DE102013219408A1

DE102013219408A1 - Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102013219408A1
Application number: DE201310219408
Authority: DE
Inventors: Stefan Jung
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-04-03
Also published as: DE112013004856A5; WO2014053132A1

Abstract

Ein Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für eine Kupplungsscheibe oder einen Wandler, umfasst ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil, die entgegen einer Dämpfungseinrichtung verdrehbar sind. Ferner sind wenigstens im Wesentlichen in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung ausgerichtete Energiespeicher und ggf. parallel zu diesen wirksame Hysteresemittel vorgesehen. Dabei sind die eine oder mehrere der Federn und/oder die Federfenster derart ausgebildet, dass die Federn orientiert in die Federfenster einlegbar und in diesen gegen Verdrehung sicherbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit zumindest einem Eingangsteil und zumindest einem Ausgangsteil, die entgegen einer Dämpfungseinrichtung verdrehbar sind, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer wenigstens im Wesentlichen in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung gegenüber der Rotationsachse des Torsionsschwingungsdämpfers ausgerichtete Energiespeicher und ggf. parallel zu diesen wirksame Hysteresemittel aufweist. Derartige Torsionsschwingungsdämpfer sind beispielsweise durch die US 3,578,121 C oder die US 3,414,101 C bekannt geworden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Druckfedern für Torsionsdämpfer zur Isolierung/ Dämpfung der Motoranregungen im Antriebsstrang. Derartige Druckfedern können beispielsweise in Torsionsdämpfern in Wandlern oder für Kupplungsscheibendämpfer eingesetzt werden. In Anwendungen in einem Fahrzeug, insbesondere einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, sind Druckfederbrüche aufgrund überhöhter Spannungen bekannt geworden, die zu Ausfällen im Feld führen können.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer der Eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem Druckfederbrüche mit höherer Sicherheit vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Torsionsschwingungsdämpfer mit zumindest einem Eingangsteil und zumindest einem Ausgangsteil, die entgegen einer Dämpfungseinrichtung verdrehbar sind. Der Torsionsschwingungsdämpfer umfasst Federn als Energiespeicher, wobei die Federn wenigstens im Wesentlichen in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung gegenüber der Rotationsachse des Torsionsschwingungsdämpfers ausgerichtet sind, wobei die Federn und/oder Federfenster in einem Eingangs- oder Ausgangsteil derart ausgebildet sind, dass die Federn orientiert in deren Federfenster einlegbar und gegen Verdrehung sicherbar sind.
Bevorzugterweise sind dass die Endbereiche zumindest einer der Federn in einer Weise umgeformt, dass diese im eingebauten Zustand zur Anlage an eine der Seitenflächen der Seitenscheiben oder des Flansches kommen und hierdurch die Verdrehsicherung bewirkt ist. In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine der Federn zumindest in einem Teilbereich mit einer Krümmung gestaltet, wodurch die Verdrehsicherung bewirkt ist. In noch einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eines der Federfenster in einem Teilbereich einen Vorsprung auf, welcher im eingebauten Zustand eine Kontur der entsprechenden Feder hintergreift, wodurch die Verdrehsicherung bewirkt ist.
Ein gemäß der Erfindung ausgestalteter Torsionsschwingungsdämpfer zeichnet sich also unter anderem dadurch aus, dass bei der Auslegung dieser Druckfedern die auf die Federn wirkenden Torsions- und Biegespannungen unter Berücksichtigung von Drehzahl und Moment und die Spannungsunterschiede je nach Einbaulage (z. B. die Lage der Endwindung) der Feder im Federfenster berücksichtigt werden können. Es ist also möglich die Federn bezüglich Biege-, Torsions- und Hauptspannung zu berechnen und undefinierte Spannungszustände durch Drehungen der Feder zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der 1 bis 7 na her erläutert. Dabei zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftübertragungsvorrichtung mit einem mehrstufigem Torsionsdämpfer,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kraftübertragungsvorrichtung mit einem einstufigen Torsionsdämpfer,
3 und 4 ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsscheibe in einer Kraftübertragungsvorrichtung mit einem einstufigen Torsionsdämpfer (Drehschwingungsdämpfer),
5 ein Diagramm mit Belastungen einer Druckfeder für einen der Torsionsdämpfer 100 der 1 bis 4;
6 Ansichten einer ersten Ausführungsform von verdrehgesicherten Druckfedern für eine Kraftübertragungsvorrichtung;
7 Ansichten einer zweiten Ausführungsform von verdrehgesicherten Druckfedern für eine Kraftübertragungsvorrichtung, und
8 eine dritte Ausführungsform einer verdrehgesicherten Druckfeder für eine Kraftübertragungsvorrichtung.
1 verdeutlicht eine mögliche Verwendungssituation für einen Torsionsdämpfer nach der vorliegenden Erfindung. Eine Kraftübertragungsvorrichtung 100 insgesamt umfasst hierbei eine hydrodynamische Komponente 114 mit zumindest einem bei Leistungsübertragung von einem Eingang 102 zu einem Ausgang 104 als Pumpenrad 106 fungierenden ersten Schaufelrad und einem als Turbinenrad 108 fungierenden zweiten Schaufelrad. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die hydrodynamische Komponente als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler 116 ausgeführt und umfasst zusätzlich zumindest noch ein Leitrad L, welches sich an einem ortsfesten Element über einen Freilauf 110 an einem ortsfesten oder rotierbaren Element abstützt. Im dargestellten Fall erfolgt die Abstützung an der Stützwelle 136. Denkbar ist auch die Ausführung der hydrodynamischen Komponente 114 in Form einer hydrodynamischen Kupplung. In diesem Fall ist diese frei von einem Leitrad. Die Funktion besteht dann lediglich in der Drehzahlwandlung, während der hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentwandler 116 als hydrodynamisches Getriebe fungiert. Die Verbindung zwischen Eingang 102 und Ausgang 104 über die hydrodynamische Komponente 114 beschreibt einen hydrodynamischen Leistungszweig 138. Ferner umfasst die Kraftübertragungsvorrichtung 100 ein mit einer Antriebswelle eines Antriebsaggregates verbindbares Gehäuse 118, welches drehfest mit dem Pumpenrad 106 verbunden ist und in axialer und in radialer Richtung das Turbinenrad 108 unter Bildung eines Innenraums 120 umschließt. Das Gehäuse 118 kann dabei ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. In der Regel umfasst dieses im einfachsten Fall ein Deckelelement 122, das den Eingang 102 der Kraftübertragungsvorrichtung 100 bildet oder mit diesem drehfest gekoppelt ist und mit einer drehfest mit dem Pumpenrad 106 verbundenen oder eine integrale Baueinheit mit dieser bildenden Pumpenradschale 150 verbunden ist.
Dabei wird das Pumpenrad 106 über das Gehäuse 118, insbesondere das Deckelelement, 122 angetrieben. Das Turbinenrad 108 ist mit einer Welle eines anzutreibenden Stranges, insbesondere einer Getriebeeingangswelle 124, wenigstens mittelbar drehfest verbunden. Wenigstens mittelbar bedeutet dabei entweder direkt oder über weitere Übertragungselemente, wobei die Drehzahl- und das Moment an den Übertragungselementen über- oder untersetzt werden kann, dass heißt eine Drehzahl- und Drehmomentwandlung erfolgen kann oder aber ungewandelt übertragen wird. Die Kraftübertragungsvorrichtung 100 umfasst des weiteren eine im Innenraum 120 angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung 126 zur Überbrückung bzw. Umgehung der Leistungsübertragung über die hydrodynamischen Komponente 114 und damit des hydrodynamischen Leistungszweiges 138 in einem zweiten, mechanischen Leistungszweig 140. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 126 umfasst zumindest zwei Kupplungsteile 126.1 und 126.2, die miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Je nach Art der verwendeten Kupplungseinrichtung und Wirkprinzip können diese verschiedenartig ausgeführt sein. Vorzugsweise werden reibschlüssige Kupplungen verwendet. Der erste und der zweite Kupplungsteil 126.1, 126.2 wird dabei von reibflächentragenden bzw. mit diesen in Wirkverbindung bringbaren Elementen gebildet.
Beide Leistungszweige 138, 140 sind parallel zueinander angeordnet, wobei die Leistungsübertragung über jeden Zweig allein oder aber gleichzeitig in Leistungsverzweigung über beide erfolgen kann. Ferner vorgesehen ist die vorliegende Dämpfereinheit 128 (im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als „Torsionsdämpfer“ bezeichnet), umfassend zumindest zwei Dämpferstufen 130 und 132, die innerhalb der Dämpfereinheit 128 zueinander in Reihe geschaltet sind. Vorliegend ist die Dämpfereinheit 128 zu beiden Leistungszweigen 138 und 140 in Reihe geschaltet, dass heißt beiden Leistungszweigen im Kraftfluss zwischen Eingang 102 und Ausgang 104 in Reihe nachgeordnet. Die einzelnen Dämpferstufen 130 und 132 werden somit in beiden Leistungszweigen durchlaufen bzw. wirksam. Dies gilt für den Traktionsbetrieb als auch bei Kraftflussumkehr im Schubbetrieb. Die Dämpfereinheit 128 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Reihenturbinendämpfer ausgeführt, bei welchem die Turbinenmasse vor den beiden Dämpferstufen 130, 132 liegt.
Räumlich ist eine Dämpferstufe in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse 112 der Kraftübertragungsvorrichtung 100 betrachtet radial innerhalb der anderen Dämpferstufe angeordnet, hier ist die Dämpferstufe 132 radial innerhalb der Dämpferstufe 130 angeordnet. Die Dämpferstufe 130 wird dabei als erste radial äußere Dämpferstufe und die Dämpferstufe 132 als zweite radial innere Dämpfungsstufe bezeichnet. Dabei fungiert bezogen auf die Gesamtfederkennlinie der Dämpfereinheit die radial äußere Dämpferstufe als Hauptdämpferstufe und die radial innere Dämpferstufe als Vordämpferstufe. Hauptdämpferstufe bedeutet, dass über diese dass Maximalmoment zu übertragen ist, weshalb diese auch durch größere Übertragungsmittel charakterisiert ist. Vordämpfer bedeutet, dass dieser in der Gesamtkennlinie der Dämpfereinheit den ersten Teil der Drehmoment-Federkennlinie beschreibt. Bezogen af den Kraftfluss bedeutet dies, dass zuerst die Vordämpferstufe wirkt und danach die Hauptdämpferstufe. Durch die generelle Anordnung dieser zusätzlichen Dämpferstufe 132 radial innen ergeben sich insgesamt geringere Gewichte, Massenträgheiten und Kosten.
Vorliegend erfolgt eine drehfeste Verbindung zwischen dem Turbinenrad 108 und der Dämpfereinheit 128 in radialer Richtung betrachtet im Bereich des in radialer Richtung inneren Bereiches 134, insbesondere Innendurchmesser des Turbinenrades 108. Die 1 verdeutlicht dabei eine konstruktive Ausführungsform mit Anordnung der Turbinenmasse vor den beiden Dämpferstufen 130, 132 bzw. die Anbindung der einzelnen Leistungszweige, des hydrodynamischen Leistungszweiges 138 und des mechanischen Leistungszweiges 140, an die Dämpfereinheit 128 und die einzelnen Dämpferstufen 130 und 132. Jede der Dämpferstufen 130 und 132 wird von einer Einrichtung 142 zur Dämpfung von Schwingungen bzw. 144 gebildet wird, wobei die Einrichtungen 142 und 144 in der Dämpfereinheit 128 zusammengefasst sind. Jede einzelne Dämpferstufe 130, 132 ist daher durch einen Eingangsteil 142.1 bzw. 144.1 und einen Ausgangsteil 142.2 bzw. 144.2 charakterisiert.
Die Begriffe „Eingangsteil“ und „Ausgangsteil“ stehen dabei für die Funktion und können sich konstruktiv aus einem oder mehreren Bauelementen zusammensetzen. Die Funktion als Eingangsteil und Ausgangsteil bezieht sich dabei auf die Kraftflussrichtung im Traktionsbetrieb, das heißt bei Leistungsübertragung vom Eingang 102 zum Ausgang 104. Im Schubbetrieb wird die Funktion des Eingangsteiles dann dementsprechend dem Ausgangsteil zugeordnet.
Die Ein- und Ausgangsteile der einzelnen Dämpferstufen 130, 132 sind miteinander über Mittel 146, 148 zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung gekoppelt. Dabei kann eine Funktionskonzentration erzielt werden, indem einzelne Elemente der einen Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen gleichzeitig zur Ausbildung eines Elements der anderen Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen genutzt werden können. Für die Definition radial innere und äußere Dämpferstufe ist die Anordnung der Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung 146, 148 maßgebend. Die Anordnung erfolgt dabei auf unterschiedlichen Durchmessern bezogen auf die Rotationsachse 112.
Jede Einrichtung 142, 144 zur Dämpfung von Schwingungen umfasst dabei einen Eingangsteil 142.1 bzw. 144.1 und zumindest einen Ausgangsteil 142.2 bzw. 144.2, wobei Eingangsteil und Ausgangsteil jeweils über Mittel 146 bzw. 148 zur Feder- und/oder Dämpfungskupplung miteinander gekoppelt sind. Dabei kann auch eine Funktionskonzentration in den Mitteln 146, 148 erfolgen, indem die Mittel zur Feder- und Dämpfungskopplung von den gleichen Bauelementen gebildet sind. Dies hängt im einzelnen auch von der konkreten Ausführung der einzelnen Einrichtungen 142, 144 zur Dämpfung von Schwingungen und des gewählten Dämpferprinzips ab. Eingangsteil 142.1, 144.1 und Ausgangsteil 142.2, 144.2 sind dabei relativ zueinander begrenzt in Umfangsrichtung verdrehbar. Je nachdem, ob diese Elemente mit Anschlusselementen im Kraftfluss direkt drehfest gekoppelt sind, fungieren diese als elastische Kupplungen, das heißt die Einrichtung 142 bzw. 144 dient dabei gleichzeitig der Drehmomentübertragung und dem Ausgleich bzw. Abbau von Drehmomentstößen oder aber bei Entkoppelung eines Teils als Tilger, das heißt ein Element, beispielsweise der Ausgangsteil ist frei von einer drehfesten Kopplung mit einem Anschlusselement.
2 verdeutlicht anhand eines Axialschnittes eine weitere Ausführung einer Kraftübertragungsvorrichtung 100 mit mindestens einem Eingang 114 und einem Ausgang 118. Die Kraftübertragungsvorrichtung 100 umfasst zumindest eine hydrodynamische Komponente 114, welche im Kraftfluss zwischen dem Eingang 114 und dem Ausgang 118 zumindest ein als Pumpenrad 106 fungierendes erstes Schaufelrad und ein als Turbinenrad 108 fungierendes zweites Schaufelrad aufweist, die miteinander einen Arbeitsraum bilden, welcher je nach Ausführung und/oder Betriebsweise entweder vollbefüllt oder aber befüllbar ausgebildet ist. Die hydrodynamische Komponente 114 ist im dargestellten Fall in besonders vorteilhafter Ausführung als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler ausgeführt. Dieser umfasst neben dem Pumpenrad 106 und dem Turbinenrad 108 zumindest noch ein Leitrad 152 als Reaktionsglied. Damit dient diese hydrodynamische Komponente 114 der gleichzeitigen Wandlung von Drehzahl und Drehmoment. Das Pumpenrad 106 ist zumindest mittelbar mit dem Eingang 114 drehfest verbunden. Die Kopplung erfolgt hier über ein drehfest mit dem Pumpenrad 106 verbundenes Gehäuse 118, welches vorzugsweise direkt den Eingang 114 bildet. Dieses kann vielgestaltig ausgeführt sein.
Das Gehäuse 118 erstreckt sich in axialer Richtung über die Erstreckung des Turbinenrades 108 (in Einbaulage betrachtet) hinaus und bildet einen Innenraum 120. Der Innenraum 120 kann weitere Komponenten, insbesondere eine schaltbare Kupplungseinrichtung 126 und eine Vorrichtung 154 zur Dämpfung von Schwingungen, aufnehmen. Das Gehäuse 118 ist hier zumindest zweiteilig ausgeführt, umfassend ein erstes Gehäuseteil 118.1, welches von einem Gehäusedeckel 122 gebildet wird, und einen zweiten Gehäuseteil 118.2, das im wesentlichen von der Pumpenradschale 150 oder einem drehfest mit der Pumpenradschale 150 gekoppelten schalenförmigen Element gebildet ist
Der übrige Aufbau der Kraftübertragungsvorrichtung 1 stellt eine vorteilhafte Variante in Dreikanalbauweise dar. Andere Ausführungen, insbesondere in Zweikanalbauweise, sind denkbar. Bei der dargestellten Ausführung weist die schaltbare Kupplungseinrichtung 126 einen ersten Kupplungsteil 126.1 auf, der drehfest mit dem Eingang 114 verbunden ist oder von diesem gebildet wird, und einen weiteren zweiten Kupplungsteil 126.2, der zumindest mittelbar drehfest mit dem Ausgang 118 der Kraftübertragungsvorrichtung 100 gekoppelt ist, im dargestellten Fall über die Vorrichtung 154 zur Dämpfung von Schwingungen. Der erste Kupplungsteil 126.1 und der zweite Kupplungsteil 126.2 sind über eine Stelleinrichtung 156 wenigstens mittelbar miteinander in Wirkverbindung bringbar. Die einzelnen Kupplungsteile 126.1 und 126.2 umfassen dazu zumindest einen Träger und an diesem drehfest, zumindest teilweise in axialer Richtung verschiebbar geführte reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Elemente, die miteinander über die Stelleinrichtung 156 in Wirkverbindung bringbar sind. Die Stelleinrichtung 156 umfasst im dargestellten Fall beispielhaft ein Kolbenelement 164, welches in axialer Richtung verschiebbar gegenüber den beiden Kupplungsteilen 126.1 und 126.2 geführt ist. Das Kolbenelement 164 ist in axialer Richtung druck- und flüssigkeitsdicht zumindest an einem der Kupplungsteile, hier an beiden Kupplungsteilen 126.1, 126.2 bzw. den drehfest mit diesen gekoppelten Elementen geführt. Im dargestellten Fall erfolgt die druck- und flüssigkeitsdichte Führung im Bereich des Außenumfangs des Kolbenelements 164 am drehfest mit dem Eingang 114 und damit dem Gehäuseteil 118.1 gekoppelten Außenlamellenträger des ersten Kupplungsteiles 126.1 und im Bereich des Innenumfangs an einem drehfest mit dem Innenlamellenträger des zweiten Kupplungsteiles 126.2 über die Vorrichtung 154 zur Dämpfung von Schwingungen gekoppelten Nabe 158, welche auch als Dämpfernabe bezeichnet wird, da diese mit der Vorrichtung 154 zur Dämpfung von Schwingungen gekoppelt ist.
Bezüglich der Ausbildung der Vorrichtung 154 zur Dämpfung von Schwingungen bestehen ebenfalls keine Restriktionen. Im dargestellten Fall ist diese sowohl der hydrodynamischen Komponente 114 als auch der schaltbaren Kupplungseinrichtung 126 jeweils in Reihe im Kraftfluss vom Eingang 114 zum Ausgang 118 nachgeordnet. Andere Ausführungen sind denkbar, insbesondere ist es nicht zwingend erforderlich, die Vorrichtung 154 zur Dämpfung von Schwingungen auch der hydrodynamischen Komponente 114 nachzuordnen. Die Vorrichtung 154 kann als mechanischer Dämpfer, mechanisch-hydraulischer Dämpfer oder als rein hydraulischer Dämpfer ausgeführt werden. Im dargestellten Fall ist dieser vorzugsweise als mechanischer Dämpfer ausgeführt, umfassend zumindest einen Primärteil 160 und einen Sekundärteil 162, die in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind und über Mittel 146 zur Drehmomentübertragung und/oder Dämpfungskopplung miteinander gekoppelt sind. Die Vorrichtung 154 fungiert damit als elastische Kupplung. Die Mittel 146 zur Drehmomentübertragung und/oder Dämpfungskopplung umfassen zumindest eine Federeinheit, die insbesondere als Druckfeder ausgebildet sein kann, wobei über die Anordnung und Ausgestaltung dieser sowie die ein- oder mehrteilige Ausführung von Primärteil 160 und Sekundärteil 162 unterschiedliche Dämpferanordnungen, beispielsweise ein- oder mehrstufige Reihendämpfer oder Paralleldämpfer realisierbar sind. Im dargestellten Fall wird beispielhaft der Primärteil 160 von zwei Gehäusescheiben gebildet, wobei jede drehfest mit den im Kraftfluss vom Eingang 114 zum Ausgang 118 betrachtet jeweiligen Ausgängen von schaltbarer Kupplungseinrichtung 126 und hydrodynamischer Komponente 114 gekoppelt sind.
Im dargestellten Fall erfolgt die Kopplung des Primärteiles 160 mit dem Innenlamellenträger des zweiten Kupplungsteiles 126.2 und dem Turbinenrad T. Der Sekundärteil 162 ist in axialer Richtung zwischen den beiden Gehäusescheiben des Primärteiles 160 angeordnet und drehfest mit der Nabe 158 verbunden, hier im Bereich seines Innenumfangs über eine Verzahnung. Die Vorrichtung 154 zur Dämpfung von Schwingungen selbst ist beispielhaft als einstufige Dämpferanordnung ausgeführt, umfassend eine Mehrzahl von sich jeweils in Umfangsrichtung an ihren voneinander weg weisenden Endbereichen wechselweise am Primärteil 160 und am Sekundärteil 162 abstützenden Federeinheiten 355, 360 oder 365.
In 3 ist ein Drehschwingungsdämpfer 200 in einer Draufsicht und in 4 als Längsschnitt dargestellt. Der Drehschwingungsdämpfer 200 umfasst eine Nabe 305, die mit einer Innenverzahnung 310 versehen ist. Die Innenverzahnung 310 dient dazu, die Nabe 305 drehfest mit einer (nicht dargestellten) Getriebeeingangswelle eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs zu verbinden. Des Weiteren ist die Nabe 305 mit einer Außenverzahnung 315 versehen, durch welche die Nabe 305 mit zwei Zwischenteilen 320, 325 drehfest verbindbar ist. Die Zwischenteile 320, 325 erstrecken sich flanschartig in radialer Richtung und werden daher auch als Nabenflansche bezeichnet. Die Begriffe radial, axial und in Umfangsrichtung beziehen sich auf eine Drehachse 330 des Drehschwingungsdämpfers 200.
Durch Lagereinrichtungen 335, 340 sind zwei Seitenteile 345, 350 relativ zu den Zwischenteilen 320, 325 gegen die Federwirkung von Federeinrichtungen 355, 360, 365 begrenzt verdrehbar. Der Verdrehwinkel wird durch Abstandsbolzen 370 begrenzt, die an den Seitenteilen 345, 350 befestigt sind und sich durch die Zwischenteile 320, 325 hindurch erstrecken. Die Abstandsbolzen 370 sind als Stufenbolzen ausgeführt und mit den Seitenteilen 345, 350 vernietet. Die Zwischenteile 320, 325 sind in axialer Richtung zwischen den Seitenteilen 345, 350 angeordnet. An dem Seitenteil 320 ist radial außen eine Kupplungsscheibe 385 mit zwei Reibbelaghälften 375, 380 befestigt.
5 zeigt ein Diagramm 500 mit Belastungen einer Druckfeder 505, die einer der Druckfedern 142, 144 aus 1, 146, 148 aus 2 oder 355, 360, 365 aus 3 oder 4 entspricht. In horizontaler Richtung ist eine Einbaulage der Druckfeder 505 und in vertikaler Richtung eine Belastung der Druckfeder 505 angetragen. Im unteren Bereich von 5 ist eine Darstellung der Druckfeder 505 mit und ohne eine Kraftübertragungsvorrichtung 100 dargestellt. Bei stirnseitiger Ansicht der Druckfeder 505 ist ein dem Betrachter zugewandtes Ende 510 mit einem Punkt markiert. Am Diagramm 500 sind in horizontaler Richtung schematische Darstellungen von stirnseitigen Ansichten der Druckfeder 505 samt markierten Enden 510 angegeben, um die jeweilige Einbaulage zu symbolisieren.
Ein erster Verlauf 515 steht für eine maximale Hauptspannung, ein zweiter Verlauf 520 für eine maximale Biegespannung, ein dritter Verlauf 525 für eine maximale Torsionsspannung und einer vierter Verlauf 530 für eine Position der Druckfeder 505, ausgedrückt in Windungen der Druckfeder 505. Es ist zu sehen, dass je nach Einbaulage der Druckfeder 505 die maximale Biegespannung 520 um ca. 40 % und die maximale Torsionsspannung 525 um ca. 12 % variieren kann.
Um die Druckfeder 505 bezüglich einer vorbestimmten Belastung bzw. zu erwartenden Betriebsdauer dimensionieren zu können, ist es erforderlich, die Druckfeder 505 in ihrer Einbaulage an der Kraftübertragungsvorrichtung 100 zu fixieren, so dass sie sich im Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung 100 nicht um ihre Längsachse 515 drehen kann. Dabei nehmen bevorzugterweise alle Enden 510 der verwendeten Druckfedern 505 die gleiche Einbaulage bezüglich der Rotationsachse 112 ein. Beispielsweise können bei der Einbaulage 0° die markierten Enden 510 jeder Druckfeder 505 von der Rotationsachse 112 radial maximal entfernt sein. In einer Ausrichtung 180° können die Enden 510 radial maximal an die Rotationsachse 112 angenähert sein. Andere Einbaulagen ergeben sich entsprechend. Durch das Festlegen der Einbaulagen können die maximalen Spannungen auf die Druckfedern 505 entsprechend dem Diagramm 500 bestimmt werden. Auf der Basis der maximalen Spannungen können die Druckfedern 505 mittels Wöhlerkennlinien genauer dimensioniert werden.
Wie Eingangs beschrieben ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit zu finden, die Feder orientiert in das Federfenster eines Torsionsdämpfers einzulegen und gegen Verdrehung zu sichern. Dies soll ermöglichen, dass die Feder bzgl. Biege-, Torsions- und Hauptspannung berechnet werden kann und keine undefinierten Spannungszustände durch Drehungen der Feder entstehen. Durch eine vorgeschlagene und nachstehend beschriebene Verdrehsicherung/Orientierung der Federn im Dämpfer/Federfenster liegen alle Federn in der gleichen Einbaulage und unterliegen somit den gleichen Spannungsbelastungen. Durch die Verdrehsicherung ist es möglich, die Feder so im Federfenster zu orientieren, dass Spannungsmaxima vermieden werden. Die Spannungsreserve kann dazu genutzt werden die Leistung/ Federrate des Dämpfers zu verbessern. Der vorliegende Grundgedanke besteht also darin, möglichst alle Federn eines Dämpfers orientiert einzubauen und gegen Verdrehung zu sichern. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen sind dabei nur beispielhaft und damit nicht einschränkend zu verstehen. Weitere Varianten sind möglich.
In 6 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der die Endbereiche der Federn derart umgeformt sind, dass diese als Einhängung der Feder an den Seitenscheiben oder am Flansch dienen und dadurch eine Verdrehsicherung gebildet ist. Dabei zeigt 6A die Feder und 6B und 6C die Einbausituation für diese Feder. Bei konventionellen Federn sind die Endbereiche zur Bildung einer Auflagefläche zur Kraftübertragung „abgeschnitten“, so dass dort gerade keine Verdrehsicherung möglich ist.
In der in 6 dargestellten Ausführungsform sind die Enden 510 der Druckfeder 505 in axialer Richtung, bezogen auf die Längsachse 515, umgebogen. Die Verdrehsicherung ergibt sich dadurch, dass die axial umgebogenen Enden 510 jeweils seitlich an einem Flansch 605 anliegen, der ein Federfenster 610 trägt, in dem die Druckfeder 505 aufgenommen ist. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform sind zwei Flansche 605 vorgesehen, die mittels eines Abstandhalters 615 bezüglich der Rotationsachse 112 (nicht dargestellt) der Kraftübertragungsvorrichtung 100 axial versetzt sind. Die Enden 510 liegen derart an dem Flansch 605 bzw. den Flanschen 605 an, dass eine Drehung der Druckfeder 505 um ihre Längsachse 515 weder im noch gegen den Uhrzeigersinn möglich ist.
In 7 ist eine weitere Ausführungsvariante der Druckfeder 505 dargestellt, wobei die Darstellung der von 6 ähnelt. Auch in dieser Variante sind die Endbereiche 210 der Druckfedern 505 derart umgeformt, dass diese als Einhängung der Druckfeder 505 an den Seitenscheiben oder am Flansch 605 dienen und dadurch durch eine Verdrehsicherung an der Feder gebildet ist. Dabei zeigt 7A die Druckfeder 505 und 7B und 7C die Einbausituation für die Druckfeder 505.
In der in 7 dargestellten Ausführungsform sind die Enden 510 der Druckfedern 505 bezüglich einer Längsachse der Druckfeder 505, um die sich der Draht der Druckfeder 505 windet, radial nach außen umgeformt. An der Kraftübertragungsvorrichtung 100 ist die Druckfeder 505 wie bei der in 6 gezeigten Ausführungsform so angebracht, dass die Enden 510 derart an dem oder den Flanschen 605 anliegen, dass eine Drehung der Druckfeder 505 um ihre Längsachse unterbunden ist. Beispielsweise können die Enden 510 derart an Begrenzungen des Federfensters 610 im Flansch 605 anliegen, dass die Enden 510 jeweils seitlich in Eingriff mit einem der Flansche 605 geraten. Die Enden 510 können sich beispielsweise auch an Federflügeln 705 abstützen, die im Bereich der Federfenster 610 aus den Flanschen 605 herausgearbeitet sind.
In 8 ist eine weitere Ausführungsvariante gezeigt, bei der die Druckfeder 505 ähnlich einer Bogenfeder mit einer leichten Krümmung gestaltet ist. Somit ist sichergestellt, dass diese Druckfeder 505 sich im Betrieb nicht um ihre Längsachse 515 drehen kann und bei der Montage immer in der gleichen Position eingelegt wird. Besonders zu bevorzugen ist vorliegend, wenn alle Druckfeder 505 eines Dämpfers bzw. einer Kraftübertragungseinrichtung 100 orientiert/ gleich eingebaut sind und somit ein gleiches Spannungsniveau in allen Druckfedern 505 erreicht wird.
Die Druckfeder 505 kann so im Federfenster 610 des Flanschs 605 liegen, dass eine bezogen auf die Rotationsachse 112 radiale Außenseite am radial äußeren Federflügel 705 anliegt. In einer weiteren Ausführungsform entsteht diese Anlage erst, wenn die Kraftübertragungsvorrichtung 100 um die Rotationsachse 112 gedreht wird, so dass insbesondere ein mittlerer Abschnitt der Druckfeder 505 durch Fliehkräfte radial nach außen gedrückt wird.
Bezugszeichenliste

100: Kraftübertragungsvorrichtung
102: Eingang
104: Ausgang
106: Pumpenrad
108: Turbinenrad
110: Freilauf
112: Rotationsachse
114: hydrodynamische Komponente
116: hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler
118: Gehäuse
120: Innenraum
122: Deckelelement
124: Getriebeeingangswelle
126: Kupplungseinrichtung
126.1: erster Kupplungsteil
126.2: zweiter Kupplungsteil
128: Dämpfereinheit
130: erste Dämpferstufe
132: zweite Dämpferstufe
134: innerer Bereich
136: Stützwelle
138: hydrodynamischer Leistungszweig
140: mechanischer Leistungszweig
142: Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
142.1: Eingangsteil der Einrichtung 142
142.2: Ausgangsteil der Einrichtung 142
144: Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
144.1: Eingangsteil der Einrichtung 144
144.2: Ausgangsteil der Einrichtung 144
146: Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung
148: Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung
150: Pumpenradschale
152: Leitrad
154: Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
156: Stelleinrichtung
158: Nabe
160: Primärteil
162: Sekundärteil
164: Kolbenelement
305: Nabe
310: Innenverzahnung
315: Außenverzahnung
320: Zwischenteil
325: Zwischenteil
330: Drehachse
335: Lagereinrichtung
340: Lagereinrichtung
345: Seitenteil
350: Seitenteil
355: Federeinrichtung
360: Federeinrichtung
365: Federeinrichtung
370: Abstandsbolzen
375: Reibbelaghälfte
380: Reibbelaghälfte
385: Kupplungsscheibe
500: Diagramm
505: Druckfeder
510: Ende
515: erster Verlauf: max. Hauptspannung
520: zweiter Verlauf: max. Biegespannung
525: dritter Verlauf: max. Torsionsspannung
530: Position
605: Flansch
610: Federfenster
615: Abstandhalter
705: Federflügel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3578121 C [0001]
US 3414101 C [0001]

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer (100) mit einem Eingangsteil (142.1) und einem Ausgangsteil (142.2), die um eine Rotationsachse (112) drehbar sind und zwischen denen auf einem Umfang eine Druckfeder (505) wirkt, um eine vorbestimmte Verdrehung zwischen dem Eingangsteil (142.1) und dem Ausgangsteil (142.2) zu erlauben, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (505) derart am Torsionsschwingungsdämpfer (101) angebracht ist, dass die Druckfeder (505) gegen Verdrehung um ihre Längsachse (515) gesichert ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 1, wobei ein Ende (510) der Torsionsfeder (505) bezüglich ihrer Längsachse (515) in axialer Richtung umgebogen ist, um seitlich in das Eingangsteil (142.1) oder das Ausgangsteil (142.2) einzugreifen.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach Anspruch 1, wobei ein Ende (510) der Torsionsfeder (505) bezüglich ihrer Längsachse (515) in radialer Richtung umgebogen ist, um seitlich in das Eingangsteil (142.1) oder das Ausgangsteil (142.2) einzugreifen.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Druckfeder zumindest in einem Teilbereich mit einer Krümmung gestaltet ist und ein Federfenster (610) am Eingangsteil (142.1) oder dem Ausgangsteil (142.2) eine korrespondierende Krümmung aufweist.
Torsionsschwingungsdämpfer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federfenster (610) am Eingangsteil (142.1) oder dem Ausgangsteil (142.2) einen Vorsprung aufweist, welcher im eingebauten Zustand eine Kontur der Druckfeder (505) hintergreift, um die Druckfeder (505) gegen Verdrehung zu sichern.