WO2012155879A2 - Drehmomentübertragungseinrichtung - Google Patents

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WO2012155879A2 PCT/DE2012/000451 DE2012000451W WO2012155879A2 WO 2012155879 A2 WO2012155879 A2 WO 2012155879A2 DE 2012000451 W DE2012000451 W DE 2012000451W WO 2012155879 A2 WO2012155879 A2 WO 2012155879A2
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    • F16D3/12—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted for accumulation of energy to absorb shocks or vibration
    • 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
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    • F16F1/042—Wound springs characterised by the cross-section of the wire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F16F15/123—Wound springs

Definitions

  • the invention relates to a torque transmission device having the features according to the preamble of claim 1.
  • WO 2007/006255 a designed as a dual mass flywheel torque transmitting device in a drive train with a rotatable about an axis input member which is connectable to a drive side and a relative to the input member against the action of at least one helical spring limited rotatable output member which is connectable to an output side shown.
  • the coil spring has a wire wound around a spring axis with a circular shape, that is with a circular wire cross section.
  • the object of the invention is to reduce the contact pressure between spring receiving member and coil spring. Furthermore, it is an object to further reduce the wear between spring receiving member and coil spring.
  • a torque transmitting device in a drive train with a rotatable about an axis input member which is connectable to a drive side and a relative to the input member against the action of at least one helical spring limited rotatable output member which is connectable to an output side and the coil spring radially outwardly bounding spring receiving member proposed wherein the coil spring has a wound around a spring axis wire, wherein the wire in a radially outer with respect to the axis of rotation region along the spring axis is partially formed and the wire cross-section of the wire is substantially circular and the circumference of which is described by a first wire radius and wherein the embossing in the circumferential direction of the wire cross-section in sections round and by a second wire radius is writable, wherein the first wire radius and the
  • the first wire radius is smaller than the second wire radius.
  • the second wire radius is greater than or equal to three times the first wire radius.
  • the coil spring is designed as a bow spring or as a compression spring.
  • the spring receiving member in a coil spring radially facing portion on a curvature, which is aligned with the second wire radius.
  • a support surface is formed between spring receiving member and embossing of the wire, wherein the amount of support surface remains constant in a first rotational direction with a limited rotation of the wire relative to the spring receiving member in an axis parallel to the spring axis.
  • the amount of support surface remains constant with a limited rotation of the wire by a second direction opposite to the first direction of rotation.
  • the wire on the side with respect to the spring axis at least one Anformung, in particular a flat Anformung.
  • the wire is made of spring steel.
  • the torque transmission device is designed as a dual-mass flywheel or as a torsional vibration damper.
  • the torque transmission device can be designed as a torsional vibration damper and / or as a dual mass flywheel and / or arranged on and / or in a hydrodynamic torque converter, on and / or in a clutch device, for example a wet-running clutch, on and / or in a dual clutch device.
  • Figure 1 View of a wire cross section of a wire of a coil spring according to a prior art embodiment.
  • Figure 2 View of a wire cross section of a wire of a coil spring in a specific embodiment of the invention.
  • Figure 3 Characteristic of the contact pressure between a coil spring in a special embodiment of the invention and a spring receiving member as a function of the ratio of the second and first wire radius.
  • a wire 10 of a coil spring 12 is shown in cross section.
  • the wire 10 is spirally wound to form the coil spring 12 about a spring axis 100.
  • the coil spring 12 is bounded by a spring receiving member 14 with respect to a radial direction 102 outside, wherein the spring receiving member 14 in the region of the support surface 16 between coil spring 12 and spring receiving member 14 is flat.
  • the wire 10 of the coil spring 12 is circular in cross-section with a circumference describing wire radius 18 is formed.
  • the wire 10 is formed in such a way that the wire cross-section has planar regions 24, 26. These laterally formed, planar regions 24, 26 taper in the direction of the spring axis 102 by an angle 28, in particular by an angle of approximately 10 degrees.
  • the load on the coil spring 12 can be reduced as soon as the turns of the coil spring go to block, that is, when two in the direction of the spring axis 100 adjacent wires come into contact with each other.
  • the transition from circular section 30 of the wire circumference to planar, integrally formed region 24, 26 is thereby formed by a rounding 32 with a transition radius which is smaller than the wire radius.
  • Figure 2 shows a view of a wire cross section of a wire 10 of a coil spring 12 in a particular embodiment of the invention.
  • the helical spring 12 has a wire 10 wound around a spring axis 100, wherein the wire 10 is formed along the spring axis 100 in a region 34 lying outside with respect to a radial direction 102.
  • the Anformung 36 can be mounted in the direction of the spring axis 100 sections, but also over the entire length in the direction of the spring axis 100 on the coil spring 12.
  • the wire cross section of the wire 10 is essentially circular and the circumference of the wire cross section is described by a first wire radius 38.
  • the Anformung 36 is in the circumferential direction of the wire cross-section partially round and described by a second wire radius 40, wherein the first wire radius 38 and the second wire radius 40 are different.
  • the first wire radius 38 is smaller than the second wire radius 40, preferably the second wire radius 40 is greater than or equal to three times the first wire radius 38.
  • the contact pressure of the helical spring 12 on which the coil spring 12 radially outwardly delimiting the spring receiving component 14 can be reduced.
  • the contact surface 16 formed between the wire 10 of the coil spring 12 and the spring receiving member 14 in the radially outer portion of the coil spring 12 is enlarged relative to a wire having a completely circular cross section.
  • the wear of the wire 10 of the coil spring 12 can be reduced.
  • an Anformung 36 described in the radially outer region of the coil spring 12 with a second wire radius 40 against a flat Anformung in this area is in the even with rotation of the wire 10 about a perpendicular to the wire cross-sectional area facing axis 104 larger and limited rotation of the Because the wire 10 rotates about this axis 104, for example, when the coil spring 12 is compressed or relaxed, so the contact surface 16 is limited rotation by the circumference of the wire cross-section in the Anformung 36, the is described by the second wire radius 40 and the contour of the spring receiving member 14 is set in the adjacent area, wherein the amount of the contact surface 16 at the limited rotation ideally remains constant. Furthermore, the wire 10 laterally with respect to the spring axis 102 on both sides of a planar Anformung 42, which tapers in the direction of the spring axis 100 by an angle 28.
  • FIG. 3 shows a characteristic curve 44 of the contact pressure characterizing the contact pressure between a helical spring in a special embodiment of the invention and a spring receiving component as a function of the ratio of the second and first wire radius. Visible is the decrease of the contact pressure with increasing ratio of second to first wire radius.
  • the ideal state in a twisting position of the wire about an axis perpendicular to the wire cross-sectional area would thus be a flat, planar Anformung, provided that the spring receiving member is also flat in the Anformung- of the wire. However, this does not take into account that the contact surface would be greatly reduced as soon as the wire is transferred to a second twisting position.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Antriebsstrang mit einem um eine Drehachse drehbaren Eingangsbauteil, das mit einer Antriebsseite verbindbar ist und einem gegenüber dem Eingangsbauteil entgegen der Wirkung wenigstens einer Schraubenfeder begrenzt verdrehbaren Ausgangsbauteil, das mit einer Abtriebsseite verbindbar ist und einem die Schraubenfeder radial aussen begrenzenden Federaufnahmebauteil wobei die Schraubenfeder einen um eine Federachse gewickelten Draht aufweist, wobei der Draht in einem in Bezug auf die Drehachse radial außen liegenden Bereich entlang der Federachse abschnittsweise angeformt ist und der Drahtquerschnitt des Drahtes im Wesentlichen kreisrund ist und dessen Umfang durch einen ersten Drahtradius beschreibbar ist und wobei die Anprägung in Umfangsrichtung des Drahtquerschnitts abschnittsweise rund und durch einen zweiten Drahtradius beschreibbar ist, wobei der erste Drahtradius und der zweite Drahtradius verschieden sind.

Description

Drehmomentübertragunqseinrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der WO 2007/006255 ist eine als Zweimassenschwungrad ausgebildete Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Antriebsstrang mit einem um eine Drehachse drehbaren Eingangsbauteil, das mit einer Antriebsseite verbindbar ist und einem gegenüber dem Eingangsbauteil entgegen der Wirkung wenigstens einer Schraubenfeder begrenzt verdrehbaren Ausgangsbauteil, das mit einer Abtriebsseite verbindbar ist gezeigt. Die Schraubenfeder weist einen um eine Federachse gewickelten Draht mit einer kreisrunden Form, das bedeutet mit einem kreisförmigen Drahtquerschnitt auf. Alternativ dazu und zur Verringerung des Verschleißes zwischen Schraubenfeder und einem die Schraubenfeder aufnehmen und als Stützschale ausgebildeten Federaufnahmebauteil kann der Draht radial außen und radial innen flächige Anformungen aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Anpressung zwischen Federaufnahmebauteil und Schraubenfeder zu verringern. Weiterhin ist es eine Aufgabe, den Verschleiß zwischen Federaufnahmebauteil und Schraubenfeder weiter zu verringern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Entsprechend wird eine Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Antriebsstrang mit einem um eine Drehachse drehbaren Eingangsbauteil, das mit einer Antriebsseite verbindbar ist und einem gegenüber dem Eingangsbauteil entgegen der Wirkung wenigstens einer Schraubenfeder begrenzt verdrehbaren Ausgangsbauteil, das mit einer Abtriebsseite verbindbar ist und einem die Schraubenfeder radial aussen begrenzenden Federaufnahmebauteil vorgeschlagen wobei die Schraubenfeder einen um eine Federachse gewickelten Draht aufweist, wobei der Draht in einem in Bezug auf die Drehachse radial außen liegenden Bereich entlang der Federachse abschnittsweise angeformt ist und der Drahtquerschnitt des Drahtes im Wesentlichen kreisrund ist und dessen Umfang durch einen ersten Drahtradius beschreibbar ist und wobei die Anprägung in Umfangsrichtung des Drahtquerschnitts abschnittsweise rund und durch einen zweiten Drahtradius beschreibbar ist, wobei der erste Drahtradius und der
Bestätigungskopiel zweite Drahtradius verschieden sind. Dadurch kann die Anpressung und der Anpressdruck sowie der Verschleiß zwischen Federaufnahmebauteil und Schraubenfeder verringert werden.
In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Drahtradius kleiner als der zweite Drahtradius. Vorzugsweise ist der zweite Drahtradius größer gleich dem dreifachen ersten Drahtradius.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung ist die Schraubenfeder als Bogen- feder oder als Druckfeder ausgebildet.
In einer bevorzugten, speziellen Ausführungsform weist das Federaufnahmebauteil in einem der Schraubenfeder radial zugewandten Abschnitt eine Wölbung auf, die dem zweiten Drahtradius angeglichen ist.
In einer weiteren speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Federaufnahmebauteil und Anprägung des Drahtes eine Auflagefläche gebildet, wobei der Betrag der Auflagefläche bei einer begrenzten Drehung des Drahtes gegenüber dem Federaufnahmebauteil in einer zu der Federachse parallelen Achse in einer erste Drehrichtung konstant bleibt. Vorzugsweise bleibt der Betrag der Auflagefläche bei einer begrenzten Drehung des Drahtes um eine der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten zweiten Drehrichtung konstant.
In einer weiteren speziellen Ausgestaltung der Erfindung weist der Draht seitlich in Bezug auf die Federachse wenigstens eine Anformung auf, insbesondere eine ebene Anformung.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist der Draht aus Federstahl hergestellt.
In einer weiteren, speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist die Drehmomentübertragungseinrichtung als Zweimassenschwungrad oder als Torsionsschwingungsdämpfer ausgebildet.
Allgemein kann die Drehmomentübertragungseinrichtung als Torsionsschwingungsdämpfer und/oder als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein und/oder an und/oder in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an und/oder in einer Kupplungseinrichtung, beispielsweise einer nass laufenden Kupplung, an und/oder in einer Doppelkupplungseinrichtung angeordnet sein. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Abbildungen, bei deren Darstellung zugunsten der Übersichtlichkeit auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde. Alle erläuterten Merkmale sind nicht nur in der angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen beziehungsweise in Alleinstellung anwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : Ansicht eines Drahtquerschnitts eines Drahts einer Schraubenfeder gemäß einer vorbekannten Ausführung.
Figur 2: Ansicht eines Drahtquerschnitts eines Drahts einer Schraubenfeder in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 3: Kennlinie des Anpressdrucks zwischen einer Schraubenfeder in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung und eines Federaufnahmebauteils in Abhängigkeit vom Verhältnis des zweiten und ersten Drahtradius.
In Figur 1 ist ein Draht 10 einer Schraubenfeder 12 nach dem Stand der Technik im Querschnitt dargestellt. Dabei ist der Draht 10 zur Bildung der Schraubenfeder 12 um eine Federachse 100 spiralförmig gewunden. Die Schraubenfeder 12 ist dabei von einem Federaufnahmebauteil 14 in Bezug auf eine radiale Richtung 102 außen begrenzt, wobei das Federaufnahmebauteil 14 im Bereich der Auflagefläche 16 zwischen Schraubenfeder 12 und Federaufnahmebauteil 14 eben ausgebildet ist. Der Draht 10 der Schraubenfeder 12 ist im Querschnitt betrachtet kreisförmig mit einem den Kreisumfang beschreibenden Drahtradius 18 ausgebildet. An den in Richtung der Federachse 102 beidseitig des Drahts 10 befindlichen Seitenflächen 20, 22 ist der Draht 10 derart angeformt, dass der Drahtquerschnitt ebene Bereiche 24, 26 aufweist. Diese seitlich angeformten, ebenen Bereiche 24, 26 verjüngen sich in Richtung der Federachse 102 um einen Winkel 28, insbesondere um einen Winkel von ungefähr 10 Grad.
Dadurch kann die Belastung auf die Schraubenfeder 12 verringert werden, sobald die Windungen der Schraubenfeder auf Block gehen, das bedeutet wenn zwei in Richtung der Federachse 100 benachbarte Drähte gegenseitig in Anlage kommen. Der Übergang von kreisrundem Abschnitt 30 des Drahtumfangs zu ebenem, angeformten Bereich 24, 26 wird dabei durch eine Abrundung 32 mit einem Übergangsradius, der kleiner als der Drahtradius ist, gebildet.
Figur 2 zeigt eine Ansicht eines Drahtquerschnitts eines Drahts 10 einer Schraubenfeder 12 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Schraubenfeder 12 weist einen um eine Federachse 100 gewickelten Draht 10 auf, wobei der Draht 10 in einem in Bezug auf eine radiale Richtung 102 außen liegenden Bereich 34 entlang der Federachse 100 angeformt ist. Die Anformung 36 kann dabei in Richtung der Federachse 100 abschnittsweise, aber auch über die gesamte Länge in Richtung der Federachse 100 an der Schraubenfeder 12 angebracht sein. Der Drahtquerschnitt des Drahtes 10 ist im Übrigen im Wesentlichen kreisrund und der Umfang des Drahtquerschnitts wird dabei durch einen ersten Drahtradius 38 beschrieben. Die Anformung 36 ist in Umfangsrichtung des Drahtquerschnitts abschnittsweise rund und durch einen zweiten Drahtradius 40 beschreibbar, wobei der erste Drahtradius 38 und der zweite Drahtradius 40 verschieden sind. Speziell ist der erste Drahtradius 38 kleiner als der zweite Drahtradius 40, vorzugsweise ist der zweite Drahtradius 40 größer gleich dem dreifachen ersten Drahtradius 38.
Dadurch kann der Anpressdruck der Schraubenfeder 12 an dem die Schraubenfeder 12 radial außen begrenzenden Federaufnahmebauteil 14 verringert werden. Die zwischen dem Draht 10 der Schraubenfeder 12 und dem Federaufnahmebauteil 14 in dem radial äußeren Bereich der Schraubenfeder 12 gebildete Anlagefläche 16 ist gegenüber einem Draht mit vollständig kreisrundem Querschnitt vergrößert. Damit kann auch der Verschleiß des Drahts 10 der Schraubenfeder 12 verringert werden.
Der spezielle Vorteil einer in dem radial äußeren Bereich der Schraubenfeder 12 mit einem zweiten Drahtradius 40 beschriebenen Anformung 36 gegenüber einer ebenen Anformung in diesem Bereich liegt in dem auch bei Verdrehung des Drahts 10 um eine senkrecht zur Drahtquerschnittsfläche weisenden Achse 104 größeren und bei begrenzter Verdrehung des Drahts 10 konstanten Betrags der Anlagefläche 16. Denn dreht sich der Draht 10 um diese Achse 104, beispielsweise dann wenn die Schraubenfeder 12 gestaucht oder entspannt wird, so wird die Anlagefläche 16 bei begrenzter Verdrehung durch den Umfang des Drahtquerschnitts im Bereich der Anformung 36, der durch den zweiten Drahtradius 40 beschrieben wird und der Kontur des Federaufnahmebauteils 14 in dem angrenzenden Bereich festgelegt, wobei der betrag der Anlagefläche 16 bei der begrenzten Verdrehung idealerweise konstant bleibt. Weiterhin weist der Draht 10 seitlich in Bezug auf die Federachse 102 beidseitig eine ebene Anformung 42 auf, die sich in Richtung der Federachse 100 um einen Winkel 28 verjüngt.
In Figur 3 ist eine Kennlinie 44 des die Anpressung kennzeichnenden Anpressdrucks zwischen einer Schraubenfeder in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung und eines Federaufnahmebauteils in Abhängigkeit vom Verhältnis des zweiten und ersten Drahtradius dar- gestellt. Erkennbar ist die Abnahme des Anpressdrucks mit zunehmendem Verhältnis aus zweitem zu erstem Drahtradius. Der Idealzustand bei einer Verdrehposition des Drahtes um eine senkrecht zur Drahtquerschnittsfläche liegenden Achse wäre somit eine flächige, ebene Anformung, vorausgesetzt das Federaufnahmebauteil ist ebenfalls im Bereich der Anformung- des Drahts eben ausgebildet. Allerdings ist dabei nicht berücksichtigt, dass sich die Anlagefläche stark verringern würde, sobald der Draht in eine zweite Verdrehposition überführt wird. Diese Tatsache wird durch die mit einem zweiten Drahtradius beschreibbare Anformung in dem radial äußeren Bereich des Drahts berücksichtigt, womit sich der Betrag der Anlagefläche auch bei Verdrehung des Drahts nicht wesentlich verkleinert und idealerweise in einem bestimmten Verdrehbereich konstant bleibt.

Claims

Patentansprüche
1. Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Antriebsstrang mit einem um eine
Drehachse drehbaren Eingangsbauteil, das mit einer Antriebsseite verbindbar ist und einem gegenüber dem Eingangsbauteil entgegen der Wirkung wenigstens einer Schraubenfeder begrenzt verdrehbaren Ausgangsbauteil, das mit einer Abtriebsseite verbindbar ist und einem die Schraubenfeder radial aussen begrenzenden Federaufnahmebauteil wobei die Schraubenfeder einen um eine Federachse gewickelten Draht aufweist,, wobei der Draht in einem in Bezug auf die Drehachse radial außen liegenden Bereich entlang der Federachse abschnittsweise angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtquerschnitt des Drahtes im Wesentlichen kreisrund ist und dessen Umfang durch einen ersten Drahtradius beschreibbar ist und wobei die Anprägung in Umfangsrichtung des Drahtquerschnitts abschnittsweise rund und durch einen zweiten Drahtradius beschreibbar ist, wobei der erste Drahtradius und der zweite Drahtradius verschieden sind.
2. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drahtradius kleiner als der zweite Drahtradius ist.
3. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drahtradius größer gleich dem dreifachen ersten Drahtradius ist.
4. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder als Bogenfeder oder als Druckfeder ausgebildet ist.
5. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federaufnahmebauteil in einem der Schraubenfeder radial zugewandten Abschnitt eine Wölbung aufweist, die dem zweiten Drahtradius angeglichen ist.
6. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Federaufnahmebauteil und Anprägung des Drahtes eine Auflagefläche gebildet ist, wobei der Betrag der Auflagefläche bei einer begrenzten Drehung des Drahtes gegenüber dem Federaufnahmebauteil in einer zu der Federachse parallelen Achse in einer erste Drehrichtung konstant bleibt.
7. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Auflagefläche bei einer begrenzten Drehung des Drahtes um eine der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten zweiten Drehrichtung konstant bleibt.
8. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht seitlich in Bezug auf die Federachse wenigstens eine Anformung aufweist, insbesondere eine ebene Anformung aufweist.
9. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht aus Federstahl hergestellt ist.
10. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung als Zweimassenschwungrad oder als Torsionsschwingungsdämpfer ausgebildet ist.
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