WO2003044384A1 - Drehfeder und aus drehfedern bestehender drehfedersatz sowie anordnung zur schwingungsentkopplung von motor und getriebe - Google Patents

Drehfeder und aus drehfedern bestehender drehfedersatz sowie anordnung zur schwingungsentkopplung von motor und getriebe Download PDF

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WO2003044384A1
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torsion spring
torsion
spring
end section
receptacle
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PCT/EP2002/009152
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Inventor
Hans-Gerd Eckel
Erhard Moog
Original Assignee
Carl Freudenberg Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/131—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses
    • F16F15/133—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/1331—C-shaped springs
    • F16F15/1332—C-shaped springs disposed around axis of rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/121—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/1211—C-shaped springs
    • F16F15/1212—C-shaped springs disposed around axis of rotation

Definitions

  • Torsion spring and torsion spring set consisting of torsion springs as well as arrangement for vibration decoupling of motor and transmission
  • the invention relates to a torsion spring, comprising - viewed in cross-section - a substantially ring segment-shaped spring body with a first and a second end section, each end section being connected to a receptacle of an abutment, the abutments being arranged such that they can be rotated relative to one another in the circumferential direction. Furthermore, the invention relates to a torsion spring set consisting of torsion springs and an arrangement for vibration decoupling of the engine and transmission.
  • Torsion springs are generally known and are used, for example, for the vibration decoupling of two machine elements, the abutments being able to be formed by or connected to the machine elements.
  • the spring body consists of a resilient material, such as spring steel.
  • Torsion springs can be used for vibration decoupling in the drive train of motor vehicles, the torsion spring being arranged, for example, between the crankshaft of an internal combustion engine and the transmission and connecting these two parts to one another in a vibration-decoupled manner.
  • torsion springs The background to the use of such torsion springs 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. Dynamic components are superimposed on the average torque of the internal combustion engine, which lead to a non-uniform rotary movement of the crankshaft and the ancillary units connected to it. This creates undesirable torsional vibrations in the drive train of the motor vehicle, which can impair the driving comfort of the motor vehicle.
  • An efficient way to reduce the transmission of torsional vibrations from the crankshaft to the drive train is to decouple vibrations between the crankshaft and the drive train.
  • Very good vibration decoupling is achieved, for example, with a so-called dual-mass flywheel.
  • the flywheel mass is divided into two flywheels, one flywheel (primary flywheel) being rigidly connected to the crankshaft and the other flywheel (secondary flywheel) is connected to the transmission via the clutch. Both flywheels are connected to each other via a torsional vibration damper.
  • This has the task of decoupling the flywheel mass system of the engine from the transmission and further drive train. While the primary flywheel follows the irregular rotation of the crankshaft, the speed fluctuations of the secondary flywheel are significantly less due to the effect of the torsional vibration damper. In this way, the drive train can be calmed down.
  • the torsion springs mentioned above are used for the dual mass flywheel.
  • the central element of a torsion spring is the spring body between the two abutments.
  • the torsion spring must be flexible enough to decouple the occurring vibrations of the crankshaft sufficiently and must have sufficient spring travel to absorb the static torque of the engine plus spring travel reserve for unsteady torque peaks, while still allowing the relative movements between the two abutments caused by the crankshaft vibrations ,
  • torsion spring An example of a torsion spring is known from DE 40 06 121 A1.
  • the spring body is designed as a spiral spring, which extends in several turns around the first inner component.
  • the spring body is accommodated in an installation space which is delimited by an outer contour and an inner contour.
  • the outer contour and inner contour are arranged concentrically to the axis of rotation.
  • the disadvantage of the known arrangement is that it takes up a relatively large amount of space.
  • the power density of the torsion spring which in this context means the ratio of the torque that can be transmitted from the spring body when maintaining a required rigidity to the installation space required by the spring body, is not sufficient in all cases.
  • the object of the invention is to provide a torsion spring with an improved power density with, if necessary, a high transferable torque and an excellent vibration decoupling.
  • Another object of the invention is to provide an arrangement for improved vibration decoupling of the engine and transmission based on the improved torsion spring.
  • the spring body at least partially surrounds both abutments on the outer circumference side and that the end sections are essentially cranked radially inward and are arranged in receptacles which are open radially outward.
  • Such an embodiment is advantageous because the spring body has a maximum volume and is therefore able to store the greatest possible amount of energy.
  • the specified installation space is ideally used by the spring body, which surrounds the abutment on the outer circumference side, so that the torsion spring has the highest power density / efficiency in relation to the installation space.
  • the particularly high power density of the torsion spring according to the invention can be justified by the fact that the connection of the end sections of the spring body to the receptacles of the corresponding abutments is designed to be particularly advantageous, the design according to the invention permitting the largest possible diameter of the spring body in relation to the installation space.
  • the design according to the invention also minimizes the maximum stresses, as a result of which a higher torque can be transmitted by the torsion spring.
  • the fact that the spring body encloses both abutments on the outer circumference side and that the end sections are essentially cranked radially inward and are arranged in receptacles which are open radially outward, the housing enclosing the torsion spring can be simply cylindrical and can therefore be produced inexpensively.
  • the outer peripheral surface of the spring body is supported in the bent state on the inner peripheral wall of the housing.
  • a configuration results in the largest spring diameter for a given installation space.
  • the smallest torsional spring rate that can be represented results from this, or with a predetermined torsional spring rate, the largest transmissible torque can be realized by the configuration according to the invention.
  • the inventive design of the torsion spring makes it possible to achieve a uniform bending stress on the spring body over its entire length. In this way, better utilization of the spring body and thus a higher power density can be achieved.
  • the power density of a spring is understood to mean the ratio of the torque that can be transmitted by the spring when the required stiffness is maintained to the installation space required by the spring.
  • the abutments can each have support surfaces on their radially facing sides and can be supported on one another by means of the support surfaces so that they can rotate.
  • the torsion spring has an overall structure that is low in parts and is therefore simple and inexpensive to manufacture in terms of production technology and economy.
  • the support surfaces are supported on one another in accordance with slide bearings.
  • the direct support of the abutments by means of the one-piece support surfaces results in particularly small dimensions in the radial direction; the largest possible installation space is retained for the spring body.
  • the spring body When viewed in the circumferential direction, can have a substantially constant radial height.
  • the ratio of radial height to axial thickness can be 0.1 to 10, preferably 4. Such a ratio is also of particular advantage with regard to the production of the spring body, since spring bodies which have the previously described ratio can be produced with the method of fine stamping which is particularly favorable for large series.
  • the ratio of radial height to axial thickness is based on the torque to be transmitted and the drill buckling requirement.
  • twisting is to be understood to mean the lateral tilting of the spring body out of its radial installation position at a specific torque. To increase the internal friction with higher damping, this twisting buckling can be wanted from a certain torque to be transmitted and can have a positive effect on the torsion spring behavior.
  • the first end section of the spring can be connected to the corresponding first section of the first abutment in a material or non-positive and / or form-fitting manner.
  • the second end section can be connected to the corresponding second receptacle of the second abutment in a relatively movable manner.
  • a particularly exact relative mobility between the second end section and the corresponding second receptacle of the second abutment can be achieved in that the second end section is designed as a sliding block and the second receptacle as a sliding block or the second end section as a sliding block and the second holder as a sliding block.
  • An arc-shaped relative movement takes place between the second end section and the second receptacle, this relative movement advantageously running along a radius.
  • This relative movement takes place with a small torque to be transmitted depending on the frictional relationships between the spring and the receptacle.
  • the resulting torsion spring stress is very small compared to the stress with a large torque to be transmitted.
  • the end sections and the corresponding receptacles can be connected in a material or non-positive and / or form-fitting manner.
  • the spring body can be placed on the outer circumference on a housing which is circular in cross-section and surrounds the spring body.
  • the housing can be made hollow cylindrical due to the advantageous configuration of the spring body, which is an advantage to be emphasized with regard to simple and inexpensive production. In the fully bent state, the spring body rests on the outer circumference on the inner circumference of the hollow cylindrical housing and thereby limits the bending stress of the spring body.
  • the spring body is bent, the bending stress is limited by contacting the inside of the spring body on the outer circumference of the abutment.
  • the invention relates to a torsion spring set, comprising a torsion spring assembly with at least two torsion springs, as described above, which are arranged in a functional parallel connection.
  • a torsion spring assembly preferably comprises four torsion springs arranged in the axial direction adjacent to one another in a functional parallel connection, the two middle ones of the torsion springs assigned axially adjacent to one another, however, being the same. are arranged and wherein the respective torsion springs arranged on the end face are also - viewed in the circumferential direction - the same, to the central torsion springs - viewed in the circumferential direction - are arranged offset by 180 °. This arrangement avoids the static and dynamic imbalance of the torsion spring set in any load condition.
  • the spring bodies would be arranged offset from one another by 180 °.
  • the set of torsion springs is preferably designed in such a way that at least two or a multiple of two torsion spring assemblies are arranged mirror-symmetrically to an imaginary axis, the torsion spring assemblies being functionally connected to one another in series by a common coupling element, and the respective abutment of the respective torsion springs being designed as a coupling element ,
  • the two mirrored torsion spring sets are thus arranged in a series connection.
  • the torsion spring device is a set of torsion springs as described above.
  • Such a torsion spring device gives the arrangement a high transferable torque and excellent vibration decoupling. In addition, it requires a comparatively small amount of space.
  • a hydraulic torsional vibration damper is connected in parallel with the torsion spring set in order to increase the damping effect.
  • a hydraulic torsional vibration damper has the advantage that its damping characteristics are dependent on various parameters, such as. B. amplitude, direction of rotation, speed of the disturbing vibration, but also from a combination of these parameters can be selected.
  • FIG. 1 shows a cross section through a torsion spring according to the invention in a first stop position
  • FIG. 2 shows a cross section through the torsion spring from FIG. 1 in its rest position
  • FIG. 3 shows a cross section through the torsion spring from FIG. 1 in a second stop position
  • FIG. 6 and FIG. 7 representations of a torsion spring adjacent to the second torsion spring set of a first torsion spring set connected in series with a torsion spring adjacent to the first torsion spring set of a second torsion spring set.
  • FIG. 8 in a schematic diagram in side sectional view, the parallel connection of a torsion spring set according to the invention with a hydraulic torsional vibration damper in a dual mass flywheel.
  • FIG. 1 to 3 show a torsion spring which is used in a drive train of a motor vehicle.
  • Several of these torsion springs are combined in torsion spring assemblies 15.1, 15.2 and arranged for vibration decoupling between the crankshaft of an internal combustion engine and the transmission of a motor vehicle.
  • the torsion spring from FIGS. 1 to 3 is shown in different operating states.
  • the torsion spring comprises - viewed in cross section - an essentially ring segment-shaped spring body 1, the two end sections 3, 4 - viewed in the circumferential direction - being separated from one another by the severing 2.
  • the spring body consists of a metallic material, for example spring steel. Deviating from this, however, there is also the possibility that the spring body consists of an elastic, resilient, polymeric material or composite material.
  • the first 7 and the second abutment 8 have a first receptacle 5 and a second receptacle 6, with each of the end sections 3, 4 of the spring body 1 being assigned a receptacle 5, 6.
  • the abutments 7, 8 are arranged such that they can be rotated relative to one another in their circumferential direction, one of the abutments 7 being connected to the flywheel of a motor vehicle engine and the other abutment 8 being connected to the transmission via a clutch. It is of crucial importance that the spring body 1 largely surrounds both abutments 7, 8 on the outer circumference side, the end sections 3, 4 being essentially bent radially inwards and arranged in receptacles 5, 6 which are open radially outwards.
  • the abutments 7, 8 are each provided on their mutually facing sides with support surfaces 10, 11 and are supported on one another by means of these support surfaces 10, 11. Due to the radially inwardly bent arrangement of the end sections 3, 4 and the abutments 7, 8 arranged radially inside the spring body 1, the spring body 1 has a large diameter and is therefore suitable for storing a lot of energy.
  • the bores 17, 18 of the first abutment 7 and of the second abutment 8 are provided in order to cover the respective abutments 7, 8 with components adjoining in the axial direction, for example the flywheel of an internal combustion engine or the clutch which is connected upstream of a transmission in the direction of the crankshaft. connect to.
  • the connection can be made, for example, by screwing, riveting, welding or gluing.
  • the combination of the aforementioned methods, for example a connection by means of screwing and adhesive bonding, is also possible. With such a connection, it is advantageous that the connection area is sealed at the same time by the adhesive bond.
  • the spring body 1 viewed in the circumferential direction 9, has an essentially constant radial height 12, the ratio of radial height 12 and axial thickness 13 being approximately 4 in this exemplary embodiment.
  • the first end section 3 is connected to the corresponding first receptacle 5 of the first abutment 7 in a material or non-positive and / or positive manner; the second end section 4 is connected to the corresponding second receptacle 6 of the second abutment 8 in a relatively moveable manner, the second end section 4, with regard to an exact guidance of the spring body 1 in the 6 of the second abutment 8 is designed as a sliding block.
  • the second receptacle 6 is designed as a backdrop.
  • Fig. 1 the spring body 1 is shown in the closed state.
  • the abutments 7, 8 are brought as close as possible to one another with their receptacles 5, 6 in the circumferential direction 9, the second end section 4 being arranged on the side of the second receptacle 6 facing away from the first abutment 7.
  • the second end section 4 is enclosed in a clamp-like manner by the hook-shaped second receptacle 6 of the second abutment 8, the second receptacle 6 always enclosing a part of the second end section 4 in the circumferential direction 9.
  • Projections 19, 20 of the second end section 4, which are guided in the second receptacle 6, extend in the circumferential direction 9 on both sides.
  • the second receptacle 6 is designed as a backdrop, the second end section 4 as a sliding block.
  • the projections 19, 20 have a radially outer surface which is curved in the circumferential direction 9 and which, when the two abutments 7, 8 are rotated in the circumferential direction 9, are guided relative to one another by a congruently designed surface of the second receptacle 6.
  • the spring body 1 is supported on the inner circumferential side on the outer circumference of the abutments 7, 8; the inner circumference of the
  • the housing 14 is associated with the spring body 1 adjacent at a radial distance and delimits an essentially sickle-shaped segment with it.
  • the torsion spring according to the invention is shown in the manufacturing-related, unloaded state.
  • the spring body 1 is further expanded and relaxed in the circumferential direction 9.
  • the projections 19, 20 of the second end section 4 are each adjacent to the circumferential boundaries of the second receptacle 6 with circumferential spacing, the projections 19, 20 being guided through the second receptacle 6 anyway.
  • the spring body 1 bears neither radially on the inside against the abutments 7, 8, nor radially on the outside against the housing 14. This operating state also corresponds to the zero position when installed.
  • Fig. 3 the spring body 1 is shown in the maximum bent state.
  • the spring body 1 lies along its outer circumference on the inside of the housing 14 and the receptacles 5, 6 of the abutments 7, 8 are assigned to one another in the circumferential direction 9 at a maximum distance apart.
  • the protrusion 19 abuts the second receptacle 6, while the protrusion 20 is guided through the second receptacle only in the area of its outer peripheral surface.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a torsion spring set according to the invention which comprises two torsion spring assemblies 15.1, 15.2, four torsion springs being used in each torsion spring assembly 15.1, 15.2.
  • the four torsion springs are arranged in such a way that the two middle torsion springs, which are axially adjacent to one another, are arranged identically, viewed in the circumferential direction, and that the torsion springs respectively arranged on the end faces of the torsion spring assembly 15.1, 15.2 are also the same, viewed in the circumferential direction, to the middle torsion springs, however, are arranged offset by 180 °.
  • the torsion spring assemblies 15.1, 15.2 are arranged in a functional series connection, the torsion springs of the individual torsion spring assemblies 15.1, 15.2 being arranged in a functional parallel connection.
  • the two torsion spring assemblies 15.1 and 15.2 are mirrored on the axes 22 or 23 lying in the center plane between the two torsion spring assemblies 15.1 and 15.2, as shown in FIGS. 6 and 7, the torsion spring assemblies 15.1, 15.2 being connected to one another by a coupling element 16 and the abutments 7 of the individual torsion springs are connected to the coupling element 16.
  • all torsion spring assemblies 15.1, 15.2 are functionally connected in series with one another, so that the entire set of torsion springs has particularly good performance characteristics due to its soft response behavior and nevertheless high torque can be transmitted.
  • the abutment 8.1 is connected to the driving internal combustion engine, and the abutment 8.2 is connected to the transmission input by a starting and shifting clutch, not shown here.
  • FIG. 5 shows a torsion spring assembly 15 which comprises two spring bodies 1.1, 1.2, which are arranged in a functional parallel connection.
  • the spring bodies 1.1, 1.2 are arranged rotated by 180 ° with respect to one another, the spring body 1.2 lying below the plane of the drawing being shown partly in dashed lines.
  • the bores 18 of all second abutments 8 of the torsion springs 1.1 and 1.2 are connected to a torsion spring drive, not shown here, and the bores 17 of all first abutments 7 of the torsion springs 1.1 and 1.2 are connected to a torsion spring output, not shown here.
  • a torsion spring 1.3 of a first torsion spring package 15.1 adjacent to the second torsion spring assembly 15.2 is connected in series with a torsion spring 1.4 of a second torsion spring assembly adjacent to the first torsion spring assembly 15.1.
  • the torsion spring 1.4 is mirrored on the axis 22, which lies in the plane between the torsion spring 1.3 and 1.4.
  • FIG. 7 shows a torsion spring 1.3, adjacent to the second torsion spring package 15.2, of a first torsion spring package 15.1 connected in series with a torsion spring 1.4, adjacent to the first torsion spring package 15.1, of a second torsion spring package 15.2.
  • the torsion spring 1.4 is mirrored on the axis 23, which lies in the plane between the torsion spring 1.3 and 1.4.
  • FIG. 8 shows a dual-mass flywheel 25 with a primary flywheel 25.1 rigidly connected on the engine side to the crankshaft 26 and a secondary flywheel 25.2 arranged on the transmission side.
  • Both flywheels 25.1, 25.2 are connected to one another via a torsion spring device 30, which in the exemplary embodiment shown is formed by a torsion spring set according to the invention.
  • the torsion spring set itself cannot be seen in the figure. It is covered by abutments 8.1 and 8.2.
  • the abutments 8.1, 8.2 in the exemplary embodiment shown have different lengths without restricting generality.
  • 31a and 31b are means for attaching the abutments 8.1, 8.2 to the primary or secondary flywheel 25.1, 25.2.
  • a hydraulic torsional vibration damper 32 which is arranged in parallel with the torsion spring set, can also be seen in the figure. 33 means for connecting the two housing parts 34 of the torsion spring.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehfeder, umfassend einen - im Querschnitt betrachtet - im Wesentlichen ringsegmentförmigen Federkörper mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, wobei jeder Endabschnitt mit einer Aufnahme eines Widerlagers verbunden ist, wobei die Widerlager in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind, wobei der Federkörper (1) beide Widerlager (7, 8) aussenumfangsseitig zumindest teilweise umschliesst, dass die Endabschnitte (3, 4) im Wesentlichen radial nach innen gekröpft ausgebildet und in radial nach aussen offenen Aufnahmen (5, 6) angeordnet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Drehfedersatz aus erfindungsgemässen Drehfedern sowie eine Anordnung zur Schwingungsentkopplung von Motor und Getriebe, welche einen erfindungsgemässen Drehfedersatz und einen parallel geschalteten hydraulischen Drehschwingungsdämpfer umfasst.

Description

Drehfeder und aus Drehfedern bestehender Drehfedersatz sowie Anordnung zu Schwingungsentkopplung von Motor und Getriebe
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Drehfeder, umfassend einen - im Querschnitt be- trachtet - im Wesentlichen ringsegmentförmigen Federkörper mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, wobei jeder Endabschnitt mit einer Aufnahme eines Widerlagers verbunden ist, wobei die Widerlager in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung einen aus Drehfedern bestehenden Drehfedersatz sowie eine Anordnung zur Schwingungsentkopplung von Motor und Getriebe.
Stand der Technik
Drehfedern sind allgemein bekannt und gelangen beispielsweise zur schwin- gungstechnischen Entkopplung zweier Maschinenelemente zur Anwendung, wobei die Widerlager durch die Maschinenelemente gebildet werden können oder mit diesen verbunden sind. Der Federkörper besteht dabei aus einem federelastischen Werkstoff, beispielsweise aus Federstahl. Drehfedem können zur schwingungstechnischen Entkopplung im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangen, wobei die Drehfeder beispielsweise zwischen der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist und diese beiden Teile schwingungsentkoppelt miteinander verbindet.
Hintergrund für den Einsatz solcher Drehfedern ist, dass die in Kraftfahrzeugen eingesetzten Verbrennungskraftmaschinen ein Drehmoment an der Kurbelwelle erzeugen, dessen zeitlicher Verlauf nicht konstant ist. Dem mittleren Drehmo- ment der Verbrennungskraftmaschine sind dynamische Anteile überlagert, die zu einer ungleichförmigen Drehbewegung der Kurbelwelle sowie der daran angeschlossenen Nebenaggregate führen. Im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs entstehen hierdurch unerwünschte Drehschwingungen, 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 Entkopplung zwischen Kurbelwelle und Antriebsstrang.
Ein sehr gute Schwingungsentkopplung wird beispielsweise mit einem soge- nannten Zweimassenschwungrad erreicht. Beim Zweimassenschwungrad ist die Schwungmasse auf zwei Schwungräder aufgeteilt, wobei das eine Schwungrad (Primärschwungrad) starr mit der Kurbelwelle und das weitere Schwungrad (Sekundärschwungrad) über die Kupplung mit dem Getriebe verbunden ist. Beide Schwungmassen sind über einen Drehschwingungsdämpfer miteinander verbunden. Dieser hat die Aufgabe, das Schwungmassensystem des Motors vom Getriebe und weiteren Antriebsstrang zu entkoppeln. Während das Primärschwungrad der ungleichförmigen Drehbewegung der Kurbelwelle folgt, fallen die Drehzahlschwankungen des Sekundärschwungrads durch die Wirkung des Drehschwingungsdämpfers deutlich geringer aus. Auf diese Weise kann der Antriebsstrang beruhigt werden. Als Drehschwingungsdämpfer kön- nen beim Zweimassenschwungrad die oben erwähnten Drehfedern zum Einsatz gelangen.
Das zentrale Element einer Drehfeder ist der Federkörper zwischen den beiden Widerlagern. Die Drehfeder muss nachgiebig genug sein, um die auftretenden Schwingungen der Kurbelwelle ausreichend zu entkoppeln und muss ausreichend Federweg haben, um das statische Drehmoment des Motors zuzüglich Federwegreserve für instationäre Drehmomentspitzen aufzunehmen und dabei noch die durch die Kurbelwellenschwingungen verursachten Relativbewegun- gen zwischen den beiden Widerlagern zuzulassen.
Ein Beispiel für eine Drehfeder ist aus der DE 40 06 121 A1 bekannt. Hierbei ist der Federkörper als eine Spiralfeder ausgebildet, welcher sich in mehreren Windungen um das erste innere Bauteil erstreckt. Dabei ist der Federkörper in ei- nem 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 beansprucht. Die Leistungsdichte der Drehfeder, worunter man in diesem Zusammenhang das Verhältnis des bei der Einhaltung einer geforderten Steifigkeit von dem Federkörper übertragbaren Drehmoments zu dem von dem Federkörper beanspruchten Bauraum versteht, ist nicht in allen Fällen ausreichend.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist, eine Drehfeder mit verbesserter Leistungsdichte zu schaffen bei einem bedarfsweise hohen übertragbaren Drehmoment und einer ausgezeichneten Schwingungsentkopplung. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf Basis der verbesserten Drehfeder eine Anordnung zur verbesserten Schwingungsentkopplung von Motor und Getriebe bereitzustellen. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Drehfeder mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einem Drehfedersatz gemäß Anspruch 11 sowie durch eine Anordnung zur Schwingungsentkopplung zwischen Motor und Ge- triebe gemäß Anspruch 14 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die auf diese Ansprüche jeweils rückbezogenen Ansprüche Bezug.
Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass der Federkörper beide Widerlager außenumfangsseitig zumindest teilweise umschließt und dass die Endab- schnitte im Wesentlichen radial nach innen gekröpft ausgebildet und in radial nach außen offenen Aufnahmen angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung ist von Vorteil, da der Federkörper ein maximales Volumen aufweist und daher in der Lage ist, eine größtmögliche Menge an Energie zu speichern. Der vorgegeben Bauraum wird durch den Federkörper, der die Widerlager außenumfangs- seitig umschließt, ideal ausgenutzt, so dass die Drehfeder, bezogen auf den Bauraum, eine höchste Leistungsdichte/Effizienz aufweist.
Die besonders hohe Leistungsdichte der erfindungsgemäßen Drehfeder ist dadurch zu begründen, dass die Anbindung der Endabschnitte des Federkörpers an den Aufnahmen der entsprechenden Widerlager besonders vorteilhaft gestaltet ist, wobei die erfindungsgemäße Gestaltung einen, bezogen auf den Bauraum, größtmöglichen Durchmesser des Federkörpers erlaubt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden außerdem die maximalen Beanspruchungen minimiert, wodurch ein höheres Moment durch die Drehfeder übertragbar wird. Dadurch, dass der Federkörper beide Widerlager außenumfangsseitig umschließt und dass die Endabschnitte im Wesentlichen radial nach innen gekröpft und in radial nach außen offenen Aufnahmen angeordnet sind, kann das die Drehfeder umschließende Gehäuse einfach zylindrisch ausgebildet und damit kostengünstig hergestellt sein. Die Außenumfangsfläche des Federkörpers stützt sich im aufgebogenen Zustand an der innenumfangsseitigen Wandung des Gehäuses ab. Außerdem ergibt sich durch eine derartige Ausgestaltung der größte Federdurchmesser bei gegebenen Bauraum. Bei vorgegebenem Bauraum und zu übertragendem Moment resultiert daraus die kleinste darstellbare Drehfederrate oder bei vorgegebener Drehfederrate kann durch die erfindungs- gemäße Ausgestaltung das größte übertragbare Moment realisiert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Drehfeder ist es möglich, eine gleichmäßige Biegebeanspruchung des Federkörpers über seine gesamte Länge zu erreichen. Hierdurch kann eine bessere Ausnutzug des Federkörpers und damit eine höhere Leistungsdichte erreicht werden. Unter der Leistungsdichte einer Feder versteht man das Verhältnis des bei der Einhaltung einer geforderten Steifigkeit von der Feder übertragbare Drehmoments zu dem von der Feder beanspruchten Bauraum.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Widerlager jeweils auf ih- ren einander radial zugewandten Seiten Stützflächen aufweisen und mittels der Stützflächen drehbeweglich aneinander abgestützt sein. Durch eine derartige Ausgestaltung hat die Drehfeder einen insgesamt teilearmen Aufbau und ist dadurch in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht einfach und kostengünstig herstellbar. Die Stützflächen sind dabei entsprechend Gleitlagern aufeinander abgestützt. Im Gegensatz zur Verwendung separat erzeugter Lager, beispielsweise separat erzeugter Gleitlager, durch die die Widerlager aufeinander abgestützt sind und/oder Wälzlagern, bewirkt die unmittelbare AbStützung der Widerlager mittels der einstückigen Stützflächen besonders geringe Abmessungen in radialer Richtung; für den Federkörper bleibt dadurch ein größtmöglicher Bauraum erhalten.
Auch die Verwendung separat angeordneter Lager, beispielsweise Gleit- oder Wälzlager ist möglich. Der Federkörper kann, in Umfangsrichtung betrachtet, eine im Wesentlichen konstante radiale Höhe aufweisen. Das Verhältnis aus radialer Höhe zu axialer Dicke kann 0,1 bis 10, bevorzugt 4 betragen. Ein solches Verhältnis ist auch bezüglich der Herstellung des Federkörpers von besonderem Vorteil, da Feder- körper, die das zuvor beschriebene Verhältnis aufweisen, mit dem besonders für die Großserie günstigen Verfahren des Feinstanzens herstellbar sind. Das Verhältnis aus radialer Höhe zu axialer Dicke orientiert sich am zu übertagenden Drehmoment und der Drillknick-Anforderung. Unter Drillknicken ist in diesem Zusammenhang das seitliche Wegkippen des Federkörpers aus seiner radialen Einbauposition bei einem bestimmten Drehmoment zu verstehen. Dieses Drillknicken kann zur Erhöhung der inneren Reibung mit höherer Bedämp- fung ab einem bestimmten zu übertragenden Drehmoment gewollt sein und sich positiv auf das Drehfederverhalten auswirken.
Der erste Endabschnitt der Feder kann mit dem entsprechenden ersten Abschnitt des ersten Widerlagers stoff- oder kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein. Der zweite Endabschnitt kann mit der entsprechenden zweiten Aufnahme des zweiten Widerlagers relativ beweglich verbunden sein.
Eine besonders exakte relative Beweglichkeit zwischen dem zweiten Endabschnitt und der entsprechenden zweiten Aufnahme des zweiten Widerlagers kann dadurch erreicht werden, dass der zweite Endabschnitt als Kulissenstein und die zweite Aufnahme als Kulisse oder der zweite Endabschnitt als Kulisse und die zweite Aufnahme als Kulissenstein ausgebildet ist. Zwischen dem zweiten Endabschnitt und der zweiten Aufnahme findet eine bogenförmige Relativbewegung statt, wobei diese Relativbewegung vorteilhaft entlang eines Radius verläuft. Diese Relativbewegung erfolgt bei kleinem zu übertragenden Drehmoment abhängig von den Reibverhältnissen zwischen Feder und Aufnahme. Die hieraus resultierende Drehfederbeanspruchung ist im Vergleich zu der Beanspruchung bei großem zu übertragenden Drehmoment sehr klein. Die Führung eines Federndes in einer Kulisse hat den Vorteil, dass sich eine nahezu reine Biegemomenteneinleitung in der Feder einstellt, sowohl im auf- als auch im zugebogenen Zustand. Letztlich muss zur Einleitung eines Biege- moments in die Feder diese an zwei beabstandenden Punkten geführt werden. Dadurch ergibt sich eine hohe Federausnutzung mit nahezu gleich verteilter Beanspruchung über den gesamten Umfang des Federkörpers.
Die Endabschnitte und die entsprechenden Aufnahmen können stoff- oder kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein.
Der Federkörper ist außenumfangsseitig an ein im Querschnitt kreisringförmiges Gehäuse, das den Federkörper umschließt, anlegbar. Das Gehäuse kann durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Federkörpers hohlzylinderförmig aus- gebildet sein, was im Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Fertigung von hervorzuhebendem Vorteil ist. Im vollständig aufgebogenen Zustand legt sich der Federkörper außenumfangsseitig an den Innenumfang des hohlzylin- derförmigen Gehäuses an und begrenzt dadurch die Biegebeanspruchung des Federkörpers.
Wird der Federkörper demgegenüber zugebogen, wird die Biegebeanspruchung durch eine Anlage der Innenseite des Federkörpers am Außenumfang der Widerlager begrenzt.
Ferner betrifft die Erfindung einen Drehfedersatz, umfassend ein Drehfederpaket mit zumindest zwei Drehfedern, wie zuvor beschrieben, die in einer funktionstechnischen Parallelschaltung angeordnet sind. Bevorzugt umfasst ein Drehfederpaket vier in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnete Drehfedern in funktionstechnischer Parallelschaltung, wobei die beiden mittle- ren der einander axial benachbart zugeordneten Drehfedern jedoch gleich an- geordnet sind und wobei die jeweils stirnseitig angeordneten Drehfedern ebenfalls - in Umfangsrichtung betrachtet - gleich, zu den mittleren Drehfedern - in Umfangsrichtung betrachtet - um 180° versetzt angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird die statische und dynamische Unwucht des Drehfedersatzes in jedem Belastungszustand vermieden.
Würden beispielsweise in einem Drehfederpaket zwei Drehfedern zur Anwendung gelangen, wären die Federkörper zueinander um 180° versetzt angeordnet.
Der Drehfedersatz ist bevorzugt derart ausgebildet, dass zumindest zwei oder ein vielfaches von zwei Drehfederpaketen spiegelsymmetrisch zu einer gedachten Achse angeordnet sind, wobei die Drehfederpakete durch ein gemeinsames Koppelelement funktionstechnisch in Reihe miteinander verbunden sind und wobei das jeweils gleiche Widerlager der jeweiligen Drehfedern als Koppelelement ausgebildet ist. Die beiden gespiegelten Drehfedersätze sind somit in einer Reihenschaltung angeordnet.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Schwingungsentkopplung von Motor und Getriebe in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Zweimassenschwungrad mit einem motorseitig angeordneten Primärschwungrad und einem getriebeseitig angeordneten Sekundärschwungrad sowie einen Drehschwingungsdämpfer mit einer Drehfedereinrichtung, der beide Schwungmassen miteinander verbindet, ist vorgesehen, dass die Drehfedereinrichtung einen Dreh- federsatz wie oben beschrieben umfasst. Eine solche Drehfedereinrichtung verleiht der Anordnung eine hohes übertragbares Drehmoment und eine ausgezeichnete Schwingungsentkopplung. Darüber hinaus benötigt sie einen vergleichsweise nur geringen Bauraum. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, den gewonnenen Bauraum dahingehend auszunutzen, dass dem Drehfedersatz zur Erhöhung der Dämpfungswirkung ein hydraulischer Drehschwingungsdämpfer parallel geschaltet wird. Ein hydraulischer Drehschwingungs- dämpfer hat den Vorteil, dass seine Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie z. B. Amplitude, Drehrichtung, Geschwindigkeit der störenden Schwingung, aber auch von einer Kombination dieser Parameter, gewählt werden kann. Insbesondere ist es möglich, mit einem parallel geschalteten hydraulischen Drehschwingungsdämpfer die Drehfeder bezie- hungsweise den Drehfedersatz außer Kraft zu setzen, beispielsweise um in bestimmten Belastungssituationen eine Relativverdrehung von Motor und Getriebe zu verhindern. Dies kann zum Beispiel mittels einer mit der Relativgeschwindigkeit zunehmenden Versteifung der Drehfeder beziehungsweise des Drehfedersatzes erreicht werden. Der Zusammenhang zwischen Relativverdrehung, Geschwindigkeit und Versteifung kann konstruktiv vorgegeben werden. Die o- ben beschriebene Maßnahme bringt beispielsweise Vorteile beim Starten eines Motors. So kann es ohne parallel angeordneten Drehschwingungsdämpfer in der Resonanz des verkoppelnden Drehfedersatzes zu einem Aufschwingen der Trägheit des Motors gegen die Trägheit des Getriebes kommen. Dieses Auf- schwingen ist nicht nur mit einem höheren Geräusch und höherem Verschleiß verbunden, sondern kann so stark ausgeprägt sein, dass das Starten unmöglich wird. Bezüglich der Wahl eines geeigneten hydraulischen Drehschwingungsdämpfers bestehen keinerlei Beschränkungen. So kann beispielsweise ein Drehschwingungsdämpfer, so wie in der DE 37 16 441 C1 beschrieben, zur Anwendung kommen. Kurzbeschreibung der Zeichnung
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher er- läutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Drehfeder in einer ersten Anschlagposition,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Drehfeder aus Fig. 1 in ihrer Ruhelage,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Drehfeder aus Fig. 1 in einer zweiten Anschlagposition,
Fig. 4 eine Skizze, die einen Drehfedersatz zeigt,
Fig. 5 ein Drehfederpaket mit zwei Drehfedern, die funktionstechnisch parallel geschaltet sind,
Fig. 6 und Fig. 7 Darstellungen einer dem zweiten Drehfedersatz benachbarten Drehfeder eines ersten Drehfedersatzes in Reihe geschaltet zur einer dem ersten Drehfedersatz benachbarten Drehfeder eines zweiten Drehfedersatzes.
Fig. 8 in einer Prinzipskizze in seitlicher Schnittdarstellung die Parallelschaltung eines erfindungsgemäßen Drehfedersatzes mit einem hydraulischen Drehschwingungsdämpfer bei einem Zweimassenschwungrad. Ausführung der Erfindung
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Drehfeder gezeigt, die in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs zur Anwendung gelangt. Mehrere dieser Drehfedern sind in Drehfederpaketen 15.1 , 15.2 zusammengefasst und zur Schwingungsentkopplung zwischen der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnet.
Die Drehfeder aus den Fig. 1 bis 3 ist jeweils in unterschiedlichen Betriebszu- ständen gezeigt. Die Drehfeder umfasst einen - im Querschnitt betrachtet - im Wesentlichen ringsegmentförmigen Federkörper 1, wobei die beiden Endabschnitte 3, 4 - in Umfangsrichtung betrachtet - durch die Durchtrennung 2 voneinander getrennt sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Fe- derkörper aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Federstahl. Davon abweichend besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Federkörper aus einem elastischen nachgiebigen, polymeren Werkstoff oder Verbundwerkstoff besteht.
Das erste 7 und das zweite Widerlager 8 haben eine erste Aufnahme 5 und eine zweite Aufnahme 6, wobei jedem der Endabschnitte 3, 4 des Federkörpers 1 eine Aufnahme 5, 6 zugeordnet ist. Die Widerlager 7, 8 sind in ihrer Umfangsrichtung relativ verdrehbar zueinander angeordnet, wobei eines der Widerlager 7 mit dem Schwungrad eines Kraftfahrzeugmotors und das andere Widerlager 8 über eine Kupplung mit dem Getriebe verbunden ist. Von entscheidender Wichtigkeit ist, dass der Federkörper 1 beide Widerlager 7, 8 außenumfangsseitig weitgehend umschließt, wobei die Endabschnitte 3, 4 im Wesentlichen radial nach innen gekröpft ausgebildet sind und in radial nach außen offenen Aufnahmen 5, 6 angeordnet sind. Um einen möglichst großen Bauraum im Gehäuse für die Bewegung des Federkörpers 1 freizuhalten, sind die Widerlager 7, 8 jeweils auf ihren einander zugewandten Seiten mit Stützflächen 10, 11 versehen und mittels dieser Stützflächen 10, 11 aneinander abgestützt. Durch die radial nach innen gekröpfte Anordnung der Endabschnitte 3, 4 und die radial innerhalb des Federkörpers 1 angeordneten Widerlager 7, 8 weist der Federkörper 1 einen großen Durchmesser auf und ist daher geeignet, viel Energie zu speichern.
Die Bohrungen 17, 18 des ersten Widerlagers 7 und des zweiten Widerlagers 8 sind vorgesehen, um die jeweiligen Widerlager 7, 8 mit in axialer Richtung angrenzenden Bauteilen, beispielsweise dem Schwungrad einer Verbrennungskraftmaschine oder der Kupplung, die einem Getriebe in Richtung der Kurbelwelle vorgeschaltet ist, zu verbinden. Die Verbindung kann beispielsweise durch Verschraubung, Vernietung, Verschweißung oder Verklebung erfolgen. Auch die Kombination der vorgenannten Verfahren, beispielsweise eine Verbindung durch Verschraubung und Verklebung ist möglich. Bei einer solchen Verbindung ist von Vorteil, das sich gleichzeitig eine Abdichtung des Verbindungsbereichs durch die Verklebung ergibt.
Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Federkörper 1, in Umfangsrichtung 9 betrachtet, eine im Wesentlichen konstante radiale Höhe 12 auf, wobei das Verhältnis aus radialer Höhe 12 und axialer Dicke 13 in diesem Ausführungsbeispiel etwa 4 beträgt.
Der erste Endabschnitt 3 ist mit der entsprechenden ersten Aufnahme 5 des ersten Widerlagers 7 stoff- oder kraft- und/oder formschlüssig verbunden; der zweite Endabschnitt 4 ist mit der entsprechenden zweiten Aufnahme 6 des zweiten Widerlagers 8 relativ beweglich verbunden, wobei der zweite Endabschnitt 4, hinsichtlich einer exakten Führung des Federkörpers 1 in der Auf- nähme 6 des zweiten Widerlagers 8 als Kulissenstein ausgebildet ist. Die zweite Aufnahme 6 ist als Kulisse ausgebildet.
Verdrehen sich die beiden Widerlager 7, 8 in Umfangsrichtung 9 relativ zuein- ander, wird durch die Kulissenführung eine Relativbewegung zwischen dem zweiten Endabschnitt 4 und der zweiten Aufnahme 6 erreicht. Dadurch ergibt sich eine nahezu reine Biegemomenteneinleitung in den Federkörper 1 , sowohl wenn der Federkörper 1 auf- als auch wenn der Federkörper 1 zugebogen wird. Eine hohe Federausnutzung mit nahezu gleich verteilter Beanspruchung ist da- von die Folge.
In Fig. 1 ist der Federkörper 1 im zugebogenen Zustand dargestellt. Die Widerlager 7, 8 sind einander mit ihren Aufnahmen 5, 6 in Umfangsrichtung 9 wei- testgehend angenähert, wobei der zweite Endabschnitt 4 auf der dem ersten Widerlager 7 abgewandten Seite der zweiten Aufnahme 6 angeordnet ist. Der zweite Endabschnitt 4 ist von der hakenförmigen zweiten Aufnahme 6 des zweiten Widerlagers 8 klammerartig umschlossen, wobei die zweite Aufnahme 6 stets einen Teil des zweiten Endabschnitts 4 in Umfangsrichtung 9 umschließt. In Umfangsrichtung 9 beiderseits erstrecken sich Vorsprünge 19, 20 des zweiten Endabschnitts 4, die in der zweiten Aufnahme 6 geführt sind. Die zweite Aufnahme 6 ist als Kulisse, der zweite Endabschnitt 4 als Kulissenstein ausgebildet.
Die Vorsprünge 19, 20 weisen radial außenseitig eine in Umfangsrichtung 9 gekrümmte Oberfläche auf, die bei Verdrehung der beiden Widerlager 7, 8 in Umfangsrichtung 9 zueinander von einer kongruent gestalteten Oberfläche der zweiten Aufnahme 6 geführt werden.
Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel stützt sich der Federkörper 1 innenum- fangsseitig am Außenumfang der Widerlager 7, 8 ab; dem Innenumfang des Gehäuses 14 ist der Federkörper 1 demgegenüber mit radialem Abstand benachbart zugeordnet und begrenzt mit diesem ein im Wesentlichen sichelförmiges Segment.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Drehfeder im herstellungsbedingten, unbelasteten Zustand gezeigt. Gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Zustand ist der Federkörper 1 in Umfangsrichtung 9 weiter aufgefedert und entspannt. Die Vorsprünge 19, 20 des zweiten Endabschnitts 4 sind den umfangsseitigen Begrenzungen der zweiten Aufnahme 6 jeweils mit umfangsseitigem Abstand benach- bart zugeordnet, wobei die Vorsprünge 19, 20 durch die zweite Aufnahme 6 trotzdem geführt sind. In diesem Betriebszustand liegt der Federkörper 1 weder radial innenseitig an den Widerlagern 7, 8, noch radial außenseitig am Gehäuse 14 an. Dieser Betriebszustand entspricht auch der Nulllage im eingebauten Zustand.
In Fig. 3 ist der Federkörper 1 im maximal aufgebogenen Zustand gezeigt. Der Federkörper 1 legt sich entlang seines Außenumfangs an der Innenseite des Gehäuses 14 an und die Aufnahmen 5, 6 der Widerlager 7, 8 sind einander in Umfangsrichtung 9 mit maximalem Abstand benachbart zugeordnet. Der Vor- sprung 19 berührt die zweite Aufnahme 6 anliegend, während der Vorsprung 20 lediglich im Bereich seiner außenumfangsseitigen Oberfläche durch die zweite Aufnahme 6 geführt ist.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehfedersatzes gezeigt, der zwei Drehfederpakete 15.1, 15.2 umfasst, wobei in jedem Drehfederpaket 15.1 , 15.2 vier Drehfedern zur Anwendung gelangen. Die vier Drehfedern sind derart angeordnet, dass die beiden mittleren der einander axial benachbart zugeordneten Drehfedern - in Umfangsrichtung betrachtet - gleich angeordnet sind und dass die jeweils stirnseitig des Drehfederpakets 15.1 , 15.2 angeordneten Drehfedern ebenfalls - in Umfangsrichtung betrachtet - gleich, zu den mittleren Drehfedern jedoch um 180° versetzt angeordnet sind. Die Drehfederpakete 15.1, 15.2 sind in einer funktionstechnischen Reihenschaltung angeordnet, wobei die Drehfedern der einzelnen Drehfederpakete 15.1 , 15.2 in einer funktionstechnischen Parallelschaltung angeordnet sind. Die beiden Drehfederpakete 15.1 und 15.2 sind an den in der Mittelebene zwischen den beiden Drehfedersätzen 15.1 und 15.2 liegenden Achsen 22 oder 23, wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt, gespiegelt angeordnet, wobei die Drehfederpakete 15.1 , 15.2 durch ein Koppelelement 16 miteinander verbunden sind und wobei die Widerlager 7 der einzelnen Drehfedern zu dem Koppelelement 16 verbun- den sind. Durch das Koppelelement 16 sind alle Drehfederpakete 15.1, 15.2 funktionstechnisch miteinander in Reihe geschaltet, so dass der gesamte Drehfedersatz durch sein weiches Ansprechverhalten besonders gute Gebrauchseigenschaften aufweist und trotzdem ein hohes Drehmoment übertragbar ist. Das Widerlager 8.1 ist mit der antreibenden Verbrennungskraftma- schine, das Widerlager 8.2 durch eine hier nicht dargestellte Anfahr- und Schaltkupplung mit dem Getriebeeingang verbunden.
In Fig. 5 ist ein Drehfederpaket 15 gezeigt, das zwei Federkörper 1.1, 1.2 umfasst, die in einer funktionstechnischen Parallelschaltung angeordnet sind. Die Federkörper 1.1 , 1.2 sind um 180° verdreht zueinander angeordnet, wobei der unterhalb der Zeichnungsebene liegende Federkörper 1.2 teilweise gestrichelt dargestellt ist. Die Bohrungen 18 aller zweiten Widerlager 8 der Drehfedern 1.1 und 1.2 sind mit einem hier nicht dargestellten Drehfederantrieb, die Bohrungen 17 aller ersten Widerlager 7 der Drehfedern 1.1 und 1.2 mit einem hier nicht dargestellten Drehfederabtrieb verbunden.
In Fig. 6 ist eine dem zweiten Drehfederpaket 15.2 benachbarte Drehfeder 1.3 eines ersten Drehfederpakets 15.1 in Reihe geschaltet zu einer dem ersten Drehfederpaket 15.1 benachbarten Drehfeder 1.4 eines zweiten Drehfederpa- kets 15.2 dargestellt. Hierbei ist die Drehfeder 1.4 an der Achse 22, die in der Ebene zwischen der Drehfeder 1.3 und 1.4 liegt, gespiegelt.
In Fig. 7 ist eine dem zweiten Drehfederpaket 15.2 benachbarte Drehfeder 1.3 eines ersten Drehfederpakets 15.1 in Reihe geschaltet zu einer dem ersten Drehfederpaket 15.1 benachbarten Drehfeder 1.4 eines zweiten Drehfederpakets 15.2 dargestellt. Hierbei ist die Drehfeder 1.4 an der Achse 23, die in der Ebene zwischen der Drehfeder 1.3 und 1.4 liegt, gespiegelt.
Man erkennt in Fig. 8 ein Zweimassenschwungrad 25 mit einem motorseitig mit der Kurbelwelle 26 starr verbundenen Primärschwungrad 25.1 und einem ge- triebeseitig angeordneten Sekundärschwungrad 25.2. Beide Schwungräder 25.1 , 25.2 sind über eine Drehfedereinrichtung 30 miteinander verbunden, welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen erfindungsgemäßen Drehfedersatz gebildet wird. Der Drehfedersatz selbst ist in der Figur nicht zu erkennen. Er wird durch die Widerlager 8.1 und 8.2 verdeckt. Aus einbautechnischen Gründen sind die Widerlager 8.1 , 8.2 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Beschränkung der Allgemeinheit unterschiedlich lang. Mit 31a und 31 b sind Mittel zum Befestigen der Widerlager 8.1, 8.2 am Primär- bzw. Sekundärschwungrad 25.1 , 25.2 bezeichnet. Man erkennt weiterhin in der Figur einen hydraulischen Drehschwingungsdämpfer 32, der in Parallelschaltung zum Drehfedersatz angeordnet ist. Mit 33 sind Mittel zum Verbinden ist der beiden Gehäuseteile 34 der Drehfeder bezeichnet. Durch geeignete Anpassung der Dämpfungscharakteristik des hydraulischen Drehschwingungsdämpfers 32 in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie z. B. Amplitude, Drehrichtung, Geschwindigkeit der störenden Schwingungen usw. oder auch von einer Kombinationen davon kann die Dämpfungswirkung gegenüber einer herkömmlichen Drehfeder alleine um nahezu einen Faktor Hundert erhöht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Drehfeder, umfassend einen - im Querschnitt betracht - im Wesentlichen ringsegmentförmigen Federkörper mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, wobei jeder Endabschnitt mit einer Aufnahme eines Widerlagers verbunden ist, wobei die Widerlager in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (1 ) beide Widerlager (7, 8) außenumfangsseitig zumindest teilweise umschließt, dass die Endabschnitte (3, 4) im Wesentlichen radial nach innen gekröpft ausgebildet und in radial nach außen offenen Aufnahmen (5, 6) angeordnet sind.
2. Drehfeder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlager (7, 8) jeweils auf ihren einander radial zugewandten Seiten Stützflachen (10, 11) aufweisen und mittels der Stützflächen (10, 11) aneinander abgestützt sind.
3. Drehfeder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (1 ) in Umfangsrichtung (9) betrachtet, eine im We- sentlichen konstante radiale Höhe (12) aufweist.
4. Drehfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aus radialer Höhe (12) und axialer Dicke (13) 0,1 bis 10 beträgt.
5. Drehfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endabschnitt (3) mit der entsprechenden ersten Aufnahme (5) des ersten Widerlagers (7) stoff- oder kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist.
6. Drehfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endabschnitt (4) mit der entsprechenden zweiten Aufnahme (6) des zweiten Widerlagers (8) relativ beweglich verbunden ist.
7. Drehfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endabschnitt (4) als Kulissenstein und die zweite Aufnahme (6) als Kulisse oder der zweite Endabschnitt (4) als Kulisse und die zweite Aufnahme (6) als Kulissenstein ausgebildet ist.
8. Drehfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (1) außenumfangsseitig an ein, im Querschnitt kreisringförmiges Gehäuse (14) anlegbar ist, das den Federkörper (1 ) und die Widerlager (7, 8) umschließt.
9. Drehfedersatz, umfassend zumindest ein Drehfederpaket (15) mit zumindest zwei Drehfedern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, die in einer funktionstechnischen Parallelschaltung angeordnet sind.
10. Drehfedersatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dreh- federpaket (15) vier Drehfedern umfasst.
11. Drehfedersatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden mittleren der aneinander axial zugeordneten Drehfedern - in Umfangsrichtung betrachtet - gleich angeordnet sind und dass die jeweils stirnseitig an- geordneten Drehfedern ebenfalls - in Umfangsrichtung betrachtet - gleich, zu den mittleren Drehfedern jedoch - in Umfangsrichtung betrachtet - um 180°versetzt angeordnet sind.
12. Drehfedersatz nach einem der Ansprüche 9 oder 11 , dadurch gekennzeich- net, dass zumindest zwei oder eine vielfaches von zwei Drehfederpaketen (15.1, 15.2) spiegelsymmetrisch zu einer gedachten jeweils zwischen den Drehfederpaketen (15.1 , 15.2) liegenden Achse (22 oder 23) angeordnet sind, wobei die Drehfederpakete (15.1, 15.2) durch ein gemeinsames Koppelelement (16) funktionstechnisch in Reihe miteinander verbunden sind und wobei die Widerlager (7) der einzelnen Drehfedern zu einem Koppelelement (16) verbunden sind.
13. Drehfedersatz nach Ansprüche 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Widerlager (7) stoff- oder kraft- und/oder formschlüssig ausge- bildet ist.
14. Anordnung zur Schwingungsentkopplung und von Motor und Getriebe in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Zweimassenschwungrad mit einer motorseitig angeordnete Primärschwungmasse und einer getriebeseitig an- geordneten Sekundärschwungmasse sowie einen Drehschwingungsdämpfer mit einer Drehfedereinrichtung, der beide Schwungmassen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfedereinrichtung (30) einen Drehfedersatz (15.1, 15.2) nach einem der Ansprüche 9 bis 13 umfasst.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Drehfedersatz (15.1 , 15.2) ein hydraulischer Drehschwingungsdämpfer (32) parallel geschaltet ist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004043136B3 (de) * 2004-09-07 2005-08-11 Carl Freudenberg Kg Drehfeder, Drehfederersatz und Anordnung von Drehfedersätzen
DE102005043575B4 (de) * 2005-09-12 2019-08-29 Vibracoustic Gmbh Drehfeder
DE102005043563B3 (de) * 2005-09-12 2007-05-16 Freudenberg Carl Kg Riemenscheibe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3716441C1 (de) 1987-05-16 1988-04-28 Freudenberg Carl Fa Drehschwingungsdaempfer
EP0290698A1 (de) * 1987-05-12 1988-11-17 Bendix Espana S.A. Federnde Zentriervorrichtung und Totgang-Kupplung für zwei drehbewegliche Teile
DE4006121A1 (de) 1990-02-27 1991-08-29 Opel Adam Ag Torsionsdaempfungsvorrichtung
FR2742197A1 (fr) * 1995-12-06 1997-06-13 Liebherr Aerospace Gmbh Accouplement a liberation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0290698A1 (de) * 1987-05-12 1988-11-17 Bendix Espana S.A. Federnde Zentriervorrichtung und Totgang-Kupplung für zwei drehbewegliche Teile
DE3716441C1 (de) 1987-05-16 1988-04-28 Freudenberg Carl Fa Drehschwingungsdaempfer
DE4006121A1 (de) 1990-02-27 1991-08-29 Opel Adam Ag Torsionsdaempfungsvorrichtung
FR2742197A1 (fr) * 1995-12-06 1997-06-13 Liebherr Aerospace Gmbh Accouplement a liberation

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DE10157330C1 (de) 2002-12-19
AU2002333435A1 (en) 2003-06-10

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