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Die
Erfindung bezieht sich auf Drehschwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Derartige Drehschwingungsdämpfer, die insbesondere für Kraftfahrzeuge
eingesetzt werden, umfassen zwei koaxial angeordnete Teile, einen
primären
und einen sekundären
Teil, die im Verhältnis
zueinander drehbar gegen mindestens eine Feder angebracht sind,
die sich insgesamt in Kreisumfangsrichtung entsprechend einem Kreisbogen
erstreckt, wobei die Feder durchgehend aufeinanderfolgend mindestens
zwei gerade Abschnitte umfasst, deren Mittellinien jeweils Tangenten
zu dem Kreisbogen bilden.
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Ein
derartiger Drehschwingungsdämpfer kann
beispielsweise zu einer Kupplung gehören, wobei es sich sowohl um
eine getrennt vorgesehene Kupplung als auch um eine Kupplung handeln
kann, die in dem Gehäuse
eines hydraulischen Kopplungsorgans eingesetzt wird.
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Er
hat die Aufgabe, eine angemessene Filterung der Vibrationen zwischen
dem Motor und den Rädern
sicherzustellen.
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Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Fall, in dem es sich
aus besonderen Dämpfungsgründen bei
mindestens einer der eingesetzten Federn um eine Feder mit relativ
großer
Länge handelt, wobei
der Winkel am Mittelpunkt des Kreisbogens, der durch ihren Verlauf
begrenzt wird, beispielsweise größer als
90° ist.
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Am
häufigsten
handelt es sich gleichzeitig um eine Feder mit relativ geringer
Steifigkeit.
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Eine
der Schwierigkeiten bei einer derartigen Feder besteht darin, dass
sie sich möglichst
optimal, ohne überflüssige Reibung,
in die zwangsläufig
gekrümmte
Aufnahme einpassen muss, in der sie eingesetzt wird.
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Andernfalls
könnte
sie in unkontrollierter und auf jeden Fall störender Form radial mit dem
einem und/oder dem anderen der betreffenden koaxialen Teile zwischen
ihren Enden in Berührung
kommen.
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Eine
erste, bereits bekannte Lösung
besteht darin, diese Feder passend zu der Aufnahme, in der sie eingesetzt
wird, auszuformen, indem man ihr von vornherein eine Krümmung verleiht,
die in etwa der Krümmung
der Aufnahme entspricht. Derartig vorgeformte Federn, die insgesamt
kontinuierlich kreisbogenförmig
entsprechend dem Durchmesser vorgeformt sind, auf dem sie angeordnet
werden, sind beispielsweise aus der
DE 37 21 711 A1 bekannt.
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Eine
solche Formgebung ist jedoch von ihrer Ausführung her aufwendig und kostenintensiv,
wobei die einzelnen Windungen dieser Feder nacheinander auf ihrer
radial am weitesten außen
liegenden Seite voneinander entfernt werden müssen oder die gesamte Einheit
direkt mittels Warmformung auszuführen ist.
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Eine
zweite, ebenfalls bereits bekannte Lösung besteht darin, die Feder
in getrennte Abschnitte zu unterteilen, wobei zwischen diesen Abschnitten für ihre Auflage
geeignete keilförmige
Zwischenstücke
eingesetzt werden, was darauf hinausläuft, dass eine einzige, entsprechend
einem kreisförmigen
Umriss angeordnete gekrümmte
Feder durch eine Mehrzahl von geraden Federn ersetzt wird, die entsprechend
einem insgesamt polygonalen Umriss hintereinander angeordnet werden.
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Abgesehen
davon, dass die zwischen diesen geraden Federn eingesetzten Zwischenstücke in aufwendiger
Form zusätzliche
Teile darstellen, besteht jedoch die Notwendigkeit, jeweils eine
Windung jeder dieser geraden Federn an jedem ihrer Enden für ihre angemessene
Auflage auf den Zwischenstücken
abzuschrägen.
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Daraus
ergibt sich bei sonstiger Gleichheit der übrigen Bedingungen insgesamt
eine entsprechend verringerte Wirksamkeit nach Maßgabe der Gesamtzahl
der auf diese Weise abgeschrägten
und somit verminderten bzw. sogar "toten" Windungen, die bei einer derartigen
Feder zwangsläufig
vorkommen.
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Ein
Drehschwingungsdämpfer
der eingangs genannten Art ist ferner aus der
DE 41 24 614 A1 bekannt.
Er hat zwei koaxiale Teile, die entgegen mindestens einer Feder
relativ zueinander verdrehbar sind. Die Feder erstreckt sich dabei
insgesamt in Kreisumfangsrichtung entsprechend einem Kreisbogen
und umfasst durchgehend aufeinanderfolgend mindestens zwei gerade
Abschnitte, deren Mittellinien jeweils Tangenten zu dem Kreisbogen
bilden.
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Hierbei
handelt es sich jedoch um eine langgestreckte Spiralfeder, die nicht
abschnittsweise vorgeformt ist. Durch die Verwendung einer langgestreckten
Feder, die durch radial von außen
eingedrückte
Keilfedertöpfe
in einzelne gerade Abschnitte unterteilt wird, sollen hierbei die
Nachteile einer insgesamt kreisbogenförmig vorgeformten Feder überwunden
werden, die in dem hohen fertigungstechni schen Aufwand bei der Herstellung
einer gekrümmten
Feder mit ausreichender Präzision
liegen.
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Diese
Verwendung einer langgestreckten und somit nicht vorgeformten Feder
ist allerdings mit erheblichen Nachteilen verbunden. So erhöht das Eindrücken der
Keile von der Außenseite
der Feder die Vorspannung in den den Keilen gegenüberliegenden
radial innenliegenden Windungsbereichen. Durch das Auseinanderdrücken zweier
benachbarter Windungen der Feder an der Außenseite wird in dem dazwischenliegenden
und radial innenliegenden Windungsbereich eine Torsionsspannung
hervorgerufen, die dauerhaft erhalten bleibt und die Feder dauerhaft
zusätzlich
beansprucht. Diese Torsionsspannung wird beim Betrieb des Drehschwingungsdämpfers noch
von der normalen Betriebsspannung überlagert, wodurch es zu unzulässig hohen
Gesamtbelastungen und somit zu Ermüdungserscheinungen oder sogar
zu Beschädigungen
der Feder kommen kann. Eine ordnungsgemäße Funktion des Drehschwingungsdämpfers ist
dann nicht mehr gewährleistet,
was zu weiteren Beschädigungen
am Fahrzeug, insbesondere am Motor oder am Getriebe führen kann.
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Ein
weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass durch das Auseinanderspreizen
der radial äußeren Windungsbereiche
wirksame Federwindungen verloren gehen. Zwischen den jeweils an
den beiden Seiten eines eingedrückten
Keils anliegenden Windungen ist ein Zusammenfedern nicht mehr möglich. Hier
entsteht gewissermaßen
eine „tote" Windung. Dadurch
ergibt sich insgesamt eine deutlich verringerte Wirksamkeit des
Drehschwingungsdämpfers.
Das wiederum kann inabesondere bei Kraftfahrzeugen mit einem entsprechenden
Komfortverlust verbunden sein. Insofern entspricht die aus der
DE 41 24 614 A1 bekannte
Art der zwangsweisen Knickung einer geraden Feder hinsichtlich dieser
nachteilhaften Wirkung der bereits zuvor beschriebenen zweiten vorbekann ten
Lösung,
bei der anstelle einer durchgehenden Feder jedoch mehrere voneinander getrennte
Einzelfedern eingesetzt werden.
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Darüber hinaus
besteht bei der Ausführungsform
gemäß der
DE 41 24 614 A1 noch
der Nachteil eines erheblich höheren
Aufwands bei der Montage des Drehschwingungsdämpfers mit langgestreckten Federn.
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Darüber hinaus
ist auch aus der
US 45 30 673 ein
Drehschwingungsdämpfer
bekannt, bei dem von außen
in die Feder eingedrückte
Keile mit den genannten Nachteilen bei der Wirksamkeit der Feder eingesetzt
sind. Dieser Drehschwingungsdämpfer hat
jedoch keine Federn mit durchgehend aufeinanderfolgend angeordneten
geraden Abschnitten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen preiswert herzustellenden
und leicht montierbaren Drehschwingungsdämpfer der eingangs genannten
Art zu schaffen, der auf konstruktiv einfache Weise die genannten
Nachteile vermeidet und bei dem bei einer hohen Wirksamkeit die
Gefahr von Ermüdungserscheinungen
oder von Beschädigungen
der Federn nicht besteht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Drehschwingungsdämpfer
nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Wesentlich
bei der erfindungsgemäßen Lösung ist
es, dass die Feder entsprechend ihrer abschnittsweisen Ausbildung
vorgeformt ist.
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Die
wesentlichen Vorteile bestehen dabei darin, dass einerseits sich
keine zusätzlichen
Torsionsspannungen ergeben, so dass es nicht zu unzulässig hohen
Gesamtbelastungen der Feder kommen kann und dass die Wirksamkeit
des Drehschwingungsdämpfers
nicht beeinträchtigt
wird, da alle Windungen der Federn voll wirksam werden können.
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Darüber hinaus
ist eine derartige Vorformung der Feder im Gegensatz zu einer insgesamt
kreisbogenförmig
vorgeformten Feder mit einem nur geringen Aufwand verbunden, da
die Vorformung nur an den Verbindungsstellen zwischen den geraden
Abschnitten erfolgen muss.
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Vorzugsweise
ist an der Verbindung zwischen zwei ihrer geraden Abschnitte jeweils
nur eine Windung von den sie umgebenden Windungen abgesetzt, wodurch
die entsprechende Formgebung vorteilhafterweise minimiert wird und
wobei gleichzeitig neben dem Wegfall aller Zwischenstücke nur
die beiden Endwindungen abgeschrägt
werden. Das gleiche gilt auch, wenn die Feder bei einer Anzahl von mehr
als zwei geraden Federabschnitten entsprechend einem polygonalen
Umriss verläuft.
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So
lässt sich
die erfindungsgemäß eingesetzte
Feder insgesamt relativ leicht herstellen, da ihre Formgebung nur
eine begrenzte Anzahl von Windungen betrifft und vorteilhafterweise
mittels Kaltformung erfolgen kann und da sie als "tote" Windungen nur die
an ihren Enden vorgesehenen "toten" Windungen umfasst.
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Der
erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer ist
bei einfacher Konstruktion kostengünstig herzustellen und leicht
zu montieren.
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus
der nachfolgenden Beschreibung, die als Beispiel unter Bezugnahme
auf die beigefügten
schematischen Zeichnungen angeführt
wird, welche folgendes darstellen:
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1 ist eine Längsteilschnittansicht
eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers entsprechend
der gestrichelten Linie I-I von 2.
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2 ist eine Querteilschnittansicht
eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers entsprechend
der gestrichelten Linie II-II von 1.
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3 zeigt in vergrößertem Maßstab und unter
Beschränkung
auf die Feder das Detail von 2,
das durch einen eingerahmten Bereich III in dieser 2 bezeichnet wird.
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Die 4, 5 sind Querteilschnittansichten, die
sich entsprechend der Ansicht von 2,
von der sie jeweils nur einen Teil wiedergeben, auf zwei verschiedene
Ausführungsvarianten
beziehen.
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Wie
durch diese Figuren veranschaulicht wird, umfasst der erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfer 10 in
einer an sich bekannten Form zwei koaxial angeordnete Teile 10A, 10B – einen
primären
und einen sekundären
Teil -, die im Verhältnis zueinander
drehbar gegen mindestens eine Feder 11 in der Ausführung als
Schraubenfeder angebracht sind, die sich insgesamt in Kreisumfangsrichtung
entsprechend einem Kreisbogen C erstreckt.
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Dieser
Kreisbogen C erstreckt sich hier gemäß 2 über
etwa 180°.
An ein und demselben Kreisumfang wirken somit nur zwei Federn 11,
von denen nur eine in den Figuren dargestellt ist.
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Da
es sich hier beispielsweise um die Anwendung der Erfindung auf die
Druckplatte oder das Schwungrad einer für einen getrennten Einsatz
bestimmten Kupplung und praktisch einer Kraftfahrzeugkupplung handelt,
umfasst der primäre
Teil 10A zwei ringförmige
Flansche 12, 13, zwischen denen ein Zwischenring 14 an
ihrem Umfang mit größerem Durchmesser
angeordnet ist, wobei dieser Zwischenring 14 einen Anlasserzahnkranz 15 trägt.
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Der
ringförmige
Flansch 12 hat radial eine geringere Ausdehnung als der
ringförmige
Flansch 13, wobei dieser an seinem Umfang mit kleinerem Durchmesser
eine Nabe 16 trägt,
die für
die drehfeste Verbindung mit der Kurbelwelle des Motors des betreffenden
Kraftfahrzeugs geeignet ist.
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Die
ringförmigen
Flansche 12, 13 weisen in Übereinstimmung zueinander Auflagen 18 auf,
gegen welche die Federn 11 in Ruhestellung am Kreisumfang über Verteilerblöcke 19 anliegen,
die dazu an jedem der Umfangsenden dieser Feder 11 vorgesehen
sind.
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Die
Auflagen 18 werden hier durch die Umfangsenden von Fenstern 20 gebildet,
welche die ringförmigen
Flansche 12, 13 lokal durchbrechen und die zur
Aufnahme der Federn 11 dienen.
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Die
Verteilerblöcke 19 verlaufen
axial von einem zu anderen der ringförmigen Flansche 12, 13 durch
ihre Fenster 20 und weisen für die Zentrierung der Federn 11 einen
am Kreisumfang in deren Richtung vorstehenden Führungsvorsprung 22 auf,
an dem sich die Federn 11 in Eingriff befinden.
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Außerdem sind
hier stellenweise an den Federn 11 auf der radial am weitesten
außen
liegenden Seite dieser Federn 11 und somit auf der Seite
des Zwischenrings 14 Unterlagen 23 vorgesehen,
die als Zwischenstücke
zwischen den Federn 11 und dem Zwischenring 14 dienen
und verhindern, dass die Federn 11 direkt mit dem Zwischenring 14 in
Berührung kommen.
Zu dem gleichen Zweck weisen die Verteilerblöcke 19 jeweils eine
Umfangsverlängerung 23' an der Berührungsstelle
des Zwischenrings 14 auf.
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Der
sekundäre
Teil 10B umfasst hier einerseits einen ringförmigen Flansch 25,
der zwischen den beiden ringförmigen
Flanschen 12, 13 des primären Teils 10A verläuft und
dessen Arme 26 sich radial und am Kreisumfang zwischen
den Verteilerblöcken 19 zwecks
Zusammenwirken mit diesen zumindest jenseits einer bestimmten Winkelverschiebung
zwischen den Teilen 10A, 10B erstrecken, und andererseits
eine Platte 28 oder eigentliche Druckplatte, die sich außerhalb
des durch die ringförmigen
Flansche 12, 13 begrenzten Volumens auf der Seite
des kürzeren
ringförmigen
Flansches 12 erstreckt und die mit Hilfe von in den Figuren
nicht dargestellten Schrauben an der Nabe 30 angesetzt
ist, welche den ringförmigen
Flansch 25 trägt.
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Diese
Platte 28 ist für
die drehfeste Verbindung mit der Eingangswelle des zugehörigen Getriebes über eine
nicht dargestellte Kupplungsscheibe bestimmt.
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Zwischen
den auf diese Weise gebildeten Teilen 10A, 10B sind
des weiteren zum einen in radialer Anordnung ein Lager 31 und
zum anderen in axialer Anordnung Reibmittel 32 vorgesehen,
die hier nicht beschrieben werden, da sie von der vorliegenden Erfindung
nicht betroffen sind.
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Die
radialen Ränder 33 der
Arme 26 des ringförmigen
Flansches 25 des sekundären
Teils 10B verlaufen hier in Ruhestellung in einem Winkelabstand
D von den Auflagen 18 der ringförmigen Flansche 12, 13 des
primären
Teils 10A und somit von den Verteilerblöcken 19, so dass die
Arme 26 erst nach einer Winkelverschiebung D gleich diesem
Abstand D beim Betrieb mit den Verteilerblöcken 19 und folglich
mit den Federn 11 zusammenwirken.
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Die
vorstehenden Anordnungen sind, an sich hinreichend bekannt und werden
von daher hier nicht eingehender beschrieben.
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Mindestens
eine der Federn 11 und praktisch jede von ihnen, umfasst
durchgehend aufeinanderfolgend mindestes zwei gerade Abschnitte
T, deren Mittellinien L, die durch ihre jeweiligen Achsen gebildet
werden, jeweils Tangenten zu dem Kreisbogen C bilden.
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Erfindungsgemäß ist jede
der Federn 11 abschnittsweise vorgeformt und umfasst durchgehend aufeinanderfolgend
eine Anzahl von geraden Abschnitten T größer als zwei. Hier ist diese
Anzahl gleich fünf.
Jeder der geraden Abschnitte T einer Feder 11 erstreckt
sich hier folglich über
etwa 30°.
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In
Ruhestellung können
die geraden Abschnitte T einer Feder 11 beispielsweise
zumindest in ihrem Mittelteil eine gleiche Steigung P1 oder laufende
Steigung zwischen ihren aufeinanderfolgenden Windungen gemäß 3 aufweisen.
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An
ihrer Verbindung gibt es jedoch mindestens eine als Anschlusswindung
bezeichnete Windung 36, bei welcher die Steigung P2, die
sie von den angrenzenden Windungen auf der radial am weitesten außen liegenden
Seite trennt, größer als
die Steigung P3 ist, die sie von den gleichen angrenzenden Windungen
auf der radial am weitesten innen liegenden Seite trennt.
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Mit,
anderen Worten: An der Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden
geraden Abschnitten T weist jede der Federn 11 eine Biegung
auf, deren Mittelteil gewissermaßen durch die Anschlusswindung 36 gebildet
wird. Diese Biegung ergibt sich beispielsweise aus einer "Öffnung" der Feder 11 beiderseits der
Anschlusswindung 36.
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Die
Mittellinien L von zwei aufeinanderfolgenden geraden Abschnitten
T bilden somit einen stumpfen Winkel A im Bereich ihrer Anschlusswindung 36.
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Hier
ist die Steigung P2 beiderseits der Anschlusswindung 36 auf
der radial am weitesten außen
liegenden Seite größer als
die laufende Steigung P1, während
die Steigung P3 auf der radial am weitesten innen liegenden Seite
kleiner als die laufende Steigung P1 ist.
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Dies
ist jedoch nicht unbedingt der Fall, da die Steigung P3 auch beispielsweise
gleich der laufenden Steigung P1 sein kann.
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In
den 1, 2 ist jede der Unterlagen 23 an einer
Anschlusswindung 36 von zwei geraden Abschnitten T einer
Feder 11 eingerastet, so dass sie durch diese Feder 11 bei
der Winkelverschiebung zwischen den Teilen 10A, 10B mitgenommen
wird.
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Als
Variante gemäß 4 wird für eine solche Mitnahme jede
der Unterlagen 23 durch einen Vorsprung 38 zwischen
der Anschlusswindung 36 von zwei geraden Abschnitten T
einer Feder 11 und der Windung eines der beiden an dieser
Anschlusswindung 36 angrenzenden geraden Abschnitte T in Eingriff
gebracht.
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In
einem solchen Falle kann natürlich
keine Zusammendrückung
zwischen den zwei Windungen mehr vorliegen, zwischen denen der Vorsprung 38 einer
Unterlage 23 wie beschrieben zum Einsatz kommt.
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Da
jedoch die Auflage dieser Windungen auf der radial am weitesten
außen
liegenden Seite erfolgt, wird die Gefahr einer Ausknickung der geraden Abschnitte
T der Federn 11 vorteilhafterweise, insbesondere in Endlage,
auf ein Minimum reduziert.
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Mit
anderen Worten: Der Vorsprung 38 wird so ausgeführt, dass
die Windungen auf der radial am weitesten innen liegenden Seite
geschont werden und dass jede aufliegende Berührung zwischen den Windungen
auf dieser Seite ausgeschlossen ist.
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Da
die Unterlagen 23 auf diese Weise an den "Biegungen" der Feder 11 zwischen
zwei aufeinanderfolgenden geraden Abschnitten T dieser Feder wirken,
befinden sich diese geraden Abschnitte T vorteilhafterweise sekantenartig
in einer größeren Entfernung
von dem Zwischenring 14, als dies bei entsprechenden gekrümmten Abschnitten
der Fall wäre,
die in kreisförmiger
Anordnung koaxial zu diesem Zwischenring 14 verlaufen.
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Dadurch
verringert sich vorteilhafterweise die Gefahr, dass beim Betrieb
unvorhergesehener Weise unter Einwirkung der Fliehkraft mit dem
Zwischenring 14 in Berührung
kommen.
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In 5 ist jede der Federn 11 innen
durch eine weitere Feder 40 verdoppelt. Diese Feder 40 kann
nach Art der Federn 11 in geraden Abschnitten ausgeformt
und jeweils homothetisch zu der Feder 11, in deren Innern
sie sich befindet, ausgeführt
oder einfach gekrümmt
sein.
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Die
Erfindung ist im übrigen
nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern
sie umfasst alle Ausführungsvarianten.
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So
kann insbesondere der Hohlraum, in dem die Federn angeordnet sind,
geschlossen sein und Fett enthalten, beispielsweise entsprechend
Anordnungen der Art, wie sie in der
DE 39 31 429 A1 beschrieben werden.
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Der
Anwendungsbereich der Erfindung erstreckt sich außerdem sowohl
auf den Bereich vor getrennt eingesetzten Kupplungen in der dargestellten
Form als auch auf den Bereich von Kupplungen, die in dem Gehäuse eines
hydraulischen Kopplungsorgans mit Kupplungsscheibe der Art, wie
in der US-A-4 530 673 beschrieben wird.