DE3612583A1 - Torsionsfederung mit axialer fuehrung der schraubenfedern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Torsionsfederung, insbesonde­ re zur Anordnung in den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschine, bestehend aus mehreren am Umfang verteilten Schraubenfedern, die in entsprechenden Fenstern von im wesentli­ chen eben ausgeführten Scheibenteilen angeordnet sind, wobei die beiden äußeren Scheibenteile drehfest miteinander verbunden und auf Abstand gehalten sind, die darin angeordneten Fenster zur axialen Führung der Schraubenfedern nach außen schräggestellte Lappen oder Fensterkanten zumindest der radial äußeren Begrenzung der Fenster aufweisen und ein zwischen den beiden äußeren Schei­ benteilen angeordnetes inneres Scheibenteil vorgesehen ist, wel­ ches ebenfalls Fenster für die Schraubenfedern aufweist und diese bei Relativverdrehung beider Scheibenteil-Arten komprimiert wer­ den.

Torsionsfederungen der obengenannten Art werden beispielsweise in Kupplungsscheiben von Reibungskupplungen eingebaut. Eine solche Kupplungsscheibe ist beispielsweise aus der DE-OS 33 04 429 be­ kannt. Solche Torsionsfederungen können natürlich auch an anderen Stellen des Antriebsstranges einer Brennkraftmaschine angeordnet werden. So ist es beispielsweise aus der DE-OS 34 12 961 bekannt, zwischen die beiden Massen eines geteilten Schwungrades eine sol­ che Torsionsfederung einzusetzen.

Mit der stark zunehmenden Tendenz, die Torsionsfederungen über größere Winkelbereiche durchzuführen, wachsen die Verschleißpro­ bleme zwischen den Federenden und den jeweiligen Fenstern, die gegenüber den Federenden eine Relativbewegung durchführen. Insbe­ sondere entsteht starker Verschleiß dort, wo das Federende durch das eine Scheibenteil aus den Fenstern des anderen Scheibenteiles ausgehoben wird. Dabei gleiten während der Anfangsphase der Ver­ drehung die letzten Windungen der Feder an den zur Federführung in den Scheibenteilen angeordneten Lappen entlang.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, mit möglichst einfachen Mit­ teln eine verbesserte Federführung zu erstellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. - Durch Anordnung einer axialen Führung für die Federn auch in den Fenstern des inneren Scheibenteiles, und zwar zumindest in deren umfangsmäßigen Endbereichen, wird bei Beaufschlagung der Federn durch das innere Scheibenteil sofort deren axiale Führung übernommen und die Federenden bewegen sich aus der Endlage in den Fenstern der äußeren Scheibenteile heraus sofort von den an diesen angeordneten Axialführungsbereichen weg.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen. - Bei den aufgeführten Beispielen ist es besonders vor­ teilhaft, wenn das innere Scheibenteil aus zwei im wesentlichen deckungsgleichen und gleich dicken Scheibenteilen besteht, wie es beispielsweise prinzipiell aus der DE-OS 28 07 824 bekannt ist. Allerdings ist bei diesem Stand der Technik nicht an die Führung der Federn in axialer Richtung gedacht, sondern an eine einfache Flächenvergrößerung der Anschlagkanten der Fenster in Umfangs­ richtung.

Die Erfindung wird anschließend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt im einzelnen

Fig. 1 den Schnitt durch die obere Hälfte einer Kupplungsscheibe mit Federführungslappen an der doppelwandigen Nabenschei­ be;

Fig. 2 den Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Kupplungs­ scheibe mit Federführungslappen an der doppelwandigen Na­ benscheibe sowohl radial außen als auch radial innen;

Fig. 3 den Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Kupplungs­ scheibe mit axial beabstandeten Scheibenteilen der Naben­ scheibe;

Fig. 4 und 5 die obere Hälfte eines Längsschnittes sowie ein Teilbereich eines geteilten Schwungrades mit dazwischen angeordneter Torsionsfederung;

Fig. 6 die Ansicht von Fenstern für die Beaufschlagung von Schraubenfedern im Deckblech und in der Nabenscheibe.

Fig. 1 zeigt die obere Hälfte eines Schnittes durch eine Kupp­ lungsscheibe mit Torsionsfederung. Die Nabe 1, die mit ihrer Ver­ zahnung drehfest, aber axial verschiebbar auf einer nicht darge­ stellten Gertriebewelle angeordnet ist, ist mit den beiden Schei­ benteilen 21, welche zusammen die Nabenscheibe der Torsionsfede­ rung bilden, fest verbunden. In den Scheibenteilen 21, die über Niete 25 und 26 fest miteinander verbunden sind, sind Fenster 18 zur Aufnahme der Schraubenfeder 6 angeordnet. Die Fenster 18 en­ den umfangsmäßig in Anschlagkanten 16. Die radial äußeren Begren­ zungen der Fenster 18 weisen Federführungslappen 9 und 10 auf, die aus der Ebene der beiden Scheibenteile 21 schräg nach außen ausgestellt sind und zumindest in ihren Endbereichen der kreis­ förmigen Außenkontur der Schraubenfeder 6 angepaßt sind. In axia­ lem Abstand von den beiden Scheibenteilen 21 befinden sich die äußeren Scheibenteile in Form der Deckbleche 2 und 3, die eben­ falls untereinander über nicht dargestellte Niete fest verbunden und auf Abstand gehalten sind. Eines der Deckbleche trägt über vernietete (24) Belagfedern 5 die Reibbeläge 4. Die beiden Deck­ bleche 2 und 3 weisen ebenfalls Federführungslappen 7 und 8 zur Führung der Schraubenfeder 6 auf. Die Federführungslappen 7 und 8 sind Teil von Fenstern 17, welche umfangsmäßig mit Anschlagkan­ ten 14 begrenzt sind. Die gesamte Kupplungsscheibe ist um die Drehachse 31 drehbar und die Deckbleche 2 und 3 sind gegenüber der Nabe 1 mit den Scheibenteilen 21 ebenfalls relativ gegen die Kraft der Schraubenfedern 6 verdrehbar.

Die Funktion der Torsionsfederung wird in Verbindung mit Fig. 6 näher erläutert:
Fig. 6 zeigt in Ansicht zwei relativ zueinander verdrehte Fen­ ster 17 bzw. 18 vom Deckblech 2 bzw. von den Scheibenteilen 21. Beide Fenster 17 und 18 sind im vorliegenden Falle von gleicher umfangsmäßiger Größe und beherbergen eine der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Schraubenfeder 6. In Ruhestellung der Torsionsfederung überdecken sich die beiden Fenster 17 und 18. In diesem Zustand kann die Schraubenfeder 6 mit und ohne Vorspannung in Umfangsrichtung in beide Fenster eingesetzt sein. Die Stirnen­ den der Schraubenfeder 6 liegen dabei jeweils an den Anschlagkan­ ten 14 und 15 der Deckbleche 2 und 3 und den Anschlagkanten 13 bzw. 16 der Scheibenteile 21 an. Die radial innere Begrenzung beider Fenster 17 und 18 zwischen den Punkten 32 und 33 einer­ seits bzw. 34 und 35 andererseits sind als Tangente gegenüber der Drehachse 31 ausgeführt. Die radial äußeren Konturen der Fenster enden umfangsmäßig in den Eckpunkten 27, 28, 29, 30. Die Verbin­ dungslinie zwischen diesen Eckpunkten weisen Radien r auf, die nicht um die Drehachse 31 geschlagen sind, sondern sie gehen von einem Drehpunkt 36 aus, der radial zwischen den Fenstern und der Drehachse 31 angeordnet ist. Eine solche Ausbildung hat den Vor­ teil, daß nach Bewegungsbeginn der Scheibenteile gegenüber den Deckblechen die Endbereiche der Schraubenfeder 6 von den Feder­ führungsbereichen derjenigen Teile, gegenüber welchen sie sich relativ bewegen, einen Abstand gewinnen. Ein solcher Bewegungsab­ lauf kann folgendermaßen aussehen:
In Ruhestellung sind beide Fenster 17 und 18 deckungsgleich. Wird nun die Nabe 1 mit den Scheibenteilen 21 in Uhrzeigerrichtung ge­ gegenüber den Deckblechen 2 und 3 verdreht, so ergibt sich die in Fig. 6 dargestellte Situation. Das Fenster 18 der Scheibentei­ le 21 mit seiner Anschlagkante 13 bewegt das linke Ende der Schrau­ benfeder 6 von der Anschlagkante 15 der Deckbleche in Uhrzeiger­ sinn weg. Da jede Relativbewegung eine Bewegung um die Drehach­ se 31 ist, bewegt sich also der radial äußere Punkt der Schrau­ benfeder 6 in Form des Eckpunktes 28 in Richtung auf den Eck­ punkt 30 zu. Da jedoch die radial äußeren Kanten sämtlicher Fen­ ster 17 bzw. 18 sowie sämtlicher Federführungsteile 7, 8, 9, 10 eine stärkere Wölbung - vom Drehpunkt 36 ausgehend - aufweisen, wird sich der Endbereich der Schraubenfeder 6, durch die beiden Federführungslappen 9 und 10 axial geführt, von den Federfüh­ rungslappen 7 und 8 wegbewegen und diesen gegenüber keine ver­ schleißfördernde Berührung aufweisen. Trotz der axialen Führung der Schraubenfedern durch die Scheibenteile 21 kann auf eine ähn­ liche axiale Führung in den Deckblechen 2 und 3 nicht verzichtet werden. Dies kann leicht an Hand des anderen Endes der Schrauben­ feder 6 gezeigt werden. In Fig. 6 bewegt sich die im Uhrzeiger­ sinn vorneliegende Anschlagkante 16 des Fensters 18 der Scheiben­ teile 21 vom Ende der Schraubenfeder 6 weg, welche ja an den An­ schlagkanten 14 der Deckbleche 2 und 3 gehalten ist. In diesem Zustand kann die axiale Führung über die Scheibenteile 21 nicht mehr wirksam sein, und um Verschleiß bei der Rückkehr des Fen­ sters 18 zu vermeiden, muß die Schraubenfeder 6 auch in den Deck­ blechen axial geführt sein. Die Federführungslappen 9 und 10 an den Scheibenteilen 21 müssen nicht, wie in Fig. 6 angedeutet, über die ganze umfangsmäßige Erstreckung der Fenster 18 verlau­ fen, sondern es reicht, wenn sie in den umfangsmäßigen Endberei­ chen vorgesehen sind.

Fig. 2 zeigt eine Variante von Fig. 1. Unterschiedlich zur Fig. 1 ist lediglich die radial innere Kante der Fenster für die Schrau­ benfeder 6 in den beiden Scheibenteilen 22 ausgeführt. Hier sind nämlich ebenfalls Federführungslappen 11 und 12 vorgesehen. Diese führen die Schraubenfeder 6 in axialer Richtung in Verbindung mit den radial außen angebrachten Federführungslappen 9 und 10. Die Wirkungsweise dieser Kupplungsscheibe entspricht derjenigen von Fig. 1.

In Fig. 3 ist eine weitere Variante gegenüber den Fig. 1 und 2 dargestellt. In dem hier vorliegenden Falle sind die beiden Scheibenteile 23 zumindest im Bereich der Schraubenfeder 6 mit axialem Abstand voneinander ausgeführt. Dadurch erübrigt sich die Anordnung von Federführungslappen, da die axial beabstandeten Fenster 20 in den Scheibenteilen 23 durch entsprechende Anpassung an die Außenkontur der Feder 6 und durch ihren axialen Abstand eine einwandfreie axiale Führung der Feder ermöglichen. Die Mon­ tage der Feder muß dabei allerdings während des Zusammenbaues der beiden Scheibenteile 23 erfolgen. Die Scheibenteile 23 können beispielsweise durch eine Schweißverbindung miteinander verbunden sein. Die übrigen Bauteile dieser Kupplungsscheibe sowie deren Funktion sind mit den bereits beschriebenen Ausführungen iden­ tisch.

In Fig. 4 ist der Längsschnitt durch die obere Hälfte einer ge­ teilten Schwungmasse dargestellt, bei welcher zwischen beiden Teilen eine Torsionsfederung der bisher bereits beschriebenen Art angeordnet ist. Das geteilte Schwungrad besteht u. a. aus einem Schwungrad 37, welches über Befestigungsschrauben 43 an der Kur­ belwelle 39 einer Brennkraftmaschine befestigt ist. Die Befesti­ gungsschrauben 43 tragen ebenfalls einen Lagerflansch 46, der ein Wälzlager 42 fixiert. Auf dem Wälzlager 42 ist die Nabe 1 der Torsionsfederung drehbar gelagert. Diese Torsionsfederung ist prinzipiell gemäß Fig. 2 aufgebaut. Sie besteht aus den beiden in­ neren Scheibenteilen 21, welche die Nabenscheibe darstellen. Die Scheibenteile 21 weisen die Federführungslappen 9 und 10 zur axialen Führung der Federn 6 auf. Die Federn 6 sind weiterhin in den beiden Deckblechen 2 und 3 geführt, wobei die Deckbleche über Flachniete 47 fest verbunden und auf Abstand gehalten sind. Sie weisen ebenfalls Federführungslappen 7 und 8 auf. Das dem Schwung­ rad 37 zugeordnete Deckblech 3 ist mit diesem, wie in Fig. 5 dar­ gestellt, über Befestigungsniete 40 fest verbunden. Die Scheiben­ teile 21 sind in ihrem radial äußeren Bereich, der die Deckble­ che 2 und 3 überragt, über Befestigungsschrauben 44 mit der ande­ ren Schwungmasse 45 fest verbunden. Diese Schwungmasse 45 ist Teil einer üblichen Reibungskupplung 41, die als Anfahr- oder Schaltkupplung ausgebildet ist. Über die Reibungskupplung 41 wird das Drehmoment von der Kurbelwelle 39 auf die Getriebewelle 38 übertragen. Eine nähere Beschreibung der Funktion dieses geteilten Schwungrades erübrigt sich, da es hier lediglich um die Axialfüh­ rung der Torsionsfedern 6 geht. Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 soll zeigen, daß die Torsionsfederung auch an an­ derer Stelle des Antriebsstranges einer Brennkraftmaschine einge­ setzt werden kann. Es ist dabei auch ohne weiteres möglich, die Scheibenteile 21 einteilig auszuführen, wobei dann allerdings die Federführungslappen entweder gesondert einzusetzen sind oder in Umfangsrichtung dicht hintereinander angeordnet werden.

Claims (4)

1. Torsionsfederung, insbesondere zur Anordnung in den Antriebs­ strang von Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschine, bestehend aus mehreren am Umfang verteilten Schraubenfedern, die in ent­ sprechenden Fenstern von im wesentlichen eben ausgeführten Scheibenteilen angeordnet sind, wobei die beiden äußeren Scheibenteile drehfest miteinander verbunden und auf Abstand gehalten sind, die darin angeordneten Fenster zur axialen Füh­ rung der Schraubenfedern nach außen schräggestellte Lappen oder Fensterkanten zumindest der radial äußeren Begrenzung der Fenster aufweisen und ein zwischen den beiden äußeren Schei­ benteilen angeordnetes inneres Scheibenteil vorgesehen ist, welches ebenfalls Fenster für die Schraubenfedern aufweist und diese bei Relativverdrehung beider Scheibenteil-Arten kompri­ miert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (6) in den Fenstern (18, 19, 20) des inneren Scheibenteiles (21, 22, 23) ebenfalls - zumindest in deren umfangsmäßigen Endbereichen - in axialer Richtung ge­ führt sind.

2. Torsionsfederung nach Anspruch 1, bei welcher das innere Scheibenteil zur Bildung einer Nabenscheibe aus zwei im we­ sentlichen deckungsgleichen und etwa gleich dicken Scheiben­ teilen besteht, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Scheibenteile (23) der Nabenscheibe zumindest im Bereich der Fenster (20) für die Schraubenfedern (6) axial voneinander beabstandet sind und die Fenster (20) eine geringere lichte Weite als der Außendurchmesser der Schraubenfedern (6) aufweisen.

3. Torsionsfederung nach Anspruch 1, bei welcher das innere Scheibenteil zur Bildung einer Nabenscheibe aus zwei im we­ sentlichen deckungsgleichen und etwa gleich dicken Scheiben­ teilen besteht, dadurch gekennzeich­ net, daß die Scheibenteile (21, 22) der Nabenscheibe Fe­ derführungslappen (9, 10; 11, 12) aufweisen, die entsprechend der Wölbung der Schraubenfedern (6) in Richtung auf das jewei­ lige Deckblech (2, 3) zu gerichtet sind.

4. Torsionsfederung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federführungslappen (9, 10; 11, 12) sowohl an den radial inneren als auch radial äußeren Fensterbegrenzungskanten vor­ gesehen sind.