HINTERGRUND DER ERFINDUNG
A. BEREICH DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wellenförmige Feder und
einen Dämpfungsmechanismus, der die wellenförmige Blattfeder einsetzt.
B. BESCHREIBUNG VERWANDTER TECHNIKEN
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Dämpfungsscheibenanordnungen kommen im Allgemeinen in
Kupplungsscheiben und in einigen Schwungradmechanismen vor. In
einer Dämpfungsscheibenanordnung empfängt im Allgemeinen ein
Leistungsaufnahmeelement Drehkraft von einem Motor und ein
Leistungsabgabeelement überträgt die Drehkraft auf eine
Leistungsabgabewelle. Das Leistungsaufnahmeelement und das
Leistungsabgabeelement sind typischerweise mittels eines elastischen
Elements miteinander gekoppelt. Das elastische Element kann in
kreisförmigen Richtungen zwischen dem Leistungsaufnahmeelement und
dem Leistungsabgabeelement elastisch verformt werden.
Dämpfungsmechanismen umfassen oft auch das elastische Element und
einen Mechanismus, der Hysteresedrehkraft erzeugt. Wenn
Torsionsschwingung empfangen wird, wiederholt das elastische Element
Expansion und Kontraktion in kreisförmigen Richtungen und kann
kontinuierlich über einen Zeitraum in der Abwesenheit des Mechanismus,
der Hysteresedrehkraft erzeugt, oszillieren. Bei eingeschlossener
Hysteresedrehkraft werden die Oszillationen reduziert.
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Normalerweise werden für das elastische Element Schraubenfedern
verwendet. Ein Dämpfungsmechanismus verwendet jedoch eine
wellenförmige Feder. Dieser Dämpfungsmechanismus ist in der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 6-137341 offenbart.
Die wellenförmige Blattfeder umfasst eine Vielzahl von bogenförmigen
Teilen und eine Vielzahl von Hebelteilen, die die bogenförmigen Teile
hintereinander verbinden. Da die wellenförmige Blattfeder eine große
Menge von elastischer Energie in Einheitenleistung entwickelt, kann sie
eine Größenordnung in Bezug auf die Breite minimieren, während ein
zureichendes Drehkraftübertragungsleistungsvermögen beibehalten wird.
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Beim bisherigen Stand der Technik neigen jedoch die Hebelteile der
wellenförmigen Feder zur Verformung. Wenig Biegemoment wirkt auf
bogenförmige Teile der Feder und die bogenförmigen Teile werden daher
während der Schwingungsdämpfung nicht zureichend elastisch verformt.
Daher kann es sein, dass die bogenförmigen Teile Schwingungen nicht
wirksam absorbieren.
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Ferner ist die wellenförmige Blattfeder im bisherigen Stand der Technik
aus einem Einzelplattenmaterial geformt, was Schwierigkeiten bei der
Verarbeitung verursacht, und dies führt zu erhöhten Produktionskosten.
Es ist beispielsweise erforderlich, das Plattenmaterial in Expansions- und
Kontraktionsrichtungen der Feder zu biegen, um die wellenförmige
Blattfeder zu formen, und die Belastung vom Biegen der ganzen Platte ist
so groß, dass sich ergibt, dass eine große Maschine bei dem
Herstellungsverfahren verwendet werden muß. Zusätzlich muß das zur
Herstellung der Feder verwendete Material eine einheitliche Dicke
aufweisen, um reduzierte Herstellungskosten zu ermöglichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wellenförmige Feder für
einen Dämpfungsmechanismus in Form einer verlängerten, bandartigen,
wellenförmigen Feder. Eine Feder dieser Art ist aus JP-A-06137341
bekannt.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die wellenförmige Feder
durch eine Vielzahl von drahtartigen Federelementen gebildet ist, die eine
Vielzahl von im Zickzackmuster angeordneten gebogenen Teilen und
Öffnungsteile aufweist, und wobei jeder Federteil eine Vielzahl von
Hebelteilen aufweist, die an beiden Enden mit den Öffnungsteilen der
gebogenen Teile verbunden sind, wodurch die gebogenen Teile
verbunden werden, wobei die Vielzahl von drahtartigen Federelementen
aufeinandergelegt sind, um eine wellenförmige Feder festzulegen.
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Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen festgelegt.
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Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit den
beiliegenden Zeichnungen klar ersichtlich werden, wobei:
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ein Querschnitt einer Kupplungsscheibenanordnung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei die
Kupplungsscheibenanordnung eine wellenförmige Blattfeder umfasst
(Fig. 1 ist ein Querschnitt entlang der Linie I-I aus Fig. 3);
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Fig. 2 eine bruchstückartige Vergrößerung eines Teils aus Fig. 1 ist;
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Fig. 3 eine Ansicht der Kupplungsscheibenanordnung entlang der Linie
III-III aus Fig. 1 ist;
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Fig. 4 eine bruchstückartige Perspektivansicht der von der
Kupplungsscheibenanordnung entfernten, wellenförmigen Blattfeder ist;
und
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Fig. 5 eine bruchstückartige Vorderansicht der in Fig. 4 abgebildeten
wellenförmigen Blattfeder ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Fig. 1 bis Fig. 3 bilden eine Kupplungsscheibenanordnung 100 gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ab. In
Fig. 1 bezeichnet die Linie O-O eine Drehachse der
Kupplungsscheibenanordung 100.
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Eine Keilnabe 1 ist in einem zentralen Teil der
Kupplungsscheibenanordnung 100 angeordnet. Die Keilnabe 1 kann mit
einer Leistungsaufnahmewelle (nicht gezeigt) eines Getriebes (nicht
gezeigt) gekoppelt werden. Die Keilnabe 1 ist mit einem Keilloch 1a
gebildet. Das Keilloch 1a weist Keilnuten auf, die in entsprechende
Keilnuten, die auf der Leistungsaufnahmewelle des Getriebes (nicht
gezeigt) gebildet sind, eingreifen. Die Keilnabe 1 ist auch integral mit
einem Flansch 2 gebildet, der radial nach außen hervorsteht.
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Wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt, sind zwei Vorsprünge 2a an einander
gegenüberliegenden Positionen in radialen Richtungen auf einem
Außenumfang des Flanschs 2 gebildet. Auf entgegengesetzten
Seitenflächen des Flanschs 2 sind Stufenteile 2b kreisförmig gebildet
(siehe Fig. 2), und an bestimmten Abständen (Fig. 3) ist eine Vielzahl von
in kreisförmigen Richtungen verlängerten Löchern 2c, die sich durch den
Flansch 2 in axialen Richtungen nahe eines Innenumfangs der Stufenteile
2b erstrecken, gebildet.
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Mit Verweis auf Fig. 1 sind nahe an einem Außenumfangsteil der Keilnabe
1 eine Halteplatte 4 und eine Kupplungsplatte 5, die beide im Allgemeinen
scheibenförmig sind, bereitgestellt. In einem Innenumfangsteil der Platte 4
und 5 ist an bestimmten Intervallen eine Vielzahl von Löchern 4a und 5a
gebildet. Die Platten 4 und 5 sind mittels Anschlagstiften 6 an den
Löchern 4a und 5a und den Löchern 2c in dem Flansch 2 am Flansch 2
befestigt. Die Platten 4 und 5 sind für eine begrenzte Drehverschiebung
bezüglich des Flanschs 2 in einem Winkelbereich, der durch die
Umfangslänge der Löcher 2c festgelegt ist, konfiguriert.
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In einem Innenumfangsteil der Platten 4 und 5 sind jeweils ringförmig
gekrümmte Teile 4b und 5b gebildet. Ein Paar O-Ringe 3 ist zwischen den
Innenflächen der ringförmigen gekrümmten Teile 4b und 5b und auf den
Stufenteilen 2b festgelegten Außenflächen eingeschlossen. Auf einem
Außenumfangsteil der. Halteplatte 4 ist ein gekrümmter Teil 4c gebildet,
der sich in Richtung der Kupplungsplatte 5 erstreckt. Der gekrümmte Teil
4c ist zusammen mit einer Pufferplatte 13 an einem Außenumfangsteil der
Kupplungsplatte 5 durch eine Niete 8 angebracht. Wie in Fig. 3 gezeigt,
sind zwei Eingriffsteile 4d einander entgegengesetzt im gekrümmten Teil
4c gebildet. Die Eingriffsteile 4d sind so gebildet, dass sie sich radial nach
innen erstrecken und sind so geformt, dass sie den Vorsprüngen 2a des
Flanschs 2 entsprechen. Auf entgegengesetzten Flächen der Pufferplatte
13 sind Reibungsverblendungen 7 angebracht.
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Bei obiger Konfiguration legen die auf entgegengesetzten Seiten der
Keilnabe 1 bereitgestellten Platten 4 und 5 zusammen mit dem Flansch 2
eine ringförmige Flüssigkeitskammer 10 fest. Die Flüssigkeitskammer 10
ist mit Dämpfungsöl 11, das einen vorbestimmten Viskositätsgrad
aufweist, gefüllt. Die Flüssigkeitskammer 10 ist durch den O-Ring 3
abgedichtet.
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Ein Paar wellenförmiger Blattfedern 12 ist innerhalb der
Flüssigkeitskammer 10 angeordnet. Die wellenförmigen Blattfedern 12
sind halbkreisförmig und sind in Reaktion auf eine Relativdrehung
zwischen den Platten 4 und 5 und der Nabe 1 verformbar. Jede
wellenförmige Blattfeder 12 ist zwischen den einander
gegenüberliegenden Vorsprüngen 2a und den Eingriffsteilen 4d
eingeschlossen.
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Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, sind in einer ersten Ausführungsform die
wellenförmigen Federn 12 mit gebogenen Teilen 20 und Hebelteilen 21
gebildet und weisen in ihrer Erscheinung eine akkordeonartige
Konfiguration auf. Die gebogenen Teile 20 sind im Zickzackaufbau in einer
Richtung plaziert. Die gebogenen Teile 20 weisen Öffnungsteile 23 auf, die
in der Länge der gebogenen Teile 20 offen sind. Paare von Öffnungsteilen
23 liegen einander gegenüber. Jeder der Hebelteile 21 koppelt ein Ende
eines Öffnungsteils 23 der gebogenen Teile 20 mit einem
gegenüberliegenden Öffnungsteil 23 eines angrenzenden gebogenen Teils
20, wie in Fig. 5 gezeigt.
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Die gebogenen Teile 20 sind ringförmig, sind jedoch keine vollständigen
Kreise, wobei jedes Ende jedes gebogenen Teils 20 integral mit einem
Hebelteil 21 gebildet ist. Jeder der gebogenen Teile 20 weist im
Allgemeinen denselben Durchmesser auf. Bei linearer Ausrichtung, wie in
Fig. 5 gezeigt (nicht in der Kupplungsscheibenanordung 100 installiert),
ist eine Zwischenraumlücke S&sub1; zwischen angrenzenden gebogenen Teilen
20 gebildet. Die Zwischenraumlücke S&sub1; weist eine vorbestimmte Länge
auf.
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Werden die wellenförmigen Blattfedern 12 in einem bogenförmigen
Aufbau innerhalb der Kupplungsscheibenanordnung 100 angeordnet,
greifen die Umfangsinnenseiten der Öffnungsteile 23 eng ineinander ein,
wie in Fig. 3 gezeigt, und entfernen so die Zwischenraumlücken S&sub1;. Die
Umfangsaußenseiten der Öffnungsteile 23 können jedoch leicht in einen
gestreckten oder ausgedehnten Zustand verformt sein. Insbesondere die
Hebelteile 21 können sich voneinander weg in einer Richtung radial nach
außen erstrecken.
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Die gebogenen Teile 20 sind aus einem Material von geringerer Dicke als
die Hebelteile 21 gebildet. Die gebogenen Teile 20 werden von den
Öffnungsteilen 23 in Richtung der mittleren Teile allmählich dünner, und
sie sind in den mittleren Teilen am dünnsten.
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Jede der wellenförmigen Blattfedern 12 ist aus einer Vielzahl von
drahtartigen Federelementen 12A, zusammengesetzt, die, wie in Fig. 4
gezeigt, aufeinandergelegt sind. Die Schichtelemente 12A sind in der
gezeigten Ausführungsform nicht miteinander verschweißt, können
jedoch in einer alternativen Ausführungsform miteinander verschweißt
sein.
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Die gebogenen Teile 20 an entgegengesetzten Enden kommen mit den
Vorsprüngen 2a und den Eingriffsteilen 4b in Kontakt. In der
Flüssigkeitskammer 10 legen die wellenförmigen Blattfedern 12
zusammen mit der Halteplatte 4, der Kupplungsplatte 5 und dem Flansch
2 eine bestimmte Zwischenraumlücke fest.
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Die Funktionsweise der Dämpfungsscheibenanordnung wird nicht
beschrieben.
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Sind die Reibungsverblendungen 7 mit einem Schwungrad (nicht gezeigt)
gekoppelt, wird Drehkraft auf die Kupplungsplatte 5 und die Halteplatte 4
angewendet. Die Drehkraft wird von den Eingriffsteilen 4d der Halteplatte
4 zu den wellenförmigen Federn 12 und dann durch den Flansch 2 zur
Keilnabel übertragen und letztendlich an die Leistungsaufnahmewelle
des Getriebes (nicht gezeigt) ausgegeben.
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Empfängt die Kupplungsscheibenanordnung 100 Torsionsschwingung,
drehen sich die Platten 4 und 5 als ein Leistungsaufnahmeelement und
die Keilnabe 1 als ein Leistungsabgabeelement relativ zueinander, und die
wellenförmigen Blattfedern 12 wiederholen Expansion und Kontraktion in
kreisförmigen Richtungen zwischen ihnen. In dieser Situation läuft das
Dämpfungsöl 11, das in der Flüssigkeitskammer 10 enthalten ist, durch
die Zwischenraumlücke, die von und zwischen der Halteplatte 4, der
Kupplungsplatte 5 und dem Flansch 2 und den wellenförmigen Blattfedern
12 festgelegt ist. Dies führt dazu, dass der Fluss des Dämpfungsöls 11 so
eingeschränkt wird, dass er viskosen Widerstand zu einem Grad, der
einem Querschnittsbereich der Zwischenraumlücke entspricht, erzeugt.
So wird die Torsionsschwingung gedämpft. Da die wellenförmigen
Blattfedern 12 elastische Verformung über einen großen Torsionswinkel
erfahren können, kann die totale Biegung oder der Torsionswinkel, im
Vergleich zum bisherigen Stand der Technik, vergrößert werden. Daher
dämpfen die Eigenschaften geringer Steifheit und eines großen
Torsionswinkels die Torsionsschwingung.
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Die Funktionsweise der Dämpfungsscheibenanordnung wird nun in
Verbindung mit einer Situation beschrieben, in der die wellenförmigen
Blattfedern 12 zusammengedrückt sind. Im zusammengedrückten Zustand
der wellenförmigen Blattfedern 12 wird ein offener Winkel der
Hebelelemente 21 kleiner und ein Biegemoment wirkt auf die
bogenförmigen Teile 20. In dieser Situation bewegen sich die Hebelteile 21
mit Hebelstützen der Öffnungsteile 23, und die bogenförmigen Teile 20
werden elastisch verformt. Da die bogenförmigen Teile 20 dünner sind als
die Hebelteile 21, ist das Ausmaß an Umformung der bogenförmigen Teile
20 groß, und die bogenförmigen Teile 20 behalten ein großes Ausmaß an
elastischer Energie. Besonders, da die mittleren Teile der bogenförmigen
Teile 20 dünner als andere Teilstücke sind, kann unabhängig von einem
kleinen Biegemoment, das auf die mittleren Teile wirkt, ein ausreichendes
Ausmaß an elastischer Umformung erhalten werden. Zusätzlich dazu sind
die wellenförmigen Blattfedern 12 in der Größenordnung in Bezug auf die
Breite besonders klein und behalten deswegen ein größeres Ausmaß an
elastischer Energie in Einheitenleistung, verglichen mit Schraubenfedern
des bisherigen Stands der Technik.
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Das Dämpfungsöl 11 in der Flüssigkeitskammer 10 schmiert die
wellenförmigen Blattfedern 12, die Platten 4 und 5 und den Flansch 2, und
dies fördert die gleichmäßige Expansion und Kontraktion der
wellenförmigen Blattfedern 12 und verhindert das Abreiben der
Komponenten.
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Wie beschrieben wurde, können die wellenförmigen Blattfedern 12 in
dieser Ausführungsform die Steifheit so gering halten wie die
Schraubenfederndes bisherigen Stands der Technik und eine kleine
Größenordnung in Bezug auf die Breite in axialer Richtung behalten, und
daher kann die Größenordnung der Kupplungsscheibenanordnung 100 in
axialen Richtungen zureichend verringert werden.
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Unten werden die Verfahrensschritte der Herstellung und des
Zusammenbaus der wellenförmigen Blattfedern 12 erklärt werden.
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Zuerst wird eine Vielzahl von streifenartigen Elementen in Wellenform
geformt, so dass sie abwechselnd in der Breite von einem breiten
Teilstück zu einem schmalen Teilstück variieren. Danach werden diese
Elemente so gebogen, dass sie Teile bilden, die den gebogenen Teilen 20
und den Hebelteilen 21 entsprechen, und so werden drahtartige
Federelemente 12A vorbereitet. Die drahtartigen Federelemente 12A
werden aufeinandergelegt und die Gesamtheit der drahtartigen
Federelemente 12A wird in die Flüssigkeitskammer 10 der
Kupplungsscheibenanordnung 100 eingesetzt.
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Wie oben erwähnt, umfasst das Produktionsverfahren einen
Wellenformungsschritt und einen Biegeschritt, um die Schichtelemente
12A zu bilden, und streifenartige Schichtmaterialien können in beiden
Schritten verarbeitet werden. Dadurch wird die Belastung verringert, und
daher kann eine hier eingeführte Verarbeitungsmaschine kleiner sein.
Folglich wird das Produktionsverfahren vereinfacht, und die
Produktionskosten werden verringert. Zusätzlich dazu müssen die
zusammengesetzten Schichtelemente 12A nicht miteinander verschweißt
werden, und dies führt zu einer weiteren Reduzierung der
Produktionskosten.
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Die obige Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist
lediglich zur Veranschaulichung bereitgestellt und soll die Erfindung, wie
diese durch die beigelegten Ansprüche und deren Äquivalente festgelegt
wird, nicht beschränken.