DE3812275A1 - Torsionsschwingungsdaempfer mit federmitteln staerkerer steifigkeit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Torsionsschwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Gattung.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der FR-A 25 68 640 beschrieben.

Bei bestimmten Anwendungen ist es erforderlich, daß die Stei­ gung der Kurve, die representativ ist für das Einwirken der Federorgane mit relativ starker Federkraft, sanfter verläuft und dabei schließlich zum Funktionsabschluß ein großes Moment überträgt.

Es ist festzustellen, daß es in der oben angesprochenen Pa­ tentanmeldung (vergl. Fig. 14) erforderlich ist, den Winkelfe­ derweg zwischen den Teilen des Dämpfers noch zu vergrößern, wenn man die Steigung der Kurve II bei Übertragung des glei­ chen Moments zum Abschluß der Funktion verringern möchte.

Unter Berücksichtigung der mechanischen Festigkeit der Teile, die insbesondere von den Öffnungen zur Aufnahme der Federn abhängt, ist festzustellen, daß man nicht zu überschrei­ tende Grenze erreicht. Es ist darüber hinaus zu sehen, daß in der angesprochenen Patentanmeldung der Winkelfederweg sehr groß ist. Man kann versuchen, den Dämpfer radial zu verän­ dern, jedoch außer der Tatsache, daß dieses nicht immer wegen der zu berücksichtigenden Raumbedingungen möglich ist, wäre dies auch zum Nachteil der Standardisierung der Herstellung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und somit die Federstärke der Federn relativ großer Federstärke zu verringern und dabei am Ende des Betriebsvorgangs zumindest das gleiche Moment zu übertragen, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer so wenig wie möglich verändert werden soll und keine Einbußen an den Kom­ fort des Verwenders zu erbringen sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Wenn es sich um eine Anordnung gemäß der Schrift FR-A 25 68 640 handelt, setzt man wegen eines guten Gleichgewichts der Anordnung in zwei der Federn 56′ B die erfindungsgemäßen Fe­ dermittel ein.

Durch diese Maßnahme erhält man vor dem Eingreifen der erfin­ dungsgemäßen Federmittel eine mindere Federstärke für den Dämpfer. Dank der Erfindung ist es sichergestellt, daß der Block aus relativ starrem Kunststoffmaterial nicht die ihn umgebenden Federn angreift und man vermeidet darüber hinaus Geräusche. Der Block kann aus Polyamide 6/6, verstärkt mit Glasfasern bestehen. Unmittelbar nach dem Aufzehren des Spiels zwischen dem Block und den elastischen Puffern ver­ größert man schließlich die Federstärke des Dämpfers, was es gestattet, federnd ein Moment zu übertragen, das größer ist als das maximale Motormoment, wobei man ein Maximum der Teile des Dämpfers beibehält. Vorzugsweise bestehen die elastischen Puffer aus einem thermoplastischen Elastomer, wie beispiels­ weise einem elastomeren Polyester. Ein solches Material weist eine große Lebensdauer und eine gute Temperaturfestigkeit auf und besitzt darüber hinaus einen guten dynamischen Dämpfungs­ faktor, der es gestattet, die Hysteresisphänomene zu beherr­ schen.

Die Puffer können auf Teller aufgegossen oder auf diese auf­ geklipst werden. Vorteilhafterweise sind die Teller für alle Federorgane mit relativ hoher Federkraft identisch. Der Tel­ ler kann vertieft ausgebildet sein, um einen Raum zur Auf­ nahme, zum Beispiel einer Klipslasche, ausgebildet sein, die von dem federnden Puffer absteht.

Auf diese Weise läuft eine solche Lasche nicht Gefahr, eine der Scheiben und/oder Flansche des Dämpfers zu behindern.

In einer anderen Ausführungsform kann der Teller flach und die Nabenscheibe und die Flansche entsprechend vertieft aus­ gebildet sein, um jegliche Behinderung der Lasche zu vermei­ den.

Es versteht sich, daß die Abmessungen der Vertiefung und/oder der Ausnehmungen derart gestaltet sind, daß die inneren Fe­ dern üblicher Ausbildung sich an dem Teller abstützen können. In einer Ausführungsvariante kann der Teller ein einziges Stück mit den federnden Puffern sein.

Im folgenden wird die Erfindung und deren Vorteile im Zusam­ menhang mit schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht, die derjenigen der Fig. 2 in FR-A 25 68 640 entspricht und einen Axialschnitt durch die Kupplungsscheibe darstellt,

Fig. 2 eine Teilansicht von vorne mit lokalen, herausge­ brochenen Bereichen einer erfindungsgemäßen Torsi­ onsdämpfungsvorrichtung, und

Fig. 3 eine Teilansicht eines Axialschnitts einer Ausfüh­ rungsform des Tellers und dessen Verbindung mit dem zugeordneten Puffer.

Die Figuren zeigen als Beispiel die Anwendung der Erfindung bei einer Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge und entspricht in der Bauart dem Typ, wie er in der oben er­ wähnten französischen Patentanmeldung 25 68 640 beschrieben ist.

Diese Reibungskupplung weist drei koaxiale Teile A, B und C auf, die paarweise in den Grenzen eines vorbestimmten Winkel­ federwegs und gegen in Umfangsrichtung wirkende Federorgane gegeneinander verdrehbar sind, wobei diese Federorgane in Um­ fangsrichtung zumindest über einen Teilbereich eines solchen Winkelfederwegs zwischen den Teilen wirken.

Das Teil A wird von einer Nabe 10 gebildet, die drehfest auf der Eingangswelle in das Getriebe festgelegt ist.

Das Teil B weist einen Flansch 12, als Nabenscheibe bezeich­ net auf, die in Querrichtung ein ringförmiges Teil um die Nabe 10 mit zwischen ihr und der Nabe 10 vorgesehenen spiel­ behafteten Eingriffsmitteln 13 bildet, wobei die spielbehaf­ teten Eingriffsmittel zwei zugeordnete Zahnungen 14, 15 auf­ weisen. Dabei ist die eine Zahnung 14 auf der Nabe 10 und die andere Zahnung 15 auf der Nabenscheibe 12 ausgebildet. Eine der Zahnungen 14, 15 weist einen mit Spiel in eine entspre­ chende Ausnehmung der anderen eingesetzten Zahn auf. Das Teil B umfaßt darüber hinaus zwei Hilfsscheiben 20, die zu beiden Seiten der Nabenscheibe 12 angeordnet und mittels Abstandse­ lementen 23 miteinander verbunden sind, wobei die Abstandse­ lemente die Nabenscheibe 12 durch Ausnehmungen 24 durchque­ ren.

Zwischen der Nabe 12 und den Hilfsscheiben 20 sind einander zugeordnete spielbehaftete Verzahnungsmittel 22 vorgesehen, die in axialer Richtung von einer der Scheiben 20 zur anderen einander entsprechend.

Das dritte Teil C weist zumindest einen Flansch 30 auf, der zum Unterschied zu den Scheiben 12 und 20 ohne Verbindung zur Nabe 10 ist, d. h. ohne Verzahnungsmittel zwischen ihm und der Nabe.

Zu beiden Seiten der Nabenscheibe 12 sind zwei Flansche 30, 30′ in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet, während die Hilfsscheiben zu beiden Seiten der miteinander durch Abstands­ organe 31 verbundenen Flansche 30, 30′ vorgesehen sind. Die axialen Abstandselemente 23 durchdringen die Flansche 30, 30′ bei Ausnehmungen 33.

Das Teil C weist darüber hinaus eine Reibscheibe 34 auf. Zwi­ schen den Teilen A und B sind in Umfangsrichtung wirkende Fe­ dermittel eingesetzt. Im vorliegenden Fall sind zwei Federn 46 diametral einander gegenüberliegend jeweils zum Teil in einer Ausnehmung 47, die örtlich die Zahnung 14 der Nabe 10 unterbricht, und zum Teil in Ausnehmungen 48, 49 eingesetzt, welche letzteren örtlich die Zahnung 15 der Nabenscheibe 12 und die Zahnung 22 der Hilfsscheibe 20 unterbricht.

Zwischen der Nabenscheibe 12 und den Hilfsscheiben 20 sind Stegbrücken eingesetzt. Die in Umfangsrichtung zwischen den Teilen B und C eingesetzten Federmittel weisen eine Vielzahl von elastischen Organen 56 A, 56 B, die gleichmäßig im Kreis verteilt im wesentlichen tangential an einem gleichen Umkreis der Anordnung vorgesehen sind.

Es sind zwei elastische Organe 56 A und im Wechsel mit diesen zwei elastische Organe 56 B vorgesehen.

Die elastischen Organe 56 A werden jeweils von zwei koaxialen Schraubenfedern 56′ A, 56′′ A gebildet, während die elastischen Organe 56 B von einem äußeren Federorgan 56′ B und einem nach­ folgend näher im Detail beschriebenen Federmittel 100 gebil­ det werden.

Diese Organe sind jeweils einerseits in Ausnehmungen 57 A, 57 B der Nabenscheibe 12 und in Ausnehmungen 58 A, 58 B der Hilfs­ scheiben 20 und andererseits in Ausnehmungen 59 A, 59 B der Flansche 30, 30′ eingesetzt. Die Ausnehmungen bestehen bei die­ sen Ausführungsbeispielen aus Fenster. Die Federn 56 A, 56 B sind ohne Spiel in die Ausnehmungen 58 A, 58 B eingesetzt, wobei die Hilfsscheiben 20 Führungsringe oder Seitenscheiben bilden.

Diese Federn 56 A, 56 B weisen allgemein eine größere Feder­ stärke als die Federn 46 auf, die relativ schwach sind. Es ist zu bemerken, daß die Fenster 57 A, 57 B und 59 A, 59 B in Ver­ bindung mit der abwechselnden Anordnung der Verzahnungsmittel 22, 20 entsprechend konform ausgebildet sind, damit für eine erste Drehrichtung des relativen Winkeldrehwegs zwischen den Teilen A und B die Nabenscheibe als erstes zu wirken beginnt, während in der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Drehrich­ tung des Verdrehwegs demgegenüber die Hilfsscheiben als erste wirken.

Die übrigen Anordnungen, insbesondere die Reibmittel und das Auflager 37 sind aus der FR-A 25 68 640 bekannt.

Erfindungsgemäß ist im Inneren zumindest eines der Federor­ gane 56 A, 56 B relativ starker Federkraft (im Verhältnis zu den Federn 46) ein Federmittel 100 stärkerer Federkraft ein­ gesetzt, das im Zentralbereich des federnden Organs 56 A, 56 B einen Block aus relativ steifen Kunststoffmaterial 101 mit vorbestimmtem Spiel im Verhältnis zu zwei federnden Puffern 102 eingesetzt ist, welche Puffer das Federorgan 56 A, 56 B je­ weils an seinen Enden besitzt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist im Inneren der Feder 56′ B das erfindungsgemäße Federmittel 100 eingesetzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist aus Gründen des Gleichgewichts der radialen Kräfte jeder Schraubenfeder 56′ B, die einander dia­ metral gegenüberliegen, ein solches Federmittel 100 zugeord­ net.

Es ist des weiteren zu bemerken, daß die Federn 56′ B, wie im Stand der Technik, den äußeren Federn 56′ A identisch sind, wie auch die beiden Federn 56′′ A identisch untereinander sind, was auch bei den elastischen Mitteln 100 der Fall ist. Die Federstärke der Federn 56′ A, 56′′ A, 56′ B ist bezüglich derjeni­ gen des Standes der Technik reduziert.

Der Block 101 besteht aus Polyamid 6/6, verstärkt mit Glasfa­ sern, wohingegen die federnden Puffer 102 aus einem, thermo­ plastischen Elastomer, wie beispielsweise elastomerem Poly­ ester bestehen.

Die federnden Organe 56 A stützen sich mit jedem ihrer in Um­ fangsrichtung weisenden Enden an Tellern 103 ab, die somit jeweils zwischen einem, im wesentlichen radialen Rand der Fenster 58 A und dem zugeordneten Ende eines der Organe 56 A eingesetzt sind. Diese Teller haben eine axiale Ausrichtung und weisen die Form von Plättchen auf; sie verbinden den einen der radialen Ränder eines Fensters 58 A einer Scheibe 20 mit dem radialen zugeordneten Rand des Fensters der anderen Scheibe 20.

Die Ausnehmungen 57 A, 58 A, 59 A besitzen alle in Umfangsrichtung für die Ruhelage der Anordnung eine gleiche Erstreckung, die Platten oder Teller 103 stimmen somit mit den entsprechenden radialen Rändern der Nabenscheibe 12 und der Flansche 30, 30′ überein.

Die Teller 103 besitzen jeweils in der Mitte einen sich axial zum Inneren der Feder 56′′ A erstreckenden Durchgang 104 und formen eine Verbindungsauskehlung mit dem laufenden Bereich des Tellers 103 von quergerichteter Orientierung.

Gemäß eines Merkmals der Erfindung werden die federnden Puf­ fer 102 von den Tellern 103 mit einem leichten Spiel bezüg­ lich der Organe 56′ B getragen.

Genauer dargelegt, verwendet man dieselben Teller 103 wie diejenigen, die für die Organe 56 A vorgesehen sind und man übergießt diese mit den federnden Puffern 102. Es ist dabei von Vorteil, daß die Durchgänge 104 sich gut für einen derar­ tige Operation eignen. Jeder der Teller 103, die jeweils einen Puffer 102 tragen, stützen sich auf den beiden betref­ fenden radialen Rändern der Hilfsscheiben 20 und für einen von ihnen auf den entsprechenden radialen Rändern der Flan­ sche 30, 30′, während der andere in einem Abstand zu den be­ treffenden Rändern des Flansches 30, 30′ und somit der Naben­ scheibe 12 angeordnet ist, von der man die Kontur des Fen­ sters 57 B gestrichelt erkennt.

Die Vorrichtung arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Während eines Betriebszustands "Zug", in Fig. 2 durch den Pfeil F 1 gekennzeichnet und der der normalen Drehung ent­ spricht, sind es die Seitenscheiben 20 des Teils B, die als erstes eingreifen. Da die federnden Organe 56 A, 56 B eine größere Federkraft besitzen, als die Federn 46 werden während einer ersten Betriebsphase die Federn 46 zusammengedrückt, bis die Hilfsscheiben 20 mittels ihrer Zahnung formschlüssig zur Anlage gegen die Zahnungen 16 der Nabe 10 gelangen.

Von diesem Augenblick an greifen die Federorgane 56 A, 56 B ih­ rerseits und fügen ihre Wirkungen denjenigen der Federn 46 hinzu, welche komprimiert verbleiben.

Während dieser zweiten Phase in einem ersten Zeitabschnitt greifen die federnden Organe 56 A, 56′′ A, 56′ B gleichzeitig, danach, wenn das vorbestimmte Spiel zwischen dem Block 101 und dem zugeordneten Puffer 102 aufgebraucht ist, die Feder­ mittel 100 stärkerer Federkraft in Aktion treten und die Puf­ fer 102 sich durch Anlage an dem steifen Block 101 komprimie­ ren.

Die Federmittel 100 sind sehr viel stärker als die Federn 56′ A, 56′′ A, oder 56′ B und greifen ein, um zumindest ein Moment zu übertragen, das dem maximalen Motormoment entspricht.

Beispielsweise, wenn man die Federstärke des Dämpfers vor dem Eingreifen der Federmittel am geeignetsten abschwächen will, so kann die Federstärke dieser zehnmal größer sein. Während eines Rückwärtsbetriebs im Verlauf der zweiten Phase des Be­ triebsablaufs wirken während eines ersten Zeitabschnitts aus Gründen der konstruktiven Anordnung die elastischen Organe 56 A, danach in einem zweiten Zeitabschnitt die Organe 56′ B, und zum Abschluß die elastischen Mittel 100.

Die in Fig. 3 dargestellte Variante unterscheidet sich durch die Form des Tellers 103. Diese ist mit einer Einsenkung 110 versehen, welche in das Innere der Feder 56′′ A eindringt. Der­ selbe Teller wird für den federnden Puffer 102 verwendet.

Dieser weist eine Lasche 111 auf, mit einem Ende in Form ei­ ner Harpunenspitze 112. Die Vertiefung 110 ist in der Mitte mit einer Öffnung 113 der Art versehen, daß nach dem Eindrin­ gen der Lasche 111 in die Öffnung 113 ein Klipszusammenbau zwischen dem Puffer 102 und dem Teller 103 erhalten wird; die Haken der Harpunenspitze (112) kommen nach dem Durchschreiten des Durchgangs der Öffnung 113 zur Anlage gegen die den Fe­ dern 56′ B abgewandte Seite der Vertiefung 110.

Es versteht sich, daß die Tiefe der Vertiefung 110 größer ist als der vorspringende Teil der Lasche 111.

Man kann einen flachen Teller 103 verwenden, in der zentral eine Öffnung kleinerer Abmessung als die der Feder 56′′ A aus­ gebildet ist, damit diese sich an dem Standardteller abstüt­ zen kann, und Ausnehmungen in den Flanschen 30, 30′ und der Na­ benscheibe vorsehen, um einen notwendigen Raum für die Lasche 111 bereitzustellen. Wegen der Abmessung der Laschen ist le­ diglich eine Ausnehmung in der Scheibe 12 vorzusehen. Statt den Zusammenbau durch Einklipsen vorzunehmen, kann der Puffer 102 auch auf seinen Teller aufgegossen sein.

Wie sich aus dem Offenbarungsgehalt der Beschreibung ergibt, gestattet die Erfindung bei verschiedenen elastischen Mit­ teln, welche die Organe 56′′ B ersetzen, die gleichen Federn 56′ A, 56′ B beizubehalten und eine Steigung zu erhalten, die flacher verläuft.

Es versteht sich, daß man die Federstärke der elastischen Or­ gane 56′ A, 56′′ B und 56′ B vermindert, um noch besser die sogen. "trash"-Geräusche zu reduzieren. Man bestimmt das Spiel in Umfangsrichtung zwischen dem Block 101 und den Puffern 102, damit die elastischen Mittel zum Abschluß eingreifen können.

Um die Ideen für einen Winkelweg von 20° zu realisieren, greifen die elastischen Mittel 100 lediglich auf den letzten Winkelgraden des Verdrehwegs und sind somit sehr steif, um federnd zumindest das maximale Motormoment übertragen zu kön­ nen. Der Eingriff kann beispielsweise während der letzten drei Winkelgrade stattfinden und bei einem Motormoment von 15 A bis 17 M · DAN, wobei das maximal übertragbare Moment im Be­ reich von 20 M · DAN liegt. Es wird bevorzugt, daß die Blöcke 101 relativ leicht sind, leichter als ein metallischer Block und daß somit ihre Wirkungen unter dem Einfluß der Zentrifu­ galkräfte auf die Federn 56′ B gering sind.

Bezüglich der Feder 56′ B mit geringem Spiel eingesetzt, sind sie bezüglich dieser Federn wenig aggressiv. Es wird positiv beurteilt, daß die Verwendung von Puffern aus elastomerem Po­ lyester im Verhältnis zu einem Block aus Kautschuk die Hyste­ resis-Phänomene besser bewältigt.

Es versteht sich, daß der Torsionsschwingungsdämpfer ein üb­ licher Dämpfer klassischer Bauart sein kann mit einer fest mit der Nabe verbundenen Nabenscheibe und zwei Führungsrin­ gen, die bezüglich der Nabe frei sind. In einem solchen Fall sind es die Führungsringe, welche die Trägerscheibe für die Reibbeläge trägt. Des weiteren können die Führungsringe fest mit der Nabe verbunden sein und die Nabenscheibe bezüglich der Nabe frei sein. In einem solchen Fall ist es die Naben­ scheibe, die die Trägerscheibe für die Reibbeläge trägt.

Claims (7)

1. Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge mit zumindest zwei koaxialen Teilen (B, C), die ge­ gen Federorgane (56 A, 56 B) gegeneinander verdrehbar sind, wobei die Organe zu einem Teil in Ausnehmungen (57 A, 57 B) des einen der beiden Teile (B, C) und zum anderen Teil in Ausnehmungen (58 A, 58 B) das anderen der beiden Teile (B, C) eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren eines elastischen Organs (56′ B) ein elastisches Mittel (100) stärkerer Steifigkeit eingesetzt ist, das in dem Zentralbereich des Organs (56′ B) einen Block (101) aus relativ steifem Kunststoffmaterial und zwei federnde Puffer (102) umfaßt, die jeweils an einem in Umfangs­ richtung weisendes Ende des Organs (56′ B) mit Spiel be­ züglich des Blocks (101) eingesetzt sind.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, worin die Ausnehmungen (57 A, 57 B, 58 A, 58 B) aus Fenster bestehen und die elastischen Organe (56 A, 56 B), unterschiedlich zu dem elastischen Aufnahme-Organ (56′ B) der elastischen Mit­ tel (100), in Fenster eingesetzt sind, wobei zwischen jedem ihrer in Umfangsrichtung weisenden Enden und dem radialen Rand des Fensters des einen der genannten Teile (A, B) ein Teller (103) zwischengeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Puffer (102) von dem gleichen Teller (103) getragen werden, der den anderen elastischen Organen (56 A, 56 B) zugeordnet ist.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Teller 103 eine Zentralöffnung (113) aufweist und der elastische Puffer (102) eine La­ sche (111) mit einem harpunenförmigen Ende zum Zusam­ menbau durch Einklipsen des Puffers (102) in den Teller (103) besitzt.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zentralöffnung (114) in einer in dem Teller (103) ausgebildeten Vertiefung (110) ausgear­ beitet ist.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 3, wobei das eine der Teile eine Nabenscheibe (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller (103) flach ist und daß die Scheibe (12) der Nabe für den Durchgang der Lasche (111) mit einer Ausnehmung versehen ist.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach mindestens einem der An­ sprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die federn­ den Puffer (102) von den Tellern (103) mit einem leich­ ten Spiel in bezug auf die elastischen Organe (56′ B) ge­ tragen werden.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Block (101) mit Spiel in dem ela­ stischen Organ (56′ B) eingesetzt ist.