DE19730000A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dämpfungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Durch die DE 41 28 868 A1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einem an­ triebsseitigen Übertragungselement und einem gleichachsig hierzu drehauslenkba­ ren abtriebsseitigen Übertragungselement bekannt, wobei das letztgenannte mit dem antriebsseitigen Übertragungselement über eine mit Energiespeichern in Form von Torsionsfedern versehene Dämpfungseinrichtung verbunden ist. Die Torsionsfedern sind durch an jedem der Übertragungselemente vorgesehene An­ steuerelemente beaufschlagbar. Fig. 1 zeigt beispielsweise ein sich von der Na­ benscheibe nach radial außen erstreckendes Ansteuerelement, das beidseitig über Federtöpfe auf jeweils eine Torsionsfeder einwirkt, die ihrerseits wiederum über Gleitschuhe mit anderen Torsionsfedern verbunden ist. Die Gleitelemente, also die Federtöpfe sowie die Gleitschuhe, weisen jeweils sich in Richtung zum be­ nachbarten Element in Umfangsrichtung verlaufende Vorsprünge auf, die gegen­ über den eingezeichneten Torsionsfedern zum jeweiligen freien Ende hin nach radial außen ansteigen und sowohl als Radialabstützungen für die Torsionsfedern als auch als Anschläge zur Begrenzung der Federstauchung wirksam sind. Zu­ gunsten einer guten Gleitfähigkeit sind die Federtöpfe und die Gleitschuhe zumin­ dest an ihrer radialen Außenseite mit einer Beimischung von Teflon versehbar. Als Grundwerkstoff ist mit Glasfasern oder Kohlefasern verstärkter Kunststoff denkbar. Durch diese Federtöpfe und Gleitschuhe sind auch Energiespeicher an­ steuerbar, die gemäß Fig. 2 der OS zwei radial ineinander liegende Federn auf­ weisen.

Bei Torsionsschwingungsdämpfern mit einer derartigen Dämpfungseinrichtung wird die radial äußerste Torsionsfeder, welche die höchsten Momente übertragen soll, üblicherweise so abgestimmt, daß die Torsionsspannung in deren Federwin­ dungen möglichst dicht an eine vorbestimmte Belastungsgrenze herangeht. Eine radial innerhalb dieser Torsionsfeder liegende zweite Torsionsfeder wird ebenfalls so abgestimmt, daß sie nahe an diesen Grenzwert heran kommt, jedoch ist auf­ grund ihres kleineren Windungsdurchmessers das durch diese Torsionsfeder über­ tragbare Moment geringer als bei der äußeren Torsionsfeder.

Sobald die Torsionsfeder bei Einleitung einer Relativbewegung zwischen den Übertragungselementen verformt wird, weicht sie aus ihrer in Fig. 1 gezeichneten Lage relativ zu Federtopf und Gleitschuh aus und kommt mit ihren innerhalb der jeweiligen Radialabstützung liegenden Erstreckungsbereichen, die jeweils letzten Windungen betreffend, an dieser Radialabstützung in Anlage. Der zwischen je­ weils zwei dieser Radialabstützungen verbleibende Windungsbereich der Torsi­ onsfeder erfährt dagegen fliehkraftbedingt eine Durchbiegung nach radial außen. Bei zunehmender Stauchung der Torsionsfeder kommt die in Druckrichtung dem freien Ende der zugeordneten Radialabstützung benachbarte Windung an dieser Radialabstützung in Anlage, so daß die die Verformung der Torsionsfeder bewir­ kende, eingeleitete Kraft von dieser durch die Radialabstützung an einer weiteren Bewegung gehemmte Windung nicht weiter auf die radial innerhalb der Radialab­ stützung verbleibenden Windungen geleitet werden kann. Dadurch verkürzt sich um den Anteil der letztgenannten Windungen der Verformungsweg der Torsions­ feder. Die Folge hiervon ist, daß sich die Windungen jenseits dieser an der Ra­ dialabstützung festhängenden Windung stärker aneinander annähern können, als durch die Bemessung der Radialabstützungen in Umfangsrichtung vorgegeben ist. Dadurch werden diese Windungen einer Belastung ausgesetzt, die jenseits des vorbestimmten Grenzwertes liegt und, insbesondere wenn die Windungen sogar miteinander auf Block gehen, zu einem Bruch der Torsionsfeder führt. Dieses Problem wird nochmals dadurch verstärkt, wenn gemäß Fig. 2 radial innerhalb der Torsionsfeder eine weitere Torsionsfeder angeordnet ist, die sich unter Flieh­ krafteinfluß an der äußeren Torsionsfeder radial abstützt und damit die fliehkraft­ relevante Federgesamtmasse erhöht.

Prinzipiell liegt für die radial innen liegende Torsionsfeder die gleiche Problematik vor, indem deren Windungen unter hoher Flächenpressung gegen den Innen­ durchmesser der radial äußeren Torsionsfeder gepreßt werden. Durch das gerin­ gere Gewicht der radial inneren Torsionsfeder reduziert sich aber die fliehkraft­ bedingte Durchbiegung. Außerdem sind beide Torsionsfedern zumeist in einem mit viskosem Medium zumindest teilweise befüllten Fettraum angeordnet, so daß sich bei Stahl/Stahl-Kontakt der Torsionsfedern untereinander ein relativ kleiner Reibwert einstellt. Anders ist die Situation im Fall der äußeren Torsionsfeder, wenn der Federtopf oder der Gleitschuh, mit welchen sie jeweils Reibkontakt hat, aus Kunststoff bestehen, der aus Festigkeitsgründen Glas- oder Kohlefasern ent­ hält, die durch Verschleiß an die Oberfläche gelangen. Erhöhte Brems- bzw. Blockierwirkung ist die Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Radialabstützungen an die Torsi­ onsfedern aufnehmenden Gleitelementen so auszubilden, daß sie ihre Funktion ausüben, ohne ein Eindringen von Windungen bei Stauchung der Torsionsfedern zu behindern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen der Ansprüche 1, 2 und 5 gelöst.

Bei allen anspruchsgemäßen Ausbildungsformen für die jeweilige Radialabstüt­ zung wird dafür gesorgt, daß jeweils diejenige Windung der Torsionsfeder, die sich fliehkraftbedingt radial neben dem freien Ende einer Radialabstützung eines solchen Gleitelementes befindet, bei zunehmender Stauchung der Torsionsfeder nach radial innen in denjenigen Bereich des Gleitelementes rutschen kann, der von der Radialabstützung überdeckt ist. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß stets alle Windungen einer Torsionsfeder zur Übertragung eines eingeleiteten Momentes zur Verfügung stehen, so daß die Annäherung jeweils zweier Windun­ gen dieser Torsionsfeder zueinander nicht unter den gewollten Mindestabstand abfällt. Eine Schädigung oder gar Zerstörung der Torsionsfeder wird hierbei aus­ geschlossen.

Obwohl jede Maßnahme gemäß den Ansprüchen 1, 2 oder 5 bereits für sich ge­ eignet ist, diese vorteilhafte Wirkung an den Torsionsfedern zu erzielen, ist selbstverständlich eine Kombination mit den in den Unteransprüchen angegebe­ nen Merkmalen zur nochmaligen Steigerung des vorteilhaften Effektes denkbar.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die Teilansicht eines Torsionsschwingungsdämpfers mit einer Dämp­ fungseinrichtung, an welcher Torsionsfedern über Gleitelemente gehal­ ten sind;

Fig. 2 eine Herauszeichnung zweier Gleitelemente mit Torsionsfedern, wobei Radialabstützungen der Gleitelemente an ihren freien Enden eine Verrun­ dung aufweisen;

Fig. 3 wie Fig. 2, aber mit radial steilem Anstieg der Radialabstützungen zu deren freiem Ende hin;

Fig. 4 zwei Gleitelemente mit je einer Gleitschicht an der radialen Innenseite der Radialabstützungen.

In Fig. 1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer in Form eines Zweimassen­ schwungrades herausgezeichnet, das eine erste Schwungmasse als antriebsseiti­ ges Übertragungselement 3 und eine mit demselben um die gleiche Drehachse drehbare Schwungmasse als abtriebsseitiges Übertragungselement 5 aufweist. Auf den konstruktiven Aufbau eines derartigen Torsionsschwingungsdämpfers soll nicht näher eingegangen werden, da er im wesentlichen aus der eingangs bereits genannten DE 41 28 868 A1 entnehmbar ist. An dieser Stelle soll ledig­ lich auf die Dämpfungseinrichtung 1 zwischen den beiden Übertragungselemen­ ten 3, 5 eingegangen werden.

Zur Aufnahme dieser Dämpfungseinrichtung 1 ist im antriebsseitigen Übertra­ gungselement 3 ein Ringraum 7 ausgebildet, in welchen ein an der radialen Au­ ßenseite einer dem abtriebsseitigen Übertragungselement 5 zugeordneten Naben­ scheibe 19 vorgesehenes Ansteuerelement 17 ragt. Mit diesem Ansteuerele­ ment 17 sind, in Umfangsrichtung gesehen, beidseits jeweils ein Federtopf 11 in Anlage, von denen in Fig. 1 einer dargestellt ist. Dieser weist eine Umfangsab­ stützung 40 für ein Ende einer radial äußeren Torsionsfeder 34 und einer in der­ selben angeordneten zweiten Torsionsfeder 35 auf. Die radial äußere Torsionsfe­ der 34 wird auf ihren letzten, dem Federtopf 11 zugewandten Windungen 18 von einer Radialabstützung 25 dieses Federtopfes 11 gehalten, wobei das umfangs­ seitige freie Ende 27 dieser Radialabstützung 25 auf einen Gleitschuh 13 zu ge­ richtet ist, an dessen Umfangsabstützung 40 sich die jeweils anderen Enden der Torsionsfedern 34 und 35 abstützen und der ebenso wie der Federtopf 11 als Gleitelement 9 wirksam ist. Auch die letzten Windungen 18, 20 an diesem Ende der Torsionsfedern 34, 35 sind von einer Radialabstützung 26 des Gleitschuhs 13 umhüllt, wobei diese Radialabstützung 26 auf den Federtopf 11 zu gerichtet ist. Zwischen dem freien Ende 28 der Radialabstützung 26 und dem freien Ende 27 der Radialabstützung 25 verbleibt, solange die Torsionsfedern 34, 35 nicht ex­ trem gestaucht sind, ein Zwischenraum 42, der ebenso wie der restliche Ring­ raum 7 zumindest teilweise mit viskosem Medium befüllt und demnach Teil ei­ ner Fettkammer 15 ist. Durch die beiden Torsionsfedern 34, 35 wird ein Energie­ speicher 36 gebildet. Dieser ist über den Gleitschuh 13 mit einem weiteren Energiespeicher 36 verbunden, wobei der Gleitschuh 13 an seiner einem weiteren Gleitschuh 13 zugewandten Seite eine weitere Radialabstützung 26 aufweist. Nach einer vorbestimmbaren Anzahl solcher Energiespeicher 36 stützt sich diese Dämpfungseinrichtung 1 in nicht dargestellter Weise an einem weiteren Ansteu­ erelement ab, das am antriebsseitigen Übertragungselement 3 vorgesehen ist. Auf diese Weise werden eingeleitete Torsionsschwingungen über die Dämp­ fungseinrichtung 1 von einem der Übertragungselemente auf das jeweils andere geleitet.

In Fig. 1 sind die Torsionsfedern 34, 35 in lastfreiem Zustand ohne Drehbewe­ gung des Torsionsschwingungsdämpfers dargestellt. Unter Last sind die einzel­ nen Windungen 18, 20 gemäß Fig. 2 und 3 dichter aneinander angenähert, wäh­ rend fliehkraftbedingt gleichzeitig die Torsionsfedern 34, 35 nach radial außen gebogen sind und hierbei sowohl im Bereich der Radialabstützung 25 des Feder­ topfes 11 als auch im Bereich der Radialabstützung 26 des Gleitschuhs 13 je­ weils an deren radialen Innenseiten 30 zur Anlage kommen, während sie im Zwi­ schenraum 42 sogar in den Radialbereich der Radialabstützungen 25, 26 eindrin­ gen. Für den Fall, daß das Moment entgegen des Uhrzeigersinns gemäß Fig. 1 durch das Ansteuerelement 17 eingeleitet wird, sich also der Federtopf 11 in Richtung zum benachbarten Gleitschuh 13 bewegt, neigt die dem Ende 28 der Radialabstützung 26 benachbarte, sich im Zwischenraum 42 befindliche Win­ dung, die in Fig. 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 23 versehen ist, dazu, am frei­ en Ende 28 der Radialabstützung 26 zur Anlage zu kommen. Dadurch ergäbe sich die Situation, daß die gegenüber der Windung 23 vom eingeleiteten Moment ab­ gewandten Windungen 18, 20 keine weitere Verformung erfahren, und somit nicht mehr einen Teil des Federwegs der Torsionsfedern 34, 35 liefern könnten. Aufgrund des Wegfalls dieses Teils des Federwegs würden die Windungen 18, 20 jenseits der Windung 23, also die dem eingeleiteten Moment zugewandten, bis zu der Windung 23 stärker zusammengedrückt als erwünscht, so daß diese un­ gewollt hohe Biegespannungen erfahren und möglicherweise sogar auf Block miteinander gehen würden. Hierbei könnten die beiden Radialabstützungen 25 und 26 von Federtopf 11 und Gleitschuh 13 nicht wirksam werden, da sie trotz der zu dichten Annäherung der Windungen 18, 20 der Torsionsfedern 34, 35 an­ einander sich noch nicht berühren würden. Zur Lösung dieses Problems ist ge­ mäß Fig. 2 an den freien Enden 27, 28 der Radialabstützungen 25, 26 jeweils eine Verrundung 21 ausgebildet, die von der radialen Innenseite 30 der jeweiligen Ra­ dialabstützung 25, 26 bis zu deren Stirnseite 32 reicht und auf die Windung 23 die Wirkung hat, dieselbe nach radial innen an die radiale Innenseite 30 der Ra­ dialabstützung 25, 26 zu leiten. Dadurch bedingt, können bei weiterer Stauchung der Torsionsfeder 34 alle noch im Zwischenraum 42 zwischen den freien En­ den 27, 28 zweier Radialabstützungen 25, 26 verbleibenden Windungen einer Torsionsfeder 34 an die radialen Innenseiten 30 der Radialabstützungen 25, 26 geleitet werden, bis alle Windungen 18 aus dem Zwischenraum 42 verdrängt sind und die freien Enden 27, 28 der Radialabstützungen 25, 26 in Anlage anein­ ander kommen. Von diesem Zeitpunkt an wirken diese freien Enden 27, 28 als Anschläge, durch welche eine weitere Stauchung der Torsionsfedern 34, 35 ver­ hindert wird. Da sich alle Windungen 18 der Torsionsfeder 34 radial innerhalb der Innenseiten 30 der Radialabstützungen 25, 26 befinden, kann der volle Federweg für die Stauchung der Torsionsfeder 34 in Anspruch genommen werden. Alle Windungen haben in etwa den gleichen Abstand zur jeweils benachbarten Win­ dung. Dadurch ist eine Überlastung einzelner Windungen durch stärkere Verfor­ mung ausgeschlossen.

Zum gleichen Vorteil gereicht die Ausführung der Gleitelemente 9, insbesondere hierbei deren Radialabstützungen 25, 26, indem, ausgehend von der jeweiligen Umfangsabstützung 40 für die Torsionsfedern 34, 35 die Radialabstützungen 25, 26 in Richtung zu ihren jeweiligen freien Enden 27, 28 so stark nach radial außen ansteigen, daß auch bei maximaler betriebsbedingter Fliehkraftwirkung auf die Torsionsfeder 34 deren im Zwischenraum 42 befindliche Windungen 18 bei Annäherung der Gleitelemente 9 aneinander radial innerhalb der Innenseiten 30 der Radialabstützungen 25, 26 im Bereich deren freien Enden 27, 28 verbleiben und demnach in Richtung zur Umfangsabstützung 40 des jeweiligen Gleitelemen­ tes 9 leitbar sind. Auch in diesem Fall ist eine Stauchung der Torsionsfeder 34 möglich, bis die freien Enden 27, 28 in Anlage aneinander gekommen und die Radialabstützungen 25, 26 folglich als Anschläge wirksam sind.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Gleitelemente 9, bei welchen die radialen Innenseiten 30 der Radialabstützungen 25, 26 mit einer die Gleiteigenschaften der Windungen 18 entlang dieser Innenseiten 30 verbessernden Beschichtung 38. Eine derartige Beschichtung wird vorzugsweise, ausgehend von Gleitelementen 9 aus Kunststoff mit Kohle- oder Glasfasereinlage durch Einbettung von Teflon er­ zielt. Aufgrund der besseren Gleiteigenschaften zwischen den Windungen 18 der Torsionsfeder 34 und der jeweiligen Innenseite 30 der Radialabstützungen 25,26 wird ein Festhängen einer Windung 23 am freien Ende 27, 28 einer Radialabstüt­ zung 25, 26 erfolgreich verhindert.

Ein besonders positives Ergebnis wird erzielt, wenn die in den Fig. 2-4 darge­ stellten Ausführungen zusammen an den Gleitelementen 9 realisiert sind.

Bezugszeichenliste

1

Dämpfungseinrichtung

3

antriebss. Übertragungselement

5

abtriebss. Übertragungselement

7

Ringarm

9

Gleitelemente

11

Federtopf

13

Gleitschuh

15

Fettkammer

17

Ansteuerelement

18

Windungen

19

Nabenscheibe

20

Windungen

21

Verrundung

23

Windung

25

,

26

Radialabstützung

27

,

28

freies Ende

30

radial Innenseite

32

Stirnseite

34

,

35

Torsionsfeder

36

Energiespeicher

38

Beschichtung

40

Umfangsabstützung

42

Zwischenraum

Claims (5)

1. Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitigen Übertragungsele­ ment und einem gleichachsig hierzu drehauslenkbaren abtriebsseitigen Über­ tragungselement, das mit dem antriebsseitigen Übertragungselement über ei­ ne mit Energiespeichern in Form wenigstens einer Torsionsfeder versehene Dämpfungseinrichtung verbunden ist, bei der sich die Torsionsfeder an Gleite­ lementen abstützen, die in zumindest einem der Übertragungselemente in Umfangsrichtung verschiebbar angeordnet sind, und von denen jedes wenig­ stens eine auf zumindest ein benachbartes Gleitelement zu gerichtete Radial­ abstützung für Windungen der Torsionsfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialabstützungen (25, 26) jeweils an ihrem freien Ende (27, 28) ei­ ne von der radialen Innenseite (30) bis an die Stirnseite (32) verlaufende Ver­ rundung (21) aufweisen.

2. Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitigen Übertragungsele­ ment und einem gleichachsig hierzu drehauslenkbaren abtriebsseitigen Über­ tragungselement, das mit dem antriebsseitigen Übertragungselement über ei­ ne mit Energiespeichern in Form wenigstens einer Torsionsfeder versehene Dämpfungseinrichtung verbunden ist, bei der sich die Torsionsfeder an Gleite­ lementen abstützen, die in zumindest einem der Übertragungselemente in Umfangsrichtung verschiebbar angeordnet sind, und von denen jedes wenig­ stens eine Radialabstützung für Windungen der Torsionsfeder aufweist, die sich winklig von einer Umfangsabstützung für die Torsionsfeder erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Umfangsabstützung (40) und der Radialabstüt­ zung (25, 26) jedes Gleitelementes (9) so bemessen ist, daß auch bei maxima­ ler, betriebsbedingter Durchbiegung der Torsionsfeder (34) nach radial außen bei Stauchung der letztgenannten eine Hemmung von in Umfangsrichtung in den Erstreckungsbereich der Radialabstützung (25, 26) eindringenden Win­ dungen (18) in Umfangsrichtung ausgeschlossen ist.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialabstützungen (25, 26) jeweils an ihrem freien Ende (27, 28) eine von der radialen Innenseite (30) bis an die Stirnseite (32) verlaufende Verrun­ dung (21) aufweisen.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Radialabstützungen (25, 26) an ihren der Torsionsfeder (34) zuge­ wandten Innenseiten (30) eine die Gleiteigenschaften verbessernde Beschich­ tung (38) aufweisen.

5. Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitigen Übertragungsele­ ment und einem gleichachsig hierzu drehauslenkbaren abtriebsseitigen Über­ tragungselement, das mit dem antriebsseitigen Übertragungselement über ei­ ne mit Energiespeichern in Form wenigstens einer Torsionsfeder versehene Dämpfungseinrichtung verbunden ist, bei der sich die Torsionsfeder an Gleite­ lementen abstützen, die in zumindest einem der Übertragungselemente in Umfangsrichtung verschiebbar angeordnet sind, und von denen jedes wenig­ stens eine auf zumindest ein benachbartes Gleitelement zu gerichtete Radial­ abstützung für Windungen der Torsionsfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialabstützungen (25, 26) an ihren der Torsionsfeder (34) zuge­ wandten Innenseiten (30) eine die Gleiteigenschaften verbessernde Beschich­ tung (38) aufweisen.