DE3527461C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine scheibenförmige Dämpfungseinrichtung für Drehmomentwandler in Automobilen und dergleichen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches.

Im allgemeinen ist in einem Drehmomentwandler selbst ein erheblicher Leistungsverlust zu verzeichnen, der auf Schlupf in der Betriebsflüssigkeit zurückzufüh­ ren ist und zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt. Im Hinblick darauf ist man dazu übergegangen, Verriegelungskupplungen oder Direktkuppelungsmechanis­ men in Drehmomentwandler einzubauen. Bei direkt gekup­ pelten Drehmomentwandlern wird das Ausgangsteil eines Motores im Zuge des Kuppelungsvorgangs über den Kup­ pelungsmechanismus direkt mit dem Getriebe verbunden, was bedeutet, daß Drehmomentschwingungen und Drehmo­ mentstöße, die während des Schalt- und Beschleunigungs­ betriebs in dem Motor erzeugt werden, direkt auf das Getriebe übertragen werden, wodurch unerwünschte Be­ triebsgeräusche unter anderem durch aneinanderschla­ gende Zahnräder entstehen. Bei manchen Drehmomentwand­ lern, die mit einer Verriegelungskupplung oder einem Direktkuppelungsmechanismus ausgestattet sind, erfolgt im Bereich der Hydraulikkupplung des Getriebes im Leerlaufzustand häufig keine vollständige Entkuppe­ lung, so daß auch in diesem Fall aufgrund von Drehmo­ mentschwingungen im Motor Klappergeräusche entstehen.

Zur Dämpfung solcher Drehmomentschwingungen hat man Dämpfungseinrichtungen mit großem maximalen Torsions­ winkeln vorgeschlagen, deren Torsionscharakteristik symmetrisch und sowohl in positiver als auch negativer Richtung gleich ist. Versuche an Fahrzeugen, in die derartige Dämpfungseinrichtungen eingebaut wurden, ha­ ben allerdings gezeigt, daß herkömmlich ausgebilde­ te Dämpfungsscheiben Drehmomentschwingungen bzw. Drehmomentstöße nicht ausreichend gut dämpfen können, nämlich insbesondere im Bereich geringer Torsions­ steifigkeit, das heißt im Leerlaufbereich.

Eine gattungsmäßige Dämpfungseinrichtung der ein­ gangs genannten Art ist aus der DE-OS 32 40 238 be­ kannt. Es ist weiterhin bekannt - DE-OS 33 37 301 - bei einer scheibenförmigen Dämpfungseinrichtung der in Rede stehenden Art den Anschlagmechanismus derart auszulegen, daß sich die vorher bestimmten Werte des Torsionswinkels in positiver und negativer Richtung voneinander unterscheiden. Schließlich ist es noch bekannt - DE-OS 33 02 536 - , eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Federn zu verwenden, zwischen denen schwimmend angeordnete Distanzhalter vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ver­ meidung der Übertragung von Drehmomentschwingungen und rapiden Drehmomentschwankungen auf das Ausgangs­ teil des Motors eine ausreichend hohe Dämpfungswir­ kung über den gesamten Torsionsbereich einschließ­ lich des Leerlaufbereiches zur Verfügung zu stellen.

Ausgehend von einer scheibenförmigen Dämpfungsein­ richtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß werden daher mehrere Merkmale kombiniert, nämlich die Torsionscharakteristik in positiver Drehrichtung unterschiedlich von jener in negativer Drehrichtung auszubilden, den zweiten Torsionsfedermechanismus durch Distanzhalter von­ einander zu trennen und den Anschlagbolzen nur eine Kante der Längsöffnung berühren zu lassen, wenn die Abdeckungsteile gegenüber der Nabe nicht verdreht sind.

Bei dieser Ausbildung wird das von dem Eingangsteil auf die ersten Abdeckungsteile übertragene Drehmoment über den ersten Torsionsfedermechanismus auf die erste Nabe und danach über die zweiten Abdeckungsteile, den zweiten Torsionsfedermechanismus und die zweite Nabe auf das Ausgangsteil übertragen.

Dabei werden der erste und zweite Federmechanismus durch eine dem übertragenen Drehmoment entsprechende Kraft zusammengedrückt, derart, daß sich die ersten Abdeckungsteile relativ zur ersten Nabe und die zwei­ ten Abdeckungsteile relativ zur zweiten Nabe verdre­ hen.

Solange das übertragene Drehmoment klein ist, zum Bei­ spiel mit dem positiven Torsionsvorgang, wird haupt­ sächlich die schwache erste Feder zusammengedrückt und dadurch die Drehmomentschwingung gedämpft. Wenn das übertragene Drehmoment größer wird, verhindert der Anschlagmechanismus die Kompression des ersten Tor­ sionsfedermechanismus sowie die relative Verdrehung zwischen den ersten Abdeckungsteilen und der ersten Nabe, so daß also nur der zweite Torsionsfedermecha­ nismus zusammengedrückt und dadurch die Schwingung ge­ dämpft wird.

Im Zuge der Kompression des zweiten Torsionsfederme­ chanismus wird eine Vielzahl von Federn zusammenge­ drückt, die in Reihe angeordnet sind, weshalb die Kom­ pressionslänge aller Federn des zweiten Torsionsfeder­ mechanismus und damit auch der dieser Länge entspre­ chende Torsionswinkel groß ist.

Durch den Anschlagmechanismus sind die Torsionscharak­ teristiken der ersten Abdeckungsteile und der ersten Nabe asymmetrisch eingestellt, weshalb sich die Tor­ sionscharakteristik in positiver Drehrichtung von je­ ner in negativer Drehrichtung unterscheidet. Auf diese Weisen können Drehmomentschwingungen selbst im Leer­ laufbetrieb wirksam gedämpft werden.

Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeich­ nungen. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Vertikalansicht einer er­ findungsgemäßen Dämpfungseinrichtung in be­ vorzugter Ausführung, wobei einige Teile weggeschnitten sind;

Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 jeweils eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht nach den Linien II-II, III- III und IV-IV von Fig. 1;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Torsions­ dämpfungscharakteristiken.

In Fig. 2 weist eine ringförmige Abdeckungsvorrich­ tung ein Paar erster Abdeckungsteile 2 und 3 an der radial äußeren Seite und ein Paar zweiter Abdeckungs­ teile 4 und 5 an der radial inneren Seite auf. Ein äußerer Umfangsbereich 6 des Abdeckungsteils 2 ist zy­ linderförmig und nach der dem Abdeckungsteil 3 entge­ gengesetzten Seite abragend ausgebildet und ist mit einem nicht dargestellten Ausgangsteil eines Drehmo­ mentwandlers verbunden. Eine erste Ringnabe 7 ist zwi­ schen beiden Abdeckungsteilen 2 und 3 angeordnet. Die Nabe 7 weist Öffnungen 9 auf, in welchen zusammendrück­ bare Schraubenfedern 8 aufgenommen sind. Die Abdec­ kungsteile 2 und 3 zeigen gekrümmte Abschnitte 10 mit bogenförmigem Querschnittsprofil, die die äußere Peri­ pherie der Federn 8 abdecken. In den gekrümmten Ab­ schnitten 10 sind Öffnungen 11 ausgebildet. Ein ring­ förmiges Reibelement 12, beispielsweise eine gewellte Feder, ist in radialer Richtung innerhalb der Federn 8 zwischen dem Abdeckungsteil 3 und der Nabe 7 angeord­ net.

Die innere Peripherie der Nabe 7 setzt sich einstückig zur äußeren Peripherie des Abdeckungsteils 4 fort. Ei­ ne Ringnabe 13 ist zwischen den Abdeckungsteilen 4 und 5 vorgesehen und weist an der inneren Peripherie eine Kerbverzahnung 14 auf, die mit einer nicht abgebilde­ ten Ausgangswelle verbunden ist.

Wie Fig. 3 zeigt, sind in der Nabe 13 Öffnungen 17 ausgebildet, in welchen zusammendrückbare Schrauben­ federn 15 und 16 angeordnet sind. Die Abdeckungsteile 4 und 5 weisen gekrümmt verlaufende Abschnitte 18 mit bogenförmigem Querschnittsprofil auf, die die äußere Peripherie der Federn 15 abdecken. In den gekrümmten Abschnitten 18 sind Öffnungen 19 ausgebildet. Die Fe­ dern 15 und 16 weisen jeweils großen und kleinen Durch­ messer auf und sind konzentrisch angeordnet. Der äuße­ re Umfangsbereich des Abdeckungsteils 5 ist auf der radialen Außenseite der Nabe 13 in Richtung auf das Abdeckungsteil 4 gebogen und durch Niete 20 an letzte­ rem befestigt.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Abdeckungs­ teile 2 und 3 durch Anschlagbolzen 22 miteinander ver­ bunden, die sich durch in Umfangsrichtung ausgebildete Längsöffnungen 23 in der Nabe 7 erstrecken. Schwimmend gelagerte Distanzhalter 24 sind ebenfalls in den Öff­ nungen 17 der Nabe 13 angeordnet, wie das nachfolgend näher erläutert ist. Jeder Distanzhalter 24 besteht aus einer Mittel- oder Kernplatte 25 und Führungsplat­ ten 26, die durch Niete 27 an beiden Flächen der Kern­ platte 25 befestigt sind. Die Kanten der Kernplatten 25 befinden sich in Gleitkontakt mit den Innen- und Außenkanten der Öffnungen 17. Beide Seitenflächen des inneren und äußeren Umfangsbereichs der Öffnungen 17 sind durch die Führungsplatten 26 gleitend bzw. ver­ schieblich gehalten.

In Fig. 1 sind die Federn 8 an zwei einander diame­ tral gegenüberliegenden Stellen der Abdeckungsvorrich­ tung 1 angeordnet und erstrecken sich in Umfangsrich­ tung der Scheibe. In der dargestellten Neutrallage, das heißt im unverdrehten Zustand der Scheibe, sind beide Enden jeder Feder 8 durch beide sich in Umfangs­ richtung erstreckende Kanten 30 der Öffnungen 9 und beiden Enden 31 (Basis-Enden) der gekrümmt verlaufen­ den Abschnitte 10 gehalten.

Zwei zusammendrückbare Schraubenfedern 35, die sich im wesentlichen in Umfangsrichtung der Scheibe er­ strecken, sind in der Scheibe jeweils in einer Posi­ tion angeordnet, in der sie in einem Winkel von 90° von den Federn 8 beabstandet sind. Die Federn 35 sind in Öffnungen 36 der Nabe 7 angeordnet und durch ge­ krümmte Abschnitte 37 mit bogenförmigem Querschnitts­ profil abgedeckt. In der dargestellten Neutrallage der Scheibe sind beide Enden jeder Feder 35 durch Kanten 38 der Öffnungen 36 gestützt. Die Federn 35 liegen an den Vorderkanten 39 der gekrümmten Abschnitte 37 an, die sich in positiver Drehrichtung R der Scheibe auf der Vorderseite befinden, und sie sind durch in Umfangsrichtung dazwischen vorhandene Lücken N jeweils von den Hinter­ kanten 40 der gekrümmten Abschnitte 37 beabstandet sind. Die Federn 35 und 8 bilden einen ersten Tor­ sionsfedermechanismus 44.

Die Öffnungen 23 für die Anschlagbolzen 22 erstrecken sich in Umfangsrichtung in länglicher Form zwischen den benachbarten Öffnungen 9 und 36. In der dargestell­ ten Ausgangslage liegt jeder Anschlagbolzen 22 an der Hinterkante 41 der Längsöffnung 23 an, die sich in Drehrichtung R der Scheibe auf der Rückseite befindet und ist von der Vorderkante 42 der Öffnung 23 durch eine in Umfangsrichtung dazwischen ausgebildete längliche Lücke M beabstandet.

Die Dämpfungseinrichtung weist drei zweite Torsionsfe­ dermechanismen 45 auf, die aus drei Gruppen der in Reihe bzw. aufeinanderfolgend angeordneten Federn 15 und 16 und den jeweils dazwischen vorgesehenen Di­ stanzhaltern 24 gebildet sind. In der dargestellten Ausgangslage sind beide Enden jedes zweiten Federme­ chanismus 45 durch beide Kanten 46 der Öffnung 17 und beide Enden 47 des gekrümmten Abschnitts 18 gestützt bzw. abgestützt. Dabei sind die Federn 16 in der Aus­ gangslage um eine Umfangslänge n kürzer bemessen als die Federn 15.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrich­ tung ist wie folgt:

Ein auf die Abdeckungen 2 und 3 eingeleitetes Drehmo­ ment wird über den ersten Federmechanismus 44, der die Federn 8 und 35 aufweist, auf die Nabe 7 und danach von der Abdeckung bzw. dem Abdeckungsteil 4 (Nabe 7) und dem Abdeckungsteil 5 über den zweiten Torsionsfe­ dermechanismus 45 und die Nabe 13 auf die Ausgangswel­ le übertragen. Die Federn 8, 15, 16 und 35 werden durch eine dem übertragenen Drehmoment entsprechende Kraft zusammengedrückt, derart, daß sich die Abdec­ kungsteile 2 und 3 relativ zur Nabe 7 in einem Winkel verdrehen, der der Kompressionslänge der Federn ent­ spricht, und daß sich die Abdeckungsteile 4 und 5 re­ lativ zur Nabe 13 in einem Winkel verdrehen, der der Kompressionslänge der Federn entspricht.

Bei diesem Vorgang, bei welchem das Drehmoment in der positiven Drehrichtung R ansteigt, werden die starken bzw. über hohe Steifigkeit verfügenden Federn 15 in einer ersten Stufe, in der das Drehmoment klein ist, kaum zusammengedrückt. Da bei einem kleinen Drehmoment auch der Torsionswinkel klein ist, besteht zwischen den hinteren Enden 40 der gekrümmten Abschnitte 37 und den Federn 35 kein Kontakt, weshalb die Federn 35 nicht zusammengedrückt werden. Folglich ist die Anstiegs­ rate des übertragenen Drehmoments im Verhältnis zu dem Anwachsen des Torsionswinkels der Abdeckungsteile 2 und 3 relativ zur Nabe 13 klein, wie das der Abschnitt O-A von Fig. 5 zeigt.

Wenn sich der Torsionswinkel auf einen vorher bestimm­ ten Wert A 1 vergrößert, gelangen die hinteren Enden 40 zur Anlage an den Federn 35, und es beginnt die Kompression der Federn 35 in einer zweiten Stufe. Des­ halb wird die Anstiegsrate des übertragenen Drehmo­ ments im Verhältnis zur Vergrößerung des Torsionswin­ kels groß, wie das Abschnitt A-B von Fig. 5 zeigt.

Vergrößert sich der Torsionswinkel auf einen vorher bestimmten Wert B 1, so gelangen die Anschlagbolzen 22 zur Anlage an den Vorderkanten 42 der Längsöffnungen 22, und die Federn 8 und 35 werden in einer darauffol­ genden dritten Stufe nicht mehr zusammengedrückt. Bei Punkt B 1 des Torsionswinkels werden die Federn 15 je­ weils über eine Länge zusammengedrückt, die dem Zwi­ schenraum (bzw. den Zwischeräumen) n entspricht. Des­ halb werden in der dritten Stufe sowohl die starken Federn 15 als auch die starken Federn 16 zusammenge­ drückt, so daß - wie Abschnitt B-C von Fig. 5 zeigt, die Anstiegsrate des übertragenen Drehmoments im Ver­ hältnis zur Vergrößerung des Torsionswinkels groß wird.

Der Torsionsvorgang in der dritten Stufe endet dann, wenn die Fe­ dern 15 mit inliegenden Federn 16 vollständig zusammengedrückt sind. Da die drei Federn 15 - wie vorstehend erwähnt - in Reihe bzw. aufeinanderfolgend angeordnet sind, verdre­ hen sich die Abdeckungsteile 4 und 5 relativ zur Nabe 13 in einem großen Winkel so lange, bis die Federn 15 vollständig zusammengedrückt sind. Daher wird der maximale Torsionswinkel groß.

Wenn das Drehmoment dagegen in der Gegenrichtung bzw. in der negativen Drehrichtung ansteigt, arbeiten die betreffenden Teile und Elemente wie folgt: In der dar­ gestellten Neutrallage liegen die Anschlagbolzen 22 an den Hinterkanten 41 an, weshalb sich die Abdeckungs­ teile 2 und 3 bei dem negativen Torsionsvorgang rela­ tiv zur Nabe 7 nicht verdrehen. Es verdrehen sich nur die Abdeckungsteile 4 und 5 relativ zur Nabe 13. Des­ halb werden bei diesem negativen Torsionsvorgang nur die Federn 15 und 16 zusammengedrückt, wodurch - wie Abschnitt O-a-b von Fig. 5 zeigt, die Anstiegsrate des übertragenen Drehmoments im Verhältnis zur Ver­ größerung des Torsionswinkels groß wird. Die Torsions­ federn 16 werden in einer ersten Stufe, das heißt vor Vergrößerung des Torsionswinkels auf einen vorher be­ stimmten Wert a 1, nicht zusammengedrückt, sondern erst in einer zweiten Stufe, das heißt nach Vergrößerung des Torsionswinkels auf den Wert a 1. Das bedeutet, daß die Anstiegsrate des übertragenen Drehmoments im Verhält­ nis zum Torsionswinkel in der zweiten Stufe a-b größer wird als in der ersten Stufe O-a.

Bei dem in der oben beschriebenen Weise stattfindenden Torsionsvorgang entsteht an den Oberflächen der Reib­ elemente 12 (Fig. 2) Reibung, die in der Dämpfungscharakteristik ein Hysteresedrehmoment h erzeugt. Weiter reiben die Distanzhal­ ter 24. Es ergibt sich das Hystereseverhalten gemäß Fig. 5.

Erfindungsgemäß sind die schwachen Torsionsfedermecha­ nismen 44 zwischen den Abdeckungsteilen 2 und 3 und der Nabe 7 angeordnet, während die starken Torsionsfe­ dermechanismen 45, die eine Vielzahl von aufeinander­ folgend angeordneten bzw. miteinander verbundenen Fe­ dern 15 und 16 aufweist, zwischen der Nabe 13 und den mit der Nabe 7 verbundenen Abdeckungsteilen 4 und 5 angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, den maximalen Torsionswinkel groß zu bemessen, und Drehmomentschwin­ gungen können über den gesamten Drehmomentbereich, das heißt von dem kleinen Drehmomentbereich bis zu dem großen Drehmomentbereich, effektiv gedämpft werden. Da der Stopper- bzw. Anschlagmechanismus mit den An­ schlagbolzen 22 und den Längsöffnungen 23 zur asymme­ trischen Einstellung der Torsions- oder Dämpfungscha­ rakteristik der Abdeckungsteile 2 und 3 und der Nabe 7 in positiver und negativer Richtung dient und da bei­ spielsweise der schwache Torsionsfedermechanismus 44 nur für den Einsatz bei dem Torsionsvorgang in positi­ ver Drehrichtung ausgelegt ist, können Drehmoment­ schwingungen und Drehmomentschwankungen auch im klei­ nen Drehmomentbereich, wie zum Beispiel im Leerlaufbe­ trieb, zuverlässig gedämpft bzw. ausgeglichen werden. Dieser durch die asymmetrische Charakteristik erzielte Effekt konnte in einer Reihe von Versuchen nachgewiesen und bestätigt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand einer bevor­ zugten Ausführungsform beschrieben wurde, sind einzel­ ne Abwandlungen hinsichtlich der Konstruktion, Kom­ bination und Anordnung von Teilen möglich, ohne dabei vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, der in den An­ sprüchen wiedergegeben ist.

Claims (1)

1. Scheibenförmige Dämpfungseinrichtung mit einer ringförmigen Abdeckungsvorrichtung (1), die an ihrer radial äußeren Seite ein Paar für die Verbindung mit einem Drehmomentein­ gangsteil ausgelegte erste Abdeckungsteile (2, 3) und an ihrer radial inneren Seite ein Paar zweiter Abdeckungsteile (4, 5) aufweist; mit einer ersten Ringnabe (7), die mit dem zweiten Abdeckungsteil (4) verbunden ist und zwischen den ersten Abdeckungsteilen (2, 3) angeordnet ist; mit einer zweiten Ringnabe (13), die mit einem Drehmomentaus­ gangsteil verbindbar und zwischen den zweiten Abdeckungs­ teilen (4, 5) angeordnet ist; mit einem schwachen ersten Torsionsfedermechanismus (44) zur Verbindung der ersten Abdeckungsteile (2, 3) mit der ersten Nabe; mit einem starken zweiten Torsionsfedermechanismus (45) zur Verbindung der zweiten Abdeckungsteile (4, 5) mit der zweiten Nabe (13) und mit einem Stopper bzw. Anschlagmechanismus (22, 23) zur Verhinderung einer relativen Torsion zwischen den ersten Abdeckungsteilen (2, 3) und der ersten Nabe (7), wenn der Torsionswinkel zwischen den Abdeckungsteilen (2, 3) und der Nabe (7) sowohl in positiver als auch negativer Drehrichtung jeweils auf einen vorher bestimmten Wert an­ steigt, wobei der Anschlagmechanismus einen Anschlagbolzen (22) aufweist, der mit dem Paar erste Abdeckungsteile (2, 3) verbunden und durch in Umfangsrichtung in der ersten Nabe (7) ausgebildete Längsöffnungen (23) hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagmechanismus (22, 23) in bekannter Weise derart ausgelegt ist, daß sich die vorher bestimmten Werte des Torsionswinkels in positiver und negativer Richtung vonein­ ander unterscheiden können, daß der zweite Torsions­ federmechanismus (45) eine Vielzahl von Federn (15, 16) aufweist, die in bekannter Weise in Reihe angeordnet zwischen sich schwimmend angeordnete Distanzhalter (24) aufweisen, und daß der Anschlagbolzen (22) so ausgelegt ist, daß er nur eine Hinterkante (41) der Kanten der Längsöffnung (23) berührt, wenn die ersten Abdeckungsteile (2, 3) und die Nabe (7) relativ zueinander nicht verdreht sind.