-
Die Erfindung bezieht sich auf Schraubenfedern mit im Wesentlichen kreisbogenförmiger Schraubenachse, insbesondere zur Anordnung in einem entsprechend bogenförmigen Kanal, welcher zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite eines Zwei-Massen-Schwungrades oder eines Drehschwingungsdämpfers zentrisch zu dessen Rotationsachse ausgebildet bzw. angeordnet ist.
-
Im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen sind oftmals zwischen Motor und Getriebe Zwei-Massen-Schwungräder angeordnet, um die Anregungen von Schwingungen im Antriebsstrang nach Möglichkeit zu vermeiden. Gegebenenfalls genügen zu diesem Zweck auch Drehschwingungsdämpfer.
-
In beiden Fällen ist es erwünscht, dass Eingangs- und Ausgangsseite des Zwei-Massen-Schwungrades bzw. des Drehschwingungsdämpfers relativ große Drehhübe relativ zueinander gegen Feder- bzw. Rückstellkraft ausführen können. Um dies zu ermöglichen, sind bogenförmig ausgebildete Schraubenfedern bekannt, die in einem entsprechend bogenförmigen Kanal untergebracht sind, der zwischen Teilen der Eingangs- und der Ausgangsseite ausgebildet bzw. angeordnet ist. Dabei überlappen Eingangs- und Ausgangsseite die Endwindungen der bogenförmigen Schraubenfedern jeweils mit eingangs- bzw. ausgangsseitigen Widerlagern, derart, dass die bogenförmigen Schraubenfedern bei Drehhüben zwischen Eingangs- und Ausgangsseite unabhängig von der jeweiligen Relativrichtung der Drehhübe auf Druck bzw. Kompression beansprucht werden. Aufgrund der Bogenform der Federn können große Drehhübe ermöglicht werden.
-
Die Wandungen der vorgenannten Kanäle dienen einerseits dazu, bei Federhüben die Bogenform der Federn zu erhalten bzw. zu gewährleisten, andererseits haben die Kanalwandungen auch die Aufgabe, die Bogenfedern bei schneller Rotation des Zwei-Massen-Schwungrades des Drehschwingungsdämpfers gegen Zentrifugalkräfte abzustützen. Die auftretenden Abstützkräfte bewirken eine unvermeidliche Reibung der Schraubenfederwindungen an den Kanalwänden bei Drehhüben zwischen Eingangs- und Ausgangsseite des Zwei-Massen-Schwungrades bzw. des Drehschwingungsdämpfers.
-
Hier setzt die Erfindung an.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Reibungsverminderung aufzuzeigen.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Schraubenfeder der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schraubenfeder in vorgegebener Aufeinanderfolge Windungen mit größerem und Windungen mit kleinerem Durchmesser aufweist.
-
Dabei ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Windungen auf der radial inneren Seite der gebogenen Schraubenfederachse an einer virtuellen Kreiszylinderfläche anliegen, deren Zylinderachse das Krümmungszentrum der Schraubenfederachse enthält.
-
Die erfindungsgemäße Schraubenfeder besitzt also Windungen, die bei Ansicht der Schraubenfeder senkrecht zur Kreisbogenebene der Schraubenachse weiter nach radial außen ragen als benachbarte Federwindungen. Dadurch erhält die bogenförmige Schraubenfeder radial außen liegende „Stützfüße“, mit denen sich die Schraubenfeder gegenüber den Zentrifugalkräften, die bei Rotation des Zwei-Massen-Schwungrades bzw. des Drehschwingungsdämpfers auftreten, an den radial außen liegenden Wandbereichen des Kanals abstützen. Die jeweils dazwischen liegenden Federwindungen mit geringem Durchmesser werden dabei „freitragend“ von den Nachbarwindungen mit größerem Windungsdurchmesser gehalten.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann auf eine Windung mit größerem Durchmesser jeweils eine Windung mit kleinerem Durchmesser folgen.
-
Stattdessen ist es auch möglich und vorteilhaft, zwischen zwei Windungen mit größerem Durchmesser jeweils eine Gruppe von Windungen mit kleinerem Durchmesser anzuordnen. Schließlich ist es auch möglich, jeweils aufeinanderfolgende Gruppen von Windungen mit kleinerem und größerem Durchmesser vorzusehen.
-
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnungen verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben werden.
-
Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.
-
In der Zeichnung zeigt:
-
1 einen schematisierten Radialschnitt eines Zwei-Massen-Schwungrades mit zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite angeordneten Bogenfeder,
-
2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bogenfeder, bei der jede zweite Windung eingezogen ist, das heißt einen vergleichsweise kleineren Windungsdurchmesser aufweist,
-
3 eine Bogenfeder, die an ihren Enden jeweils eine Gruppe mit Windungen mit größerem Durchmesser und dazwischen einen Bereich mit eingezogenen Windungen besitzt.
-
Das in 1 stark schematisiert wiedergegebene Zwei-Massen-Schwungrad besitzt eine erste Schwungradmasse 1 und eine im Wesentlichen gleichartige Schwungradmasse 2, wobei die beiden Massen 1 und 2 gleichachsig zueinander angeordnet sind. Zwischen den Schwungradmassen ist ein kreisbogenförmiger Kanal 3 angeordnet bzw. ausgespart, dessen radial äußerer Wandbereich im dargestellten Beispiel von der Masse 1 und dessen radial innerer Wandbereich von der Masse 2 gebildet werden möge. Innerhalb des Kanals 3 sind an der Schwungradmasse 1 Anschläge 10 angeordnet, die Schwungradmasse 2 besitzt entsprechende Mitnehmer 20. Diese Anschläge bzw. Mitnehmer überdecken jeweils nur den halben Querschnitt des Kanals 3, derart, dass sich die Anschläge 10 und die Mitnehmer 20 bei Drehhüben zwischen den Schwungradmassen 1 und 2 aneinander vorbeibewegen können. Zwischen den Anschlägen 10 und den Mitnehmern 20 sind im dargestellten Beispiel halbkreisförmige Schraubenfedern 4 eingespannt, welche die Anschläge 10 und die Mitnehmer 20 in die zeichnerisch dargestellte Ausgangslage zu drängen suchen. Falls nun die Schwungradmassen 1 und 2 Drehhübe relativ zueinander ausführen, werden die Schraubenfedern jeweils zwischen einem Anschlag 10 und einem Mitnehmer 20 komprimiert.
-
Diese Drehhübe der Schwungradmassen 1 und 2 sind der Rotationsbewegung überlagert, die die Schwungradmassen 1 und 2 gemeinsam beim Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges oder dergleichen ausführen. Aufgrund der mit der Rotationsbewegung einhergehenden Zentrifugalkräfte legen sich die Schraubenfedern 4 mit entsprechender Kraft an die radial äußeren Wandungen des Kanals 3 an. Damit setzen die Federn den vorgenannten Drehhüben einen unvermeidbaren Reibungswiderstand aufgrund der bei Federhüben an der radial äußeren Kanalwand auftretenden Verschiebungen der Federwindungen entgegen.
-
Um diese Reibung zu vermindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, an den Schraubenfedern 4 einerseits Federwindungen mit größerem Durchmesser und andererseits Federwindungen mit kleinerem Durchmesser anzuordnen.
-
Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform können dabei Federwindungen mit großem Durchmesser und eingezogene Federwindungen mit kleinerem Durchmesser alternierend aufeinander folgen.
-
Stattdessen ist es gemäß 3 auch möglich, die Federwindungen mit den unterschiedlichen Durchmessern jeweils gruppenweise anzuordnen, sodass auf eine Gruppe von Federwindungen mit großem Durchmesser eine Gruppe von Federwindungen mit kleinerem Durchmesser folgt.
-
In jedem Falle ist es zweckmäßig die Endwindungen der Feder 4, das heißt die mit den Widerlagern 10 und 20 zusammenwirkenden Windungen mit dem größeren Durchmesser auszubilden.
-
Damit ist gewährleistet, dass die Endwindungen an den Widerlagern 10 und 20 innerhalb des Kanals 3 radial eine reproduzierbare Lage einnehmen.
