DE19648342B4

DE19648342B4 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19648342B4
Application number: DE19648342A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lauinger; Holger Seidl
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2016-11-23
Also published as: FR2742509A1; GB2308173A; GB9625620D0; DE19648342A1; FR2742509B1; JP4138040B2; BR9605991A; JPH09177889A; GB2308173B

Abstract

Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen, die Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung des Energiespeichers besitzen, wobei der Energiespeicher aus wenigstens zwei Schraubenfedern besteht, von denen die eine, erste, Schraubenfeder zumindest teilweise innerhalb des durch die Windungen der anderen, zweiten, Schraubenfeder gebildeten Hohlraumes aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schraubenfeder einen Endabschnitt mit wenigstens einer Windung besitzt, die einen größeren mittleren Windungsdurchmesser aufweist als die innerhalb der zweiten Feder aufgenommenen Windungen, so daß der Endabschnitt der ersten Schraubenfeder sich an einer Endwindung der zweiten Schraubenfeder – in Achsrichtung des Energiespeichers betrachtet – abstützen kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen, welche Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung des Energiespeichers besitzen, wobei der Energiespeicher aus wenigstens zwei Schraubenfedern besteht, von denen die eine, erste, Schraubenfeder zumindest teilweise innerhalb des durch die Windungen der anderen, zweiten, Schraubenfeder gebildeten Hohlraumes aufgenommen ist. Solche Drehschwingungsdämpfer sind durch die DE 44 17 108 A1 vorgeschlagen worden.
Durch die US-PS 5,377,796 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler bekannt geworden, bei dem ein Drehschwingungsdämpfer verwendet wird, dessen Energiespeicher aus einer äußeren Schraubenfeder und einer darin aufgenommenen Innenschraubenfeder bestehen. Die innere und die äußere Schraubenfeder weisen dabei zumindest annähernd die gleiche Länge auf.
Derartige Energiespeicher werden auch, wie dies aus der US-PS 5,367,919 zu entnehmen ist, bei aus mehreren Massen bestehenden Schwungrädern verwendet. Die Energiespeicher sind dabei zwischen der mit einem Antriebsmotor verbindbaren Primärschwungmasse und der mit einem Getriebe über eine Kupplung verbindbaren Sekundärschwungmasse vorgesehen, und zwar derart, daß zwischen den beiden Schwungmassen eine Relativverdrehung entgegen der Wirkung der Energiespeicher ermöglicht ist. Die Energiespeicher werden bei einer Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen durch die an diesen vorgesehenen Beaufschlagungsbereichen komprimiert.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Drehschwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine einwandfreie Beaufschlagung bzw. Funktion der Energiespeicher gewährleisten, und zwar in allen auftretenden Betriebsbedingungen. Auch soll gewährleistet sein, daß eine besonders einfache Montage sowie kostengünstige Herstellung von Drehschwingungsdämpfern möglich ist. Die konstruktive Ausgestaltung des Drehschwingungsdämpfers soll außerdem auch eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten bzw. Anpassungsmöglichkeiten der zwischen den beiden relativ zueinander verdrehbaren Bauelementen vorhandenen Drehmomentkennlinie bzw. Verdrehwiderstandskennlinie ermöglichen. Es sollen also zumindest über Teilbereiche des gesamten Verdrehwinkels zwischen den Bauelementen sowohl sehr weiche, also eine geringe Verdrehwiderstandsrate aufweisende Verdrehabschnitte als auch Verdrehbereiche mit einer höheren Verdrehwiderstandsrate realisierbar sein.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß der wenigstens eine, zwischen den zueinander verdrehbaren Bauelementen vorgesehene Energiespeicher aus wenigstens zwei Schraubenfedern besteht, von denen die eine zumindest teilweise innerhalb des durch die Windungen der anderen Schraubenfeder gebildeten Hohlraumes aufgenommen ist, wobei die eine Schraubenfeder einen Endabschnitt mit wenigstens einer Windung besitzt, die einen größeren mittleren Windungsdurchmesser aufweist als die innerhalb der anderen Feder aufgenommenen Windungen, so daß der Endabschnitt der einen Schraubenfeder sich an einer Endwindung der anderen Schraubenfeder – in Achsrichtung des Energiespeichers betrachtet – abstützen kann.
Die zur Realisierung der Erfindung verwendeten Energiespeicher besitzen jeweils wenigstens eine erste Schraubenfeder, die zumindest teilweise in dem durch die Windungen einer zweiten Schraubenfeder begrenzten Federinnenraum aufgenommen ist, wobei die erste Schraubenfeder wenigstens zwei Arten von Windungen besitzt, von denen die erste Art einen ersten mittleren Windungsdurchmesser aufweist, der eine Aufnahme dieser Windungen innerhalb der zweiten Schraubenfeder ermöglicht, und die zweite Art von Windungen einen zweiten mittleren Windungsdurchmesser besitzt, der größer ist als der erste mittlere Windungsdurchmesser, wobei diese zweite Art von Windungen – in Richtung der Längsachse des Energiespeichers betrachtet – sich außerhalb des von den Windungen der zweiten Schraubenfeder begrenzten Federinnenraumes befinden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Energiespeichers kann gewährleistet werden, daß die Windungen mit größerem mittleren Windungsdurchmesser der ersten Schraubenfeder sich an der zweiten Schraubenfeder, nämlich an einem Endbereich bzw. einer Endwindung derselben, abstützen können. Dadurch kann gewährleistet werden, daß die erste Schraubenfeder gegenüber der zweiten Schraubenfeder, in Drehrichtung des Drehschwingungsdämpfers gesehen, positioniert bleibt. Die erste Schraubenfeder kann sich also nicht frei innerhalb der zweiten Schraubenfeder bewegen. Da bei Komprimierung des entsprechenden Energiespeichers wenigstens eine Windung mit größerem mittleren Durchmesser der ersten Schraubenfeder zwischen zumindest einem Beaufschlagungsbereich wenigstens eines der verdrehbaren Bauelemente und einem Endbereich bzw. einer Endwindung der zweiten Schraubenfeder eingespannt ist, wird auch gewährleistet, daß die erste Schraubenfeder innerhalb des Drehschwingungsdämpfers eine definierte Position in Umfangsrichtung beibehält, so daß beim Betrieb des Dreh schwingungsdämpfers keine Unwucht entstehen kann, was bei Verwendung von Energiespeichern mit einer äußeren Schraubenfeder und einer darin vorgesehenen kürzeren inneren Schraubenfeder auftreten kann. Die erfindungsgemäß ausgestalteten Energiespeicher können also im Drehschwingungsdämpfer – über den Umfang betrachtet – symmetrisch angeordnet werden, wodurch eine Unwucht praktisch ausgeschlossen wird.
Obwohl zumindest eine der Windungen mit größerem mittleren Durchmesser der ersten Schraubenfeder sich unter Zwischenlegung eines Abstützringes an einer Endwindung der zweiten Schraubenfeder abstützen kann, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Windung mit größerem mittleren Durchmesser der ersten Schraubenfeder sich unmittelbar an einer Windung der zweiten Schraubenfeder abstützt. Die beiden aneinander anliegenden Windungen der ersten und der zweiten Schraubenfeder können in vorteilhafter Weise derart ausgebildet sein, daß sie zumindest über 40% eines Windungsumfanges einen Kontakt aufweisen. Bei geradem Energiespeicher ist ein möglichst großer Kontaktbereich anzustreben.
Bei Verwendung eines Zwischenringes zwischen den wenigstens zwei einander zugeordneten Windungen der beiden Federn kann es zweckmäßig sein, wenn die Seitenflächen dieses Ringes an den Verlauf der jeweiligen Windung der beiden Schraubenfedern angepaßt sind, so daß eine einwand freie gegenseitige Abstützung und Beaufschlagung beider Schraubenfedern gewährleistet wird. Bei Verwendung eines derartigen Zwischenringes können die Windungen zur gegenseitigen Abstützung der Federn eine Steigung aufweisen, die gegebenenfalls mit der der anderen Windungen übereinstimmt, wobei die Seitenflächen des Zwischenringes entsprechende Rampen besitzen, an denen sich diese Windungen abstützen. Insbesondere für die äußere Schraubenfeder kann eine derartige Ausgestaltung von Vorteil sein, da die entsprechende Endwindung dann lediglich durch Abhacken bzw. Abtrennen des Federdrahtes gebildet werden kann. Es ist also bei einer derartigen Ausgestaltung keine angelegte und angeschliffene Endwindung zumindest an der äußeren Schraubenfeder erforderlich. Der Zwischenring ist auf Windungen mit kleinerem mittleren Windungsdurchmesser der ersten Feder aufgenommen.
Um eine einwandfreie gegenseitige Abstützung der beiden Schraubenfedern zu gewährleisten, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn wenigstens eine der Windungen der ersten Schraubenfeder und zumindest eine Endwindung der zweiten Schraubenfeder den gleichen mittleren Windungsdurchmesser besitzen. Dadurch kann vermieden werden, daß die beiden aneinander sich abstützenden Windungen sich in radialer Richtung zueinander verschieben. Letzteres ist insbesondere bei auf Block beanspruchten Energiespeichern von großer Bedeutung. Die Windungen der Schraubenfedern können zumindest im Bereich eines gegenseitigen Kontaktes, wenigstens geringfügig abgeflacht sein.
Obwohl die erste Schraubenfeder praktisch lediglich eine Federwindung mit größerem Durchmesser besitzen kann, welche zwischen Beaufschlagungsbereichen zumindest eines der verdrehbaren Bauelemente und einer Endwindung der zweiten Schraubenfeder einklemmbar ist, kann es für viele Anwendungsfälle auch zweckmäßig sein, wenn die erste Schraubenfeder wenigstens zwei Windungen mit größerem Durchmesser besitzt. Die Windungen mit größerem Durchmesser können dabei im nicht beaufschlagten Zustand der ersten Schraubenfeder und in axialer Richtung derselben betrachtet, derart ausgebildet sein, daß sie zumindest im wesentlichen aneinander anliegen.
Für manche Anwendungsfälle kann es auch zweckmäßig sein, wenn die erste Schraubenfeder anschließend an die sich an einer Endwindung der zweiten Schraubenfeder abstützenden Windung weitere Windungen besitzt mit einer bestimmten Windungssteigung, wodurch die erste Schraubenfeder einen weiteren Federabschnitt bildet, der in Reihe wirksam ist mit der zweiten Schraubenfeder, wohingegen die in der zweiten Schraubenfeder aufgenommenen Federbereiche der ersten Schraubenfeder parallel wirksam sind zur zweiten Schraubenfeder.
Für manche Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn die beiden Schraubenfedern zumindest annähernd den gleichen Drahtdurchmesser aufweisen. Für andere Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die erste Schraubenfeder einen kleineren Drahtdurchmesser besitzt als die zweite Schraubenfeder. Die erste Schraubenfeder kann jedoch auch einen größeren Drahtdurchmesser als die zweite Schraubenfeder aufweisen.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn zumindest der Abschnitt der ersten Schraubenfeder, welcher in dem durch die Windungen der zweiten Schraubenfeder begrenzten Innenraum aufnehmbar ist, kürzer ist als die Länge der zweiten Schraubenfeder. Dadurch läßt sich ein Drehschwingungsdämpfer mit einer wenigstens zweistufigen Federkennlinie realisieren. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Energiespeicher eine dritte Schraubenfeder aufweisen, die ähnlich ausgebildet ist, wie die erste Schraubenfeder, wobei die Windungen mit kleinerem mittleren Durchmesser der ersten und der dritten Schraubenfeder jeweils in einen Endbereich der zweiten Schraubenfeder eingeschoben sind. Die erste und die dritte Schraubenfeder erstrecken sich dabei jeweils nur über einen Teilbereich der Länge der zweiten Schraubenfeder, wobei zwischen den einander zugewandten Endwindungen der ersten und der dritten Schraubenfeder vorzugsweise ein Spiel bzw. ein Abstand vorhanden ist, der eine bestimmte Relativverdrehung zwischen den Bauelementen des Drehschwingungsdämpfers lediglich entgegen der Wirkung der zweiten Schraubenfeder ermöglicht. Die erste und die dritte Schraubenfeder können dabei den gleichen Drahtdurchmesser oder einen unterschiedlichen Drahtdurchmesser aufweisen. Weiterhin kann die Federrate der ersten und der dritten Schraubenfeder verschieden sein.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Windungen der ersten Schraubenfeder und gegebenenfalls der dritten Schraubenfeder einen anderen Wickelsinn besitzen als die Windungen der zweiten Schraubenfeder. Die federnden Windungen der Schraubenfedern können zumindest annähernd die gleiche Windungssteigung besitzen. Zweckmäßig kann es jedoch auch sein, wenn die Windungssteigung der zweiten Schraubenfeder größer oder kleiner ist als die Windungssteigung der innerhalb dieser aufgenommenen Windungen der ersten und gegebenenfalls der dritten Schraubenfeder.
Bei Verwendung von Energiespeichern, die – bezogen auf die Längsachse – ein großes Längen-Außendurchmesser-Verhältnis aufweisen, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Energiespeicher im entspannten Zustand eine gekrümmte Form besitzen. Hierfür kann wenigstens eine der Schraubenfedern im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form aufweisen, wobei es jedoch für die meisten Anwendungsfälle zweckmäßig ist, wenn beide, gegebenenfalls alle drei Schraubenfedern im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form besitzen. Obwohl es vorteilhaft sein kann, wenn – bezogen auf die Längsachse des Energiespeichers – die Schraubenfedern unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, ist es für die weitaus meisten Fälle zweckmäßig, die Schraubenfedern mit einem zumindest annähernd gleichen Krümmungsradius auszuführen. Dadurch wird auch die Montage erleichtert.
Bei Verwendung von vorgekrümmten Schraubenfedern ist es besonders zweckmäßig, wenn die an eine Endwindung der zweiten Schraubenfeder axial angrenzende Windung der ersten und gegebenenfalls der dritten Schraubenfeder zumindest im radial inneren Bereich der Endwindung der zweiten Schraubenfeder – im entspannten Zustand des Energiespeichers – anliegt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schraubenfedern, welche Federbereiche besitzen, die in einer zweiten Schraubenfeder aufnehmbar sind, wenigstens eine Zwischenwindung mit einem Abschnitt besitzen, der sich spiralartig von einer Windung mit kleinem mittleren Windungsdurchmesser zu einer Windung bzw. einem Windungsabschnitt mit größerem mittleren Windungsdurchmesser erstreckt.
Die Endwindungen der zweiten Schraubenfeder sowie zumindest die Endwindung mit größerem mittleren Durchmesser der ersten bzw. gegebenenfalls der dritten Schraubenfeder können in vorteilhafter Weise gemäß der DE-OS 42 29 416 ausgebildet sein, da dadurch eine einwandfreie Beaufschlagung der Schraubenfedern gewährleistet wird und darüber hinaus die Bruchgefahr für diese Endwindungen erheblich herabgesetzt werden kann.
In vorteilhafter Weise sind die Energiespeicher derart ausgestaltet, daß sie zwischen den relativ zueinander verdrehbaren Bauelementen des Drehschwingungsdämpfers wenigstens einen Verdrehwinkel von 30° in beide Drehrichtungen ermöglichen. Zweckmäßig kann es sein, wenn wenigstens zwei, höchstens vier Energiespeicher vorgesehen sind, welche vorzugsweise symmetrisch zur Rotationsachse des Drehschwingungsdämpfers angeordnet sind.
Der Drehschwingungsdämpfer kann in besonders vorteilhafter Weise Bestandteil eines aus mehreren Massen bestehenden Schwungrades sein oder ein solches bilden.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung,
2 einen teilweise dargestellten Schnitt gemäß der Linie II/II der 1,
die 3 bis 3b eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Energiespeichers zur Verwendung bei einer Einrichtung gemäß den 1 und 2,
die 4 bis 4b eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Energiespeichers und
die 5 bis 5b eine zusätzliche Ausgestaltungsmöglichkeit eines Energiespeichers.
Der in den 1 und 2 teilweise dargestellte Drehschwingungsdämpfer bildet 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 gebildet ist. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist die Schraubendruckfeder 9 praktisch vollständig 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 im wesentlichen ineinander geschachtelt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die in Umfangsrichtung betrachtete winkelmäßige Erstreckung bzw. Länge 11 des in der Schraubenfeder 8 aufgenommenen Abschnittes 10 der Schraubenfeder 9 geringer als die Erstreckung 12 der äußeren Schraubenfeder 8. Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn der Abschnitt 10 der Feder 9 um einen Betrag gegenüber der äußeren Feder 8 kürzer ist, der in der Größenordnung zwischen 30 und 90 Winkelgrad, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 70 Winkelgrad liegt. Die Differenzlänge bzw. der Differenzwinkel kann jedoch auch größer oder kleiner sein.
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 17 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 zumindest die Windungen der Federn 8 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 zumindest die Federn 8 radial abstützen. Der Verschleißschutz 25 erstreckt sich in Umfangsrichtung in vorteilhafter Weise zumindest über die gesamte Länge bzw. Winkelerstrekung der entspannten Energiespeicher 7. Infolge der fliehkraftmäßigen Abstützung der Windungen zumindest der Federn 8 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 Schraubenfedern 8 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 die Energiespeicher 7 in Umfangsrichtung positionierenden 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.
Die 3 bis 3b zeigen den Endbereich des in 2 gezeigten Energiespeichers 7, wobei in 3a die Feder 9 im Schnitt und in 3b vollständig, also von außen betrachtet, dargestellt ist, wodurch der Verlauf der einzelnen Windungen dieser Feder in bezug auf den Verlauf der Windungen der Feder 8 besser erkennbar ist. Die Schraubenfeder 9 besitzt einen Endabschnitt 27, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel circa zwei volle Windungen 28 besitzt. Die der Endwindung 29 der Schraubenfeder 8 benachbarte Windung stützt sich unmittelbar an dieser Endwindung 29 ab, und zwar zumindest im radial inneren Bereich 30. Dadurch wird gewährleistet, daß bei auf Block gehen des Energiespeichers 7 das Drehmoment zumindest über die inneren Bereiche der Windungen 28 und 8a übertragen wird. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn sich die Endwindung 29 und die benachbarte Windung 28 über einen größeren Bereich der Umfangserstreckung aneinander abstützen, so daß bei Komprimierung des Energiespeichers 7 die Feder 8 durch den Endabschnitt 27 einwandfrei beaufschlagt wird. Die Windungen 28 des sich an die Feder 8 anschließenden Endabschnittes 27 und zumindest die Endwindung 29, vorzugsweise auch die übrigen Windungen 8a der Feder 8 besitzen vorzugsweise zumindest annähernd einen gleichen mittleren Windungsdurchmesser 30, wodurch eine einwandfreie Abstützung zwischen den beiden Federn 8 und 9 gewährleistet wird. Der innerhalb des durch die Windungen 8a der Schraubenfeder 8 begrenzten Kanals bzw. Hohlraumes aufgenommene Abschnitt 10 der Schraubenfeder 9 besitzt Windungen 9a mit einem kleineren mittleren Windungsdurchmesser 31. Wie aus den 3a und 3b zu entnehmen ist, sind die Windungen der Federn 8 und 9 gegensinnig gewickelt, besitzen also in Umfangsrichtung der Windungen betrachtet, eine gegensinnige Steigung. Das bedeutet also, daß die Windungen der einen Feder im Uhrzeigerdrehsinn steigen, wohingegen die Windungen der anderen Feder entgegen des Uhrzeigerdrehsinnes steigen. Die Steigungsgröße der Windungen 8a und 9a können dabei gleich groß sein oder unterschiedlich, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn die Steigungsgröße der Windungen 8a größer ist als die der Windungen 9a. Letzteres ist in den Figuren dargestellt.
Zweckmäßig kann es sein, wenn die beiden Schraubenfedern 8 und 9 zumindest annähernd den gleichen Drahtdurchmesser aufweisen. Für viele Anwendungsfälle kann es jedoch zweckmäßig sein, wenn der Drahtquerschnitt der Schraubenfeder 9 einen kleineren Durchmesser besitzt als der Drahtquerschnitt der Schraubenfeder 8.
Bei Komprimierung eines Energiespeichers 7 werden die Windungen des Endabschnittes 27 der Feder 9 zwischen einer Endwindung 29 der entsprechenden Feder 8 und den Beaufschlagungsbereichen 14, 15 oder 16 (1 und 2) verspannt bzw. eingeklemmt.
Der Drahtquerschnitt der Federn 8, 9 sowie deren jeweilige Windungssteigung als auch die Erstreckung 11 des Federabschnittes 10 und die Erstreckung 12 der Feder 8 sind vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, daß bei Durchfahren des vollen möglichen Verdrehwinkels zwischen den beiden Schwungmassen 2 und 3 die Windungen 8a der Feder 8 auf Block gehen.
Für die Montage und die Funktion des Drehschwingungsdämpfers ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Schraubenfedern 8, 9 im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form aufweist. Für die weitaus meisten Fälle wird es zweckmäßig sein, wenn beide Schraubenfedern 8, 9 im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form besitzen, wobei bezogen auf die Längsachse des Energiespeichers 7 beide Schraubenfedern 8, 9 zumindest annähernd den gleichen Krümmungsradius besitzen können. Für einige Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn zur Spannungsoptimierung im entsprechenden Federdraht der Krümmungsradius wenigstens einer der Federn 8, 9 etwas größer oder etwas kleiner ist als der mittlere Radius 32 (2), auf dem der Energiespeicher 7 verbaut wird.
Der Außendurchmesser der Windungen 9a ist derart auf den Innendurchmesser der Windungen 8a abgestimmt, daß die Windungen 9a des Federabschnittes 10 praktisch spielfrei bzw. mit nur einem geringen Spiel durch die Windungen 8a in radialer Richtung geführt werden. Wie aus 2 zu entnehmen ist, besitzt der Energiespeicher 7 bzw. die Schraubenfeder 8 ein großes Längen-Außendurchmesser-Verhältnis, wodurch große Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen bzw. Schwungradelementen 2, 3 ermöglicht sind.
Wie aus den 3 bis 3b weiterhin ersichtlich ist, besitzt die Schraubenfeder 9 eine die Windungen 9a und 28 miteinander verbindende Zwischenwindung 33, die einen Abschnitt bildet, der sich spiralförmig von einer Windung mit kleinem mittleren Windungsdurchmesser 31 zu einer Windung mit größerem mittleren Windungsdurchmesser 30 erstreckt. Die Zwischenwindung 33 ist dabei derart ausgebildet und gegenüber den Windungen 28 und 29 positioniert, daß eine für die Funktion des Drehschwingungsdämpfers einwandfreie Abstützung zwischen den beiden Federn 8 und 9 gewährleistet ist. Dieser definierte Verlauf bzw. diese definierte Position der Zwischenwindung 33 wird aufgrund der vorgekrümmten Gestalt der Schraubenfedern 8, 9 beibehalten, da aufgrund dieser Krümmung die Federn 8, 9 sich nicht relativ zueinander verdrehen können.
Um die Lebensdauer der Federn 8, 9 zu erhöhen bzw. einen Bruch der Endwindung 29 der Feder 8 sowie der Endwindung 34 der Feder 9 zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn diese Endwindungen gemäß der DE-OS 42 29 416 ausgebildet werden.
Bei einer Ausgestaltung der Energiespeicher 7 gemäß 2 können über den Umfang des ringförmigen Raumes 21 zwei derartige Energiespeicher angeordnet werden, wobei, wie aus 2 ersichtlich ist, der Einbau derart vorgenommen wird, daß praktisch keine Unwucht im System entstehen kann. Die Endabschnitte 27 der Federn 9 sind also diametral gegenüberliegend angeordnet.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus sind die in den Schraubenfedern 8 aufgenommenen Bereiche 10 der Schraubenfedern 9 in Umfangsrichtung gegenüber der Feder 8 eindeutig positioniert, so daß die Abschnitte 10 innerhalb der Schraubenfeder 9 sich nicht verschieben bzw. nicht vagabundieren können. Dadurch wird die Ausbildung einer Unwucht während des Betriebes des Drehschwingungsdämpfers vermieden.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte zumindest eine Feder 8 auch zwei Schraubenfedern, die gemäß einer Feder 9 ausgebildet sind, aufnehmen, und zwar könnte eine Feder 8 gemäß 2 auch an ihrem zweiten Endbereich eine bezüglich der Länge entsprechend abgestimmte Feder 9 aufnehmen. Die Länge 11 des jeweiligen Bereiches 10 müßte gegebenenfalls entsprechend gekürzt werden, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn zwischen den einander zugewandten Endbereichen der entsprechenden Abschnitte 10 der beiden Federn ein Spiel bzw. Abstand vorhanden bleibt.
Die einzelnen Federn können die gleiche Federrate aufweisen. Vorteilhaft kann es jedoch auch sein, wenn die Federn untereinander verschiedene Federraten aufweisen.
Der Energiespeicher 107 gemäß den 4 bis 4b ist ähnlich aufgebaut wie der Energiespeicher 7 gemäß den 3 bis 3b, besitzt also ebenfalls zwei Schraubenfedern 108 und 109. Die Schraubenfeder 109 unterscheidet sich gegenüber der Schraubenfeder 9 dadurch, daß sie praktisch lediglich eine volle Windung 128 mit einem großen mittleren Windungsdurchmesser besitzt. Bezüglich der anderen Merkmale entspricht die Feder 109 jedoch der Feder 9. So ist beispielsweise auch eine spiralförmige Zwischenwindung 133 vorhanden.
Der Energiespeicher 207 gemäß den 5 bis 5b besitzt ebenfalls zwei Schraubenfedern 208, 209, die in Längsrichtung 132 des Energiespeichers 207 betrachtet ähnlich ineinander geschachtelt sind, wie dies in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß den 3 bis 3b beschrieben wurde. Der wesentliche Unterschied zwischen einer Ausführungsform gemäß den 3 bis 3b und einer Ausführungsform gemäß den 5 bis 5b besteht in der Art der Ausgestaltung des sich an der Feder 208 abstützenden Endabschnittes 227 der Feder 209. Wie insbesondere aus 5 zu entnehmen ist, besteht der Endabschnitt 227 aus ring- bzw. sprialförmig gewickelten Windungsabschnitten 228. Der ringförmig verlaufende Bereich 228a des Windungsabschnittes 228 ist dabei derart ausgebildet, daß dieser sich über ca. 210 bis 280° in Umfangsrichtung erstreckt, wobei, wie aus den 5 bis 5b ersichtlich ist, der Drahtquerschnitt praktisch erhalten bleibt, also konstant bleibt. Bei der Ausführungsform gemäß 5 bis 5b erstreckt sich der ringförmig verlaufende Windungsbereich 228a über ca. 270° in Umfangsrichtung. Die Endwindung bzw. der Windungsabschnitt 228 ist also – in Längsrichtung des Energiespeichers 207 betrachtet nicht angeschliffen.
Letzteres ist beispielsweise bei der Windung bzw. dem Windungsabschnitt 34 der Feder 9 gemäß den 3 bis 3b der Fall. Der Windungsabschnitt 228 besitzt lediglich im Bereich seines freien Endbereiches 228b am Außenumfang des die Windung 228 bildenden Drahtes einen Anschliff 234. Der Anschliff 234 gewährleistet, daß, wie dies aus 5 zu entnehmen ist, die äußere Gesamtkontur des Energiespeichers 207 bzw. des Endabschnittes 227 eine kreisförmige Gestalt aufweist. Zwischen dem ringförmig verlaufenden Windungsbereich 228a, der – in Achsrichtung der Schraubenfeder 209 betrachtet – keine bzw. praktisch keine Steigung aufweist, und den Windungen 209a, die innerhalb der Feder 208 aufgenommen sind, ist ein spiralförmiger Windungsbereich 233 vorgesehen, der einen Übergang von den Windungen 209a auf die Windung bzw. den Windungsbereich 228a gewährleistet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den 5 bis 5b entspricht der jeweilige mittlere Windungsdurchmesser der Windungen 209a und des Endwindungsbereiches 228a dem Betrag 31 bzw. 30 der 3.
Für manche Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn die Schraubenfedern 9, 109, 209 zur Abstützung an der entsprechenden zweiten Feder 8, 108, 208 im Anschluß an ihren Endabschnitt 27, 227 bzw. im Anschluß an die Endwindungen 28, 128, 228 weitere Windungen besitzen mit einer bestimmten Windungssteigung, wodurch ein zusätzlicher Federabschnitt gebildet wird, der in Reihe wirksam ist mit der entsprechenden Feder 8, 108, 208 bzw. mit dem innerhalb der letztgenannten Feder aufgenommenen Federabschnitt (10 in 3a und 3b) der entsprechenden Feder 9, 109, 209. Durch eine derartige Ausgestaltung eines Energiespeichers ist bei Verwendung von zwei Federn eine dreistufige Federkennlinie möglich. Der zusätzliche Federabschnitt der entsprechenden Feder 9, 109, 209 kann dabei eine geringere Federrate aufweisen als die zugeordnete Feder 8, 108, 208, so daß der zusätzliche Federbereich und die entsprechende Feder 8, 108, 208 zunächst in Reihe wirksam sind, wobei der zusätzliche Federbereich zuerst auf Block geht, so daß danach zunächst lediglich die Feder 8, 108, 208 wirksam sein kann. Nach einer weiteren Komprimierung der Feder 8, 108, 208 kommen die in dieser aufgenommenen Windungen 9, 109, 209 parallel zur Wirkung, so daß dann die Gesamtfederrate des Energiespeichers größer wird.
Bei einer Ausführungsform des Endabschnittes 27 gemäß den 3 bis 3b könnten die Windungen 28 mit einem größeren mittleren Windungsdurchmesser anstatt aneinander anzuliegen auch einen gewissen Abstand aufweisen, so daß dieser Endabschnitt 27 über einen bestimmten Relativverdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen 2, 3 eine Dämpfungswirkung erzeugt. Vorzugsweise ist dann die Federrate der den Endabschnitt 27 bildenden Windungen 28 geringer als die der Feder 8.

Claims

Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen, die Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung des Energiespeichers besitzen, wobei der Energiespeicher aus wenigstens zwei Schraubenfedern besteht, von denen die eine, erste, Schraubenfeder zumindest teilweise innerhalb des durch die Windungen der anderen, zweiten, Schraubenfeder gebildeten Hohlraumes aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schraubenfeder einen Endabschnitt mit wenigstens einer Windung besitzt, die einen größeren mittleren Windungsdurchmesser aufweist als die innerhalb der zweiten Feder aufgenommenen Windungen, so daß der Endabschnitt der ersten Schraubenfeder sich an einer Endwindung der zweiten Schraubenfeder – in Achsrichtung des Energiespeichers betrachtet – abstützen kann.
Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen, die Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung des Energiespei chers besitzen, wobei der Energiespeicher wenigstens eine erste Schraubenfeder aufweist, die zumindest teilweise in dem durch die Windungen einer zweiten Schraubenfeder begrenzten Federinnenraum aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schraubenfeder wenigstens zwei Arten von Windungen besitzt, von denen die erste Art einen ersten mittleren Windungsdurchmesser aufweist, der eine Aufnahme dieser Windungen innerhalb der zweiten Schraubenfeder ermöglicht, und die zweite Art von Windungen einen zweiten mittleren Windungsdurchmesser besitzt, der größer ist als der erste mittlere Windungsdurchmesser, wobei diese zweite Art von Windungen – in Richtung der Längsachse des Energiespeichers betrachtet – sich außerhalb des von den Windungen der zweiten Schraubenfeder begrenzten Federinnenraumes befinden.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Art von Windungen einen mittleren Windungsdurchmesser besitzt, der eine Abstützung dieser Windungen an einer Endwindung der zweiten Schraubenfeder ermöglicht.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Windungen der ersten Schraubenfeder und zumindest eine Endwindung der zweiten Schraubenfeder den gleichen mittleren Windungsdurchmesser besitzen.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Federwindung mit größerem Durchmesser der ersten Schraubenfeder zwischen Beaufschlagungsbereichen zumindest eines der verdrehbaren Bauelemente und einer Endwindung der zweiten Schraubenfeder einklemmbar ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schraubenfedern zumindest annähernd den gleichen Drahtdurchmesser aufweisen.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schraubenfeder einen kleineren Drahtdurchmesser besitzt als die zweite Schraubenfeder.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schraubenfeder wenigstens zwei Windungen mit größerem Durchmesser besitzt.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen – in axialer Richtung der ersten Schraubenfeder betrachtet und im nicht beaufschlagten Zustand – aneinander anliegen.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Abschnitt der ersten Schraubenfeder, welcher in dem durch die Windungen der zweiten Schraubenfeder begrenzten Innenraum aufnehmbar ist, kürzer ist als die zweite Schraubenfeder.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der ersten Schraubenfeder einen anderen Wickelsinn besitzen als die Windungen der zweiten Schraubenfeder.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schraubenfedern zumindest annähernd die gleiche Windungssteigung besitzen.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungssteigung der zweiten Schraubenfeder größer ist als die Windungssteigung der innerhalb dieser aufgenommenen Windungen der ersten Schraubenfeder.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Schraubenfedern im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden – Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – bezogen auf die Längsachse des Energiespeichers – beide Schraubenfedern zumindest annähernd den gleichen Krümmungsradius besitzen.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die an eine Endwindung der zweiten Schraubenfeder angrenzende Windung der ersten Schraubenfeder zumindest im radial inneren Bereich dieser Endwindung im entspannten Zustand des Energiespeichers anliegt.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schraubenfeder wenigstens eine Zwischenwindung mit einem Abschnitt besitzt, der sich spiralförmig von einer Windung mit kleinem mittleren Windungsdurchmesser zu einer Windung mit größerem mittleren Windungsdurchmesser erstreckt.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden – Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher zwischen den relativ zueinander verdrehbaren Bauelementen wenigstens einen Verdrehwinkel von 30° in beide Drehrichtungen ermöglicht.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden – Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Energiespeicher symmetrisch zur Rotationsachse des Drehschwingungsdämpfers vorgesehen sind.
Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden – Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Bestandteil eines aus mehreren Massen bestehenden Schwungrades ist oder ein solches bildet.