DE19729999A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dämpfungseinrichtung - Google Patents
Torsionsschwingungsdämpfer mit einer DämpfungseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbe
griff des Anspruchs 1.
Durch die DE 41 28 868 A1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einem an
triebsseitigen Übertragungselement und einem gleichachsig hierzu drehauslenkba
ren abtriebsseitigen Übertragungselement bekannt, wobei das letztgenannte mit
dem antriebsseitigen Übertragungselement über eine mit Energiespeichern in
Form von Torsionsfedern versehene Dämpfungseinrichtung verbunden ist. Die
Torsionsfedern sind durch an jedem der Übertragungselemente vorgesehene An
steuerelemente beaufschlagbar. Fig. 1 zeigt beispielsweise ein sich von der Na
benscheibe nach radial außen erstreckendes Ansteuerelement, das beidseitig über
Federtöpfe auf jeweils eine Torsionsfeder einwirkt, die ihrerseits wiederum über
Gleitschuhe mit anderen Torsionsfedern verbunden ist. Die Gleitelemente, also
die Federtöpfe sowie die Gleitschuhe, weisen jeweils sich in Richtung zum be
nachbarten Element in Umfangsrichtung verlaufende Vorsprünge auf, die gegen
über den eingezeichneten Torsionsfedern zum jeweiligen freien Ende hin nach
radial außen ansteigen und sowohl als Radialabstützungen für die Torsionsfedern
als auch als Anschläge zur Begrenzung der Federstauchung wirksam sind. Zu
gunsten einer guten Gleitfähigkeit sind die Federtöpfe und die Gleitschuhe zumin
dest an ihrer radialen Außenseite mit einer Beimischung von Teflon versehbar.
Als Grundwerkstoff ist mit Glasfasern oder Kohlefasern verstärkter Kunststoff
denkbar. Durch diese Federtöpfe und Gleitschuhe sind auch Energiespeicher an
steuerbar, die gemäß Fig. 2 der OS zwei radial ineinander liegende Federn auf
weisen.
Bei Torsionsschwingungsdämpfern mit einer derartigen Dämpfungseinrichtung
wird die radial äußerste Torsionsfeder, welche die höchsten Momente übertragen
soll, üblicherweise so abgestimmt, daß die Torsionsspannung in deren Federwin
dungen möglichst dicht an eine vorbestimmte Belastungsgrenze herangeht. Eine
radial innerhalb dieser Torsionsfeder liegende zweite Torsionsfeder wird ebenfalls
so abgestimmt, daß sie nahe an diesen Grenzwert herankommt, jedoch ist auf
grund ihres kleineren Windungsdurchmessers das durch diese Torsionsfeder über
tragbare Moment geringer als bei der äußeren Torsionsfeder.
Sobald die Torsionsfeder bei Einleitung einer Relativbewegung zwischen den
Übertragungselementen verformt wird, weicht sie aus ihrer in Fig. 1 gezeichneten
Lage relativ zu Federtopf und Gleitschuh aus und kommt mit ihren innerhalb der
jeweiligen Radialabstützung liegenden Erstreckungsbereichen, die jeweils letzten
Windungen betreffend, an dieser Radialabstützung in Anlage. Der zwischen je
weils zwei dieser Radialabstützungen verbleibende Windungsbereich der Torsi
onsfeder erfährt dagegen fliehkraftbedingt eine Durchbiegung nach radial außen.
Bei zunehmender Stauchung der Torsionsfeder kommt die in Druckrichtung dem
freien Ende der zugeordneten Radialabstützung benachbarte Windung an dieser
Radialabstützung in Anlage, so daß die die Verformung der Torsionsfeder bewir
kende, eingeleitete Kraft von dieser durch die Radialabstützung an einer weiteren
Bewegung gehemmte Windung nicht weiter auf die radial innerhalb der Radialab
stützung verbleibenden Windungen geleitet werden kann. Dadurch verkürzt sich
um den Anteil der letztgenannten Windungen der Verformungsweg der Torsions
feder. Die Folge hiervon ist, daß sich die Windungen jenseits dieser an der Ra
dialabstützung festhängenden Windung stärker aneinander annähern können, als
durch die Bemessung der Radialabstützungen in Umfangsrichtung vorgegeben ist.
Dadurch werden diese Windungen einer Belastung ausgesetzt, die jenseits des
vorbestimmten Grenzwertes liegt und, insbesondere wenn die Windungen sogar
miteinander auf Block gehen, zu einem Bruch der Torsionsfeder führt. Dieses
Problem wird nochmals dadurch verstärkt, wenn gemäß Fig. 2 radial innerhalb
der Torsionsfeder eine weitere Torsionsfeder angeordnet ist, die sich unter Flieh
krafteinfluß an der äußeren Torsionsfeder radial abstützt und damit die fliehkraft
relevante Federgesamtmasse erhöht.
Prinzipiell liegt für die radial innen liegende Torsionsfeder die gleiche Problematik
vor, indem deren Windungen unter hoher Flächenpressung gegen den Innen
durchmesser der radial äußeren Torsionsfeder gepreßt werden. Durch das gerin
gere Gewicht der radial inneren Torsionsfeder reduziert sich aber die fliehkraft
bedingte Durchbiegung. Außerdem sind beide Torsionsfedern zumeist in einem
mit viskosem Medium zumindest teilweise befüllten Fettraum angeordnet, so daß
sich bei Stahl/Stahl-Kontakt der Torsionsfedern untereinander ein relativ kleiner
Reibwert einstellt. Anders ist die Situation im Fall der äußeren Torsionsfeder,
wenn der Federtopf oder der Gleitschuh, mit welchen sie jeweils Reibkontakt hat,
aus Kunststoff bestehen, der aus Festigkeitsgründen Glas- oder Kohlefasern ent
hält, die durch Verschleiß an die Oberfläche gelangen. Erhöhte Brems- bzw.
Blockierwirkung ist die Folge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungseinrichtung eines Tor
sionsschwingungsdämpfers so auszubilden, daß eine Hemmung von Windungen
von Torsionsfedern bei Stauchung derselben vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1
gelöst. Hierbei kommt dem formstabilen Versteifungselement die Aufgabe zu, die
Torsionsfeder gegen fliehkraftbedingte Einflüsse abzustützen, so daß auch bei
höheren Drehzahlen des Torsionsschwingungsdämpfers um seine Drehachse die
Krümmung der Torsionsfeder weitgehend derjenigen im unbelasteten Zustand
entspricht. Der Grad der Relativkrümmung der Torsionsfeder gegenüber dem Ver
steifungselement wird hierbei über die Durchmesserdifferenz zwischen dem Au
ßendurchmesser des Versteifungselementes und dem Innendurchmesser der Tor
sionsfeder vorgegeben. Hierbei sind anspruchsgemäß unterschiedliche Ausfüh
rungsformen für das Versteifungselement denkbar. So kann dieses beispielsweise
einstückig ausgebildet sein und ist daher entweder kürzer als die Torsionsfeder
bei größtmöglicher Stauchung derselben, oder aber das Versteifungselement ist
in Umfangsrichtung größer als die Torsionsfeder bei maximaler Stauchung, wobei
allerdings der Längenüberschuß des Versteifungselementes an einem anderen
Bauteil der Dämpfungseinrichtung aufgenommen werden muß, oder das Verstei
fungselement ist durch mehrteilige Ausführung verkürzbar, indem zumindest ei
nes dieser Teile in einem anderen versenkbar ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
im einzelnen:
Fig. 1 die Teilansicht eines Torsionsschwingungsdämpfers mit einer Dämp
fungseinrichtung, an welcher Torsionsfedern über Gleitelemente gehal
ten sind und ein einteiliges Versteifungselement umschließen, das kürzer
als die Torsionsfedern bei maximaler Stauchung derselben ist;
Fig. 2 eine Herauszeichnung zweier Gleitelemente mit Torsionsfedern und ei
nem einteiligen Versteifungselement, das länger als die Torsionsfedern
bei maximaler Stauchung derselben ist;
Fig. 3 wie Fig. 2, aber mit einem mehrteiligen Versteifungselement.
In Fig. 1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer in Form eines Zweimassen
schwungrades herausgezeichnet, das eine erste Schwungmasse als antriebsseiti
ges Übertragungselement 3 und eine mit demselben um die gleiche Drehachse
drehbare Schwungmasse als abtriebsseitiges Übertragungselement 5 aufweist.
Auf den konstruktiven Aufbau eines derartigen Torsionsschwingungsdämpfers
soll nicht näher eingegangen werden, da er im wesentlichen aus der eingangs
bereits genannten DE 41 28 868 A1 entnehmbar ist. An dieser Stelle soll ledig
lich auf die Dämpfungseinrichtung 1 zwischen den beiden Übertragungselemen
ten 3, 5 eingegangen werden.
Zur Aufnahme dieser Dämpfungseinrichtung 1 ist im antriebsseitigen Übertra
gungselement 3 ein Ringraum 7 ausgebildet, in welchen ein an der radialen Au
ßenseite einer dem abtriebsseitigen Übertragungselement 5 zugeordneten Naben
scheibe 19 vorgesehenes Ansteuerelement 17 ragt. Mit diesem Ansteuerele
ment 17 sind, in Umfangsrichtung gesehen, beidseits jeweils ein Federtopf 11 in
Anlage, von denen in Fig. 1 einer dargestellt ist. Dieser weist eine Umfangsab
stützung 40 für ein Ende einer radial äußeren Torsionsfeder 34 und einer in der
selben angeordneten zweiten Torsionsfeder 35 auf. Die radial äußere Torsionsfe
der 34 wird auf ihren letzten, dem Federtopf 11 zugewandten Windungen 18 von
einer Radialabstützung 25 dieses Federtopfes 11 gehalten, wobei das umfangs
seitige freie Ende 27 dieser Radialabstützung 25 auf einen Gleitschuh 13 zu ge
richtet ist, an dessen Umfangsabstützung 40 sich die jeweils anderen Enden der
Torsionsfedern 34 und 35 abstützen und der ebenso wie der Federtopf 11 als
Gleitelement 9 wirksam ist. Auch die letzten Windungen 18, 20 an diesem Ende
der Torsionsfedern 34, 35 sind von einer Radialabstützung 26 des Gleitschuhs 13
umhüllt, wobei diese Radialabstützung 26 auf den Federtopf 11 zu gerichtet ist.
Zwischen dem freien Ende 28 der Radialabstützung 26 und dem freien Ende 27
der Radialabstützung 25 verbleibt, solange die Torsionsfedern 34, 35 nicht ex
trem gestaucht sind, ein Zwischenraum 42, der ebenso wie der restliche Rin
graum 7 zumindest teilweise mit viskosem Medium befüllt und demnach Teil ei
ner Fettkammer 15 ist. Durch die beiden Torsionsfedern 34, 35 wird ein Energie
speicher 36 gebildet. Dieser ist über den Gleitschuh 13 mit einem weiteren
Energiespeicher 36 verbunden, wobei der Gleitschuh 13 an seiner einem weiteren
Gleitschuh 13 zugewandten Seite eine weitere Radialabstützung 26 aufweist.
Nach einer vorbestimmbaren Anzahl solcher Energiespeicher 36 stützt sich diese
Dämpfungseinrichtung 1 in nicht dargestellter Weise an einem weiteren Ansteu
erelement ab, das am antriebsseitigen Übertragungselement 3 vorgesehen ist.
Auf diese Weise werden eingeleitete Torsionsschwingungen über die Dämp
fungseinrichtung 1 von einem der Übertragungselemente auf das jeweils andere
geleitet.
In Fig. 1 sind die Torsionsfedern 34, 35 in lastfreiem Zustand ohne Drehbewe
gung des Torsionsschwingungsdämpfers dargestellt. Unter Last sind die einzel
nen Windungen 18, 20 gemäß Fig. 2 und 3 dichter aneinander angenähert, wäh
rend fliehkraftbedingt gleichzeitig die Torsionsfedern 34, 35 eine Krümmung nach
radial außen erfahren und hierbei sowohl im Bereich der Radialabstützung 25 des
Federtopfes 11 als auch im Bereich der Radialabstützung 26 des Gleitschuhs 13
jeweils an deren radialen Innenseiten 30 zur Anlage kommen wollen. Um dies zu
verhindern, umschließt die radial innere Torsionsfeder 35 ein formstabiles Ver
steifungselement 21 mit einem radialen Spiel, welches die fliehkraftbedingte Re
lativkrümmung dieser Torsionsfeder 35 gegenüber dem Versteifungselement 21
vorgibt. Die Torsionsfeder 35 ist ihrerseits wiederum von der Torsionsfeder 34
umschlossen, so daß letztendlich auch die letztgenannte ihre Krümmungsbegren
zung durch das Versteifungselement 21 erhält.
Zwar ermöglicht das radiale Spiel zwischen den Torsionsfedern 34 und 35 einer
seits sowie zwischen der Torsionsfeder 35 und dem Versteifungselement 21 an
dererseits, daß fliehkraftbedingt bei Rotation des Torsionsschwingungsdämpfers
um seine Drehachse insbesondere die Torsionsfeder 34 eine Krümmung nach ra
dial außen erfährt, aber diese Krümmung wird durch das Versteifungselement 21
im wesentlichen begrenzt, so daß keine Gefahr besteht, daß sich insbesondere
Windungen 18, die sich im Zwischenraum 42 zwischen den freien Enden 27, 28
der Radialabstützungen 25, 26 befinden, in den Zwischenraum 42 eindringen und,
bei Stauchung der Torsionsfedern 34, 35, am freien Ende 27, 28, der von der Sei
te einer Momenteneinleitung abgewandten Radialabstützung 25, 26 festhaken
kann. Statt dessen ist jede dieser Windungen 18 so geführt, daß sie bei einer
Stauchung der Torsionsfeder 34 unter die radiale Innenseite 30 der jeweiligen
Radialabstützung 25, 26 eindringen kann, wobei die Stauchung begrenzt ist, so
bald die beiden Radialabstützungen 25, 26 mit ihren freien Enden 27, 28 in Anlage
aneinander kommen. Die Radialabstützungen 25, 26 sind dann als Anschläge
wirksam.
Das Versteifungselement 21 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem bislang
beschriebenen darin, daß es länger als die Torsionsfedern 34, 35 bei größtmögli
cher Stauchung der letztgenannten ist. Hierfür ist allerdings am Gleitschuh 13 ein
Durchgang 44 und am Federtopf 11 eine Kammer 46 vorgesehen. Bei Stauchung
der Torsionsfedern 34, 35 unter die Länge des Versteifungselementes 21 dringt
dieses mit seinem im Fig. 2 linken Ende 50 in den Durchgang 44 und mit seinem
in Fig. 2 rechten Ende 52 in die Tasche 46 ein. Der Vorteil eines solchen relativ
langen Versteifungselementes 21 liegt darin, daß die Torsionsfedern 34, 35 auch
in unverformtem Zustand auf einer relativ großen Erstreckungslänge radial ab
stützbar sind.
Den gleichen Vorteil bietet die Ausführungsform nach Fig. 3, bei welcher das
Versteifungselement 21 mehrteilig ausgebildet ist, und zwar mit einem mittigen
Stößel 54, der beiderends in Hülsen 56, 58 eingreift, die mit ihren jeweils vom
Stößel 54 abgewandten Enden an der Umfangsabstützung 40 des jeweiligen
Gleitelementes 9 zur Anlage kommen. Die Funktion ist derart, daß bei Stauchung
der Torsionsfedern 34, 35 die beiden Enden des Stößels 54 tiefer in die Hül
sen 56, 58 eingeschoben werden. Auf diese Art ist das Versteifungselement 21
stets auf der gesamten Länge der Torsionsfedern 34, 35 wirksam, unabhängig
vom jeweiligen Verformungszustand derselben. Selbstverständlich ist eine solche
Ausführungsform auch mit einem Stößel und nur einer Hülse denkbar, wobei der
Stößel in einem der Gleitelemente 9 und die Hülse im jeweils anderen zur Anlage
kommen oder in demselben eingelassen sein kann. Die Rückbewegung von Stö
ßel 54 und Hülsen 56, 58 in deren Relativstellung vor Stauchung der Torsionsfe
dern 34, 35 wird durch Federelemente 60 erzielt, wie sie beispielhaft in den Hül
sen 58 eingezeichnet sind.
1
Dämpfungseinrichtung
3
antriebss. Übertragungselement
5
abtriebss. Übertragungselement
7
Ringarm
9
Gleitelemente
11
Federtopf
13
Gleitschuh
15
Fettkammer
17
Ansteuerelement
18
Windungen
19
Nabenscheibe
20
Windungen
21
formstabiles Versteifungselement
25
,
26
Radialabstützung
27
,
28
freies Ende
30
radial Innenseite
32
Stirnseite
34
,
35
Torsionsfeder
36
Energiespeicher
38
Beschichtung
40
Umfangsabstützung
42
Zwischenraum
44
Durchgang
46
Tasche
50
,
52
Enden
54
Stößel
56
,
58
Hülsen
60
Federelemente
Claims (4)
1. Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitigen Übertragungsele
ment und einem gleichachsig hierzu drehauslenkbaren abtriebsseitigen Über
tragungselement, das mit dem antriebsseitigen Übertragungselement über ei
ne mit Energiespeichern in Form wenigstens einer Torsionsfeder versehene
Dämpfungseinrichtung verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Torsionsfeder (35) zumindest auf einem Teil ihrer Ersteckungslänge
ein formstabiles Versteifungselement (21) umgreift, wobei über die Durch
messerdifferenz zwischen dem Außendurchmesser des Versteifungselemen
tes (21) und dem Innendurchmesser der Torsionsfeder (35) die Relativbe
wegbarkeit der letztgenannten gegenüber dem Versteifungselement (21) vor
gebbar ist.
2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Versteifungselement (21) maximal die Länge der Torsionsfeder (35)
bei größtmöglicher Stauchung derselben aufweist.
3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 mit in Umfangsrichtung ver
schiebbar angeordneten, wenigstens eine Umfangsabstützung für eine Torsi
onsfeder aufweisenden Gleitelementen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge des Versteifungselementes (21) die Größe der Torsionsfe
der (35) bei größtmöglicher Stauchung der letztgenannten übertrifft und zur
Aufnahme wenigstens eines bei diesem Verformungszustand der Torsionsfe
der (35) über dieselbe hinausragenden Endes (50, 52) des Versteifungsele
mentes (21) zumindest an einem der Gleitelemente (9) ein Durchgang (44)
oder eine Tasche (46) zur Aufnahme dieses Endes (50, 52) vorgesehen ist.
4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Versteifungselement (21) mehrteilig ausgebildet ist, wobei wenig
stens eines (54) dieser Teile (54, 56, 58) axial zumindest auf einem Abschnitt
seiner Länge in zumindest einem anderen (56, 58) dieser Teile (54, 56, 58)
versenkbar ist.
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1997
- 1997-07-12 DE DE1997129999 patent/DE19729999B4/de not_active Expired - Fee Related
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Effective date: 20130201 |
|
R028 | Decision that opposition inadmissible now final |
Effective date: 20140314 |