Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsions-Schwingungsdämpfer,
insbesondere für Kupplungsscheiben von Kraftfahrzeugkupplungen,
bestehend u. a. aus einer Nabe mit Innenverzahnung zum drehfesten
Eingriff in eine Außenverzahnung einer Welle, einer Außenverzah
nung an der Nabe zum Eingriff einer Nabenscheibe mit Innenverzah
nung und Spiel in Umfangsrichtung zwischen beiden Verzahnungen,
Deckblechen zu beiden Seiten der Nabenscheibe sowie Torsionsfe
dern mit steiler Federkennlinie in Fenstern der Deckbleche und
der Nabenscheibe, ggf. einer Reibeinrichtung für den Lastbereich,
einer Torsionsdämpfeinrichtung für den Leerlaufbereich mit Tor
sionsfedern flacher Federkennlinie, die im Bereich des Spieles
zwischen beiden Verzahnungen wirksam ist, wobei die Torsionsfe
dern etwa im Raum zwischen den Verzahnungen und dem einen Deck
blech sowie radial innerhalb der Torsionsfedern mit steiler Fe
derkennlinie angeordnet sind und die Torsionsdämpfeinrichtung für
den Leerlaufbereich aus wenigstens zwei federführenden Bauteilen
besteht, von denen ein Ausgangsteil drehfest auf der Nabe ange
ordnet ist und ein Eingangsteil über axial verlaufende Nasen
drehfest in Öffnungen der Nabenscheibe eingreift und die Tor
sionsfedern in entsprechende Öffnungen beider Bauteile eingrei
fen.
Ein Torsions-Schwingungsdämpfer der obengenannten Bauart ist bei
spielsweise aus der DE-OS 33 45 409 bekannt. Die Funktion dieses
Torsions-Schwingungsdämpfers entspricht durchaus den in ihn ge
setzten Erwartungen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Torsions-Schwingungs
dämpfer der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie ein
facher herstell- und leichter montierbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des
Hauptanspruches gelöst. - Durch die erfindungsgemäße Ausgestal
tung der Außenverzahnung der Nabe kann in einem Herstellungsvor
gang neben der Drehmomenteinleitung des Lastbereiches auch die
des Leerlaufbereiches über die gleiche Verzahnung erfolgen. Es
entfällt daher die bisher erforderliche, separate Befestigung des
Drehmoment-Ausgangsteiles des Leerlaufsystems.
Dabei kann gemäß den Unteransprüchen 2 und 3 sowohl der zweite
Verzahnungsbereich der Nabe direkt als Ausgangsteil des Leerlauf
systems ausgebildet sein, was die Herstellung eines gesonderten
Bauteiles überflüssig macht; es kann jedoch auch das Ausgangsteil
des Leerlaufsystems eine Innenverzahnung aufweisen, mit welcher
es spielfrei in Umfangsrichtung im zweiten Verzahnungsbereich der
Außenverzahnung der Nabe eingreift. Eine solche Ausführung hat
den Vorteil, das Ausgangsteil des Leerlaufsystems von Form und
Material her für diese spezielle Aufgabe unabhängig von der Nabe
des Torsions-Schwingungsdämpfers herstellen zu können.
Weitere vorteilhafte Ausführungsmöglichkeiten sind in den Unter
ansprüchen festgelegt.
Die Erfindung wird anschließend an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 den Teillängsschnitt durch einen Torsions-Schwingungsdämp
fer mit prinzipiellem Aufbau des Leerlaufsystems gemäß dem
Stand der Technik;
Fig. 2 den Teillängsschnitt durch einen Torsions-Schwingungsdämp
fer, bei dem das Ausgangsteil des Leerlaufsystems eintei
lig mit der Nabe ausgeführt ist;
Fig. 3 den Schnitt C-C zweier verschiedener Ausführungen, und
zwar in der rechten Hälfte entspr. Fig. 2 und in der lin
ken Hälfte entspr. Fig. 4;
Fig. 4 den Teillängsschnitt B-B gemäß der linken Hälfte von
Fig. 3;
Fig. 5 den Teillängsschnitt durch eine weitere Variante;
Fig. 6 den Schnitt E-E gem. Fig. 5.
Fig. 1 zeigt den Teillängsschnitt durch einen Torsions-Schwin
gungsdämpfer 1. Dieser weist eine Nabe 2 auf, welche mit einer
Innenverzahnung 3 zur drehfesten Verbindung mit einer nicht dar
gestellten Welle versehen ist. Die Nabe 2 weist eine Außenverzah
nung 4 auf, die zwei verschiedene Bereiche aufweist. Im ersten
Verzahnungsbereich 18 ist eine Nabenscheibe 5 mit einer Innenver
zahnung 13 derart aufgesetzt, daß ein Spiel in Umfangsrichtung
vorgesehen ist, welches den Wirkungsbereich einer Torsionsdämpf
einrichtung für den Leerlaufbereich festlegt. Die Nabenscheibe 5
weist in ihrem radial äußeren Bereich Fenster 6 zur Aufnahme von
Torsionsfedern 7 mit steiler Federkennlinie auf. Beiderseits der
Nabenscheibe 5 sind Deckbleche 8 bzw. 9 angeordnet, welche eben
falls Fenster 10 zur Aufnahme dieser Torsionsfedern 7 aufweisen.
Eines der beiden Deckbleche ist in nicht näher dargestellter Wei
se als Träger für die Reibbeläge zum Einleiten des Drehmomentes
ausgebildet. Die Torsionsdämpfeinrichtung 11 für den Leerlaufbe
reich ist etwa im Bereich zwischen den Verzahnungen 13 und 18,
dem Deckblech 9 und radial innerhalb der Torsionsfedern 7 ange
ordnet. Sie ist im vorliegenden Falle prinzipiell so aufgebaut
wie die Torsionsdämpfeinrichtung für den Lastbereich. Sie besteht
aus einer Nabenscheibe 14, die mit einer Innenverzahnung 15 ohne
Spiel in Umfangsrichtung in den zweiten Verzahnungsbereich 19 der
Nabe 2 eingreift. Die Nabenscheibe 14 weist Fenster 17 zur Auf
nahme von Torsionsfedern 12 mit flacher Federkennlinie auf. Zu
beiden Seiten der Nabenscheibe 14 sind die Eingangsteile für das
Leerlaufsystem vorgesehen, und zwar in Form zweier Deckbleche 21
und 23. Das Deckblech 23 liegt direkt an der Nabenscheibe 5 an
und weist Fenster 25 für die Torsionsfedern 7 auf. Das Deck
blech 21 liegt auf der dem Deckblech 9 des Lastsystems zugewand
ten Seite der Nabenscheibe 14 und reicht in axialer Richtung über
Nasen 22 bis in entsprechende Öffnungen 49 in der Nabenscheibe 5.
Das Deckblech 21 ist somit drehfest mit der Nabenscheibe 5 ver
bunden und sorgt gleichzeitig auch für die drehfeste Verbindung
des Deckbleches 23. Dabei stützt es sich in axialer Richtung über
das Deckblech 23 an der Nabenscheibe 5 ab. Das Deckblech 21 weist
Fenster 26 zur Aufnahme der Torsionsfedern 12 auf. Die Naben
scheibe 14 ist mit einem Bund 27 versehen, der in Achsrichtung
über das Ende des zweiten Verzahnungsbereiches 19 hinausreicht
und dort eine Reibfläche 44 gegenüber dem Deckblech 9 bildet. Das
Deckblech 21 des Leerlaufsystems weist ebenfalls eine Reibflä
che 24 gegenüber dem Deckblech 9 auf. Auf der dem Leerlaufsystem
abgewandten Seite der Nabenscheibe 5 ist einmal im ersten Verzah
nungsbereich 18 ein Führungsring 28 angeordnet, welcher in radia
ler Richtung auf der Nabe 2 angeordnet ist. Dieser Führungs
ring 28 führt die untereinander fest verbundenen Deckbleche 8 und
9 in radialer Richtung. Gleichzeitig ist der L-förmig ausgebilde
te Führungsring 28 ähnlich einer Wellfeder derart ausgeführt, daß
er in Achsrichtung eine Vorspannkraft ausübt, die das Deckblech 8
von der Nabenscheibe 5 wegweisend belastet. Die Abstützung dieser
federnden Kraft erfolgt vom Deckblech 8 über die nicht dargestell
ten Verbindungselemente auf das Deckblech 9, von diesem über die
Reibfläche 44 des Bundes 27 auf die Nabenscheibe 14 und von die
ser über eine Anschlagkante 16 direkt auf die Außenverzahnung 4,
die einteilig mit der Nabe 2 ausgeführt ist. Zur Darstellung der
Anschlagkante 16 ist die Außenverzahnung 4, welche über ihre ge
samte axiale Erstreckung ein einheitliches Verzahnungsprofil auf
weist, im zweiten Verzahnungsbereich 19 beispielsweise durch
spanabhebende Bearbeitung im Außendurchmesser verkleinert. Da
durch kann sich die Nabenscheibe 14 an der Anschlagkante 16 der
Nabe 2 abstützen. Durch diese Einrichtung wird eine Reibeinrich
tung realisiert, welche sowohl im Leerlauf- als auch Lastbereich
wirksam ist. Dabei trägt nicht nur die Reibfläche 44 zur Erzeu
gung dieser Reibung bei, sondern auch der Führungsring 28. Vor
zugsweise ist sowohl der Führungsring 28 als auch die Nabenschei
be 14 jeweils als Kunststoffteil hergestellt. Damit ist nicht nur
eine einfache und somit preiswerte Herstellungsart gewährleistet,
sondern es ist gleichzeitig die Möglichkeit gegeben, durch Aus
wahl des Kunststoffes die Reibkraft entsprechend den Anforderun
gen abzustimmen.
Zusätzlich ist zu dieser Reibeinrichtung, die sowohl im
Leerlauf- als auch Lastbereich wirksam ist, eine weitere Reibein
richtung vorgesehen, welche nur im Lastbereich wirkt. Diese be
steht aus einer Reibfeder 29, die zwischen Nabenscheibe 5 und
Deckblech 8 angeordnet ist und in Achsrichtung eine Vorspannkraft
erzeugt. Weiter sind an dieser Reibeinrichtung folgende Bauteile
beteiligt: das Deckblech 21, welches sich an der Nabenscheibe 5
abstützt und eine Reibfläche 24 gegenüber dem Deckblech 9 bildet,
sowie das Deckblech 9 selbst. Bei dieser Lastreibeinrichtung er
folgt die Kraftabstützung, ausgehend von der Reibfeder 29, über
das Deckblech 8, das Deckblech 9, die Reibfläche 24, das Deck
blech 21, das Deckblech 23 und die Nabenscheibe 5. Diese Reibein
richtung kann von der zuvor beschriebenen Reibeinrichtung völlig
unabhängig ausgeführt und abgestimmt werden. Auch hier wird vor
teilhafterweise sowohl die Reibfeder 29 als auch das Deckblech 21
jeweils als Kunststoffteil hergestellt.
Die Wirkungsweise des Torsions-Schwingungsdämpfers 1 ist kurz
folgende:
Unter Annahme einer festgehaltenen Nabe 2 und der Drehmomentein
leitung über die beiden Deckbleche 8 und 9 erfolgt im Bereich des
Umfangsspieles zwischen der Innenverzahnung 13 der Nabenscheibe 5
und dem ersten Verzahnungsbereich 18 der Nabe 2 eine Beaufschla
gung lediglich der Torsionsfedern 12 des Leerlaufsystems. Die Na
benscheibe 5 sowie die Deckbleche 8 und 9 und die Torsionsfedern 7
werden in diesem Bereich als starre Einheit angesehen, so daß
über die Öffnungen 49 in der Nabenscheibe 5 die Nasen 22 des
Deckbleches 21 mit Drehmoment beaufschlagt werden. Da die Naben
scheibe 14 des Leerlaufsystems mit den Torsionsfedern 12 drehfest
mit ihrer Innenverzahnung 15 auf dem zweiten Verzahnungsbe
reich 19 der Nabe 2 aufgesetzt ist, werden die Torsionsfedern 12
belastet. Innerhalb dieses Wirkungsbereiches des Leerlaufsystems
wirkt parallel zur Drehmomentbeaufschlagung der Torsionsfedern
noch eine relativ niedrige Reibung, und zwar zwischen Deckblech 9
und Nabenscheibe 14 im Bereich der Reibfläche 44 einerseits so
wie andererseits zwischen Führungsring 28 und dem Deckblech 8
oder erstem Verzahnungsbereich 18. Nach Aufbrauch des Spieles
zwischen Innenverzahnung 13 und erstem Verzahnungsbereich 18 ist
die Nabenscheibe 5 gegenüber der Nabe 2 festgelegt und bei ent
sprechend höherer Drehmomentbeaufschlagung bewegen sich nunmehr
die beiden Deckbleche 8 und 9 gegenüber der Nabenscheibe 5 und
beaufschlagen die Torsionsfedern 7. Durch die nunmehr stillste
hende Nabenscheibe 5 werden auch die Torsionsfedern 12 des Leer
laufsystems nicht weiter beaufschlagt. Die Reibung im Lastbereich
setzt sich nunmehr aus der nach wie vor wirksamen Reibung während
des Betriebes des Leerlaufsystems sowie zusätzlich der Reibung
zwischen Deckblech 21 und Deckblech 9 einerseits sowie der Last
reibfeder 29 und Deckblech 8 bzw. Nabenscheibe 5 andererseits zu
sammen.
Durch die beschriebene Anordnung kann in einem Arbeitsgang die
Außenverzahnung 4 der Nabe 2 hergestellt werden, wobei im zweiten
Verzahnungsbereich 19 nachträglich der Kopfkreis spanabhebend
verkleinert wird, um eine axiale Anlage der Nabenscheibe 14 an
der Anschlagkante 16 zu gewährleisten. Eine Sicherung der Naben
scheibe 14 in axialer Richtung ist somit nicht notwendig.
In Fig. 2 und in der rechten Hälfte von Fig. 3 ist eine weitere
Ausführungsmöglichkeit eines Torsions-Schwingungsdämpfers mit der
Funktion des bereits beschriebenen wiedergegeben. Der Torsions-
Schwingungsdämpfer 50 ist in Fig. 2 als Schnitt A-A der rechten
Hälfte von Fig. 3 wiedergegeben. Die rechte Hälfte von Fig. 3
zeigt den Querschnitt C-C gem. Fig. 2. In der nachfolgenden Be
schreibung soll gezielt auf die konstruktiven Unterschiede zur
Ausführung gem. Fig. 1 eingegangen werden und die konstruktiv und
wirkungsmäßig gleichen Bauelemente werden nurmehr kurz aufge
zählt. Wie auf Anhieb aus Fig. 3 ersichtlich, unterscheidet sich
der Torsions-Schwingungsdämpfer 50 in der Art der Anordnung der
Torsionsfedern 12 für den Leerlaufbetrieb von der Ausführung
gem. Fig. 1. Im vorliegenden Falle sind die Torsionsdämpferfe
dern 12 etwa zentrisch zu einem konzentrischen Trennungsspalt 32
zwischen Eingangsteil 33 und zweitem Verzahnungsbereich 31 der
Außenverzahnung 4 der Nabe 30 angeordnet. Zur Ansteuerung sind
die Torsionsfedern 12 an beiden Stirnenden jeweils mit einem Fe
derhalter 45 versehen, wobei dieser Federhalter 45 von in Um
fangsrichtung weisenden Fortsätzen 36 bzw. 37 beaufschlagt wird.
Beim Eingangsteil 33 ist diese Art der Beaufschlagung klar. Die
Beaufschlagung durch die Fortsätze 36 des zweiten Verzahnungsbe
reiches 31 muß jedoch näher erläutert werden:
Die Außenverzahnung 4 der Nabe 30 weist im Ursprungszustand eine
Kontur auf, wie sie in Fig. 3, rechte Hälfte, ersichtlich ist.
Diese Kontur stimmt im unteren Bereich mit dem ersten Verzah
nungsbereich 18 überein und weist nach radial außen einen spe
ziell geformten Kopfbereich auf, der in Richtung auf die Feder
halter 45 zu mit den Fortsätzen 36 versehen ist. Auf diese Weise
lassen sich die Torsionsfedern 12 direkt von einem Bauteil der
Nabe 30 ansteuern. Der erste Verzahnungsbereich 18 ist, wie
auch aus Fig. 2 ersichtlich, beispielsweise durch spanabhebende
Bearbeitung im Außenumfang soweit verkleinert, daß der Bereich
mit den Fortsätzen 36 vollkommen abgetragen ist. Auf diese Weise
entsteht im ersten Verzahnungsbereich 18 eine ganz normale Ver
zahnung zum Eingriff der Innenverzahnung 13 der Nabenscheibe 5
mit entsprechendem Spiel in Umfangsrichtung für den Einsatzbe
reich des Leerlaufsystems. Durch diese Ausgestaltung bildet der
zweite Verzahnungsbereich 31 direkt eine Reibfläche 42 mit dem
Deckblech 9, die zusammen mit der bereits beschriebenen Wirkungs
weise des Führungsringes 28 auf der gegenüberliegenden Seite eine
Reibwirkung der Torsionsdämpfeinrichtung 53 mit niedriger Reib
kraft erzeugt.
Entsprechend der hier vorliegenden anderen Ansteuerung der Tor
sionsfedern 12 erstreckt sich das Eingangsteil 33 etwa über die
gleiche axiale Tiefe wie der zweite Verzahnungsbereich 31. Dabei
greift das Eingangsteil 33 ebenfalls mit mehreren am Umfang ver
teilten, axial abstehenden Nasen 22 in entsprechende Öffnungen 49
der Nabenscheibe 5 zur drehfesten Verbindung ein. Gleichzeitig
stützt sich das Eingangsteil 33 umfangsmäßig außerhalb der Na
sen 22 axial an der Nabenscheibe 5 ab. Dadurch kann in Verbindung
mit der ebenfalls bereits beschriebenen Lastreibfeder 29 über die
Lastreibfläche 24 eine Reibwirkung erzielt werden, die außerhalb
des Leerlaufbereiches zum Einsatz kommt.
Mit der vorliegenden Konstruktion ist es möglich, unter Verwen
dung einer einheitlichen Außenverzahnung 4 der Nabe 30 sowohl ei
ne direkte Ansteuerung der Torsionsfedern 12 für den Leerlaufbe
reich zu erzielen als auch die Nabenscheibe 5 für den Lastbereich
anzusteuern. Ein Torsions-Schwingungsdämpfer 50 dieser Bauart
kommt mit einem Minimum an Einzelteilen aus.
In Fig. 4 ist der Schnitt B-B gemäß der linken Hälfte von Fig. 3
wiedergegeben. Dieser Torsions-Schwingungsdämpfer 51 ähnelt in
der Art der Ansteuerung der Torsionsfedern 12 für den Leerlaufbe
reich der Konstruktion gemäß den Fig. 2 und 3, allerdings mit
dem Unterschied, daß die Nabenscheibe 38 der Torsionsdämpfeinrich
tung 54 für den Leerlaufbereich als getrenntes Bauteil herge
stellt ist und mit ihrer Innenverzahnung 15 spielfrei auf den
zweiten Verzahnungsbereich 19 der Außenverzahnung 4 der Nabe 2
aufgesetzt ist. Auch hier - wie schon bei Fig. 1 beschrieben -
ist die Außenverzahnung 4 der Nabe 2 mit einem einheitlichen Pro
fil hergestellt, wobei im zweiten Verzahnungsbereich 19 der Au
ßendurchmesser derart reduziert wurde, daß die hier aufgesetzte
Nabenscheibe 38 eine Anschlagkante 16 am ersten Verzahnungsbe
reich 18 vorfindet, um über die Reibfläche 44 gegenüber dem Deck
blech 9 eine niedrige Reibkraft erzeugen zu können, welche sowohl
im Leerlauf- als auch Lastbereich wirksam ist. Das Eingangs
teil 43 unterscheidet sich in Form und Funktion nicht vom Ein
gangsteil 33 gem. Fig. 2 und rechter Hälfte von Fig. 3.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Längs- und Querschnitt einer weiteren
Ausführungsform eines Torsions-Schwingungsdämpfers 52. Der Aufbau
gem. Fig. 5 stimmt im wesentlichen mit der Konstruktion gem.
Fig. 4 überein. Die Nabenscheibe 40 des Leerlaufsystems ist über
ihre Innenverzahnung 15 drehfest auf der Verzahnung des zweiten
Verzahnungsbereiches 4 aufgesetzt. Desgleichen stützt sich die
Nabenscheibe 40 in axialer Richtung über die Anschlagkante 16 an
der Nabenscheibe 5 des Lastsystems ab. Unterschiedlich zu den
vorhergegangenen Konstruktionen ist jedoch die Anordnung und die
Ansteuerung der Torsionsfedern 12 für den Leerlaufbereich. In der
Nabenscheibe 40 sind mehrere umfangsmäßig groß ausgeführte Fen
ster 47 angeordnet, die jeweils zwei in Umfangsrichtung voneinan
der beabstandete Torsionsfedern 12 beinhalten. Das Eingangsteil 41
ragt nun jeweils mit einer Nase 48 nach radial innen - zur Beauf
schlagung der freien Enden der beiden Torsionsfedern 12. Auf diese
Weise wird während des Einsatzes der Torsionsdämpfeinrichtung 55
für den Leerlaufbereich jeweils eine der beiden Federn 12 bela
stet und die andere entlastet. Bezüglich des Längsschnittes gem.
Fig. 5 ergeben sich somit keine funktionellen Änderungen gegen
über Fig. 4. Das Eingangsteil 41 ist lediglich in der Ansicht
gem. Fig. 6 anders ausgeführt, weist jedoch sonst ebenfalls eine
Lastreibfläche 24 gegenüber dem Deckblech 9 auf und greift eben
falls zur drehfesten Mitnahme über Nasen 22 in Öffnungen 49 der
Nabenscheibe 5 ohne Spiel in Umfangsrichtung ein. Auch hier sind
die bereits bekannten beiden unabhängig voneinander wirkenden
Reibeinrichtungen vorgesehen. Eine detaillierte Funktionsbe
schreibung kann deshalb entfallen.