DE102014217852A1

DE102014217852A1 - Feder und Drehschwingungsdämpfer mit einer solchen Feder

Info

Publication number: DE102014217852A1
Application number: DE102014217852.5A
Authority: DE
Inventors: Júlio Cordeiro da Silva; Guilherme Camara
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feder, wie insbesondere Schraubenfeder, mit aus einem Drahtmaterial gebildeten schraubenförmigen Windungen, die sich in Längserstreckung der Feder winden, wobei die Windungen sich in zwei Windungsbereiche unterteilen, die in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, jeder der Windungsbereiche zwei beabstandet voneinander angeordnete Endwindungen und gegebenenfalls dazwischen angeordnete Zwischenwindungen aufweist, wobei die dem jeweiligen anderen Windungsbereich zugewandten Endwindungen der beiden Windungsbereiche aneinander anliegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feder und einen Drehschwingungsdämpfer mit einer solchen Feder, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Drehschwingungsdämpfer weisen gemäß dem Stand der Technik ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf, die entgegen der Rückstellkraft zumindest einer Feder relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind. Dabei entscheidet die Ausbildung der Feder über das Verhalten des Drehschwingungsdämpfers bei der Isolation der Drehschwingungen.
Aus der DE 44 06 826 B4 ist ein Drehschwingungsdämpfer mit Schraubenfedern bekannt geworden, bei welchen die Schraubenfedern vorgesehen sind. Die radial außen angeordneten Federn sind als lange Bogenfedern ausgebildet, während radial innen angeordnete Federn als gerade ausgebildete kürzere Federn ausgebildet sind. Die Federn sind dabei aus einem gewundenen Drahtmaterial gebildet, das schraubenförmig gebogen ist. Die Ausbildung der Federn ist dabei so, dass die Windungen der Schraubenfeder über die Länge der Feder konstant sind und damit eine festgelegte Federsteifigkeit bewirkt wird.
Dies hat jedoch den Nachteil, dass bei einem mehrstufigen Dämpfer verschiedene Federn eingesetzt werden, die bei unterschiedlichen Verdrehwinkeln aktiv werden. Dies steigert allerdings den Montageaufwand und die Kosten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Feder zu schaffen, die eine zweistufige Steifigkeit aufweist und einfach auszubilden ist. Auch ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Drehschwingungsdämpferzu schaffen, welcher zweistufig ausgebildet ist und einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird hinsichtlich der Feder mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Feder, wie insbesondere Schraubenfeder, mit aus einem Drahtmaterial gebildeten schraubenförmigen Windungen, die sich in Längserstreckung der Feder winden, wobei die Windungen sich in zwei Windungsbereiche unterteilen, die in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, jeder der Windungsbereiche zwei beabstandet voneinander angeordnete Endwindungen und gegebenenfalls dazwischen angeordnete Zwischenwindungen aufweist, wobei die dem jeweiligen anderen Windungsbereich zugewandten Endwindungen der beiden Windungsbereiche aneinander anliegen. Dadurch wird eine Feder gebildet, welche bei Kompression in axialer Richtung eine Kraft-Weg-Kennlinie zeigt, die zwei Steigungen ausbildet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Windungen der beiden Windungsbereiche eine unterschiedliche Steigung aufweisen. Dadurch lässt sich eine Kraft-Weg-Kennlinie erzeugen, die beispielsweise zwei Bereiche mit unterschiedlicher Steigung aufzeigt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Steigung eines ersten Windungsbereichs größer ist als die Steigung eines zweiten Windungsbereichs.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die axiale Länge der beiden Windungsbereiche gleich ist oder unterschiedlich ist. Damit kann die Kennlinie der Feder auf den Anwendungsfall angepasst werden und damit die Kennlinie angepasst werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn dass die axiale Länge des ersten Windungsbereichs kleiner ist als die axiale Länge des zweiten Windungsbereichs. Dadurch wird erreicht, dass die steilere Kennlinie einen kürzeren Federweg aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die aneinander liegenden Endwindungen zumindest über einen halben Umfang einer Windung aneinander anliegen, bevorzugt über zumindest einen dreiviertel Umfang einer Windung oder weiter bevorzugt zumindest über einen ganzen Umfang einer Windung aneinander anliegen. So wird eine gute Abstützung der beiden Federbereiche erzielt, so dass die beiden Federbereiche unabhängig voneinander wirken.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die voneinander beabstandeten Endwindungen jedes Windungsbereichs abgeflacht sind, um einen ebenen Randbereich zu bilden. Dadurch können die Anlagebereiche der Fenster oder taschenartigen Ausnehmungen des Drehschwingungsdämpfers sich gleichmäßig an den Federenden anlegen.
Die Aufgabe der Erfindung wird hinsichtlich des Drehschwingungsdämpfers mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil mit zumindest einem eingangsseitig angeordneten und mit dem Eingangsteil verbundenen Scheibenteil, und mit zumindest einem ausgangsseitig angeordneten und mit dem Ausgangsteil verbundenen Scheibenteil, wobei in den Scheibenteilen Fenster und/oder taschenartige Ausnehmungen ausgebildet sind zur Aufnahme von zumindest einer Feder, wobei die Feder eine Feder als eine erfindungsgemäße Feder ausgebildet ist. Damit kann ein Drehschwingungsdämpfer mit verbesserter Schwingungsisolation erzielt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn ein Federpakt in den Fenstern und/oder taschenförmigen Ausnehmungen angeordnet ist, wobei das Federpakt zumindest eine erfindungsgemäße Feder aufweist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Federpaket eine erfindungsgemäße Feder aufweist, wobei zumindest eine weitere Feder vorgesehen ist, welche radial innerhalb und/oder radial außerhalb der Feder angeordnet ist. Dadurch kann eine vorteilhafte Kennlinie erzielt werden, welche sich aus den Kennlinien der verwendeten Federn ergibt.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Feder, und
2 eine schematische Darstellung einer Anordnung der Feder in einem Federfenster eines Drehschwingungsdämpfers.
Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einer Feder 1 und ein Diagramm 20. Die Feder 1 ist insbesondere als Schraubenfeder ausgebildet und besteht aus einem Drahtmaterial 2, aus welchem die schraubenförmigen Windungen 3 gebildet sind. Das Drahtmaterial 2 hat einen kreisförmigen Querschnitt 4. Der Querschnitt 4 kann jedoch auch anderweitig ausgebildet sein, wie beispielsweise auch abgeflacht.
Die Windungen 3 erstrecken bzw. winden sich in Längserstreckung 5 der Feder, so dass eine Schraube gebildet wird, die sich in Richtung der Längserstreckung 5 erstreckt.
Die Windungen 3 sind dabei in zwei Windungsbereiche 6, 7 unterteilt, die in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnet sind. Jeder der beiden Windungsbereiche 6, 7 weist zwei beabstandet voneinander angeordnete Endwindungen 8, 9, 10, 11 auf. Zwischen diesen Endwindungen 8, 9 bzw. 10, 11 sind Zwischenwindungen 12 angeordnet. Die beiden Endwindungen 8, 11 dienen der Anlage der Feder 1 an entsprechenden Anlageflächen von Elementen eines Drehschwingungsdämpfers. Dazu können die voneinander beabstandeten Endwindungen 8, 11 jedes Windungsbereichs 6, 7 auch abgeflacht ausgebildet sein, um einen ebenen Randbereich für die Anlage zu bilden.
Die dem jeweiligen anderen Windungsbereich zugewandten Endwindungen 9, 10 der beiden Windungsbereiche 6, 7 liegen aneinander an. Dadurch wird erreicht, dass die beiden Endwindungen der jeweiligen Windungsbereiche im Wesentlichen starr miteinander gekoppelt werden. Die aneinander liegenden Endwindungen 9, 10 liegen dabei zumindest über einen halben Umfang einer Windung aneinander an, bevorzugt über zumindest einen dreiviertel Umfang einer Windung oder weiter bevorzugt zumindest über einen ganzen Umfang einer Windung aneinander an. Dadurch wird eine gute der Endwindungen 9, 10 Abstützung erreicht.
Wie in der 1 gut zu erkennen ist, ist die Steigung der Windungen im Windungsbereich 6 kleiner als die Steigung der Windungen im Windungsbereich 7. Die Windungen der beiden Windungsbereiche 6, 7 weisen also eine unterschiedliche Steigung auf.
Auch ist in 1 zu erkennen, dass die axiale Länge L der beiden Windungsbereiche 6, 7 unterschiedlich ausgebildet ist. Dabei kann de axiale Länge alternativ auch gleich sein. Die axiale Länge L des ersten Windungsbereichs 7 ist kleiner als die axiale Länge L des zweiten Windungsbereichs 6.
Die Feder ist so ausgebildet, dass bei einer axial wirkenden Kraft sich erst die Windungen beider Windungsbereiche 6, 7 komprimieren lassen, so dass die Steigung 21 im Diagramm 20 resultiert. Dies setzt sich fort, bis die Windungen des Bereichs mit der kleineren Steigung, also des Bereichs 6, auf Block gehen. Von da an wirken nur noch die Windungen des Bereichs 7 mit höherer Steifigkeit. Es resultiert die Steigung 22 im Diagramm 20.
Die 2 zeigt einen Ausschnitt eines Drehschwingungsdämpfers 30 von der Seite. Der Drehschwingungsdämpfer 30 weist üblicherweise ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf, das Eingangsteilist mit zumindest einem eingangsseitig angeordneten Scheibenteil 31 verbunden, wobei das Ausgangsteil mit zumindest einem ausgangsseitig angeordneten Scheibenteil 32 verbunden ist. Die Scheibenteile weisen Fenster und/oder taschenartige Ausnehmungen 33 auf, welche die Feder 34 aufnehmen.
Gemäß 2 ist die Feder 34 Teil eines Federpakets, bei der radial außerhalb der Feder 34 noch die Federn 35, 36 Angeordnet sind, welche die Feder 34 in ihrem Innenraum aufnehmen.
Alternativ dazu könnte auch zumindest eine weitere Feder radial innerhalb der Feder 34 angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

1: Feder
2: Drahtmaterial
3: Windung
4: Querschnitt
5: Längserstreckung
6: Windungsbereich
7: Windungsbereich
8: Endwindung
9: Endwindung
10: Endwindung
11: Endwindung
12: Zwischenwindung
20: Diagramm
21: Steigung
22: Steigung
30: Drehschwingungsdämpfer
31: Scheibenteil
32: Scheibenteil
33: Ausnehmung
34: Feder
35: Feder
36: Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4406826 B4 [0003]

Claims

Feder (1, 34), wie insbesondere Schraubenfeder, mit aus einem Drahtmaterial (2) gebildeten schraubenförmigen Windungen (3), die sich in Längserstreckung der Feder winden, wobei die Windungen (3) sich in zwei Windungsbereiche (6, 7) unterteilen, die in axialer Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, jeder der Windungsbereiche (6, 7) zwei beabstandet voneinander angeordnete Endwindungen (8, 9, 10, 11) und gegebenenfalls dazwischen angeordnete Zwischenwindungen (12) aufweist, wobei die dem jeweiligen anderen Windungsbereich (6, 7) zugewandten Endwindungen (9, 10) der beiden Windungsbereiche (6, 7) aneinander anliegen.
Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (3) der beiden Windungsbereiche eine unterschiedliche Steigung aufweisen.
Feder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung eines ersten Windungsbereichs (7) größer ist als die Steigung eines zweiten Windungsbereichs (6).
Feder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge der beiden Windungsbereiche (6, 7) gleich ist oder unterschiedlich ist.
Feder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des ersten Windungsbereichs (7) kleiner ist als die axiale Länge des zweiten Windungsbereichs (6).
Feder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinander liegenden Endwindungen (9, 10) zumindest über einen halben Umfang einer Windung aneinander anliegen, bevorzugt über zumindest einen dreiviertel Umfang einer Windung oder weiter bevorzugt zumindest über einen ganzen Umfang einer Windung aneinander anliegen.
Feder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander beabstandeten Endwindungen (8, 11) jedes Windungsbereichs (6, 7) abgeflacht sind, um einen ebenen Randbereich zu bilden.
Drehschwingungsdämpfer (30) mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil mit zumindest einem eingangsseitig angeordneten und mit dem Eingangsteil verbundenen Scheibenteil (31), und mit zumindest einem ausgangsseitig angeordneten und mit dem Ausgangsteil verbundenen Scheibenteil (32), wobei in den Scheibenteilen (31, 32) Fenster und/oder taschenartige Ausnehmungen ausgebildet sind zur Aufnahme von zumindest einer Feder (34), wobei die Feder eine Feder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federpakt in den Fenstern und/oder taschenförmigen Ausnehmungen angeordnet ist, wobei das Federpakt zumindest eine Feder (34) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federpaket eine Feder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei zumindest eine weitere Feder (35, 36) vorgesehen ist, welche radial innerhalb und/oder radial außerhalb der Feder angeordnet ist.