-
Die Erfindung betrifft einen Torsionsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
-
Ein solcher Torsionsdämpfer ist in der gattungsgemäßen
EP 290 42 90 B1 offenbart. Dort ist ein verschwenkbarer Federteller mit einem Gelenk ausgebildet, welches innerhalb einer Gelenkaufnahme angeordnet ist. Die Gelenkaufnahme steht in Wirkverbindung mit einem Scheibenelement. Das Gelenk weist dabei im Querschnitt einen kreisbogenförmigen Abschnitt auf, an dem beidseitig eine flache Seite tangential anschließt. Die Gelenkaufnahme ist komplementär ausgebildet. Die beiden flachen Seiten weisen dabei einen spitzen Winkel zueinander auf, wobei dieser Öffnungswinkel an der Gelenkaufnahme größer ausgebildet ist als an dem Gelenk. Der Federteller kann über den kreisbogenförmigen Abschnitt verschwenken, bis bei maximaler Auslenkung die flache Seite von Gelenk und Gelenkabschnitt flächig aneinander liegen.
-
Es ist Aufgabe einen derartigen Torsionsdämpfer weiter zu verbessern.
-
Die vorstehende Aufgabe ist durch einen Torsionsdämpfer gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsvarianten erläutert.
-
Der Torsionsdämpfer weist ein Eingangselement und ein Ausgangselement auf, die koaxial zueinander angeordnet und winkelbegrenzt frei zueinander drehbar ausgebildet sind. Das Eingangselement und das Ausgangselement sind vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet. Der Torsionsdämpfer kann beispielsweise an einer Kupplungsscheibe ausgebildet sein oder als Zweimassenschwungrad.
-
Das Eingangselement und das Ausgangselement werden auch als koaxiale Elemente bezeichnet, wobei diese einteilig oder auch mehrteilig ausgebildet sein können. Eine beispielhafte Ausführungsvariante ist durch eine mittlere Nabenscheibe, die zwischen zwei Seitenscheiben angeordnet ist, gegeben.
-
Dem Eingangselement und dem Ausgangselement sind Federpakete zwischengeschaltet, die einer Relativdrehung von Eingangselement und Ausgangselement entgegenwirken. Das Federpaket ist durch ein oder mehrere Federelemente, insbesondere Schraubenfedern, ausgebildet, an dessen axialen Ende ein Federteller angeordnet ist. Günstigerweise ist an jedem axialen Ende ein Federteller angeordnet, insbesondere insgesamt zwei Federteller pro Federpaket.
-
Das Eingangselement und das Ausgangselement stellen gemeinsam einen Aufnahmeraum für das Federpaket bereit. Das Federpaket ist an oder innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet. Beispielhaft ist an Eingangselement und an Ausgangselement eine Aussparung ausgebildet, die sich an dem Torsionsdämpfer überlappen, um den Aufnahmeraum bereitzustellen. Ein solcher Aufnahmeraum wird oft durch mehrere, sich einander überlappende Federfenster an dem Eingangselement und an dem Ausgangselement bezeichnet.
-
Das Federpaket steht über den Federteller mit einem koaxialen Element in Anlagekontakt. Dieser Anlagekontakt zwischen Federteller und koaxialem kann unmittelbar oder mittelbar ausgebildet sein. Ein mittelbarer Anlagekontakt kann beispielhaft über ein Aufnahmeelement ausgebildet sein, welches entsprechend mit dem koaxialen Element verbunden ist. Der Federteller wirkt also einerseits mit dem Federelement und andererseits mit dem koaxialen Element zusammen.
-
Der Federteller weist einen im Wesentlichen scheibenförmigen Grundkörper mit einer Vorderseite auf, mit der die Schraubenfedern in Anlagekontakt stehen, sowie eine Rückseite mit einem Gelenk, welches dem Anlagekontakt mit dem Eingangselement sowie dem Ausgangselement dient. Die Vorderseite weist vorteilhafterweise eine oder mehrere Stufen auf, die der Anlage und der Zentrierung der Schraubenfedern dienen. Das Gelenk erstreckt sich von der Rückseite des Grundkörpers, im Wesentlichen senkrecht von der rückseitigen Oberfläche des Grundkörpers. Bezüglich des Torsionsdämpfers erstreckt sich das Gelenk in Umfangsichtung. Das Gelenk ist günstigerweise als stangenförmiger Abschnitt ausgebildet, der sich bezüglich der Axialrichtung des Torsionsdämpfers über die rückseitige Oberfläche, vorzugsweise über die gesamte rückseitige Oberfläche des Federtellers erstreckt.
-
Zudem ist an dem koaxialen Element eine Gelenkaufnahme ausgebildet, die mit dem Gelenk zusammenwirkt, um ein Verschwenken des Federtellers bereitzustellen. Die Gelenkaufnahme ist günstigerweise als Aussparung ausgebildet, die zu dem Gelenk im Wesentlichen komplementär ausgebildet ist. Mit Vorteil kann ein Gelenk über mehrere axial benachbarte Kontaktbereiche des stangenförmigen Abschnitts mit den entsprechenden Gelenkaufnahmen der koaxialen Elemente zusammenwirken. Das Gelenk ist dementsprechend an dem jeweiligen koaxialen Element an einer Gelenkaufnahme angeordnet.
-
Das Gelenk und die Gelenkaufnahme bilden jeweils eine Kontaktfläche aus, die zum erläuterten Zusammenwirken miteinander Anlagekontakt treten. Diese Kontaktflächen sind jeweils durch mehrere Abschnitte ausgebildet, die in den nachfolgenden Abschnitten ausführliche erläutert werden.
-
An dem Gelenk ist ein Schwenkabschnitt ausgebildet, der im Querschnitt betrachtet eine Kreisform aufweist. Der Schwenkabschnitt umfasst an dem stangenförmigen Abschnitt mit Vorteil den von der Rückseite des Federtellers am weitesten entfernten Punkt. An den Schwenkabschnitt schließt sich ein Anlageabschnitt an. Der Anlageabschnitt erstreckt sich von dem Schwenkabschnitt ausgehend tangential in Richtung Rückseite des Federtellers. Anschließend geht der Anlageabschnitt in einen Übergangsabschnitt über, der in die Rückseite des Federtellers übergeht. Mit Vorteil ist der Übergangsabschnitt im Querschnitt durch eine Kreisform ausgebildet. Günstigerweise sind alle Übergänge zwischen den einzelnen Abschnitten der Kontaktfläche des Federtellers durch tangentiale Übergänge ausgebildet.
-
Die vorige Ausführung beschreibt im Querschnitt im Wesentlichen eine Hälfte des Gelenks. Vorteilhafterweise sind das Gelenk und / oder der Federteller spiegelsymmetrisch ausgebildet, sodass keine fehlerhafte Montage erfolgen kann. Bezüglich des Torsionsdämpfers sind die radial inneren und die radial äußeren Abschnitte der Kontaktfläche identisch zueinander. Diese Identität bzw. Spiegelsymmetrie ist jedoch optional.
-
Die Gelenkaufnahme ist, wie bereits zuvor erwähnt, im Wesentlichen komplementär zu dem Gelenk, insbesondere komplementär zu den konkret erläuterten Abschnitten des Gelenks, ausgebildet.
-
Die Gelenkaufnahme weist dementsprechend vorteilhafterweise dieselben Abschnitte auf, wie das Gelenk. Die Gelenkaufnahme umfasst einen Schwenkabschnitt, der im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Der Radius der Schwenkabschnitte von Gelenk und Gelenkaufnahme sind mit Vorteil identisch oder nur geringfügig unterschiedlich. Dadurch wird eine große Kontaktfläche erzielt. Der Schwenkabschnitt umfasst günstigerweise den Punkt der Aussparung für die Gelenkaufnahme, die sich in Umfangsrichtung am weitesten in das koaxiale Element hinein erstreckt. An den Schwenkabschnitt schließt sich tangential ein Anlageabschnitt an. Der Anlageabschnitt geht vorteilhafterweise in einen Übergangsabschnitt über, der Wiederum in einen Sperrabschnitt übergeht, an dem sich die Rückseite des Federtellers bei maximaler Verschwenkung anlegt. Mit Vorteil sind alle Übergänge zwischen Abschnitten an der Gelenkaufnahme durch einen tangentialen Übergang ausgebildet. Der Sperrabschnitt ist nicht mehr direkt der Gelenkaufnahme zugeordnet, sondern bildet zumeist einen Teil eines Federfensters für den Aufnahmeraum des Federpakets.
-
Der Übergangsabschnitt der Gelenkaufnahme ist ebenfalls günstigerweise im Querschnitt durch eine Kreisform ausgebildet, wobei ein Radius des gelenkaufnahmeseitigen Übergangsabschnitts mit Vorteil größer ist als der Radius des gelenkseitigen Übergangsabschnitts.
-
Die Gelenkaufnahme weist mit Vorteil noch weitere Abschnitte auf, wobei die zuvor erläuterten mit den Abschnitten des Gelenks in Anlagekontakt treten können. Insbesondere treten bezüglich des Torsionsdämpfers die radial äußeren Abschnitte des Gelenks mit en radial äußeren Abschnitten der Gelenkaufnahme in Kontakt. Die radial inneren Abschnitte der Gelenkaufnahme sind demgegenüber von den radial inneren Abschnitten des Gelenks freigestellt. Dadurch können diese radial inneren Abschnitte von Gelenk und Gelenkaufnahme miteinander nicht in Anlagekontakt treten. Diese sogenannte Freistellung ermöglicht den Verschleiß und die auftretende Reibung zu verringern.
-
Im Gegensatz zu dem Gelenk sind die radial inneren Abschnitte identisch oder ähnlich zu den radial äußeren Abschnitten ausgebildet mit dem Zusatz der Freistellung. Die Freistellung kann beispielsweise durch einen Freistellungsabschnitt ausgeführt sein oder durch eine Verwendung einen geringfügig größeren Radius für den radial innenliegenden Schwenkabschnitt. Insbesondere sind die bezüglich des Torsionsdämpfers radial innenliegenden Abschnitte des Gelenks und der Gelenkaufnahme komplementär ausgebildet.
-
Der Anlageabschnitt des Gelenks weist hierbei eine gekrümmte Form auf. Dies kann beispielsweise eine Kreisbahn sein oder eine Evolvente. Dadurch wird eine größere Anlagefläche bereitgestellt, wodurch der Verschleiß und eine Flächenpressung weiter verringert werden. Die Krümmungsrichtung bleibt mit Vorteil über den gesamten Wälzabschnitt unverändert, wobei sich der Wert der Krümmung durchaus ändern kann.
-
In einem Ruhezustand stehen die Schwenkabschnitte von Gelenk und Gelenkaufnahme in Anlagekontakt, wobei zwischen den Anlageabschnitten ein Freiraum ausgebildet ist. Insbesondere ist ein Öffnungswinkel der Anlageabschnitt von Gelenk und Gelenkaufnahme unterschiedlich. Dies lässt sich durch eine Gerade verdeutlichen, die tangential in den Übergangspunkt von Schwenkabschnitt zu Anlageabschnitt gelegt wird. Zudem wird durch die Schwenkachsen eines Federpakets, welche dem Mittelpunkt des kreisförmigen Schwenkabschnitts entspricht, eine Mittelachse gelegt. Der Winkel zwischen der Mittelachse ist für die Gelenkaufnahme größer als für das Gelenk. Dadurch wird der erwähnte Freiraum bereitgestellt. Bei einer Relativdrehung zwischen den koaxialen Elementen schwenkt das Gelenk in der Aufnahme um die Schwenkachse, sodass der Freiraum sich verkleinert. Während des Schwenkvorgangs gleiten die Schwenkflächen der Schwenkabschnitte entsprechend aufeinander ab. Der maximale Schwenkwinkel ist erreicht, wenn der Freiraumaufgebraucht ist und die Anlageabschnitte von Gelenk und Gelenkaufnahme sowie auch der Sperrabschnitt mit der Rückseite des Federtellers miteinander in Anlagekontakt stehen.
-
Der Begriff Anlageabschnitt impliziert, dass sich diese eine großflächige Kontaktfläche bereitstellen, die beispielsweise als Endanschlag dient. Günstigerweise dient die Gesamte Fläche des Anlageabschnitts als Kontaktfläche.
-
Es wird vorgeschlagen, dass der Anlageabschnitt des Gelenks kreisförmig oder als Evolvente ausgebildet ist.
-
Mit Vorteil ist auch der Anlageabschnitt der Gelenkaufnahme kreisförmig oder als Evolvente ausgebildet. Insbesondere weisen die Anlageabschnitte von Gelenk und Gelenkaufnahme dieselbe Krümmung oder denselben Radius oder dieselbe Kontur auf. Mit Vorteil sind diese komplementär ausgebildet. Die Anlageabschnitte von Gelenkaufnahme und Gelenk sind in einer Ausführungsvariante identisch ausgebildet.
-
Es wird zudem ein weiterer Torsionsdämpfer gemäß Anspruch 3 vorgeschlagen, der die obige Aufgabe ebenfalls löst. Da der Torsionsdämpfer Großteils identisch zu dem Torsionsdämpfer gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist, sind die vorigen Ausführungen sinngemäß zu übernehmen. Insbesondere unterscheidet sich der Torsionsdämpfer nach Anspruch 1 durch Austausch der Anlageabschnitte an Gelenk und Gelenkaufnahme durch Wälzabschnitte. Die Ausführungen zu den Anlageabschnitten sind auch für die Wälzabschnitte identisch, mit Ausnahme der flächigen Anlage aneinander bei maximalem Schwenkwinkel. Im Weiteren werden die Unterschiede und weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten erläutert.
-
Anstelle des Anlageabschnitts an dem Gelenk und der Gelenkaufnahme ist an dem Gelenk und der Gelenkaufnahme jeweils ein Wälzabschnitt ausgebildet, die zueinander komplementär ausgeführt sind. Die Wälzabschnitte können dementsprechend miteinander zusammenwirken, um eine Relativbewegung zwischen Federteller und Gelenkaufnahme bereitzustellen.
-
Der Wälzabschnitt von Gelenk und Gelenkaufnahme schließt günstigerweise tangential an den Schwenkabschnitt an. Dabei weist der Wälzabschnitt von Gelenk und Gelenkaufnahme jeweils eine gekrümmte Form auf. Die Krümmungsrichtung von Gelenk und Gelenkaufnahme bleibt mit Vorteil über den gesamten Wälzabschnitt unverändert, wobei sich der Wert der Krümmung durchaus ändern kann. Mit Vorteil nimmt der Wert der Krümmung von dem Schwenkabschnitt von Gelenk und Gelenkaufnahme ausgehend zu dem Übergangsabschnitt hin ab oder ist Konstant. Die Krümmung von Gelenk und Gelenkaufnahme kann im Querschnitt beispielsweise als kreisförmig oder als Evolvente beschrieben werden.
-
Die Krümmung des Wälzabschnitts des Gelenks ist größer als die Krümmung des Wälzabschnitts der Gelenkaufnahme. Bei kreisförmiger Ausführung von Wälzabschnitt des Gelenks und der Gelenkaufnahme ist der Radius des Wälzabschnitts des Gelenks kleiner als der Radius des Wälzabschnitts der Gelenkaufnahme.
-
Bei einem Schwenkvorgang des Gelenks innerhalb der Gelenkaufnahme bewegen sich, wie auch gemäß dem Torsionsdämpfer nach Anspruch 1, der Schwenkabschnitt des Gelenks gegenüber dem Schwenkabschnitt der Gelenkaufnahme durch gleiten der Schwenkflächen gegeneinander. Mit einem bestimmten Schwenkwinkel treten die Wälzabschnitte von Gelenk und Gelenkaufnahme in Anlagekontakt. Da die Krümmung des Gelenks kleiner ist als die Krümmung der Gelenkaufnahme stellt sich lediglich ein Anlagekontakt in einem kleinen Teilbereich ein. Dieser ist theoretisch linienförmig, praktischer weist dieser aber eine kleine Fläche auf. Der Linienkontakt beginnt an dem Übergang von Schwenkabschnitt zu Wälzabschnitt. Mit ansteigendem Schwenkwinkel bewegt sich dieser Linien- oder Flächenkontakt an dem Wälzabschnitt entlang und zwar ausgehend von dem Schwenkabschnitt in Richtung Übergangsabschnitt. Die Bewegung des Linienkontakts mit ansteigendem Schwenkwinkel endet bei maximalem Schwenkwinkel und somit bei Anlage der Rückseite des Federtellers an dem Sperrabschnitt des koaxialen Elements.
-
Der Begriff Wälzfläche impliziert, dass ein kleinflächiger Anlagekontakt zwischen den Wälzflächen besteht, wobei sich diese Kontaktfläche während des Wälzvorgangs fortbewegt. Es tritt also gerade kein großflächiger oder gesamtflächiger Anlagekontakt auf.
-
Dadurch werden einerseits die Reibung und andererseits der Verschleiß verringert, was eine lange Lebensdauer ermöglicht.
-
Eine Evolvente weist eine sich stetig ändernde Krümmung auf. Dementsprechend ist die Krümmung des Wälzabschnitts an dem Gelenk für jeden möglichen Teilabschnitt größer als die Krümmung zugehörigen Teilabschnitts des Wälzabschnitts an der Gelenkaufnahme. Dies gilt allgemein und nicht nur für die Evolvente. Das bedeutet, dass für jeden möglichen tatsächlichen Kontaktbereich die Krümmung an dem Gelenk größer ist als an der Gelenkaufnahme.
-
Das Gelenk und die Gelenkaufnahme treten mit Vorteil ausschließlich über deren in Bezug auf den Torsionsdämpfer radial äußere Abschnitte in Anlagekontakt. Die Gelenkaufnahme ist entsprechend derart ausgebildet, dass bei dem Durchlaufen des Schwenkvorgangs ein Anlagekontakt der radial inneren Abschnitte von Gelenk und Gelenkaufnahme nicht auftritt. Die radial inneren Abschnitte können gemäß den vorigen Ausführungen freigestellt sein.
-
Im Weiteren werden vorteilhafte Ausführungsvarianten des Torsionsdämpfers erläutert.
-
Mit besonderem Vorteil ist der Wälzabschnitt des Gelenks kreisförmig oder als Evolvente ausgebildet.
-
Dadurch der zuvor erläuterte Wälzvorgang bereitgestellt werden. Insbesondere ist durch die Ausbildung der Kontur des Wälzabschnitts an dem Gelenk als Evolvente eine besonders vorteilhafte abwälzen möglich. Auch eine Ausbildung durch mehrere tangential aufeinanderfolgende kreisförmige Abschnitte mit unterschiedlichen Radien ist möglich. Mit Vorteil steigt der Radius von dem Schwenkabschnitt ausgehend immer weiter an. Auch die Wahl einer freien gekrümmten Linienform ist möglich.
-
Mit besonderem Vorteil ist der Wälzabschnitt der Gelenkaufnahme kreisförmig oder als Evolvente ausgebildet.
-
Dadurch der zuvor erläuterte Wälzvorgang bereitgestellt werden. Insbesondere ist durch die Ausbildung der Kontur des Wälzabschnitts an der Gelenkaufnahme als Evolvente eine besonders vorteilhafte abwälzen möglich. Auch eine Ausbildung durch mehrere tangential aufeinanderfolgende kreisförmige Abschnitte mit unterschiedlichen Radien ist möglich. Mit Vorteil steigt der Radius von dem Schwenkabschnitt ausgehend immer weiter an. Auch die Wahl einer freien gekrümmten Linienform ist möglich.
-
Beispielhaft lassen sich für Gelenk und Gelenkaufnahme folgende Paarungen verwenden: kreisform-kreisform, Evolvente -Evolvente, frei-frei, kreisform-Evolvente, kreisform-frei, Evolvente-kreisform, Evolvente-frei, frei-kreisform, frei-Evolvente.
-
Die vorstehende Aufgabe wird zudem durch einen Torsionsdämpfer gemäß dem Patentanspruch 6 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten erläutert.
-
Die obigen Ausführungen zu dem Torsionsdämpfer nach Anspruch 1 und 3 gelten entsprechend auch für diesen Torsionsdämpfer, insbesondere die allgemeinen Ausführungen bezüglich der koaxialen Elemente, dem Federpaket. Im Weiteren werden einige der Unterschiede und auch der Gemeinsamkeiten von Gelenk und Gelenkaufnahme in Bezug auf die vorigen Torsionsdämpfer erläutert.
-
Der Torsionsdämpfer nach Anspruch 12 ist durch ein Gelenk und eine Gelenkaufnahme charakterisiert, die beide einen Wälzabschnitt aufweisen. Dieser Wälzabschnitt von Gelenkaufnahme und Gelenk kann jeweils ausschließlich einen oder mehrere Wälzabschnitte aufweisen. Alternativ können Gelenkaufnahme und Gelenk jeweils auch andere Abschnitte, wie einen Schwenkabschnitt oder Anlageabschnitte aufweisen.
-
Die Wälzabschnitte sind dabei derart ausgeführt, dass das Gelenk an der Gelenkaufnahme eine Wälz- oder auch Abrollbewegung durchführen kann. Die Kontaktfläche wird dadurch auf eine kleine Fläche begrenzt. Insbesondere führen aber das Gelenk und die Gelenkaufnahme aufgrund dessen keine verschleißbehaftete Scherbewegung.
-
Durch die Verwendung von Wälzabschnitten kann einerseits die Kinematik des Torsionsdämpfers positiv beeinflusst werden und andererseits der Verschleiß zwischen Gelenk und Gelenkaufnahme verringert werden.
-
Im Weiteren sind vorteilhafte Ausführungsvarianten erläutert. Die obigen Ausführungen zu den zuvor beschriebenen Torsionsdämpfern gelten ebenso auch auf die Vorteilhaften Ausgestaltungen des im Weiteren detailliert beschriebenen Torsionsdämpfers.
-
Es wird vorgeschlagen, dass bezüglich eines Kontaktbereichs zwischen dem Wälzabschnitt von Gelenk und Gelenkaufnahme eine Krümmung des Wälzabschnitts des Gelenks größer ist als eine Krümmung des Wälzabschnitts der Gelenkaufnahme.
-
Dies bezieht sich auf jeden möglichen Kontaktbereich der Wälzabschnitte von Gelenk und Gelenkaufnahme. Insbesondere bewegt sich der Kontaktbereich bei einer Abwälzbewegung von dem Gelenk an der Gelenkaufnahme an dem Wälzabschnitt entlang, gegebenenfalls auch an mehreren Wälzabschnitten. Dieses Verhältnis der Krümmung gilt vorteilhafterweise für alle möglichen Kontaktbereiche zwischen den Wälzabschnitten von Gelenk und Gelenkaufnahme. Insbesondere, wenn sich die Krümmung sich über den Verlauf von Gelenk und / oder Gelenkaufnahme verändert.
-
Mit Vorteil stehen das Gelenk und die Gelenkaufnahme lediglich oder ausschließlich über einen oder mehrere Wälzabschnitte miteinander in Anlagekontakt.
-
Dementsprechend ist jede mögliche Kontaktfläche zwischen dem Gelenk und der Gelenkaufnahme durch die Wälzabschnitte definiert. Dementsprechend ist kein Schwenkabschnitt und auch kein Anlageabschnitt an dem Gelenk und / oder der Gelenkaufnahme ausgebildet.
-
Günstigerweise ist der Wälzabschnitt des Gelenks kreisförmig oder als Evolvente ausgebildet.
-
Es ist außerdem Vorteilhaft, wenn der Wälzabschnitt der Gelenkaufnahme kreisförmig oder als Evolvente ausgebildet ist.
-
Diese Formen sind besonders vorteilhaft, um zueinander korrespondierende Wälzabschnitte an Gelenk und Gelenkaufnahme bereitzustellen, die ein entsprechendes Krümmungsverhältnis aufweisen. Günstigerweise ist die Ausbildung zueinander korrespondierender Wälzabschnitte an Gelenk und Gelenkaufnahme identisch. Ebenso kann diese aber auch unterschiedlich sein, beispielsweise wenn ein kreisförmiger Wälzabschnitt des Gelenks auf einem evolventenförmigen Wälzabschnitt der Gelenkaufnahme abwälzt. Ein Wälzabschnitt kann beispielsweise durch mehrere kreisförmige Teilabschnitte ausgebildet sein.
-
Die Torsionsdämpfer werden im Weiteren beispielhaft und ausführlich anhand von drei Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Torsionsdämpfer an einer Kupplungsscheibe (Teilansicht);
- 2 einen Ausschnitt eines Federtellers aus 1;
- 3 eine Gelenkaufnahme des Torsionsdämpfers aus 1;
- 4 ein Ausschnitt eines weiteren Federtellers;
- 5 eine weitere Gelenkaufnahme.
-
In der 1 ist ein Ausschnitt einer Kupplungsscheibe 10 gezeigt. Die Kupplungsscheibe umfasst einen Torsionsdämpfer 12 mit einem Eingangselement 14 und einem Ausgangselement 16, die auch als koaxiale Elemente bezeichnet werden. Das Eingangselement 14 ist als Nabenscheibe ausgebildet, wobei das Ausgangselement 16 als Seitenscheibe ausgeführt ist.
-
Das Eingangselement 14 und das Ausgangselement 16 sind koaxial zueinander angeordnet und können sich begrenzt gegeneinander verdrehen. Zudem sind am dem Eingangselement Fenster 14a und 16a ausgebildet, die einander überlappen und dadurch einen Aufnahmeraum 18 für ein Federpaket 20 bereitstellen.
-
Das Federpaket 20 ist in dem Aufnahmeraum 18 und wirkt einer Relativdrehung von Eingangselement 14 zu dem Ausgangselement 16 entgegen. Das Federpaket 20 weist mehrere Federelement 22, in Form von Schraubenfedern, sowie zwei Federteller 24 auf. Die Schraubenfedern 22 sind ineinander angeordnet und treten mit einer Vorderseite 26 des Federtellers 24 in Anlagekontakt. Die Vorderseite 26 weist mehrere Stufen zur Anordnung und Fixierung der Schraubenfedern 22 auf.
-
Zudem weisen die Federteller 24 eine Rückseite 28 auf, die mit den koaxialen Elemente 14, 16 zusammenwirkt. An der Rückseite 28 des Federtellers 24 ist zudem ein Gelenk 30 ausgebildet, welches durch einen stangenförmigen Abschnitt gebildet wird. Das Gelenk 30 erstreckt sich an dem Federpaket 20 in axialer Richtung von der Rückseite des Federtellers 24. Die koaxialen Element 14, 16 weisen jeweils eine Gelenkaufnahme 32 auf, in die das Gelenk 30 eingreifen und innerhalb dem es verschwenken kann. Hierfür ist der stangenförmige Abschnitt über die gesamte Breite es Federtellers ausgebildet. Bei einer Relativbewegung von Eingangselement 14 zu Ausgangselement 16 werden die Federelemente 22 komprimiert und die Gelenke 30 schwenken nach außen.
-
Das Gelenk 30 und die Gelenkaufnahme 32 sind in der 2 und 3 nochmals einzeln und im Querschnitt gezeigt. Das Gelenk 30 und die Gelenkaufnahme 32 stehen über eine Kontaktfläche miteinander in Wechselwirkung, wobei die für den Anlagekontakt vorgesehene Fläche in mehrere Abschnitte mit unterschiedlicher Kontur unterteilt ist.
-
Das Gelenk 30 weist einen Schwenkabschnitt 30a auf, der eine kreisförmige Kontur mit konstantem Radius R30a aufweist. An den Schwenkabschnitt 30a schließt sich tangential ein Anlageabschnitt 30b oder ein Wälzabschnitt 30c an. Wälzabschnitt 30c und Anlageabschnitt 30b sind gegeneinander austauschbar, stellen jedoch unterschiedliche Funktion bereit. 2 und 3 stehen beispielhaft für beide Ausführungsvarianten, wobei die Unterschiede im Folgenden erläutert werden. Der Anlageabschnitt 30b oder Wälzabschnitt 30c geht tangential in den Übergangsabschnitt 30d über, der in die Rückseite 28 des Federtellers 24 übergeht. Die einzelnen Abschnitte sind durch Markierungen in den Figuren voneinander abgetrennt. Der Schwenkabschnitt 30a umfasst zudem den Punkt an dem Gelenk, der am weitesten von der Rückseite 28 des Federtellers entfernt ist.
-
Der Schwenkabschnitt 30a weist beispielhaft eine Radius R30a auf. Der Anlageabschnitt 30b und der Wälzabschnitt 30c sind beispielhaft über einen Radius R30b und R30c ausgebildet. Der Übergangsabschnitt 30d ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet. Der Radius R30b und R30c von Anlageabschnitt 30b und Wälzabschnitt 30c sind größer als der Radius R30a von Schwenkabschnitt 30a. In 2 ist lediglich eine Hälfte des Gelenks durch Abschnitte aufgeteilt und beschrieben. In diesem Beispiel ist das Gelenk spiegelsymmetrisch ausgeführt, sodass die andere Seite identisch ausgebildet ist. Die Bezugszeichen sind dementsprechend ebenfalls identisch.
-
Das Gelenk 30 und die Gelenkaufnahme 32 sind komplementär ausgebildet. Insbesondere weist die Gelenkaufnahme 32 dieselben Abschnitte auf wie das Gelenk 30.
-
Die Gelenkaufnahme 32 umfasst einen Schwenkabschnitt 32a, der kreisförmig ausgebildet ist und dem Punkt umfasst, der am weitesten in das koaxiale Element 14, 16 eingreift. An den Schwenkabschnitt 32a schließt sich tangential ein Anlageabschnitt 32b oder ein Wälzabschnitt 32c an. Der Anlageabschnitt 32b oder 32c geht entsprechend tangential in den Übergangsabschnitt 32d über, der tangential in eine Sperrfläche 32e übergeht.
-
Der Schwenkabschnitt 32a weist beispielhaft eine Radius R32a auf. Der Anlageabschnitt 32b und der Wälzabschnitt 32c sind beispielhaft über einen Radius R32b und R32c ausgebildet. Der Übergangsabschnitt 32d ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet. Der Radius R32b und R32c von Anlageabschnitt 32b und Wälzabschnitt 32c sind größer als der Radius R32a von Schwenkabschnitt 32a.
-
Auch bei der Gelenkaufnahme 32 wurde lediglich eine Hälfte beschrieben, insbesondere die radial außenliegende Hälfte, wenn man den Torsionsdämpfer als Referenz heranzieht. Die radial innere Hälfte ist im Wesentlichen identisch oder ähnlich ausgebildet. Diese weist eine Freistellung auf. Diese Freistellung kann beispielsweise durch einen Freiabschnitt 32f ausgebildet sein, der ein kurzes gerades Stück aufweist. Der Freiabschnitt 32f sorgt dafür, dass das Gelenk 30 an der Gelenkaufnahme 32 lediglich über die radial äußeren Abschnitt anliegt. Dadurch ist die Kontaktfläche verringert, sodass die Reibung und dadurch auch der Verschleiß verringert sind. Der Freiabschnitt 32f kann auch gekrümmt sein. Der Freiabschnitt 32f ist optional, da eine Freistellung beispielsweise auch durch den radial innen an den Schwenkabschnitt 32a anschließenden Abschnitt ausgebildet werden kann, insbesondere indem dieser einen Radius oder eine Krümmung aufweist, die größer ist als die es Schwenkabschnitts 32a.
-
Die Anlageabschnitte 30b, 32b und die Wälzabschnitte 30c, 32c schließen derart tangential an den Schwenkabschnitt an, sodass ein Freiraum 34 verbleibt, der ein verschwenken des Gelenks 30 innerhalb der Gelenkaufnahme 32 ermöglicht. Insbesondere lassen sich an dem Torsionsdämpfer zwei Schwenkachsen, die den Mittelpunkten der kreisförmigen Schwenkabschnitte 30a entsprechen, miteinander verbinden, um einen Mittelachse M des Federpakets 20 zu bilden. Eine Tangentiale durch den Übergangspunkt zwischen Schwenkabschnitt 30a und Anlageabschnitt 30b / Wälzabschnitt 30c von Gelenk 30 sowie eine Tangentiale durch den Übergangspunkt zwischen Schwenkabschnitt 32a und Anlageabschnitt 32b / Wälzabschnitt 32c von Gelenkaufnahme 32 bilden mit der Mittelachse einen Winkel α0 und α2. Der Winkel a2 ist größer als a0, um den Freiraum 34 auszubilden.
-
Im Folgenden wird erläutert, wie das Gelenk 30 mit Anlageabschnitt 30b gegenüber der Gelenkaufnahme 32 mit Anlageabschnitt 32b verschwenkt.
-
Hierbei führt zunächst der Schwenkabschnitt 30a gegenüber dem Schwenkabschnitt 32a eine Relativdrehung durch, wobei sich die Schwenkflächen von Gelenk 30 und Gelenkaufnahme 32 gegeneinander verschieben. Dadurch wird der Freiraum 34 kleiner, bis der Anlageabschnitt 30b und der Anlageabschnitt 32b flächig aneinander anliegen. Die Anlageabschnitte 30b und 32b weisen einen identischen Verlauf derer Kontur auf. Insbesondere ist der Radius R30b und R32b identisch. Durch die flächige Anlage und die gekrümmte Ausbildung wird eine besonders große Anlagefläche erreicht.
-
Die Schwenkabschnitte 30b und 32b können alternativ zu der Kreisform auch einen beliebig gekrümmte Form aufweisen, wobei die Krümmung der Anlageabschnitte 30b und 32b mit Vorteil kleiner ist als die Krümmung der Schwenkabschnitte 30a und 32a. Beispielhaft kann die Kontur auch als Evolvente ausgebildet sein.
-
Im Weiteren wird erläutert, wie das Gelenk 30 mit Wälzabschnitt 30c gegenüber der Gelenkaufnahme 32 mit Wälzabschnitt 32c verschwenkt.
-
Wie zuvor erläutert führen die Schwenkabschnitte 30a und 32a eine Drehung zueinander aus. Der Freiraum 34 wird dementsprechend kleiner. Nun kommt ein Linien- oder Flächenabschnitt des Wälzabschnitts 30c an dem Wälzabschnitt 32c zur Anlage. Der Freiraum 34 ist zwar verringert, aber nicht verschwunden. Das Gelenk dreht sich nun über diesen sich fortbewegenden Linienkontakt. Der Linienkontakt bewegt sich von dem Übergang von Schwenkabschnitt 32a auf den Übergangsabschnitt 32d zu. Hierbei verbleibt immer ein gewisser Freiraum 34. Beispielhaft sind mehrere Punkte in 3 eingezeichnet, die einige Positionen des Kontakts darstellen. In einem Punkt 36a treten die Wälzabschnitte 30c und 32c erstmals in Anlagekontakt. Der Anlagekontakt bewegt sich nun entlang der Kontur des Wälzabschnitts weiter bis zu dem Punkt 36b, weiter zu auf den Punkt 36c bis zu dem Punkt 36d. An dem Punkt 36d legt sich auch die Rückseite 28 des Federtellers 24 an den Sperrabschnitt an, sodass ein maximaler Schwenkwinkel erreicht wird. Hierdurch wird eine verbesserte Schwenkkinematik erreicht. Zudem ist der Verschleiß verringert und dadurch die Lebensdauer verlängert.
-
Der Radius R32c ist größer ausgebildet als der Radius R30c, um ein abrollen oder abwälzen zu ermöglichen. Insbesondere ist die Krümmung von Radius R32c kleiner als die Krümmung von Radius R30c. Alternativ kann auch eine Evolvente verwendet werden, die nochmals eine verbesserte Kinematik bereitstellt. Auch eine Aneinanderreihung von mehreren Kreisradien ist möglich. Der Radius wird vorzugsweise von dem Schwenkabschnitt 30a, 32a ausgehend hin zu dem Übergangsabschnitt 30d, 32d größer. Insbesondere weist an jeder möglichen Kontaktfläche der Wälzabschnitt 32c eine kleinere Krümmung auf als der Wälzabschnitt 30c. Mit Vorteil ändert sich die Krümmungsrichtung über den gesamten Wälzabschnitt 30c, 32c nicht.
-
In den 4 und 5 wird ein weiterer Torsionsdämpfer 12 mit einem Paar aus Gelenk 31 und Gelenkaufnahme 33 gezeigt.
-
Das Gelenk 31 weist für den Kontakt mit der Gelenkaufnahme 33 ausschließlich einen Wälzabschnitt 31a auf. Dieser Wälzabschnitt 31a dient der Anlage des komplementären Wälzabschnitts 33a der Gelenkaufnahme 33. Man erkennt, dass die Gelenkaufnahme 33 und auch das Gelenk 31 an deren axialen Ende bezüglich der Mittelachse M spitz zuläuft.
-
Zudem ist an dem Gelenk 31 der übliche Übergangsabschnitt 31b, der in die Rückseite des Übergangs 28 übergeht. Ebenso ist an der Gelenkaufnahme der übliche Übergangsabschnitt 33b ausgebildet, der in den Sperrabschnitt 33c übergeht. Ebenso wird der Abschnitt 33d als Gegenabschnitt bezeichnet. Optional kann dieser Gegenabschnitt freigestellt sein. Dies ist jedoch nicht eingezeichnet.
-
Zur Bereitstellung der abwälzenden Bewegung zwischen Gelenk 31 an der Gelenkaufnahme 33 weist bezüglich jedes Kontaktbereichs, insb. 37a, b, c, d, der Wälzabschnitte 31a, 31 b zwischen dem Gelenk 31 und der Gelenkaufnahme 33 der gelenkseitige Wälzabschnitt 31a einen kleineren Radius auf als der gelenkaufnahmenseitige Wälzabschnitt 33a. Insbesondere ist der Radius R31a kleiner als der komplementäre Radius R33a sowie auch der Radius R31b kleiner als der komplementäre Radius R33b.
-
Die Wälzabschnitte sind hier beispielhaft mit sich veränderndem Radius ausgebildet. Insbesondere wächst der Radius mit ansteigendem Schwenkwinkel des Federtellers 28 an. Der Radius R31a ist kleiner als der Radius R31b. Ebenso ist der Radius R33a kleiner als der Radius R 33b.
-
Für einen Abwälzvorgang sind beispielhaft mehrere Punkte eingezeichnet, die einen Mittelpunkt einer kleinen, nahezu linienförmigen Kontaktfläche darstellen. Ein Abwälzvorgang beginnt bei einem Punkt 37a. Die Kontakfläche läuft sodann mit ansteigendem Schwenkwinkel des Federtellers 28 über die Punkte 37b, 37c bis hin zu dem Punkt 37d. Bei diesem Punkt 37d legt sich die Rückseite 28 des Federtellers 24 an den Sperrabschnitt 33c an.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Kupplungsscheibe
- 12
- Torsionsdämpfer
- 14
- Eingangselement
- 14a
- Fenster
- 16
- Ausgangselement
- 16a
- Fenster
- 18
- Aufnahmeraum
- 20
- Federpaket
- 22
- Federelement
- 24
- Federteller
- 26
- Vorderseite
- 28
- Rückseite
- 30
- Gelenk
- 30a
- Schwenkabschnitt
- 30b
- Anlageabschnitt
- 30c
- Wälzabschnitt
- 30d
- Übergangsabschnitt
- 31
- Gelenk
- 31a
- Wälzabschnitt
- 31b
- Übergangsabschnitt
- 32
- Gelenkaufnahme
- 32a
- Schwenkabschnitt
- 32b
- Anlageabschnitt
- 32c
- Wälzabschnitt
- 32d
- Übergangsabschnitt
- 32e
- Sperrabschnitt
- 32f
- Freiabschnitt
- 33
- Gelenkaufnahme
- 33a
- Wälzabschnitt
- 33b
- Übergangsabschnitt
- 33c
- Sperrabschnitt
- 33d
- Gegenabschnitt
- 34
- Freiraum
- 36a
- Punkt
- 36b
- Punkt
- 36c
- Punkt
- 36d
- Punkt
- 37a
- Punkt
- 37b
- Punkt
- 37c
- Punkt
- 37d
- Punkt
- R30a
- Radius
- R30b
- Radius
- R30c
- Radius
- R31a
- Radius
- R31b
- Radius
- R32a
- Radius
- R32b
- Radius
- R32c
- Radius
- R33a
- Radius
- R33b
- Radius
- M
- Mittelachse
- α0
- Winkel
- α2
- Winkel
-
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
-
