DE19603248B4

DE19603248B4 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19603248B4
Application number: DE19603248A
Authority: DE
Inventors: Johann Jäckel; Albert Birk
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: IT1282084B1; BR9600312A; ES2134087B1; GB2297602A; FR2730290B1; RU2190789C2; JPH08240244A; GB9601838D0; FR2730290A1; ES2134087A1; GB2297602B; ITMI960196A0; DE19603248A1; ITMI960196A1

Abstract

Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem in Umfangsrichtung ausgerichteten Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen, die Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung und Abstützung in Umfangsrichtung des durch wenigstens eine Schraubenfeder gebildeten Energiespeichers besitzen, wobei die Schraubenfeder mit wenigstens einem ihrer beiden Enden mit einem gegenüber beiden Bauelementen in Umfangsrichtung verdrehbaren und zur Abstützung des entsprechenden Federendes dienenden Federsockel zusammenwirkt, welcher einen Abstützbereich für die benachbarte Federendwindung des Federendes bildet und – in Richtung der Längsachse der Schraubenfeder betrachtet – eine verliersichere Verbindung mit dem Endbereich der wenigstens einen Feder aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem in Umfangsrichtung ausgerichteten Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen, die Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung und Abstützung in Umfangsrichtung des durch wenigstens eine Schraubenfeder gebildeten Energiespeichers besitzen, wobei die Schraubenfeder mit wenigstens einem ihrer beiden Enden mit einem gegenüber beiden Bauelementen in Umfangsrichtung verlagerbaren bzw. verdrehbaren und zur Abstützung des entsprechenden Federendes dienenden Federsockel zusammenwirkt, welcher einen Abstützbereich für die benachbarte Federwindung des Federendes bildet, wie z. B. aus der DE 372 17 11 A1 bekannt.
Durch die DE-OS 36 10 127 ist eine drehelastische schwingungsdämpfende Kupplung bekannt geworden, die als Zweimassenschwungrad ausgebildet ist, wobei zwischen der mit einem Antriebsmotor verbindbaren Primärschwungmasse und der mit einem Getriebe über eine Kupplung verbindbaren Sekundärschwungmasse drehelastische bzw. schwingungsdämpfende Elemente zwischengeschaltet sind, welche eine Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen ermöglichen. Die drehelastischen Elemente sind dabei durch Schraubenfedern aufweisende Energiespeicher gebildet. Diese Energiespeicher werden bei einer Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen durch die an diesen vorgesehenen Beaufschlagungsbereichen komprimiert. Dabei können zwischen den Beaufschlagungsbereichen und den Schraubenfedern Abdeckplatten vorgesehen sein, an denen sich die jeweilige Schraubenfeder abstützt. Weiterhin ist durch diese Schrift vorgeschlagen worden, bei einem sogenannten Zweimassenschwungrad lange Kraftspeicher zu verwenden, die durch in einer Kammer hintereinander bzw. in Serie angeordnete Federn gebildet sind. Zwischen den in einer Kammer eingelegten Federn werden keilförmige Zwischenstücke vorgesehen. Weitere Ausgestaltungsmerkmale bezüglich der Zwischenstücke sind aus dieser Schrift nicht zu entnehmen.
Durch die DE-OS 37 21 711 und die DE-OS 37 21 712 sind weiterhin Federnäpfe bzw. Abstützstücke für die Endbereiche von langen Federn bekannt geworden, die einen Ansatz aufweisen, der derart ausgebildet ist, daß dieser auch bei einem Austreten aus dem Endbereich der entsprechenden Feder sich wieder in diesen Endbereich einfädeln kann. Derartige Federnäpfe können zwar bei im wesentlichen im Querschnitt geschlossenen bzw. an den Außendurchmesser der Federn angepaßten Aufnahmen Verwendung finden, bei Einsatz in Verbindung mit Federaufnahmekammern, die nicht an den Außenumfang der Federn angepaßt sind und/oder nicht im wesentlichen im Querschnitt geschlossen sind, können sich jedoch auch derartige Federnäpfe derart verdrehen oder verklemmen, daß eine Einfädelung derselben in die entsprechenden Federn nicht mehr erfolgen kann, wodurch die Funktion des Dämpfers bzw. des Zweimassenschwungrades zumindest gestört wird oder eine Zerstörung zumindest der Federnäpfe und/oder der Federn erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Federnäpfe bzw. Federsockel zu schaffen, die eine einwandfreie Abstützung der mit diesen zusammenwirkenden Federenden in allen auftretenden Betriebsbedingungen ermöglicht und auch bei den verschiedensten Einsatzfällen und konstruktiven Ausgestaltungen von Drehschwingungsdämpfern verwendet werden können. Weiterhin soll gewährleistet sein, daß eine besonders einfache Montage sowie kostengünstige Herstellung von Drehschwingungsdämpfern möglich ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Drehschwingungsdämpfers soll auch eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten bzw. Anpassungsmöglichkeiten an den jeweiligen Einsatzfall der zwischen den beiden relativ zueinander verdrehbaren Bauelementen vorhandenen Drehmomentkennlinie bzw. Verdrehwiderstandskennlinie ermöglichen, welche durch die sich einer Verdrehung der beiden Elemente widersetzenden Energiespeicher bzw. Schraubenfedern erzeugt wird. Es sollen also sowohl sehr weiche, also eine geringe Rate aufweisende Verdrehwiderstandskennlinien und/oder mehrstufige Verdrehwiderstandskennlinien realisierbar sein.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß der Federsockel – in Richtung der Längsachse der Schraubenfeder betrachtet – eine verliersichere Verbindung mit dem benachbarten Endbereich der wenigstens einen Feder aufweist. Dadurch kann gewährleistet werden, daß der Federsockel stets eine für die Beaufschlagung der Feder optimale Position beibehält. Der Federsockel bzw.
Zwischenstück kann zur Positionierung und/oder zur Sicherung wenigstens eine Anformung besitzen, welche – in Richtung der Längsachse der Feder betrachtet – sich mit dem benachbarten Endbereich der wenigstens einen Feder überschneidet bzw. überdeckt. In vorteilhafter Weise kann die Anformung durch einen Vorsprung bzw. Ansatz des Federsockels bzw. des Zwischenstücks gebildet sein, der in den durch die entsprechenden Federwindungen gebildeten bzw. umschlossenen Raum eingreift. Zur Festlegung an wenigstens einer Feder können die Sockel bzw. Abstützbauteile auch Anformungen bzw. Bereiche aufweisen, welche zumindest eine Endwindung oder den Endbereich einer Feder von außen her übergreifen und eine Festlegung gegenüber der wenigstens einen Feder gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Festlegung von Federsockeln bzw. Abstützbauteilen für Schraubenfedern von Drehschwingungsdämpfern kann in besonders vorteilhafter Weise bei Verwendung von Energiespeichern, die aus mehreren in Serie wirksamen und praktisch unmittelbar hintereinander vorgesehenen Schraubenfedern bestehen, Verwendung finden. Derartige Federsockel bzw. Abstützbauteile können in vorteilhafter Weise zwischen den zugewandten Endbereichen bzw. Endwindungen der in Serie wirksamen Federn vorgesehen werden. Dadurch wird eine einwandfreie Abstützung zwischen den in Serie geschalteten Federn gewährleistet und es können bei Bedarf darüber hinaus in zumindest einer der in Serie geschalteten Schraubenfedern eine Innenschraubenfeder angeordnet werden, die ebenfalls über den wenigstens einen als Zwischenabstützbauteil wirksamen Sockel beaufschlagt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungs-, Anordnungs- und Befestigungsmöglichkeiten erfindungsgemäßer Federsockel bzw. Abstützzwischenbauteile sowie Anordnungen von Schraubenfedern sind in den Ansprüchen 2 bis 23 angegeben.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung,
2 einen teilweise dargestellten Schnitt gemäß der Linie II/II der 1,
3 ein Federsockel im Schnitt,
4 das dem Sockel gemäß 3 zugeordnete Federende einer Feder in Ansicht,
5 eine Ansicht gemäß dem Pfeil V der 4,
die 6 bis 9 weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten von erfindungsgemäßen Federsockeln bzw. weitere Anordnungsmöglichkeiten von mit den entsprechenden Federsockeln zusammenwirkenden Schraubenfedern und
10 ein aus mehreren Schraubenfedern bestehender Energiespeicher.
Der in den 1 und 2 teilweise dargestellte Drehschwingungsdämpfer besitzt ein geteiltes Schwungrad 1, das eine an einer nicht gezeigten Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine befestigbare erste oder Primärschwungmasse 2 sowie eine zweite oder Sekundärschwungmasse 3 aufweist. Auf der zweiten Schwungmasse 3 ist eine Reibungskupplung unter Zwischenlegung einer Kupplungsscheibe befestigbar, über die eine ebenfalls nicht dargestellte Eingangswelle eines Getriebes zu- und abkuppelbar ist. Die Schwungmassen 2 und 3 sind über eine Lagerung 4 zueinander verdrehbar gelagert, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel radial außerhalb von Bohrungen 5 zur Durchführung von Befestigungsschrauben für die Montage der ersten Schwungmasse 2 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Zwischen den beiden Schwungmassen 2 und 3 ist eine Dämpfungseinrichtung 6 wirksam, die Energiespeicher 7 umfaßt, von denen zumindest einer durch Schraubendruckfedern 8, 9, 10 gebildet ist. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist die Schraubendruckfeder 9 in dem durch die Windungen 8a der Feder 8 gebildeten Raum aufgenommen oder mit anderen Worten die beiden Schraubenfedern 8 und 9 sind über ihre Längserstreckung betrachtet ineinander geschachtelt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die in Umfangsrichtung betrachtete winkelmäßige Erstreckung bzw. Länge 11 der inneren Schraubenfeder 9 geringer als die Erstreckung 12 der äußeren Schraubenfeder 8. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn die innere Feder 9 um einen Betrag 13 gegenüber der äußeren Feder 8 kürzer ist, der in der Größenordnung zwischen 1 und 5 Winkelgrad liegt. Die Differenzlänge bzw. der Differenzwinkel 13 kann jedoch auch größer sein. Auch können die Federn 8, 9 die gleiche Länge bzw. die gleiche winkelmäßige Erstreckung aufweisen. Mit den beiden parallel wirksamen Schraubenfedern 8, 9 ist die Schraubenfeder 10 wirkungsmäßig in Serie geschaltet. Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 2 keine Innenfeder vorgesehen ist, könnte für manche Anwendungsfälle eine derartige Innenfeder von Vorteil sein. Diese ist dann in ähnlicher Art und Weise in der Feder 10 aufgenommen wie die Innenfeder 9 in der Außenfeder 8. Auch kann es für manche Anwendungsfälle zweckmäßig sein, wenn lediglich die Außenfeder 8 vorgesehen wird, also die Innenfeder 9 entfällt.
Die beiden Schwungmassen 2 und 3 besitzen Beaufschlagungsbereiche 14, 15 bzw. 16 für die Energiespeicher 7. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Beaufschlagungsbereiche 14, 15 durch in die die erste Schwungmasse 2 bildenden Blechteile 17, 18 eingebrachte Anprägungen gebildet. Die axial zwischen den Beaufschlagungsbereichen 14,15 vorgesehenen Beaufschlagungsbereiche 16 sind durch zumindest ein mit der Sekundärschwungmasse 3, beispielsweise über Niete 19, verbundenes flanschartiges Beaufschlagungsbauteil 20 gebildet. Dieses Bauteil 20 dient als Drehmomentübertragungselement zwischen den Energiespeichern 7 und der Schwungmasse 3. Die Beaufschlagungsbereiche 16 sind durch am Außenumfang des flanschartigen Beaufschlagungsmittels 20 vorgesehene radiale Arme bzw. Ausleger 16 gebildet. Das durch Kaltumformung von Blechmaterial hergestellte Bauteil 13 dient zur Befestigung der ersten Schwungmasse 2 bzw. des gesamten geteilten Schwungrades 1 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine. Radial außen ist das Bauteil 17 mit dem ebenfalls aus Blech hergestellten Bauteil 18 verbunden. Die beiden Bauteile 17 und 18 bilden einen ringförmigen Raum 21, der einen torusartigen Bereich 22 aufweist. Der ringförmige Raum 21 bzw. der torusartige Bereich 22 ist zumindest teilweise mit einem viskosen Medium, wie beispielsweise Fett, gefüllt. In Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Anformungen bzw. den Beaufschlagungsbereichen 14, 15 bilden die Bauteile 17, 18 Ausbuchtungen 23, 24, die den torusartigen Bereich 22 begrenzen und die Energiespeicher 7 aufnehmen sowie sowohl in radialer als auch in axialer Richtung führen. Zumindest bei rotierender Einrichtung 1 stützen sich die Windungen der Federn 8 und 10 an den den torusartigen Bereich 22 radial außen begrenzenden Bereichen des Bauteiles 17 und/oder 18 ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein durch wenigstens eine gehärtete Blechzwischenlage bzw. Blecheinlage gebildeter Verschleißschutz 25 vorgesehen, an dem sich die Federn 8 und 10 radial abstützen. Der Verschleißschutz 25 erstreckt sich in Umfangsrichtung in vorteilhafter Weise zumindest über die gesamte Länge bzw. Winkelerstreckung der entspannten Energiespeicher 7. Infolge der fliehkraftmäßigen Abstützung der Windungen der Federn 8 und 10 wird zwischen diesen Windungen und den mit diesen in Reibeingriff stehenden Bauteilen eine drehzahlabhängige Reibungsdämpfung bei einer Längenänderung bzw. Kompression der Energiespeicher 7 bzw. der Kraftspeicher 8 und 10 erzeugt.
Radial innen trägt das sich radial erstreckende Bauteil 17 ein Zwischenteil bzw. eine Nabe 26, das bzw. die den inneren Lagerring des Kugellagers 4 aufnimmt bzw. trägt. Der äußere Lagerring des Kugellagers 4 trägt die Schwungmasse 3.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, sind die Beaufschlagungsbereiche 16 winkelmäßig kleiner ausgebildet als die Beaufschlagungsbereiche 14, 15, so daß ausgehend von der in 2 dargestellten theoretischen Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung eine geringe Verdrehung in beide Drehrichtungen der Schwungmassen 2 und 3 zueinander ohne Federwirkung möglich ist.
Zwischen den einander zugewandten bzw. benachbarten Endwindungen 27, 28 einerseits und 29 andererseits der Federn 8, 9 und 10 ist, wie aus 2 ersichtlich ist, ein Zwischenstück 30 vorgesehen, das als Federsockel bzw. Federsitz bezeichnet werden kann und zur Abstützung der Endwindungen 27, 28, 29 bzw. der Endbereiche der Federn 8, 9 und 10 dient. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Zwischenstück bzw. das Federabstützteil 30 einen ringförmigen Bereich 31, an dem sich die Federn 8, 9 und 10 in Umfangsrichtung abstützen, sowie einen sich gegenüber dem ringförmigen Bereich 31 senkrecht erstreckenden Ansatz bzw. Vorsprung 32, der sich in den durch die Windungen 10a begrenzten Hohlraum hineinerstreckt, und zwar in den einen Endbereich der Feder 10. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Abstützbauteil 30 hohl ausgebildet, besitzt also eine Ausnehmung 33. Wie aus 2 ersichtlich ist, besitzen die Energiespeicher 7 bzw. die diese bildenden Schraubenfedern 8, 9, 10 an ihren den Beaufschlagungsbereichen 14, 15, 16 zugewandten Endbereichen keine Abstützbauteile bzw. Federsockel. Es könnte jedoch zumindest an einem der Enden der Energiespeicher 7 ein Abstützbauteil oder Federsockel vorgesehen werden.
Das Abstützbauteil 30 ist verliersicher mit der Schraubendruckfeder 10 verbunden. Hierfür ist zwischen dem Abstützbauteil 30 und der Feder 10 ein Formschluß vorhanden, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, wie dies noch im Zusammenhang mit den 3 und 4 näher beschrieben wird, als Schnappverbindung ausgebildet ist.
Wie aus 3 ersichtlich ist, besitzt der Federsockel bzw. das Abstützbauteil 30 eine durch eine ringförmige Nut 34 gebildete Anformung bzw. Vertiefung, welche in den axialen Ansatz 32, unmittelbar angrenzend an den ringförmigen Bereich 31 vorgesehen ist. Der Außendurchmesser 35 des Ansatzes 32 entspricht zumindest annähernd dem Innendurchmesser 36 der Federwindungen 10a der Feder 10 (4). Vorzugsweise ist der Außendurchmesser 35 etwas kleiner als der Innendurchmesser 36, der zumindest im Bereich des dem Abstützbauteil 30 zugewandten Federendes vorhanden ist.
Wie aus 4 ersichtlich ist, ist der freie Endabschnitt 37 der dem Abstützbauteil 30 benachbarten Endwindung 29 radial zur Federachse 38 hin gegenüber den übrigen Bereichen der Federendwindung 29 bzw. gegenüber den Federwindungen 10a versetzt bzw. abgebogen. Dadurch ergibt sich eine lichte Weite 39, die kleiner ist als der Innendurchmesser 36 der Endwindung 29 und der Windungen 10a bzw. als der Außendurchmesser 35 des Ansatzes 32. Beim Zusammenbau der Feder 10 und des Abstützbauteils 30 wird der Ansatz 32 in den entsprechenden Endbereich der Feder 10 eingeschoben, wodurch zunächst die Endwindung 29 aufgeweitet wird, so daß der Abstand 29 zunächst größer wird. Es wird also der Endabschnitt 37 radial nach außen gedrängt.
Sobald der Endabschnitt bzw. Endbereich 37 der Windung 29 auf Höhe der Nut bzw. Anformung 34 gelangt, kann die Endwindung 29 zurückfedern, so daß dann der Abstand 29 wieder kleiner wird und somit der Endbereich 37 in die Nut 34 radial eingreift bzw. einschnappt, wodurch das Abstützbauteil 30 gegenüber der Feder 10 verliersicher gehaltert wird. Der Ansatz 32 besitzt an seinem freien Ende eine Verjüngung bzw. eine Anfasung 39a, die das Eindrücken bzw. Einpressen dieses Ansatzes 32 in den zugewandten Endbereich der Feder 10 erleichtert. Über die Verjüngung 39a kann der Endbereich 37 radial nach außen gedrängt werden.
Wie in Verbindung mit 5 ersichtlich ist, besitzt die Endwindung 29 abgesehen von dem in die Nut 34 radial eingreifenden Endbereich 37 die gleiche Steigung bzw. den gleichen Steigungswinkel wie die zwischen den Endwindungen der Feder 10 vorgesehenen Windungen 10a. Der Endabschnitt 37 der Feder 10 verläuft zumindest im entspannten Zustand der Feder 10 parallel zur Abstützfläche 31a (3) des ringförmigen Bereiches 31 bzw. des Abstützbauteiles 30. Hierfür ist der Endbereich 37, wie dies aus 5 ersichtlich ist, aus der strichliert dargestellten Position 37a in die voll ausgezogene Position des Endbereiches 37 in Richtung der Längsachse 38 der Feder 10 abgebogen.
An ihrem den Beaufschlagungsbereichen 14, 15, 16 benachbarten Ende 39b der Feder 10, ist die letzte Windung – in an sich bekannter Weise – an die vorletzte Windung durch Verformung in Richtung der Federachse 38 angelegt und angeschliffen, so daß sie eine zumindest annähernd senkrecht zur Federachse 38 verlaufende Beaufschlagungsfläche bildet. Eine derartige Ausgestaltung der Endwindung ist beispielsweise durch die DE-OS 42 29 416 vorgeschlagen worden. Die beiden Schraubenfedern 8 und 9 besitzen an ihren beiden Endbereichen ebenfalls eine entsprechend abgeflachte Endwindung, so daß eine einwandfreie Beaufschlagung dieser Federn durch die Beaufschlagungsbereiche 14, 15, 16 sowie eine einwandfreie Abstützung dieser Federn 8, 9 an dem ringförmigen Bereich 31 des Zwischenstückes bzw. Abstützbauteils 30 gewährleistet wird.
Die Schraubenfedern 8 und 10 können die gleiche Federsteifigkeit oder aber unterschiedliche Federsteifigkeiten aufweisen. Auch ist das Längenverhältnis zwischen der Feder 8 bzw. 9 und der Feder 10 an den jeweiligen Einsatzfall anzupassen, wobei dieses Längenverhältnis in der Größenordnung zwischen 0,5:1 und 3:1 liegen kann, vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 1:1 und 2:1 ist.
Die Verwendung eines Abstützbauteils 30 hat folgende Vorteile:

– Es können Federn mit einem großen Verhältnis von Federlänge zu – Federdurchmesser in Serie geschaltet werden, wobei stets gewährleistet wird, daß eine einwandfreie Beaufschlagung der zugewandten Endbereiche dieser Federn erfolgt und darüber hinaus ein Herausrutschen bzw. Lösen des Abstützbauteils 30 von der entsprechenden Feder vermieden wird. Das Zwischenstück wird somit stets einwandfrei beaufschlagt und kann nicht infolge einer Schrägstellung zwischen den entsprechenden Endbereichen der Federn 8, 10 von diesen zerstört werden.
– Bei Verwendung von wenigstens einer Innenfeder 9 kann diese kürzer ausgeführt werden, da zur Komprimierung derselben diese sich nicht auch zumindest über eine Teillänge der Gesamtlänge der Feder 10 erstrecken muß.
– Weiterhin ermöglicht das Zwischenstück 30 die Verwendung von in der Länge und/oder in der Steifigkeit unterschiedlichen Innenfedern. Es kann also auch innerhalb der Feder 10 zumindest eine Innenfeder vorgesehen werden, wobei diese die gleiche Länge wie die Feder 10 aufweisen kann oder aber kürzer oder länger sein kann.

Für manche Anwendungsfälle kann es auch vorteilhaft sein, wenn, wie in 6 dargestellt, das Zwischenstück 130 einen ringförmigen Abstützbereich 131 aufweist, von dem in beide axiale Richtungen bzw. Umfangsrichtungen der Einrichtung 1 ein Ansatz 132, 132a ausgeht. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Zwischenstückes 130 kann nicht nur die Feder 10 eine – in axialer Richtung 38 eines Energiespeichers 7 betrachtet – feste Verbindung mit dem Zwischenstück aufweisen, sondern auch die Feder 8, so daß beide Federn 8 und 10 – in Umfangsrichtung der Einrichtung 1 betrachtet – fest miteinander gekoppelt sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung muß – gegenüber der in 2 dargestellten Ausführungsform – die Innenfeder 9 zumindest um die Länge bzw. die Erstreckung des Ansatzes 132a kürzer ausgeführt werden.
Weiterhin kann der Ansatz 132a gemäß 6 auch derart ausgebildet werden, daß dieser auch auf die Innenfeder 9 abgestimmt ist, so daß dann zumindest die Feder 9 mit der Feder 10 verbunden ist.
Weiterhin kann, wie in 7 dargestellt, das Zwischenstück 230 auch derart ausgebildet werden, daß dieses einen abgestuften Ansatz 232a besitzt, wobei jede Stufe eine Anformung bzw. Nut 234, 234a besitzt, in die die jeweilige Endwindung der Federn 208, 209 zumindest mit einem Teilbereich einrastet. Durch eine derartige Ausgestaltung wird zusätzlich erzielt, daß die Innenfeder 209 gegenüber der Außenfeder 208 praktisch nicht verrutschen kann bzw. die Innenfeder 209 nicht aus der Außenfeder 208 herausgleitet. Das Zwischenstück 230 kann, wie in 7 strichliert angedeutet, auch für die Feder 10 gemäß 2 einen Ansatz 232 aufweisen, der mit der Feder 10 verliersicher verbunden ist. Bei Verwendung einer innerhalb der Feder angeordneten Innenfeder kann der Ansatz 232 auch entsprechend dem Ansatz 232a ausgebildet werden, so daß dann auch die zweite Innenfeder mit dem Zwischenstück 230 verbunden ist.
Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem zwei äußere Federn 308, 310 unter Zwischenlegung des Abstützbauteils 330 in Serie geschaltet sind sowie jeweils eine innerhalb der Federn 308, 310 angeordnete Innenfeder 309, 309a vorgesehen ist, ist das Zwischenstück 330 lediglich in der Innenfeder 309 eingehängt bzw. mit der Innenfeder 309 verliersicher verbunden.
Es sind also eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten bezüglich der Einhängung bzw. Festlegung eines Zwischenstückes 30, 130, 230, 330 mit den diesem Zwischenstück benachbarten Federn möglich, wobei das Zwischenstück mit wenigstens einer dieser Federn verliersicher verbunden ist. Das entsprechende Zwischenstück kann jedoch auch mit mehreren Federn oder gar mit allen diesem benachbarten Federn eine Verbindung aufweisen.
Bei der Ausführungsform gemäß 9 besitzt der mit einer Feder 409 verbundene Federsockel 430 einen Ansatz 432 mit einer am Außenumfang angebrachten gewindeartigen Anformung 434. Die Endwindungen 409a der Feder 409 sind derart gewickelt, daß diese auf die gewindeartige Anformung 434 aufgeschraubt werden können, wobei in vorteilhafter Weise die Endwindungen 409a bezüglich ihres Innendurchmessers derart ausgelegt sind, daß diese mit radialer Vorspannung am Ansatz 432 anliegen, wodurch ein Herausdrehen des Federsockels bzw. Abstützbauteils von dem Endbereich der Feder 409 vermieden werden kann.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind lediglich zwei Federn oder Federsätze in Serie geschaltet. Es können jedoch auch drei oder mehrere Federn bzw. Federsätze in Serie geschaltet werden, wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Federenden der Federn bzw. Federsätze jeweils ein Abstützbauteil gemäß der Erfindung vorgesehen werden kann.
Die gemäß der Erfindung verliersicher an zumindest einem Federende vorgesehenen Abstützbauteile können auch an den den Beaufschlagungsbereichen 14, 15, 16 zugewandten Endbereichen der entsprechenden Federn vorgesehen werden. So könnten beispielsweise in 2 die Federn 8 und 10 einstückig ausgebildet sein, also eine einzige Feder bilden, und das Abstützbauteil 30 am Federende 39b der Feder 10 vorgesehen werden. Bei einer einstückigen Ausgestaltung der Federn 8 und 10 könnte auch im Endbereich 39a der Feder 8 ein gemäß 7, 8 oder 9 ausgebildetes Abstützbauteil vorgesehen werden. Bei einstückiger Ausgestaltung der Federn 8 und 10, also bei Verwendung einer durchgehenden Außenfeder zwischen den dieser Feder zugeordneten Beaufschlagungsbereichen 14, 15, 16 entfällt der in 2 dargestellte Federsockel bzw. das Abstützbauteil 30.
Die wenigstens eine mit einem Federsockel verankerte Endwindung einer Schraubenfeder kann – in Längsrichtung der entsprechenden Schraubenfeder betrachtet – auch an die vorletzte Windung durch Verformung in Richtung der Federlängsachse 38 angelegt und angeschliffen sein. Diesbezüglich wurde bereits auf die DE-OS 42 29 416 verwiesen. in vorteilhafter Weise besitzt eine derart ausgestaltete Endwindung gegenüber den übrigen Windungen einen kleineren Innendurchmesser, so daß sie in eine Nut des entsprechenden Sockels einschnappen kann. Eine derartige Ausgestaltung einer Federendwindung 208a ist in 7 dargestellt. Durch eine derartige Ausgestaltung des Endbereiches einer Feder wird gewährleistet, daß bei Kompression der Feder zwischen dieser und dem Sockel eine größere Anlagefläche vorhanden ist, wodurch die infolge einer Kompression der Feder erzeugte Kraft auf eine größere Abstützfläche des Sockels verteilt werden kann.
Der in 10 dargestellte Energiespeicher 507 unterscheidet sich gegenüber dem Energiespeicher 7 gemäß 2 im wesentlichen dadurch, daß innerhalb der Schraubenfeder 510 eine Schraubenfeder 509a aufgenommen ist. Die Feder 509a ist mit dem Federabstützteil 530 zumindest in Umfangsrichtung bzw. Achsrichtung 538 des Energiespeichers 507 fest verbunden. Ähnlich wie in 2 sind eine Außenfeder 508 und eine darin vorgesehene Innenfeder 509 vorhanden, welche mit den Federn 510, 509a in Serie geschaltet sind.
Die Innenfeder 509a besitzt eine wesentlich höhere Steifigkeit als die äußere Feder 510. Auch die in Umfangsrichtung bzw. Federlängsachsrichtung 538 betrachtete Länge der Innenfeder 509a ist wesentlich geringer als die der Außenfeder 510.
Die Länge bzw. winkelmäßige Erstreckung der ungespannnten steifen Innenfeder 509a ist so gewählt, daß ein ausreichender Verdrehwinkel der weicheren, also eine geringere Federsteifigkeit aufweisenden Außenfeder 510 gewährleistet ist, bevor die Innenfeder 509a komprimiert wird.
Wie aufgrund des zwischen zwei benachbarten Windungen vorhandenen Abstandes aus 10 ersichtlich ist, besitzt die Innenfeder 509a, in Richtung der Achse 538 des Energiespeichers 507 betrachtet, eine geringere Steigung als die Außenfeder 510. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Feder 509a in bezug auf die Feder 510 derart ausgelegt, daß bei einer Verdrehung zwischen den beiden Schwungmassen 2, 3 gemäß 1 die Windungen der Innenfeder 509a auf Block gehen, bevor die Windungen der Außenfeder 510 auf Block gehen können, wodurch eine Überbeanspruchung der Außenfeder 510 vermieden werden kann.
Die Innenfeder 509a kann jedoch in bezug auf die Feder 510 auch derart ausgelegt sein, daß bereits aufgrund der hohen Steifigkeit bzw. der hohen Federrate der Innenfeder 509a das bei großen Schwingungsamplituden auftretende Drehmoment, welches wesentlich höher sein kann als das von der Brennkraftmaschine abgegebene Nominaldrehmoment, durch die Innenfeder 509a überwiegend federnd abgefangen wird, so daß die bezüglich Blockbeanspruchung empfindlichere Außenfeder 510 nur einen Teil dieses Drehmomentes aufnehmen muß. Sofern die Innenfeder 509a die Drehmomentstöße ausreichend dämpft bzw. federnd abfängt, kann auch eine Blockbeanspruchung der äußeren Feder 510 erfolgen bzw. in Betracht gezogen werden.
In Abänderung der in 10 dargestellten Ausführungsform kann die Innenfeder 509a, in Achsrichtung 538 des Energiespeichers 507 betrachtet, auch eine größere Windungssteigung aufweisen als die Außenfeder 510.
Vorteilhaft ist es, wenn die Steigung der Windungen der Innenfeder 509a derjenigen der Windungen der Außenfeder 510 entgegengerichtet ist. Bei einer Betrachtung in die gleiche Achs- bzw. Umfangsrichtung des Energiespeichers 507 bedeutet dies also, daß die Windungen der einen Feder im Uhrzeigersinn mit einer entsprechenden Steigung gewickelt sind, während die Windungen der anderen Feder entgegen des Uhrzeigersinnes mit einer entsprechenden Steigung gewickelt sind.
Der Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen 2, 3, über den die beiden Federn 509a und 510 parallel geschaltet sind, kann in der Größenordnung zwischen 5 und 20° liegen. Dieser Winkel kann jedoch je nach Anwendungsfall auch größer sein und im Extremfall kann die Innenfeder 509a auch nur geringfügig kürzer sein als die Außenfeder 510, wie dies z. B. in 2 für die Federn 8, 9 der Fall ist. Vorzugsweise soll jedoch die Innenfeder 509a eine Überbeanspruchung der Windungen der Außenfeder 510 bei auf Block gehen zumindest einer der beiden Federn 509a, 510 vermeiden. Die Außenfeder 510 kann eine derartige Federrate aufweisen, daß sie zwischen den relativ zueinander verdrehbaren Baugruppen 2, 3 einen Verdrehwiderstand erzeugt, der in der Größenordnung von 0,5 bis 4 Nm/° liegt. Der durch die Feder 509a erzeugte Verdrehwiderstand kann in der Größenordnung zwischen 20 und 80 Nm/° liegen. Diese Werte können jedoch auch kleiner oder größer sein. Vorzugsweise wird jedoch die Innenfeder 509a eine Steifigkeit aufweisen, die zwischen den beiden Baugruppen 2, 3 einen Verdrehwiderstand in der Größenordnung von 20 bis 50 Nm/° erzeugt.
Die mit der Feder 510 in Reihe geschaltete Feder 508 kann eine Steifigkeit aufweisen, die gleich, kleiner oder vorzugsweise größer ist als die der Feder 510. Die Steifigkeit der Feder 509 kann wiederum gleich, größer oder kleiner sein als die der Feder 508.
Bei dem in 10 dargestellten Energiespeicher 507 sind die koaxial zueinander angeordneten Federn 509a, 510 in Reihe geschaltet mit den ebenfalls koaxial zueiander angeordneten Federn 508, 509. Die im Zusammenhang mit den Federn 509a und 510 beschriebene Wirkungsweise kann jedoch auch für Energiespeicher verwendet werden, die lediglich aus zwei koaxial angeordneten und ineinander geschachtelten Federn bestehen. Dies bedeutet also, daß in 10 die Schraubenfeder 510 sich über die gesamte Länge des Energiespeichers 507 erstrecken würde, wobei die Innenfeder 509a bezüglich ihrer Länge und Federeigenschaften dann entsprechend angepaßt werden muß. Bei einem derartigen Energiespeicher würde also die Außenfeder eine winkelmäßige Erstreckung bzw. Länge aufweisen, die der Summe der Erstreckungen der Feder 510, der Feder 508 und des Zwischenstückes 530 entsprechen würde. Die Feder 509a muß dann ebenfalls länger ausgebildet werden.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils lediglich zwei ineinander geschachtelte Federn vorgesehen. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn drei oder gegebenenfalls sogar vier ineinander geschachtelte Federn vorhanden sind, wobei diese Federn in vorteilhafter Weise in Umfangsrichtung relativ zueinander gesichert sind, wie dies bereits beschrieben wurde. So könnte beispielsweise innerhalb der Feder 409 gemäß 9 eine weitere Feder vorgesehen werden, die an einem sich an den Ansatz 432 des Federsockels 430 anschließenden weiteren Ansatz aufgenommen sein kann. Dieser zusätzliche Ansatz kann beispielsweise ähnlich ausgebildet sein wie der Ansatz für die Feder 209 gemäß 7.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, daß, wie bereits erwähnt, die Abstützbauteile bzw. die Federsockel nicht aus dem bzw. den ihnen zugeordneten Federenden herausgleiten können, so daß stets eine einwandfreie Beaufschlagung der Federn bzw. bei Serienanordnung von Federn auch eine einwandfreie gegenseitige Abstützung der Federn gewährleistet wird. Ein derartiges Herausrutschen bzw. Herausgleiten der Abstützbauteile kann insbesondere bei Verwendung von langen Federn auf verhältnismäßig großem Durchmesser und mit einer verhältnismäßig geringen Federrate auftreten, da, wie dies z. B. in der DE-OS 37 21 711 und der DE-OS 37 21 712 beschrieben ist, bei rotierender Einrichtung 1 die auf die Federn einwirkende Fliehkraft derart groß werden kann, daß nach einer Komprimierung der Federn, z. B. aufgrund eines Laststoßes, diese infolge der zwischen den Federwindungen und den diese abstützenden Bereichen vorhandene hohe Reibung zumindest nicht mehr vollständig sich entspannen können, so daß sie eine gegenüber dem voll entspannten Zustand verkürzte Länge aufweisen. Ohne die erfindungsgemäße Sicherung der Abstützbauteile könnten diese aus dem Endbereich der entsprechenden Feder bzw. Federn herausfallen bzw. herausgleiten und sich in der Kammer 21 bzw. im torusartigen Raum 22 verschwenken bzw. verdrehen. Bei einer erneuten Komprimierung bzw. Beaufschlagung der entsprechenden Federn ist dann nicht immer gewährleistet, daß sich der Ansatz bzw. die Ansätze der Zwischenstücke in die zugeordnete Feder bzw. in die entsprechenden Federenden einfädeln können, wodurch eine Zerstörung der Zwischenstücke erfolgen kann.

Claims

Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem in Umfangsrichtung ausgerichteten Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen, die Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung und Abstützung in Umfangsrichtung des durch wenigstens eine Schraubenfeder gebildeten Energiespeichers besitzen, wobei die Schraubenfeder mit wenigstens einem ihrer beiden Enden mit einem gegenüber beiden Bauelementen in Umfangsrichtung verdrehbaren und zur Abstützung des entsprechenden Federendes dienenden Federsockel zusammenwirkt, welcher einen Abstützbereich für die benachbarte Federendwindung des Federendes bildet und – in Richtung der Längsachse der Schraubenfeder betrachtet – eine verliersichere Verbindung mit dem Endbereich der wenigstens einen Feder aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federsockel eine Anformung besitzt, welche – in Richtung der Längsachse der Feder betrachtet – sich mit dem benachbarten Endbereich der Feder überschneidet.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel mit der Schraubenfeder über einen Formschluß verliersicher verbunden ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sockel und zumindest der benachbarten Endwindung der Schraubenfeder ein Formschluß vorhanden ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sockel und der Schraubenfeder eine formschlüssige Schnappverbindung vorhanden ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verliersichere Verbindung zwischen der Schraubenfeder und der Anformung des Sockels vorhanden ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel einen zur Abstützung der benachbarten Federendwindung dienenden ringförmigen Bereich besitzt, von dem ein sich in den durch die Windungen der entsprechenden Feder begrenzten Federinnenraum erstreckenden Ansatz ausgeht, wobei zwischen dem Ansatz und wenigstens einem Abschnitt einer Federwindung die verliersichere Halterung des Sockels gegenüber der Feder erfolgt.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Endabschnitt der dem Sockel benachbarten Federwindung zur Halterung des Sockels gegenüber der Feder dient.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel eine radiale Nut aufweist, in die zumindest ein Abschnitt einer Federwindung formschlüssig einrastbar ist.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Endbereich einer Endwindung der Feder in eine Nut des diesem Endbereich zugeordneten Sockels radial eingreift.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 9, 10, dadurch gekennzeichnet, daß – im entspannten Zustand der Schraubenfeder – die dem Sockel benachbarte Endwindung, abgesehen vom in die Nut des Sockels eingreifenden Endbereich, den gleichen Steigungswinkel wie die zwischen den Endwindungen vorgesehenen Windungen besitzt.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt der entsprechenden Endwindung, zumindest im entspannten Zustand der Schraubenfeder, parallel verläuft zur Abstützfläche des Sockels für die Schraubenfeder.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich der dem Sockel benachbarten Endwindung der Schraubenfeder gegenüber den anderen Windungen radial in Richtung zur Längsachse der Schraubenfeder hin versetzt ist.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Energiespeicher durch wenigstens eine äußere Schraubenfeder und wenigstens eine in dem durch die Windungen der äußeren Feder begrenzten Hohlraum aufgenommene innere Feder gebildet ist, wobei an wenigstens einem Ende des Energiespeichers ein Sockel vorgesehen ist, der mit der äußeren Feder eine verliersichere Verbindung aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Energiespeicher durch wenigstens eine äußere Schraubenfeder und wenigstens eine in dem durch die Windungen der äußeren Feder begrenzten Hohlraum aufgenommene innere Feder gebildet ist und an wenigstens einem Ende des Energiespeichers ein Sockel vorgesehen ist, der mit der inneren Feder eine verliersichere Verbindung aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Energiespeicher durch wenigstens eine äußere Schraubenfeder und wenigstens eine in dem durch die Windungen der äußeren Feder begrenzten Hohlraum aufgenommene innere Feder gebildet ist und an wenigstens einem Ende des Energiespeichers ein Sockel vorgesehen ist, der sowohl mit der äußeren als auch mit der inneren Feder eine verliersichere Verbindung aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher aus wenigstens zwei, zwischen Beaufschlagungsbereichen der zueinander verdrehbaren Bauelemente in Serienanordnung vorgesehene Schraubenfedern gebildet ist, wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Endbereichen der Schraubenfedern ein Sockel vorgesehen ist, der zumindest gegenüber einer der Federn verliersicher gehaltert ist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Federn eine äußere Feder bildet, welche eine innere Feder aufnimmt und die innere Feder sich zumindest über einen Teilbereich der Längserstreckung der äußeren Feder erstreckt.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei einem durch eine äußere und eine innere Feder gebildeten Federpaar, die innere Feder kürzer ist als die äußere Feder.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei einem durch eine äußere und durch eine innere Feder gebildeten Federpaar, beide Federn die gleiche Länge aufweisen.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, bei dem der Energiespeicher durch wenigstens zwei, zwischen Beaufschlagungsbereichen der zueinander verdrehbaren Bauelemente in Serie angeordneten Federn gebildet ist, wobei zwischen den Beaufschlagungsbereichen der Bauelemente und den benachbarten Federenden des Energiespeichers kein Sockel vorhanden ist, jedoch zwischen den sich gegenüberliegenden Endbereichen der in Serie geschalteten Federn ein Sockel vorhanden ist.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der die Energiespeicher bildenden Schraubenfedern im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den relativ zueinander verdrehbaren Bauelementen höchstens drei auf gleichem Durchmesserbereich angeordnete Energiespeicher vorgesehen sind.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeicher zwischen den relativ verdrehbaren Bauelementen, zwischen denen sie vorgesehen sind, wenigstens einen Verdrehwinkel von 30° in beide Drehrichtungen ermöglichen.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Bestandteil eines aus mehreren Massen bestehenden Schwungrades ist bzw. ein solches bildet.