DE4090690C2 - Dämpfungsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsscheibe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einer solchen Dämpfungsscheibe, wie sie aus der DE 29 32 972 A1 bekannt ist, sind zwischen einer Eingangsplatte und einer Ausgangsplatte drei Torsionsfedern in Reihe geschaltet, die mittels zweier an einer als Ausgangsplatte dienenden Nabe gela­ gerter Federstütz- und Haltekonstruktionen, die jeweils zwischen zweien der Torsi­ onsfedern angeordnet sind, an Ort und Stelle gehalten werden. Durch diese Konstruk­ tion lassen sich zwar verschiedene Federdämpfungscharakteristiken durch Verwen­ dung verschiedener Federn schaffen, wobei eine Beaufschlagung des inneren Um­ fangsrandes einer Fensteröffnung durch die einen großen Umfangsbereich überspan­ nenden, bei einer Drehbewegung stark nach außen drängenden Federn verhindert wird, so daß die Federcharakteristik von der Drehgeschwindigkeit unbeeinflußt ist. Dafür ist die Konstruktion insbesondere wegen der Notwendigkeit, zwei Federstütz- und Halteelemente vorsehen und an der Nabe lagern zu müssen, aber sehr aufwendig und schwierig zu montieren.

Eine einfacher aufgebaute, mehrere Federn in einer Fensteröffnung aufnehmende Dämpfungsscheibe ist dagegen beispielsweise aus der US 45 91 348 bekannt.

Bei einer Dämpfungsscheibe dieser Art sind, um einen weiten Torsionswinkel­ bereich beizubehalten, zwei Torsionsfedern in Reihe in einer Fensteröffnung ange­ ordnet, und zwischen den Torsionsfedern ist ein "schwimmendes" Federstütz- und Halteelement vorgesehen, das in Umfangsrichtung frei beweglich ist.

Für Dämpfungsscheiben der vorstehenden Art hat die Anmelderin eine Konstruk­ tion aus beweglichen bzw. schwimmenden Verbindungskörpern mit ringförmigen Verbindungs- bzw. Anlenkelementen entwickelt, die verhindern sollen, daß die Halteelemente aufgrund von Zentrifugalkraft in radialer Richtung nach außen vor­ springen.

Bei einer solchen Dämpfungsscheibe, wie sie in der nachveröffentlichten DE 40 90 200 T1 beschrieben und in Fig. 6 gezeigt ist, belegt ein einzelnes Ferderstütz- und Halteelement 55 in einer Fensteröffnung 16 einen relativ großen Raum, derart, daß der Raum in dieser Fensteröffnung auch dann nicht ökonomisch und effektiv genutzt werden kann, wenn die Fensteröffnung mit Hinblick auf das Erreichen weiter Torsionswinkelbereiche eine größere Umfangslänge erhält.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsscheibe der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art so auszubilden, daß zur Bei­ behaltung eines weiteren Torsionswinkelbereichs die Anzahl der in einer Fenster­ öffnung in Reihe angeordneten Federn oder die im Dämpfungsbereich erzeugte Energie erhöht werden kann, indem der für die Anordnung des Federstütz- und Halteelements vorgesehene Raum für die Anordnung neuer Zwischentorsions­ federn genutzt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu sind bei der erfindungsgemäßen Dämpfungsscheibe jeweils mehrere Fensteröffnungen in einem Paar Eingangsseitenplatten und einer zwischen den Seitenplatten angeordneten Ausgangsplatte angeordnet. Torsionsfedern sind in Umfangsrichtung frei zusammendrückbar in Reihe in der Fensteröffnung angeord­ net. Eine in Umfangsrichtung bewegliche Federstütz- bzw. Haltekonstruktion befin­ det sich zwischen den beiden Torsionsfedern. Ein Paar Federaufnahmeteile ist als Federstütz- und Haltekonstruktion drehbar über ein scharnierartiges Teil derart an­ einander angelenkt, daß der in Umfangsrichtung der Federaufnahmeteile vor­ handene Spalt frei verringert werden kann, und zwischen den beiden Federauf­ nahmeteilen ist eine Torsionszwischenfeder im zusammengedrückten Zustand ein­ gesetzt, wobei jedes scharnierartige Teil bzw. Anlenkteil an einem ringförmigen Verbindungselement gehalten bzw. abgestützt ist.

Wenn die Eingangsseitenplatten bei Fahrt zur Ausgangsplatte hin verdreht werden, wird der Spalt zwischen den beiden Federaufnahmeteilen reduziert und die Zwischentorsionsfeder zusammengedrückt. Darauffolgend oder gleichzeitig werden auch die beiden in Reihe angeordneten Torsionsfedern auf beiden Seiten zusam­ mengedrückt. Beim Kompressionshub der beiden Torsionsfedern bewegt sich die Fensterstütz- und Haltekonstruktion in Umfangsrichtung.

Zu diesem Zeitpunkt sind die inneren Umfangsenden der Fensterstütz- und Halte­ konstruktion jeweils durch das ringförmige Verbindungselement zu einer Einheit verbunden bzw. aneinandergelenkt, so daß die Halte- bzw. Stützteile mit der inneren Umfangskante der Fensteröffnung nicht in Kontakt gelangen, wenn sie aufgrund von Zentrifugalkraft in radialer Richtung nach außen vorspringen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Darin zeigt:

Fig. 1 eine zum Teil abgeschnittene Seitenansicht ei­ ner Dämpfungsscheibe gemäß der Erfindung (kerbseitige Ansicht in Ansicht I von Fig. 2);

Fig. 2 eine Schnittansicht des Bereichs II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Stütz- bzw. Haltekonstruktion (bei abgenutztem Belag und vor der Einstellung);

Fig. 4 eine zum Teil abgeschnittene Seitenansicht, die die Erfindung im Zusammenhang mit einer Dämp­ fungsscheibe mit geteilter Nabe zeigt;

Fig. 5 ein Torsionscharakteristik-Diagramm der Kon­ struktion gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer Ausbildung nach dem Stand der Technik.

In Fig. 2 ist eine ausgangsseitige Keilnabe 1 mit einer nicht dargestellten Aus­ gangswelle verkeilt und mit einem mit ihr einstückigen Flansch (Ausgangsplatte) 2 versehen, der sich in radialer Richtung nach außen erstreckt. In axialer Richtung des Flansches 2 ist auf dessen beiden Seiten ein Paar Eingangsseitenplatten 3 angeordnet, wobei die Eingangsseitenplatten 3 an ihren äußeren Umfangsend­ bereichen mit Hilfe von Nieten 8 verbunden sind. Am äußeren Umfangsendbereich einer der Eingangsseitenplatten 3 sind mehrere Pufferplatten 5 befestigt, an deren beiden Seiten wiederum Eingangsbeläge 6 befestigt sind. Die Eingangsbeläge 6 befinden sich zum Beispiel zwischen Schwungrad und Andrückplatte und werden mit Drehkraft beaufschlagt.

Zwischen dem auf der inneren Umfangsseite gelegenen Bereich beider Seiten­ flächen des Flansches 2 und dem auf der inneren Umfangsseite gelegenen Bereich jeder Eingangsseitenplatte 3 befinden sich ringförmige Reibelemente 10, und zwischen einem der Reibelemente 10 und der entsprechenden Eingangsseiten­ platte 3 sind eine Halteplatte 11 und eine Belleville-Feder 12 angeordnet.

Eine Fensteröffnung 16 für Torsionsfedern ist in dem Flansch 2 ausgebildet, und eine entsprechende Fensteröffnung 17 für Torsionsfedern ist in jeder Eingangs­ seitenplatte 3 ausgebildet. In diesen Fensteröffnungen 16 und 17 sind Torsions­ federn 18 angeordnet, und zwar so, daß sie in Umfangsrichtung frei zusammen­ drückbar sind.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Fensteröffnungen 16 in dem Flansch 2 in Umfangsrich­ tung mit gleichen Abständen zueinander an drei Stellen vorgesehen, und zwei Tor­ sionsfedern 18 werden in Umfangsrichtung nacheinander in Reihe in jeder Fensteröffnung 16 angeordnet, und zwar in zusammengedrücktem Zustand. Zwischen der vorderen und hinteren Torsionsfeder 18 in der Fensteröffnung 16 befindet sich eine Federstütz- und Haltekonstruktion 20, die in Umfangsrichtung beweglich ist. Die Torsionsfeder 18 entspricht dem Master-Slave-Typ, das heißt in ihr befindet sich eine Nebenfeder 19.

Die Fensteröffnungen 17 in der Eingangsseitenplatte 3 sind in Umfangsrichtung gleich beabstandet an drei Stellen vorgesehen und entsprechen in deren Anord­ nung den Fensteröffnungen 16 in dem Flansch 2.

Die Federhalte- bzw. Stützkonstruktion 20 besteht aus einem Paar vorderer und hinterer Federaufnahmeteile 22, die in Umfangsrichtung beabstandet sind, und die inneren Endbereiche in radialer Richtung jedes Federaufnahmeteils 22 erstrecken sich gegenseitig hin zu den einander gegenüberliegenden Seitenteilen, und an ihren vorderen Enden sind parallel zu jeder Ausgangswellenmitte zapfenförmige Ansätze bzw. Vorsprünge 21 einstückig ausgebildet. Die beiden vorspringenden Teile 21 sind an einem gemeinsamen Zapfen bzw. Bolzen 25 befestigt, und beide Federaufnahmeteile 22 sind drehbar aneinandergelenkt, wobei durch diese Drehung bzw. Drehbarkeit der in Umfangsrichtung vorhandene Spalt zwischen den beiden Federaufnahmeteilen 22 reduziert werden kann.

Für jede Federstütz- und Haltekonstruktion 20 sind drei Zapfen bzw. Bolzen 25 an einem ringförmigen Verbindungselement oder Verbindungsteil 30 gehalten, und zwar koaxial zur Kupplungswellenmitte und derart, daß die Federstütz- und Haltekonstruktionen 20 an drei Stellen gleichzeitig im gleichen Winkel in Umfangs­ richtung beweglich sind, ohne daß sie in radialer Richtung nach außen vorspringen.

Zwischen den beiden Federaufnahmeteilen 22 ist eine Zwischentorsionsfeder 27 in Umfangsrichtung in zusammengedrücktem Zustand angeordnet. Bei dieser Aus­ führungsform besitzt die Zwischentorsionsfeder 27 eine geringere Federkraft als die vorderen und hinteren Torsionsfedern 18, derart, daß sie als Dämpfungs­ element der ersten Stufe dient.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Federstütz- und Halte­ konstruktion 20, wobei jedes Federaufnahmeteil 22 kreisförmig ausgebildet ist, und zwar derart, daß es den gesamten Endbereich der Torsionsfeder 18 stützt bzw. hält. Ein zylinderförmiger Vorsprung 26 ist im mittleren Teil so ausgebildet, daß er beidseitig zur gegenüberliegenden Seite des gegenüberliegenden Federauf­ nahmeteils 22 vorspringt. Ein teilweise bogenförmiges Stopper/Feder-Führungs­ element 28, das sich beidseitig in Richtung auf das gegenüberliegende Seitenelement erstreckt, ist in radialer Richtung einstückig am äußeren Endbereich ausgebildet.

Die Funktions- bzw. Betriebsweise ist folgendermaßen: Durch die Zunahme des Rotationsdrehmoments drehen sich, wenn die Seitenplatten 3 in Fig. 1 zum Beispiel gegenüber dem Flansch 2 hin zur Seite der Drehrichtung R verdreht werden, die Federaufnahmeteile 22 der Federstütz- und Haltekonstruktion 20 um den Zapfen bzw. Bolzen 25 und kommen einander näher, wodurch die als erste Stufe arbeitende Zwischentorsionsfeder 27 zusammengedrückt wird. Wenn die Stopper/Führungs-Elemente 28 der Federaufnahmeteile 22 aneinander zur Anlage gelangen, ist die Kompression der Zwischentorsionsfeder 27 beendet, und es werden die vorderen und hinteren Torsionsfedern 18 als zweite Stufe zusammen­ gedrückt. Während des Kompressionshubes der Torsionsfeder 18 bewegt sich die Federstütz- und Haltekonstruktion 20 in Fig. 1 hin zur Seite der Drehrichtung R. Inzwischen können durch Einstellen der Last der Federn 18, 27 drei Federn 18, 27 in der ersten Stufe zusammengedrückt werden, und nur zwei Torsionsfedern 18 können in der zweiten Stufe zusammengedrückt werden.

Da bei diesem Torsionsvorgang durch das Reibelement 10 Kontakt hergestellt wird, wird ein Hysteresedrehmoment aufgebaut. Da die drei Haltekonstruktionen 20 darüber hinaus durch ringförmige Verbindungselemente 30 aneinandergelenkt bzw. miteinander verbunden sind, springen sie in radialer Richtung nicht nach außen.

Weitere Ausführungsformen

(1) Fig. 4 bezieht sich auf ein Beispiel, in welchem die neuartige Stützkonstruktion auf eine Dämpfungsscheibe mit geteilter Nabe Anwendung findet, das heißt der Flansch (Ausgangsplatte) 2 der Keilnabe 1 ist in einen inneren Flanschteil 2a und einen äußeren Flanschteil 2b geteilt.

In dem inneren Flanschteil 2a ist eine Fensteröffnung (Kerbe) 36 für die erste Stufe ausgebildet, und ein sich gabelförmig weitender Bereich 2c ist im inneren Endbe­ reich des äußeren Flanschteils 2b derart ausgebildet, daß beide Seiten in axialer Richtung des inneren Flanschteils 2a abgedeckt werden, und in dem inneren Flanschteil 2a ist in diesem sich weitenden Bereich 2c eine der Fensteröffnung 36 entsprechende Fensteröffnung 37 für die erste Stufe ausgebildet.

In den Fensteröffnungen 36, 37 sind für geringen Federkontakt ausgelegte Tor­ sionsfedern 38 der ersten Stufe in Umfangsrichtung in zusammengedrücktem Zustand angeordnet.

An der Innenkante des äußeren Flanschteils 2b und an der Außenkante des inneren Flanschteils 2a sind ein konvexer Teil 51 und ein konkaver Teil 50, die mit­ einander verbunden sind, in Umfangsrichtung beabstandet ausgebildet.

Zwischen dem sich weitenden Bereich 2c des äußeren Flanschteils 2b und beiden Seiten des inneren Flanschteils 2a sind über einen geringen Reibungskoeffizienten verfügende Reibelemente 39 für die erste Stufe angeordnet, während zwischen dem sich weitenden Bereich 2c und den beiden Seitenplatten 3 über einen hohen Reibungskoeffizienten verfügende Reibelemente 40 vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Zwischentorsionsfedern 27 stärker als die Torsionsfedern 38 der ersten Stufe und sind in ihrer Stärke zum Beispiel gleich eingestellt wie die vorderen und hinteren Torsionsfedern 18.

Der äußere Aufbau ist identisch mit Fig. 1, so daß auch gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.

Die Betriebsweise ist wie folgt: In der ersten Stufe (zum Beispiel im Leerlauf) werden der äußere Flanschteil 2b und die Seitenplatte 3 integral hin zum inneren Flanschteil 2b verdreht, zum Beispiel zur Seite der Drehrichtung R, und dadurch werden die Torsionsfedern 38 der ersten Stufe zusammengedrückt. Da der sich weitende Bereich 2c des äußeren Flanschteils 2b und das Reibelement 39 der ersten Stufe zwischen den beiden Seiten des inneren Flanschteils 2a einander berühren, wird ein kleines Hysteresedrehmoment aufgebaut.

Beim Übergang von der Leerlaufgeschwindigkeit zu niedriger Fahrgeschwindigkeit verbinden sich im Zuge des ansteigenden Drehmoments der konkave Bereich 50 des inneren Flanschteils 2a und der konvexe Bereich 51 des äußeren Flanschteils 2b, und zwar derart, daß die beiden Flanschteile 2a, 2b zu einem Körper verbunden werden, und in der zweiten Stufe werden die Eingangsseitenplatten 3 zu den Flanschteilen 2a, 2b hin zur Seite der Drehrichtung R verdreht, wodurch die in Reihe angeordneten drei Federn gleichzeitig zusammengedrückt werden, nämlich die Torsionsfedern 18 und die Zwischentorsionsfeder 27. Beim Kompressionshub der zweiten Stufe verkleinert sich der Spalt zwischen beiden Federaufnahmeteilen 22, und die Federstütz- und Haltekonstruktion 20 bewegt sich hin zur Seite der Drehrichtung R. Da die Eingangsseitenplatten 3 und das Reibelement 40 der zweiten Stufe in dem sich weitenden Bereich 2c des äußeren Flanschteils 2b in diesem Moment einander berühren, wird eine relativ große Hysterese erzeugt.

Wenn die Stopper/Feder-Führungselemente 28 beider Federaufnahmeteile 22 aneinander anliegen, ist die Kompression der Zwischentorsionsfeder 27 vorüber, und es werden in der dritten Stufe nur die vorderen und hinteren Torsionsfedern 18 zusammengedrückt. Im Verlauf dieser dritten Stufe wird die Federkonstante der drei Reihenfedern geändert in die Federkonstante von zwei Reihenfedern, weshalb die Federfestigkeit größer ist als in der zweiten Stufe.

Fig. 5 zeigt die Torsionscharakteristik der Ausführungsform gemäß Fig. 4, wobei die Ordinate T das Drehmoment und die Abszisse O den Torsionswinkel angibt. Der Torsionswinkel θ bis θ1 bezieht sich auf die erste Stufe, der Torsionswinkel θ1 bis θ2 auf die zweite und der Torsionswinkel θ2 bis θ3 auf die dritte Stufe.

(2) Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausbildung mit geteilter Nabe kann die Torsions­ feder 27, die stärker ist als die Torsionsfeder 38 der ersten Stufe, ersetzt werden durch eine Feder, die schwächer ist als die Torsionsfeder 18.

(3) Es kann aber auch bei der in Fig. 4 gezeigten Ausbildung die Zwischen­ torsionsfeder 27 ersetzt werden durch eine Feder, die stärker ist als die Torsions­ feder 18.

(4) Sowohl die erste als auch zweite Ausführungsform sind derart ausgelegt, daß die Kompression der Zwischentorsionsfeder 27 beendet ist, sobald die Stopper/­ Feder-Führungselemente 28 der Federaufnahmeteile 22 aneinander anliegen. Es ist aber auch eine Konstruktion möglich, bei welcher der Kompressionshub durch vollständige Kompression der Zwischentorsionsfeder 27 beendet wird, bevor die Führungsteile 28 aneinander zur Anlage gelangen.

Wirkungsweise der Neuerung

(1) Ein Paar Federaufnahmeteile 22 ist mittels eines scharnierartigen Elements derart aneinandergelenkt bzw. miteinander verbunden, daß der in Umfangsrichtung vorhandene Spalt frei verkleinert werden kann, da die zwischen zwei vorderen und hinteren Torsionsfedern 18 gelegene Federstütz- und Haltekonstruktion 20 und eine zwischen den beiden Federaufnahmeteilen 22 in Umfangsrichtung zusamm­ endrückbar angeordnete Zwischentorsionsfeder 27 vorgesehen sind, so daß also die Anzahl der in einer Fensteröffnung in Reihe angeordneten Federn erhöht und dadurch ein weiterer Torsionswinkel erreicht werden kann.

(2) Der für die Haltekonstruktion 20 vorgesehene Installationsraum wird ebenfalls für das Einsetzen einer neuen Zwischentorsionsfeder 27 genutzt, weshalb der Tor­ sionswinkel weiter gestaltet werden kann, ohne die Umfangslänge der Fenster­ öffnung 16 vergrößern zu müssen. Verhindert werden auch größere Abmessungen der Dämpfungsscheibe und verminderte Dauerhaftigkeit.

(3) Wenn darüber hinaus der Torsionswinkelbereich zum Beispiel gleich eingestellt wird wie der Torsionswinkelbereich bei dem herkömmlichen Typ mit zwei Reihen­ federn wird die Anstiegsrate des Drehmoments erhöht, was zu einer Zunahme der erzeugten Energie führt.

Mit Hinblick auf die größere Anzahl der in Reihe angeordneten Federn, das Er­ reichen eines breiteren Torsionswinkels und die Stabilisierung des Kompressions­ vorgangs erscheint die hier beschriebene Dämpfungsscheibe ideal für den Einsatz in Fahrzeugen.

Claims (1)

1. Dämpfungsscheibe mit einer Vielzahl von Fensteröffnungen, die jeweils in einem Paar Eingangsseitenplatten und einer zwischen diesen befindlichen Ausgangsplatte ausgebildet sind, und mit Torsionsfedern, die in Umfangsrichtung frei zusammendrückbar in Reihe in den Fensteröffnungen angeordnet sind, wobei zwei Torsionsfedern in Umfangsrichtung jeweils vorne und hinten in einer Fensteröffnung angeordnet sind, wobei eine Federstütz- und Haltekonstruktion in Umfangsrichtung beweglich zwischen den beiden Torsionsfedern vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Federstütz- und Haltekonstruktion (20) aus einem Paar Federaufnahmeteilen (22) besteht, die über ein scharnierartiges Anlenkteil drehbar miteinander verbunden sind, und daß eine Zwischentorsionsfeder (27) zwischen den beiden Federaufnahmeteilen (22) zusammendrückbar angeordnet ist, und daß jedes scharnierartige Anlenkteil an einem gemeinsamen ringförmigen Verbindungsteil (30) abgestützt und gehalten wird.