DE19729999A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dämpfungseinrichtung - Google Patents

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.

Bezugszeichenliste

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.