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Vorliegende Erfindung betrifft eine Wellfeder für einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für einen Torsionsschwingungsvordämpfer für eine Kupplungsscheibe, die im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und mindestens einen ersten Wellenberg und einen zweiten Wellenberg aufweist, einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer derartigen Wellfeder, sowie eine Kupplungsscheibe mit einem derartigen Torsionsschwingungsdämpfer.
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Motoren in modernen Antriebssträngen weisen hohe Drehungleichförmigkeiten auf. Um für eine komfortable Drehschwingungsdämpfung (Torsionsschwingungsdämpfung) zu sorgen, wird deshalb entweder ein Zweimassenschwungrad oder eine torsionsgedämpfte Kupplungsscheibe mit mehreren hintereinander wirkenden Kennlinienstufen eingesetzt. Da die Drehungleichförmigkeiten besonders bei niedrigen Drehzahlen auftreten, wird die Kupplungsscheibe speziell mit einem Torsionsschwingungsdämpfer ausgestaltet, der insbesondere im Leerlauf in dem Bereich kleiner Lasten wirkt. Dabei ist ein Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, bei dem zwei Vordämpferkennlinienstufen vorgesehen sind, wobei die Federn, die zur ersten Vordämpferkennlinienstufe gehören auf einem ersten Teilkreis angeordnet sind, während die Federn, die der zweiten Vordämpferkennlinienstufe zugeordnet sind, auf einem zweiten radial außerhalb des ersten Teilkreises angeordneten zweiten Teilkreises angeordnet sind. Dabei erfolgt die Betätigung der Federn wie üblich über eine Zwischenscheibe, wobei die Zwischenscheibe eine Freistellung für die zweite Federstufe aufweist. Die zweite Kennlinienstufe wird demnach erreicht, sobald die Freistellung überwunden ist.
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Ebenfalls aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 195 22 626 , ist ein Torsionsschwingungsvordämpfer bekannt, bei dem eine Wellfeder als Grundreibeinrichtung verwendet wird, die auf den Torsionsschwingungsvordämpfer wirkt. Dadurch kann insbesondere axialer Bauraum eingespart werden, da auf eine aus mehreren Einzelelementen bestehende Grundreibeinrichtung verzichtet werden kann. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist weiterhin Federpakete auf, die über eine Zwischenscheibe mit Kraft beaufschlagt werden und dadurch Drehungleichförmigkeiten ausgleichen können.
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Dabei ist die Wellfeder radial innerhalb der Federpakete in deren Federebene angeordnet und wirkt auf die Zwischenscheibe ein.
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Wie ein Vergleich beider Systeme jedoch zeigt, ist ein Einsatz einer derartigen Wellfeder bei dem oben beschriebenen radial verschachtelten mehrstufigen Torsionsschwingungsdämpfer nicht möglich, da am Bauort der Wellfeder die radial innen angeordneten Federpakete angeordnet sind. Um dennoch die Wellfeder vorzusehen, müsste entweder radial innen oder radial außen zusätzlicher radialer Bauraum geschaffen werden, was den Bauraum der Kupplungsscheibe insgesamt nachteilig beeinflusst. Alternativ könnte die Wellfeder außerhalb der Druckfederebenen platziert werden, was jedoch axialen Bauraum beanspruchen würde und ebenfalls unerwünscht ist.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Möglichkeit zu schaffen, einen mehrstufigen Torsionsschwingungsdämpfer mit radial verschachtelten Federelementen und Wellfeder bereitzustellen, der keinen zusätzlichen axialen und radialen Bauraum benötigt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wellfeder gemäß Patentanspruch 1, einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß Patentanspruch 15, und eine Kupplungsscheibe mit einem derartigen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß Patentanspruch 17.
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Dabei basiert vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass über eine spezielle erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Wellfeder für einen Torsionsschwingungsdämpfer erreicht werden kann, dass kein zusätzlicher axialer und radialer Bauraum benötigt wird. Eine erfindungsgemäße Wellfeder weist deshalb zwar wie üblich eine im Wesentlichen ringförmige Ausbildung und mindestens einen ersten und einen zweiten Wellenberg auf, erfindungsgemäß ist aber der Wellenberg in einem ersten Wellfederbereich mit einem ersten Außendurchmesser und der zweite Wellenberg in einem zweiten Wellfederbereich mit einem zweiten, vom ersten Außendurchmesser verschiedenen Außendurchmesser angeordnet. Aufgrund dieser unterschiedlichen Außendurchmesser kann die Wellfeder derart in den Torsionsschwingungsdämpfer eingepasst werden, dass die radial verschachtelten Federpakete einmal radial innen und einmal radial außen von der Wellfeder umfasst werden, so dass weder axialer noch radialer Bauraum für eine über die Wellfeder bereitgestellte Grundreibeinrichtung bereitgestellt werden muss.
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Dabei kann, wie ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Torsionsschwingungsdämpfers zeigt, der erste Außendurchmesser der Wellfeder an den Durchmesser eines ersten Federpakets eines erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers angepasst sein, während der zweite Außendurchmesser an einen zweiten Durchmesser eines zweiten Federpakets des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers angepasst ist.
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Weiterhin weist die erfindungsgemäße Wellfeder, wie ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, einen dem ersten Wellfederbereich zugeordneten ersten Innendurchmesser und einem dem zweiten Wellfederbereich zugeordneten zweiten, vom ersten Innendurchmesser verschiedenen Innendurchmesser auf.
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Dadurch kann vorteilhafterweise die Wellfeder derart an den erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer angepasst sein, dass sie die ersten Federpakete des Torsionsschwingungsdämpfers radial außen, und die zweiten Federpakete des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers radial innen umfasst. Dabei ist insbesondere eine Ausgestaltung des Torsionsschwingungsdämpfers vorteilhaft, bei der das erste Federpaket radial innen angeordnet ist, während die zweiten Federpakete radial außen angeordnet sind und die Wellfeder die radial innen liegenden ersten Federpakete radial außen umfasst, während sie radial innerhalb der radial außen liegenden zweiten Federpakete angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel definieren dabei der erste Außendurchmesser und der erste Innendurchmesser zwischen sich eine erste Breite der Wellfeder in dem ersten Wellfederbereich, und der zweite Außendurchmesser und der zweite Innendurchmesser definieren zwischen sich eine zweite Breite der Wellfeder in dem zweiten Wellfederbereich. Dabei kann über die Breite der Wellfeder die Steifigkeit der einzelnen Wellen eingestellt werden. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Breite der Wellfeder im ersten und zweiten Wellfederbereich im Wesentlichen gleich sind. Zwar sind dann die Wellfederbreiten gleich, die Spannungen in der Wellfeder jedoch unterschiedlich groß, da die Steifigkeit in den Wellfederbereichen unterschiedlich ist.
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Alternativ können die erste und zweite Breite der Wellfeder im ersten und zweiten Wellfederbereich im Wesentlichen unterschiedlich ausgebildet sein, wodurch die Steifigkeiten der Wellfederbereiche aneinander anpassbar sind. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, wenn dem größeren Außendurchmesser auch eine größere Breite der Wellfeder zugeordnet ist. Selbstverständlich ist es jedoch ebenfalls möglich, die Steifigkeitsunterschiede zu vergrößern, beispielsweise indem dem Wellfederbereich mit dem kleineren Außendurchmesser die größere Breite zugeordnet wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können eine Höhe des ersten Wellenbergs und eine Höhe des zweiten Wellenbergs im Wesentlichen gleich sein oder unterschiedlich sein. Dadurch können unterschiedliche Abstützbereiche realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich dadurch ein unterschiedliches Reibverhalten der Wellfeder in den einzelnen Wellfederbereichen darzustellen. Insbesondere kann dadurch ein abgestuftes Reibverhalten realisiert werden, bei dem die Reibung bei größerem Druck auf die Wellfeder vergrößert wird.
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Vorteilhafterweise kann zudem, beispielsweise um entsprechenden baulichen Gegebenheiten Rechnung zu tragen, der Innendurchmesser des ersten Wellfederbereichs größer als der Außendurchmesser des zweiten Wellfederbereichs sein.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Wellfeder zudem einen dritten Wellfederbereich mit einem dritten, vom ersten und zweiten Außendurchmesser verschiedenen Außendurchmesser aufweisen, der ebenfalls vorzugsweise einen Wellenberg aufweisen kann. Eine derartige Ausbildung kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die baulichen Gegebenheiten eine derartige Ausgestaltung erfordern.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Wellfeder nicht nur einen einzigen ersten und einen einzigen zweiten Wellfederbereich auf, sondern es gibt mindestens einen weiteren ersten und einen weiteren zweiten Wellfederbereich, die alternierend entlang des Umfangs der Wellfeder angeordnet sind. Dabei kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn der umfänglich beanspruchte Bereich des ersten Wellfederbereichs und der umfänglich beanspruchte Bereich des zweiten Wellfederbereichs nicht gleich groß ausgebildet sind. Dadurch kann zum einen ebenfalls die Steifigkeit der Wellfeder beeinflusst werden und zum anderen kann die Wellfeder wiederum an die baulichen Gegebenheiten angepasst werden.
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Vorteilhafterweise kann auch mehr als ein Wellenberg in einem der Wellfederbereiche vorgesehen sein. Dadurch können mehrere Abstützbereiche pro Wellfederbereich geschaffen werden und die Steifigkeit der Wellfeder kann zudem beeinflusst werden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Wellfeder mindesten eine Abstützfläche, insbesondere an einem Wellenberg, auf, die eine zu der Breite des den Abstützfläche umfassenden Wellfederbereichs vergrößerte Breite aufweist. Dadurch kann eine Vergrößerung der Abstützflächen erreicht werden und damit eine Vergrößerung der von der Wellfeder aufgebrachten Reibung.
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Wie oben schon erwähnt, betrifft ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung einen mehrstufigen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere Torsionsschwingungsvordämpfer für eine Kupplungsscheibe, mit einer auf einem ersten Teilkreis angeordneten ersten Vordämpferstufe und einer auf einem zweiten Teilkreis angeordneten zweiten Vordämpferstufe, der eine Wellfeder wie oben beschrieben umfasst.
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Ein weiterer Aspekt umfasst eine Kupplungsscheibe mit einem derartigen Torsionsschwingungsdämpfer.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung definiert.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die dargestellten Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
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1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe mit erfindungsgemäßem Torsionsschwingungsdämpfer durch
A eine innere Vordämpferstufe und
B eine äußere Vordämpferstufe,
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2: eine schematische Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer aus 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wellfeder,
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3: eine schematische perspektivische Ansicht der in 2 dargestellten Wellfeder,
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4: eine schematische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wellfeder,
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5: eine schematische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wellfeder, und
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6: eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wellfeder.
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Im Folgenden werden gleiche und funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe 1 mit einem erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer 2, wobei Teilfigur A einen Schnitt durch ein erstes radial innenliegendes Federpaket 4 und Teilansicht B einen Schnitt durch ein zweites radial außenliegendes Federpaket 6 des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers 2 darstellt. Dabei definiert das radial innenliegende Federpaket 4 eine erste Vordämpferstufe und das radial außenliegenden Federpaket 6 eine zweite Vordämpferstufe.
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Wie allgemein bekannt, ist die Kupplungsscheibe 1 konzentrisch zu einer Drehachse D ausgebildet und weist eine Nabe 8 mit einer Innenverzahnung 10 zum drehfesten Aufsetzen auf eine nicht dargestellte Getriebewelle auf. Am Außenumfang weist die Nabe 8 eine Außenverzahnung 12 auf, die die Elemente der Torsionsdämpfereinrichtung 2, für ein Leerlaufsystem, einen Torsionsschwingungshauptdämpfer 14 und die Kupplungsscheibe 16 trägt, wobei die Reibbeläge 20 der Kupplungsscheibe von einem Deckblech 18 getragen werden.
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Das Vordämpfersystem 2 ist zwischen dem Deckblech 18 und einer Nabenscheibe 22 des Torsionsschwingungsdämpfers 14 angeordnet. Wie insbesondere aus den vergrößerten Darstellungen Z bzw. Y zu entnehmen ist, weist das Vordämpfersystem 2 ebenfalls eine die Federn 4 bzw. 6 mit Kraft beaufschlagende Zwischenscheibe 24 auf, über die Torsionsschwingungen im Leerlauf bzw. während geringer Lasten an die Federn 4 bzw. 6 übergeben werden.
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Wie den 1A und 1B und der vergrößerten Darstellung Y und Z zu entnehmen ist, ist demnach der Torsionsschwingungsdämpfer 2 als zweistufiger Torsionsschwingungsdämpfer ausgebildet, dessen Federpakete 4, 6 radial ineinander verschachtelt sind. Um dennoch eine platzsparende Reibeinrichtung in Form einer Wellfeder 26 bereitzustellen, ist die Wellfeder 26 derart ausgebildet, dass sie in einem ersten Wellfederbereich 28 das innenliegende Wellfederpaket 4 radial außen umfasst und in einem zweiten Wellfederbereich 30 das radial außenliegende Federpaket 6 radial innen umfasst. Dies ist insbesondere gut in der Aufsicht von 2 zu sehen.
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Wie 2 weiter zu entnehmen, weisen der erste Wellfederbereich 28 und der zweite Wellfederbereich 30 der erfindungsgemäßen Wellfeder 26 Außendurchmesser A1 bzw. A2 auf, die voneinander verschieden ausgebildet sind. Insbesondere ist, wie 2 zu entnehmen ist, der Außendurchmesser A1 des ersten Wellfederbereichs 28 größer als der Außendurchmesser A2 des zweiten Wellfederbereichs 30. Dabei kann, wie der perspektivischen Ansicht aus 3 zu entnehmen, jedem Wellfederbereich 28, 30 jeweils ein Wellenberg 32, 34 zugeordnet werden. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, jedem Wellfederbereich 28, 30 mehr als einen Wellenberg zuzuordnen. Mit diesem Wellenberg 32, 34 stützt sich die Wellfeder 26 vorzugsweise an der Zwischenscheibe 24 ab.
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In 2 ist weiterhin dargestellt, dass die erfindungsgemäße Wellfeder 26 zudem einen ersten Innendurchmesser I1 und einen zweiten Innendurchmesser I2 im ersten bzw. zweiten Wellfederbereich 28, 30 aufweist. Dabei ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Innendurchmesser I1 des ersten Wellfederbereichs 28 derart angepasst, dass er größer ist als der Außendurchmesser des Wellenpakets 4, während der Außendurchmesser A2 des zweiten Wellfederbereichs 30 kleiner ist als der Innendurchmesser des äußeren Federpakets 6 des Torsionsschwingungsdämpfers 2. Dadurch kann die Wellfeder 26 ohne weiteren radialen oder axialen Bauraum zu beanspruchen, in der Federebene der Federpakete 4, 6 aufgenommen werden.
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Weiterhin ist 2 zu entnehmen, dass die Breite der Wellfeder 26 über ihren gesamten Umfang im Wesentlichen gleich ausgestaltet ist. Da jedoch die Außendurchmesser A1, A2 in den einzelnen Wellfederbereichen 28, 30 variieren, ist trotz gleicher Breite eine unterschiedliche Steifigkeit der Wellfeder 26 in den Wellfederbereichen 28 bzw. 30 gegeben. Dabei ist insbesondere der innenliegende zweite Wellfederbereich 30 steifer ausgebildet als der außenliegende Wellfederbereich 28.
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Um eine möglichst gleiche Steifigkeit über die gesamte Wellfeder 26 auszubilden, kann, wie das Ausführungsbeispiel von 4 zeigt, die Breite der Wellfeder 26, im zweiten Wellfederbereich 30 von der im ersten Wellfederbereich 28 unterschiedlich, insbesondere kleiner, sein. Dadurch kann eine im Wesentlichen homogene Steifigkeit der Wellfeder 26 über ihren Umfang erreicht werden.
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Da, wie oben beschrieben, die Wellfeder 26 insbesondere im Bereich ihrer Wellenberge 32, 34 die Zwischenscheibe 24 kontaktiert, kann in diesem Kontaktbereich, eine Abstützfläche vorgesehen sein, deren Breite vergrößert ist. Eine derartige Ausgestaltung ist in 5 zu sehen, bei der die Wellfeder 26 im ersten Wellfederbereich 28 im Bereich des Wellenbergs 32 eine Abstützfläche 36 aufweist, die nach radial außen vergrößert ist. Ebenfalls in 5 zu sehen ist, dass im zweiten Wellfederbereich 30 ebenfalls eine vergrößerte Abstützfläche 38 vorgesehen ist, die sich in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl nach radial innen als auch nach radial außen erstreckt. Selbstverständlich kann auch jede andere Form der Vergrößerung gewählt werden.
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Aufgrund der vergrößerten Abstützflächen 36, 38 kann die Reibung an der Zwischenscheibe 24 und damit die Reibung der Wellfeder 26 insgesamt vergrößert werden.
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Wie allen 2 bis 5 zu entnehmen, hat die Wellfeder zudem eine weitere Funktion, da sie aufgrund ihrer Ausgestaltung verdrehsicher und zentriert ausgebildet ist. Auf zusätzliche Nasen oder Montagesicherungselemente kann deshalb verzichtet werden.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Wellfeder 26, bei der nicht nur ein erster und ein zweiter Wellfederbereich 28, 30 mit unterschiedlichen Außendurchmessern A1, A2 gegeben ist, sondern zudem ein dritter Wellfederbereich 40 mit ebenfalls unterschiedlichem Außendurchmesser A3 vorgesehen ist. Eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die baulichen Gegebenheiten eine zusätzliche Kontur erforderlich macht.
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Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Wellfeder einen Torsionsschwingungsdämpfer bereitzustellen, der besonders kompakt ausbildbar ist, da er trotz vorhandener Wellfeder und radial verschachtelter Federpakete keinen größeren radialen oder axialen Bauraumbedarf aufweist. Zudem ist die Wellfeder über ihre Form verdrehsicher und zentriert angeordnet, so dass auf zusätzliche Bauelemente verzichtet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsscheibe
- 2
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 4
- inneres Federpaket
- 6
- äußeres Federpaket
- 8
- Nabe
- 10
- Innenverzahnung
- 12
- Außenverzahnung
- 14
- Torsionsschwingungshauptdämpfer
- 16
- Kupplungsscheibe
- 18
- Deckblech
- 20
- Reibbeläge
- 22
- Nabenscheibe
- 24
- Zwischenscheibe
- 26
- Wellfeder
- 28
- erster Wellfederbereich
- 30
- zweiter Wellfederbereich
- 32
- erster Wellenberg
- 34
- zweiter Wellenberg
- 36
- erste Abstützfläche
- 38
- zweite Abstützfläche
- 40
- dritter Wellfederbereich
- A1
- erster Außendurchmesser
- A2
- zweiter Außendurchmesser
- A3
- dritter Außendurchmesser
- I1
- erster Innendurchmesser
- I2
- zweiter Innendurchmesser
- D
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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