DE102008033955A1

DE102008033955A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung des Spiels unter Verwendung von Schraubenfedern

Info

Publication number: DE102008033955A1
Application number: DE102008033955A
Authority: DE
Inventors: Fraser Farmington Hills MacDonald; Jens SCHRÖTER; Steven Wooster Olsen; Craig Massillon Kneidel
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2009-01-29
Also published as: US8096885B2; US20090032364A1

Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird ein Schwingungsdämpfer beschrieben, der einen ersten Zahnkranz mit einer Vielzahl erster Zähne, einen zweiten Zahnkranz mit einer Vielzahl zweiter Zähne, einen dritten Zahnkranz mit einer Vielzahl dritter Zähne und mindestens eine zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz angeordnete Feder beinhaltet, wobei sich die Vielzahl dritter Zähne zwischen der Vielzahl erster Zähne und der Vielzahl zweiter Zähne befindet und die mindestens eine Feder die Vielzahl erster Zähne und die Vielzahl zweiter Zähne gegen die Vielzahl dritter Zähne vorspannt. Ferner wird ein Verfahren zum Verhindern des Spiels in einem Schwingungsdämpfer beschrieben, wobei der Schwingungsdämpfer einen ersten Zahnkranz mit einer Vielzahl erster Zähne, einen zweiten Zahnkranz mit einer Vielzahl zweiter Zähne, einen dritten Zahnkranz mit einer Vielzahl dritter Zähne und mindestens eine zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz angeordnete Feder beinhaltet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Einfügen der Vielzahl dritter Zähne zwischen die Vielzahl erster Zähne und die Vielzahl zweiter Zähne; und Vorspannen der Vielzahl erster Zähne und der Vielzahl zweiter Zähne gegen die Vielzahl dritter Zähne mit mindestens einer Feder.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Schwingungsdämpfer, im Besonderen das Verhindern des Spiels in Schwingungsdämpfern und insbesondere einen Schwingungsdämpfer mit einer Spielverhinderungsplatte, die durch mindestens eine Feder vorgespannt ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hydraulische Drehmomentwandler sind Einheiten zur Veränderung des Drehmoment/Drehzahl-Verhältnisses zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle des Wandlers, welche die Automobil- und Schiffsantriebe revolutioniert haben, indem sie ein hydraulisches Mittel zur Übertragung von Energie von einem Motor an einen Antriebsmechanismus, z. B. an die Antriebswelle eines Automatikgetriebes, bereitstellen und dabei Antriebsimpulse des Motors ausgleichen. Ein zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordneter Drehmomentwandler beinhaltet typischerweise drei Komponenten: ein mitunter auch als Pumpe bezeichnetes Laufrad, das direkt mit dem Wandlerdeckel und dadurch mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist; eine ähnlich wie das Laufrad aufgebaute Turbine, wobei die Turbine jedoch mit der Antriebswelle des Getriebes verbunden ist; und einen zwischen dem Laufrad und der Turbine angeordneten Stator, der den aus der Turbine austretenden Strom der Hydraulikflüssigkeit umlenkt und dadurch der Pumpe zusätzliche Rotationskräfte zuführt.
1 veranschaulicht ein allgemeines Blockschaubild, das die Beziehungen zwischen dem Motor 7, dem Drehmomentwandler 10, dem Getriebe 8 und der Differenzial-/Achsbaugruppe 9 in einem typischen Fahrzeug zeigt. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers nach dem Stand der Technik in Einbaulage an einem Motor eines Motorfahrzeugs, während 3 eine Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers von der linken Seite entlang der Linie 3-3 in 2 zeigt. 4 zeigt eine Querschnittsansicht des in den 2 und 3 gezeigten Drehmomentwandlers entlang der Schnittlinie 4-4 in 3. 5 zeigt eine erste Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters von der linken Seite, während 6 eine zweite Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters von der rechten Seite zeigt. Die folgende Erörterung lässt sich am besten unter Bezug auf die 1 bis 6 verstehen.
Wie oben beschrieben, stellen die Pumpe 37, die Turbine 38 und der Stator 39 die drei Hauptkomponenten des Drehmomentwandlers 10 dar. Wenn die Pumpe an den Deckel 11 angeschweißt wird, wird der Drehmomentwandler zu einer abgeschlossenen Kammer. Der Deckel ist mit der Wandlermitnehmerscheibe 41 (flexplate) verbunden, die wiederum mit der Kurbelwelle 42 des Motors 7 verschraubt ist. Der Deckel kann unter Verwendung von Stegen oder Zapfen mit der Wandlermitnehmerscheibe verbunden sein, die an den Deckel angeschweißt sind. Die Schweißverbindung zwischen der Pumpe und dem Deckel überträgt das Motordrehmoment zur Pumpe. Deshalb dreht sich die Pumpe immer mit der Motordrehzahl. Die Funktion der Pumpe besteht darin, unter Verwendung dieser Drehbewegung die Flüssigkeit in radialer Richtung nach außen und in axialer Richtung zur Turbine zu befördern. Deshalb dient als Pumpe eine Zentrifugalpumpe, welche die Flüssigkeit von einem kleinen radialen Einlass zu einem großen radialen Auslass befördert und so die Energie der Flüssigkeit erhöht. Der Druck zum Einrücken der Getriebekupplungen und der Wandlerkupplung wird durch eine zusätzliche Pumpe im Getriebe erzeugt, die durch die Pumpennabe angetrieben wird.
Im Drehmomentwandler 10 wird durch die Pumpe, die Turbine und den Stator (mitunter auch als Reaktor bezeichnet) ein Flüssigkeitskreislauf gebildet. Durch den Flüssigkeitskreislauf kann der Motor weiter drehen, wenn das Fahrzeug anhält, und das Fahrzeug wieder beschleunigen, wenn das von einem Fahrer gewünscht wird. Ähnlich wie bei einer Getriebeuntersetzung unterstützt der Drehmomentwandler das Motordrehmoment durch ein Drehmomentverhältnis. Das Drehmomentverhältnis ist gleich dem Verhältnis von Abtriebsdrehmoment zu Antriebsdrehmoment. Das Drehmomentverhältnis ist am höchsten, wenn die Drehzahl der Turbine niedrig oder gleich null ist (auch als Abwürgen bezeichnet). Die Drehmomentverhältnisse beim Abwürgen liegen üblicherweise im Bereich von 1,8 bis 2,2. Das bedeutet, dass das Abtriebsdrehmoment des Drehmomentwandlers 1,8- bis 2,2-mal so groß ist wie das Antriebsdrehmoment. Die Abtriebsdrehzahl hingegen ist wesentlich niedriger als die Antriebsdrehzahl, da die Turbine mit der Abtriebsseite verbunden ist und sich nicht dreht, während die Antriebsseite mit der Motordrehzahl läuft.
Die Turbine 38 nutzt die mit der Flüssigkeit von der Pumpe 37 aufgenommene Energie zum Antreiben des Fahrzeugs. Das Turbinengehäuse 22 ist mit der Turbinennabe 19 verbunden. Die Turbinennabe 19 überträgt das Drehmoment der Turbine mittels einer Zahnkranzverbindung auf die Antriebswelle 43 des Getriebes. Die Antriebswelle ist über Zahnräder und Wellen im Getriebe 8 sowie ein Achsdifferenzial 9 mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden. Die auf die Turbinenschaufeln einwirkende Kraft der Flüssigkeit wird von der Turbine in Form eines Drehmoments ausgegeben. Axiale Drucklager 31 nehmen die durch die Flüssigkeit auf die Komponenten einwirkenden axialen Kräfte auf. Sobald das Abtriebsdrehmoment zur Überwindung der Trägheit des stehenden Fahrzeugs ausreicht, setzt sich das Fahrzeug in Bewegung.
Nachdem die Energie der Flüssigkeit durch die Turbine in ein Drehmoment umgesetzt wurde, enthält die Flüssigkeit noch restliche Energie. Die aus der kleinen radialen Auslassöffnung 44 austretende Flüssigkeit tritt normalerweise so in die Pumpe ein, dass sie der Drehung der Pumpe entgegenwirkt. Der Stator 39 dient zum Umlenken der Flüssigkeit, um zur Beschleunigung der Pumpe beizutragen und dadurch das Drehmomentverhältnis zu erhöhen. Der Stator 39 ist durch einen Freilauf 46 mit der Statorwelle 45 verbunden. Die Statorwelle ist mit dem Getriebegehäuse 47 verbunden und dreht sich nicht. Der Freilauf 46 verhindert, dass sich der Stator 39 bei niedrigen Drehzahlverhältnissen dreht (wenn sich die Pumpe schneller dreht als die Turbine). Die vom Turbinenauslass 44 in den Stator 39 eintretende Flüssigkeit wird durch die Statorschaufeln 48 umgelenkt, sodass sie in Drehrichtung in die Pumpe 37 eintritt.
Die Ein- und Austrittswinkel der Schaufeln, die Form des Pumpen- und des Turbinengehäuses sowie der Gesamtdurchmesser des Drehmomentwandlers beeinflussen dessen Leistungsparameter. Als Parameter für die Konstruktion kommen das Drehmomentverhältnis, der Wirkungsgrad und die Fähigkeit des Drehmomentwandlers infrage, das Motordrehmoment aufzunehmen, ohne dass der Motor „durchdrehen" kann. Dazu kommt es, wenn der Drehmomentwandler zu klein ist und die Pumpe den Motor nicht abbremsen kann.
Bei niedrigen Drehzahlverhältnissen arbeitet der Drehmomentwandler zufriedenstellend, indem er den Motor drehen lässt, während das Fahrzeug steht, und das Motordrehmoment zur Leistungssteigerung unterstützt. Bei Drehzahlverhältnissen kleiner als 1 hat der Drehmomentwandler einen Wirkungsgrad von weniger als 100%. Indem sich die Drehzahl der Turbine an die Drehzahl der Pumpe angleicht, geht das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers von einem hohen Wert von ungefähr 1,8 bis 2,2 allmählich auf ein Drehmomentverhältnis von ungefähr 1 zurück. Das Drehzahlverhältnis beim Erreichen eines Drehmomentverhältnisses von 1 wird als Einkuppelpunkt bezeichnet. An diesem Punkt braucht die in den Stator eintretende Flüssigkeit nicht mehr umgelenkt zu werden, und der Freilauf im Stator lässt die Drehung in derselben Richtung wie die Pumpe und die Turbine zu. Da der Stator die Flüssigkeit nicht umlenkt, ist das vom Drehmomentwandler abgegebene Drehmoment gleich dem aufgenommenen Drehmoment. Der gesamte Flüssigkeitskreislauf dreht sich als eine Einheit.
Aufgrund von Verlusten in der Flüssigkeit liegt der maximale Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers bei 92 bis 93%. Deshalb wird zur mechanischen Verbindung der Antriebsseite mit der Abtriebsseite des Drehmomentwandlers eine Wandlerkupplung 49 eingesetzt, die den Wirkungsgrad auf 100% erhöht. Das Kolbenblech 17 wird durch Befehle von der Getriebesteuerung hydraulisch betätigt. Das Kolbenblech 17 ist an seinem Innendurchmesser durch einen O-Ring 18 gegen die Turbinennabe 19 und an seinem Außendurchmesser durch einen Ring 51 aus Reibungsmaterial gegen den Deckel 11 abgedichtet. Diese Dichtungen bilden eine Druckkammer und verbinden das Kolbenblech 17 mit dem Deckel 11. Diese mechanische Verbindung umgeht den Flüssigkeitskreislauf des Drehmomentwandlers.
Die mechanische Verbindung der Wandlerkupplung 49 überträgt wesentlich mehr Torsionsschwankungen an den Antriebsstrang. Da der Antriebsstrang im Grunde ein Federn-Massen-System darstellt, können Torsionsschwankungen vom Motor Resonanzschwingungen des Systems anregen. Um die Resonanzschwingungen des Antriebsstrangs aus dem Fahrbereich zu entfernen, wird ein Dämpfer verwendet. Der Dämpfer beinhaltet in Reihe mit dem Motor 7 und dem Getriebe 8 angeordnete Federn 15, um die wirksame Federkonstante des Systems und so die Resonanzfrequenz zu verringern.
Die Wandlerkupplung 49 umfasst im Allgemeinen vier Komponenten: ein Kolbenblech 17, Seitenscheiben 12 und 16, Federn 15 und einen Flansch 13. Die Seitenscheiben 12 und 16 übertragen das Drehmoment vom Kolbenblech 17 auf die Druckfedern 15. An der Seitenscheibe sind um die Federn 15 herum Nasen 52 gebildet, um die Federn in axialer Richtung zu haltern. Das Drehmoment wird über eine genietete Verbindung vom Kolbenblech 17 auf die Seitenscheiben 12 und 16 übertragen. Die Seitenscheiben 12 und 16 lassen das Drehmoment durch den Kontakt mit einer Kante einer Aussparung für die Feder auf die Druckfedern 15 einwirken. Die beiden Seitenscheiben unterstützen gemeinsam die Feder auf beiden Seiten ihrer Mittelachse. Die Federkraft wird durch den Kontakt mit einer Kante der Aussparung für die Flanschfeder auf den Flansch 13 übertragen. Mitunter weist der Flansch auch in Drehrichtung eine Zunge oder einen Schlitz auf, der in einen Teil der Seitenscheibe eingreift, um während der Übertragung hoher Drehmomente ein zu starkes Zusammendrücken der Federn zu verhindern. Das Drehmoment wird vom Flansch 13 auf die Turbinennabe 19 und auf die Antriebswelle 43 des Getriebes übertragen.
Die Energie kann bei Bedarf durch Reibung, die mitunter auch als Hysterese bezeichnet wird, aufgenommen werden. Die Hysterese ergibt sich aus der Torsion und der Entspannung der Dämpfungsplatten und ist somit doppelt so groß wie das eigentliche Reibungsdrehmoment. Die Hysteresebaugruppe besteht im Allgemeinen aus einer Membranfeder (oder Bellevillefeder) 14 zwischen dem Flansch 13 und einer der Seitenscheiben 16, um den Flansch 13 gegen die andere Seitenscheibe 12 zu drücken. Durch die Steuerung der auf die Membranfeder 14 ausgeübten Kraft kann auch die Größe des Reibungsdrehmoments gesteuert werden. Typische Hysteresewerte liegen im Bereich von 10 bis 30 Nm.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendete räumlichen Begriffe wie folgt definiert sind. 7A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, das die in der vorliegenden Erfindung verwendeten räumlichen Begriffe darstellt. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Verbindung mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, die als Bezug für die folgenden Richtungs- und räumlichen Begriffe dient. Die Attribute „axial", „radial" und „Umfangs-" beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist) bzw. zum Umfang 83. Die Attribute „axial", „radial" und „Umfangs-" beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen. Zur Verdeutlichung der Lage der verschiedenen Ebenen dienen die Objekte 84, 85 und 86. Die Fläche 87 des Objekts 84 bildet eine axiale Ebene. Das heißt, die Achse 81 bildet entlang der Fläche eine Linie. Die Fläche 88 des Objekts 85 bildet eine radiale Ebene. Das heißt, der Radius 82 bildet entlang der Fläche eine Linie. Die Fläche 89 des Objekts 86 bildet eine Umfangsebene. Das heißt, der Umfang 83 bildet entlang der Fläche eine Linie. Ein weiteres Beispiel zeigt, dass eine axiale Bewegung oder Lage parallel zur Achse 81 verläuft, eine radiale Bewegung oder Lage parallel zum Radius 82 verläuft und eine Umfangsbewegung oder Lage auf dem Umfang parallel zum Umfang 83 verläuft. Eine Drehung erfolgt in Bezug auf die Achse 81.
Die Attribute „axial", „radial" und „Umfangs-" beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 bzw. zum Umfang 83. Die Attribute „axial", „radial" und „Umfangs-" beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen.
7B ist eine perspektivische Ansicht eines Objekts 90 im Zylinderkoordinatensystem 80 von 7A, welches die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe darstellt. Das zylindrische Objekt 90 ist repräsentativ für ein zylindrisches Objekt in einem Zylinderkoordinatensystem und keineswegs als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Das Objekt 90 beinhaltet eine axiale Fläche 91, eine radiale Fläche 92 und eine Umfangsfläche 93. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsfläche.
Drehmomentwandler beinhalten eine Schwingungsdämpferbaugruppe, die getrennt von der übrigen Drehmomentwandlerbaugruppe aufgebaut ist. Zum Beispiel zeigt 8 eine perspektivische Ansicht eines Schwingungsdämpfers 100 nach dem Stand der Technik, während 9 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer 100 darstellt, die einen Teil einer darin enthaltenen Turbinennabe zeigt. 10 zeigt eine Querschnittsansicht des Schwingungsdämpfers 100 entlang der Schnittlinie 10-10 von 9, die eine darin enthaltene Turbinennabe zeigt. Die folgende Beschreibung lässt sich am besten unter Bezug auf die 8 bis 10 verstehen. Der Schwingungsdämpfer 100 beinhaltet eine Vielzahl von Dämpfungsfedern 102, die jeweils innerhalb einer Öffnung 103 angeordnet sind. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass die Dämpferfedern 102 aus mehr als einer Feder, z. B. aus einer äußeren Feder 104 und einer inneren Feder 106, bestehen und dadurch andere Dämpfungswirkungen als eine Anordnung mit Einzelfedern hervorrufen können. Der Schwingungsdämpfer 100 beinhaltet ferner Seitenscheiben 108 und 110 sowie eine dazwischen angeordnete Flanschplatte 112. Die Dämpfernabe 114 umfasst einen äußeren Zahnkranz 116 mit einer Vielzahl von Zähnen 118 und Zwischenräumen 120 sowie einen inneren Zahnkranz 121. Die Seitenscheibe 108 beinhaltet einen äußeren Zahnkranz 122 mit Zähnen 124 und Zwischenräumen 126 sowie einen inneren Zahnkranz 128 mit langen Zähnen 130, kurzen Zähnen 132 und Zwischenräumen 134. Der Nabenzahnkranz 116 ist so angeordnet, dass er eine drehfeste Verbindung mit dem inneren Zahnkranz 128 der Seitenscheibe eingeht, sodass die langen Zähne 130 innerhalb der Zwischenräume 120 und die kurzen Zähne 132 auf einer Umfangsfläche 133 der Zähne 118 angeordnet sind; wie jedoch aus den Figuren zu ersehen ist, sind die Zwischenräume 120 größer als die Zähne 130, sodass die Flanschplatte 112 eine Drehbewegung gegenüber den Dämpfungsfedern 102 ausführen und somit eine Schwingungsdämpfung bewirken kann.
Es sollte klar sein, das unter einer drehfesten Verbindung oder Befestigung zu verstehen ist, dass der Nabenzahnkranz 116 und der innere Zahnkranz 128 der Seitenscheibe so miteinander verbunden sind, dass sich die beiden Komponenten gemeinsam drehen, das heißt, dass die beiden Komponenten in Bezug auf die Drehung fest oder teilweise fest miteinander verbunden sind und noch ein Spiel vorhanden ist. Durch eine drehfeste Verbindung zweier Komponenten miteinander ist die Relativbewegung in anderen Richtungen nicht unbedingt eingeschränkt. Zum Beispiel können zwei drehfest miteinander verbundene Komponenten über eine Zahnkranzverbindung eine axiale Bewegung zueinander ausführen. Es sollte jedoch klar sein, dass eine drehfeste Verbindung nicht bedeutet, dass unbedingt eine Drehung in anderen Richtungen vorliegt. Zum Beispiel können zwei drehfest miteinander verbundene Komponenten auch axial aneinander befestigt sein. Die obige Erläuterung der drehfesten Verbindung kann auf die folgenden Erörterungen angewendet werden. Wenn nicht anders erwähnt, ist bei der folgenden Erörterung unter einer Verbindung immer eine drehfeste Verbindung zu verstehen.
Im Gegensatz zur oben beschriebenen Schwingungsdämpferanordnung, die sich nur während des Überbrückungsmodus der Kupplung im Drehmomentübertragungspfad befindet, kann der Schwingungsdämpfer 100 sowohl im Überbrückungsmodus als auch im Turbinenmodus Drehmoment aufnehmen und übertragen. Während des Überbrückungsmodus wird die Seitenscheibe 108 über einen äußeren Zahnkranz 122 durch eine (nicht gezeigte) Kupplungslamelle angetrieben. In diesem Fall wird das Drehmoment von einer Kupplungslamelle über den äußeren Zahnkranz 122 zur Seitenscheibe 108, von der Seitenscheibe 108 über den Kontakt zwischen den Wänden 136 und den Federn 102 auf die Federn 102, von den Federn 102 über den Kontakt zwischen den Federn 102 und den Wänden 138 auf die Flanschplatte 112, von der Flanschplatte 112 über die Verbindung zwischen der Flanschplatte 112 und der Dämpfernabe 114, z. B. über die Schweißnaht 140, zur Dämpfernabe 114, von der Dämpfernabe 114 zu einer Antriebswelle eines (nicht gezeigten) Getriebes übertragen. Im Turbinenmodus hingegen gelangt das Drehmoment in der oben beschriebenen Weise von der Turbine zur Turbinennabe 142, von dieser durch die Zähne 144 des Zahnkranzes 146 über die langen und kurzen Zähne 130 bzw. 132 zur Seitenscheibe 108, von der Seitenscheibe 108 über den Kontakt zwischen den Wänden 136 und den Federn 102 zu den Federn 102, von den Federn 102 über den Kontakt zwischen den Federn 102 und den Wänden 138 zur Flanschplatte, von der Flanschplatte 112 über die Verbindung zwischen der Flanschplatte 112 und der Dämpfernabe 114, z. B. über die Schweißnaht 140, zur Dämpfernabe 114 und von dieser zur Antriebswelle eines (nicht gezeigten) Getriebes.
Aus den Figuren sollte klar sein, dass in 9 nur Querschnitte der Zähne 144 und in 10 ein Querschnitt der gesamten Turbinennabe 142 einschließlich der Zähne 144 gezeigt sind. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass die Zwischenräume 134 etwas größer als die Zähne 144 sein können. Somit kann die Turbinennabe 142 bei der Herstellung eines Drehmomentwandlers leichter in den Schwingungsdämpfer 100 eingesetzt werden. Aufgrund dieses Größenunterschieds kommt es leider zu einem unerwünschten Rattern innerhalb der Baugruppe, wenn die Drehzahl der Turbine erhöht oder verringert wird und die Kupplung überbrückt oder freigegeben wird. Dieses Rattern ist auf das Spiel zwischen dem Zahnkranz 146 der Turbinennabe und dem inneren Zahnkranz 128 der Seitenscheibe, d. h. auf die Bewegung der Zähne 144 innerhalb der Zwischenräume 134 zurückzuführen. Zwar könnte einfach die Größe der Zwischenräume 134 und damit das Spiel verringert werden, jedoch würde die Montage des Drehmomentwandlers erschwert, da die Zähne 144 schwerer in die Zwischenräume 134 eingeführt werden könnten. Dem Fachmann ist klar, dass durch eine kompliziertere Montage die Montagekosten und die Gesamtkosten des Drehmomentwandlers ansteigen.
Da das Spiel und/oder das Rattern unerwünscht sind, sind Verfahren und Mittel zur Verringerung des Spiels erwünscht und zur Verbesserung von Schwingungsdämpfern erforderlich. Wie sich aus der Vielzahl von Vorrichtungen und Verfahren zur Verringerung eines solchen Spiels zeigt, sind bereits viele Mittel zur Lösung dieser Aufgabe, d. h. für den ruhigen, gleichmäßigen, ratter-/spielfreien Lauf eines Schwingungsdämpfers, erdacht worden. Bisher mussten zwischen dem Spiel und den Kosten der Baugruppe Kompromisse eingegangen werden. Somit besteht seit langem ein Bedarf an einem spielfreien Schwingungsdämpfer, der einfach montiert werden kann.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schwingungsdämpferstruktur bereitgestellt, bei der das Spiel verhindert wird und somit die Nachteile von Schwingungsdämpfern beseitigt oder verringert werden, die oben im Kapitel HINTERGRUND DER ERFINDUNG beschrieben wurden.
Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen einen Schwingungsdämpfer, der einen ersten Zahnkranz mit einer Vielzahl erster Zähne, einen zweiten Zahnkranz mit einer Vielzahl zweiter Zähne, einen dritten Zahnkranz mit einer Vielzahl dritter Zähne und mindestens eine Feder beinhaltet, die zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz angeordnet ist, wobei sich die Vielzahl dritter Zähne zwischen der Vielzahl erster Zähne und der Vielzahl zweiter Zähne befindet und die mindestens eine Feder die Vielzahl erster Zähne und die Vielzahl zweiter Zähne gegen die Vielzahl dritter Zähne vorspannt. Bei einigen Ausführungsarten beinhaltet der Schwingungsdämpfer ferner eine Seitenscheibe mit einer ersten inneren Umfangsfläche mit dem ersten Zahnkranz, eine Spielausgleichsplatte mit einer zweiten inneren Umfangsfläche mit dem zweiten Zahnkranz, wobei die Spielausgleichsplatte koplanar und nahe der Seitenscheibe angeordnet ist, und eine Turbinennabe mit einer Drehachse und einer ersten äußeren Umfangsfläche mit dem dritten Zahnkranz, wobei die Drehachse senkrecht zu einer durch die Seitenscheibe und die Spielausgleichsplatte gebildeten Ebene angeordnet ist. Bei anderen Ausführungsarten beinhaltet die Seitenscheibe mindestens ein Paar einander gegenüberliegender Scheibenauflageflächen, und die mindestens eine Feder ist zwischen dem mindestens einen Paar Scheibenauflageflächen angeordnet, während die Seitenscheibe bei weiteren Ausführungsarten mindestens ein Scheibenfenster und dieses das mindestens eine Paar Scheibenauflageflächen beinhaltet. Bei noch anderen Ausführungsarten beinhaltet die Spielausgleichsplatte mindestens eine Spielausgleichsauflagefläche, und die mindestens eine Spielausgleichsauflagefläche ist durch mindestens eine Feder mit einer der Scheibenauflageflächen verbunden. Bei noch anderen Ausführungsart beinhaltet der Schwingungsdämpfer eine Flanschplatte mit mindestens einem Flanschfenster, und die Seitenscheibe beinhaltet mindestens ein Scheibenfenster, das teilweise auf das Flanschfenster ausgerichtet ist. Bei einigen dieser Ausführungsarten handelt es sich bei der mindestens einen Feder um eine Dämpferfeder, und das mindestens eine Scheibenfenster und das mindestens eine Flanschfenster sind so angeordnet, dass sie die mindestens eine Feder aufnehmen, während es sich bei anderen dieser Ausführungsarten um eine Deckelfeder handelt und das mindestens eine Scheibenfenster und das mindestens eine Flanschfenster so angeordnet sind, dass sie mindestens eine Dämpferfeder aufnehmen, und bei noch weiteren dieser Ausführungsarten weist das mindestens eine Scheibenfenster eine erste Länge und das mindestens eine Flanschfenster eine zweite Länge auf, die größer als die erste Länge ist. Bei weiteren Ausführungsarten ist der Schwingungsdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung im Innern eines Drehmomentwandlers angeordnet.
Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen auch einen Schwingungsdämpfer, der eine Seitenscheibe mit mindestens einem Scheibenfenster sowie je einer ersten inneren und äußeren Umfangsfläche beinhaltet, wobei das mindestens eine Scheibenfenster mindestens eine Scheibenauflagefläche und die erste innere Umfangsfläche einen ersten Zahnkranz beinhaltet. Diese Ausführungsart des Schwingungsdämpfers beinhaltet auch eine Dämpfernabe mit je einer ersten inneren und äußeren Umfangsfläche, mindestens ein Teil der zweiten äußeren Umfangsfläche beinhaltet einen mit dem ersten Zahnkranz drehfest verbundenen zweiten Zahnkranz, und die zweite innere Umfangsfläche beinhaltet einen dritten Zahnkranz. Der Schwingungsdämpfer beinhaltet ferner eine Flanschplatte mit mindestens einem Flanschfenster und eine dritte innere Umfangsfläche, wobei die dritte innere Umfangsfläche fest mit der zweiten äußeren Umfangsfläche verbunden und das mindestens eine Flanschfenster teilweise auf das mindestens eine Scheibenfenster ausgerichtet ist, und eine Turbinennabe mit einer dritten äußeren Umfangsfläche, wobei die dritte äußere Umfangsfläche einen vierten Zahnkranz beinhaltet, der mit dem ersten Zahnkranz drehfest verbunden ist. Diese Ausführungsart des Schwingungsdämpfer beinhaltet auch mindestens eine Dämpferfeder mit einem ersten und einem zweiten Ende und ist im Innern des mindestens einen Scheibenfensters und des mindestens einen Flanschfensters angeordnet und beinhaltet auch eine Spielausgleichsplatte mit je einer vierten inneren und äußeren Umfangsfläche, wobei die vierte innere Umfangsfläche einen fünften Zahnkranz und die vierte äußere Umfangsfläche mindestens einen Eingriffsarm beinhaltet, wobei der mindestens eine Eingriffsarm am ersten Ende und die mindestens eine Scheibenauflagefläche am zweiten Ende der mindestens einen Dämpferfeder anliegt, wobei die mindestens eine Dämpferfeder den ersten und den fünften Zahnkranz gegen den vierten Zahnkranz vorspannt. Bei weiteren Ausführungsarten ist der hier beschriebene Schwingungsdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Drehmomentwandler angeordnet.
Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen ferner einen Schwingungsdämpfer, der eine Seitenscheibe mit mindestens einem Scheibenfenster sowie je einer ersten inneren und äußeren Umfangsfläche und mindestens einem Paar einander gegenüberliegender Scheibenauflageflächen beinhaltet, und die erste innere Umfangsfläche beinhaltet einen ersten Zahnkranz. Diese Ausführungsart der vorliegenden Erfindung beinhaltet auch eine Dämpfernabe mit je einer zweiten inneren und äußeren Umfangsfläche, mindestens ein Teil der zweiten äußeren Umfangsfläche beinhaltet einen mit dem ersten Zahnkranz drehfest verbundenen zweiten Zahnkranz, und die zweite innere Umfangsfläche umfasst einen dritten Zahnkranz. Der Schwingungsdämpfer beinhaltet ferner eine Flanschplatte mit mindestens einem Flanschfenster und einer dritten inneren Umfangsfläche, die fest mit der zweiten äußeren Umfangsfläche verbunden ist, wobei das mindestens eine Flanschfenster teilweise auf das mindestens eine Scheibenfenster ausgerichtet ist, und ferner eine Turbinennabe mit einer dritten äußeren Umfangsfläche, die einen mit dem ersten Zahnkranz drehfest verbundenen vierten Zahnkranz beinhaltet. Diese Ausführungsart der vorliegenden Erfindung beinhaltet ferner mindestens eine im Innern des mindestens einen Scheibenfensters und des mindestens einen Flanschfensters angeordnete Dämpferfeder und mindestens eine Deckelfeder mit einem ersten und einem zweiten Ende, die zwischen dem mindestens einen Paar Scheibenauflageflächen angeordnet ist. Weiterhin beinhaltet der Schwingungsdämpfer auch eine Spielausgleichsplatte mit je einer vierten inneren und äußeren Umfangsfläche, wobei die vierte innere Umfangsfläche einen fünften Zahnkranz und die vierte äußere Umfangsfläche mindestens einen Eingriffsarm beinhaltet, der mindestens eine Eingriffsarm am ersten Ende der mindestens einen Deckelfeder und eine Fläche des mindestens einen Paar Scheibenauflageflächen am zweiten Ende der mindestens einen Deckelfeder anliegt, wobei die mindestens eine Deckelfeder den ersten und den fünften Zahnkranz gegen den vierten Zahnkranz vorspannt. Bei weiteren Ausführungsarten ist der hier beschriebene Schwingungsdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Drehmomentwandler angeordnet.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung im Allgemeinen ein Verfahren zum Verhindern des Spiels in einem Schwingungsdämpfer, wobei der Schwingungsdämpfer einen ersten Zahnkranz mit einer Vielzahl erster Zähne, einen zweiten Zahnkranz mit einer Vielzahl zweiter Zähne, einen dritten Zahnkranz mit einer Vielzahl dritter Zähne und mindestens eine zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz angeordnete Feder, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Einfügen der Vielzahl dritter Zähne zwischen die Vielzahl erster Zähne und die Vielzahl zweiter Zähne; und Vorspannen der Vielzahl erster Zähne und der Vielzahl zweiter Zähne gegen die Vielzahl dritter Zähne mittels mindestens einer Feder. Bei einigen Ausführungsarten beinhaltet der Schwingungsdämpfer ferner eine erste Seitenscheibe mit einer ersten inneren Umfangsfläche mit einem ersten Zahnkranz, eine Spielausgleichsplatte mit einer zweiten inneren Umfangsfläche, die den zweiten Zahnkranz beinhaltet, wobei die Spielausgleichsplatte koplanar und nahe der ersten Seitenscheibe und einer Turbinennabe angeordnet ist, die eine Drehachse und eine erste äußere Umfangsfläche und den dritten Zahnkranz beinhaltet, wobei die Drehachse senkrecht zu einer durch die erste Seitenscheibe und die Spielausgleichsplatte gebildete Ebene angeordnet ist.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel und ein Verfahren zum Verhindern des Spiels und des Ratterns zwischen einem Schwingungsdämpfer und einer drehfest verbundenen Nabe bereitzustellen.
Eine weitere allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Spiel innerhalb einer Zahnkranzverbindung zu verhindern, ohne die Kosten, die Zeit oder die Komplexität der Montage wesentlich zu erhöhen.
Diese sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsarten der Erfindung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen klar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung im Rahmen der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren ausführlicher beschrieben, wobei:
1 das Blockschaubild einer allgemeinen Darstellung des Kraftflusses in einem Motorfahrzeug ist, das der Erläuterung der Beziehungen und der Funktion eines Drehmomentwandlers in dessen Antriebsstrang dient;
2 eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers nach dem Stand der Technik in Einbaulage an einem Motor eines Motorfahrzeugs ist;
3 eine Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers von der linken Seite entlang der Schnittlinie 3-3 in 2 ist;
4 eine Querschnittsansicht des in den 2 und 3 gezeigten Drehmomentwandler entlang der Schnittlinie 4-4 in 3 ist;
5 eine erste Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters von der linken Seite ist;
6 eine zweite Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters von der rechten Seite ist;
7A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems ist, die der Darstellung der in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe dient;
7B eine perspektivische Ansicht eines Objekts in dem Zylinderkoordinatensystems von 7A ist, die der Darstellung der in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe dient;
8 eine perspektivische Ansicht eines Drehmomentwandlers nach dem Stand der Technik ist;
9 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer von 8 ist, die einen Teil einer in diesem steckenden Turbinenabe zeigt,
10 eine Querschnittsansicht des Schwingungsdämpfers von 8 entlang der Schnittlinie 10-10 von 9 ist, welche die in diesem steckende Turbinenabe zeigt;
11 eine Draufsicht auf eine Spielausgleichsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
11A eine Seitenansicht der Spielausgleichsplatte von 11 entlang der Linie 11A-11A von 11 ist;
12 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer von 9 ist, welche die daran befestigte Spielausgleichsplatte von 11 zeigt;
13 eine Querschnittsansicht des Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung von 12 entlang der Schnittlinie 13-13 von 12 ist, welche die Turbinennabe zeigt;
14 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung von 12 ist, welche mit gestrichelten Linien ein vergrößertes Flanschfenster zeigt;
15 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsart eines Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung ist, welche einen Teil der in diesem steckenden Turbinennabe zeigt;
16 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsart einer Spielausgleichsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Verformen ist;
17 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Spielausgleichsplatte von 16 nach dem Verformen ist;
18 eine Draufsicht auf die Spielausgleichsplatte von 16 nach dem Verformen ist;
19 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer von 15 ist, welche die daran angebrachte Spielausgleichsplatte von 18 zeigt;
20 eine Querschnittsansicht des Schwingungsdämpfers von 19 entlang der Schnittlinie 20-20 von 19 ist; und
21 eine Querschnittsansicht des Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung von 19 entlang der Schnittlinie 21-21 von 19 ist, welche die Turbinennabe zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Von vornherein sollte klar sein, dass gleiche Bezugsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Erfindung bezeichnen. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die gegenwärtig als bevorzugt angesehenen Aspekte beschrieben wird, sollte klar sein, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die beschriebenen Aspekte beschränkt ist.
Außerdem ist klar, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten beschriebenen Verfahren, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Ferner ist klar, dass die hier gebrauchten Begriffe nur zur Beschreibung bestimmter Aspekte dienen und nicht als Einschränkung des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind, der nur durch die angehängten Ansprüche eingeschränkt wird.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle hier gebrauchten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie einem Fachmann geläufig ist, an den sich diese Erfindung richtet. Es sollte klar sein, dass unter dem in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Begriff „Zahnkranz" eine Reihe von Vorsprüngen auf einer Welle zu verstehen ist, die in Schlitze auf einer entsprechenden Welle passen, damit sich beide gemeinsam drehen können, wobei sich die Rille oder der Schlitz für einen Vorsprung sowie für eine Reihe von Vorsprüngen parallel zu einer Welle erstrecken und um die Achse herum angeordnet sind, z. B. der Zahnkranz 146. Obwohl zum Durchführen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einrichtungen oder Materialien verwendet werden können, die den hier beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, werden im Folgenden die bevorzugten Verfahren, Einrichtungen und Materialien beschrieben.
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einer Spielausgleichsplatte zur Verhinderung des Spiels und/oder des Ratterns, welche die Nachteile von Schwingungsdämpfern nach dem Stand der Technik beseitigt oder mindert, die im obigen Kapitel HINTERGRUND DER ERFINDUNG beschrieben wurden. Insbesondere kommen für den Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung zwei vorgespannte Zahnkränze zum Einsatz, die in einen dritten Zahnkranz eingreifen und dadurch das Spiel innerhalb der Baugruppe verhindern.
11 zeigt eine Draufsicht auf die Spielausgleichsplatte 150 gemäß der vorliegenden Erfindung, während 11A eine Seitenansicht der Spielausgleichsplatte 150 entlang der Schnittlinie 11A-11A von 11 zeigt. 12 zeigt eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer 100 von 9, welche die daran befestigte Spielausgleichsplatte 150 zeigt, während 13 eine Querschnittsansicht der Baugruppe des Schwingungsdämpfers und der Spielausgleichsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung von 12 entlang der Schnittlinie 13-13 von 12 zeigt, welche einen Teil der darin angeordneten Turbinennabe zeigt. Die folgende Erörterung lässt sich am besten in Verbindung mit den 8 bis 13 verstehen.
Eine Ausführungsart des Schwingungsdämpfers 152 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen ersten Zahnkranz, z. B. den Zahnkranz 128, mit einer Vielzahl erster Zähne, z. B. den langen und kurzen Zähnen 130 bzw. 132, die durch Zwischenräume 134 voneinander getrennt sind, einen zweiten Zahnkranz, z. B. den Zahnkranz 154 mit einer Vielzahl zweiter Zähne, z. B. den Zähnen 156, die durch Zwischenräume 158 voneinander getrennt sind, und einen dritten Zahnkranz, z. B. den Zahnkranz 146 mit einer Vielzahl dritter Zähne, z. B. den Zähnen 144. Der Schwingungsdämpfer 152 umfasst ferner mindestens eine Feder, zum Beispiel die Dämpferfedern 102, die zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz angeordnet sind. Aus 12 ist ersichtlich, dass die Federn 102 an einem ersten Ende an den Auflageflächen 136 der Seitenscheibe 108 und an einem zweiten Ende an der Auflagefläche anliegen (was im Folgenden ausführlich erörtert wird) und der Zahnkranz 128 durch die Federn 102 mit dem Zahnkranz verbunden ist, da die Auflagefläche 136 über die Seitenscheibe 108 integraler Bestandteil des Zahnkranzes 128 und die Auflagefläche 160 über die Spielausgleichsplatte 150 integraler Bestandteil des Zahnkranzes 154 ist. Bei dieser sowie weiteren Ausführungsarten liegt die Vielzahl dritter Zähne zwischen der Vielzahl erster Zähne und der Vielzahl zweiter Zähne, und durch die mindestens eine Feder wird die Vielzahl erster Zähne und die Vielzahl zweiter Zähne gegen die Vielzahl dritter Zähne vorgespannt. Mit anderen Worten, die Zähne 144 ragen zwischen die langen Zähne 130, die kurzen Zähne 132 und die Zähne 156, und anschließend werden die Zähne 156 gegen die Zähne 144 und somit gegen die Zähne 130 und 132 vorgespannt. Angesichts dessen sollte klar sein, dass die Spielausgleichsplatte 150 zum anfänglichen Einfügen der Vielzahl dritter Zähne zwischen die Vielzahl erster und zweiter Zähne gegen die Federn 102 vorgespannt werden muss, damit der gesamte Bereich innerhalb der Zwischenräume zum Einfügen des Zahnkranzes 146 frei ist.
Der Schwingungsdämpfer 152 umfasst ferner eine Seitenscheibe 108 mit einer ersten inneren Umfangsfläche 162, die einen ersten Zahnkranz 128 umfasst, eine Spielausgleichsplatte 150 mit einer zweiten inneren Umfangsfläche 164, die einen zweiten Zahnkranz 154 umfasst, wobei die Spielausgleichsplatte 150 koplanar und nahe der Seitenscheibe 108 angeordnet ist, und eine Turbinennabe 142 mit einer Drehachse 166 und einer ersten äußeren Umfangsfläche 168, die einen dritten Zahnkranz 146 umfasst. Die Drehachse 166 steht senkrecht auf der von der Seitenscheibe 108 und der Spielausgleichsplatte 150 gebildeten Ebene. Bei einigen Ausführungsarten umfasst die Seitenscheibe 108 ferner mindestens ein Paar einander gegenüberliegender Scheibenauflageflächen, z. B. die Auflageflächen 136, und mindestens eine Feder, z. B. die Federn 102, die zwischen den Scheibenauflageflächen angeordnet sind. Bei anderen Ausführungsarten umfasst die Seitenscheibe 108 mindestens ein Scheibenfenster, z. B. das Fenster 170, und mindestens ein Scheibenfenster umfasst mindestens ein Paar Scheibenauflageflächen, z. B. die Auflageflächen 136. Bei weiteren Ausführungsarten umfasst die Spielausgleichsplatte, z. B. die Spielausgleichsplatte 150, ferner mindestens eine Spielausgleichsauflagefläche, z. B. die Auflagefläche 160, und die mindestens eine Spielausgleichsauflagefläche ist durch mindestens eine Feder, z. B. die Feder 102, mit einer der Scheibenauflageflächen verbunden.
Bei noch weiteren Ausführungsarten beinhaltet der Schwingungsdämpfer 152 eine Flanschplatte 112 mit mindestens einem Flanschfenster 172, und die Seitenscheibe 108 umfasst mindestens ein Scheibenfenster 170, das teilweise auf das Flanschfenster 172 ausgerichtet ist. Bei einigen dieser Ausführungsarten handelt es sich bei der mindestens einen Feder um eine Dämpferfeder, z. B. die Federn 102, und das mindestens eine Scheibenfenster 170 und das mindestens eine Flanschfenster 172 sind so angeordnet, dass sie die mindestens eine Feder 102 aufnehmen.
Aus dem oben Erwähnten wird klar, dass zum Einkuppeln des Drehmoments bzw. des Kraftflusses von der (nicht gezeigten) Turbine über die Turbinennabe 142 zur Seitenscheibe 108 des Dämpfers 100 die Zähne 144 zwischen die langen Zähne 130 und die kurzen Zähne 132, d. h. in die Zwischenräume 134, eingeführt werden. Leider weist die Anordnung der Zähne 144 innerhalb der Zwischenräume 134 ein Spiel zwischen den Zähnen 144 und den langen und kurzen Zähnen 130 bzw. 132 auf. Zum Beispiel ist die Last auf einer Seite jedes Zahns 144 bei niedrigen Drehmomenten gering, sodass Drehmomentschwankungen zwischen der Turbine und der Turbinennabe 142 je nach der Drehrichtung der Turbine zum Anstoßen oder Anschlagen der anderen Seite jedes Zahns 144 an den benachbarten langen oder kurzen Zahn 130 bzw. 132 führen. Diese oben erwähnten Stöße verursachen in einem Drehmomentwandler ein unerwünschtes Rattern. Deshalb wird die Spielausgleichsplatte 150 eingefügt, um zu verhindern, dass die Zähne 144 auch bei niedrigen Drehmomenten den Kontakt zu den langen oder kurzen Zähnen 130 bzw. 132 verlieren. Kurz gesagt, die Spielausgleichsplatte 150 drückt die Zähne des Zahnkranzes 146 gegen die Zähne des Zahnkranzes 128.
Bei einer weiteren Ausführungsart umfasst der Schwingungsdämpfer 152 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Seitenscheibe 108, die mindestens ein Scheibenfenster 170 sowie je eine erste innere und äußere Umfangsfläche 162 bzw. 174 umfasst, wobei das mindestens eine Scheibenfenster 170 mindestens eine Scheibenauflagefläche 136 und die erste innere Umfangsfläche 162 einen ersten Zahnkranz 128 und eine Dämpfernabe 114 umfasst, die je eine zweite innere und äußere Umfangsfläche 176 bzw. 178 umfasst, wobei mindestens ein Teil der äußeren Umfangsfläche 178 einen zweiten Zahnkranz 116 umfasst, der drehfest mit dem ersten Zahnkranz 128 verbunden ist, und die zweite innere Umfangsfläche 176 einen dritten Zahnkranz 121 umfasst. Der Schwingungsdämpfer 152 umfasst ferner eine Flanschplatte 112, die mindestens ein Flanschfenster 172 und eine dritte innere Umfangsfläche 180 umfasst, wobei die dritte Umfangsfläche 180 fest mit der zweiten äußeren Umfangsfläche 178 verbunden ist, mindestens ein Flanschfenster 172, das teilweise auf mindestens ein Scheibenfenster 170 ausgerichtet ist, und eine Turbinennabe 142, die eine dritte äußere Umfangsfläche 168 umfasst, wobei die dritte Umfangsfläche 168 einen vierten Zahnkranz 146 umfasst, der drehfest mit dem ersten Zahnkranz 128 verbunden ist. Außerdem umfasst der Schwingungsdämpfer 152 mindestens eine Dämpferfeder 102, die ein erstes und ein zweites Ende 182 bzw. 184 umfasst und im Innern des mindestens einen Scheibenfensters 170 und des mindestens einen Flanschfensters 172 angeordnet ist, und eine Spielausgleichsplatte 150, die je eine vierte innere und äußere Umfangsfläche 164 bzw. 188 umfasst, wobei die vierte innere Umfangsfläche 164 einen fünften Zahnkranz 154 und die vierte äußere Umfangsfläche 188 mindestens einen Eingriffsarm 190 umfasst und der mindestens eine Eingriffsarm 190 über die Auflagefläche 160 am ersten Ende 182 der mindestens einen Dämpferfeder 102 und die mindestens eine Scheibenauflagefläche 136 am zweiten Ende 184 der mindestens einen Dämpferfeder 102 anliegt, wobei die mindestens eine Dämpferfeder 102 den ersten und den fünften Zahnkranz 128 bzw. 154 gegen den vierten Zahnkranz 146 vorspannt. Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, einen Schwingungsdämpfer 154 gemäß der vorliegenden Erfindung in einen Drehmomentwandler einzubauen, der dem oben beschriebenen Drehmomentwandler 10 ähnlich ist.
14 zeigt eine Draufsicht auf einen Schwingungsdämpfer 192 gemäß der vorliegenden Erfindung, der dem Schwingungsdämpfer 152 ähnlich ist, und stellt mit gestrichelten Linien ein vergrößertes Flanschfenster 194. Der Schwingungsdämpfer 192 beinhaltet mindestens ein Scheibenfenster 196 mit einer ersten Länge 198 und mindestens ein Flanschfenster 194 mit einer zweiten Länge 200, wobei die zweite Länge 200 größer als die erste Länge 198 ist. Die obige Anordnung eignet sich besonders zur Verhinderung des Rasselns, also im Schubmodus. Das vergrößerte Flanschfenster 194 bietet während des Schubmodus Platz für die Auflagefläche 160, um zu verhindern, dass die Auflagefläche 160 an der Seite 202 des Flanschfensters 194 anstößt. Ein solcher Kontakt, d. h. das Anstoßen, würde die Vorspannung auf die Spielausgleichsplatte 150 und auf die Zähne 144 aufheben, und die Verbindung könnte rasseln.
15 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsart eines Schwingungsdämpfers 210 gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Teil der darin steckenden Turbinennabe 212 zeigt. 16 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsart einer Spielausgleichsplatte 214 gemäß der vorliegenden Erfindung vor der Verformung, während 17 eine perspektivische Ansicht eines Teil der Spielausgleichsplatte 214 nach der Verformung und 18 eine Draufsicht eine Draufsicht auf die Spielausgleichsplatte 214 nach der Verformung zeigt. 19 zeigt eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer 210, die eine daran angebrachte Spielausgleichsplatte 214 zeigt. 20 zeigt eine Querschnittsansicht des Schwingungsdämpfers 210 entlang der Schnittlinie 20-20 von 19, während 21 eine Querschnittsansicht des Schwingungsdämpfers 210 gemäß der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinie 21-21 von 19 und die Turbinennabe 212 zeigt. Die folgende Erörterung lässt sich am besten in Verbindung mit den Figuren 15 bis 19 verstehen.
Der Schwingungsdämpfer 210 umfasst eine Seitenscheibe 216, die mindestens ein Scheibenfenster 218 sowie je eine erste innere und äußere Umfangsfläche 220 bzw. 222 umfasst, und mindestens ein Paar einander gegenüber angeordnete Scheibenauflageflansche 224, wobei die erste innere Umfangsfläche 220 einen ersten Zahnkranz 226 umfasst. Ferner umfasst der Schwingungsdämpfer 210 eine Dämpfernabe 228, die je eine zweite innere und äußere Umfangsfläche 230 bzw. 232 umfasst, wobei mindestens ein Teil der zweiten äußeren Umfangsfläche 232 einen zweiten Zahnkranz 234 umfasst, der drehfest mit dem ersten Zahnkranz 226 verbunden ist, und die innere Umfangsfläche 230 umfasst einen dritten Zahnkranz 236, der drehfest mit einer (nicht gezeigten) Abtriebswelle verbunden ist. Der Schwingungsdämpfer 210 umfasst auch eine Flanschplatte 238, die mindestens ein Flanschfenster 240 und eine dritte innere Umfangsfläche 242 umfasst, welche durch eine Schweißnaht 244 fest mit der zweiten äußeren Umfangsfläche 232 verbunden ist, mindestens ein Flanschfenster 240, das teilweise auf das mindestens eine Scheibenfenster 218 ausgerichtet ist, sowie eine Turbinennabe 212, die eine dritte äußere Umfangsfläche 246 umfasst, welche einen vierten Zahnkranz 248 umfasst, der drehfest mit dem ersten Zahnkranz 226 verbunden ist. Außerdem umfasst der Schwingungsdämpfer 210 auch mindestens eine Dämpferfeder 250, die im Innern mindestens eines Scheibenfensters 218 und mindestens eines Flanschfensters 240 angeordnet ist, und mindestens eine Mitnehmerfeder 252, die ein erstes und ein zweites Ende 254 bzw. 256 umfasst und zwischen mindestens einem Paar Scheibenauflageflanschen 224 angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst der Schwingungsdämpfer 210 eine Spielausgleichsplatte 214, die je eine vierte innere und äußere Umfangsfläche 258 bzw. 260 umfasst, wobei die vierte innere Umfangsfläche 258 einen fünften Zahnkranz 262 und die vierte äußere Umfangsfläche 260 mindestens einen Eingriffsarm 264 umfasst, wobei der mindestens eine Eingriffsarm 264 am ersten Ende 254 der mindestens einen Mitnehmerfeder 252 und ein Scheibenauflageflansch von mindestens einem Paar von Scheibenauflageflanschen 224 am zweiten Ende der mindestens einen Mitnehmerfeder 252 anliegt, wobei die mindestens eine Mitnehmerfeder 252 den ersten und den fünften Zahnkranz 226 bzw. 262 gegen den vierten Zahnkranz 248 vorspannt. Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, einen Schwingungsdämpfer 210 gemäß der vorliegenden Erfindung in einen Drehmomentwandler einzubauen, der dem oben beschriebenen Drehmomentwandler 10 ähnlich ist.
Bei dieser Ausführungsart beinhaltet die Seitenscheibe 216 Scheibenauflageflansche 224, die durch Stanzen und Umbiegen eines Teils der Seitenscheibe 216 nach außen gebildet werden. Die Spielausgleichsplatte 214 beinhaltet äußere Teile 266, die Auflageflächen 268 beinhalten, welche an den Mitnehmerfedern 252 anliegen, sowie Schlitze 270, durch welche die Auflageflansche 266 unter Drehmomentbelastung hindurchtreten können. Außerdem beinhalten die äußeren Teile 266 einen Flansch 272 und eine Fläche 274 zum Aufnehmen der Mitnehmerfedern 252, da die Spielausgleichsplatte 214 nahe der Seitenscheibe 216 angeordnet ist.
Aus dem oben Gesagten ist klar, dass die Zähne des Zahnkranzes 248 zum Einkuppeln eines Drehmoments oder eines Kraftflusses von der (nicht gezeigten) Turbine über die Turbinennabe 212 auf die Seitenscheibe 216 des Dämpfers 210 zwischen die Zähne des Zahnkranzes 226 gebracht werden. Leider ist die Anordnung der Zähne des Zahnkranzes 248 im Innern der Zwischenräume zwischen den Zähnen des Zahnkranzes 226 durch ein Spiel gekennzeichnet. Zum Beispiel ist bei niedrigem Drehmoment die Last an einer Seite jedes Zahns des Zahnkranzes 248 gering, sodass Drehmomentschwankungen zwischen der Turbine und der Turbinennabe 212 zum Anstoßen oder Anschlagen der anderen Seite jedes Zahns des Zahnkranzes 248 an den benachbarten Zahn des Zahnkranzes 226 führen. Diese oben erwähnten Stöße verursachen in einem Drehmomentwandler ein unerwünschtes Rattern. Deshalb wird die Spielausgleichsplatte 214 eingefügt, um zu verhindern, dass die Zähne des Zahnkranzes 248 auch bei niedrigen Drehmomenten den Kontakt zu den Zähnen des Zahnkranzes 226 verlieren. Kurz gesagt, die Spielausgleichsplatte 214 drückt die Zähne des Zahnkranzes 248 gegen die Zähne des Zahnkranzes 226.
Obwohl bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsarten die Spielausgleichsplatten 150 und 214 oberhalb der Seitenscheiben 108 und 216 dargestellt sind, sollte klar sein, dass die Spielausgleichsplatten 150 und 214 auch unterhalb der Seitenscheiben 108 und 216 angeordnet werden können und solche Änderungen in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind. Ferner sollte klar sein, dass die Spielausgleichsplatten 150 und 214 aus steifen und/oder flexiblen Werkstoffen hergestellt werden können. Desgleichen sollte klar sein, dass die oben beschriebene Anordnung zwar in Verbindung mit einem Drehmomentwandler verwendet wird, dass dieselbe Anordnung aber auch in Verbindung mit einer manuellen Schaltung verwendet werden kann.
Außerdem sollte auch klar sein, dass die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren zur Verhinderung des Spiels innerhalb eines Schwingungsdämpfers umfasst. Das Verfahren zur Verhinderung des Spiels in einem Schwingungsdämpfer bezieht sich auf die oben beschriebenen Dämpfer, d. h. einen Schwingungsdämpfer, der einen ersten Zahnkranz mit einer Vielzahl erster Zähne, einen zweiten Zahnkranz mit einer Vielzahl zweiter Zähne, einen dritten Zahnkranz mit einer Vielzahl dritter Zähne und mindestens eine zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz angeordnete Feder umfasst. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Einfügen der Vielzahl dritter Zähne zwischen die Vielzahl erster Zähne und die Vielzahl zweiter Zähne; und Vorspannen der Vielzahl erster Zähne und der Vielzahl zweiter Zähne gegen die Vielzahl dritter Zähne mittels der mindestens einen Feder. Wie oben ebenfalls beschrieben wurde, umfasst der Schwingungsdämpfer bei einigen Ausführungsarten ferner eine erste Seitenscheibe mit einer ersten inneren Umfangsfläche, die den ersten Zahnkranz umfasst, eine Spielausgleichsplatte mit einer zweiten inneren Umfangsfläche, die den zweiten Zahnkranz umfasst, wobei die Spielausgleichsplatte koplanar und nahe der ersten Seitenscheibe angeordnet ist, und eine Turbinennabe mit einer Drehachse und einer ersten äußeren Umfangsfläche, die den dritten Zahnkranz umfasst, wobei die Drehachse senkrecht zu einer aus der ersten Seitenscheibe und der Spielausgleichsplatte gebildeten Ebene steht.
Somit ist zu erkennen, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung wirksam gelöst werden, obwohl sich der Fachmann Modifikationen und Änderungen der Erfindung vorstellen kann, die in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind. Ferner ist klar, dass die obige Beschreibung nur zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dient und nicht als Einschränkung zu verstehen ist. Deshalb sind andere Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung möglich, ohne von Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Schwingungsdämpfer, der Folgendes umfasst: einen ersten Zahnkranz mit einer Vielzahl erster Zähne; einen zweiten Zahnkranz mit einer Vielzahl zweiter Zähne; einen dritten Zahnkranz mit einer Vielzahl dritter Zähne; mindestens eine zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz angeordnete Feder, wobei sich die Vielzahl dritter Zähne zwischen der Vielzahl erster Zähne und der Vielzahl zweiter Zähne befinden und die mindestens eine Feder die Vielzahl erster Zähne und die Vielzahl zweiter Zähne gegen die Vielzahl dritter Zähne vorspannt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: eine Seitenscheibe mit einer ersten inneren Umfangsfläche, welche den ersten Zahnkranz umfasst; eine Spielausgleichsplatte mit einer zweiten inneren Umfangsfläche, welche den zweiten Zahnkranz umfasst, wobei die Spielausgleichsplatte koplanar und nahe der Seitenscheibe angeordnet ist; und eine Turbinennabe mit einer Drehachse und einer ersten äußeren Umfangsfläche, welche den dritten Zahnkranz umfasst, wobei die Drehachse senkrecht zu einer durch die Seitenscheibe und die Spielausgleichsplatte gebildeten Ebene angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, bei dem die Seitenscheibe ferner mindestens ein Paar einander gegenüberliegender Scheibenauflageflächen und mindestens eine zwischen dem mindestens einen Paar Scheibenauflageflächen angeordnete Feder umfasst.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, bei dem die Seitenscheibe mindestens ein Scheibenfenster umfasst und das mindestens eine Scheibenfenster mindestens ein Paar Scheibenauflageflächen umfasst.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, bei dem die Spielausgleichsplatte ferner mindestens eine Spielausgleichsauflagefläche umfasst und die mindestens eine Spielausgleichsauflagefläche durch die mindestens eine Feder mit einer der Scheibenauflageflächen verbunden ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, der ferner eine Flanschplatte mit mindestens einem Flanschfenster umfasst und die Seitenscheibe mindestens ein teilweise auf das Flanschfenster ausgerichtetes Scheibenfenster umfasst.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, bei dem es sich bei der mindestens einen Feder um eine Dämpferfeder handelt und das mindestens eine Scheibenfenster und das mindestens eine Flanschfenster so angeordnet sind, dass sie die mindestens eine Feder aufnehmen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, bei dem es sich bei der mindestens einen Feder um eine Mitnehmerfeder handelt und das mindestens eine Scheibenfenster und das mindestens eine Flanschfenster so angeordnet sind, dass sie mindestens eine Dämpferfeder aufnehmen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, bei dem das mindestens eine Scheibenfenster eine erste Länge aufweist und das mindestens eine Flanschfenster eine zweite Länge aufweist, die größer als die erste Länge ist.
Drehmomentwandler, der den Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 umfasst.
Schwingungsdämpfer, der Folgendes umfasst: eine Seitenscheibe, die mindestens ein Scheibenfenster sowie je eine erste innere und äußere Umfangsfläche umfasst, wobei das mindestens eine Scheibenfenster mindestens eine Scheibenauflagefläche und die erste innere Umfangsfläche einen ersten Zahnkranz umfasst; eine Dämpfernabe, die je eine zweite innere und äußere Umfangsfläche umfasst, wobei ein Teil der zweiten äußeren Umfangsfläche einen zweiten Zahnkranz umfasst, der drehfest mit dem ersten Zahnkranz verbunden ist, und die zweite innere Umfangsfläche einen dritten Zahnkranz umfasst; eine Flanschplatte, die mindestens ein Flanschfenster und eine dritte innere Umfangsfläche umfasst, wobei die dritte innere Umfangfläche fest mit der zweiten äußeren Umfangsfläche verbunden und das mindestens eine Flanschfenster teilweise auf das mindestens eine Scheibenfenster ausgerichtet ist; eine Turbinennabe, die eine dritte äußere Umfangsfläche umfasst, wobei die dritte äußere Umfangsfläche einen vierten Zahnkranz umfasst und der vierte Zahnkranz drehfest mit dem ersten Zahnkranz verbunden ist; mindestens eine Dämpferfeder, die ein erstes und ein zweites Ende umfasst und im Innern des mindestens einen Scheibenfensters und des mindestens einen Flanschfensters angeordnet ist; und eine Spielausgleichsplatte, die je eine vierte innere und äußere Umfangsfläche umfasst, wobei die vierte innere Umfangsfläche einen fünften Zahnkranz und die vierte äußere Umfangsfläche mindestens einen Eingriffsarm umfasst, wobei der mindestens eine Eingriffsarm am ersten Ende der mindestens einen Dämpferfeder und die mindestens eine Scheibenauflagefläche am zweiten Ende der mindestens einen Dämpferfeder anliegt, wobei die mindestens eine Dämpferfeder den ersten und den fünften Zahnkranz gegen den vierten Zahnkranz vorspannt.
Drehmomentwandler, der den Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11 umfasst.
Schwingungsdämpfer, der Folgendes umfasst: eine Seitenscheibe, die mindestens ein Scheibenfenster sowie je eine erste innere und äußere Umfangsfläche und mindestens ein Paar einander gegenüberliegender Scheibenauflageflächen umfasst, wobei die erste innere Umfangsfläche einen ersten Zahnkranz umfasst; eine Dämpfernabe, die je eine zweite innere und äußere Umfangsfläche umfasst, wobei mindestens ein Teil der zweiten äußeren Umfangsfläche einen zweiten Zahnkranz umfasst, der drehfest mit dem ersten Zahnkranz verbunden ist, wobei die zweite innere Umfangsfläche einen dritten Zahnkranz umfasst; eine Flanschplatte, die mindestens ein Flanschfenster und eine dritte innere Umfangsfläche umfasst, wobei die dritte innere Umfangsfläche fest mit der zweiten äußeren Umfangsfläche verbunden und das mindestens eine Flanschfenster teilweise auf das mindestens eine Scheibenfenster ausgerichtet ist; eine Turbinennabe, die eine dritte äußere Umfangsfläche umfasst, wobei die dritte Umfangsfläche einen vierten Zahnkranz umfasst und der vierte Zahnkranz drehfest mit dem ersten Zahnkranz verbunden ist; mindestens eine Dämpferfeder, die im Innern des mindestens einen Scheibenfensters und des mindestens einen Flanschfensters angeordnet ist; mindestens eine Mitnehmerfeder, die ein erstes und ein zweites Ende umfasst und zwischen dem mindestens einen Paar Scheibenauflageflächen angeordnet ist; und eine Spielausgleichsplatte, die je eine vierte innere und äußere Umfangsfläche umfasst, wobei die vierte innere Umfangsfläche einen fünften Zahnkranz und die vierte äußere Umfangsfläche mindestens einen Eingriffsarm umfasst, wobei der mindestens eine Eingriffsarm am ersten Ende der mindestens einen Mitnehmerfeder und ein Flansch des mindestens einen Paars Scheibenauflageflansche am zweiten Ende der mindestens einen Mitnehmerfeder anliegt, wobei die mindestens eine Mitnehmerfeder den ersten und den fünften Zahnkranz gegen den vierten Zahnkranz vorspannt.
Drehmomentwandler, der den Schwingungsdämpfer nach Anspruch 13 umfasst.
Verfahren zum Verhindern des Spiels in einem Schwingungsdämpfer, wobei der Schwingungsdämpfer einen ersten Zahnkranz mit einer Vielzahl erster Zähne, einen zweiten Zahnkranz mit einer Vielzahl zweiter Zähne, einen dritten Zahnkranz mit einer Vielzahl dritter Zähne und mindestens eine Feder umfasst, die zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnkranz angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Einfügen der Vielzahl dritter Zähne zwischen die Vielzahl erster Zähne und die Vielzahl zweiter Zähne; und Vorspannen der Vielzahl erster Zähne und der Vielzahl zweiter Zähne gegen die Vielzahl dritter Zähne mit mindestens einer Feder.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schwingungsdämpfer ferner eine erste Seitenscheibe mit einer ersten inneren Umfangsfläche, die den ersten Zahnkranz umfasst, und eine Spielausgleichsplatte mit einer zweiten inneren Umfangsfläche, die den zweiten Zahnkranz umfasst, wobei die Spielausgleichsplatte koplanar und nahe der ersten Seitenscheibe angeordnet ist, und eine Turbinennabe mit einer Drehachse und einer ersten äußeren Umfangsfläche umfasst, die den dritten Zahnkranz umfasst, wobei die Drehachse senkrecht zu einer durch die erste Seitenscheibe und die Spielausgleichsplatte gebildeten Ebene angeordnet ist.