DE3407524A1

DE3407524A1 - Torsionsschwingungsdaempfer mit weichem uebergang zwischen zwei federsystemen

Info

Publication number: DE3407524A1
Application number: DE19843407524
Authority: DE
Inventors: Harald 8720 Schweinfurt Raab
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1984-03-01
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1985-09-05
Also published as: BR8500875A; FR2560653B1; JPS60211128A; US4645054A; GB8503737D0; JPH0751972B2; DE3407524C2; GB2155148A; FR2560653A1; GB2155148B

Description

FICHTEL S SACHS, Schweinfurt

ANR 1 001 485 - Reg.-Nr. 12 311

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Torslonsschwlnqungsdämpfer mit welchem Obergang zwischen zwei Federsystemen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torslonsschwlngungsdämpfer Insbesondere für Kupplungsscheiben von Kraftfahrzeugen, bestehend u. a. aus wenigstens zwei Federsystemen mit unterschiedlichen FederkennlInlen, wobei beim übergang vom Federsystem mit der flacheren Federkennlinie zum Federsystem mit der stelleren Federkennlinie das System mit der flacheren Federkennlinie durch Anschläge überbrückt wird und zumindest einige Torsionsfedern des Federsystems mit der stelleren Federkennlinie unter Vorspannung verbaut sind.

Aus der deutschen Patentschrift 1 801 969 1st ein Torslonsschwlngungsdämpfer bekannt, bei welchem eine zweiteilige Nabe mit Verzahnung vorgesehen Ist, wobei beide Verzahnungen mit Spiel In Umfangsr1chtung Ineinander greifen. Zwischen beiden Teilen der Verzahnung sind Federn mit einer flachen Federkennlinie angeordnet. Ein weiterer Satz Federn mit einer stelleren Federkennlinie kommt zum Einsatz, wenn das Spiel zwischen den beiden Verzahnungen aufgebraucht 1st. Dabei Ist es üblich, zumindest die Federn des Federsystems mit der stelleren Federkennlinie so anzuordnen, daß sie In UmfangsrIchtung mit einer Vorspannkraft In die Fenster der entsprechenden Bauteile eingesetzt sind, um Klappergeräusche und Verschleiß an dieser Stelle zu vermeiden. Nun führt die Federvorspannung beim Einsatz des

Federsystems mit der steileren Kennlinie zu einer Unstetlgkeltsstelle Im Kenn!Inlenverlauf und somit auch zur Geräuschbildung beim Überfahren dieses Bereiches.

Es Ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Torslonsschwlngungsdämpfer etwa entsprechend dem Stand der Technik dahingehend weiterzubilden, daß die Klappergeräusche Infolge des Stufensprunges beseitigt werden können, und zwar mit einem möglichst geringen Aufwand.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch das Vergrößern des Anschlagmomentes des Federsystems mit der flacheren Federkennlinie auf einen Wert gleich oder größer dem Vorspannmoment des Federsystems mit der stelleren Federkennlinie kann dieser Stufensprung vollkommen beseitigt werden. Dabei arbeiten In einem Mischbereich beide Federsysteme hintereinander, wodurch einerseits eine geringfügig flachere Federkennlinie In diesem Mlschberelch erzielt wird als In dem Bereich mit der flacheren Federkennlinie und zum anderen wird der Weg des Federsystems mit der flacheren Federkennlinie um einen bestimmten Betrag vergrößert. Der sonst übliche Stufensprung Ist damit praktisch ohne zusätzlichen Aufwand vollkommen vermieden.

Es wird weiter vorgeschlagen, daß beim Federsystem mit der stelleren Federkennlinie, welches eine parallel wirkende Relbelnrlchtung aufweist, das Anschlagmoment des Federsystems mit der flacheren Federkennlinie gleich oder größer ausgelegt Ist als die Summe aus dem Vorspannmoment und dem Reibmoment des Federsystems mit der stelleren Federkennlinie. In diesem Fall, bei welchem die Federkennlinie von einer Reibkraft überlagert wird, kann ebenfalls durch entsprechende Vergrößerung des Anschlagmomentes des Federsystems mit der flacheren Federkennlinie ein Stufensprung, z. B. durch den Einsatz der Reibeinrichtung, vermieden werden.

Bei einer Kupplungsscheibe mit einer zweigeteilten Nabe und einer Verzahnung mit Spiel In Umfangsrichtung zwischen beiden Nabentellen, wobei der Verdrehwinkel des Leerlaufsystems durch das Spiel zwischen beiden Verzahnungen festgelegt wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Federsystem für das Leerlaufsystem so auszubilden, daß zwei verschiedene Federsätze nacheinander zum Einsatz kommen und somit etne geknickte Federkennung Im Leerlaufbereich erzielt wird, so daß erst der zweite Bereich des Leerlaufsystems ein Anschlagmoment erzeugt, das gleich oder größer ausgelegt Ist als Vorspannmoment und Reibmoment des Lastsystems.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbelsplele näher erläutert. Es zeigen Im einzelnen:

FIg. 1 eine Federkennlinie gemäß dem Stand der Technik; FIg. 2 eine Federkennlinie entsprechend der Erfindung;

FIg. 3 eine Federkennlinie unter Berücksichtigung einer ReIbelnrlchtung Im Lastbereich;

Figuren h, 5 und 6 schematische PrInzlpdarstellung der Anordnung von zwei verschiedenen Federsystemen zur Erzielung einer Federkennlinie gemäß Flg. 3;

FIg. 7 den Längsschnitt durch eine Kupplungsscheibe mit entsprechendem Tors Ionsschwlngungsdampfer;

Flg. 8 die vollständige Federkennlinie gemäß FIg. 7.

FIg. 1 zeigt die Prlnzlpdarstel1ung einer Federkennlinie eines Torslonsschwlngungsdämpfers mit dem Aufbau des Drehmomentes M. In Abhängigkeit vom Verdrehwinkel °< zwischen den Etngangstel1 en und den Ausgangstellen. Ein solcher Torsionsschwlngungsdampfer kann In einer Kupplungsscheibe angeordnet sein, wie sie beispielsweise aus dem Schnitt gemäß Flg. 7 hervorgeht, welche Im Detail noch an gegebener Stelle beschrieben wird. Mit C^ Ist die flache Federkennlinie des Leerlaufsystems bezeichnet, die üblicherweise durch den Nullpunkt Im dargestellten Koordinatensystem geht. Durch entsprechende Anschläge Innerhalb des

Torslonsschwlngungsdämpfers Ist der max. Verdrehwinkel des Federsystems mit der flachen Federkennlinie durch den V/Inkel C*- vorgegeben. Durch diese Anschläge gesteuert, erfolgt anschließend der Einsatz eines Federsystems mit einer stelleren Federkennlinie gemäß C„. Die Federn dieses Federsystems sind In UmfangsrIchtung durch gezielte Vorspannung spielfrei In entsprechenden Fenstern gehalten und die Vorspannung bewirkt ein Moment M , welches größer Ist als das Anschlagmoment M. des Federsystems mit der flacheren Federkennlinie C-. Der nach dem Zurücklegen des Winkels C^-entstehende Momentensprung von der Größe M -M bewirkt bei Jedem Durchfahren dieses Bereiches Anschlaggerausche.

In FIg. 2 Ist der FederkennlInlenverlauf gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Die flache Federkennlinie mit der Federkonstanten C- geht durch den Nullpunkt. Die steilere Federkennlinie mit der Federkonstanten C„ setzt bei einem Drehmoment ein entsprechend dem Wert M , dem Vorspannmoment der Federn des Lastsystems mit der stelleren Federkennlinie C„.

Nach dem Zurücklegen des Winkels (?C erreicht das übertragene Drehmoment mit der flachen Federkennlinie C₁ den Wert M und das bedeutet, daß von diesem Verdrehwtnkel aus bei weiterer Drehmomentbeaufschlagung beide Federsysteme hintereinander geschaltet Im Einsatz sind. Dadurch ergibt sich In einem Mlschberelch eine Federkennlinie C,, die etwas flacher verläuft als die Federkennlinie C-. Der vorgegebene Verdrehwlnkelberelch entsprechend dem Winkel oC zwischen der Drehmomentbeaufschlagung Null und dem Anschlag der Überbrückungselemente des Federsystems mit der flachen Federkennlinie wird durch die zusätzliche Bewegung des Federsystems mit der stellen Federkennlinie gemäß C„ um den Wert AoC- vergrößert. Erst nach dem Zurücklegen von oC Plus Λ o^ kommt das Federsystem mit der flacheren Federkennlinie und der Anschlag zum Stillstand und es Ist nur noch das Federsystem mit der stelleren Federkennlinie gemäß C_ wirk

Es Ist leicht einzusehen, daß bei einem derartigen Verlauf der FederkennlInlen gegenüber der Darstellung von FIg. 1 ein gleichmäßigerer übergang bei Drehmomentvergroßerung von den einzelnen FederkennlInlen zu den nachfolgenden erzielt werden kann.

Etwas komplizierter liegen die Verhältnisse, wenn die stellere Federkennlinie zusätzlich mit einer Reibeinrichtung ausgestattet Ist. Dieser Fall Ist In der Praxis jedoch besonders häufig anzutreffen. Die sich daraus ergebenden Verhältnisse sind In Flg. 3 wiedergegeben. Drei verschiedene Punkte auf der Kurve gemäß FIg. 3, und zwar die Punkte k, 5 und 6, entsprechen Jeweils den Schemadarstellungen gemäß den Figuren h, 5 und 6. Diese zeigen Jeweils eine Feder Ik des Federsystems mit der flachen Federkennlinie C. und eine Feder 6 des Federsystems mit der stellen Federkennlinie C-, wie sie für sich bzw. hintereinander zum Einsatz kommen. Die Nabe 7 weist ein Profil auf, welches mit der Nabenscheibe 8 unter Berücksichtigung des Spieles entsprechend dem Winkel oL· zusammenwlrkt. Zwischen Nabenscheibe 8 und den Deckblechen k und 5 Cslehe ausgeführtes Beispiel gemäß Flg. 7) Ist die Torsionsfeder 6 des Federsystems mit der stelleren Federkennlinie C„ angeordnet. Ober den Bügel 17 Ist die Feder 6 auf eine bestimmte Vorspannung gehalten. Die beiden Pfeile an der Nabe 7 und an den Deckblechen k und 5 symbolisieren die Drehmomentbeaufschlagung und das Abstützmoment Innerhalb der Kupplungsscheibe. Zwischen der Nabenscheibe 8 und den Deckblechen k und 5 1st eine Reibeinrichtung 10 angeordnet. Solange das von der Feder Ik übertragene Drehmoment auf der Federkennlinie C. das Vorspannmoment M der Torsionsfeder 6, vergrößert um das Reibmoment M der Reibeinrichtung 10, nicht

rC

übersteigt, Ist lediglich die Feder lh Im Einsatz. Beim überschreiten des Momentes M + M erfolgt der übergang zu dem

ν R

Mischbereich mit der Federkennlinie C_, die einen flacheren Verlauf aufweist als C. und In deren Bereich die Nabenscheibe 8 vom Bügel 17 abhebt. Beispielsweise bei Punkt 5 gemäß FIg. 3 wird ein Zustand erreicht, wie er In Flg. 5 dargestellt Ist. Einerseits befindet sich das Federsystem mit der Federkennlinie

C₁ noch nicht auf Anschlag, andererseits Ist bereits die Feder 6 beaufschlagt und die Reibeinrichtung 10 wirksam. Im Bereich der Federkennlinie C_ wird der Winkel oL· zurückgelegt, der ein exaktes Maß des Spiels zwischen der Nabe 7 und der Nabenscheibe 8 darstellt. Der tatsächliche Anschlag zwischen der Nabe 7 und der Nabenscheibe 8 gemäß Flg. 6 erfolgt allerdings erst dann, wenn das Anschlagmoment M erreicht Ist. Von diesem Anschlagmoment M ab - also vom Verdrehwinkel oC plus Ist nur noch das Federsystem mit der stellen Federkennlinie C„ beaufschlagt. Die In diesem Bereich wirksame Reibeinrichtung 10 drückt sich In FIg. 3 jeweils als eine parallele Linie oberhalb und unterhalb der reinen Federkennlinie aus. Dabei wird die oberhalb gelegene Linie bei Drehmomentvergrößerung und Vergrößerung des Ausschiags Cx^ benutzt, während die unten liegende Linie beim Rückgang, d. h. beim Zurückgehen und Verkleinern des Winkels durchfahren wird. Auf diesen beiden Linien liegen die Punkte 6 entsprechend FIg. 6. Während der Vergrößerung des Drehmomentes und des Durchfahrens der Kurven von unten nach oben hat sich ein Kurvenverlauf eingestellt, welcher prinzipiell dem von FIg. 2 ähnelt. Beim Zurücklaufen allerdings wird nicht der gleiche Kurvenverlauf eingehalten. Einmal verläuft hierbei Im Bereich C_ die Kurve um das doppelte Reibmoment M parallel nach unten versetzt und zum anderen erfolgt die Rückführung der Nabenscheibe 8 Innerhalb des Bügels 17 bei anderen Verdrehwinkeln. Dabei entsteht über die tiefer angelegte Federkennlinie C_ ein größerer Mischbereich, ausgedrückt durch £?C . und O^ „. Dies Ist leicht daraus zu erklären, daß bei der Rückwärtsbewegung von großen Verdrehwinkeln In Richtung auf kleine Verdrehwinkel das Reibmoment M der Federvorspannkraft der Federn

6 entgegenwirkt. Während also bei Drehwlnkelvergrößerung beim Verdrehwinkel oC der Mischbereich einsetzt, Ist dieser beim Zurückgehen erst beim Verdrehwinkel c?C _ aufgehoben. Durch den Insbesondere aus Flg. 3 ersichtlichen allmählichen Drehmomentaufbau sowie durch den entsprechend allmählichen Drehmomentabbau ergibt sich ein Momenten-Drehwlnkelverlauf, der sehr gleichmäßige übergänge aufweist. Damit werden Anschlaggeräusche

vermieden und gleichzeitig die Erregung von Drehschwingungen unterbunden.

In den Figuren 7 und 8 sei nochmals kurz auf ein Ausführungsbelsplel mit dessen kompletter Kennlinie eingegangen. FIg. 7 zeigt eine Kupplungsscheibe 1 mit einem Torslonsschwlngungsdämpfer 2. Die Reibbeläge 3 sind mit einem als Deckblech ausgebildeten Belagträger fest verbunden. Im Abstand von diesem Belagträger ^ Ist ein weiterer Belagträger 5 drehfest über Verblndungsnlete 15 angeordnet. Zwischen betden erstreckt sich die Nabenscheibe 8, die mit einer Verzahnung 9 In die Nabe 7 eingreift, und zwar mit einem Spiel entsprechend dem Winkel oL· . Zwischen der Nabenscheibe 8 und den Deckblechen k und 5 sind Torsionsfedern 6 angeordnet. Desgleichen Ist radial Innerhalb dieser Torsionsfedern 6 eine übliche Reibeinrichtung 10 vorgesehen. Der Torslonsschwlngungsdämpfer 2 weist weiterhin ein Federsystem 1^, 16 für den Leerlaufbereich auf. Dieses Ist mit seinen beiden Deckblechen 11 und 12 fest mit der Nabenscheibe verbunden und mit seiner Nabenscheibe 13 fest mit der Nabe 7. Dabei Ist als Besonderheit anzumerken, daß das Leerlaufsystem unterschiedliche Federn l*f und 16 aufweist, die nacheinander zum Einsatz kommen. Dadurch ergibt sich ein KennlIntenverlauf, wie er In Flg. 8 dargestellt Ist. Die Darstellung zeigt sowohl die Zugseite als auch die Schubseite, wobei lediglich die Zugseite mit dem dort wirksamen Retbmoment dargestellt 1st, während die Schubseite nur den prinzipiellen Verlauf der Federkennlinie wiedergibt. Durch die Zweistufigkeit des Leerlaufsystems ergibt sich zuerst Im Bereich des Winkels &C< l¹ die AnfangsfederkennlInIe des Leerlaufsystems mit C₁,. Anschließend an diesen Bereich erfolgt der Einsatz sämtlicher Federn des Leerlaufsystems Xh und 16 mit einer entsprechenden stellen Federkennlinie C₁. Diese Ist soweit wirksam, bis das Drehmoment M plus das Drehmoment M aufgebracht 1st, wobei dann zu diesem Zeltpunkt bereits das Federsystem mlt der stellen Federkennl Int« gemäß C„ zum Einsatz kommt. Daraus ergibt sich, wie bereits aus Flg. 3 bekannt, In einem Mischbereich eine Federkennlinie

C,. Nach einem Gesamtverdrehwinkel von oC plus AoC bzw.

. , plus O^-. , , erfolgt das Anschlagen der Nabentelle Innerhalb der Verzahnung 9 und somit der Einsatz des Lastsystems mit der Kennlinie C-. Beim Zurücklaufen, d. h. bei Drehmomentverringerung,, erfolgt wiederum der parallele Versatz durch das doppelte Reibmoment M gemäß FIg. 3 und sodann der Nullpunktdurchlauf auf der Kennltnle C.,. Auf der Schubseite Ist prinzipiell das gleiche Verhalten möglich, Jedoch nicht notwendig. Aus der vorstehend beschriebenen Abstimmung der einzelnen Federsysteme ergibt sich eine Vergrößerung des wirksamen Verdrehwinkels des Leerl auf systems um den Betrag Δ'^ ohne Vergrößerung des Spiels In der Verzahnung 9. Dies Ist bei den gegebenen knappen Raumverhältnissen In dieser Verzahnung ein großer Vortel1.

FRP-2 Ho/Bbl
17.02.84

Claims

340752A PATENTANSPRÜCHE

1. Torslonsschwlngungsdämpfer, Insbesondere für Kupplungsscheiben von Kraftfahrzeugen, bestehend u. a. aus wenigstens zwei Federsystemen mit unterschiedlichen FederkennlInI en, wobei beim übergang vom Federsystem mit der flacheren Federkennlinie zum Federsystem mit der stelleren Federkennlinie das System mit der flacheren Federkennlinie durch Anschläge überbrückt wird und zumindest einige Torsionsfedern des Federsystems mit der stelleren Federkennlinie unter Vorspannung verbaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagmoment CM ) des Federsystems mit der flacheren Federkennlinie CC₁) gleich oder größer ausgelegt 1st als das Vorspannmoment CM , M ) des Federsystems mit der stelleren Fe-

V VR

derkennlInIe CC ).

2. Torslonsschwlngungsdämpfer nach Anspruch 1, bei welchem das Federsystem mit der stelleren Federkennlinie eine parallel wirkende Reibeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagmoment CM ) des Federsystems mit der flacheren Federkennlinie CC.) gleich oder größer ausgelegt Ist als die Summe CM ) aus Vorspannmoment CM ) und Relbmo-

VR V

ment CM ) des Federsystems mit der stelleren Federkennlinie CC₂).

3. Torstonsschwlngungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welchem eine zweigeteilte Nabe vorgesehen Ist und beide Teile über eine Verzahnung mit Spiel In UmfangsrIchtung verbunden sind, wobei zwischen beiden Teilen das Federsystem des Leerlaufsystems mit der flacheren Federkennlinie wirksam Ist und nach überbrückung des Spiels In der Verzahnung das Lastsystem mit der stelleren Federkennlinie wirksam Ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerlaufsystem mehrere Torsionsfedern C14, 16) aufweist, von denen wenigstens eine nach einem ersten Verdrehwinkel C OC- _lf) zusätzlich zum Einsatz kommt

und das Anschlagmoment CM^) des Leerlaufsystems nach einem zweiten Verdrehwtnkel C oC .,,) gleich oder größer ausgelegt Ist als die Summe CM ) aus Vorspannmoment CM ) und

V r\ V

Reibmoment CM ) der. Reibeinrichtung ClO) des Lastsystems.

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