DE102020202178A1

DE102020202178A1 - Torsionsschwingungsdämpfer und Schraubenfeder für einen Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102020202178A1
Application number: DE102020202178.3A
Authority: DE
Inventors: Luc Jonckheere; Reinhold Weidinger; Dominik Bühl; Kai BÜDICKER; Andreas Eck; Tim Schindler; Andreas Kubisch; Philipp Günster; Edmont Hofmann; Alexander Kilian; Benedikt Kolb
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-08-26

Abstract

Ein Torsionsschwingungsdämpfer (10) umfasst eine Mitnehmerscheibe (12) und zumindest eine Ausgangsscheibe (20). Zwischen Mitnehmerscheibe (12) und Ausgangsscheibe (20) sind zumindest ein erstes Federelement (18) und ein zweites Federelement (18) angeordnet, die einer Verdrehung der Mitnehmerscheibe (12) gegenüber der Ausgangsscheibe (20) entgegenwirken. Die Federelemente (18) sind in einer jeweiligen ersten Fensteröffnung (14) und zweiten Fensteröffnung (16) der Mitnehmerscheibe (12) und in einer jeweils korrespondierenden ersten Fensteröffnung (24) und zweiten Fensteröffnung (26) der Ausgangsscheibe (20) angeordnet. Dabei ist vorgesehen, dass eine minimale Breite (b) eines Stegs (25) zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung (24, 26) der Ausgangsscheibe (20) zumindest das 1,3-fache einer minimalen Breite (a) eines Stegs (15) zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung (14, 16) der Mitnehmerscheibe (12) beträgt. Weiterhin wird eine Schraubenfeder (18) mit einer Fasenbreite von zumindest 30% eines Drahtdurchmessers der Schraubenfeder (18) vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer umfassend eine Mitnehmerscheibe, eine Ausgangsscheibe und zumindest ein Federelement. Derartige Torsionsschwingungsdämpfer können beispielsweise in Kupplungsscheiben eingesetzt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Schraubenfeder für einen Torsionsschwingungsdämpfer.
Torsionsschwingungsdämpfer werden beispielsweise in Kupplungsscheiben von Kraftfahrzeugen, z.B. Nutzkraftwagen, eingesetzt. Torsionsschwingungsdämpfer können eine Vordämpferstufe sowie eine Hauptdämpferstufe aufweisen. Dabei wirkt das Federelement, z.B. eine Druckfeder oder Schraubenfeder, einer Verdrehung zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil des Torsionsschwingungsdämpfers entgegen, sodass Schwingungen bei der Übertragung von Drehmomenten gedämpft werden können.
Bei einigen Anwendungen kann es erforderlich sein, eine Dämpfungsfunktion des Torsionsschwingungsdämpfers, z.B. die Hauptdämpferstufe, mit einer relativ geringen Steifigkeit bereitzustellen. Eine Verringerung der Steifigkeit der Federelemente oder Dämpferfedern kann beispielsweise durch eine Vergrößerung der Federn erfolgen. Dabei kann ein größerer Federdurchmesser ebenso wie ein geringerer Durchmesser eines Federdrahts der Federelemente die Federsteifigkeit verringern. Jedoch kann eine begrenzte Gesamtgröße des Torsionsschwingungsdämpfers oder einer Kupplungsscheibe mit einem solchen Torsionsschwingungsdämpfer eine Limitierung der Baugröße der Federelemente bewirken. Beispielsweise können bauraumbedingt teils keine größeren Dämpferfedern eingebaut werden. Daher kann eine Reduzierung der Federsteifigkeit beispielsweise nur mittels Verwendung eines dünneren Federdrahts oder weicheren Federmaterials erfolgen.
Aus der EP 1 348 886 A1 ist eine Torsionsdämpferscheibe umfassend ein Nabenelement mit einem Flanschabschnitt, eine Seitenplatte, die relativ zu dem Nabenelement drehbar ist, und eine Mehrzahl von Schraubenfedern zum elastischen Verbinden des Nabenelements und der Seitenplatte in Umfangsrichtung bekannt. An den Seitenplatten sind Aufnahmen für die Schraubenfedern vorgesehen.
Aus der WO 2014 186 650 A1 ist eine Kupplungsanordnung bekannt, die eine Nabe, einen Dämpfer und einen Vordämpfer enthält. Eine erste Vordämpfer-Seitenplatte grenzt an den Dämpfer an, und eine zweite Vordämpfer-Seitenplatte weist eine Nase auf, die sich radial nach außen und axial über die Zwischenplatte und die erste Vordämpferplatte in Richtung einer ersten Seitenplatte des Dämpfers erstreckt. Die Nase ist in einer Kerbe aufgenommen, die durch die erste Seitenplatte des Dämpfers definiert ist, um eine relative Drehung zwischen der ersten Seitenplatte des Dämpfers und dem Vordämpfer zu verhindern.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Konzepte bereitzustellen, die eine Reduzierung der Dämpfersteifigkeit von Torsionsschwingungsdämpfern ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Aspekte und Weiterbildungen der Erfindung, die zusätzliche Vorteile bewirken können, sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in Verbindung mit den dargestellten Figuren beschrieben.
Dementsprechend wird ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgeschlagen, der eine Mitnehmerscheibe und zumindest eine Ausgangsscheibe (z.B. ein Abdeckblech) umfasst. Die Mitnehmerscheibe dient als Eingangselement und die zumindest eine Ausgangsscheibe als Ausgangselement des Torsionsschwingungsdämpfers. Zwischen Mitnehmerscheibe und Ausgangsscheibe sind zumindest ein erstes Federelement und ein zweites Federelement angeordnet, die einer Verdrehung der Mitnehmerscheibe gegenüber der Ausgangsscheibe entgegenwirken. Die Federelemente sind z.B. Teil einer Hauptdämpferstufe des Torsionsschwingungsdämpfers.
Die Federelemente sind in einer jeweiligen ersten und zweiten Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe und in einer jeweils korrespondierenden ersten und zweiten Fensteröffnung der Ausgangsscheibe angeordnet. Mit anderen Worten ist somit z.B. das erste Federelement in der ersten Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe und in der ersten Fensteröffnung der Ausgangsscheibe angeordnet. Zwischen den ersten und zweiten Fensteröffnungen ist sowohl an Mitnehmerscheibe als auch an Ausgangsscheibe je ein Steg (z.B. Zwischensteg oder Verbindungssteg) ausgebildet. Der Steg schließt je in Umfangsrichtung an die Fensteröffnungen an, sodass er beispielsweise umfangsendseitige Abstützbereiche oder Anlagebereiche für die Federelemente bereitstellt. Der Steg ist somit radial nach außen ausgerichtet.
Es ist vorgesehen, dass eine minimale Breite eines Stegs der Ausgangsscheibe zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung der Ausgangsscheibe zumindest das 1,2-fache (oder zumindest das 1,3-fache, das 1,4-fache, das 1,5-fache, oder zumindest das zumindest das 1,7-fache) und/oder höchstens das 2-fache (oder höchstens das 1,8-fache, höchstens das 1,6 fache, oder höchstens das 1,4 fache) einer minimalen Breite eines Stegs der Mitnehmerscheibe zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe beträgt. Die minimale Breite des Steges oder minimale Stegbreite kann dem kleinsten Abstand (z.B. geradlinige Verbindung) zwischen erster und zweiter Fensteröffnung entsprechen. Beispielsweise kann das Stegbreitenverhältnis für Stegbreiten in Axialsicht der Mitnehmerscheibe und Ausgangsscheibe definiert sein.
Aufgrund der Bauart bzw. Geometrie von Torsionsschwingungsdämpfern befindet sich die schmalste Stelle der Stege am radial inneren Bereich der Fensteröffnungen, während die Stegbreite nach radial außen hin zunimmt. Bei einem Torsionsschwingungsdämpfer in einer Kupplungsscheibe erfolgt die Krafteinkopplung des zu übertragenden Drehmoments von radial außen, z.B. über radial außen an der Mitnehmerscheibe bereitgestellte Reibbeläge. Der Kraftfluss verläuft über die radial äußeren Stegbereiche der Mitnehmerscheibe über die Federelemente auf die Ausgangsscheibe und anschließend über die radial inneren Stegbereiche der Ausgangsscheibe zur Abtriebsnabe. Daher ist es z.B. erforderlich, dass die minimale Stegbreite der Stege der Ausgangsscheibe einen vordefinierten Mindestwert nicht unterschreitet, um eine genügend hohe mechanische Stabilität zu gewährleisten. Dagegen kann die minimale Stegbreite der Mitnehmerscheibe geringer sein, da hierüber kein volles Drehmoment übertragen werden muss. Durch die vorgeschlagene Ausbildung der Stegbreiten können z.B. die Stegbreiten der Mitnehmerscheibe gering sein und die Stegbreiten der Ausgangsscheibe groß genug für eine ausreichende Stabilität sein.
Ein Vorteil an kleineren Stegbreiten der Mitnehmerscheibe ist beispielsweise, dass bei gleichbleibender Größe der Mitnehmerscheibe deren Fensteröffnungen vergrö-ßert werden können und somit größere Federelemente, die zu einer geringeren Steifigkeit des Torsionsdämpfers führen können, eingesetzt werden können. Gleichzeitig können aufgrund der Geometrie der Federelemente an der Ausgangsscheibe z.B. kleinere Fensteröffnungen als an der Mitnehmerscheibe ausgebildet werden, sodass die Stege der Ausgangsscheibe breiter als die der Mitnehmerscheibe ausgebildet werden können und so der Kraftübertragung des Drehmoments über die Stege der Ausgangsscheibe standhalten können. Mittels der vorgeschlagenen Stegbreitenverhältnisse kann so vorteilhafterweise erreicht werden, große (oder größere) Federelemente in einem Torsionsschwingungsdämpfer bereitzustellen und gleichzeitig eine genügende Stabilität der Stege der Ausgangsscheibe zu gewährleisten.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine minimale Breite des Stegs zwischen zwei umfangsseitig benachbarten Fensteröffnungen der Ausgangsscheibe an allen Fensteröffnungen der Ausgangsscheibe zumindest um den Faktor 1,3 größer ist, als eine minimale Breite eines Stegs zwischen den korrespondierenden zwei umfangsseitig benachbarten Fensteröffnungen der Mitnehmerscheibe. Beispielsweise ist jede minimale Stegbreite von Stegen der Ausgangsscheibe zumindest um das 1,3-fache größer, als eine minimale Stegbreite des schmalsten Steges der Mitnehmerscheibe. Dadurch kann ermöglicht werden, die Federelemente in Umfangsrichtung sehr nah aneinander anzuordnen. Hierdurch kann z.B. eine Gesamtgröße des Torsionsschwingungsdämpfers bei gleich bleibender Federgröße vorteilhafterweise weiter verringert werden.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass sich der Steg zwischen den Fensteröffnungen der Mitnehmerscheibe an seiner schmalsten Stelle bezogen auf eine Drehachse des Torsionsschwingungsdämpfers in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von höchstens 8° (oder von höchstens 9°, von höchstens 10°, von höchstens 12° oder von höchstens 15°) erstreckt. Dadurch können Federelemente auf einem Großteil des Umfangs des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet werden. Beispielsweise erstreckt sich der Steg der Mitnehmerscheibe an seiner schmalsten Stelle über einen Winkelbereich von zumindest 5° (oder von zumindest 7°), sodass eine notwendige Stabilität der Stege der Mitnehmerscheibe (z.B. zum Halten der Federelemente und/oder zur Kraftübertragung an eine Reibeinrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers) erreicht werden kann.
Der Torsionsschwingungsdämpfer kann in Federanordnungsbereiche eingeteilt sein, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und z.B. gleichmäßig verteilt sind. Bei einer Anzahl von fünf Federelementen hat ein solcher Federanordnungsbereich beispielsweise eine Ausdehnung über einen Winkelbereich von 72°. Es ist vorgesehen, dass das Federelement zumindest 90% (oder zumindest 92% oder zumindest 95%) des Umfangsbereichs des Federanordnungsbereichs einnimmt. Beispielsweise nimmt das Federelement an einer Radialposition der minimalen Breite eines Stegs zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe mehr als 90% des Umfangs des Federanordnungsbereichs ein.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Fensteröffnung der Ausgangsscheibe kleiner ausgebildet ist, als die korrespondierende Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe, um ein vorgeschlagenes Verhältnis der Stegbreiten zu erreichen. Zum Beispiel ist eine maximale radiale Erstreckung der Fensteröffnung der Ausgangsscheibe geringer, als eine maximale radiale Erstreckung der Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe. Insbesondere können die Fensteröffnungen der Mitnehmerscheibe und der Ausgangsscheibe in einem radial mittleren Bereich der Fensteröffnungen dabei eine selbe Breite (Umfangserstreckung) aufweisen, um je das Federelement aufnehmen zu können.
Um die Fensteröffnungen der Ausgangsscheibe kleiner ausgestalten zu können und/oder die Stegbreiten der Ausgangsscheibe größer ausgestalten zu können, ist es z.B. vorteilhaft, den Axialabstand zwischen Mitnehmerscheibe und Ausgangsscheibe groß zu gestalten. Am axialen Außenbereich der Federelemente (in Einbauposition) weisen diese eine radial geringere Erstreckung auf, sodass sie in kleineren Fensteröffnungen der Ausgangsscheibe aufgenommen werden können. Entsprechend einer Weiterbildung wird daher vorgeschlagen, dass eine radial innere Begrenzung der Fensteröffnung der Ausgangsscheibe (z.B. am zur Mitnehmerscheibe weisenden Axialende der Ausgangsscheibe) vom Zentrum des Federelements (z.B. vom axialen Mittelpunkt der Mitnehmerscheibe) in axialer Richtung um zumindest 40% (oder zumindest 50%, zumindest 60%, oder zumindest 70%) eines Außenradius des Federelements entfernt angeordnet ist. Dadurch kann z.B. erreicht werden, dass an der Ausgangsscheibe die Stege breit genug sind und zugleich eine genügend große Anlagefläche der Federelemente an der Ausgangsscheibe bereitgestellt ist.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass eine umfangsseitige Begrenzung der Fensteröffnungen der Ausgangsscheibe (z.B. der Steg oder eine Anlagefläche für das Federelement am Steg) an ihren radialen Endbereichen axial weiter entfernt von einer Mittelachse des Federelements ausgebildet ist, als an ihrem radial mittleren Bereich. Zum Beispiel beträgt dabei eine axiale Erstreckung der umfangsseitigen Begrenzung bzw. des Stegs zumindest 40% (oder zumindest 50% oder zumindest 60%) des Außenradius des Federelementes. Durch die axial in Richtung Mitnehmerscheibe ausgebildete Anlagefläche kann z.B. trotz der axial relativ großen Entfernung zwischen Ausgangsscheibe und Mitnehmerscheibe dennoch ein Federelement an der Ausgangsscheibe anliegen. Beispielsweise ist das Federelement des Torsionsschwingungsdämpfers eine Schraubenfeder einer Hauptdämpferstufe innerhalb derer eine weitere Feder einer Vordämpferstufe angeordnet ist. Durch die axiale Ausdehnung der Anlagefläche für die Federelemente zur Mitnehmerscheibe kann ein Angreifen der Anlagefläche auch an einer inneren Vordämpferfeder ermöglicht werden.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Mitnehmerscheibe als Eingangselement des Torsionsschwingungsdämpfers und zumindest einer Ausgangsscheibe als Ausgangselement des Torsionsschwingungsdämpfers. Dabei ist zwischen Mitnehmerscheibe und Ausgangsscheibe zumindest ein Federelement angeordnet, das einer Verdrehung der Mitnehmerscheibe gegenüber der Ausgangsscheibe entgegenwirkt. Das zumindest eine Federelement ist in einer jeweiligen Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe und der Ausgangsscheibe angeordnet. Es ist vorgesehen, dass die Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe und die Fensteröffnung der Ausgangsscheibe unterschiedlich groß ausgebildet sind. Insbesondere ist die Fensteröffnung der Ausgangsscheibe kleiner, als die der Mitnehmerscheibe. Dadurch kann z.B. eine größere Stegbreite von Fensterstegen der Ausgangsscheibe erreicht werden, wodurch wie zuvor beschrieben beispielsweise auch große Federelemente bei ausreichender Stabilität der Ausgangsscheibe im Torsionsschwingungsdämpfer eingebaut werden können.
Gemäß einer Weiterbildung des Torsionsschwingungsdämpfers ist eine maximale radiale Erstreckung der Fensteröffnung der Ausgangsscheibe geringer, als eine maximale radiale Erstreckung der Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe (zum Beispiel in axialer Draufsicht). Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass die maximale radiale Erstreckung der Fensteröffnung der Ausgangsscheibe höchstens 85% (oder höchstens 80% oder höchstens 70%) der maximalen radialen Erstreckung der Fensteröffnung der Mitnehmerscheibe beträgt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine radiale Erstreckung der Federelemente im Außenbereich der Federelemente geringer ist, als im Zentrum der Federelemente. Durch diese Maßnahme können wiederum breitere Stege an der Ausgangsscheibe ermöglicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Federelement eine Schraubenfeder, die an ihren axialen Endbereichen je eine Fase aufweist. Dazu kann die je äußerste Federwindung angeschliffen sein. Beispielsweise sind die Federelemente (z.B. Hauptdämpferfedern) des Torsionsschwingungsdämpfers durch Schraubenfedern mit Fase an ihren jeweiligen Umfangsenden (in Hinblick auf die Einbauposition im Torsionsschwingungsdämpfer) ausgebildet. Eine jeweilige Fasenbreite beträgt beispielsweise zumindest 30% eines Drahtdurchmessers (oder Drahtradius) der Schraubenfeder. Durch die Fase an der Schraubenfeder kann die Fensteröffnung der Ausgangsscheibe an ihren radialen Endbereichen umfangsseitig z.B. um den Betrag der Fase verkleinert werden, wodurch sich die Stegbreite der Stege der Ausgangsscheibe an der entsprechenden Stelle vergrößern lässt. Ein Vorteil von derartig angefasten Schraubenfedern kann somit sein, dass die minimale Stegbreite des Stegs der Ausgangsscheibe noch weiter erhöht werden kann oder umgekehrt die Größe des Federelements ohne eine notwendige Verringerung der minimalen Stegbreite erhöht werden kann.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Schraubenfeder (z.B. Schraubendruckfeder) für einen Torsionsschwingungsdämpfer. Die Schraubenfeder ist an ihren axialen Endbereichen radial außen mit einer Fase ausgebildet. Die Fasenbreite beträgt dabei zumindest 30% (oder zumindest 40% oder zumindest 50%) eines Drahtdurchmessers (oder alternativ eines Drahtradius) der Schraubenfeder. Eine derartige Schraubenfeder kann besonders vorteilhaft als Federelement in kleinen Torsionsschwingungsdämpfern eingesetzt werden, da beispielsweise auch beim Einsatz von großen angefasten Schraubfedern eine genügend große minimal Stegbreite von Stegen der Ausgangsscheibe ausgebildet werden kann. Die große Fase kann mit anderen Worten bewirken, dass das Federelement auch in Ausgangsscheiben mit großen Stegbreiten aufgenommen werden kann. Dadurch kann beispielsweise ein Federelement mit relativ geringer Steifigkeit bereitgestellt werden und gleichzeitig eine erforderliche Stabilität der Ausgangsscheibe gewährleistet werden, z.B. ohne dass eine Erhöhung der Baugröße des Torsionsschwingungsdämpfers nötig wäre.
Ein weiterer Aspekt betrifft Kupplungsscheibe mit einem zuvor beschriebenen Torsionsschwingungsdämpfer mit unterschiedlich großen Fensteröffnungen der Mitnehmerscheibe und Ausgangsscheibe und/oder mit einer zuvor beschriebenen Schraubenfeder mit Fase. Entsprechend kann an der Mitnehmerscheibe des Torsionsschwingungsdämpfers radial außen ein Reibbelag angeordnet sein, der drehfest mit der Mitnehmerscheibe verbunden ist. Es kann ein Drehmoment vom Reibbelag über den Torsionsschwingungsdämpfer auf eine Abtriebsnabe, die drehfest mit der Ausgangsscheibe verbunden ist, übertragen werden.
Weiterbildungen der Schraubenfeder und der Kupplungsscheibe betreffen Merkmale von Weiterbildungen, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Torsionsschwingungsdämpfer beschrieben sind. Daher wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet und die entsprechenden Merkmale gelten auch in Verbindung mit der Schraubenfeder und der Kupplungsscheibe als offenbart.
Einige Beispiele von Vorrichtungen werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. In den Figuren strukturelle oder funktional gleiche Elemente werden gleichbleibend bezeichnet. Einzelne Merkmale, die nur in einzelnen Figuren dargestellt sind können ebenso mit in anderen Figuren gezeigten Vorrichtungen kombiniert werden. Es zeigen:

1a ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer mit unterschiedlichen minimalen Stegbreiten zwischen Fensteröffnungen der Ausgangsscheibe und der Mitnehmerscheibe in axialer Draufsicht;
1b das Ausführungsbeispiel der Kupplungsscheibe in Seitenschnittansicht;
1c eine Detailansicht des Torsionsschwingungsdämpfers;
2 ein Beispiel einer Schraubenfeder in einer Fensteröffnung einer Ausgangsscheibe eines Torsionsschwingungsdämpfers;
3a ein Ausführungsbeispiel der Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer mit zwei Ausgangsscheiben;
3b die Kupplungsscheibe in Seitenschnittansicht; und
3c einen vergrößerten Ausschnitt der Seitenschnittansicht.

1a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsscheibe mit einem Torsionsschwingungsdämpfer 10 mit unterschiedlichen Stegbreiten zwischen Fensteröffnungen 14, 16 einer Mitnehmerscheibe 12 und Fensteröffnungen 24, 26 einer Ausgangsscheibe 20 in axialer Draufsicht, wobei die Ausgangsscheibe 20 im Wesentlichen von der Mitnehmerscheibe 12 verdeckt ist. Für einen Hauptdämpfer des Torsionsschwingungsdämpfers 10 ist beispielhaft ein Federelement 18 in Form einer Schraubendruckfeder, angeordnet in zueinander korrespondierenden Fensteröffnungen der Mitnehmerscheibe 12 und der Ausgangsscheibe 20 dargestellt. Radial außen an der Mitnehmerscheibe 12 sind Reibbeläge 11 der Kupplungsscheibe angeordnet, z.B. direkt an der Mitnehmerscheibe 12 oder einem mit der Mitnehmerscheibe 12 drehfest verbundenen Halteteil. Radial innen ist eine Abtriebsnabe 13 mit Innenverzahnung abgebildet, über die ein Drehmoment vom Torsionsschwingungsdämpfer 10 abgeleitet werden kann.
In der 1a ist eine erste Fensteröffnung 14 der Mitnehmerscheibe 12 vor einer ersten Fensteröffnung 24 der Ausgangsscheibe 20 zu erkennen, wobei auch eine radial äußere Augenbraue 24a der Ausgangsscheibe 20, die zur Positionierung eines Federelements 18 ausgebildet ist, durch die erste Fensteröffnung 14 der Mitnehmerscheibe 12 hindurch zu erkennen ist. Ferner sind an den radial inneren Eckbereich der ersten Fensteröffnung 14 der Mitnehmerscheibe 12 die dahinter liegenden radial inneren Eckbereiche der ersten Fensteröffnung 24 der Ausgangsscheibe 20 zu erkennen. Umfangsmäßig zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung 14, 16 der Mitnehmerscheibe 12 ist ein Steg 15 (z.B. Fenstersteg) ausgebildet (ebenso dahinterliegend ein verdeckter Steg 25 der Ausgangsscheibe 20, s. dazu 3a).
Der Steg 15 weitet sich nach radial außen hin auf und weist seine schmalste Stelle oder minimale Stegbreite a zwischen den radialen inneren Eckbereichen der Fensteröffnungen 14, 16 auf. An der Stelle der minimalen Stegbreite a erstreckt sich der Steg 15 über einen Winkelbereich von etwa 10° bezogen auf die Rotationsachse R des Torsionsschwingungsdämpfers. Da die erste Fensteröffnung 14 der Mitnehmerscheibe 12 größer ist als die dahinter liegende erste Fensteröffnung 24 der Ausgangsscheibe 20, sind in 1a auch die radial inneren Eckbereiche der ersten Fensteröffnung 24 der Ausgangsscheibe 20 zu erkennen. Eine minimale Stegbreite b des verdeckten Stegs 25 der Ausgangsscheibe 20 ist in 1a zum Vergleich eingezeichnet und in 3a unverdeckt zu erkennen. Die minimale Stegbreite b ist dabei größer als die minimale Stegbreite a, insbesondere um mehr als den Faktor 1,3.
Die schmale Stegbreite des Stegs 15 der Mitnehmerscheibe ermöglicht, große Federelemente 18 in die relativ kleine Mitnehmerscheibe 12 (z.B. bezogen auf die radiale Ausdehnung der Mitnehmerscheibe 12 zwischen Abtriebsnabe 13 und Reibbelag 11) einbauen zu können. Dagegen ermöglicht der breitere Steg 25 der Ausgangsscheibe eine genügend hohe mechanische Stabilität, um ein Drehmoment von den Federelementen 18 über die schmalste Stelle des Steges 25 der Ausgangsscheibe 20 mit der minimalen Stegbreite b übertragen zu können. Im Gegensatz dazu kann die schmalste Stelle des Steges 15 der Mitnehmerscheibe 12 mit der minimalen Stegbreite a beispielsweise schmaler ausgebildet werden, da über diesen Abschnitt keine Drehmomentübertragung erfolgt.
1b zeigt das Ausführungsbeispiel der Kupplungsscheibe in Seitenschnittansicht. Dabei ist zu erkennen, dass die Ausgangsscheibe 20 mittels Nieten 13a drehfest mit der Abtriebsnabe 13 verbunden ist. Ferner ist eine Rotationsachse R des Torsionsschwingungsdämpfers 10 zu erkennen. Die Reibbeläge 11 sind beispielsweise beidseitig an der Mitnehmerscheibe 12 bzw. dem Halteelement angeordnet. Innerhalb des Federelements 18 der Hauptdämpferstufe ist eine Vordämpferfeder 19 (z.B. Schraubendruckfeder mit geringerem Durchmesser als das Federelement 18) angeordnet. 1b zeigt ferner eine Reibeinrichtung 30, die axial zwischen der Ausgangsscheibe 20 und der Mitnehmerscheibe 12 radial innerhalb des Federelements 18 angeordnet ist.
1c zeigt eine Detailansicht der Fensteröffnungen des Torsionsschwingungsdämpfers 10. Dabei ist ein Federanordnungsbereich 18b gekennzeichnet, der sich über einen Winkelbereich von 72° erstreckt. Aufgrund der beschriebenen Stegbreitenverhältnisse der Stege 15, 25 kann erreicht werden, dass ein Federelement 18 in Einbauposition im Bereich seines größten Umfangs mehr als 90% des Umfangs des Federanordnungsbereich 18b einnimmt.
In 1c ist als weitere Möglichkeit, um die minimale Stegbreite b der Ausgangsscheibe 20 ohne eine Verkleinerung der Federelemente 18 erhöhen zu können, dargestellt, dass das Federelement 18 an seinen Umfangsenden mit einer Fase 18a versehen ist. Dabei kann die Fase 18a stark ausgebildet sein und z.B. mehr als 30% des Drahtdurchmessers des Federdrahts umfassen. Beispielsweise kann bei Verwendung einer gefasten Schraubenfeder als Federelement 18 der Steg 25 der Ausgangsscheibe 20 an seiner schmalsten Stelle gekröpft ausgebildet sein (z.B. in Axialrichtung aufgebogen), sodass die Kröpfung des Steges der Kontur der Fase des Federelementes 18 folgt und diese umgibt, wie in der perspektivischen Ansicht der 2 deutlicher zu erkennen ist. Durch die Fase 18a kann mit anderen Worten von der Feder 18 in Umfangsrichtung benötigter Bauraum weggenommen werden und dafür zur Realisierung einer größeren minimalen Stegbreite b bereitgestellt werden. Vorteilhaft ist, dass zur Verbreiterung des Stegs 25 nur eine Fase an der äußeren Feder 18 notwendig ist, die innere Vordämpferfeder 19 jedoch ohne Fase verwendet werden kann. Dadurch kann eine Fertigung eines Federpakets mit Federelement 18 und Vordämpferfeder 19 einfacher sein, da nur die äußere Feder 18 angeschliffen werden muss.
2 zeigt ein Beispiel einer Schraubenfeder 18 in einer Fensteröffnung 24 einer Ausgangsscheibe 20 eines Torsionsschwingungsdämpfers 10. Der Steg 25 der Ausgangsscheibe 20 ist radial innen nach außen gewölbt oder gekröpft ausgebildet. Dadurch kann der Steg das Federelement umfangsmäßig teils überdecken (radial außen um die Feder), sodass der Steg breiter ausgebildet werden kann und die Feder 18 dennoch in der Fensteröffnung aufgenommen werden kann. Die Fase 18a kann somit vorteilhaft für eine hohe minimale Stegbreite b sein, da der gekröpfte Bereich des Stegs 25 die Feder 18 im gefasten Bereich umgeben kann.
In der räumlichen Ansicht der 2 ist ferner zu erkennen, dass im mittleren Radialbereich 27 des Stegs 25 dieser nach innen, d.h. in Einbauposition in Richtung Mitnehmerscheibe 12, gewölbt ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Ausgangsscheibe 20 zugleich axial mit großem Abstand zur Mitnehmerscheibe 12 angeordnet werden und der Steg 25 zugleich trotzdem eine Federanlage für die Vordämpferfeder 19 bereitstellen.
3a-c zeigen ein Ausführungsbeispiel der Kupplungsscheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer 10 mit zwei Ausgangsscheiben 20, 20a, wobei in 3a eine axiale Draufsicht dargestellt ist, in der die Ausgangsschiebe 20a die Mitnehmerscheibe 12 verdeckt. Zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung 24, 26 ist der Steg 25 der Ausgangsscheibe zu erkennen, der an seiner schmalsten Stelle die minimale Stegbreite b aufweist.
3b zeigt die Kupplungsscheibe mit zwei Ausgangsscheiben 20, 20a in Seitenschnittansicht. Dabei ist zu erkennen, dass die beiden Ausgangsscheiben 20, 20a axial weit entfernt von der Mitnehmerscheibe 12 angeordnet sind, wodurch z.B. kleinere Fensteröffnungen 24, 26 der Ausgangsscheiben 20, 20a ermöglicht werden können.
3c zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Seitenschnittansicht der Kupplungsscheibe mit zwei Ausgangsscheiben 20, 20a. Beide Ausgangsscheiben 20, 20a sind mittels dem Niet 13a mit Nabenringen drehfest verbunden. Da die Reibeinrichtung 30 axial zwischen der ersten Ausgangsscheibe 20 (links) und der Mitnehmerscheibe 12 angeordnet ist, als die zweite Ausgangsscheibe 20 (rechts), ist die erste Ausgangsscheibe 20 radial innen in axialer Richtung weniger stark gebogen, als die rechte Ausgangsscheibe 20a. Bei beiden Scheiben 20, 20a ist zu erkennen, dass eine radial innere Begrenzung 24b der jeweiligen Fensteröffnung 24 für das Federelement 18 axial weit von der Mitnehmerscheibe 12 entfernt ist. Beispielsweise ist die Fensteröffnung an der zur Mitnehmerscheibe 12 gerichteten axialen Außenkante der radial inneren Begrenzung 24b um zumindest 50% des Außenradius des Federelements 18 vom Zentrum 18c des Federelements 18 entfernt angeordnet. Aufgrund der zuvor beschriebenen Kröpfung radial innen an den Umfangsenden der Fensteröffnungen und/oder der Augenbraue 24a kann die Ausgangsscheibe 20, 20a nach axial außen soweit ausgedehnt sein, dass das Federelement 18 z.B. um weniger als 5 % des Außenradius des Federelementes 18 axial über die Ausgangsscheibe 20, 20a hinausragt.
Durch die vorgeschlagene Positionierung zwischen Mitnehmerscheibe 12 und Ausgangsscheibe 20, 20a mit großem Abstand kann insbesondere in Verbindung mit einer Kröpfung an den radial inneren Stegbereichen des Stegs 25 der Ausgangsscheiben 20, 20a und/oder einer gefasten Schraubenfeder als Federelement 18 trotz großer Federelemente 18 ein breiter Steg an den Ausgangsscheiben realisiert werden.
Es werden somit Gestaltungsmerkmale für den Torsionsschwingungsdämpfer 10 vorgeschlagen, z.B. dass die Stegbreite (z.B. minimale Stegbreite b) der Abdeckbleche 20, 20a bauartbedingt deutlich breiter ist, als die Stegbreite (z.B. minimale Stegbreite a) in der Mitnehmerscheibe 12, die sich mittig befindet. Um eine deutlich niedrigere Steifigkeit im Torsionsdämpfer 10 realisieren zu können, kann es vorteilhaft sein, grö-ßere Federn einzubauen. Dies ist beispielsweise möglich durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale: die Mitnehmerscheibe 12 ist als Eingangsteil vorgesehen; die Mitnehmerscheibe 12 hat schmale Stege 15 zwischen den Federn 18. Hierüber wird z.B. lediglich das Moment der Reibeinrichtung übertragen. Die Abdeckbleche 20, 20a haben dagegen breite (oder breitere) Stege. Hierüber wird das Antriebsmoment übertragen. Das Abdeckblech 20, 20a kann im Bereich des Federradius einen größeren Bereich haben (z.B. um den Außenradius der Feder 18 herum ausgebildet / gekröpft sein, sodass der Steg 25 an seiner schmalsten Stelle möglichst breit ausgebildet sein kann). Ein Federpaket des Dämpfers (z.B. Federelement 18 und Vordämpferfeder 19) wird über das Abdeckblech 20, 20a angesteuert. Dazu können mehrere Kröpfungen im Abdeckblech 20, 20a vorgesehen sein, insbesondere ein axial zur Mitnehmerscheibe 12 ausgeformter mittlerer Radialbereich 27 des Stegs 25. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Torsionsdämpfer-Außenfedern (z.B. Federelemente 18) (z.B. radial außen an ihren Axialenden) eine große Fase 18a haben.
Die Abdeckbleche 20, 20a werden (z.B. im Bereich Federsatz Außenradius und Innenradius) in axialer Richtung so geformt, dass sie maximal vom Federmittelpunkt entfernt sind. Dadurch kann außen die Augenbraue 24a beispielsweise besonders breit werden, und innen der Steg 25 beispielsweise besonders breit werden. Im Bereich zwischen „Federsatz Außenradius und Innenradius“ (z.B. mittlerer Radialbereich 27) ist das Abdeckblech 20, 20a bzw. der Steg 25 axial stark Richtung Federmitte gezogen, um insbesondere die Innenfeder 19 ansteuern zu können. Sowohl die Augenbrauenbreite als auch die Stegbreite innen werden beispielsweise begünstigt mit stark angefasten Torsionsdämpfer-Außenfedern 18 (z.B. mit Fase 18a).
Es werden zusammenfassend Konzepte vorgeschlagen, die es beispielsweise ermöglichen, in bestehende Torsionsschwingungsdämpfer 10 möglichst große Dämpferfedern 18 einbauen zu können. Beispielsweise werden Designmerkmale vorgeschlagen, um große Federn 18 in kleine Torsionsschwingungsdämpfer 10 zu integrieren. Dadurch kann z.B. eine deutlich niedrigere Steifigkeit (z.B. der Dämpferfedern 18 oder Dämpfungsfunktion) im Torsionsschwingungsdämpfer 10 realisiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Torsionsschwingungsdämpfer
11: Reibbelag
12: Mitnehmerscheibe
13: Nabe
13a: Niet
14, 16: Fensteröffnungen der Mitnehmerscheibe
15: Steg der Mitnehmerscheibe
18: Federelement
18a: Fase des Federelements
18b: Federanordnungsbereich
18c: Zentrum des Federelements
19: Vordämpferfeder
20, 20a: Ausgangsscheibe
21, 21a: radial innerer Bereich der Ausgangsscheibe
24, 26: Fensteröffnungen der Ausgangsscheibe
24a: Augenbraue
24b: radial innere Begrenzung
25: Steg der Ausgangsscheibe
27: mittlerer Radialbereich
30: Reibvorrichtung
a: minimale Breite des Stegs der Mitnehmerscheibe
b: minimale Breite des Stegs der Ausgangsscheibe
R: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1348886 A1 [0004]
WO 2014186650 A1 [0005]

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer (10) umfassend: eine Mitnehmerscheibe (12) als Eingangselement des Torsionsschwingungsdämpfers (10); und zumindest eine Ausgangsscheibe (20) als Ausgangselement des Torsionsschwingungsdämpfers (10); wobei zwischen Mitnehmerscheibe (12) und Ausgangsscheibe (20) zumindest ein erstes Federelement (18) und ein zweites Federelement (18) angeordnet sind, die einer Verdrehung der Mitnehmerscheibe (12) gegenüber der Ausgangsscheibe (20) entgegenwirken, wobei die Federelemente (18) in einer jeweiligen ersten Fensteröffnung (14) und zweiten Fensteröffnung (16) der Mitnehmerscheibe (12) und in einer jeweils korrespondierenden ersten Fensteröffnung (24) und zweiten Fensteröffnung (26) der Ausgangsscheibe (20) angeordnet sind, wobei eine minimale Breite (b) eines Stegs (25) zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung (24, 26) der Ausgangsscheibe (20) zumindest das 1,3-fache einer minimalen Breite (a) eines Stegs (15) zwischen der ersten und zweiten Fensteröffnung (14, 16) der Mitnehmerscheibe (12) beträgt.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) gemäß Anspruch 1, wobei sich der Steg (15) zwischen den Fensteröffnungen (14, 16) der Mitnehmerscheibe (12) an seiner schmalsten Stelle bezogen auf eine Drehachse (R) des Torsionsschwingungsdämpfers (10) in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von höchstens 10° erstreckt.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei sich alle Stege (15) der Mitnehmerscheibe (12) zwischen jeweiligen Fensteröffnungen (14, 16) an ihrer schmalsten Stelle bezogen auf eine Drehachse (R) des Torsionsschwingungsdämpfers (10) in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von höchstens 10° erstrecken.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federelemente (18) jeweils in einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Federanordnungsbereich (18b) angeordnet sind, wobei das Federelement (18) radial innenseitig zumindest 90% des Umfangsbereichs des Federanordnungsbereichs (18b) einnimmt.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale radiale Erstreckung der Fensteröffnung (24) der Ausgangsscheibe (20) geringer ist, als eine maximale radiale Erstreckung der Fensteröffnung (14) der Mitnehmerscheibe (12).
Torsionsschwingungsdämpfer (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine radial innere Begrenzung (24b) der Fensteröffnung (24) der Ausgangsscheibe (20) vom Zentrum (18b) des Federelements (18) in axialer Richtung um zumindest 50% eines Außenradius des Federelements (18) entfernt angeordnet ist.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine umfangsseitige Begrenzung der Fensteröffnungen (24, 26) der Ausgangsscheibe (20) an ihren radialen Außenbereichen axial weiter entfernt vom Zentrum (18b) des Federelements (18) ausgebildet ist, als an ihrem mittleren Radialbereich (27), wobei eine axiale Erstreckung der umfangsseitigen Begrenzung zumindest 50% des Außenradius des Federelementes (18) beträgt.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) umfassend: eine Mitnehmerscheibe (12) als Eingangselement des Torsionsschwingungsdämpfers (10); und zumindest eine Ausgangsscheibe (20) als Ausgangselement des Torsionsschwingungsdämpfers (10); wobei zwischen Mitnehmerscheibe (12) und Ausgangsscheibe (14) zumindest ein Federelement (18) angeordnet ist, das einer Verdrehung der Mitnehmerscheibe (12) gegenüber der Ausgangsscheibe (14) entgegenwirkt, wobei das zumindest eine Federelement (18) in einer jeweiligen Fensteröffnung (14, 24) der Mitnehmerscheibe (12) und der Ausgangsscheibe (20) angeordnet ist, wobei die Fensteröffnung (14) der Mitnehmerscheibe (12) und die Fensteröffnung (24) der Ausgangsscheibe (20) unterschiedlich groß ausgebildet sind.
Torsionsschwingungsdämpfer (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Federelement (18) eine Schraubenfeder (18) umfasst, die an ihren axialen Endbereichen radial außenseitig eine Fase (18a) aufweist.
Schraubenfeder (18) für einen Torsionsschwingungsdämpfer (10), wobei die Schraubenfeder (18) an ihren axialen Endbereichen radial außen mit einer Fase (18a) ausgebildet ist, wobei eine Fasenbreite der Fase (18a) zumindest 30% eines Drahtdurchmessers der Schraubenfeder (18) beträgt.