DE4139939C2

DE4139939C2 - Torsionsschwingungsdämpfer mit elastischem Federkörper

Info

Publication number: DE4139939C2
Application number: DE19914139939
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Foerster; Bernhard Dipl Ing Schierling
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1991-12-04
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2011-12-05
Also published as: DE4139939A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, welche konzentrisch zueinander verdrehbar und konzentrisch zu einer Drehachse angeordnet sind, einer Torsionsfederanordnung mit wenigstens einer Schraubenfeder, die funktionsmäßig zwischen Eingangsteil und Ausgangsteile angeordnet ist und die infolge ihrer Länge konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist und axial und zumindest nach radial außen in einem oder beiden der Teile Eingangsteil oder Ausgangsteil geführt ist.

Ein Torsionsschwingungsdämpfer der o. g. Bauart ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 39 01 571 bekannt. Bei diesem bekannten Torsionsschwingungsdämpfer sind Schraubenfedern vorgesehen, die über einen großen Winkel der Umfangserstreckung verlaufen und demzufolge auf eine konzentrisch zur Drehachse angeordneten Bahn angeordnet sind. Diese Federn sind sowohl in axialer Richtung als nach radial außen hin geführt. Diese Federn sind entsprechend ihrer Bestimmung mit einer sehr niedrigen Federkennlinie ausgestattet und so besteht die Gefahr, daß sie bei großen Momenten auf Block gehen können. Dies bringt nicht nur unangenehme Geräusche mit sich, sondern es entstehen an den Federn Setzerscheinungen, die sich ungünstig auf den späteren Betrieb auswirken können.

Weiterhin ist es aus der DE-Offenlegungsschrift 40 33 131 bekannt, Schraubenfedern mit Federsitzen an den beiden Enden zu versehen, wobei wenigstens an einem der Federsitze ein elastischer Anschlag angebracht ist, der in das Innere der entsprechenden Feder hineinreicht und bei entsprechender Drehmomentbeaufschlagung als zusätzliches Federelement wirkt, und somit eine steiler ansteigende Federkennlinie erzeugt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Schrauben federn der vorgenannten Bauart mit möglichst einfachen Mitteln eine Progression in der Federkennlinie zu erzielen, ohne daß die flache Grundfederkennlinie beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die Anordnung eines elastischen Körpers im Inneren der Schraubenfeder, der nach dem Zurückle gen eines vorgegebenen Federweges zum Einsatz kommt, werden die obengenannten Nachteile des Standes der Technik vermieden. Durch die freischwimmende Anordnung des elastischen Körpers er gibt sich einmal eine problemlose Montage und zum anderen wird die Schraubenfeder in keiner Weise behindert. Dabei ist der elastische Körper im Außendurchmesser so ausgebildet, daß er ohne axiale Kraftbeaufschlagung in den Innendurchmesser der Schraubenfeder hineinpaßt. Sobald der Federweg der Schraubenfe der soweit aufgebraucht ist, daß nunmehr auch der elastische Körper komprimiert wird, werden die beiden Federkennlinien addiert, da beide Federn parallel zueinander wirksam sind. Da bei kommt im Verlauf der Kompression des elastischen Körpers noch ein zusätzlicher Effekt zustande, der im vorliegenden Fall sehr erwünscht ist. Durch die Kompression des elastischen Kör pers wird dieser im Durchmesser aufgeweitet und legt sich von innen her an die Windungen der Schraubenfeder an. Dadurch wird zusätzlich zur steileren Federkennlinie eine Reibkraft erzeugt, so daß die Federkennlinie gegen das Ende zu progressiv an steigt. Dieser progressive Anstieg der Federkennung behindert die beim Stand der Technik aufgezeigten Mängel.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß sowohl die Schraubenfeder als auch der elastische Körper entsprechend ihrer Einbaulage vorgekrümmt ausgebildet sind. Dadurch wird nicht nur ein leichterer Einbau erzielt, sondern zusätzlich die Grundreibung zumindest im annähernd entspannten Zustand stark verringert.

Dabei wird der elastische Körper vorzugsweise aus einem elasto meren Material hergestellt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eignet sich die Kombination einer Schraubenfeder mit einem elastomeren Körper im Inneren besonders für die Anordnung in einem Zweimassen schwungrad. Bei einer solchen Anordnung sind die Schraubenfe dern üblicherweise in einem Kanal geführt, der zumindest teil weise mit einem Schmier- und/oder Kühlmittel gefüllt ist. In diesem Medium ist der elastische Körper freischwimmend angeord net, so daß er zumindest in seiner umfangsmäßig nicht belaste ten Stellung keine Beeinträchtigung der flachen Federkennlinie der Schraubenfeder bewirkt und somit die Konstruktion mit einer sehr geringen Grundreibung auskommt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung bietet sich in besonders vor teilhafter Weise dort an, wo die Schraubenfeder mit dem elasti schen Körper zu einer Torsionsfederanordnung gehört, welche insgesamt nur aus vorgekrümmten Schraubenfedern mit flachen Federkennlinien besteht, die alle auf einem gleichen mittleren, großen Durchmesser angeordnet sind. Eine solche Ausführung eines Torsionsschwingungsdämpfers ist sehr einfach im Aufbau und ermöglicht sowohl eine flache Federkennlinie als auch eine geringe Grundreibung.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Beispieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die Prinzipdarstellung der vorgekrümmten Schraubenfeder mit dem vorgekrümmten elastischen Körper;

Fig. 2 die Federkennung entsprechend Fig. 1.

Fig. 1 zeigt als Prinzipdarstellung die Anordnung einer Schrau benfeder 5 mit großer umfangsmäßiger Ausdehnung, die, bei spielsweise vorgekrümmt, in einem Kanal 7 geführt ist und dabei konzentrisch zur Drehachse 3 angeordnet ist. Um diese Drehachse 3 ist sowohl das Eingangsteil 1 als auch das Ausgangsteil 2 der Torsionsfederanordnung 4 drehbar gelagert. Im Inneren der Schraubenfeder 5 ist ein elastischer Körper aus einem Elastomer angeordnet, der im entspannten Zustand des gesamten Systems entsprechend der Fig. 1 eine geringere umfangsmäßige Ausdehnung hat als die Schraubenfeder 5.

Ausgehend vom entspannten Zustand gemäß Fig. 1 wird angenommen, daß das Eingangsteil 1 entgegen dem Uhrzeigersinn drehmomentbe aufschlagt wird, so daß die Schraubenfeder 5 im Kanal 7 um den Winkel α₁ komprimiert wird. Es entsteht dabei eine Feder kennlinie I gemäß Fig. 2, wobei hier über den Verdrehwinkel das Moment M aufgetragen ist. Die Federkennlinie I verläuft ge radlinig mit geringer Steigung über den Winkelbereich α₁, da in diesem Bereich lediglich die Torsionsfederanordnung mit der Schraubenfeder 5 beaufschlagt ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß umfangsmäßig beispielsweise zwei oder vier dieser Schraubenfedern 5 vorgesehen sein können, die ent weder parallel oder in Reihe geschaltet sind. Nach dem Auf brauch des Verdrehwinkels α₁ kommt zusätzlich zur Belastung der Schraubenfeder 5 die Belastung des elastischen Körpers 6 hinzu. Dadurch entsteht im Bereich des Verdrehwinkels α₂ die Federkennlinie II. Diese stellt anfangs die reine Addition der Federkennlinien von Schraubenfeder 5 und elastischem Kör per 6 dar und ist daher gegenüber der Federkennlinie I eben falls gerade ausgebildet, nur mit einer größeren Steigung. Im Verlauf des Verdrehwinkels α₂ jedoch wird der elastische Körper 6 infolge seiner Kompression und der damit verbundenen Durchmesservergrößerung von innen her an den einzelnen Windun gen der Schraubenfeder 5 zur Anlage kommen und dadurch einen zusätzlichen Reibungseffekt erzeugen. Dies drückt sich in der Federkennlinie II dadurch aus, daß sie zu größerem Verdrehwin kel hin eine stärkere Progressivität aufweist und von der gera den Linie abweicht zu größeren Momenten hin. Dieser Effekt ist sehr erwünscht, da dadurch die Schraubenfeder 5 davor bewahrt wird, bei Momentenspitzen auf Block zu gehen.

Die Anwendung einer vorgekrümmten Schraubenfeder und eines vor gekrümmten elastischen Körpers bringt besondere Vorteile im sogenannten Zweimassenschwungrad, bei welchem große Verdreh winkel und flache Federkennlinien erwünscht sind. Durch das dort vorhandene Schmier-, Dämpf- bzw. Kühlmedium können die elastischen Körper frei innerhalb der Schraubenfedern schwim men, wodurch die Grundreibung bei kleinen Verdrehwinkeln auf einem erwünschten niedrigen Niveau gehalten werden kann.

Claims

1. Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraft fahrzeugs, bestehend aus einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, welche konzentrisch zueinander verdrehbar und konzentrisch zu einer Drehachse ange ordnet sind, einer Torsionsfederanordnung mit wengistens einer Schraubenfeder, die funktionsmäßig zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil angeordnet ist und die infolge ihrer Länge konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist und axial und zumindest nach radial außen in einem oder beiden der Teile Eingangsteil oder Ausgangsteil geführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Inneren der Schraubenfedern (5) ein elastischer Körper (6) angeordnet ist, der im Ruhezustand der Torsionsfederanordnung (4)

a) freischwimmend angeordnet ist,
b) dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der Schraubenfe der (5) entspricht,

und wobei während der Kompression des elastischen Körpers (6) dessen Außen durchmesser aufgeweitet wird und an den Windungen der Schraubenfeder (5) von innen her zur Anlage kommt und so eine zusätzliche Reibkraft erzeugt.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sowohl die Schraubenfeder (5) als auch der elastische Körper (6) entsprechend ihrer Einbaulage vorge krümmt ausgebildet sind.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der elastische Körper (6) aus einem elasto meren Material besteht.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß Eingangs- und Ausgangsteil (1, 2) Elemen te eines Zweimassenschwungrades sind, wobei Schraubenfeder (5) und elastischer Körper (6) in einem konzentrisch zur Drehachse (3) ausgebildeten Kanal (7) geführt sind, der zumindest teilweise mit einem Schmier- und/oder Kühlmittel gefüllt ist.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schraubenfeder (5) mit dem elastischen Körper (6) Teil der einzigen Torsionsfederanordnung (4) ist.