DE3614158A1 - Torsionsschwingungsdaempfer mit schwimmend gelagerten zwischenteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere zur Verwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeu­ ges mit Brennkraftmaschine, bestehend aus wenigstens einem Ein- und einem Ausgangsteil sowie mindestens zwei Sätzen im wesentli­ chen gleichmäßig am Umfang verteilter Schraubenfedern, die in Reihe wirkend angeordnet sind, wobei die Fenster zur Aufnahme der Schraubenfedern im Ein- und Ausgangsteil jeweils so bemessen sind, daß die jeweils in Reihe geschalteten zwei Federn in Um­ fangsrichtung in einem Fenster angeordnet sind und wenigstens ein Zwischenteil, an dem sich die einander zugerichteten Enden der Federn abstützen, vorgesehen ist.

Ein Torsionsschwingungsdämpfer der obengenannten Bauart ist bei­ spielsweise aus der US-PS 25 74 573 bekannt. Bei diesem bekannten Torsionsschwingungsdämpfer ist ein zentrisches Ausgangsteil vor­ gesehen, zu dessen beiden Seiten je ein Zwischenteil angeordnet ist, wobei beide Zwischenteile untereinander fest verbunden und auf Abstand gehalten sind und in radialer Richtung jeweils auf einem Bund des Ausgangsteiles geführt werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Torsionsschwin­ gungsdämpfern der obengenannten Bauart ein besseres Ansprechver­ halten zu erzielen und die Fremdreibung auf ein notwendiges Min­ destmaß zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. - Durch die frei schwimmende Anordnung der Zwischenteile, wobei die Federn als alleinige Führung heran­ gezogen werden, ist eine Absenkung unnötiger Reibung im gesamten System möglich. Dabei ist es noch nicht einmal unbedingt notwen­ dig, eine exakte axiale Führung ebenfalls über die Federn vorzu­ nehmen, da infolge der hochfrequenten Torsionsschwingungen die Zwischenteile ohne wesentliche Reibleistung gegenüber den Ein- bzw. Ausgangsteilen ihre Funktion verrichten. Da zumindest in den umfangsmäßigen Endbereichen der Federführungen in den Zwischen­ teilen eine Zentrierung an den Federn möglich ist, kann eine wei­ tere Führung - wie sie im Stand der Technik vorgesehen ist - er­ satzlos wegfallen.

Gemäß Anspruch 2 wird vorteilhafterweise ein symmetrischer Aufbau des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, wonach ein im we­ sentlichen zentrisch zum Schraubenfedernmittelpunkt angeordnetes Ein- oder Ausgangsteil sowie dazu beiderseits im Abstand je ein Zwischenteil vorgesehen ist, wobei diese Zwischenteile über Ab­ standselemente untereinander fest verbunden und auf Abstand ge­ halten und gegenüber den Ein- bzw. Ausgangsteilen axial beabstan­ det sind. Durch diese axiale Beabstandung kann von vornherein ei­ ne Berührung zwischen den Zwischenteilen und den Ein- bzw. Aus­ gangsteilen vermieden werden.

Gemäß den Unteransprüchen 3 und 4 kann ein solcher Torsions­ schwingungsdämpfer - zusätzlich zur Anwendung in einer Kupplungs­ scheibe - sehr vorteilhaft in einem geteilten Schwungrad bzw. in der Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwand­ lers angeordnet sein.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, die Zwischenteile gegenüber den Ein- oder Ausgangsteilen durch Abstandselemente mit niedrigem Reibungskoeffizienten zu fixieren. Eine solche Lösung kann sich dann anbieten, wenn - in Achsrichtung gesehen - sehr beengte Raumverhältnisse herrschen.

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

Fig. 1 den Längsschnitt I-I durch einen Torsionsschwingungsdämp­ fer innerhalb eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers;

Fig. 2 den Schnitt II-II gem. Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Torsionsschwingungs­ dämpfers für eine Überbrückungskupplung in einem hydrody­ namischen Drehmomentwandler;

Fig. 4 die Prinzipdarstellung einer Anordnung gem. Fig. 3;

Fig. 5 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch ein geteiltes Schwungrad mit schwimmend gelagerten Zwischenteilen;

Fig. 6 die Prinzipdarstellung gem. Fig. 5.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die obere Hälfte eines Längsschnittes I-I bzw. II-II durch einen Torsionsschwingungsdämpfer, der in der Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers angeordnet ist. Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Torsionsschwingungsdämpfer 1 am Kolben 8 der Überbrückungskupp­ lung angebracht. Der hydrodynamische Drehmomentwandler ist nur teilweise dargestellt. Er besteht im vorliegenden Falle aus einem Gehäuse 5, welches mit der Kurbelwelle 4 einer Brennkraftmaschine fest verbunden ist. Das gesamte Gebilde ist um die Drehachse 11 drehbar gelagert. Am Gehäuse 5 sind die Schaufeln des Pumpenra­ des 6 fest angeordnet. Diesem gegenüber sind die Schaufeln des Turbinenrades 7 symmetrisch angeordnet. Das Turbinenrad 7 ist an einer Nabe 9, die über eine Innenverzahnung 10 auf einer nicht dargestellten Abtriebswelle drehfest angeordnet ist, befestigt. An dieser Nabe 9 ist ebenfalls ein Ring 22 mit einer Außenverzah­ nung 23, in welchen das Ausgangsteil 18 des Torsionsschwingungs­ dämpfers 1 mit seiner Innenverzahnung 21 drehfest eingreift, fest angeordnet. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 ist mit seinen bei­ den Eingangsteilen 14 und 15 über Niete 24 am Kolben 8 fest be­ festigt. Der Kolben 8 weist einen Reibbelag 20, der mit der In­ nenseite des Gehäuses 5 in Reibkontakt gebracht werden kann, auf.

Anschließend eine kurze Beschreibung des Gesamtkomplexes:

Zur Vermeidung von Schlupf zwischen Pumpenrad 6 und Turbinenrad 7 - zumindest bei höheren Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges - wird die Überbrückungskupplung betätigt. Zu diesem Zwecke wird der Kolben 8 mit Druck beaufschlagt und sein Reibbelag 20 mit dem Gehäuse 5 derart in Kontakt gebracht, daß Gehäuse 5 und Kolben 8 als ein Teil mit gleicher Drehzahl umlaufen. Dadurch wird die Kraftübertragung von der Kurbelwelle 4 her über das Gehäuse 5, den Kolben 8 direkt auf den Torsionsschwingungsdämpfer 1 herge­ stellt und von diesem über den Ring 22 und die Nabe 9 auf die Ge­ triebeeingangswelle fortgeführt. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 selbst besteht aus einem gegenüber den Torsionsfedern 13 zent­ risch angeordneten Ausgangsteil 18, welches mit dem Ring 22 dreh­ fest verbunden ist. Zu beiden Seiten und im Abstand zu diesem Ausgangsteil 18 sind zwei Zwischenteile 16 und 17, die lediglich zur Drehmomentabstützung der Torsionsfedern 13 dienen und sich nur an diesen Torsionsfedern 13 zentrieren, angeordnet. Die spe­ zielle Funktion dieser Zwischenteile wird in Verbindung mit Fig. 2 noch erläutert. Nach außen hin schließen sich an diese beiden Zwischenteile 16 und 17 die beiden Eingangsteile 14 und 15 an, welche radial außerhalb der Federnanordnung über Niete 24 mit dem Kolben 8 fest verbunden sind. Radial innerhalb der Schraubenfe­ dern 13 und der Zwischenteile 16 und 17 sind zwischen den Ein­ gangsteilen 14 und 15 und dem Ausgangsteil 18 Teile einer Reib­ einrichtung 19 angeordnet. Die Anordnung der Schraubenfedern und der entsprechenden Fenster in den Eingangsteilen, im Ausgangsteil und in den Zwischenteilen geht insbesondere aus Fig. 2 hervor.

Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II gem. Fig. 1. Aus der oberen Hälfte ist beispielsweise die Ausbildung der Fenster 26 und 27 im Zwi­ schenteil 16 für die Schraubenfedern 12 und 13 ersichtlich. Die Federn selbst sind in dieser Darstellung weggelassen. Beide Zwi­ schenteile 16 und 17 weisen Fenster 26 und 27 auf, die in Um­ fangsrichtung die Erstreckung der entsprechenden Schraubenfedern aufweisen. Dahingegen sind die Fenster 29 im Ausgangsteil 18 so­ wie die Fenster 28 in beiden Eingangsteilen 14 bzw. 15 in Umfangs­ richtung so groß ausgeführt, daß je eine Schraubenfeder 12 bzw. 13 eines jeden Federnsatzes hintereinander angeordnet werden kön­ nen. Die prinzipielle Funktion dieser Federeinrichtung ist nun folgende:

Bei einer Belastung über die Eingangsteile 14 und 15 beispiels­ weise entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 2 erfolgt eine Beauf­ schlagung zuerst der Schraubenfedern 12, welche bei dieser Bela­ stungsrichtung jeweils vorneliegend angeordnet sind. Sie übertra­ gen das aufgenommene Drehmoment auf die Zwischenteile 16 und 17 und leiten dieses über die Schraubenfedern 13 auf das Ausgangs­ teil 18 weiter. Auf diese Weise erfolgt eine Hintereinanderschal­ tung der beiden Schraubenfedernsätze 12 und 13. Die Zwischentei­ le 16 und 17 fungieren hierbei lediglich als Drehmomentübertra­ gungselement zur Übertragung des Drehmomentes vom einen Schrau­ benfedernsatz 12 auf den anderen Schraubenfedernsatz 13; anson­ sten sind die beiden Zwischenteile zu keiner weiteren Funktion herangezogen. Sie sind untereinander über Abstandsniete 25 fest miteinander verbunden und auf Abstand gehalten. Sie weisen sowohl gegenüber dem Ausgangsteil 18 als auch gegenüber den Eingangstei­ len 14 und 15 einen axialen Abstand auf. Durch ihre Führung le­ diglich an den Schraubenfedern 12 und 13 sind diese Zwischenteile während des Betriebes mit einer sehr geringen Eigenreibung ver­ sehen, da sie weder mit den Eingangsteilen noch mit dem Ausgangs­ teil in Berührung kommen. Somit kann eine unkontrollierte Reibung nicht auftreten. Die Reibungserzeugung ist lediglich Sache der Reibeinrichtung 19, welche für ihren Zweck exakt abgestimmt wer­ den kann.

Aus Fig. 2 ist weiterhin noch ersichtlich, daß ein Endanschlag des Torsionsschwingungsdämpfers 1 dadurch bewerkstelligt ist, daß in den Eingangsteilen 14 und 15 radial außerhalb der Fenster für die Schraubenfedern Langlöcher 30, in die jeweils eine radial ab­ stehende Nase 31 des Ausgangsteiles eingreift, angeordnet sind. Dieses Eingreifen ist dadurch möglich, daß entspr. Fig. 1 die beiden Eingangsteile in diesem Bereich axial gekröpft ausgeführt sind und so eine Überdeckung der Fenster bzw. Langlöcher 30 mit den Nasen 31 stattfindet.

Fig. 3 zeigt eine Variante zum Torsionsschwingungsdämpfer gemäß den Fig. 1 und 2. Der hier dargestellte Torsionsschwingungs­ dämpfer 2 ist ebenfalls im Kolben 8 einer Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers angeordnet. Er unter­ scheidet sich von der Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2 da­ durch, daß sein Aufbau in axialer Richtung anders gestaltet ist. Das Ausgangsteil 18 ist ebenfalls zentrisch zu den Schraubenfe­ dern 13 angeordnet, es folgen jedoch in Achsrichtung auf dieses Ausgangsteil 18 die Eingangsteile 33 und 34 und nach außen hin schließen dann die Zwischenteile 35 und 36 an. Ein Einfluß auf die Wirkungsweise ergibt sich hieraus nicht. Es ist jedoch mög­ lich, in radialer Richtung Platz einzusparen, da sich beispiels­ weise die Reibeinrichtung 19 zwischen dem Ausgangsteil 18 und den Eingangsteilen 33 und 34 sowie die inneren Bereiche der Zwischen­ teile 35 und 36 in Achsrichtung überdecken können. Die Zwischen­ teile 35 und 36 sind über Abstandsniete 25 fest miteinander ver­ bunden und auf Abstand gehalten. Sie sind über ihre Fenster 26 bzw. 27 gegenüber den Federn 12 bzw. 13 geführt, so daß Fremdrei­ bung weitestgehend vermieden ist. In Fig. 3 ist ein weiterer Un­ terschied gegenüber den Fig. 1 und 2 festzustellen, und zwar weisen die Zwischenteile 35 und 36 in ihren radial äußeren Berei­ chen axial abgewinkelte Nasen 32 auf, welche in Richtung auf die Eingangsteile 33 und 34 gerichtet sind und in die Langlöcher 30 eingreifen. Sie bilden gegenüber den Langlöchern 30 einen Ver­ drehwinkelanschlag, der nach einem vorgegebenen Weg der Zwischen­ teile 35 und 36 wirksam wird, wodurch an dieser Stelle in der Fe­ derkennlinie ein Knick erzeugt werden kann. Nach dem Anschlagen ist somit nur noch einer der beiden Schraubenfedernsätze im Ein­ griff und das bedeutet eine steilere Federkennlinie nach dem An­ schlagvorgang. Damit ist es möglich, auch bei hintereinanderge­ schalteten Federn, welche eine relativ flache Federkennlinie er­ zeugen und einen relativ großen Verdrehwinkel ermöglichen, einen Anstieg der Federkennlinie zu verwirklichen. Die übrigen Bezugs­ ziffern von Fig. 3 entsprechen denen der Fig. 1 und 2.

Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Torsionsschwingungs­ dämpfers 2 gem. Fig. 3 in einer Prinzipdarstellung. Die Eingangs­ teile 14 und 15 übertragen ihr Drehmoment auf den Satz Schrauben­ federn 12, diese stützen sich an den Zwischenteilen 16 und 17 ab und diese leiten das Drehmoment über den Satz Schraubenfedern 13 auf das Ausgangsteil 18 weiter. Zwischen den Eingangsteilen und dem Ausgangsteil ist die Reibeinrichtung 19 wirksam. Ebenso ist zwischen den Eingangsteilen und dem Ausgangsteil ein Verdrehwin­ kelanschlag in Form der Langlöcher 30 und der Nasen 31 vorgese­ hen. Ferner ist hier die Anordnung der Nasen 32 an den Zwischen­ teilen gestrichelt wiedergegeben, welche mit geringerem Abstand gegenüber dem Langloch 30 wirksam werden. Somit ist der Verdreh­ winkel, der durch die Nasen 32 und das Langloch 30 festgelegt ist, mit der relativ flachen Federkennlinie der beiden hinterein­ andergeschalteten Federsätze 12 und 13 gekennzeichnet, während anschließend bei weiterer Drehmomentbelastung nur noch einer der beiden Federnsätze zum Einsatz kommt, und zwar im vorliegenden Falle der Federnsatz 13. Dadurch ist in diesem Bereich eine stei­ lere Federkennlinie realisierbar.

Fig. 5 zeigt einen Torsionsschwingungsdämpfer 3 innerhalb eines geteilten Schwungrades. Die primärseitige Masse 37 ist zusammen mit den beiden Eingangsteilen 39 und 40 und dem Lagerträger 51 über die Befestigungsschrauben 46 fest an der Kurbelwelle 4 ange­ ordnet. Innerhalb der beiden Eingangsteile 39 und 40 sind die schwimmend an den Schraubenfedern 13 angeordneten Zwischentei­ le 41 und 42 angeordnet. Nach innen schließt sich dann das ein­ zeln ausgeführte Ausgangsteil 43 an. Die Anordnung der Fenster in den Eingangsteilen, den Zwischenteilen und dem Ausgangsteil ent­ spricht derjenigen der bisher beschriebenen Torsionsschwingungs­ dämpfer. Die sekundärseitige Masse 31 ist über Befestigungs­ schrauben 52 mit der Nabe 53 fest verbunden, welche über ein La­ ger 47 drehbar auf dem Lagerträger 51 angeordnet ist. Mit der sekundärseitigen Masse 38 ist eine Anfahr- und Schaltkupplung verbunden, die nicht dargestellt ist. Die Verbindung zwischen der primärseitigen Masse 37 und den beiden Eingangsteilen 39 und 40 erfolgt über Befestigungsschrauben 45, welche das massiver ausge­ führte eine Eingangsteil 39 mit der primärseitigen Masse 37 ver­ binden. Die beiden Eingangsteile 39 und 40 sind untereinander über Abstandsniete 44 fest miteinander verbunden und auf Abstand gehalten. Das Ausgangsteil 43 ist radial innerhalb der Schrauben­ federn über eine Rutschkupplung 48 mit der Nabe 53 reibschlüssig verbunden. Die Teile dieser Rutschkupplung werden in Achsrichtung durch Halteniete 55 fixiert. Im Bereich der Rutschkupplung 48 ist zwischen der Nabe 53 und dem Eingangsteil 39 eine Reibeinrich­ tung 49 angeordnet. Eine weitere Reibeinrichtung 50 befindet sich radial innerhalb der Halteniete 55 zwischen der Nabe 53 und eben­ falls dem Eingangsteil 39. Als Verdrehwinkelanschlag zwischen den Eingangsteilen 39 und 40 sowie dem Ausgangsteil 43 sind am Außen­ umfang des Ausgangsteiles Nasen 31 angeordnet, die mit den Ab­ standsnieten 44 zusammenwirken. Im vorliegenden Falle sind im Be­ reich radial außerhalb der Schraubenfedern zwischen den Zwischen­ teilen 41 und 42 und dem Ausgangsteil 43 Abstandsringe 56 und 57 angeordnet, welche aus einem Material mit niedrigem Reibungsko­ effizienten bestehen. Diese Abstandsringe können dann zum Einsatz kommen, wenn infolge beengter Raumverhältnisse die axiale Beweg­ lichkeit der Zwischenteile gezielt eingeschränkt werden soll. So­ mit erfolgt im vorliegenden Falle die Führung der Zwischenteile in radialer Richtung über die Schraubenfedern und in axialer Richtung über die Abstandsringe gegenüber dem Ausgangsteil.

Eine Prinzipdarstellung der Einrichtung gem. Fig. 5 ist in Fig. 6 gezeigt. Die beiden Sätze von Schraubenfedern 12 und 13 sind über die Zwischenteile 41 und 42 hintereinander angeordnet. Da­ bei sind zwischen den Eingangsteilen 39 und 40 sowie der sekun­ därseitigen Masse 38, die das Ausgangsteil der geteilten Schwung­ masse darstellt, Reibeinrichtungen 49 und 50 vorgesehen. Zwischen dem Ausgangsteil 43 des Torsionsschwingungsdämpfers 3 und der se­ kundärseitigen Masse 38 ist eine Rutschkupplung 48 vorgesehen. Dabei ist das Rutschmoment der Rutschkupplung 48 so eingestellt, daß es erst dann überwunden wird, wenn der Torsionsschwingungs­ dämpfer 3 durch die Nasen 31 und die Abstandsniete 44 überbrückt ist.

Ein Torsionsschwingungsdämpfer gemäß den drei Ausführungsbeispie­ len kann selbstverständlich auch in die Kupplungsscheibe einer Anfahr- und Schaltkupplung gemäß dem Stand der Technik eingebaut werden.

Claims (7)

1. Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere zur Verwendung im An­ triebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit Brennkraftmaschine, be­ stehend aus wenigstens einem Ein- und einem Ausgangsteil sowie mindestens zwei Sätzen im wesentlichen am Umfang gleichmäßig verteilter Schraubenfedern, die in Reihe wirkend angeordnet sind, wobei die Fenster zur Aufnahme der Schraubenfedern im Ein- und Ausgangsteil jeweils so bemessen sind, daß die je­ weils in Reihe geschalteten zwei Federn in Umfangsrichtung in einem Fenster angeordnet sind und ein Zwischenteil, an dem sich die einander zugerichteten Enden der Federn abstützen, vorgesehen ist, dadurch gekennzeich­ net, daß das oder die Zwischenteil(e) (16, 17; 35, 36; 41, 42) frei schwimmend angeordnet ist bzw. sind und zumindest in radialer Richtung nur über die Schraubenfedern (12, 13) ge­ führt wird bzw. werden.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vorzugsweise ein im wesentlichen zentrisch zum Schraubenfedernmittelpunkt angeordnetes Ein- oder Ausgangsteil (14, 15; 33, 34; 39, 40; 18; 43) sowie dazu beiderseits im Abstand je ein Zwischenteil (16, 17; 35, 36; 41, 42) vorgese­ hen ist, wobei beide Zwischenteile über Abstandselemente (25) untereinander fest verbunden und auf Abstand gehalten und ge­ genüber den Ein- bzw. Ausgangsteilen axial beabstandet sind.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, wel­ cher zwischen der primärseitigen und der sekundärseitigen Schwungmasse eines geteilten Schwungrades angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrische Ausgangsteil (43) über eine Rutschkupplung (48) radial innerhalb der Schraubenfedern (12, 13) mit der sekun­ därseitigen Schwungmasse (38) verbunden ist, die beiden Ein­ gangsteile (39, 40) im Abstand voneinander radial außerhalb der Schraubenfedern (12, 13) mit der primärseitigen Schwung­ masse (37) verbunden sind und zwischen dem Ausgangsteil (43) und den beiden Eingangsteilen (39, 40) je ein Zwischenteil (41, 42) angeordnet ist.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, wel­ cher am Kolben einer Überbrückungskupplung einer hydrodynami­ schen Kraftfahrzeug-Kraftübertragung angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß das zentrische Ausgangsteil (18) radial innerhalb der Schraubenfedern (12, 13) mit einer Verzahnung (21) zur Weiterleitung des Antriebs­ momentes versehen ist und die beiden Eingangsteile (14, 15; 33, 34) beiderseits des Ausgangsteiles (18) verlaufen und ra­ dial außerhalb der Schraubenfedern (12, 13) miteinander ver­ bunden und am Kolben (8) befestigt sind.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Zwischenteile (16, 17) zwischen dem zentrischen Ausgangsteil (18) und den Eingangsteilen (14, 15) angeordnet sind.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Zwischenteile (35, 36) auf den dem Ausgangsteil (18) abgewandten Außenseiten der Eingangsteile (33, 34) angeordnet sind.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenteile (16, 17; 35, 36; 41, 42) in Achsrichtung gegenüber dem Ausgangsteil (18, 43) oder den Eingangsteilen (14,15; 33, 34; 39, 40) durch Abstands­ elemente (56, 57) mit niedrigem Reibungskoeffizienten fixiert sind.