WO2002027212A1 - Drehfedersatz - Google Patents

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WO2002027212A1
WO2002027212A1 PCT/EP2001/011200 EP0111200W WO0227212A1 WO 2002027212 A1 WO2002027212 A1 WO 2002027212A1 EP 0111200 W EP0111200 W EP 0111200W WO 0227212 A1 WO0227212 A1 WO 0227212A1
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spring
torsion spring
fastening
set according
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Hans-Gerd Eckel
Volker Hirsch
Erhard Moog
Anja Kunkel
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Carl Freudenberg Kg
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    • F16F15/1213—Spiral springs, e.g. lying in one plane, around axis of rotation

Definitions

  • the present invention relates to a set of torsion springs, in particular for the drive train of a motor vehicle, with a first component located on the inside and a second component located on the outside rotatably therewith, with a spring acting between the first and second components, which is designed as a torsion spring, and with a first fastening arrangement for connecting a first end section of the spring to the first component and a second fastening arrangement for connecting a second end section of the spring to the second component, the spring extending essentially in the circumferential direction over at least part of the circumference of the first component.
  • Torsion spring sets which, like the torsion spring set according to the present invention, can be used for the vibration-related decoupling of the drive train in motor vehicles are known.
  • the background to the use of such torsion spring sets is that the internal combustion engines used in motor vehicles generate a torque on the crankshaft, the course of which is not constant over time.
  • the middle torque of the engine is overlaid with dynamic components that lead to a non-uniform rotation of the crankshaft and the components connected to it. This creates vibrations in the drive train that can impair the driving comfort of the motor vehicle.
  • An efficient way to reduce the transmission of the torsional vibrations from the crankshaft to the drive train is to decouple vibrations between the crankshaft and the drive train.
  • a second rotating mass is usually connected to the flywheel of the crankshaft via a relatively soft torsion spring. While the flywheel follows the irregular rotation of the crankshaft, the speed fluctuations of the second rotating mass, which is connected to the gearbox via a clutch, are significantly smaller. In this way, the drive train can be calmed down.
  • the central element of a torsion spring set is the torsion spring between the two rotating masses.
  • the torsion spring must be flexible enough to adequately decouple the vibrations of the crankshaft; on the other hand, there must be sufficient spring travel to absorb the static torque of the engine and, in addition, to allow the relative movements between the two rotating masses caused by the crankshaft vibrations.
  • torsion spring An example of a torsion spring is known from DE 40 06 121 A1.
  • the spring is designed as a spiral spring which extends in several turns around the first inner component.
  • the spring is accommodated in an installation space which is delimited by an outer contour and an inner contour.
  • the outer contour and inner contour are concentric to the axis of rotation arranged.
  • the disadvantage of the known arrangement is that it takes up a relatively large amount of space.
  • the power density of the spring which in this context means the ratio of the torque that can be transmitted by the spring when maintaining a required stiffness to the installation space required by the spring, is not sufficient in all cases.
  • the object of the present invention is therefore to provide a torsion spring set which takes up only a small amount of space.
  • the object is achieved in the case of the torsion spring set with the features mentioned at the outset in that at least one of the fastening arrangements is designed such that the first and / or second end section is moved in the radial direction relative to the second component when the first component is rotated.
  • a particularly simple design of the torsion spring is achieved in that one end section of the spring is firmly connected to the first or second component, while the other end section is arranged movably.
  • the spring is accommodated in an installation space which is delimited by an outer contour and an inner contour, and that the maximum angle of rotation between the first is caused by the spring resting on the outer contour or inner contour and the second component is limited.
  • the outer contour can be formed by the inner surface of the second component and the inner contour by the outer surface of the first component.
  • the outer contour and inner contour are designed such that they limit deformation of the spring, which not only limits the angle of rotation between the first and second component, but also the mechanical stress on the spring body.
  • the outer contour and / or the inner contour of the installation space are designed as an arc.
  • the circular design means that when the spring, which in particular also extends over a circular arc and has a constant spring cross section, is applied to the outer contour or inner contour, a uniform deformation and stress is formed.
  • a further improvement in the power density of the torsion spring set is achieved in that the outer contour and / or the inner contour are offset from one another.
  • the outer contour and the inner contour are designed as arcs, the centers of the arcs are spaced apart from one another.
  • the spring is compressed, the outer contour and the inner contour are rotated relative to one another about the common axis of rotation of the first and the second component.
  • the center points of the arcs are in particular spaced from the axis of rotation.
  • Inner contour when the spring is compressed until it rests on the inner contour on or adjacent to a straight line through the axis of rotation and a center of the firmly clamped end section.
  • the focus is on this the inner contour in particular between the axis of rotation and the firmly clamped end section.
  • the set of torsion springs can be designed according to the invention in such a way that the center point of the outer contour comes to lie on or adjacent to a straight line through the axis of rotation and the center of the firmly clamped end section when the spring springs out until it rests on the outer contour.
  • the center point of the outer contour lies in particular on the section of the straight line which lies on the other side of the axis of rotation, on the side facing away from the firmly clamped end section.
  • At least one of the fastening arrangements is designed such that the first and / or second end section is rotated about a pivot point when the first component is rotated relative to the second component. Twisting in this context means a rotation about a pivot point that is different from the axis of rotation. In this way, radial movement and rotational movement of the end portion of the spring is achieved. The stress on the spring in the region of the end section is thereby further reduced.
  • At least one of the fastening arrangements has a spring-side first fastening section which interacts with a second fastening section of the first or second component.
  • the first and second fastening sections can be positively connected to one another.
  • the first fastening section is designed as a fastening foot having a tip and that the first and second fastening section are formed such that the fastening foot is rotated around its tip relative to the second component when the first component is rotated.
  • a reliable fixing of the end section of the spring is achieved.
  • due to the rotation of the fastening foot about its tip a radial displacement and a rotation of the end section of the spring can be achieved.
  • the spring extends around the first component by an angle of less than 360 °.
  • the single spring is not wound around the first component several times.
  • the angle specification only refers to the effective spring length.
  • a static imbalance of the torsion spring according to the invention can be avoided in that the torsion spring has at least one spring combination of a number n springs, the springs being parallel to one another and
  • n is n greater than or equal to 2.
  • each spring combination has two springs, a total of four springs are provided connected in parallel and arranged next to one another in the axial direction with respect to the axis of rotation.
  • the two outer springs are arranged identically in their rotational position.
  • the inner springs are both rotated by 180 ° about the axis of rotation compared to the outer springs.
  • the spring combination arranged further to the left is mirror-symmetrical to that further to the right arranged spring combination, the plane of symmetry running in the middle between the two spring combinations.
  • the inner springs are rotated 180 ° around the axis of rotation compared to the outer springs.
  • the advantage of this arrangement is that the center of gravity of the spring assembly and the first and second component with inner contour and outer contour lies on the axis of rotation and thus a static and / or dynamic imbalance can be avoided when the parts rotate.
  • This advantage can also be achieved in an analogous manner with other numbers of springs, for example by combining the two springs located inside in a single spring of double width. It is advantageous that the springs and the first and second components are arranged symmetrically with respect to a plane through the axis of rotation and the common center of gravity of all the springs comes to lie on the axis of rotation.
  • FIG. 1 shows a cross section through a spring set according to the invention in its rest position
  • FIG. 2 shows a cross section through the torsion spring set from FIG. 1 in a first stop position
  • FIG. 3 shows a cross section through the torsion spring set from FIG. 1 in a second stop position
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a torsion spring set according to a further embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a cross section through the torsion spring set from FIG. 4.
  • FIGS. 1 to 3 A torsion spring set for the drive train of a motor vehicle is shown in FIGS. 1 to 3.
  • the torsion spring set has a first, internal component 1 and a second, external component 2.
  • the first component 1 can be connected to the flywheel of a motor vehicle engine and the second component 2 can be connected to the transmission via a clutch, such a connection being made in a known manner and accordingly not shown in the figures.
  • the first internal component 1 is designed as a hollow body, which is completely enclosed by the second component 2 at a distance.
  • the first and second component 1, 2 can rotate about an axis of rotation D and are arranged rotatable relative to one another.
  • a torsion spring 3 acts between the first and second component 1, 2 and is accommodated in the installation space 4 formed between the first component 1 and the second component 2.
  • the installation space 4 is delimited in the radial direction by an outer contour 5 and an inner contour 6.
  • the outer contour 5 is formed by the inner surface of the second component 2 and the inner contour 6 by the outer surface of the first component 1.
  • first fastening arrangement 7 for connecting a first end section 9 of the spring 3 to the first component 1
  • second fastening arrangement 8 for connecting the second end section 10 of the spring 3 to the second component 2
  • the spring 3 extends between the first and second end sections 9 and 10 essentially in the circumferential direction over part of the circumference of the first component 1.
  • the maximum angle of rotation between the first and second component 1, 2 is limited by the spring 3 being in contact with the outer contour 5 or inner contour 6.
  • the spring 3 is shown in its bent state in that it comes to rest on the outer contour 5 over the entire surface.
  • the spring 3 is shown in its closed state by coming to rest on the inner contour 6.
  • the outer contour 5 and the inner contour 6 of the installation space 4 are each designed as circular arcs which extend almost over the entire circumference.
  • the outer contour 5 and the inner contour 6 are arranged offset from one another by the center A of the outer contour 5 and the center I of the inner contour 6 being spaced apart.
  • the height of the installation space 4 in the radial direction varies over the circumference. The distance is relatively small in the area of the second fastening arrangement 8, and relatively large in the opposite section of the installation space 4.
  • the torsion spring set is designed in such a way that the center point I of the inner contour 6 when the spring 3 is compressed until it rests on the inner contour 6 on or adjacent to a straight line which runs through the axis of rotation D and a center Z of the firmly clamped, second end section 10 comes to rest (see FIG. 3).
  • the center point I of the inner contour 6 lies between the axis of rotation D and the firmly clamped end section 10.
  • first and second fastening arrangements 7, 8 are designed such that they each have a spring-side first fastening section 11, 11 ', which cooperate with a second fastening section 12, 12' of the first and second component 1, 2, respectively.
  • the first and second fastening sections 11, 11 'and 12, 12' are positively connected to one another.
  • the connection between the first and second fastening sections 11 ', 12' takes place in such a way that the second end section 10 is fixed in the axial and radial directions relative to the second component 2.
  • the first fastening arrangement 7, is designed such that the first and / or second end section 9, 10 of the spring 3 is moved in the radial direction relative to the second component 2 when the first component 1 is rotated. In the embodiments shown in the figures, however, not only is there a movement in the radial direction, but also the first end section 9 is rotated relative to the first component 1 about a pivot point P.
  • the first fastening section 7, 8 is designed as a fastening foot 14 having a tip 13, the first and second fastening sections 11, 12 being designed such that the fastening foot 14 rotates about its tip 13 when the first component 1 is rotated relative to the second component 2 becomes.
  • the tip 13 of the fastening foot 14 is provided with a radius which is accommodated in the manner of a joint in a depression in the fastening section 11 formed in the first component 1.
  • the first and second fastening sections 7, 8 are designed in such a way that the spring 3, in particular the first end section 9, particularly against the outer contour 5 when the spring 3 is bent apart (see FIG. 2) and when the spring 3 is bent together Inner contour 6 of the first component 1 can nestle.
  • the mounting foot 14 performs a rotary movement about the pivot point P.
  • the rear section 15 of the fastening foot 14 is designed in such a way that it lies against a holding section 16 of the first fastening arrangement 7 with little play and in this way enables forces to be transmitted in both directions of rotation with almost no play.
  • the rear section 15 of the fastening foot 14 and the holding section 16 have a contour which is formed by a circular arc around the pivot point P.
  • the arc I of the spring 3 between the first end section 9 and the second end section 10 is less than 360 °.
  • a fluid can be accommodated in the installation space 4 in order to achieve additional viscous damping and lubrication of the torsion spring set, the redistribution of the fluid being achieved automatically by the local, radial displacement of the spring elements.
  • the spring 3 is designed as an elastic component, which in particular also consists of steel.
  • FIGS. 4 and 5 For the description of FIGS. 4 and 5, reference is made to the description of FIGS. 1 to 3, parts of the same function being provided with the same reference symbols.
  • a total of four springs 3, 3 ', 3 ", 3'" are provided.
  • the springs 3 and 3 ' form a spring combination 17 of two springs.
  • the springs 3 and 3 ' are connected in parallel, arranged side by side and offset by an angle of 180 ° around the axis of rotation D.
  • the outer contour 5 and 5' and the inner contour 6 and 6 ' are also rotated by 180 °.
  • the first component 1 and the second component 2 have a step-shaped cross section.
  • a comparable spring combination 17 ' is arranged next to the spring combination 17 in mirror image to a plane E, which runs perpendicular to the axis of rotation D.
  • the embodiment of the invention shown in FIGS. 4 and 5 has a total of four springs 3, 3 ', 3 ", 3'", which are arranged next to one another in the axial direction with respect to the axis of rotation D.
  • the two outer springs 3 and 3 '" are arranged identically in their rotational position.
  • the inner springs 3' and 3" are both rotated by 180 ° about the axis of rotation D in relation to the outer springs 3 and 3 '" the common center of gravity of all springs comes to lie on the axis of rotation D.
  • FIG. 5 shows a cross section through the embodiment shown in FIG. 4. It can be clearly seen here that the spring 3 shown in section and the spring 3 ′ lying behind it, the position of which is partly shown in broken lines, are rotated by 180 ° to one another.

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Abstract

Drehfedersatz insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten, innen liegenden Bauteil (1) und einem dazu verdrehbar angeordneten zweiten, aussen liegenden Bauteil (2), mit einer zwischen dem ersten und zweiten Bauteil (1, 2) wirkenden Feder (3), welche als Drehfeder ausgebildet ist, mit einer ersten Befestigungsanordnung (7) zum Verbinden eines ersten Endabschnittes (9) der Feder (3) mit dem ersten Bauteil (1) und einer zweiten Befestigungsanordnung (8) zum Verbinden eines zweiten Endabschnittes (10) der Feder (3) mit dem zweiten Bauteil (2), wobei die Feder (3) sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung über wenigstens einen Teil des Umfangs des ersten Bauteils (1) erstreckt, wobei wenigstens eine der Befestigungsanordnungen (7, 8) derart ausgebildet ist, dass der erste und/oder zweite Endabschnitt (9, 10) beim Verdrehen des ersten Bauteils (1) relativ zum zweiten Bauteil (2) in radialer Richtung bewegt wird.

Description

Titel
Drehfedersatz
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehfedersatz, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem ersten, innen liegenden Bauteil und einem dazu verdrehbar angeordneten zweiten, außen liegenden Bauteil, mit einer zwischen dem ersten und zweiten Bauteil wirkenden Feder, welche als Drehfeder ausgebildet ist, und mit einer ersten Befestigungsanordnung zum Verbinden eines ersten Endabschnittes der Feder mit dem ersten Bauteil und einer zweiten Befestigungsanordnung zum Verbinden eines zweiten Endabschnittes der Feder mit dem zweiten Bauteil, wobei die Feder sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung über wenigstens einen Teil des Umfangs des ersten Bauteils erstreckt.
Stand der Technik
Drehfedersätze, welche wie der Drehfedersatz gemäß der vorliegenden Erfindung zur schwingungstechnischen Entkopplung des Antriebsstranges in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden können, sind bekannt. Hintergrund für den Einsatz solcher Drehfedersätze ist, dass die in Kraftfahrzeugen eingesetzten Verbrennungsmotoren ein Drehmoment an der Kurbelwelle erzeugen, dessen zeitlicher Verlauf nicht konstant ist. Dem mittleren Moment des Motors sind dynamische Anteile überlagert, die zu einer ungleich- förmigen Drehbewegung der Kurbelwelle sowie der daran angeschlossenen Bauteile führen. Im Antriebsstrang entstehen hierdurch Schwingungen, die den Fahrkomfort des Kraftfahrzeuges beeinträchtigen können. Eine effiziente Möglichkeit, die Übertragung der Drehschwingungen von der Kurbelwelle in den Antriebsstrang zu reduzieren, besteht in einer schwingungstechnischen Ent- kopplung zwischen Kurbelwelle und Antriebsstrang. Hierzu wird gewöhnlich an das Schwungrad der Kurbelwelle über eine verhältnismäßig weiche Drehfeder eine zweite Drehmasse angebunden. Während das Schwungrad der ungleichförmigen Drehbewegung der Kurbelwelle folgt, fallen die Drehzahlschwankungen der zweiten Drehmasse, welche über eine Kupplung mit dem Getriebe ver- bunden ist, deutlich geringer aus. Auf diese Weise kann der Antriebsstrang beruhigt werden.
Das zentrale Element eines Drehfedersatzes ist die Drehfeder zwischen den beiden Drehmassen. Die Drehfeder muß einerseits nachgiebig genug sein, um die auftretenden Schwingungen der Kurbelwelle ausreichend zu entkoppeln; andererseits muß ausreichend Federweg vorhanden sein, um das statische Drehmoment des Motors aufzunehmen und dabei noch zusätzlich die durch die Kurbelwellenschwingungen verursachten Relativbewegungen zwischen den beiden Drehmassen zuzulassen.
Ein Beispiel für eine Drehfeder ist aus der DE 40 06 121 A1 bekannt. Hierbei ist die Feder als eine Spiralfeder ausgebildet, welche sich in mehreren Windungen um das erste innere Bauteil erstreckt. Dabei ist die Feder in einem Einbauraum aufgenommen, der durch eine Außenkontur und eine Innenkontur begrenzt wird. Außenkontur und Innenkontur sind dabei konzentrisch zur Drehachse angeordnet. Nachteil der bekannten Anordnung ist dabei, dass sie einen relativ großen Bauraum beanspruchen. Die Leistungsdichte der Feder, worunter man in diesem Zusammenhang das Verhältnis des bei der Einhaltung einer geforderten Steifigkeit von der Feder übertragbaren Drehmoments zu dem von der Feder beanspruchten Bauraum versteht, ist nicht in allen Fällen ausreichend.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Drehfedersatz anzugeben, der nur einen geringen Bauraum beansprucht.
Die Aufgabe wird beim Drehfedersatz mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass wenigstens eine der Befestigungsanordnungen derart ausgebildet ist, dass der erste und/oder zweite Endabschnitt beim Verdrehen des ersten Bauteiles relativ zum zweiten Bauteil in radialer Richtung bewegt wird.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung ist es möglich, eine gleichmäßige Biegebeanspruchung der Feder über die gesamte Länge zu erreichen. Hierdurch kann eine bessere Ausnutzung der Feder und damit eine höhere Leistungsdichte erreicht werden. Eine besonders einfache Gestaltung der Drehfeder wird dadurch erreicht, dass ein Endabschnitt der Feder fest mit dem ersten oder zweiten Bauteil verbunden ist, während der andere Endabschnitt beweglich angeordnet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Feder in einem Einbauraum aufgenommen ist, der durch eine Außenkontur und eine Innenkontur begrenzt wird, und dass durch Anlage der Feder an der Außenkontur bzw. Innenkontur der maximale Verdrehwinkel zwischen erstem und zweitem Bauteil begrenzt wird. Dabei kann die Außenkontur durch die Innenfläche des zweiten Bauteils und die Innenkontur durch die Außenfläche des ersten Bauteils gebildet werden. Außenkontur und Innenkontur sind derart ausgebildet, dass sie eine Verformung der Feder begrenzen, wodurch nicht nur der Verdrehwinkel zwischen erstem und zweitem Bauteil, sondern auch die mechanische Beanspruchung des Federkörpers begrenzt wird. Beim Einfedern liegt die Feder an der Innenkontur insbesondere vollflächig an, während die Feder beim Ausfedern an der Außenkontur insbesondere vollflächig anliegt.
Gemäß einer Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Außenkontur und/oder die Innenkontur des Einbauraums als Kreisbogen ausgebildet sind. Durch die kreisförmige Gestaltung kann erreicht werden, dass sich beim Anlegen der sich insbesondere gleichfalls über einen Kreisbogen erstreckenden Feder mit konstantem Federquerschnitt an die Außenkontur oder Innenkontur eine gleichmäßige Verformung und Beanspruchung ausbildet.
Eine weitere Verbesserung der Leistungsdichte des Drehfedersatzes wird dadurch erzielt, dass die Außenkontur und/oder die Innenkontur versetzt zueinander angeordnet sind. Dabei sind in dem vorteilhaften Fall, dass Außen- kontur und Innenkontur als Kreisbögen ausgebildet sind, die Mittelpunkte der Kreisbögen voneinander beabstandet. Beim Einfedern der Feder werden die Außenkontur und die Innenkontur relativ zueinander um die gemeinsame Drehachse des ersten und des zweiten Bauteils verdreht. Dabei sind die Mittelpunkte der Kreisbögen insbesondere von der Drehachse beabstandet angeordnet.
Eine weitere Verbesserung wird dadurch erzielt, dass der Mittelpunkt der
Innenkontur beim Einfedern der Feder bis zur Anlage auf der Innenkontur auf oder benachbart zu einer Geraden durch die Drehachse und ein Zentrum des fest eingespannten Endabschnitts zu liegen kommt. Dabei liegt der Mittelpunkt der Innenkontur insbesondere zwischen Drehachse und dem fest eingespannten Endabschnitt.
Weiterhin kann der Drehfedersatz erfindungsgemäß derart gestaltet sein, dass der Mittelpunkt der Außenkontur beim Ausfedern der Feder bis zur Anlage an der Außenkontur auf oder benachbart zu einer Geraden durch die Drehachse und dem Zentrum des fest eingespannten Endabschnitts zu liegen kommt. Dabei liegt der Mittelpunkt der Außenkontur insbesondere auf dem Abschnitt der Geraden, welcher auf der anderen Seite der Drehachse, auf der dem fest eingespannten Endabschnitt abgewandten Seite liegt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Befestigungsanordnungen derart ausgebildet ist, dass der erste und/oder zweite Endabschnitt beim Verdrehen des ersten Bauteils relativ zum zweiten Bauteil um einen Drehpunkt verdreht wird. Verdrehen in diesem Zusammenhang meint eine Drehung um einen Drehpunkt, der von der Drehachse verschieden ist. Auf diese Weise wird eine radiale Bewegung und eine rotatorische Bewegung des Endabschnitts der Feder erreicht. Die Beanspruchung der Feder im Bereich des Endabschnitts wird dadurch weiter verringert.
Vorteilhafterweise ist weiterhin vorgesehen, dass wenigstens eine der Befestigungsanordnungen einen federseitigen ersten Befestigungsabschnitt aufweist, der mit einem zweiten Befestigungsabschnitt des ersten bzw. zweiten Bauteils zusammenwirkt. Hierdurch wird eine besonders einfach herstellbare und mon- tierbare Konstruktion erreicht. Dabei können erster und zweiter Befestigungsabschnitt formschlüssig miteinander verbunden sein.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Befestigungsabschnitt als ein eine Spitze aufweisender Befestigungsfuß ausgebildet ist und dass erster und zweiter Befestigungs- abschnitt derart ausgebildet sind, dass der Befestigungsfuß beim Verdrehen des ersten Bauteils relativ zum zweiten Bauteil um seine Spitze gedreht wird. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Festlegung des Endabschnitts der Feder erreicht. Gleichzeitig kann aufgrund der Drehung des Befestigungsfußes um dessen Spitze eine radiale Verschiebung und eine Verdrehung des Endabschnittes der Feder erreicht werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Feder um einen Winkel von weniger als 360° um das erste Bauteil erstreckt. Somit ist die einzelne Feder nicht mehrfach um das erste Bauteil herumgewunden. Die Winkelangabe bezieht sich dabei lediglich auf die wirksame Federlänge.
Eine statische Unwucht der erfindungsgemäßen Drehfeder kann dadurch ver- mieden werden, dass die Drehfeder wenigstens eine Federkombination von einer Anzahl n Federn aufweist, wobei die Federn parallel nebeneinander und
jeweils um einen Winkel versetzt angeordnet sind. Die Anzahl n ist dabei n größer oder gleich 2.
Im Hinblick auf auftretende dynamische Unwuchten wird eine weitere Verbesserung dadurch erreicht, dass zwei Federkombinationen vorgesehen und spiegelsymmetrisch zu einer Ebene insbesondere senkrecht zur Drehachse angeordnet sind. Sofern also jede Federkombination zwei Federn aufweist, sind insgesamt vier Federn parallel geschaltet vorgesehen und in axialer Richtung bzgl. der Drehachse nebeneinander angeordnet. Die beiden äußeren Federn sind in ihrer rotatorischen Lage gleich angeordnet. Die innenliegenden Federn sind dagegen beide gegenüber den äußeren Federn um 180° um die Drehachse verdreht. Die weiter links angeordnete Federkombination ist dabei spiegelsymmetrisch zu der weiter rechts angeordneten Federkombination angeordnet, wobei die Symmetrieebene in der Mitte zwischen den beiden Federkombinationen verläuft. Dabei sind die innen liegenden Federn gegenüber den äußeren Federn um 180° um die Drehachse verdreht. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass der Schwerpunkt des Federpaketes und des ersten und zweiten Bauteiles mit Innenkontur und Außenkontur auf der Drehachse liegt und somit bei einer Rotation der Teile eine statische und/oder eine dynamische Unwucht vermieden werden kann. Dieser Vorteil lässt sich in analoger Weise auch mit anderen Anzahlen von Federn erreichen, z.B. indem die beiden jeweils innenliegenden Federn zu einer einzelnen Feder doppelter Breite zusammengefasst werden. Vorteilhaft ist, dass die Federn und die ersten und zweiten Bauteile bzgl. einer Ebene durch die Drehachse symmetrisch angeordnet sind und der gemeinsame Schwerpunkt aller Federn auf der Drehachse zu liegen kommt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Federsatz in dessen Ruhelage; Figur 2 einen Querschnitt durch den Drehfedersatz aus Figur 1 in einer ersten Anschlagposition; Figur 3 einen Querschnitt durch den Drehfedersatz aus Figur 1 in einer zweiten Anschlagposition;
Figur 4 einen Längsschnitt durch einen Drehfedersatz gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Figur 5 einen Querschnitt durch den Drehfedersatz von Figur 4. Ausführung der Erfindung
In den Figuren 1 bis 3 ist ein Drehfedersatz für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Drehfedersatz weist ein erstes, innen liegendes Bauteil 1 und ein zweites, außen liegendes Bauteil 2 auf. Dabei kann das erste Bauteil 1 mit dem Schwungrad eines Kfz-Motors und das zweite Bauteil 2 über eine Kupplung mit dem Getriebe verbunden werden, wobei eine solche Verbindung in bekannter Weise erfolgt und dementsprechend in den Figuren nicht dargestellt ist. Das erste innen liegende Bauteil 1 ist als ein Hohlkörper ausgebildet, welcher von dem zweiten Bauteil 2 vollständig in einem Abstand umschlossen wird. Erstes und zweites Bauteil 1 , 2 können um eine Drehachse D rotieren und sind gegeneinander verdrehbar angeordnet.
Zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 1 , 2 wirkt eine Drehfeder 3, welche in dem zwischen erstem Bauteil 1 und zweitem Bauteil 2 gebildeten Einbauraum 4 aufgenommen ist. Der Einbauraum 4 wird in radialer Richtung durch eine Außenkontur 5 und eine Innenkontur 6 begrenzt. Dabei wird die Außenkontur 5 durch die Innenfläche des zweiten Bauteils 2 und die Innenkontur 6 durch die Außenfläche des ersten Bauteils 1 gebildet.
Weiterhin ist eine erste Befestigungsanordnung 7 zum Verbinden eines ersten Endabschnitts 9 der Feder 3 mit dem ersten Bauteil 1 und eine zweite Befestigungsanordnung 8 zum Verbinden des zweiten Endabschnitts 10 der Feder 3 mit dem zweiten Bauteil 2 vorgesehen. Dabei erstreckt sich die Feder 3 zwischen den ersten und zweiten Endabschnitten 9 und 10 im Wesentlichen in Umfangsrichtung über einen Teil des Umfangs des ersten Bauteils 1. Wie in den Figuren 2 und 3 erkennbar ist, wird durch Anlage der Feder 3 an der Außenkontur 5 bzw. Innenkontur 6 der maximale Verdrehwinkel zwischen erstem und zweitem Bauteil 1 , 2 begrenzt. In Figur 2 ist die Feder 3 in ihrem aufgebogenen Zustand dargestellt, indem sie vollflächig an der Außenkontur 5 zum Anliegen kommt. In Figur 3 ist die Feder 3 in ihrem zugebogenen Zustand dargestellt, indem sie an der Innenkontur 6 zum Anliegen kommt. Die Außenkontur 5 und die Innenkontur 6 des Einbauraumes 4 sind jeweils als Kreisbögen ausgebildet, welche sich nahezu über den gesamten Umfang erstrecken. Dabei sind Außenkontur 5 und Innenkontur 6 versetzt zueinander angeordnet, indem der Mittelpunkt A der Außenkontur 5 und der Mittelpunkt I der Innenkontur 6 voneinander beabstandet sind. Die Höhe des Einbauraumes 4 in radialer Richtung ist über den Umfang verschieden. Im Bereich der zweiten Befestigungsanordnung 8 ist der Abstand relativ klein, in dem gegenüber liegenden Abschnitt des Einbauraums 4 relativ groß.
Der Drehfedersatz ist dabei derart gestaltet, dass der Mittelpunkt I der Innenkontur 6 beim Einfedern der Feder 3 bis zur Anlage auf der Innenkontur 6 auf oder benachbart zu einer Geraden, welche durch die Drehachse D und ein Zentrum Z des fest eingespannten, zweiten Endabschnitts 10 verläuft, zu liegen kommt (vgl. Figur 3). Dabei liegt der Mittelpunkt I der Innenkontur 6 zwischen der Drehachse D und dem fest eingespannten Endabschnitt 10.
Beim Ausfedern der Feder bis zur Anlage an der Außenkontur 5 kommt der Mittelpunkt A der Außenkontur 5 auf oder benachbart zu einer Geraden durch die Drehachse D und das Zentrum Z des fest eingespannten, zweiten Endabschnitts 10 zu liegen. Dabei liegt der Mittelpunkt A der Außenkontur 5 auf dem Abschnitt der Geraden, welche auf der anderen Seite der Drehachse D, auf der dem fest eingespannten Endabschnitt 10 abgewandten Seite liegt. Vorliegend sind erste und zweite Befestigungsanordnung 7, 8 derart ausgebildet, dass diese jeweils einen federseitigen ersten Befestigungsabschnitt 11, 11 ' aufweisen, der mit einem zweiten Befestigungsabschnitt 12, 12' des ersten bzw. zweiten Bauteils 1 , 2 zusammenwirken. Dabei sind erster und zweiter Befestigungsabschnitt 11 , 11' und 12, 12' formschlüssig miteinander verbunden.
Bei der zweiten Befestigungsanordnung 8 erfolgt die Verbindung zwischen erstem und zweitem Befestigungsabschnitt 11', 12' derart, dass der zweite Endabschnitt 10 relativ zum zweiten Bauteil 2 in axialer und in radialer Richtung festgelegt ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der erste Befestigungsabschnitt 11', der als ein Befestigungsfuß ausgebildet ist, in Umfangsrichtung auf beiden Seiten formschlüssig mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 12' verbunden ist.
Die erste Befestigungsanordnung 7 hingegen ist derart ausgebildet, dass der erste und/oder zweite Endabschnitt 9, 10 der Feder 3 beim Verdrehen des ersten Bauteils 1 relativ zum zweiten Bauteil 2 in radialer Richtung bewegt wird. Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen erfolgt aber nicht nur eine Bewegung in radialer Richtung, sondern auch ein Verdrehen des ersten Endabschnitts 9 relativ zum ersten Bauteil 1 um einen Drehpunkt P.
Der erste Befestigungsabschnitt 7, 8 ist dabei als ein eine Spitze 13 aufweisender Befestigungsfuß 14 ausgebildet, wobei erster und zweiter Befestigungsabschnitt 11 , 12 derart ausgebildet sind, dass der Befestigungsfuß 14 beim Verdrehen des ersten Bauteils 1 relativ zum zweiten Bauteil 2 um seine Spitze 13 gedreht wird. Um die Drehung zu erleichtern ist die Spitze 13 des Befestigungsfußes 14 mit einem Radius versehen, der nach Art eines Gelenkes in einer Vertiefung des in dem ersten Bauteil 1 ausgebildeten Befestigungsabschnitts 11 aufgenommen ist. Erster und zweiter Befestigungsabschnitt 7,8 sind dabei derart ausgebildet, dass sich die Feder 3, insbesondere der erste Endabschnitt 9 bei einem Auseinanderbiegen der Feder 3 an die Außenkontur 5 (vgl. Figur 2) und bei einem Zusammenbiegen der Feder 3 insbesondere vollständig an die Innenkontur 6 des ersten Bauteils 1 anschmiegen kann. Hierbei führt der Befestigungsfuß 14 eine Drehbewegung um den Drehpunkt P durch. Der hintere Abschnitt 15 des Befestigungsfußes 14 ist derart ausgebildet, dass er mit geringem Spiel an einem Halteabschnitt 16 der ersten Befestigungsanordnung 7 anliegt und auf diese Weise eine nahezu spielfreie Übertragung von Kräften in beide Drehrichtungen ermöglicht. Dabei weisen der hintere Abschnitt 15 des Befestigungsfußes 14 und der Halteabschnitt 16 eine Kontur auf, welche durch einen Kreisbogen um den Drehpunkt P gebildet ist.
Die Bogen I der Feder 3 zwischen dem ersten Endabschnitt 9 und dem zweiten Endabschnitt 10 beträgt weniger als 360°. In dem Einbauraum 4 kann zur Erzielung einer zusätzlichen viskosen Dämpfung und Schmierung des Drehfedersatzes ein Fluid aufgenommen sein, wobei die Umverteilung des Fluids automatisch durch die lokale, radiale Verlagerung der Federelemente erreicht wird.
Während das erste Bauteil 1 und das zweite Bauteil 2 als im Wesentlichen starre Körper aus Stahl ausgebildet sind, ist die Feder 3 als ein elastisches Bauteil ausgebildet, welches insbesondere gleichfalls aus Stahl besteht.
Für die Beschreibung der Figuren 4 und 5 wird auf die Beschreibung der Figuren 1 bis 3 Bezug genommen, wobei Teile gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Bei den in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen sind insgesamt vier Federn 3, 3', 3", 3'" vorgesehen. Dabei bilden die Federn 3 und 3' eine Federkombination 17 von zwei Federn. Die Federn 3 und 3' sind parallel geschaltet, nebeneinander angeordnet und um einen Winkel von 180° um die Drehachse D versetzt angeordnet. Mit den Federn 3 bzw 3' sind auch die Außenkontur 5 bzw. 5' und die Innenkontur 6 bzw. 6' um 180° verdreht angeordnet. Entsprechend ergibt sich beim ersten Bauteil 1 sowie am zweiten Bauteil 2 ein stufenförmiger Querschnitt.
Eine vergleichbare Federkombination 17' ist neben der Federkombination 17 spiegelbildlich zu einer Ebene E, welche senkrecht zur Drehachse D verläuft, angeordnet. Somit weist die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung insgesamt vier Federn 3, 3', 3", 3'" auf, die in axialer Richtung bzgl. der Drehachse D nebeneinander angeordnet sind. Die beiden äuße- ren Federn 3 und 3'" sind in ihrer rotatorischen Lage gleich angeordnet. Die innen liegenden Federn 3' und 3" sind dagegen beide gegenüber den äußeren Federn 3 und 3'" um 180° um die Drehachse D verdreht. Der gemeinsame Schwerpunkt aller Federn kommt dabei auf der Drehachse D zu liegen.
In Figur 5 ist ein Querschnitt durch die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist gut erkennbar, dass die im Schnitt dargestellte Feder 3 und die dahinter liegende Feder 3', deren Lage teilweise gestrichelt dargestellt ist, um 180° verdreht zueinander angeordnet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Drehfedersatz insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten, innen liegenden Bauteil (1) und einem dazu verdrehbar angeordneten zweiten, außen liegenden Bauteil (2), mit einer zwischen dem ersten und zweiten Bauteil (1 , 2) wirkenden Feder (3), welche als Drehfeder ausgebildet ist, mit einer ersten Befestigungsanordnung (7) zum Verbinden eines ersten Endabschnittes (9) der Feder (3) mit dem ersten Bauteil (1) und einer zweiten Befestigungsanordnung (8) zum Verbinden eines zweiten Endabschnittes (10) der Feder (3) mit dem zweiten Bauteil (2), wobei die Feder (3) sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung über wenigstens einen Teil des Umfangs des ersten Bauteil (1 ) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Befestigungsanordnungen (7, 8) derart ausgebildet ist, dass der erste und/oder zweite Endabschnitt (9, 10) beim Verdrehen des ersten
Bauteils (1) relativ zum zweiten Bauteil (2) in radialer Richtung bewegt wird.
2. Drehfedersatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (3) in einem Einbauraum (4) aufgenommen ist, der durch eine
Außenkontur (5) und eine Innenkontur (6) begrenzt wird, und dass durch Anlage der Feder
(3) an der Außenkontur (5) bzw. Innenkontur (6) der maximale Verdrehwinkel zwischen erstem und zweitem Bauteil (1 , 2) begrenzt wird.
Drehfedersatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (5) und/oder die Innenkontur (6) des Einbauraums (4) als Kreisbögen ausgebildet sind.
4. Drehfedersatz nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur (5) und/oder die Innenkontur (6) versetzt zueinander angeordnet sind.
5. Drehfedersatz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte (I, A) der Kreisbögen von Außenkontur (5) und Innenkontur (6) voneinander beabstandet sind.
6. Drehfedersatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (I) der Innenkontur (6) beim Einfedern der Feder (3) bis zur
Anlage auf der Innenkontur (6) auf oder benachbart zu einer Geraden durch die Drehachse (D) und ein Zentrum (Z) des fest eingespannten
Endabschnitts (10) zu liegen kommt.
7. Drehfedersatz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (A) der Außenkontur (5) beim Ausfedern der Feder (3) bis zur Anlage an der Außenkontur (5) auf oder beachbart zu einer Geraden durch die Drehachse (D) und ein Zentrum (Z) des fest eingespannten Endabschnitts (10) zu liegen kommt.
8. Drehfedersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Befestigungsanordnungen (7, 8) derart ausgebildet ist, dass der erste und/oder zweite Endabschnitt (9, 10) beim Verdrehen des ersten Bauteils (1 ) relativ zum zweiten Bauteil (2) um einen Drehpunkt (P) verdreht wird.
9. Drehfedersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Befestigungsanordnungen (7, 8) einen federseitigen ersten Befestigungsabschnitt (11 , 11 ') aufweist, der mit einem zweiten Befestigungsabschnitt (12, 12') des ersten bzw. zweiten Bauteils zusammenwirkt.
10. Drehfedersatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass erster und zweiter Befestigungsabschnitt (11 , 11', 12, 12') formschlüssig miteinander verbunden sind.
11. Drehfedersatz nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsabschnitt (11 ,11 ') als ein eine Spitze (13) aufwei- sender Befestigungsfuß (14) ausgebildet ist und dass erster und zweiter
Befestigungsabschnitt (11 ,11 ',12,12') derart ausgebildet sind, dass der Befestigungsfuß (14) beim Verdrehen des ersten Bauteils (1 ) relativ zum zweiten Bauteil (2) um seine Spitze (13) gedreht wird.
12. Drehfedersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Feder (3) um einen Winkel von weniger als 360° um das erste Bauteil (1 ) erstreckt.
13. Drehfedersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass wenigstens eine Federkombination (17,17') von einer
Anzahl Federn (3, 3', 3", 3'") vorgesehen ist, wobei die Federn (3, 3', 3",
360°
3'") parallel nebeneinander und jeweils um einen Winkel versetzt n angeordnet sind.
14. Drehfedersatz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Federkombinationen (17, 17') vorgesehen und spiegelsymmetrisch insbesondere senkrecht zu einer Ebene (E) durch die Drehachse (D) angeordnet sind.
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