Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entge
gen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher verdrehbaren Bau
elementen, welche Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung des Energie
speichers besitzen. Weiterhin betrifft die Erfindung besondere Ausgestaltungen
von Energiespeichern für die Verwendung in Verbindung mit Drehschwingungs
dämpfern.
Durch die US-PS 5,377,796 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler be
kannt geworden, bei dem ein Drehschwingungsdämpfer verwendet wird, dessen
Energiespeicher aus einer äußeren Schraubenfeder und einer darin aufgenom
menen Innenschraubenfeder bestehen. Die innere und die äußere Schraubenfe
der 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 verwen
det. Die Energiespeicher sind dabei zwischen der mit einem Antriebsmotor ver
bindbaren Primärschwungmasse und der mit einem Getriebe über eine Kupplung
verbindbaren Sekundärschwungmasse vorgesehen, und zwar derart, daß zwi
schen den beiden Schwungmassen eine Relativverdrehung entgegen der Wir
kung 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 Beaufschla
gung bzw. Funktion der Energiespeicher gewährleisten, und zwar in allen auftre
tenden Betriebsbedingungen. Auch soll gewährleistet sein, daß eine besonders
einfache Montage sowie kostengünstige Herstellung von Drehschwingungs
dämpfern möglich ist. Die konstruktive Ausgestaltung des Drehschwingungs
dämpfers bzw. der Energiespeicher soll außerdem auch eine Vielzahl von Varia
tionsmöglichkeiten bzw. Anpassungsmöglichkeiten der zwischen den beiden rela
tiv 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 Verdrehab
schnitte als auch Verdrehbereiche mit einer höheren Verdrehwiderstandsrate rea
lisierbar sein. Weiterhin sollen die Energiespeicher derart ausgebildet und ange
ordnet werden, daß sie praktisch keine Unwucht innerhalb des Drehschwingungs
dämpfers erzeugen.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß der wenigstens eine, zwi
schen 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 gebil
deten Hohlraumes aufgenommen ist, wobei wenigstens eine Windung der ersten
und/oder der zweiten Feder derart ausgebildet ist, daß innerhalb der Erstreckung
des Hohlraumes sich zumindest ein Windungsabschnitt der ersten Feder mit zu
mindest einem Windungsabschnitt der zweiten Feder - im wesentlichen senkrecht
zur Längsachse des Energiespeichers betrachtet - überlagern bzw. überschnei
den, wodurch zumindest in einer der Achsrichtungen des Energiespeichers die
beiden Federn relativ zueinander gegen Verschiebung gesichert sind. Durch das
radiale Überdecken von zumindest Abschnitten von Federwindungen der beiden
Federn wird also die radial innere Feder gegen über der sie umgebenden radial
äußeren Feder in Richtung der Längsachse des Energiespeichers gesichert. Um
diese Sicherung zu gewährleisten, besitzt also wenigstens eine der beiden
Schraubenfedern wenigstens zwei Arten von Windungen, wobei die erste Art zur
Längssicherung der beiden Federn relativ zueinander dient und die wenigstens
zweite Art frei verformbar sind gegenüber den benachbarten Windungen der an
deren Feder.
Für die Funktion und den Aufbau des Drehschwingungsdämpfers sowie für die
Herstellung des Energiespeichers kann es besonders vorteilhaft sein, wenn alle
Windungen der zweiten, äußeren Schraubenfeder zumindest im wesentlichen den
gleichen Innenradius aufweisen und somit auch den gleichen mittleren Windungs
radius, wobei weiterhin wenigstens eine Windung der ersten, inneren Feder zu
mindest einen Windungsabschnitt aufweist, dessen gegenüber der Längsachse
des Energiespeichers vorhandenen radial äußeren Bereiche einen Abstand ge
genüber dieser Längsachse besitzen, der größer ist als besagter Innenradius.
Durch eine derartige Ausgestaltung der beiden Energiespeicher in bezug aufein
ander können zumindest die radial äußeren Bereiche des Windungsabschnittes
sich zumindest an einer Windung der äußeren Feder axial abstützen und/oder
zwischen zwei benachbarte Windungen der äußeren Feder radial zumindest ge
ringfügig eingreifen, wodurch die innere Feder gegenüber der äußeren Feder in
Achsrichtung des Energiespeichers gegen Verschiebung gesichert ist. Für man
che Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die äußere
Feder zumindest eine Windung aufweist, die zumindest einen Windungsabschnitt
besitzt, dessen gegenüber der Längsachse des Energiespeichers betrachteten
radial inneren Bereiche einen geringeren Abstand gegenüber dieser Längsachse
besitzen, als der Außenradius der Windungen der inneren Feder. Bei einer derar
tigen Ausgestaltung können zumindest die inneren Bereiche des besagten Win
dungsabschnittes zwischen zwei benachbarte Windungen der inneren Feder we
nigstens geringfügig radial eingreifen, wodurch ebenfalls eine Verschiebung zwi
schen den beiden Schraubenfedern verhindert wird.
Der zu Verwendung in Verbindung mit einem Drehschwingungsdämpfer vorgese
hene erfindungsgemäße Energiespeicher besitzt in vorteilhafter Weise wenigstens
folgende Merkmale:
- - entlang seiner Längsachse sich erstreckende Federwindungen;
- - er besteht aus wenigstens einer ersten Schraubenfeder, die zumindest teilwei
se mit dem durch die Windungen einer zweiten Schraubenfeder begrenzten
Federinnenraum aufgenommen ist;
- - wenigstens eine Windung der ersten und der zweiten Schraubenfeder sind in
bezug aufeinander derart ausgebildet, daß diese sich innerhalb der Erstrec
kung des besagten Federinnenraums und in bezug auf besagte Längsachse - in
radialer Richtung betrachtet - zumindest über einen Abschnitt ihrer Erstrec
kung radial überlagern.
Die Außenfeder und die Innenfeder können in besonders einfacher Weise da
durch in Längsrichtung zueinander positioniert werden, daß die Windungen der
äußeren Feder zumindest im wesentlichen den gleichen Innenradius bzw. Innen
durchmesser aufweisen und wenigstens eine Windung der inneren Feder zumin
dest einen Windungsabschnitt aufweist, dessen gegenüber der Längsachse des
Energiespeichers radial äußeren Bereiche einen Abstand gegenüber dieser
Längsachse besitzen, der größer ist als besagter Innenradius bzw. Innendurch
messer. Durch eine derartige Auslegung können die besagten äußeren Bereiche
zwischen zwei benachbarte Windungen der äußeren Feder radial eingreifen, wo
durch die innere Feder gegenüber der äußeren Feder gegen Verschiebung gesi
chert ist. In vorteilhafter Weise kann die innere Feder wenigstens eine Federwin
dung aufweisen, die gegenüber den innerhalb der äußeren Feder frei elastisch
verformbaren Windungen der inneren Feder einen größeren Außendurchmesser
aufweist. Zweckmäßig kann es sein, wenn mehrere Windungen der Innenfeder mit
Windungen der Außenfeder sich zumindest stellenweise radial überdecken bzw.
überschneiden. Sofern zur axialen Sicherung zwischen den beiden Federn die
Innenfeder mehrere Windungen aufweist, ist es zweckmäßig, wenn diese Win
dungen zumindest annähernd aneinander anliegen, also praktisch auf Block an
einanderliegend ausgebildet sind. Die diese Windungen umgebenden Windungen
der äußeren Feder können ebenfalls derart ausgebildet sein.
Die einen Energiespeicher bildenden beiden Federn sind vorzugsweise derart
angeordnet, daß zumindest an einem Ende des Energiespeichers die entspre
chenden Endwindungen beider Federn zumindest annähernd bündig sind. Ob
wohl es zweckmäßig sein kann, wenn die innere Feder und die äußere Feder zu
mindest annähernd die gleiche Längen- bzw. winkelmäßige Erstreckung aufwei
sen, ist es für viele Anwendungsfälle vorteilhaft, wenn die innere Feder kürzer ist
als die äußere, da dadurch ein Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens einer
zweistufigen Federkennlinie in einfacher Weise realisierbar ist. Für manche An
wendungsfälle kann es auch zweckmäßig sein, wenn beide Federenden der inne
ren Feder in Bezug auf die entsprechend zugeordneten Federenden der äußeren
Feder zurückversetzt sind. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn zumindest an ei
nem Federende der äußeren Feder die Innenfeder um einen gewissen Betrag
hervorsteht. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann es zweckmäßig sein, wenn
die eine Verschiebung der beiden Federn verhindernde formschlüssige Verbin
dung beabstandet ist von den Federenden der äußeren Feder, wobei dann zwi
schen dieser Verbindungsstelle und wenigstens einem Federende der äußeren
Feder die Innenfeder komprimierbare bzw. elastisch verformbare Windungen be
sitzen kann.
Um bei Fliehkrafteinwirkung auf den Energiespeicher eine optimale Abstützung
zwischen den Windungen der inneren und äußeren Feder zu gewährleisten, kön
nen diese Federn in vorteilhafter Weise einen in Achs- bzw. Längsrichtung des
Energiespeichers betrachteten, entgegengerichteten Windungssinn aufweisen.
Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch von Vorteil sein, wenn beide
Federn den gleichen Windungssinn besitzen, wobei es zumindest dann zweck
mäßig ist, wenn die Windungssteigung der inneren Feder von der Windungsstei
gung der äußeren Feder abweicht, vorzugsweise kleiner ist. Für manche Anwen
dungsfälle kann die Windungssteigung der inneren Feder auch größer sein als die
der äußeren Feder. Bei Energiespeichern mit unterschiedlichem Windungssinn
zwischen Außen- und Innenfeder können die Windungssteigungen ebenfalls ent
sprechend aufeinander abgestimmt werden.
Um eine einwandfreie Beaufschlagung der Energiespeicher zu gewährleisten,
kann es besonders vorteilhaft sein, wenn beide Federn an wenigstens einem
Endbereich und im nicht verspannten Zustand mindestens zwei im wesentlichen
aneinanderliegende Windungen aufweisen. Dies bedeutet also, daß die letzte
Windung zumindest stellenweise an der vorletzten Windung anliegt. Die letzte
Windung der Energiespeicher ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß diese in
Bezug auf den verwendeten Drahtdurchmesser den geringstmöglichen Stei
gungswinkel besitzt. Wie an sich bekannt, sind die Endwindungen vorzugsweise
mechanisch behandelt, zum Beispiel angeschliffen, so daß sie zumindest stellen
weise eine Fläche bilden, welche eine fiktive Ebene tangiert, die zumindest im
wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Energiespeichers verläuft.
In vorteilhafter Weise können die eine Verschiebesicherung zwischen den beiden
Federn bewirkenden Windungen der Innenfeder und/oder der Außenfeder auch
derart ausgebildet sein, daß sie eine von der ringförmigen Form abweichende
Form aufweisen. So kann eine derartige Windung z. B. eine oval- bzw. ellipsen
förmige Ausgestaltung besitzen. Es sind jedoch auch dreieckige oder mehreckige
Gestaltungen möglich. Diese speziellen Gestaltungen können in besonders einfa
cher Weise dadurch hergestellt werden, daß die entsprechende Windung bzw.
Windungen zunächst ringförmig ausgebildet werden und danach durch Kaltver
formung in die gewünschte Form gebracht werden. Derartige verformte Windun
gen können in besonders vorteilhafter Weise an der inneren Feder des Energie
speichers vorgesehen werden.
Um die Verankerung zwischen den sich radial überdeckenden Windungen der
beiden Federn herzustellen, kann die Innenfeder in die Außenfeder eingeschraubt
werden. Durch entsprechende Dimensionierung und Anordnung der sich radial
überdeckende Windungsbereiche der Innen- und Außenfeder kann die Verbin
dung zwischen den beiden Federn auch durch elastische Verformung der radial
ineinander greifenden Windungen erzielt werden, so daß dann eine Art elastische
Schnappverbindung zwischen den beiden Federn vorhanden ist. Bei einer derarti
gen Ausgestaltung kann die Innenfeder durch axiales Hineindrücken in die Au
ßenfeder mit letzterer verbunden werden. Beim Hineindrängen der inneren Feder
in die äußere Feder werden dabei die eine Verriegelung herstellenden Windun
gen elastisch verformt, und zwar können die entsprechenden Windungen der Au
ßenfeder aufgeweitet und/oder die entsprechenden Windungen der Innenfeder
zusammengedrückt werden. Die Federn sind vorzugsweise aus Stahldraht herge
stellt.
Obwohl es zur axialen Sicherung zwischen den den beiden Federn ausreicht,
wenn eine gewisse radiale Überschneidung zwischen Windungen der äußeren
und Windungen der inneren Feder vorhanden ist und somit zumindest ein gerin
ges Spiel bzw. radiale Verlagermöglichkeit zwischen den die Sicherung gewähr
leistenden Windungen vorhanden sein kann, kann es für viele Anwendungsfälle
besonders zweckmäßig sein, wenn die Windungsbereiche bzw. die Windungen,
welche eine Axialsicherung der beiden Federn gewährleisten, derart ausgebildet
sind, daß die zugeordneten Windungsbereiche der äußeren Feder und der inne
ren Feder mit einer gewissen radialen Verspannung aneinander liegen, also zu
mindest geringfügig radial elastisch verspannt sind.
Die erfindungsgemäße Festlegung der Innenfeder gegenüber der Außenfeder
kann in besonders vorteilhafter Weise bei Energiespeichern Verwendung finden,
die im entspannten Zustand bereits eine vorgekrümmte Form aufweisen. Dabei ist
es vorteilhaft, wenn zumindest die äußere Feder diese vorgekrümmte Form auf
weist. Zweckmäßig kann es jedoch auch sein-, wenn auch die Innenfeder eine sol
che vorgekrümmte Form besitzt. Bezogen auf die Längsachse des Energiespei
chers können dabei beide Schraubenfedern zumindest annähernd den gleichen
Krümmungsradius besitzen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn Innen- und
Außenfeder einen unterschiedlichen Krümmungsradius aufweisen. Die vorge
krümmte Form eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für Energiespeicher
mit einem großen Längen-Außendurchmesser-Verhältnis, z. B. in der Größen
ordnung von 5 bis 20.
In besonders vorteilhafter Weise eignen sich die erfindungsgemäßen Energie
speicher für den Einsatz bei einem Drehschwingungsdämpfer, der Bestandteil
eines aus mehreren Massen bestehenden Schwungrades ist, oder ein solches
bildet. Derartige Energiespeicher können jedoch auch bei Dämpfern für Drehmo
mentwandler oder Kupplungsscheiben Verwendung finden. In vorteilhafter Weise
werden die Drehschwingungsdämpfer zwischen Motor und Getriebe eines Kraft
fahrzeuges eingesetzt. Derartige Drehschwingungsdämpfer bzw. Energiespeicher
können jedoch auch bei Riemenscheiben mit Torsionsdämpfern Verwendung fin
den.
Eine Axialsicherung zwischen einer Innenfeder und einer diese aufnehmenden
Außenfeder kann auch dadurch hergestellt werden, daß die Außenfeder zumin
dest an einem Ende eine Endwindung besitzt mit einer Innenfase, die konisch
bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei die fiktive Spitze in die Feder ge
richtet ist. Diese Innenfase bildet einen Freiraum, welcher eine Endwindung der
inneren Feder aufnimmt, wobei diese Endwindung einen größeren Außendurch
messer besitzt als der durch die angefaste Endwindung der äußeren Feder be
grenzte Innendurchmesser. Durch eine derartige Ausgestaltung kann sich die
Endwindung der Innenfeder an der die Innenfase begrenzenden Fläche axial ab
stützen. Die Endwindung der inneren Feder hat dabei einen größeren Außen- bzw.
mittleren Durchmesser als die übrigen sich in die Außenfeder axial hinein
streckenden Federwindungen der Innenfeder.
Bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Energiespeichern kann es besonders
vorteilhaft sein, wenn zumindest die Endwindungen der inneren und äußeren
Schraubenfedern eine in Bezug auf den die Windungen bildenden Drahtdurch
messer geringstmögliche Steigung aufweisen und derart angeschliffen sind, daß
sie eine zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse des Energiespeichers
verlaufenden Ebene tangieren.
Gemäß einer anderen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung können die Win
dungen der inneren und äußeren Schraubenfeder derart aufeinander abgestimmt
sein, daß die eine axiale Sicherung der beiden Federn gewährleistenden Feder
bereiche von den Enden des Energiespeichers beabstandet sind. Die innere Fe
der kann dabei bezogen auf die die axiale Sicherung mit der Außenfeder gewähr
leistenden Bereiche lediglich in eine axiale Richtung bzw. nur auf einer Seite oder
aber in beide axiale Richtungen, also auf beiden Seiten, sich innerhalb der Au
ßenfeder axial erstreckende und elastisch verformbare Federwindungen besitzen.
Dies bedeutet also, daß zumindest zwischen einem Ende des Energiespeichers
und dem die axiale Sicherung beider Federn gewährleistenden Federbereichen
komprimierbare Windungen der inneren Feder vorhanden sind. In vorteilhafter
Weise besitzt der mit solchen Energiespeichern ausgerüstete Schwingungs
dämpfer Beaufschlagungsbereiche sowohl für die innere als auch die äußere
Schraubenfeder, wobei in vorteilhafter Weise diese Beaufschlagungsbereiche
derart ausgebildet sind, daß bei Beaufschlagung des entsprechenden Endes des
Energiespeichers zunächst die Windungen der Innenfeder zumindest teilweise
komprimiert werden, bevor daß die zugeordnete Endwindung der äußeren Feder
beaufschlagt wird bzw. an den Beaufschlagungsbereichen zur Anlage kommt.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Figurenbeschreibung. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dämpfungs
einrichtung,
Fig. 2 einen teilweise dargestellten Schnitt gemäß der Linie II/II
der Fig. 1,
Fig. 2a eine Vergrößerung des unteren Endabschnittes des in
Fig. 2 gezeigten Energiespeichers
die Fig. 3 bis 6 eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsmöglichkeit eines
Energiespeichers zur Verwendung bei einer Einrichtung
gemäß den Fig. 1 und 2,
die Fig. 7 eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit eines erfin
dungsgemäßen Energiespeichers und
die Fig. 8, 9 eine zusätzliche erfindungsgemäße Ausgestaltungsmöglichkeit
eines Energiespeichers.
Der in den Fig. 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 befe
stigbar, 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 Brenn
kraftmaschine 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 Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Schraubendruckfeder 9 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 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 die Feder 9 um einen Betrag gegenüber der äußeren Feder 8
kürzer ist, der in der Größenordnung zwischen 30 und 90 Winkelgrad, vorzugs
weise im Bereich von 45 bis 70 Winkelgrad liegt. Die Differenzlänge bzw. der Dif
ferenzwinkel 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 bil
denden 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 vor
gesehene radiale Arme bzw. Ausleger 16 gebildet. Das durch Kaltumformung von
Blechmaterial hergestellte Bauteil 17 dient zur Befestigung der ersten Schwung
masse 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 ringförmi
ge Raum 21 bzw. der torusartige Bereich 22 kann zumindest teilweise mit einem
viskosen Medium, wie beispielsweise Fett, gefüllt sein. In Umfangsrichtung be
trachtet 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 Blech
zwischenlage bzw. Blecheinlage gebildeter Verschleißschutz 25 vorgesehen, an
dem sich zumindest die Federn 8 radial abstützen. Der Verschleißschutz 25 er
streckt sich in Umfangsrichtung in vorteilhafter Weise zumindest über die gesamte
Länge bzw. Winkelerstreckung der entspannten Energiespeicher 7. Infolge der
fliehkraftmäßigen Abstützung der Windungen zumindest der Federn 8 wird zwi
schen 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 Fig. 2 ersichtlich ist, sind bei dem gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel die Beaufschlagungsbereiche 16 winkelmäßig kleiner ausgebildet
als die die Energiespeicher 7 in Umfangsrichtung positionierenden Beaufschla
gungsbereiche 14, 15, so daß ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten theoreti
schen Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung eine geringe Verdrehung in beide
Drehrichtungen der Schwungmassen 2 und 3 zueinander ohne Federwirkung
möglich ist.
Die Fig. 2a zeigt den vergrößerten unteren Endbereich des in Fig. 2 gezeigten
Energiespeichers 7, wodurch der Verlauf der einzelnen Windungen der Feder 9 in
Bezug auf den Verlauf der Windungen der Feder 8 besser erkennbar ist. Die
Schraubenfeder 8 besitzt einen Endabschnitt 27, der wenigstens zwei voll umlau
fende Windungen 27a besitzt.
Die Windungen 27a liegen zumindest annähernd wenigstens im radial inneren
Bereich aneinander an. Im radial äußeren Bereich können die Windungen 27a
einen geringen Abstand aufweisen, der bedingt ist durch die Krümmung der Feder
8. Zumindest bei geraden Federn können die Windungen 27a jedoch auch über
ihre gesamte ringförmige Erstreckung aneinander anliegen oder aber einen gerin
gen Abstand (bis zu einem Millimeter) aufweisen. Die im Endabschnitt 27 vorge
sehenen Windungen 27a besitzen also praktisch die durch den Durchmesser des
die Schraubenfeder 8 bildenden Federdrahtes vorgegebene geringstmögliche
Steigung. Vorteilhaft ist es, wenn der Endabschnitt 27 derart bemessen ist, daß in
diesem zwei bis fünf Windungen 27a enthalten sind. Die Anzahl derartiger Win
dungen 27a kann jedoch auch größer sein, wobei dann jedoch die Federkapazität
des Energiespeichers 7 entsprechend reduziert wird, da die Windungen 27a be
reits im entspannten Zustand des Energiespeichers 7 zumindest annähernd auf
Block sind, also sich zumindest annähernd berühren.
Die zwischen den Endbereichen der Feder 8 vorhandenen Windungen 27b sind
durch entsprechende Wahl der Windungssteigung voneinander beabstandet und
kommen erst bei Blockbeanspruchung der Feder 8 zumindest im radial inneren
Bereich aneinander zur Anlage. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben
die Windungen 27a und 27b den gleichen mittleren Windungsdurchmesser 28.
Diese Windungen könnten jedoch auch zumindest geringfügig voneinander diffe
rierende mittlere Windungsdurchmesser aufweisen. So können beispielsweise die
Windungen 27a einen kleineren mittleren Windungsdurchmesser aufweisen als
die Windungen 27b. Weiterhin kann die Feder 8 derart ausgebildet werden, daß
Windungen 27b mit unterschiedlicher Steigung vorhanden sind. Dabei können in
Längsrichtung der Feder 8 betrachtet Windungen 27b mit unterschiedlicher Stei
gung periodisch aufeinanderfolgend angeordnet sein, wobei jede Periode eine
oder mehrere derartige Windungen aufweisen kann. Bei Einsatz von Federn, ins
besondere gekrümmte bzw. Bogenfedern mit elastisch verformbaren Windungen
unterschiedlicher Steigung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn ausgehend
von den Endbereichen einer Feder die federnden Windungen zur Mitte der Feder
hin bzw. zu einem Zwischenbereich der Feder hin eine sich vergrößernde bzw.
zunehmende Steigung aufweisen.
Wie aus Fig. 2a zu entnehmen ist, besitzt die Innenfeder 9 einen Endbereich 29,
der wenigstens eine voll umlaufende Windung 30 aufweist, im dargestellten Aus
führungsbeispiel zumindest annähernd drei solche Windungen 30, welche zur
axialen Sicherung der Innenfedern 9 gegenüber der äußeren Feder 8 dienen.
Hierfür sind die Windungen 30 in Bezug auf die diese umgebenden Windungen
27a derart ausgebildet, daß sie über ihren Umfang betrachtet zumindest ab
schnittsweise sich radial überschneiden bzw. überdecken mit den zur Achse 31
des Energiespeichers 7 weisenden Bereichen 32 der Windungen 27a. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a ist hierfür der Außendurch
messer 33 der Windungen 30 größer ausgebildet als der Innendurchmesser 34
der Windungen 27a. In den Abschnitten 27, 29 sind die Windungen 27a, 30 be
züglich ihrer Steigung derart aufeinander abgestimmt, daß zumindest eine, vor
zugsweise mehrere Windungen 30 zwischen zwei axial benachbarte Windungen
27a radial eingreifen, wie dies aus Fig. 2a erkennbar ist. Durch eine derartige
Auslegung können sich also die Windungen 30 an den benachbarten Windungen
27a - in axialer Richtung des Energiespeichers 7 betrachtet - axial abstützen, wo
durch die Feder 9 innerhalb der Feder 8 positioniert wird. Die sich an die Windun
gen 30 anschließenden Federwindungen 35 der Feder 9 haben einen Außen
durchmesser 36, der höchstens gleich groß, vorzugsweise etwas kleiner ist als der
Innendurchmesser 34 der diese umgebenden Windungen 27a bzw. 27b der Feder
8. Die Länge bzw. winkelmäßige Erstreckung der Abschnitte 27, 29 kann zumin
dest annähernd gleich oder unterschiedlich sein, wobei es vorteilhaft sein kann,
wenn der Abschnitt 29 zumindest etwas größer ist als der Abschnitt 27. Die Win
dungen 27a und 30 können in Bezug aufeinander derart ausgebildet sein, daß sie
ohne bzw. praktisch ohne Vorspannung oder gar mit einem geringen Spiel inein
ander geschachtelt sind. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Windun
gen 27a und 30 bezüglich der zusammenwirkenden Durchmesser bzw. der in
Kontakt kommenden Anlagebereiche derart ausgebildet sind, daß sie mit einer
bestimmten radialen Vorspannung aneinander liegen. Letzteres ist insbesondere
bei geraden Federn von Vorteil, da dadurch ein Verdrehen der Innenfeder 9 ge
genüber der Außenfeder 8 vermieden werden kann. Bei gekrümmten Federn 8, 9
ist eine derartige Vorspannung jedoch nicht zwingend erforderlich, da aufgrund
der Krümmung die Innenfeder 9 sich nicht gegenüber der Außenfeder 8 unkon
trolliert verdrehen kann.
Zur Montage der Innenfeder 9 und der Außenfeder 8 kann die Innenfeder 9 in die
Außenfeder 8 eingepreßt werden, wobei hierbei die Windungen 27a und 30 sich
entsprechend radial elastisch verformen. Eine derartige Verbindung wirkt also
ähnlich wie eine elastische bzw. federnde Schnappverbindung. Bei einer größeren
Differenz zwischen den beiden Durchmessern 33 und 34 kann es auch vorteilhaft
sein, wenn die Feder 9 in die Feder 8 ähnlich wie eine Schraube hineingedreht
wird.
Vorteilhaft ist es, wenn wie dargestellt die einander zugeordneten Enden der Fe
dern 8, 9 bzw. die entsprechenden Endwindungen bündig bzw. zumindest annä
hernd bündig sind. Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, besitzen die Windungen 35
der Feder 9, welche innerhalb des durch die Windungen 8a bzw. 27b der Feder 8
begrenzten Kanals bzw. Hohlraumes 37 aufgenommen sind, den gleichen Wickel
sinn, also die gleiche Steigungsrichtung wie die Windungen der Feder 8. Die Stei
gungsgröße der Windungen 27b und 35 können dabei gleich groß sein oder un
terschiedlich, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn die Steigungsgröße der
Windungen 35 kleiner ist als die der Windungen 27b. Letzteres ist in den Figur
dargestellt. Durch die kleineren Steigungen der Windungen 35 bzw. durch ent
sprechende Abstimmung der Steigungen der Windungen 35 und 27b sowie ent
sprechende Auslegung des diese bildenden Drahtquerschnittes wird verhindert,
daß Windungen 35 zwischen Windungen 27b eingeklemmt werden können, was
bei falscher Auslegung insbesondere unter Fliehkrafteinwirkung erfolgen könnte,
da sich zumindest dann die Feder 9 an der Feder 8 radial abstützt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verriegelung bzw. die axiale
Positionierung zwischen den beiden Schraubenfedern 8 und 9 an einem Endbe
reich des Energiespeichers 7 vorgesehen. Entsprechend aufeinander abge
stimmte Windungen 27a, 30 bzw. die Bereiche 27, 29 können jedoch auch an
einer beliebigen Stelle der winkelmäßigen Erstreckung bzw. Längserstreckung
11, 12 der Federn 8, 9 vorgesehen werden, wie dies im Zusammenhang mit einem
Ausführungsbeispiel noch beschrieben wird.
Zweckmäßig kann es sein, wenn die beiden Schraubenfedern 8, 9 zumindest an
nähernd den gleichen Drahtdurchmesser aufweisen. Für viele Anwendungsfälle ist
es jedoch vorteilhaft, wenn der Drahtquerschnitt der Schraubenfeder 9 einen klei
neren Durchmesser besitzt als derjenige der Schraubenfeder 8.
Beim Komprimieren eines Energiespeichers 7 werden dessen in Umfangsrichtung
betrachteten Stirnflächen 38, 39 bzw. die an diese angrenzenden Endwindungen
der Feder 8 und 9 durch die Beaufschlagungsbereiche 14, 15 oder 16 beauf
schlagt.
Der Drahtquerschnitt der Federn 8, 9 sowie deren jeweilige Windungssteigung, als
auch die Erstreckung 11 der Feder 9 und die Erstreckung 12 der Feder 8 sind
vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, daß beim Durchfahren des vollen
möglichen Verdrehwinkels zwischen den beiden Schwungmassen 2, 3 die Win
dungen 8a der Feder 8 auf Block gehen, und zwar bei einer Ausführungsform der
Federn 8, 9 gemäß den Fig. 2 und 2a im radial inneren Bereich der Windun
gen 8a. Für manche Anwendungsfälle kann der Energiespeicher 7 jedoch auch
derart ausgebildet sein, daß die Windungen der Federn 9 auf Block gehen oder
aber sowohl Windungen der Feder 8 als auch Windungen der Feder 9 auf Block
gehen.
Für die Montage und die Funktion des Drehschwingungsdämpfers ist es beson
ders 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 31 des Ener
giespeichers 7 beide Schraubenfedern 8, 9 zumindest annähernd den gleichen
Krümmungsradius besitzen können. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn
zur Spannungsoptimierung im Federdraht der entsprechenden Feder der Krüm
mungsradius wenigstens einer der Federn 8, 9 größer oder kleiner ist als der
mittlere Radius 31, auf dem ein solcher Energiespeicher 7 verbaut wird. Wie ins
besondere aus Fig. 2 zu entnehmen ist, besitzt der Energiespeicher 7 bzw. zu
mindest die Schraubenfeder 8 ein großes Längen-Außendurchmesser-Verhältnis,
wodurch große Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen bzw.
Schwungradelementen 2, 3 ermöglicht sind.
Um die Lebensdauer der Federn 8, 9 zu erhöhen bzw. einen Bruch der Endwin
dungen der Feder 8 und/oder 9 zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn diese
Endwindungen gemäß der DE-OS 42 29 416 ausgebildet werden.
Um die Bockfestigkeit bzw. Dauerfestigkeit der Federn 8 und/oder 9 zu erhöhen,
ist es zweckmäßig, wenn diese einen Drahtquerschnitt entsprechend der DE-OS 44 06 826
aufweisen und/oder entsprechend einem in dieser DE-OS beschriebe
nen Verfahren zur Erzeugung eines derartigen Querschnittes hergestellt sind.
Bei einer Ausgestaltung der Energiespeicher 7 gemäß Fig. 2 können über den
Umfang des ringförmigen Raumes 21 zwei derartige Energiespeicher angeordnet
werden, wobei, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, der Einbau derart vorgenommen
wird, daß praktisch keine Unwucht im System entstehen kann. Die Endabschnitte
27 bzw. 29 der Federn 8 bzw. 9 sind also diametral gegenüberliegend angeord
net.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus sind die in den Schraubenfedern 8
aufgenommenen Bereiche 10 der Schraubenfedern 9 in Umfangsrichtung gegen
über der Feder 8 eindeutig positioniert, so daß die Abschnitte 10 innerhalb der
Schraubenfeder 9 sich nicht verschieben bzw. nicht vagabundieren können. Da
durch wird die Ausbildung einer Unwucht während des Betriebes des Dreh
schwingungsdämpfers vermieden.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte zumindest eine Feder 8
auch zwei Schraubenfedern, die gemäß einer Feder 9 ausgebildet sind, auf
nehmen, und zwar könnte eine Feder 8 gemäß Fig. 2 auch an ihrem zweiten
Endbereich 39 eine bezüglich der Länge entsprechend abgestimmte Feder 9 auf
nehmen. Die Länge 11 des jeweiligen Bereiches 10 müßte gegebenenfalls ent
sprechend gekürzt bzw. angepaßt werden, wobei es zweckmäßig sein kann,
wenn zwischen den einander zugewandten Endbereichen der entsprechenden
Abschnitte 10 der beiden Innenfedern ein Spiel bzw. Abstand vorhanden bleibt.
Die einzelnen Innenfedern können die gleiche Federrate aufweisen. Vorteilhaft
kann es jedoch auch sein, wenn die Innenfedern eine verschiedene Federrate
aufweisen.
Der in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Energiespeicher 107 besteht ebenfalls aus
zwei Schraubenfedern 108, 109, die in Richtung der Längsachse 131 des Ener
giespeichers 107 zueinander praktisch unverschiebbar gehaltert sind, und zwar in
ähnlicher Weise, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 2a bereits
beschrieben wurde. Bezüglich der Ausgestaltung und Anordnung der Federn 108,
109 wird ebenfalls auf die in diesem Zusammenhang relevante Beschreibung der
Fig. 1 bis 2a verwiesen.
Der Energiespeicher 107 unterscheidet sich im wesentlichen gegenüber dem
Energiespeicher 7 gemäß den Fig. 2 und 2a dadurch, daß die Windungen
127a und 130, welche die axiale Sicherung in Richtung der Längsachse 131 zwi
schen den beiden Federn 108, 109 gewährleisten, einen radialen Eingriff besit
zen, der sich nicht über praktisch den gesamten Umfang dieser Windungen 127a,
130 erstreckt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Windungen 130 der Federn
109 nicht kreisförmig ausgebildet sind, wie dies der Fall ist bei den beschriebenen
Windungen 30 der Feder 9. Wie insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich ist, welche
eine Frontansicht des entsprechenden Endbereiches der Feder 109 darstellt, sind
die eine Verriegelung mit den Windungen 127a der Feder 108 gewährleistenden
Windungen 130 der Feder 109 oval bzw. ellipsenförmig ausgebildet. Durch eine
derartige Gestaltung der Windungen 130 besitzen diese bezogen auf ihren Au
ßenumfang eine große Achse bzw. Erstreckung 140 und eine kleine Achse bzw.
Erstreckung 141. Die kleine Erstreckung 141 ist dabei vorzugsweise kleiner als
der Innendurchmesser 134 der Windungen 127a. Letzteres ist aus Fig. 5 ersicht
lich, die einen Schnitt V-V gemäß Fig. 3 darstellt. Die große Erstreckung 140 ist
derart bemessen, daß diese größer ist als der Innendurchmesser 134 der Win
dungen 127a, so daß zwischen den Windungen 127a und 130 der beiden Federn
108, 109 eine radiale Überschneidung vorhanden ist, wie dies aus den Fig. 3
und 4 (letztere zeigt einen Schnitt IV-IV gemäß Fig. 3) ersichtlich ist. Durch diese
radiale Überschneidung wird die Innenfeder 109 gegenüber der Außenfeder 108
in Richtung der Achse 131 gesichert. Die sich an die Windungen 130 anschlie
ßenden Windungen 135 der Feder 109 sind in Bezug auf die diese umgebenden
Windungen 127b der Feder 108 ähnlich ausgebildet, wie dies im Zusammenhang
mit den Windungen 27b und 35 gemäß den Fig. 2 und 2a beschrieben wurde.
Die Windungen 130 müssen auch nicht am Endbereich einer Feder 109 vorgese
hen werden. Derartige Windungen können auch an einer beliebigen, zwischen
den beiden Enden einer Feder 109 liegenden Stelle vorgesehen werden.
In vorteilhafter Weise können die oval bzw. ellipsenförmig ausgebildeten Windun
gen 130 durch Verformung von ursprünglich ringförmigen Windungen gebildet
werden. Diese Verformung kann in vorteilhafter Weise durch Zusammendrücken
der entsprechenden Windungen erfolgen, wobei dieser Arbeitsgang in kaltem
Zustand der Federn erfolgen kann. Eine derartige Verformung kann jedoch auch
im erhitztem Zustand zumindest der Windungen 130 erfolgen. Weiterhin können
die Windungen 130 mittels einer entsprechend ausgelegten Wickelmaschine ge
wickelt werden.
Die Windungen 130 können ursprünglich die gleiche Form aufweisen wie die
Windungen 135, so daß durch Kaltverformung entsprechender Windungen zur
Bildung von Windungen 130 die Feder 109 in besonders einfacher Weise herge
stellt werden kann.
Bei den beschriebenen Beispielen gemäß den Fig. 1 bis 6 besitzen die In
nenfedern 9, 109 entsprechend angepaßte Windungen 30, 130 zur Verriegelung
mit den Außenfedern 8, 108. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die
Außenfeder 8 bzw. 108 Windungen 27a bzw. 127a besitzt, die gegenüber den
Windungen 27b bzw. 127b eine abweichende Ringform aufweisen, um eine Fest
legung zwischen der Innenfeder und der zugeordneten Außenfeder zu gewährlei
sten. So können beispielsweise alle Windungen einer Feder 9, 109 den gleichen
Außendurchmesser 36 aufweisen und die Windungen 27a bzw. 127a gegenüber
den Windungen 27b bzw. 127b im Durchmesser zumindest stellenweise etwas
kleiner ausgebildet sein. Letzteres kann z. B. dadurch erfolgen, daß die entspre
chenden Windungen 27a bzw. 127a ähnlich wie die Windungen 130 oval bzw.
ellipsenförmig verformt werden.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Energiespeicher 207 ist die innere Feder 209
gegenüber der äußeren Feder 208 in axialer Richtung gemäß dem Pfeil 242 durch
die Endwindung 243 gesichert. Hierfür besitzt diese Endwindung 243 gegenüber
den übrigen Windungen 244 der Feder 209 zumindest stellenweise eine größere
radiale Erstreckung 245 gegenüber der Längsachse 231 des Energiespeichers
207 als die radiale Erstreckung 246 der übrigen Windungen 244. Die Endwindung
243 ist vorzugsweise kreisförmig ausgebildet, kann jedoch auch, wie in Verbindung
mit den Fig. 3 bis 5 beschrieben, oval bzw. ellipsenförmig ausgebildet sein.
Eine derartige Windung 243 bzw. 230 könnte jedoch auch eine beliebige andere
Ausgestaltung aufweisen, die eine zumindest partielle, radiale Überlagerung zwi
schen Windungsbereichen der Innenfeder und der Außenfeder gewährleistet. So
könnten beispielsweise diese Windungen dreieckförmig bzw. mehreckig ausgebil
det sein.
Bei dem Energiespeicher 207 ist die Endwindung 243 der Feder 209 und die
Endwindung 247 der Feder 208 derart ausgebildet, daß sie bezüglich des ver
wendeten Drahtdurchmessers praktisch die geringste Steigung in Richtung der
Achse 231 aufweisen. Weiterhin sind die Windungen 243, 247 derart mechanisch,
z. B. durch Schleifen bearbeitet, daß sie eine praktisch senkrecht zur Längsachse
231 des Energiespeichers 207 verlaufende Ebene 248 tangieren. Die Endwindung
243 taucht in den durch die Windungen 227b, 247 der Feder 208 begrenzten In
nenraum 237 ein bzw. ist in diesem Innenraum 237 aufgenommen. Hierfür ist die
letzte Windung 247 derart ausgebildet, daß die Windung 243 in dieser zu liegen
kommt. Dies erfolgt bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 7 dadurch, daß die Win
dung 247 eine Innenfase 249 aufweist, welche einen Freiraum bildet und als Ab
stützfläche für die Windung 243 dient. Die Innenfase 249 ist vorzugsweise durch
Schleifen hergestellt und besitzt einen Winkel 250 in der Größenordnung zwi
schen 27 und 40°. Die radial äußere Erstreckung 245 der Endwindung 243 ist also
größer als der durch die Endwindung 247 und/oder die Windungen 227d be
grenzte Innendurchmesser 234. Der Außendurchmesser 246 der Windungen 244
ist zumindest geringfügig kleiner als der Durchmesser 234.
Die Federn 208, 209 können bezüglich ihrer winkelmäßigen Erstreckung bzw.
ihrer Länge und Anordnung ähnlich ausgebildet bzw. vorgesehen sein, wie dies im
Zusammenhang mit den Energiespeichern bzw. Federn gemäß den Fig. 1 bis
6 beschrieben wurde.
Wie insbesondere aus den Fig. 4 und 5 sowie Fig. 7 zu entnehmen ist, sind
bei den Energiespeichern 107, 207 die diese bildenden Schraubenfedern 108/109
bzw. 208/209 mit unterschiedlichem Wickelsinn bzw. Windungssinn ausgebildet.
Dadurch kann gewährleistet werden, daß auch bei hohen Drehzahlen der mit sol
chen Energiespeichern ausgerüsteten und in Zusammenhang mit einem Motor
verbauten Dämpfungseinrichtung die Windungen der Innenfeder nicht zwischen
den Windungen der Außenfeder zu liegen kommen bzw. eingeklemmt werden.
Zur Einhängung einer Innenfeder, z. B. 9 in eine Außenfeder, z. B. 8, können auch
verschiedene Windungen 30 gegenüber der Mittelachse 31 einer Feder 9 einen
radialen Versatz aufweisen, so daß die so versetzten Windungen 30 zwischen
Windungen 27a der Außenfeder 9 eingreifen. Vorteilhaft kann es sein, wenn der
artige gegenüber der Mittelachse 31 der entsprechenden Feder 9 versetzten Win
dungen 30 einander benachbart sind, wobei es zweckmäßig ist, wenn wenigstens
zwei derart versetzte Windungen 30 vorhanden sind. Durch die versetzte Anord
nung von Windungen 30 gegenüber der Mittelachse 31 stehen diese - bezogen
auf die Längsachse 31 einer Feder 9 - radial gegenüber den Windungen 35 her
vor.
In den Fig. 8 und 9 ist ein Energiespeicher 307 teilweise dargestellt, der aus
wenigstens einer Außenfeder 308 und wenigstens einer in dieser aufgenomme
nen Innenfeder 309 besteht. Die Federn 308 und 309 sind wiederum - bezogen
auf die Längsachse 331 des Energiespeichers 307 - durch radial es Ineinander
greifen von Windungen 330 der Feder 309 und Windungen 327a der Feder 308
praktisch unverschieblich entlang der Achse 331 gehalten. Der Bereich 351, in
nerhalb dessen eine formschlüssige oder reibschlüssige Verriegelung bzw. Fest
legung zwischen den Windungen 330 und 327a erfolgt, ist in einem Zwischenbe
reich 351 des Energiespeichers 307 vorgesehen, der von den Endbereichen des
Energiespeichers 307 entfernt ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es,
zumindest in Richtung eines Endbereiches 352 des Energiespeichers 307 hin, die
Innenfeder mit komprimierbaren Windungen 353 zu versehen. Die dem Endbe
reich 352 zugewandten Endwindungen 343, 347 sind derart ausgebildet und me
chanisch bearbeitet, daß sie eine Stirnfläche 338 tangieren, die zumindest im we
sentlichen senkrecht zur Längsachse 331 verläuft. Die Windungen 353 haben
einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser
der diese umgebenden Windungen 327c der Feder 308. Dadurch wird eine ein
wandfreie Verformbarkeit der Windungen 353 gewährleistet. Die Endwindung 347
sowie die Windungen 327c und 327a sind derart ausgestaltet und aufeinander
abgestimmt, daß bei auf Block gehen dieser Windungen gewährleistet ist, daß der
Bereich mit den Windungen 353 der Innenfeder 309 zumindest nicht voll auf Block
ist, also vorzugsweise zumindest noch einen geringen Federweg aufweist. Da
durch wird gewährleistet, daß ein Herausspringen bzw. Verschieben der Windun
gen 330 gegenüber den Windungen 327a nicht auftreten kann. Bei einer solchen
Auslegung müssen die Konturen der die Federn 309 und 308 beaufschlagenden
Bereiche berücksichtigt werden. Dies wird noch im folgenden in Zusammenhang
mit den in Fig. 8 dargestellten Beaufschlagungsbereichen 316 eines Flansches
320 erläutert.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Feder 309 auch Windungen
327, die einen Federabschnitt bilden, der sich in Richtung des anderen, nicht dar
gestellten Federendes erstreckt. Die beidseits des Bereiches 351 bzw. der Win
dung bzw. Windungen 330 vorgesehenen Federbereiche, welche einerseits die
Windungen 353 und andererseits die Windungen 327 aufweisen, können zumin
dest annähernd den gleichen mittleren Windungsdurchmesser sowie zumindest
annähernd die gleiche Windungssteigung aufweisen, so daß diese beiden Berei
che zumindest annähernd die gleiche Federsteifigkeit aufweisen. Zweckmäßig
kann es jedoch auch sein, wenn diese beiden beidseits des Bereiches 351 vorge
sehenen Federbereiche der Feder 309 eine unterschiedliche Federsteifigkeit be
sitzen. Letzteres kann dadurch erfolgen, daß die Windungen 353 gegenüber den
Windungen 327 einen unterschiedlichen (größeren oder kleineren) mittleren Win
dungsdurchmesser und/oder eine unterschiedliche (größer oder kleiner) Win
dungssteigung aufweisen.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der die Windungen 353 aufweisende
Federbereich eine geringere Federsteifigkeit aufweist als der die Windungen 327
aufweisende Federbereich. Die beim Komprimieren des Energiespeichers 307
erzeugbare Federcharakteristik kann auch dadurch variiert werden, daß innerhalb
der Erstreckung der Schraubenfeder 308 und/oder 309 Windungen bzw. Feder
abschnitte mit verschiedenen Windungssteigungen vorgesehen werden. Die Ver
änderung der Windungssteigung kann dabei über die betroffene Federlänge all
mählich erfolgen.
Der die Windungen 353 aufweisende Bereich der Feder 309 kann derart ausge
bildet sein, daß alle Windungen 353 den gleichen mittleren Durchmesser besitzen
oder aber auch derart, daß wenigstens eine dieser Windungen einen kleineren
mittleren Durchmesser besitzt, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn ausgehend
von dem Bereich 351 und in Richtung des Federendes 352 betrachtet, die Win
dungen 353 derart ausgebildet sind, daß die Feder 309 einen kegelstumpfförmig
ausgebildeten Bereich aufweist. In Fig. 8 ist ein solcher Bereich der Feder 309
erkennbar.
Die Beaufschlagungsbereiche 316 des Flansches 320 sind derart ausgebildet,
daß bei einer Relativverdrehung der beiden Schwungmassen 2, 3 gemäß Fig. 1
über einen bestimmten Verdrehwinkel zuerst die Windungen 353 der Feder 309
beaufschlagt werden, bevor auch die Endwindung 347 der Außenfeder 309 durch
den Flansch 320 beaufschlagt wird. Hierfür besitzt bei dem gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel der radiale Ausleger 316 des Flansches 320 eine sich in Umfangs
richtung erstreckende Nase 354, deren Erstreckung derart bemessen ist, daß sie
in die Außenfeder 308 eintauchen kann. Die umfangsmäßige Erstreckung 355 der
Nase 354 bestimmt den Kompressionsweg, um den die Windungen 353 kompri
miert werden können, bevor die Endwindung 347 durch den Flansch 320 beauf
schlagt wird. Zur Beaufschlagung der Endwindung 347 besitzt der Flansch ent
sprechend ausgebildete Beaufschlagungsbereiche 356, 357, die bei dem darge
stellten Ausführungsbeispiel radial beidseits einer Nase 354 vorgesehen sind.
Diese Beaufschlagungsbereiche 356, 357 können in Umfangsrichtung zueinander
versetzt sein, so daß die Endwindung 347 zunächst einseitig beaufschlagt wird, z. B.
außen oder innen.
In vorteilhafter Weise ist der Flansch 320 derart ausgebildet und innerhalb eines
Drehschwingungsdämpfers bzw. eines geteilten Schwungrades 1 derart angeord
net, daß die Windungen 353 bzw. die Nase 354 bei Schubbeanspruchung des
Drehschwingungsdämpfers bzw. des geteilten Schwungrades 1 wirksam werden.
Schubbeanspruchung entspricht einem Zustand eines Kraftfahrzeuges, bei dem
durch zumindest Zurücknahme der Kraftstoffzufuhr der Motor das Fahrzeug ver
zögert, was also auch bedeutet, daß der Motor über die Antriebsräder des Fahr
zeuges Drehmoment erhält, also angetrieben wird.
Wie in Verbindung mit Fig. 1 und 2 erkennbar ist, stützen sich die Energiespei
cher 7, 107, 207, 307 bei rotierender Einrichtung 1 über die Windungen der äuße
ren Feder 8, 108, 208, 308 an den Führungsbereichen des Eingangsteils bzw. der
ersten Schwungmasse 2 radial ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt
diese Abstützung über den schalenförmigen Verschleißschutz 25. Aufgrund dieser
radialen Abstützung eines Energiespeichers 7, 107, 207, 307 entsteht eine Rei
bung zwischen den Windungen der äußeren Feder 8, 108, 208, 308 und den Ab
stützbereichen 25, welche mit zunehmender Drehzahl, also fliehkraftabhängig,
größer wird. Aufgrund dieser Reibung und der bei sehr langen Energiespeichern
verhältnismäßig geringen Federsteifigkeit der äußeren Feder 8, 108, 208, 308
kann diese Feder bei rotierender Einrichtung 1 sich nicht mehr voll entspannen.
Bei höheren Drehzahlen, z. B. oberhalb von 1500 Umdrehungen kann der Ener
giespeicher 7, 107, 207, 307 eine wesentliche Komprimierung aufweisen bzw.
beibehalten, ohne daß die Endbereiche eines solchen Energiespeichers beauf
schlagt werden. Werden nun bei einer Beschleunigung oder Verzögerung eines
mit einer Einrichtung 1 versehenen Kraftfahrzeuges die Endbereiche eines Ener
giespeichers 7, 107, 207, 307 beaufschlagt, so verhält sich dieser Energiespei
cher, da er aufgrund der Fliehkrafteinwirkung eine Vorspannung besitzt, zunächst
hart bzw. zunächst wirkt er wie ein harter Anschlag, da zuerst die Reibung über
wunden werden muß, bevor der entsprechende Endbereich des Energiespeichers
komprimiert bzw. verschoben werden kann. Durch dieses Verhalten können stö
rende Geräusche im Antriebsstrang entstehen. Dieses Verhalten wird in den Län
genbereichen der äußeren Feder 8, 108, 208, 308, in denen eine Innenfeder 9
vorhanden ist, noch verstärkt. Zumindest bei bestimmten Betriebszuständen des
Kraftfahrzeuges ist somit keine einwandfreie Schwingungsisolation im Antriebs
strang vorhanden, so daß beispielsweise Schubrasseln und/oder Leerlaufrasseln
auftreten kann. Eine Ausgestaltung eines Energiespeichers gemäß der Lehre der
Fig. 8 und 9 kann diesen bei Leerlaufbetrieb und/oder bei Zugbetrieb und/oder
bei Schubbetrieb auftretenden Nachteil beseitigen, und zwar, weil die Innenfeder
309 in der Außenfeder 308 derart aufgenommen bzw. eingehängt und ausgebildet
ist, daß auch bei nicht voll entspannter Feder 308 der durch die Windungen 353
gebildete Federbereich der Innenfeder 309 unverspannt bzw. zumindest im we
sentlichen unverspannt ist, so daß die Nase 354 durch die Windungen 353 weich
abgefedert wird. Die Steifigkeit der die Windungen 353 aufweisenden Federberei
che kann dabei an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden.
Wie bereits erwähnt, kann eine Außenfeder 308 an beiden Extremitäten Feder
windungen 353 aufnehmen, die sich, wie bereits beschrieben, an der Außenfeder
308 - in Richtung der Achse 331 des Energiespeichers betrachtet - abstützen,
wobei hierfür die entsprechende Innenfeder und die Außenfeder 308 zusammen
wirkende Windungen 330/327a besitzen. Die an den beiden Extremitäten eines
Energiespeichers 307 vorgesehenen Bereiche mit Windungen 353 können dabei
entweder die gleiche Steifigkeit oder eine verschiedene Steifigkeit aufweisen. Da
bei kann es vorteilhaft sein, wenn die bei Zugbetrieb wirksamen Windungen 353
eine geringere Steifigkeit besitzen als die bei Schubbetrieb komprimierbaren Win
dungen 353. Sofern ein Energiespeicher 307 an beiden Extremitäten Innenfeder
bereiche mit Windungen 353 besitzt, kann der Ausleger 316 in Umfangsrichtung,
also in Richtung der Längsachse 331 betrachtet, auf beiden Seiten eine Nase 354
angeformt haben. Diese Nasen können dabei bezüglich ihrer umfangsmäßigen
Erstreckung 355 entweder gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Es kann
also die Nase 354 für den Schubbetrieb kürzer sein als die Nase, die bei Zugbe
trieb wirksam wird, oder umgekehrt.
Für manche Anwendungsfälle kann es auch sinnvoll sein, wenn der die Windun
gen 353 aufweisende Endbereich der Innenfeder 309 derart ausgebildet ist, daß
dieser - in Richtung der Längsachse 331 betrachtet - gegenüber der Endwindung
347 der Außenfeder 308 hervorsteht. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann
eventuell die Nase 354 entfallen oder aber deren Erstreckung 355 kürzer ausge
staltet sein. Auch kann der Beaufschlagungsbereich 316 einen Rücksprung zur
Aufnahme einer Endwindung 343 aufweisen.
Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der radiale Ausleger 316 bzw.
die durch diesen gebildeten Beaufschlagungsbereiche für den Energiespeicher
307 einen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Ansatz angeformt hat bzw. ha
ben, der in den Endbereich bzw. in die Endwindung 343 der zugeordneten Feder
309 eintauchen kann, um diesen in radial er Richtung zu positionieren. In Fig. 8
ist ein derartiger Vorsprung in Form einer Nase 359 schematisch dargestellt. Der
Vorsprung bzw. die Nase 359 taucht zumindest bei Beaufschlagung bzw. Kom
primierung der Innenfeder 309 in den entsprechenden Endbereich dieser Feder
ein, wodurch dieser Endbereich in radialer Richtung positioniert wird. Dadurch
kann gewährleistet werden, daß zumindest einige der Windungen 353 trotz der
auf diese einwirkenden Fliehkraft in radialer Richtung zurückgehalten werden und
nicht an den diese umgebenden Windungen 327c der Außenfeder 308 unter
Fliehkrafteinwirkung anliegen. Dadurch wird also die Federeigenschaft des ent
sprechenden Endbereiches der Feder 309 praktisch in vollem Umfang beibehal
ten.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die An
melderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder
Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil
dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili
gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines
selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen
Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfin
dungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche
unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele der Beschreibung be
schränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und
Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kom
binationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Ab
wandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung
und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeich
nungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinde
risch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder
zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie
Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.