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Die Erfindung betrifft ein Federpaket für einen Torsionsdämpfer sowie einen Torsionsdämpfer und eine Kupplungsscheibe.
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Aus dem Stand der Technik sind Kupplungsscheiben mit Torsionsdämpfern bekannt. Ein solcher Torsionsdämpfer weist zumeist ein Eingangselement und ein Ausgangselement auf, welche eine begrenzte Rotationsbewegung zueinander ausführen können. Bei einer solchen Rotationsbewegung werden Federpakete, die in entsprechenden Aufnahmeräumen angeordnet sind, in deren Länge komprimiert, um eine Federwirkung bereitzustellen. Solche Federpakete weisen eine oder mehrere Schraubenfedern auf, an deren Enden Federteller ausgebildet sind. Die Federteller stellen entsprechende Kontaktflächen für die Schraubenfedern bereit. Zudem bildet jeder Federteller einen Anordnungsabschnitt auf, der eine definierte Anordnung des Federpakets an dem Eingangselement und dem Ausgangselement des Torsionsdämpfers bereitstellt. Die Anordnungsabschnitte sind derart ausgebildet, dass eine Rotation um die Mittelachse des Federpakets gegenüber dem Eingangselement und dem Ausgangselement verhindert wird.
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Es wurde festgestellt, dass sich die Schraubenfedern eines solchen Federpakets bei einer Kompression in sich verwinden. Dies drückt sich durch eine relative Rotationsbewegung der Windungsenden der Schraubenfedern aus. Durch die Verwindung wird eine rotatorische Kraft auf den Federteller bewirkt. Unter Kompression sind die Federteller aufgrund der Kompressionskraft sozusagen fest mit den Federtellern verbunden. Der Aufnahmebereich überträgt diese Kraft auf das Eingangselement und das Ausgangselement, was zu Verspannungen innerhalb der Kupplungsscheibe führt. Solche Verspannungen haben nachweisbar negative Auswirkungen auf die Funktionsweise der Reibeinrichtungen der Kupplungsscheibe.
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Es ist daher Aufgabe ein Federpaket sowie einen Torsionsdämpfer und eine Kupplungsscheibe bereitzustellen, welche Verspannungen an dem Torsionsdämpfer, die durch Eigenverwindung von Schraubenfedern entstehen können, verringern oder verhindern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Federpaket gemäß dem Patentanspruch 1. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten.
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Ein solches Federpaket ist insbesondere für die Nutzung in einem Torsionsdämpfer vorgesehen. Ein solcher Torsionsdämpfer kann beispielsweise ein Torsionsdämpfer innerhalb einer Kupplungsscheibe oder auch ein Torsionsdämpfer in Form eines Zweimassenschwungrads sein. Insbesondere handelt es sich um einen Torsionsdämpfer für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Ein solches Federpaket ist an dem Torsionsdämpfer zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement angeordnet, welche eine begrenzte relative Rotationsbewegung um eine Rotationsachse des Torsionsdämpfers ausführen können. Bei einer solchen Rotationsbewegung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement wird das Federpaket in dessen axialer Länge komprimiert, um eine federnde Wirkung bereitzustellen.
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Ein solches Federpaket umfasst zumindest eine Schraubenfeder und zumindest einen Federteller. Insbesondere umfasst ein solches Federpaket zwei Federteller, die an den axialen Enden der Schraubenfeder bzw. Schraubenfedern angeordnet sind. Die beiden Federteller sind zumeist identisch zueinander ausgeführt. Bei der Nutzung einer Mehrzahl von Schraubenfedern sind diese besonders vorteilhaft radial ineinander angeordnet, wobei die Federteller für jede Schraubenfeder eine entsprechende Abstützung bereitstellen.
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Der Federteller dient einerseits der Anlage und Führung der Schraubenfedern und andererseits der definierten Anlage des Federpakets an dem Torsionsdämpfer. Das Federpaket ist zumeist innerhalb eines Federfensters des Torsionsdämpfers angeordnet, die durch entsprechend komplementäre Federfenster des Eingangs- und des Ausgangselements ausgebildet sind. Bei einem Zweimassenschwungrad wird alternativ ein Aufnahmeraum bereitgestellt.
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Durch die Federteller und die zugehörigen Anlageabschnitte wird zumeist ein Verschwenken des jeweiligen Federtellers gegenüber der Aufnahme des Torsionsdämpfers bereitgestellt. Das Verschwenken erfolgt zumeist um eine Schwenkachse, die durch Anordnungsabschnitt und Aufnahme definiert ist. Durch die Schwenkachse ist die rotatorische Ausrichtung des Federpakets um die Mittelachse des Federpakets festgelegt. Das Federpaket kann sich dementsprechend gegenüber dem Torsionsdämpfer nicht um seine eigene Rotationsachse rotieren. Beispielhaft kann der Federteller hierfür einen Zylinder- bzw. Halbzylinderförmigen Abschnitt aufweisen, der mit komplementären Aufnahmen des Torsionsdämpfers zusammenwirkt. Diese Aufnahmen sind insbesondere an dem Ausgangselement und dem Eingangselement ausgebildet.
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Zudem weist das Federpaket ein Gleitelement auf, welches zwischen der Schraubenfeder und dem Federteller angeordnet ist. Das Gleitelement ermöglicht eine Relativdrehung zwischen der Schraubenfeder und dem Federteller.
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Die Relativdrehung zwischen der Schraubenfeder und dem Federteller kann über eine Kontaktflächenpaarung zwischen Schraubenfeder und Gleitelement oder eine Kontaktflächenpaarung zwischen Gleitelement und Federteller erfolgen. Gegebenenfalls können auch beide Kontaktflächenpaarungen die Relativdrehung bereitstellen. Insbesondere wird eine bei der Kompression eine an der Schraubenfeder auftretende Verwindung ausgeglichen, die sich durch eine relative Rotation der Federenden der Schraubenfedern ausdrückt.
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Die Materialpaarung zwischen der Schraubenfeder und dem Gleitelement stellt einen Reibungskoeffizienten bereit, der eine relative Rotationsbewegung auch bei maximaler Kompression der Schraubenfeder, also bei maximaler Anpresskraft der Kontaktflächenpaarungen, ermöglicht. Insbesondere kann der Endabschnitt der Schraubenfeder gegenüber dem Federteller im Wesentlichen frei rotieren. Die Schraubenfeder ist vorzugweise aus Stahl, insbesondere Federstahl ausgebildet. Das Gleitelement ist günstigerweise aus Kunststoff ausgeführt, wobei der Federteller mit Vorteil als Stahlteil ausgeführt ist.
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Die aufgrund der Kompression der Schraubenfeder auftretende Verwindung wird durch eine Relativdrehung gegenüber dem Gleitelement ausgeglichen werden. Die Verwindung bewirkt dementsprechend eine deutlich reduzierte Kraftkomponente auf das Eingangselement und das Ausgangselement des Torsionsdämpfers. Mechanische Verspannungen an der Reibeinrichtung des Torsionsdämpfers werden dadurch vermieden. Zudem kann aufgrund des Gleitelements die jeweils optimale Materialpaarung zwischen den einzelnen Teilen des Torsionsdämpfers gewählt werden, Beispielsweise Stahl - Stahl für Eingangselement/ Ausgangselement - Federteller.
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Im Weiteren werden vorteilhafte Ausgestaltungen des Federpakets erläutert.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Federpaket mehrere Schraubenfedern aufweist.
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Die Schraubenfedern sind vorzugsweise radial ineinander angeordnet. Dadurch kann eine bessere Federkinematik bereitgestellt werden. Zudem kann die sich die Wicklungsrichtung der Windungen der ineinander angeordneten Schraubenfedern unterscheiden oder auch für einen Teil oder alle der Schraubenfedern identisch sein. Bei unterschiedlichen Wicklungsrichtungen unterscheidet sich auch die Rotationsrichtung der Federenden durch die Verwindung.
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Mit besonderem Vorteil ist ein Gleitelement einer einzelnen, mehreren oder allen Schraubenfeder zugeordnet.
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Die Anzahl der Gleitelemente liegt dementsprechend zwischen 1 und der Anzahl an Schraubenfedern. Ein Gleitelement stellt jeweils eine Kontaktfläche für ein Gegenstück dar, welches entweder eine Schraubenfeder oder ein Federteller ist. Die Schraubenfeder oder der Federteller stellen ebenfalls eine entsprechende Kontaktfläche als Gegenstück bereit. Es besteht auch die Möglichkeit ein Gleitelement für eine einzelne Schraubenfeder auszubilden, wobei ein anderes Gleitelement desselben Federpakets bezüglich desselben Federtellers mit mehreren Schraubenfedern in Kontakt steht.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Federteller einen Anordnungsabschnitt aufweist.
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Der Anordnungsabschnitt dient der Anordnung an einem Torsionsdämpfer. Insbesondere steht der Anordnungsabschnitt in direktem Anlagekontakt mit dem Eingangselement und dem Ausgangselement, insbesondere einer Aufnahme der Elemente. Durch den Anordnungsabschnitt wird rotatorisch definierte Anordnung an einem Torsionsdämpfer bereitgestellt, sodass das Federpaket in seiner Ausrichtung um eine Mittelachse des Federpakets gegenüber dem Torsionsdämpfer festgelegt ist. Vorteilhafterweise stellt der Anordnungsabschnitt eine Schwenkfunktion für den Federteller bereit. Der Federteller schwenkt dabei vorzugsweise um eine Schwenkachse, welche parallel zu einer Rotationsachse des Torsionsdämpfers verläuft.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist die Schraubenfeder eine Kontaktfläche auf, die einer Kontaktfläche des Gleitelements zugewiesen ist und/oder weist der Federteller eine Kontaktfläche auf, die einer Kontaktfläche des Gleitelements zugewiesen ist.
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Derartige Kontaktflächen treten jeweils paarweise an zwei Elementen des Federpakets auf und bilden ein Kontaktflächenpaar. Die Kontaktflächen sind derart ausgeführt, dass auch bei hohen Anpresskräften eine Gleitbewegung bzw. Relativbewegung zwischen den beiden Elementen erfolgen kann, indem die Kontaktflächen des Kontaktflächenpaares eine Gleitbewegung zueinander ausführen.
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Eine solche Kontaktfläche wird an der Schraubenfeder zumeist durch den letzten Windungsabschnitt ausgebildet. Der Federteller stellt eine Kontaktfläche durch dessen schraubenfederseitige Oberfläche bereit. Die Kontaktfläche des Gleitelements ist entsprechend komplementär zu dem Gegenstück ausgebildet, sodass eine Relativdrehung ermöglicht wird. Zur Bereitstellung einer relativen Rotationsbewegung sind die Kontaktflächen vorzugsweise rotationssymmetrisch um eine Mittelachse des Federpakets ausgebildet. Besonders vorteilhaft sind die Kontaktflächen durch eine plane Fläche bereitgestellt. Eine ringförmige Scheibenfläche ist besonders vorteilhaft für eine Kontaktfläche. Alternativ kann eine Kontaktfläche auch als konische und rotationssymmetrische Fläche ausgebildet sein.
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Mit Vorteil ist das Gleitelement an der Schraubenfeder oder an dem Federteller angeordnet, befestigt oder ausgebildet.
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Das Gleitelement ist entsprechend an der Schraubenfeder oder an dem Federteller angeordnet, wenn ein Anlagekontakt besteht. Insbesondere ist das Gleitelement hierbei verliersicher an dem Federpaket ausgebildet. Eine Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativbewegung zwischen dem Gleitelement und dem anderen Teil möglich ist. Dies kann beispielsweise durch einfaches Einlegen eines scheibenförmigen Gleitelements in ein Federpaket bereitgestellt sein. Aufgrund konstruktiver Maßnahmen, wie beispielsweise einer Stufe des Federtellers kann eine entsprechende Einschränkung der Bewegungsfreiheit in radialer Richtung gegeben sein. Zudem ist das Gleitelement in axialer Richtung durch Schraubenfeder und Federteller in seiner Bewegungsfreiheit eingeschränkt. Es wird insbesondere keine Befestigung ausgeführt, um eine Relativrotation zwischen den beiden Elementen möglich. Das Gleitelement des Federpakets ist zumindest gegenüber der Schraubenfeder oder dem Federteller lediglich angeordnet und nicht befestigt.
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Bei einer Befestigung ist das Gleitelement entsprechend fest mit der Schraubenfeder oder dem Federteller verbunden, sodass die beiden Teile keine Relativbewegung ausführen können. Eine solche Befestigung kann beispielsweise durch verkleben des Gleitelements mit dem Federteller oder der Schraubenfeder erfolgen.Eine weitere Möglichkeit einer Befestigung wäre beispielsweise die Ausbildung einer Presspassung, sodass das Gleitelement entsprechend auf dem Federteller oder die Schraubenfeder aufgepresst oder aufgeschoben wird.
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Zudem ist auch eine Befestigung durch anklipsen möglich, wobei diese eine Befestigung bereitstellen können oder auch nur eine Haltefunktion für die Montage. Letzteres würde einer Anordnung entsprechen.
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Zudem kann das Gleitelement auch an dem Federteller oder der Schraubenfeder ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise durch Bereitstellen einer stoffschlüssigen Verbindung erfolgen, wie beispielsweise einer Beschichtung oder ein aufspritzen des Gleitelements. Dies kann auf federtellerseitig oder schraubenfederseitig erfolgen. Bei einer Ausbildung des Gleitelements an dem Federteller oder der Schraubenfeder ist eine Relativrotation zwischen den Bauteilen nicht möglich.
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Die verschiedenen Varianten der Anordnung, Befestigung und Ausführung des Gleitelements kann jeweils auf der Schraubenfederseite oder Federtellerseite bereitgestellt werden. Dabei ist jedoch zumindest ein Kontaktflächenpaar ausgebildet, welches einen rotatorischen Freiheitsgrad zwischen dem Federteller und der Schraubenfeder bereitstellt.
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Mit besonderem Vorteil ist das Gleitelement axial zwischen dem Federteller und dem elastischen Element angeordnet.
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Axial bezieht sich hierbei auf die Mittelachse des Federpakets. Mit besonderem Vorteil ist das Gleitelement ausschließlich axial zwischen dem Federteller und dem elastischen Element angeordnet, also erstreckt sich in axialer Richtung ausschließlich zwischen der Schraubenfeder und dem Federteller. Dies kann beispielsweise eine Scheibe sein, die zwischen dem Federteller und dem elastischen Element angeordnet ist. Das Gleitelement ist dadurch auf die in axialer Richtung notwendige Größe beschränkt, was Materialsparend ist.
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Mit besonderem Vorteil erstreckt sich das Gleitelement in radialer Richtung zumindest über die Kontaktfläche des elastischen Elements und/oder des Federtellers.
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Das Gleitelement überdeckt dementsprechend in seiner radialen Erstreckung zumindest die Kontaktflächen zwischen der Schraubenfeder und dem Gleitelement oder dem Federteller und dem Gleitelement. Das Gleitelement kann sich hierbei nach radial innen und / oder nach radial außen über die radialen Abmessungen der Kontaktfläche hinaus erstrecken.
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In vorteilhafter Ausgestaltungsvariante entspricht die Radialerstreckung des Gleitelements der Radialerstreckung der Kontaktfläche der Schraubenfeder und / oder der Kontaktfläche des Federtellers.
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Dadurch wird das Gleitelement in radialer Richtung besonders minimalistisch ausgeführt. Insbesondere wird der Kontaktbereich durch den letzten Windungsabschnitt vorgegeben. Dementsprechend erstreckt sich der Kontaktabschnitt des Gleitelements über diesen radialen Bereich. Die radiale Erstreckung des Gleitelements ist dabei im Wesentlichen identisch oder geringfügig größer als die radiale Erstreckung der Schraubenfeder, um eine ausreichende Kontaktfläche bereitzustellen. Insbesondere sind die Kontaktflächen von Schraubenfeder und Gleitelement im Wesentlichen identisch. Selbiges gilt auch für die Paarung Gleitelement und Schraubenfeder und insbesondere auch die zugehörigen Kontaktflächenpaarung.
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Mit besonderem Vorteil werden die zuvor erläuterte radiale Erstreckung und die axiale Anordnung gemeinsam ausgebildet, sodass das Gleitelement einfach bereitzustellen ist und möglichst wenig Bauraum einnimmt. Zudem kann das Gleitelement während der Montage auf einfache Weise befestigt werden, sofern dieses nicht vorab an der Schraubenfeder oder dem Federteller befestigt oder aufgebracht ist.
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Günstigerweise erstreckt sich das Gleitelement in Radialer Richtung maximal bis zur radialen Erstreckung des Federtellers.
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Die radiale Richtung Erstreckung bezieht sich hierbei auf die Mittelachse des Federpakets. Das Gleitelement steht somit in radialer Richtung nicht über den Federteller hinaus.
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Mit Vorteil wird durch das Gleitelement eine Rotationsbewegung zwischen der Schraubenfeder und dem Gleitelement und/oder zwischen dem Federteller und dem Gleitelement bereitgestellt.
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Das Gleitelement weist mit besonderem Vorteil eine rotationssymmetrische Form auf. Insbesondere ist zumindest die schraubenfederseitige und / oder die federtellerseitige Kontaktfläche rotationssymetrisch ausgebildet. Ein solches Gleitelement kann beispielsweise durch eine Ringscheibe ausgebildet sein. Eine solche Ringscheibe kann insbesondere einer einzelnen Schraubenfeder zugeordnet sein.
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Das Gleitelement kann auch mehrere Kontaktflächen für verschiedene Schraubenfedern ausbilden, beispielsweise eine Kontaktfläche für eine radial äußere Schraubenfeder und eine Kontaktfläche für eine radial innere Schraubenfeder. Ein Gleitelement mit mehreren Kontaktflächen ist günstigerweise stufenförmig ausgebildet, wobei jede Ebene eine Kontaktfläche für eine Schraubenfeder bereitstellt. Eine Übergangsfläche, die den Übergang zwischen zwei Ebenen ausbildet, kann einerseits der radialen Führung der Schraubenfeder dienen. Zudem kann eine solche Übergangsfläche derart ausgeführt sein, dass diese eine Presspassung zur Schraubenfeder bereitstellt. Bei der Montage werden dementsprechend die Schraubenfedern ineinander angeordnet, sodann das stufenförmige Gleitelement eingedrückt um eine Vormontage des Federpakets bereitzustellen. Anschließend sind lediglich noch die Federteller zu montieren. Das stufenförmige Gleitelement oder zumindest die Kontaktflächen sind günstigerweise rotationsymmetrisch ausgeführt.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Kontaktflächen eines Kontaktflächenpaares durch plane Flächen ausgebildet oder durch rotationssymmetrische konische Flächen ausgeführt sind.
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Die Materialpaarungen von Schraubenfeder, Gleitelement und Federteller ist derart gewählt, dass Gleitelement zu Federteller und / oder Gleitelement zu Schraubenfeder einen kleineren Reibungskoeffizienten aufweisen als Schraubenfeder zu Federteller. Eine vorteilhafte Materialpaarung für einen geringen Reibungskoeffizienten wird insbesondere durch die Materialkombination Metall-Kunststoff bereitgestellt. Mit Vorteil wird die Schraubenfeder und der Federteller aus Metall ausgeführt, insbesondere aus Stahl. Die Schraubenfeder ist vorzugsweise aus Federstahl ausgeführt. Das Gleitelement ist günstigerweise aus Kunststoff ausgeführt.
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Das Gleitelement kann beispielsweise an einem der Elemente aus Schraubenfeder und Federteller durch eine Einschnappsicherung, eine Pressverbindung oder Klebstoff befestigt sein oder durch eine Beschichtung ausgebildet sein.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Federpaket ausschließlich ein einzelnes Gleitelement aufweist.
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Dieses eine Gleitelement ist ausreichend, um eine Verwindung der Schraubenfeder auszugleichen und ungünstige Verspannungen zu verhindern. Es wird weiter vorgeschlagen, dass eine Schraubenfeder mit maximal einem einzigen Gleitelement in Anlagekontakt oder Verbindung, insbesondere durch Befestigung oder Ausbildung, steht. Bezüglich einer Schraubenfeder ist ausschließlich auf einer axialen Seite, axial in Bezug auf das Federpaket, ein Gleitelement ausgebildet.
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Die Aufgabe wird zudem durch einen Torsionsdämpfer gemäß dem Patentanspruch 9 gelöst.
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Dieser Torsionsdämpfer ist insbesondere für die Verwendung an eine Kupplungsscheibe in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der Torsionsdämpfer weist ein Federpaket gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 oder zumindest einer der vorherigen Ausführungen zu dem Federpaket auf. Günstigerweise kann ein solcher Torsionsdämpfer auch ein Zweimassenschwungrad sein.
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Mit besonderem Vorteil ist das Gleitelement des Federpakets derart ausgebildet, dass bei einer Kompression des Federpakets, also unter Last des Torsionsdämpfers, eine Relativdrehung zwischen der Schraubenfeder und dem Federteller, insbesondere deren Kontaktflächen, ermöglichst wird.
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Die Aufgabe wird zudem durch eine Kupplungsscheibe gemäß den Patentanspruch 10 gelöst.
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Eine solche Kupplungsscheiben weist einen Torsionsdämpfer gemäß des Anspruchs 9 oder gemäß zumindest einer der vorherigen Ausführungen auf. Ein solcher Torsionsdämpfer ist in dieser Schrift bereits an mehreren Stellen erläutert, weshalb hier auf diese Stelle verwiesen wird.
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Das Federpaket, der Torsionsdämpfer und die Kupplungsscheibe werden im Weiteren anhand einer Mehrzahl von Figuren nochmals ausführlich und beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Kupplungsscheibe mit einem Torsionsdämpfer und mehreren Federpaketen;
- 2a ein Federpaket aus der Kupplungsscheibe nach 1 in vergrößerter Darstellung;
- 2b vergrößerte Teildarstellung des Federpakets aus 2a;
- 3a,b Federteller aus dem Federpaket nach 2a in perspektivischer Darstellung;
- 4 eine weitere Variante eines Federtellers;
- 5a Schraubenfeder mit einem Gleitelement für ein Federpaket;
- 5b vergrößerte Teildarstellung des Federpakets aus 5a;
- 6 weiterer Federteller im Querschnitt.
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Die 1 zeigt eine Kupplungsscheibe 10 mit Reibbelägen 12, einem Torsionsdämpfer 14 sowie einer Nabe 16. Der Torsionsdämpfer 14 umfasst ein Eingangselement 18 und ein Ausgangselement 20. Das Eingangselement 18 ist fest mit den Reibbelägen 12 verbunden, wohingegen das Ausgangselement fest mit der Nabe 16 verbunden ist. Auch die Ausbildung eines Vordämpfers wäre denkbar. Das Eingangselement 18 und das Ausgangselement 20 sind durch scheibenförmige Körper ausgebildet, die axial bezüglich der Rotationsachse R des Torsionsdämpfers zueinander angeordnet sind. Das Eingangselement 18 und das Ausgangselement 20 können zueinander eine rotatorisch begrenzte Relativdrehung ausführen können. Das Eingangselement und das Ausgangselement weisen einander korrespondierende Federfenster auf, die einen Aufnahmeraum 22 für ein Federpaket 24 bereitstellen.
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Neben den Federpaketen 24 weist der Torsionsdämpfer 14 auch eine Reibeinrichtung auf, welche jedoch in dieser Darstellung nicht sichtbar ist. Die Kombination der Federpakete und der Reibeinrichtung stellt bei einer relativen Rotationsbewegung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement eine dämpfende Wirkung bereit.
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Das Federpaket 24 gemäß der 1 ist in der 2a nochmals einzeln und in Schnittdarstellung gezeigt. Das Federpaket 24 umfasst zwei Schraubenfedern 26a, 26b, die radial ineinander angeordnet sind. An den axialen Enden der Schraubenfedern sind Federteller 28 angeordnet, die das Federpaket 24 abschließen. Zwischen der Schraubenfeder 26a und dem Federteller 28 ist ein Gleitelement 30a angeordnet. Zudem ist auch zwischen der Schraubenfeder 26b und dem Federteller 28 ein Gleitelement 30b angeordnet.
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Der Federteller 28 ist in den 3a und 3b nochmals in einer perspektivischen Darstellung zusammen mit den Gleitelementen 30 gezeigt. Der Federteller 28 weist schraubenfederseitig Stufen 28a auf, die den Schraubenfedern 30 zur Anlage dienen. Auf der gegenüberliegenden Seite weist der Federteller 28 einen Anordnungsabschnitt 28b auf. Der Anordnungsabschnitt 28b dient der Anlage an dem Eingangselement und dem Ausgangselement des Torsionsdämpfers 14.
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Der Anordnungsabschnitt 28b weist eine halbzylinderförmige Struktur auf, die mit einer korrespondierenden Aufnahme der Federfenster zusammenwirken, um ein Verschwenken des Federtellers bereitzustellen. Bei einer Kompression der Schraubenfedern kann der Federteller nach radial außen schwenken. Durch diese halbzylinderförmige Struktur ist der Federteller 28 rotatorisch um die Mittelachse M des Federpakets gegenüber dem Eingangselement und dem Ausgangselement festgelegt. Zudem weist der Anordnungsabschnitt 28b noch eine weitere rückseitige Struktur auf, die dem Eingriff zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement dient und die eine axiale Sicherung in Bezug auf die Rotationsachse R des Torsionsdämpfers 14 bereitstellt.
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Bei einer Kompression des Federpakets 24 wird die axiale Länge der Schraubenfeder 26a und 26b verkürzt. Aufgrund dieser Verkürzung führen die Windungsenden jeder Schraubenfeder eine Rotationsbewegung zueinander aus. Unter der beispielhaften Annahme, dass gemäß der 2 die Schraubenfeder 26a und 26b an dem oberen Federteller 28 befestigt wären, würde sich bei einer Kompression das gegenüberliegende Federende der äußeren Schraubenfeder 26a in Richtung Va und das gegenüberliegende Federende der inneren Schraubenfeder 26b in Richtung Vb drehen. Man erkennt insbesondere, dass sich die Rotationsrichtung der Federenden von der Wicklungsrichtung der Schraubenfeder abhängt.
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Die Schraubenfedern sind jedoch entgegen der beispielhaften Annahme gerade nicht an den oberen Federteller 28 befestigt, sondern stehen über das jeweilige Gleitelement 30 mit dem Federteller 28 mittelbar in Kontakt. Dadurch kann das Windungsende der jeweiligen Schraubenfeder eine Rotation gegenüber dem Federteller ausführen. Diese Rotationsbewegung erfolgt über Kontaktflächen an den jeweiligen Teilen, wobei diese entsprechende Kontaktflächenpaare bereitstellen. Der Reibkoeffizient für die Kontaktflächenpaare ist so gewählt, dass auch eine Rotation unter Last möglich ist.
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Diese Kontaktbereiche werden anhand der 2b, welche eine vergrößerte Teildarstellung der 2 zeigt nochmals ausführlicher erläutert. Insbesondere sind die Gleitelemente 30a und 30b gemäß dem Federpaket 24 nach der 2a lediglich an dem Federteller 28 und den Schraubenfedern 26 angeordnet. Diese Anordnung erfolgt bei der Montage bzw. dem Zusammensetzen des Federpakets 24 durch einfaches Einlegen oder Zwischenlegen. Insbesondere sind für das Gleitelement keine weiteren Befestigungsmaßnahmen ausgebildet. Sobald das Federpaket 24 innerhalb der entsprechenden Aufnahme des Torsionsdämpfers angeordnet ist kann das Gleitelement aufgrund der radialen Einschränkung der Bewegungsfreiheit durch die Stufen und auch der axialen Vorspannung aufgrund der Schraubenfedern nicht verloren werden. Die Gleitelemente 30 sind hierbei durch ringförmige Scheiben ausgebildet. Diese ringförmigen Scheiben sind rotationssymmetrisch. Beispielsweise könnten diese auch konisch ausgeführt sein. Dementsprechend wären die korrespondierenden Kontaktflächen des Federtellers 28 und der Schraubenfedern 26 ebenfalls konisch ausgeführt.
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Jede Paarung von einem Gleitelement 30 mit dem Federteller 28 oder einer Schraubenfeder 26 stellt eine Paarung aus Kontaktflächen bereit, sofern eine Rotationsbewegung zwischen den jeweiligen Elementen erfolgen soll. Da die Gleitelemente 30 lediglich eingelegt sind und gegenüber dem Federteller 28 und den Schraubenfedern 26 nicht befestigt sind bildet jedes Gleitelement mit dem Federteller 28 und auch mit der jeweiligen Schraubenfeder eine Kontaktflächenpaarung aus.
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Eine Kontaktfläche 28-1 ist einer Kontaktfläche 30a-1 zugewiesen. Zudem weist das Gleitelement 30a eine Kontaktfläche 30a-2 auf, die mit einer Kontaktfläche 26a-2 zusammenwirkt. Dementsprechend weist auch das Gleitelement 30b eine Kontaktfläche 30b-3 auf, die mit einer Kontaktfläche 28-3 zusammenwirkt. Die Kontaktfläche 30b-4 wirkt entsprechend mit der Kontaktfläche 26b-4 der Schraubenfeder 26b zusammen. Eine relative Rotation zwischen der Schraubenfeder 26a oder 26b gegenüber dem Federteller 28 kann dabei über jede der entsprechend zugehörigen Kontaktflächenpaarungen 1 bis 4 bereitgestellt werden. Insbesondere wird dadurch eine Verspannung verhindert, welche von einem konventionellen Federpaket über den entsprechenden Anordnungsabschnitt auf die restlichen Komponenten des Torsionsdämpfers übertragen werden würde.
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Man erkennt zudem, dass die Kontaktflächen rotationssymmetrisch ausgeführt sind und hierbei eine plane Fläche bereitstellen. Zudem sind die Gleitelemente 30 jeweils axial zwischen dem Federteller 28 und den Schraubenfedern 26 angeordnet. Das Gleitelement 30a ist axial ausschließlich zwischen der zugehörigen Kontaktfläche 28-1 des Federtellers 28 und der Kontaktfläche 26a-2 der Schraubenfeder 26a angeordnet. Hierdurch wird ein axial kurzer Bauraum bei minimaler Materialmenge bereitgestellt. Des Weiteren ist auch die radiale Erstreckung des Gleitelements 30a auf die radiale Erstreckung der Kontaktfläche 26a-2 beschränkt. Aus technischer Sicht ist diese minimal größer ausgeführt, um einen großflächigen und gleichmäßigen Kontakt bereitzustellen, da die Schraubenfeder sich gegenüber dem Federteller in radialer Richtung geringfügig bewegen kann. Die radiale Erstreckung ist jedoch auf diesen Bereich begrenzt. Selbiges gilt auch für die Schraubenfeder 26b und die zugehörigen Kontaktstellen.
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In der 4 ist ein weiterer Federteller 40 dargestellt. Dieser Federteller 40 kann den Federteller 28 des Federpakets der 2a ersetzen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 ist an dem Federteller 40 ein einzelnes Gleitelement 42 ausgebildet, welches die Kontaktflächen 42-2 und 42-4 bereitstellt. Die Kontaktflächen 42-2 und 42-4 ersetzen die entsprechenden Kontaktflächen 30a-2 und 30b-4. Dieses einzelne Gleitelement 42 folgt der Stufenform des Federtellers 40. Zudem ist das Gleitelement 42 an dem Federteller 40 befestigt. Das Gleitelement 42 ersetzt entsprechend die Gleitelemente 30a und 30b. Die Befestigung kann beispielsweise durch Verkleben oder Aufpressen erfolgen. Die Pressung kann beispielsweise über die Übergangsfläche 40a der Stufe und eine entsprechende Anpassung der Radialmaße erfolgen. Aufgrund der Befestigung des Gleitelements 42 an dem Federteller 40 erfolgt eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Federteller und der Schraubenfeder nur noch über die Kontaktflächenpaare 2 und 4. Die Kontaktflächenpaare 1 und 3 sind dementsprechend bei der Ausführungsvariante gemäß 4 nicht mehr vorhanden.
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Die 5a zeigt einen weiteren Teilausschnitt eines anderen Federpakets. Insbesondere können die Teile der 5 die entsprechenden Teile der 2 ersetzen.. Auch hierbei ist lediglich ein einzelnes Gleitelement 52 für zwei Schraubenfeder 50a und 50b vorgesehen. Auch die Stufe des Gleitelements 52 ist entsprechend ausgeführt. Hierbei erfolgt jedoch eine Befestigung des Gleitelements 52 an der Schraubenfeder 50a durch Einpressen des stufenförmigen Abschnitts 52a innerhalb der Schraubenfeder 50a. Dementsprechend verschwindet das Kontaktflächenpaar 2 aufgrund der Befestigung. Da die Schraubenfeder 50b ist jedoch weiterhin relativ drehbar gegenüber dem Gleitelement 52. Das Gleitelement 52 jedoch kann sich als Ganzes gegenüber dem Federteller über das Kontaktflächenpaar 1 verdrehen, wohingegen sich die Schraubenfeder 50b über das Kontaktflächenpaar 4 gegenüber dem Gleitelement 52 verdrehen kann.
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Das Gleitelement kann an der Schraubenfeder 50a zudem durch eine Verklebung oder auch durch eine Einschnappvorrichtung befestigt sein. Die Einschnappvorrichtung kann beispielsweise lediglich Montagezwecken dienen, sodass diese nach der Endmontage in dem Torsionsdämpfer keine rotatorische Fixierung bereitstellt. Dementsprechend wäre auch ein Kontaktflächenpaar 2 vorhanden.
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In der 6 ist ein letztes Ausführungsbeispiel für einen Federteller mit einem Gleitelement beschrieben. Der Federteller 60 kann entsprechend die Federteller des Federpakets nach der 2 ersetzen. Die Gleitelemente 62a und 62b sind durch Beschichtung aufgebracht. Aufgrund der Beschichtung ist entsprechend keine Rotation zwischen dem Federteller 60 und dem Gleitelement 62a und 62b möglich. Dementsprechend stellt der Federteller 60 lediglich Kontaktflächen 62a-2 und 62b-4 für die Kontaktflächenpaare 2 und 4 bereit. In einer alternativen Ausführungsvariante kann auch der gesamte stufenförmige Abschnitt 28a beschichtet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kupplungsscheibe
- 12
- Reibbelag
- 14
- Torsionsdämpfer
- 16
- Nabe
- 18, 20
- Eingangselement / Ausgangselement
- 22
- Aufnahmeraum
- 24
- Federpaket
- 26a, b
- Schraubenfeder
- 26a - 2
- Kontaktfläche
- 26b - 4
- Kontaktfläche
- 28
- Federteller
- 28a
- Stufe
- 28b
- Anordnungsabschnitt
- 28 - 1
- Kontaktfläche
- 28 - 3
- Kontaktfläche
- 30a, b
- Gleitelement
- 30a - 1
- Kontaktfläche
- 30a - 2
- Kontaktfläche
- 30b - 3
- Kontaktfläche
- 30b - 4
- Kontaktfläche
- 40
- Federteller
- 40a
- Übergangsfläche
- 42
- Gleitelement
- 42 - 2
- Kontaktfläche
- 42 - 4
- Kontaktfläche
- 50a,b
- Schraubenfeder
- 50b - 4
- Kontaktfläche
- 52
- Gleitelement
- 52 - 1
- Kontaktfläche
- 52 - 4
- Kontaktfläche
- 52a
- stufenförmiger Abschnitt
- 60
- Federteller
- 62a, b
- Gleitelement
- 62a - 2
- Kontaktfläche
- 62b - 4
- Kontaktfläche
- R
- Rotationsachse
- M
- Mittelachse
- Va
- Drehrichtung
- Vb
- Drehrichtung
