und hergehenden oder pendelnden Verlauf, der sich bevorzugt periodisch zwischen zwei Maximalwerten – einer maximalen und einer minimalen Steigung – verändert. Hierbei hat der Steigungsverlauf S_w entlang des betreffenden Abschnitts der Druckfeder bzw. der Bogenfeder 1 einen angenähert oder einen im Wesentlichen sinusförmigen Verlauf, der z. B. geradlinige Abschnitte aufweisen kann. In letzterem Fall ist der Steigungsverlauf S_w dann aus einer Kurvenfunktion, wie z. B. einer Sinusfunktion, und einer linearen Funktion zusammengesetzt. Eine andere Kurvenfunktion als eine Sinusfunktion ist für den Steigungsverlauf natürlich anwendbar. Bei einem progressiven oder degressiven Abschnitt der geradlinigen Druckfeder bzw. der Bogenfeder 1 verschieben sich die Maximalwerte des Steigungsverlaufs S_w entlang einer Funktion, z. B. entlang einer linearen, polygonalen oder exponentiellen Funktion.
Im Folgenden werden kursorisch acht Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bogenfeder 1 ausgehend von vier Ausführungsformen von geradlinigen Druckfedern näher erläutert, wobei die Erfindung jedoch nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt ist. – Die 3 zeigt idealisiert eine Windung 10 einer ersten sich linear oder geradlinig erstreckenden Druckfeder, die links über einem mittleren Durchmesser D_m und rechts abgewickelt dargestellt ist; dies gilt auch für die 1, 4, 7 und 8. Ausgehend von einem Punkt 11 der Windung 10 mit im Wesentlichen keiner Steigung, einem so genannten Nullpunkt des Steigungsverlaufs S_w, schließt sich ein Abschnitt 15 mit zunehmender Steigung an, welche bis zu einem Punkt 13 zunimmt, an dem die Windung 10 eine im Wesentlichen maximale Steigung besitzt. Daran schließt sich unmittelbar ein Abschnitt 16 mit abnehmender Steigung an, der schließlich in einem Punkt 11 der Windung 10 mit im Wesentlichen keiner Steigung mündet. Die 4 zeigt einen zur 3 ähnlichen Aufbau der Windung 10 einer zweiten sich linear oder geradlinig erstreckenden Druckfeder, wobei der Punkt 13, an dem die Windung 10 der ersten Druckfeder eine im Wesentlichen maximale Steigung besitzt, zu einem Abschnitt 12 ausgeweitet ist, in welchem einerseits die Steigung maximal ist und andererseits konstant ist, d. h. der Steigungsverlauf S_w ist im Abschnitt 12 der Windung 10, also einem Teilwindungsbereich, im Wesentlichen linear.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten aus einer solcherart hergestellten geradlinigen Druckfeder eine erfindungsgemäße Bogenfeder 1 zu erhalten. Die 5 und 6 stellen je zwei solche Ausführungsformen dar, wobei sich eine andere Ausführungsform z. B. durch eine Rotation um die Längsachse L der Bogenfeder 1 ergibt. Zunächst – siehe 5 – wird die erste oder die zweite Druckfeder derart gebogen, dass die Punkte 11, mit im Wesentlichen keiner Steigung der Windungen 10 der Druckfeder, beim Biegen später in einem Innenbereich 3 der Bogenfeder 1 angeordnet sind. Entsprechend befinden sich dann die Abschnitte 12 und/oder die Punkte 13 der Windungen 10, in welchen die Steigung maximal und/oder konstant ist, später in einem Außenbereich 2 der Bogenfeder 1. Hierbei vergrößern sich die Innenwinkel α der Windungen 10 und entsprechend verkleinern sich die Außenwinkel β dieser Windungen 10. Die 6 zeigt nun eine umgekehrte Vorgehensweise, d. h. die Punkte 11 der Windungen 10 mit im Wesentlichen keiner Steigung befinden sich später im Außenbereich 2 der Bogenfeder 1, und die Abschnitte 12 und/oder die Punkte 13 der Windungen 10, in welchen die Steigung maximal und/oder konstant ist, befinden sich später im Innenbereich 3 der Bogenfeder 1. Entsprechend verkleinern sich die Innenwinkel α und vergrößern sich die Außenwinkel β der Windungen 10 bei der Bogenfeder 1.
Die 7 zeigt die Windung 10 einer dritten sich linear oder geradlinig erstreckenden Druckfeder. Ausgehend von einem Abschnitt 11 der Windung 10 mit im Wesentlichen keiner Steigung, einem ausgeprägten Nullabschnitt des Steigungsverlaufs S_w, schließt sich ein Abschnitt 15 mit zunehmender Steigung an, welche bis zu einem Punkt 13 zunimmt, an dem die Windung 10 eine im Wesentlichen maximale Steigung besitzt. Daran schließt sich unmittelbar ein Abschnitt 16 mit abnehmender Steigung an, der schließlich in einem Abschnitt 11 der Windung 10 mit im Wesentlichen keiner Steigung mündet. Die 8 zeigt einen zur 7 ähnlichen Aufbau der Windung 10 einer vierten sich linear oder geradlinig erstreckenden Druckfeder, wobei der Punkt 13, an dem die Windung 10 der dritten Druckfeder eine im Wesentlichen maximale Steigung besitzt, zu einem Abschnitt 12 ausgeweitet ist, in welchem einerseits die Steigung maximal ist und andererseits konstant ist, d. h. der Steigungsverlauf S_w ist im Abschnitt 12 der Windung 10, einem Teilwindungsbereich, im Wesentlichen linear.
Die 9 und 10 stellen wiederum je zwei Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Bogenfedern 1 dar. In der 9 wird die dritte oder die vierte Druckfeder derart gebogen, dass die Abschnitte 11, mit im Wesentlichen keiner Steigung der Windungen 10 der Druckfeder, beim Biegen später im Innenbereich 3 der Bogenfeder 1 angeordnet sind. Entsprechend befinden sich dann die Abschnitte 12 und/oder die Punkte 13 der Windungen 10, in welchen die Steigung maximal und/oder konstant ist, später in einem Außenbereich 2 der Bogenfeder 1. Hierbei vergrößern sich die Innenwinkel α der Windungen 10 und es reduzieren sich die Außenwinkel β dieser Windungen 10 auf Null. Die 10 zeigt wiederum eine umgekehrte Vorgehensweise, d. h. die Abschnitte 11 der Windungen 10 mit im Wesentlichen keiner Steigung befinden sich später im Außenbereich 2 der Bogenfeder 1, und die Abschnitte 12 und/oder die Punkte 13 der Windungen 10, in welchen die Steigung maximal und/oder konstant ist, befinden sich später im Innenbereich 3 der Bogenfeder 1.
Bezugszeichenliste

1: Bogenfeder, bevorzugt hergestellt aus geradliniger Druckfeder
2: Außenbereich der Bogenfeder 1
3: Innenbereich der Bogenfeder 1
10: Windung der Bogenfeder 1, Bogenfederwindung
11: Punkt oder Abschnitt einer Windung 10 mit im Wesentlichen keiner Steigung, Nullpunkt oder Nullabschnitt
12: Abschnitt einer Windung 10 mit im Wesentlichen konstanter Steigung
13: Punkt oder Abschnitt einer Windung 10 mit im Wesentlichen maximaler Steigung, Maximalpunkt oder Maximalabschnitt
15: Abschnitt einer Windung 10 mit zunehmender Steigung
16: Abschnitt einer Windung 10 mit abnehmender Steigung
D_m: mittlerer Durchmesser einer Windung 10
L: Längserstreckung der geradlinigen Druckfeder
S_w: Steigungsverlauf einer Windung 10
α_w: konstanter Steigungswinkel einer Druckfeder aus dem Stand der Technik
α: Innenwinkel einer Windung 10 der Bogenfeder 1
β: Außenwinkel einer Windung 10 der Bogenfeder 1
γ: Winkelabschnitt einer Windung 10 innerhalb der Bogenfeder 1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007026988 A1 [0005]

Claims

Bogenfeder für eine Dämpfereinrichtung und/oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bogenfeder (1) als eine Druckfeder ausgebildet ist, die eine Vielzahl von Windungen (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer geradlinigen Erstreckung der Druckfeder wenigstens eine Mehrzahl der Windungen (10) einen jeweils variablen Steigungsverlauf (S_w) aufweisen, wobei die Steigung des Steigungsverlaufs (S_w) über die Mehrzahl der Windungen (10) hinweg oszilliert.
Verfahren zum Herstellen einer Bogenfeder, insbesondere für eine Dämpfereinrichtung und/oder eine Drehmomentübertragungseinrichtung, bevorzugt für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bogenfeder (1) als eine Druckfeder ausgebildet wird, die eine Vielzahl von Windungen (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen der Druckfeder eine Mehrzahl der Windungen (10) in einer geradlinigen Erstreckung der Druckfeder einen jeweils variablen Steigungsverlauf (S_w) erhalten, wobei die Steigung des Steigungsverlaufs (S_w) über die Mehrzahl der Windungen (10) hinweg oszilliert.
Bogenfeder oder Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffende Mehrzahl der Windungen (10) der geradlinigen Druckfeder, aus welcher die Bogenfeder (1) hergestellt ist bzw. wird, und/oder der Bogenfeder (1) sich direkt aneinander anschließen, und diese Mehrzahl der Windungen (10) im Wesentlichen jeweils eine identische Form aufweisen bzw. diese Windungen (10) untereinander einen im Wesentlichen identischen Steigungsverlauf (S_w) besitzen, wobei abgesehen von Längsendabschnitten der geradlinigen Druckfeder bzw. der Bogenfeder (1) bevorzugt im Wesentlichen alle Windungen (10) der geradlinigen Druckfeder und/oder der Bogenfeder (1) eine solche Konfiguration aufweisen.
Bogenfeder oder Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Mehrzahl der Windungen (10) der geradlinigen Druckfeder oder der Bogenfeder (1), abgesehen von wenigstens einem jeweiligen Abschnitt (12) der Mehrzahl Windungen (10) mit im Wesentlichen konstanter Steigung, bei jeweils einer einzelnen Windung (10) eine Steigung der Windung (10) zunächst zu- und dann abnimmt bzw. zunächst ab- und dann zunimmt, wobei innerhalb einer einzelnen Windung (10) bevorzugt ein Betrag einer Zunahme der Steigung der Windung (10) einem Betrag einer Abnahme der Steigung derselben Windung (10) entspricht.
Bogenfeder oder Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei der Mehrzahl der Windungen (10) der geradlinigen Druckfeder und/oder der Bogenfeder (1) der Steigungsverlauf (S_w) im Wesentlichen periodisch verändert, wobei der Steigungsverlauf (S_w) bevorzugt zwischen zwei Extrema hin- und herpendelt, die feste Steigungswerte oder an- bzw. absteigende Steigungsverläufe sind, wobei das Hin- und Herpendeln der Steigungswerte im Steigungsverlauf (S_w) der Mehrzahl der Windungen (10) bevorzugt stetig und/oder angenähert oder im Wesentlichen sinusförmig ist.
Bogenfeder oder Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungsverlauf (S_w) der geradlinigen Druckfeder bei der Mehrzahl der Windungen (10) derart gewählt ist bzw. wird, dass sich bei der Bogenfeder (1) eine im Vergleich mit der geradlinigen Druckfeder, oder im Vergleich mit einer aus einer Druckfeder mit konstantem Steigungsverlauf hergestellten vergleichbaren Bogenfeder (1), eine gleichmäßigere mechanische Spannungsverteilung in der Bogenfeder (1) ergibt.
Bogenfeder oder Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Windungen (10) der geradlinigen Druckfeder und/oder der Bogenfeder (1) in jeweils einer einzelnen Windung (10) einen Punkt (11, 13) oder einen Abschnitt (11, 12, 13) besitzen, in welchem die Steigung der jeweils einzelnen Windung (10) im Wesentlichen Null (11) ist, oder ein Minimum (11) oder ein Maximum (12, 13) aufweist, und/oder in jeweils der einzelnen Windung (10) einen Abschnitt (12) besitzt, in welchem die Steigung der Windung (10) konstant ist, wobei diese Punkte (11, 13) und/oder Abschnitte (11, 12, 13) der Mehrzahl der Windungen (10) der geradlinigen Druckfeder und/oder der Bogenfeder (1) in der jeweiligen Windung (10) in Bezug auf die Mehrzahl der Windungen (10) bevorzugt eine im Wesentlichen identische Position besitzen.
Bogenfeder oder Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenfeder (10) derart ausgelegt ist, dass in einem bogenförmigen Außenbereich (2) oder in einem bogenförmigen Innenbereich (3) der Bogenfeder (10): diejenigen Punkte (11, 13) und/oder Abschnitte (11, 12, 13) der Mehrzahl der Windungen (10) liegen, die eine vergleichsweise geringe (11), insbesondere minimale (11), oder eine vergleichsweise große (12, 13), insbesondere maximale (12, 13), Steigung besitzen; diejenigen Abschnitte (12) der Mehrzahl der Windungen (10) liegen, die eine vergleichsweise konstante (12) Steigung besitzen; und/oder diejenigen Punkte (11) oder Abschnitte (11) der Mehrzahl der Windungen (10) liegen, die im Wesentlichen keine (11) Steigung besitzen.
Bogenfeder oder Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinige Druckfeder und/oder die Bogenfeder (10) derart ausgelegt ist, dass bei der Mehrzahl der Windungen (10) in der jeweiligen Windung (10) ein Winkel einer Steigung im Steigungsverlauf (S_w) eine Funktion von einem Wickelwinkel der geradlinigen Druckfeder bzw. der Bogenfeder (10) ist.
Dämpfereinrichtung oder Drehmomentübertragungseinrichtung insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs; z. B. Drehmomentwandler, Föttingerkupplung, Dämpfer, Drehschwingungsdämpfer, Turbinendämpfer, Pumpendämpfer, Zweimassenwandler oder Zweimassenschwungrad, oder Kombinationen davon, ggf. mit Fliehkraftpendel; dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinrichtung bzw. die Drehmomentübertragungseinrichtung eine Bogenfeder (1) aufweist, die nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet oder nach einem der Ansprüche 2 bis 9 hergestellt ist.