DE19909044B4 - Drehschwingungsdämpfer - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher verdrehbaren Bauelementen, welche Beaufschlagungsbereiche zur Komprimierung des Energiespeichers besitzen. Weiterhin betrifft die Erfindung besondere Ausgestaltungen von Energiespeichern für die Verwendung in Verbindung mit Drehschwingungsdämpfern.
- Durch die
US-PS 5,377,796 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler bekannt geworden, bei dem ein Drehschwingungsdämpfer verwendet wird, dessen Energiespeicher aus einer äußeren Schraubenfeder und einer darin aufgenommenen Innenschraubenfeder bestehen. Die innere und die äußere Schraubenfeder weisen dabei zumindest annähernd die gleiche Länge auf. - Derartige Energiespeicher werden auch, wie dies aus der
US-PS 5,367,919 zu entnehmen ist, bei aus mehreren Massen bestehenden Schwungrädern verwendet. Die Energiespeicher sind dabei zwischen der mit einem Antriebsmotor verbindbaren Primärschwungmasse und der mit einem Getriebe über eine Kupplung verbindbaren Sekundärschwungmasse vorgesehen, und zwar derart, daß zwischen den beiden Schwungmassen eine Relatiwerdrehung entgegen der Wirkung der Energiespeicher ermöglicht ist. Die Energiespeicher werden bei einer Relativverdrehung zwischen den beiden Schwungmassen durch die an diesen vorgesehenen Beaufschlagungsbereichen komprimiert. - Weitere Vorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 196 48 342 A1 , derDE 196 03 248 A1 , derUS 5 377 796 A , derDE 44 06 826 A1 und derUS 5 709 371 A bekannt. - Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Drehschwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine einwandfreie Beaufschlagung bzw. Funktion der Energiespeicher gewährleisten, und zwar in allen auftretenden Betriebsbedingungen. Auch soll gewährleistet sein, daß eine besonders einfache Montage sowie kostengünstige Herstellung von Drehschwingungsdämpfern möglich ist. Die konstruktive Ausgestaltung des Drehschwingungsdämpfers bzw. der Energiespeicher soll außerdem auch eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten bzw. Anpassungsmöglichkeiten der zwischen den beiden relativ zueinander verdrehbaren Bauelementen vorhandenen Drehmomentkennlinie bzw. Verdrehwiderstandskennlinie ermöglichen. Es sollen also zumindest über Teilbereiche des gesamten Verdrehwinkels zwischen den Bauelementen sowohl sehr weiche, also eine geringe Verdrehwiderstandsrate aufweisende Verdrehabschnitte als auch Verdrehbereiche mit einer höheren Verdrehwiderstandsrate realisierbar sein. Weiterhin sollen die Energiespeicher derart ausgebildet und angeordnet werden, daß sie praktisch keine Unwucht innerhalb des Drehschwingungsdämpfers erzeugen.
- Die Aufgabe wird durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Energiespeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 26 gelöst.
- Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß der wenigstens eine, zwi- schen den zueinander verdrehbaren Bauelementen vorgesehene Energiespeicher aus wenigstens zwei Schraubenfedern besteht, von denen die eine zumindest teilweise innerhalb des durch die Windungen der anderen Schraubenfeder gebildeten Hohlraumes aufgenommen ist, wobei wenigstens eine Windung der ersten und/oder der zweiten Feder derart ausgebildet ist, daß innerhalb der Erstreckung des Hohlraumes sich zumindest ein Windungsabschnitt der ersten Feder mit zumindest einem Windungsabschnitt der zweiten Feder - im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Energiespeichers betrachtet - überlagern bzw. überschneiden, wodurch zumindest in einer der Achsrichtungen des Energiespeichers die beiden Federn relativ zueinander gegen Verschiebung gesichert sind. Durch das radiale Überdecken von zumindest Abschnitten von Federwindungen der beiden Federn wird also die radial innere Feder gegenüber der sie umgebenden radial äußeren Feder in Richtung der Längsachse des Energiespeichers gesichert. Um diese Sicherung zu gewährleisten, besitzt also wenigstens eine der beiden Schraubenfedern wenigstens zwei Arten von Windungen, wobei die erste Art zur Längssicherung der beiden Federn relativ zueinander dient und die wenigstens zweite Art frei verformbar sind gegenüber den benachbarten Windungen der anderen Feder.
- Für die Funktion und den Aufbau des Drehschwingungsdämpfers sowie für die Herstellung des Energiespeichers kann es besonders vorteilhaft sein, wenn alle Windungen der zweiten, äußeren Schraubenfeder zumindest im wesentlichen den gleichen Innenradius aufweisen und somit auch den gleichen mittleren Windungsradius, wobei weiterhin wenigstens eine Windung der ersten, inneren Feder zumindest einen Windungsabschnitt aufweist, dessen gegenüber der Längsachse des Energiespeichers vorhandenen radial äußeren Bereiche einen Abstand gegenüber dieser Längsachse besitzen, der größer ist als besagter Innenradius. Durch eine derartige Ausgestaltung der beiden Energiespeicher in bezug aufeinander können zumindest die radial äußeren Bereiche des Windungsabschnittes sich zumindest an einer Windung der äußeren Feder axial abstützen und/oder zwischen zwei benachbarte Windungen der äußeren Feder radial zumindest geringfügig eingreifen, wodurch die innere Feder gegenüber der äußeren Feder in Achsrichtung des Energiespeichers gegen Verschiebung gesichert ist. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die äußere Feder zumindest eine Windung aufweist, die zumindest einen Windungsabschnitt besitzt, dessen gegenüber der Längsachse des Energiespeichers betrachteten radial inneren Bereiche einen geringeren Abstand gegenüber dieser Längsachse besitzen, als der Außenradius der Windungen der inneren Feder. Bei einer derartigen Ausgestaltung können zumindest die inneren Bereiche des besagten Windungsabschnittes zwischen zwei benachbarte Windungen der inneren Feder wenigstens geringfügig radial eingreifen, wodurch ebenfalls eine Verschiebung zwischen den beiden Schraubenfedern verhindert wird.
- Der zu Verwendung in Verbindung mit einem Drehschwingungsdämpfer vorgesehene erfindungsgemäße Energiespeicher besitzt in vorteilhafter Weise wenigstens folgende Merkmale:
- - entlang seiner Längsachse sich erstreckende Federwindungen;
- - er besteht aus wenigstens einer ersten Schraubenfeder, die zumindest teilweise mit dem durch die Windungen einer zweiten Schraubenfeder begrenzten Federinnenraum aufgenommen ist;
- - wenigstens eine Windung der ersten und der zweiten Schraubenfeder sind in bezug aufeinander derart ausgebildet, daß diese sich innerhalb der Erstreckung des besagten Federinnenraums und in bezug auf besagte Längsachse - in radialer Richtung betrachtet - zumindest über einen Abschnitt ihrer Erstreckung radial überlagern.
- Die Außenfeder und die Innenfeder können in besonders einfacher Weise dadurch in Längsrichtung zueinander positioniert werden, daß die Windungen der äußeren Feder zumindest im wesentlichen den gleichen Innenradius bzw. Innendurchmesser aufweisen und wenigstens eine Windung der inneren Feder zumindest einen Windungsabschnitt aufweist, dessen gegenüber der Längsachse des Energiespeichers radial äußeren Bereiche einen Abstand gegenüber dieser Längsachse besitzen, der größer ist als besagter Innenradius bzw. Innendurchmesser. Durch eine derartige Auslegung können die besagten äußeren Bereiche zwischen zwei benachbarte Windungen der äußeren Feder radial eingreifen, wodurch die innere Feder gegenüber der äußeren Feder gegen Verschiebung gesichert ist. In vorteilhafter Weise kann die innere Feder wenigstens eine Federwindung aufweisen, die gegenüber den innerhalb der äußeren Feder frei elastisch verformbaren Windungen der inneren Feder einen größeren Außendurchmesser aufweist. Zweckmäßig kann es sein, wenn mehrere Windungen der Innenfeder mit Windungen der Außenfeder sich zumindest stellenweise radial überdecken bzw. überschneiden. Sofern zur axialen Sicherung zwischen den beiden Federn die Innenfeder mehrere Windungen aufweist, ist es zweckmäßig, wenn diese Windungen zumindest annähernd aneinander anliegen, also praktisch auf Block aneinanderliegend ausgebildet sind. Die diese Windungen umgebenden Windungen der äußeren Feder können ebenfalls derart ausgebildet sein.
- Die einen Energiespeicher bildenden beiden Federn sind vorzugsweise derart angeordnet, daß zumindest an einem Ende des Energiespeichers die entsprechenden Endwindungen beider Federn zumindest annähernd bündig sind. Obwohl es zweckmäßig sein kann, wenn die innere Feder und die äußere Feder zumindest annähernd die gleiche Längen- bzw. winkelmäßige Erstreckung aufweisen, ist es für viele Anwendungsfälle vorteilhaft, wenn die innere Feder kürzer ist als die äußere, da dadurch ein Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens einer zweistufigen Federkennlinie in einfacher Weise realisierbar ist. Für manche Anwendunsfälle kann es auch zweckmäßig sein, wenn beide Federenden der inneren Feder in Bezug auf die entsprechend zugeordneten Federenden der äußeren Feder zurückversetzt sind. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn zumindest an einem Federende der äußeren Feder die Innenfeder um einen gewissen Betrag hervorsteht. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann es zweckmäßig sein, wenn die eine Verschiebung der beiden Federn verhindernde formschlüssige Verbindung beabstandet ist von den Federenden der äußeren Feder, wobei dann zwischen dieser Verbindungsstelle und wenigstens einem Federende der äußeren Feder die Innenfeder komprimierbare bzw. elastisch verformbare Windungen besitzen kann.
- Um bei Fliehkrafteinwirkung auf den Energiespeicher eine optimale Abstützung zwischen den Windungen der inneren und äußeren Feder zu gewährleisten, können diese Federn in vorteilhafter Weise einen in Achs- bzw. Längsrichtung des Energiespeichers betrachteten, entgegengerichteten Windungssinn aufweisen. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch von Vorteil sein, wenn beide Federn den gleichen Windungssinn besitzen, wobei es zumindest dann zweckmäßig ist, wenn die Windungssteigung der inneren Feder von der Windungssteigung der äußeren Feder abweicht, vorzugsweise kleiner ist. Für manche Anwendungsfälle kann die Windungssteigung der inneren Feder auch größer sein als die der äußeren Feder. Bei Energiespeichern mit unterschiedlichem Windungssinn zwischen Außen- und Innenfeder können die Windungssteigungen ebenfalls entsprechend aufeinander abgestimmt werden.
- Um eine einwandfreie Beaufschlagung der Energiespeicher zu gewährleisten, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn beide Federn an wenigstens einem Endbereich und im nicht verspannten Zustand mindestens zwei im wesentlichen aneinanderliegende Windungen aufweisen. Dies bedeutet also, daß die letzte Windung zumindest stellenweise an der vorletzten Windung anliegt. Die letzte Windung der Energiespeicher ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß diese in Bezug auf den verwendeten Drahtdurchmesser den geringstmöglichen Steigungswinkel besitzt. Wie an sich bekannt, sind die Endwindungen vorzugsweise mechanisch behandelt, zum Beispiel angeschliffen, so daß sie zumindest stellenweise eine Fläche bilden, welche eine fiktive Ebene tangiert, die zumindest im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Energiespeichers verläuft.
- In vorteilhafter Weise können die eine Verschiebesicherung zwischen den beiden Federn bewirkenden Windungen der Innenfeder und/oder der Außenfeder auch derart ausgebildet sein, daß sie eine von der ringförmigen Form abweichende Form aufweisen. So kann eine derartige Windung z.B. eine oval- bzw. ellipsenförmige Ausgestaltung besitzen. Es sind jedoch auch dreieckige oder mehreckige Gestaltungen möglich. Diese speziellen Gestaltungen können in besonders einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß die entsprechende Windung bzw. Windungen zunächst ringförmig ausgebildet werden und danach durch Kaltverformung in die gewünschte Form gebracht werden. Derartige verformte Windungen können in besonders vorteilhafter Weise an der inneren Feder des Energiespeichers vorgesehen werden.
- Um die Verankerung zwischen den sich radial überdeckenden Windungen der beiden Federn herzustellen, kann die Innenfeder in die Außenfeder eingeschraubt werden. Durch entsprechende Dimensionierung und Anordnung der sich radial überdeckende Windungsbereiche der Innen- und Außenfeder kann die Verbindung zwischen den beiden Federn auch durch elastische Verformung der radial ineinander greifenden Windungen erzielt werden, so daß dann eine Art elastische Schnappverbindung zwischen den beiden Federn vorhanden ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Innenfeder durch axiales Hineindrücken in die Außenfeder mit letzterer verbunden werden. Beim Hineindrängen der inneren Feder in die äußere Feder werden dabei die eine Verriegelung herstellenden Windungen elastisch verformt, und zwar können die entsprechenden Windungen der Außenfeder aufgeweitet und/oder die entsprechenden Windungen der Innenfeder zusammengedrückt werden. Die Federn sind vorzugsweise aus Stahldraht hergestellt.
- Obwohl es zur axialen Sicherung zwischen den den beiden Federn ausreicht, wenn eine gewisse radiale Überschneidung zwischen Windungen der äußeren und Windungen der inneren Feder vorhanden ist und somit zumindest ein geringes Spiel bzw. radiale Verlagermöglichkeit zwischen den die Sicherung gewährleistenden Windungen vorhanden sein kann, kann es für viele Anwendungsfälle besonders zweckmäßig sein, wenn die Windungsbereiche bzw. die Windungen, welche eine Axialsicherung der beiden Federn gewährleisten, derart ausgebildet sind, daß die zugeordneten Windungsbereiche der äußeren Feder und der inneren Feder mit einer gewissen radialen Verspannung aneinander liegen, also zumindest geringfügig radial elastisch verspannt sind.
- Die erfindungsgemäße Festlegung der Innenfeder gegenüber der Außenfeder kann in besonders vorteilhafter Weise bei Energiespeichern Verwendung finden, die im entspannten Zustand bereits eine vorgekrümmte Form aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zumindest die äußere Feder diese vorgekrümmte Form aufweist. Zweckmäßig kann es jedoch auch sein, wenn auch die Innenfeder eine solche vorgekrümmte Form besitzt. Bezogen auf die Längsachse des Energiespeichers können dabei beide Schraubenfedern zumindest annähernd den gleichen Krümmungsradius besitzen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn Innen- und Außenfeder einen unterschiedlichen Krümmungsradius aufweisen. Die vorgekrümmte Form eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für Energiespeicher mit einem großen Längen - Außendurchmesser - Verhältnis, z. B. in der Größenordnung von 5 bis 20.
- In besonders vorteilhafter Weise eignen sich die erfindungsgemäßen Energiespeicher für den Einsatz bei einem Drehschwingungsdämpfer, der Bestandteil eines aus mehreren Massen bestehenden Schwungrades ist, oder ein solches bildet. Derartige Energiespeicher können jedoch auch bei Dämpfern für Drehmomentwandler oder Kupplungsscheiben Verwendung finden. In vorteilhafter Weise werden die Drehschwingungsdämpfer zwischen Motor und Getriebe eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Derartige Drehschwingungsdämpfer bzw. Energiespeicher können jedoch auch bei Riemenscheiben mit Torsionsdämpfern Verwendung finden.
- Eine Axialsicherung zwischen einer Innenfeder und einer diese aufnehmenden Außenfeder kann auch dadurch hergestellt werden, daß die Außenfeder zumindest an einem Ende eine Endwindung besitzt mit einer Innenfase, die konisch bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei die fiktive Spitze in die Feder gerichtet ist. Diese Innenfase bildet einen Freiraum, welcher eine Endwindung der inneren Feder aufnimmt, wobei diese Endwindung einen größeren Außendurchmesser besitzt als der durch die angefaste Endwindung der äußeren Feder begrenzte Innendurchmesser. Durch eine derartige Ausgestaltung kann sich die Endwindung der Innenfeder an der die Innenfase begrenzenden Fläche axial abstützen. Die Endwindung der inneren Feder hat dabei einen größeren Außen- bzw. mittleren Durchmesser als die übrigen sich in die Außenfeder axial hineinstreckenden Federwindungen der Innenfeder.
- Bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Energiespeichern kann es besonders vorteilhaft sein, wenn zumindest die Endwindungen der inneren und äußeren Schraubenfedern eine in Bezug auf den die Windungen bildenden Drahtdurchmesser geringstmögliche Steigung aufweisen und derart angeschliffen sind, daß sie eine zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse des Energiespeichers verlaufenden Ebene tangieren.
- Gemäß einer anderen Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung können die Windungen der inneren und äußeren Schraubenfeder derart aufeinander abgestimmt sein, daß die eine axiale Sicherung der beiden Federn gewährleistenden Federbereiche von den Enden des Energiespeichers beabstandet sind . Die innere Feder kann dabei bezogen auf die die axiale Sicherung mit der Außenfeder gewährleistenden Bereiche lediglich in eine axiale Richtung bzw. nur auf einer Seite oder aber in beide axiale Richtungen, also auf beiden Seiten, sich innerhalb der Außenfeder axial erstreckende und elastisch verformbare Federwindungen besitzen. Dies bedeutet also, daß zumindest zwischen einem Ende des Energiespeichers und dem die axiale Sicherung beider Federn gewährleistenden Federbereichen komprimierbare Windungen der inneren Feder vorhanden sind. In vorteilhafter Weise besitzt der mit solchen Energiespeichern ausgerüstete Schwingungsdämpfer Beaufschlagungsbereiche sowohl für die innere als auch die äußere Schraubenfeder, wobei in vorteilhafter Weise diese Beaufschlagungsbereiche derart ausgebildet sind, daß bei Beaufschlagung des entsprechenden Endes des Energiespeichers zunächst die Windungen der Innenfeder zumindest teilweise komprimiert werden, bevor daß die zugeorndete Endwindung der äußeren Feder beaufschlagt wird bzw. an den Beaufschlagungsbereichen zur Anlage kommt.
- Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Es zeigen:
-
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung, -
2 einen teilweise dargestellten Schnitt gemäß der Linie II/II der1 , -
2a eine Vergrößerung des unteren Endabschnittes des in2 gezeigten Energiespeichers - die
3 bis6 eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsmöglichkeit eines Energiespeichers zur Verwendung bei einer Einrichtung gemäß den1 und2 , - die
7 eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Energiespeichers und - die
8 ,9eine zusätzliche erfindungsgemäße Ausgestaltungsmöglichkeit eines Energiespeichers. - Der in den
1 und2 teilweise dargestellte Drehschwingungsdämpfer bildet ein geteiltes Schwungrad1 , das eine an einer nicht gezeigten Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine befestigbare erste oder Primärschwungmasse2 sowie eine zweite oder Sekundärschwungmasse3 aufweist. Auf der zweiten Schwungmasse 3 ist eine Reibungskupplung unter Zwischenlegung einer Kupplungsscheibe befestigbar, über die eine ebenfalls nicht dargestellte Eingangswelle eines Getriebes zu- und abkuppelbar ist. Die Schwungmassen2 und3 sind über eine Lagerung4 zueinander verdrehbar gelagert, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel radial außerhalb von Bohrungen5 zur Durchführung von Befestigungsschrauben für die Montage der ersten Schwungmasse2 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Zwischen den beiden Schwungmassen2 und3 ist eine Dämpfungseinrichtung6 wirksam, die Energiespeicher7 umfaßt, von denen zumindest einer durch Schraubendruckfedern 8,9 gebildet ist. Wie insbesondere aus2 ersichtlich ist, ist die Schraubendruckfeder9 vollständig in dem durch die Windungen8a der Feder8 gebildeten Raum aufgenommen oder mit anderen Worten die beiden Schraubenfedern8 und9 sind über ihre Längserstreckung betrachtet ineinander geschachtelt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die in Umfangsrichtung betrachtete winkelmäßige Erstreckung bzw. Länge11 des in der Schraubenfeder8 aufgenommenen Abschnittes10 der Schraubenfeder9 geringer als die Erstreckung12 der äußeren Schraubenfeder8 . Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn die Feder9 um einen Betrag gegenüber der äußeren Feder8 kürzer ist, der in der Größenordnung zwischen 30 und 90 Winkelgrad, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 70 Winkelgrad liegt. Die Differenzlänge bzw. der Differenzwinkel kann jedoch auch größer oder kleiner sein. - Die beiden Schwungmassen
2 und3 besitzen Beaufschlagungsbereiche 14,15 bzw. 16 für die Energiespeicher7 . Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Beaufschlagungsbereiche 14,15 durch in die die erste Schwungmasse2 bildenden Blechteile 17,18 eingebrachte Anprägungen gebildet. Die axial zwischen den Beaufschlagungsbereichen 14,15 vorgesehenen Beaufschlagungsbereiche16 sind durch zumindest ein mit der Sekundärschwungmasse3 , beispielsweise über Niete19 , verbundenes flanschartiges Beaufschlagungsbauteil20 gebildet. Dieses Bauteil20 dient als Drehmomentübertragungselement zwischen den Energiespeichern7 und der Schwungmasse 3. Die Beaufschlagungsbereiche16 sind durch am Außenumfang des flanschartigen Beaufschlagungsmittels20 vorgesehene radiale Arme bzw. Ausleger16 gebildet. Das durch Kaltumformung von Blechmaterial hergestellte Bauteil17 dient zur Befestigung der ersten Schwungmasse2 bzw. des gesamten geteilten Schwungrades1 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine. Radial außen ist das Bauteil17 mit dem ebenfalls aus Blech hergestellten Bauteil18 verbunden. Die beiden Bauteile17 und18 bilden einen ringförmigen Raum21 , der einen torusartigen Bereich22 aufweist. Der ringförmige Raum21 bzw. der torusartige Bereich22 kann zumindest teilweise mit einem viskosen Medium, wie beispielsweise Fett, gefüllt sein. In Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Anformungen bzw. den Beaufschlagungsbereichen 14,15 bilden die Bauteile 17,18 Ausbuchtungen 23,24, die den torusartigen Bereich22 begrenzen und die Energiespeicher7 aufnehmen, sowie sowohl in radialer als auch in axialer Richtung führen. Zumindest bei rotierender Einrichtung1 stützen sich zumindest die Windungen der Federn8 an den den torusartigen Bereich22 radial außen begrenzenden Bereichen des Bauteiles17 und/oder18 ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein durch wenigstens eine gehärtete Blechzwischenlage bzw. Blecheinlage gebildeter Verschleißschutz25 vorgesehen, an dem sich zumindest die Federn8 radial abstützen. Der Verschleißschutz25 erstreckt sich in Umfangsrichtung in vorteilhafter Weise zumindest über die gesamte Länge bzw. Winkelerstreckung der entspannten Energiespeicher7 . Infolge der fliehkraftmäßigen Abstützung der Windungen zumindest der Federn8 wird zwischen diesen Windungen und den mit diesen in Reibeingriff stehenden Bauteilen eine drehzahlabhängige Reibungsdämpfung bei einer Längenänderung bzw. Kompression der Energiespeicher7 bzw. der Schraubenfedern8 erzeugt. - Radial innen trägt das sich radial erstreckende Bauteil I7 ein Zwischenteil bzw. eine Nabe
26 , das bzw. die den inneren Lagerring des Kugellagers4 aufnimmt bzw. trägt. Der äußere Lagerring des Kugellagers4 trägt die Schwungmasse3 . - Wie insbesondere aus
2 ersichtlich ist, sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Beaufschlagungsbereiche16 winkelmäßig kleiner ausgebildet als die die Energiespeicher7 in Umfangsrichtung positionierenden Beaufschlagungsbereiche 14,15, so daß ausgehend von der in2 dargestellten theoretischen Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung eine geringe Verdrehung in beide Drehrichtungen der Schwungmassen2 und3 zueinander ohne Federwirkung möglich ist. - Die
2a zeigt den vergrößerten unteren Endbereich des in2 gezeigten Energiespeichers7 , wodurch der Verlauf der einzelnen Windungen der Feder9 in Bezug auf den Verlauf der Windungen der Feder8 besser erkennbar ist. Die Schraubenfeder8 besitzt einen Endabschnitt27 , der wenigstens zwei voll umlaufende Windungen27 a besitzt. - Die Windungen
27a liegen zumindest annähernd wenigstens im radial inneren Bereich aneinander an. Im radial äußeren Bereich können die Windungen27a einen geringen Abstand aufweisen, der bedingt ist durch die Krümmung der Feder8 . Zumindest bei geraden Federn können die Windungen27a jedoch auch über ihre gesamte ringförmige Erstreckung aneinander anliegen oder aber einen geringen Abstand (bis zu einem Millimeter) aufweisen. Die im Endabschnitt27 vorgesehenen Windungen27a besitzen also praktisch die durch den Durchmesser des die Schraubenfeder8 bildenden Federdrahtes vorgegebene geringstmögliche Steigung. Vorteilhaft ist es, wenn der Endabschnitt27 derart bemessen ist, daß in diesem zwei bis fünf Windungen27a enthalten sind. Die Anzahl derartiger Windungen27a kann jedoch auch größer sein, wobei dann jedoch die Federkapazität des Energiespeichers7 entsprechend reduziert wird, da die Windungen 27a bereits im entspannten Zustand des Energiespeichers7 zumindest annähernd auf Block sind, also sich zumindest annähernd berühren. - Die zwischen den Endbereichen der Feder
8 vorhandenen Windungen27b sind durch entsprechende Wahl der Windungssteigung voneinander beabstandet und kommen erst bei Blockbeanspruchung der Feder8 zumindest im radial inneren Bereich aneinander zur Anlage. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Windungen27a und27b den gleichen mittleren Windungsdurchmesser 28. Diese Windungen könnten jedoch auch zumindest geringfügig voneinander differierende mittlere Windungsdurchmesser aufweisen. So können beispielsweise die Windungen27a einen kleineren mittleren Windungsdurchmesser aufweisen als die Windungen27b . Weiterhin kann die Feder8 derart ausgebildet werden, daß Windungen27b mit unterschiedlicher Steigung vorhanden sind. Dabei können in Längsrichtung der Feder8 betrachtet Windungen27b mit unterschiedlicher Steigung periodisch aufeinanderfolgend angeordnet sein, wobei jede Periode eine oder mehrere derartige Windungen aufweisen kann. Bei Einsatz von Federn, insbesondere gekrümmte bzw. Bogenfedern mit elastisch verformbaren Windungen unterschiedlicher Steigung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn ausgehend von den Endbereichen einer Feder die federnden Windungen zur Mitte der Feder hin bzw. zu einem Zwischenbereich der Feder hin eine sich vergrößernde bzw. zunehmende Steigung aufweisen. - Wie aus
2a zu entnehmen ist, besitzt die Innenfeder9 einen Endbereich29 , der wenigstens eine voll umlaufende Windung30 aufweist, im dargestellten Ausführungsbeispiel zumindest annähernd drei solche Windungen30 , welche zur axialen Sicherung der Innenfedern9 gegenüber der äußeren Feder8 dienen. Hierfür sind die Windungen30 in Bezug auf die diese umgebenden Windungen 27a derart ausgebildet, daß sie über ihren Umfang betrachtet zumindest abschnittsweise sich radial überschneiden bzw. überdecken mit den zur Achse31 des Energiespeichers7 weisenden Bereichen32 der Windungen27a . Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß2a ist hierfür der Außendurchmesser33 der Windungen30 größer ausgebildet als der Innendurchmesser34 der Windungen27a . In den Abschnitten27 ,29 sind die Windungen27a ,30 bezüglich ihrer Steigung derart aufeinander abgestimmt, daß zumindest eine, vorzugsweise mehrere Windungen30 zwischen zwei axial benachbarte Windungen 27a radial eingreifen, wie dies aus2a erkennbar ist. Durch eine derartige Auslegung können sich also die Windungen30 an den benachbarten Windungen 27a - in axialer Richtung des Energiespeichers7 betrachtet - axial abstützen, wodurch die Feder9 innerhalb der Feder8 positioniert wird. Die sich an die Windungen30 anschließenden Federwindungen35 der Feder9 haben einen Außendurchmesser36 , der höchstens gleich groß, vorzugsweise etwas kleiner ist als der Innendurchmesser34 der diese umgebenden Windungen27a bzw.27b der Feder8 . Die Länge bzw. winkelmäßige Erstreckung der Abschnitte27 ,29 kann zumindest annähernd gleich oder unterschiedlich sein, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn der Abschnitt29 zumindest etwas größer ist als der Abschnitt27 . Die Windungen27a und30 können in Bezug aufeinander derart ausgebildet sein, daß sie ohne bzw. praktisch ohne Vorspannung oder gar mit einem geringen Spiel ineinander geschachtelt sind. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Windungen27a und30 bezüglich der zusammenwirkenden Durchmesser bzw. der in Kontakt kommenden Anlagebereiche derart ausgebildet sind, daß sie mit einer bestimmten radialen Vorspannung aneinander liegen. Letzteres ist insbesondere bei geraden Federn von Vorteil, da dadurch ein Verdrehen der Innenfeder9 gegenüber der Außenfeder8 vermieden werden kann. Bei gekrümmten Federn 8,9 ist eine derartige Vorspannung jedoch nicht zwingend erforderlich, da aufgrund der Krümmung die Innenfeder9 sich nicht gegenüber der Außenfeder8 unkontrolliert verdrehen kann. - Zur Montage der Innenfeder
9 und der Außenfeder8 kann die Innenfeder9 in die Außenfeder8 eingepresst werden, wobei hierbei die Windungen27a und30 sich entsprechend radial elastisch verformen. Eine derartige Verbindung wirkt also ähnlich wie eine elastische bzw. federnde Schnappverbindung. Bei einer größeren Differenz zwischen den beiden Durchmessern33 und34 kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Feder9 in die Feder8 ähnlich wie eine Schraube hineingedreht wird. - Vorteilhaft ist es, wenn wie dargestellt die einander zugeordneten Enden der Federn 8,9 bzw. die entsprechenden Endwindungen bündig bzw. zumindest annähernd bündig sind. Wie aus
2 zu entnehmen ist, besitzen die Windungen35 der Feder9 , welche innerhalb des durch die Windungen8a bzw.27b der Feder8 begrenzten Kanals bzw. Hohlraumes37 aufgenommen sind, den gleichen Wickelsinn, also die gleiche Steigungsrichtung wie die Windungen der Feder8 . Die Steigungsgröße der Windungen27b und35 können dabei gleich groß sein oder unterschiedlich, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn die Steigungsgröße der Windungen35 kleiner ist als die der Windungen27b . Letzteres ist in den Figuren dargestellt. Durch die kleineren Steigungen der Windungen35 bzw. durch entsprechende Abstimmung der Steigungen der Windungen35 und27b sowie entsprechende Auslegung des diese bildenden Drahtquerschnittes wird verhindert, daß Windungen35 zwischen Windungen27b eingeklemmt werden können, was bei falscher Auslegung insbesondere unter Fliehkrafteinwirkung erfolgen könnte, da sich zumindest dann die Feder9 an der Feder8 radial abstützt. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verriegelung bzw. die axiale Positionierung zwischen den beiden Schraubenfedern
8 und9 an einem Endbereich des Energiespeichers7 vorgesehen. Entsprechend aufeinander abgestimmte Windungen27a ,30 bzw. die Bereiche27 ,29 können jedoch auch an einer beliebigen Stelle der winkelmäßigen Erstreckung bzw. Längserstreckung 11,12 der Federn 8,9 vorgesehen werden, wie dies im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel noch beschrieben wird. - Zweckmäßig kann es sein, wenn die beiden Schraubenfedern 8,9 zumindest annähernd den gleichen Drahtdurchmesser aufweisen. Für viele Anwendungsfälle ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Drahtquerschnitt der Schraubenfeder
9 einen kleineren Durchmesser besitzt als derjenige der Schraubenfeder8 . - Beim Komprimieren eines Energiespeichers
7 werden dessen in Umfangsrichtung betrachteten Stirnflächen38 ,39 bzw. die an diese angrenzenden Endwindungen der Feder8 und9 durch die Beaufschlagungsbereiche 14,15 oder 16 beaufschlagt. - Der Drahtquerschnitt der Federn 8,9 sowie deren jeweilige Windungssteigung, als auch die Erstreckung
11 der Feder9 und die Erstreckung12 der Feder8 sind vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, daß beim Durchfahren des vollen möglichen Verdrehwinkels zwischen den beiden Schwungmassen2 ,3 die Windungen8a der Feder8 auf Block gehen, und zwar bei einer Ausführungsform der Federn8 ,9 gemäß den2 und2a im radial inneren Bereich der Windungen8a . Für manche Anwendungsfälle kann der Energiespeicher7 jedoch auch derart ausgebildet sein, daß die Windungen der Federn9 auf Block gehen oder aber sowohl Windungen der Feder8 als auch Windungen der Feder9 auf Block gehen. - Für die Montage und die Funktion des Drehschwingungsdämpfers ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Schraubenfedern
8 ,9 im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form aufweist. Für die weitaus meisten Fälle wird es zweckmäßig sein, wenn beide Schraubenfedern8 ,9 im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form besitzen, wobei bezogen auf die Längsachse31 des Energiespeichers7 beide Schraubenfedern8 ,9 zumindest annähernd den gleichen Krümmungsradius besitzen können. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn zur Spannungsoptimierung im Federdraht der entsprechenden Feder der Krümmungsradius wenigstens einer der Federn8 ,9 größer oder kleiner ist als der mittlere Radius31 , auf dem ein solcher Energiespeicher7 verbaut wird. Wie insbesondere aus2 zu entnehmen ist, besitzt der Energiespeicher7 bzw. zumindest die Schraubenfeder8 ein großes Längen-Außendurchmesser-Verhältnis, wodurch große Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen bzw. Schwungradelementen2 ,3 ermöglicht sind. - Um die Lebensdauer der Federn 8,9 zu erhöhen bzw. einen Bruch der Endwindungen der Feder
8 und/oder9 zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn diese Endwindungen gemäß derDE-OS 42 29 416 ausgebildet werden. - Um die Bockfestigkeit bzw. Dauerfestigkeit der Federn
8 und/oder9 zu erhöhen, ist es zweckmäßig, wenn diese einen Drahtquerschnitt entsprechend derDE-OS 44 06 826 aufweisen und/oder entsprechend einem in dieser DE-OS beschriebenen Verfahren zur Erzeugung eines derartigen Querschnittes hergestellt sind. - Bei einer Ausgestaltung der Energiespeicher
7 gemäß2 können über den Umfang des ringförmigen Raumes21 zwei derartige Energiespeicher angeordnet werden, wobei, wie aus2 ersichtlich ist, der Einbau derart vorgenommen wird, daß praktisch keine Unwucht im System entstehen kann. Die Endabschnitte 27 bzw. 29 der Federn8 bzw.9 sind also diametral gegenüberliegend angeordnet. - Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus sind die in den Schraubenfedern
8 aufgenommenen Bereiche10 der Schraubenfedern9 in Umfangsrichtung gegenüber der Feder8 eindeutig positioniert, so daß die Abschnitte10 innerhalb der Schraubenfeder9 sich nicht verschieben bzw. nicht vagabundieren können. Dadurch wird die Ausbildung einer Unwucht während des Betriebes des Drehschwingungsdämpfers vermieden. - Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte zumindest eine Feder
8 auch zwei Schraubenfedern, die gemäß einer Feder9 ausgebildet sind, aufnehmen, und zwar könnte eine Feder8 gemäß2 auch an ihrem zweiten Endbereich39 eine bezüglich der Länge entsprechend abgestimmte Feder9 aufnehmen. Die Länge11 des jeweiligen Bereiches10 müßte gegebenenfalls entsprechend gekürzt bzw. angepasst werden, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn zwischen den einander zugewandten Endbereichen der entsprechenden Abschnitte10 der beiden Innenfedern ein Spiel bzw. Abstand vorhanden bleibt. - Die einzelnen Innenfedern können die gleiche Federrate aufweisen. Vorteilhaft kann es jedoch auch sein, wenn die Innenfedern eine verschiedene Federrate aufweisen.
- Der in den
3 bis5 dargestellte Energiespeicher107 besteht ebenfalls aus zwei Schraubenfedern108 ,109 , die in Richtung der Längsachse131 des Energiespeichers107 zueinander praktisch unverschiebbar gehaltert sind, und zwar in ähnlicher Weise, wie dies im Zusammenhang mit den1 bis2a bereits beschrieben wurde. Bezüglich der Ausgestaltung und Anordnung der Federn108 , 109 wird ebenfalls auf die in diesem Zusammenhang relevante Beschreibung der1 bis2a verwiesen. - Der Energiespeicher
107 unterscheidet sich im wesentlichen gegenüber dem Energiespeicher7 gemäß den2 und2a dadurch, daß die Windungen 127a und 130, welche die axiale Sicherung in Richtung der Längsachse131 zwischen den beiden Federn108 ,109 gewährleisten, einen radialen Eingriff besitzen, der sich nicht über praktisch den gesamten Umfang dieser Windungen127a , 130 erstreckt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Windungen130 der Federn 109 nicht kreisförmig ausgebildet sind, wie dies der Fall ist bei den beschriebenen Windungen30 der Feder9 . Wie insbesondere aus6 ersichtlich ist, welche eine Frontansicht des entsprechenden Endbereiches der Feder109 darstellt, sind die eine Verriegelung mit den Windungen127a der Feder108 gewährleistenden Windungen130 der Feder109 oval bzw. ellipsenförmig ausgebildet. Durch eine derartige Gestaltung der Windungen130 besitzen diese bezogen auf ihren Außenumfang eine große Achse bzw. Erstreckung140 und eine kleine Achse bzw. Erstreckung141 . Die kleine Erstreckung141 ist dabei vorzugsweise kleiner als der Innendurchmesser134 der Windungen127a . Letzteres ist aus5 ersichtlich, die einen Schnitt V-V gemäß3 darstellt. Die große Erstreckung140 ist derart bemessen, daß diese größer ist als der Innendurchmesser134 der Windungen127a , so daß zwischen den Windungen127a und130 der beiden Federn108 ,109 eine radiale Überschneidung vorhanden ist, wie dies aus den3 und4 (letztere zeigt einen Schnitt IV-IV gemäß3 ) ersichtlich ist. Durch diese radiale Überschneidung wird die Innenfeder109 gegenüber der Außenfeder108 in Richtung der Achse131 gesichert. Die sich an die Windungen130 anschließenden Windungen135 der Feder109 sind in Bezug auf die diese umgebenden Windungen127b der Feder108 ähnlich ausgebildet, wie dies im Zusammenhang mit den Windungen27b und35 gemäß den2 und2a beschrieben wurde. Die Windungen130 müssen auch nicht am Endbereich einer Feder109 vorgesehen werden. Derartige Windungen können auch an einer beliebigen, zwischen den beiden Enden einer Feder109 liegenden Stelle vorgesehen werden. - In vorteilhafter Weise können die oval bzw. ellipsenförmig ausgebildeten Windungen
130 durch Verformung von ursprünglich ringförmigen Windungen gebildet werden. Diese Verformung kann in vorteilhafter Weise durch Zusammendrücken der entsprechenden Windungen erfolgen, wobei dieser Arbeitsgang in kaltem Zustand der Federn erfolgen kann. Eine derartige Verformung kann jedoch auch im erhitztem Zustand zumindest der Windungen130 erfolgen. Weiterhin können die Windungen130 mittels einer entsprechend ausgelegten Wickelmaschine gewickelt werden. - Die Windungen
130 können ursprünglich die gleiche Form aufweisen wie die Windungen135 , so daß durch Kaltverformung entsprechender Windungen zur Bildung von Windungen130 die Feder109 in besonders einfacher Weise hergestellt werden kann. - Bei den beschriebenen Beispielen gemäß den
1 bis6 besitzen die Innenfedern9 ,109 entsprechend angepaßte Windungen30 ,130 zur Verriegelung mit den Außenfedern8 ,108 . Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die Außenfeder8 bzw.108 Windungen27a bzw.127a besitzt, die gegenüber den Windungen27b bzw.127b eine abweichende Ringform aufweisen, um eine Festlegung zwischen der Innenfeder und der zugeordneten Außenfeder zu gewährleisten. So können beispielsweise alle Windungen einer Feder9 ,109 den gleichen Außendurchmesser36 aufweisen und die Windungen27a bzw.127a gegenüber den Windungen27b bzw.127b im Durchmesser zumindest stellenweise etwas kleiner ausgebildet sein. Letzteres kann z.B. dadurch erfolgen, daß die entsprechenden Windungen27a bzw.127a ähnlich wie die Windungen130 oval bzw. ellipsenförmig verformt werden. - Bei dem in
7 dargestellten Energiespeicher207 ist die innere Feder209 gegenüber der äußeren Feder208 in axialer Richtung gemäß dem Pfeil242 durch die Endwindung243 gesichert. Hierfür besitzt diese Endwindung243 gegenüber den übrigen Windungen244 der Feder209 zumindest stellenweise eine größere radiale Erstreckung245 gegenüber der Längsachse231 des Energiespeichers207 als die radiale Erstreckung246 der übrigen Windungen244 . Die Endwindung243 ist vozugsweise kreisförmig ausgebildet, kann jedoch auch, wie in Verbindung mit den3 bis5 beschrieben, oval bzw. ellipsenförmig ausgebildet sein. Eine derartige Windung243 bzw.230 könnte jedoch auch eine beliebige andere Ausgestaltung aufweisen, die eine zumindest partielle, radiale Überlagerung zwischen Windungsbereichen der Innenfeder und der Außenfeder gewährleistet. So könnten beispielsweise diese Windungen dreieckförmig bzw. mehreckig ausgebildet sein. - Bei dem Energiespeicher
207 ist die Endwindung243 der Feder209 und die Endwindung247 der Feder208 derart ausgebildet, daß sie bezüglich des verwendeten Drahtdurchmessers praktisch die geringste Steigung in Richtung der Achse231 aufweisen. Weiterhin sind die Windungen243 ,247 derart mechanisch, z.B. durch Schleifen bearbeitet, daß sie eine praktisch senkrecht zur Längsachse231 des Energiespeichers207 verlaufende Ebene248 tangieren. Die Endwindung243 taucht in den durch die Windungen227b ,247 der Feder 208 begrenzten Innenraum237 ein bzw. ist in diesem Innenraum237 aufgenommen. Hierfür ist die letzte Windung247 derart ausgebildet, daß die Windung 243 in dieser zu liegen kommt. Dies erfolgt bei der Ausgestaltung gemäß7 dadurch, daß die Windung247 eine Innenfase249 aufweist, welche einen Freiraum bildet und als Abstützfläche für die Windung243 dient. Die Innenfase249 ist vorzugsweise durch Schleifen hergestellt und besitzt einen Winkel250 in der Größenordnung zwischen 27 und 40°. Die radial äußere Erstreckung245 der Endwindung243 ist also größer als der durch die Endwindung247 und/oder die Windungen227d begrenzte Innendurchmesser234 . Der Außendurchmesser246 der Windungen244 ist zumindest geringfügig kleiner als der Durchmesser234 . - Die Federn
208 ,209 können bezüglich ihrer winkelmäßigen Erstreckung bzw. ihrer Länge und Anordnung ähnlich ausgebildet bzw. vorgesehen sein, wie dies im Zusammenhang mit den Energiespeichern bzw. Federn gemäß den1 bis6 beschrieben wurde. - Wie insbesondere aus den
4 und5 sowie7 zu entnehmen ist, sind bei den Energiespeichern107 ,207 die diese bildenden Schraubenfedern108 /109 bzw.208 /209 mit unterschiedlichem Wickelsinn bzw. Windungssinn ausgebildet. Dadurch kann gewährleistet werden, daß auch bei hohen Drehzahlen der mit solchen Energiespeichern ausgerüsteten und in Zusammenhang mit einem Motor verbauten Dämpfungseinrichtung die Windungen der Innenfeder nicht zwischen den Windungen der Außenfeder zu liegen kommen bzw. eingeklemmt werden. - Zur Einhängung einer Innenfeder, z.B. 9 in eine Außenfeder, z.B. 8, können auch verschiedene Windungen
30 gegenüber der Mittelachse31 einer Feder9 einen radialen Versatz aufweisen, so daß die so versetzten Windungen30 zwischen Windungen27a der Außenfeder9 eingreifen. Vorteilhaft kann es sein, wenn derartige gegenüber der Mittelachse31 der entsprechenden Feder9 versetzten Windungen30 einander benachbart sind, wobei es zweckmäßig ist, wenn wenigstens zwei derart versetzte Windungen30 vorhanden sind. Durch die versetzte Anordnung von Windungen30 gegenüber der Mittelachse31 stehen diese - bezogen auf die Längsachse31 einer Feder9 - radial gegenüber den Windungen35 hervor. - In den
8 und9 ist ein Energiespeicher307 teilweise dargestellt, der aus wenigstens einer Außenfeder308 und wenigstens einer in dieser aufgenommenen Innenfeder309 besteht. Die Federn308 und309 sind wiederum - bezogen auf die Längsachse331 des Energiespeichers307 - durch radiales Ineinandergreifen von Windungen330 der Feder309 und Windungen327a der Feder308 praktisch unverschieblich entlang der Achse331 gehalten. Der Bereich351 , innerhalb dessen eine formschlüssige oder reibschlüssige Verriegelung bzw. Festlegung zwischen den Windungen330 und327a erfolgt, ist in einem Zwischenbereich351 des Energiespeichers307 vorgesehen, der von den Endbereichen des Energiespeichers307 entfernt ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es, zumindest in Richtung eines Endbereiches352 des Energiespeichers307 hin, die Innenfeder mit komprimierbaren Windungen353 zu versehen. Die dem Endbereich352 zugewandten Endwindungen343 ,347 sind derart ausgebildet und mechanisch bearbeitet, daß sie eine Stirnfläche338 tangieren, die zumindest im wesentlichen senkrecht zur Längsachse331 verläuft. Die Windungen353 haben einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der diese umgebenden Windungen327c der Feder308 . Dadurch wird eine einwandfreie Verformbarkeit der Windungen353 gewährleistet. Die Endwindung347 sowie die Windungen327c und327a sind derart ausgestaltet und aufeinander abgestimmt, daß bei auf Block gehen dieser Windungen gewährleistet ist, daß der Bereich mit den Windungen353 der Innenfeder309 zumindest nicht voll auf Block ist, also vorzugsweise zumindest noch einen geringen Federweg aufweist. Dadurch wird gewährleistet, daß ein Herausspringen bzw. Verschieben der Windungen330 gegenüber den Windungen327a nicht auftreten kann. Bei einer solchen Auslegung müssen die Konturen der die Federn309 und308 beaufschlagenden Bereiche berücksichtigt werden. Dies wird noch im folgenden in Zusammenhang mit den in8 dargestellten Beaufschlagungsbereichen316 eines Flansches320 erläutert. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Feder
309 auch Windungen327 , die einen Federabschnitt bilden, der sich in Richtung des anderen, nicht dargestellten Federendes erstreckt. Die beidseits des Bereiches351 bzw. der Windung bzw. Windungen330 vorgesehenen Federbereiche, welche einerseits die Windungen353 und andererseits die Windungen327 aufweisen, können zumindest annähernd den gleichen mittleren Windungsdurchmesser sowie zumindest annähernd die gleiche Windungssteigung aufweisen, so daß diese beiden Bereiche zumindest annähernd die gleiche Federsteifigkeit aufweisen. Zweckmäßig kann es jedoch auch sein, wenn diese beiden beidseits des Bereiches351 vorgesehenen Federbereiche der Feder309 eine unterschiedliche Federsteifigkeit besitzen. Letzteres kann dadurch erfolgen, daß die Windungen353 gegenüber den Windungen327 einen unterschiedlichen (größeren oder kleineren) mittleren Windungsdurchmesser und/oder eine unterschiedliche (größer oder kleiner) Windungssteigung aufweisen. - Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der die Windungen
353 aufweisende Federbereich eine geringere Federsteifigkeit aufweist als der die Windungen327 aufweisende Federbereich. Die beim Komprimieren des Energiespeichers307 erzeugbare Federcharakteristik kann auch dadurch variiert werden, daß innerhalb der Erstreckung der Schraubenfeder308 und/oder309 Windungen bzw. Federabschnitte mit verschiedenen Windungssteigungen vorgesehen werden. Die Veränderung der Windungssteigung kann dabei über die betroffene Federlänge allmählich erfolgen. - Der die Windungen
353 aufweisende Bereich der Feder309 kann derart ausgebildet sein, daß alle Windungen353 den gleichen mittleren Durchmesser besitzen oder aber auch derart, daß wenigstens eine dieser Windungen einen kleineren mittleren Durchmesser besitzt, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn ausgehend von dem Bereich351 und in Richtung des Federendes352 betrachtet, die Windungen353 derart ausgebildet sind, daß die Feder309 einen kegelstumpfförmig ausgebildeten Bereich aufweist. In8 ist ein solcher Bereich der Feder309 erkennbar. - Die Beaufschlagungsbereiche
316 des Flansches320 sind derart ausgebildet, daß bei einer Relativverdrehung der beiden Schwungmassen2 ,3 gemäß1 über einen bestimmten Verdrehwinkel zuerst die Windungen353 der Feder309 beaufschlagt werden, bevor auch die Endwindung347 der Außenfeder309 durch den Flansch320 beaufschlagt wird. Hierfür besitzt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der radiale Ausleger316 des Flansches320 eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nase354 , deren Erstreckung derart bemessen ist, daß sie in die Außenfeder308 eintauchen kann. Die umfangsmäßige Erstreckung355 der Nase354 bestimmt den Kompressionsweg, um den die Windungen353 komprimiert werden können, bevor die Endwindung347 durch den Flansch320 beaufschlagt wird. Zur Beaufschlagung der Endwindung347 besitzt der Flansch entsprechend ausgebildete Beaufschlagungsbereiche356 ,357 , die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel radial beidseits einer Nase354 vorgesehen sind. Diese Beaufschlagungsbereiche 356,357 können in Umfangsrichtung zueinander versetzt sein, so daß die Endwindung347 zunächst einseitig beaufschlagt wird, z. B. außen oder innen. - In vorteilhafter Weise ist der Flansch
320 derart ausgebildet und innerhalb eines Drehschwingungsdämpfers bzw. eines geteilten Schwungrades1 derart angeordnet, daß die Windungen353 bzw. die Nase354 bei Schubbeanspruchung des Drehschwingungsdämpfers bzw. des geteilten Schwungrades1 wirksam werden. Schubbeanspruchung entspricht einem Zustand eines Kraftfahrzeuges, bei dem durch zumindest Zurücknahme der Kraftstoffzufuhr der Motor das Fahrzeug verzögert, was also auch bedeutet, daß der Motor über die Antriebsräder des Fahrzeuges Drehmoment erhält, also angetrieben wird. - Wie in Verbindung mit
1 und2 erkennbar ist, stützen sich die Energiespeicher7 ,107 ,207 ,307 bei rotierender Einrichtung1 über die Windungen der äußeren Feder8 ,108 ,208 ,308 an den Führungsbereichen des Eingangsteils bzw. der ersten Schwungmasse2 radial ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt diese Abstützung über den schalenförmigen Verschleißschutz25 . Aufgrund dieser radialen Abstützung eines Energiespeichers7 ,107 ,207 ,307 entsteht eine Reibung zwischen den Windungen der äußeren Feder8 ,108 ,208 ,308 und den Abstützbereichen25 , welche mit zunehmender Drehzahl, also fliehkraftabhängig, größer wird. Aufgrund dieser Reibung und der bei sehr langen Energiepseichern verhältnismäßig geringen Federsteifigkeit der äußeren Feder8 ,108 ,208 ,308 kann diese Feder bei rotierender Einrichtung1 sich nicht mehr voll entspannen. Bei höheren Drehzahlen, z.B. oberhalb von 1500 Umdrehungen kann der Energiespeicher7 ,107 ,207 ,307 eine wesentliche Komprimierung aufweisen bzw. beibehalten, ohne daß die Endbereiche eines solchen Energiespeichers beaufschlagt werden. Werden nun bei einer Beschleunigung oder Verzögerung eines mit einer Einrichtung1 versehenen Kraftfarhzeuges die Endbereiche eines Energiespeichers7 ,107 ,207 ,307 beaufschlagt, so verhält sich dieser Energiespeicher, da er aufgrund der Fliehkrafteinwirkung eine Vorspannung besitzt, zunächst hart bzw. zunächst wirkt er wie ein harter Anschlag, da zuerst die Reibung überwunden werden muß, bevor der entsprechende Endbereich des Energiespeichers komprimiert bzw. verschoben werden kann. Durch dieses Verhalten können störende Geräusche im Antriebsstrang entstehen. Dieses Verhalten wird in den Längenbereichen der äußeren Feder8 ,108 ,208 ,308 , in denen eine Innenfeder9 vorhanden ist, noch verstärkt. Zumindest bei bestimmten Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges ist somit keine einwandfreie Schwingungsisolation im Antriebsstrang vorhanden, so daß beispielsweise Schubrasseln und/oder Leerlaufrasseln auftreten kann. Eine Ausgestaltung eines Energiespeichers gemäß der Lehre der8 und9 kann diesen bei Leerlaufbetrieb und/oder bei Zugbetrieb und/oder bei Schubbetrieb auftretenden Nachteil beseitigen, und zwar, weil die Innenfeder309 in der Außenfeder308 derart aufgenommen bzw. eingehängt und ausgebildet ist, daß auch bei nicht voll entspannter Feder308 der durch die Windungen353 gebildete Federbereich der Innenfeder309 unverspannt bzw. zumindest im wesentlichen unverspannt ist, so daß die Nase 354 durch die Windungen353 weich abgefedert wird. Die Steifigkeit der die Windungen353 aufweisenden Federbereiche kann dabei an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. - Wie bereits erwähnt, kann eine Außenfeder
308 an beiden Extremitäten Federwindungen353 aufnehmen, die sich, wie bereits beschrieben, an der Außenfeder 308 - in Richtung der Achse331 des Energiespeichers betrachtet - abstützen, wobei hierfür die entsprechende Innenfeder und die Außenfeder308 zusammenwirkende Windungen330 /327a besitzen. Die an den beiden Extremitäten eines Energiespeichers307 vorgesehenen Bereiche mit Windungen353 können dabei entweder die gleiche Steifigkeit oder eine verschiedene Steifigkeit aufweisen. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die bei Zugbetrieb wirksamen Windungen 353 eine geringere Steifigkeit besitzen als die bei Schubbetrieb komprimierbaren Windungen353 . Sofern ein Energiespeicher307 an beiden Extremitäten Innenfederbereiche mit Windungen353 besitzt, kann der Ausleger316 in Umfangsrichtung, also in Richtung der Längsachse331 betrachtet, auf beiden Seiten eine Nase354 angeformt haben. Diese Nasen können dabei bezüglich ihrer umfangsmäßigen Erstreckung355 entweder gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Es kann also die Nase354 für den Schubbetrieb kürzer sein als die Nase, die bei Zugbetrieb wirksam wird, oder umgekehrt. - Für manche Anwendungsfälle kann es auch sinnvoll sein, wenn der die Windungen
353 aufweisende Endbereich der Innenfeder309 derart ausgebildet ist, daß dieser - in Richtung der Längsachse331 betrachtet - gegenüber der Endwindung347 der Außenfeder308 hervorsteht. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann eventuell die Nase354 entfallen oder aber deren Erstreckung355 kürzer ausgestaltet sein. Auch kann der Beaufschlagungsbereich316 einen Rücksprung zur Aufnahme einer Endwindung343 aufweisen. - Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der radiale Ausleger
316 bzw. die durch diesen gebildeten Beaufschlagungsbereiche für den Energiespeicher 307 einen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Ansatz angeformt hat bzw. haben, der in den Endbereich bzw. in die Endwindung343 der zugeordneten Feder309 eintauchen kann, um diesen in radialer Richtung zu positionieren. In8 ist ein derartiger Vorsprung in Form einer Nase359 schematisch dargestellt. Der Vorsprung bzw. die Nase359 taucht zumindest bei Beaufschlagung bzw. Komprimierung der Innenfeder309 in den entsprechenden Endbereich dieser Feder ein, wodurch dieser Endbereich in radialer Richtung positioniert wird. Dadurch kann gewährleistet werden, daß zumindest einige der Windungen353 trotz der auf diese einwirkenden Fliehkraft in radialer Richtung zurückgehalten werden und nicht an den diese umgebenden Windungen327c der Außenfeder 308 unter Fliehkrafteinwirkung anliegen. Dadurch wird also die Federeigenschaft des entsprechenden Endbereiches der Feder309 praktisch in vollem Umfang beibehalten.
Claims (26)
- Drehschwingungsdämpfer mit wenigstens zwei, entgegen dem Widerstand von zumindest einem Energiespeicher (7) mit entlang seiner Längsachse sich erstreckenden Federwindungen verdrehbaren Bauelementen (2, 3), welche Beaufschlagungsbereiche (14, 15, 16) zur Komprimierung des Energiespeichers (7) besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (7) aus wenigstens zwei Schraubenfedern (8, 9) besteht, von denen die eine, erste, Schraubenfeder (9) zumindest teilweise innerhalb des durch die Windungen (8a, 27a, 27b) der anderen, zweiten, Schraubenfeder (8) gebildeten Hohlraumes (37) aufgenommen ist, wobei zumindest eine Windung (27a, 30) der ersten und/oder der zweiten Feder (9, 8) derart ausgebildet ist, daß innerhalb der Erstreckung des Hohlraumes (37) sich zumindest ein Windungsabschnitt der ersten Feder (7) mit zumindest einem Windungsabschnitt der zweiten Feder (8) - im wesentlichen senkrecht zur Längsachse (31) des Energiespeichers (7) betrachtet - überlagern, wodurch zumindest in einer der Achsrichtungen des Energiespeichers (7) die beiden Federn (8, 9) relativ zueinander gegen Verschiebung gesichert sind.
- Drehschwingungsdämpfer nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der zweiten Schraubenfeder (8) zumindest im wesentlichen den gleichen Innenradius (34) aufweisen und wenigstens eine Windung (30) der ersten Feder (9) zumindest einen Windungsabschnitt aufweist, dessen gegenüber der Längsachse (31) des Energiespeichers (7) radial äußeren Bereiche einen Abstand (33) gegenüber dieser Längsachse (31) besitzen, der größer ist als besagter Innenradius. - Drehschwingungsdämpfer nach einem der
Ansprüche 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federn (8, 9) in bezug aufeinander derart ausgerichtet sind, daß die Endwindungen beider Federn (8, 9) zumindest an einem Ende des Energiespeichers (7) wenigstens annähernd bündig (bei 38) sind. - Drehschwingungsdämpfer nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schraubenfeder (9) kürzer ist als die zweite Schraubenfeder (8). - Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn (8, 9) einen entgegengerichteten Windungssinn aufweisen.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn (8, 9) den gleichen Windungssinn aufweisen.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federn (8, 9) an wenigstens einem Endbereich des Energiespeichers (7) und im nicht verspannten Zustand dieses Energiespeichers (7) jeweils mindestens zwei, im wesentlichen aneinanderliegende Windungen (27a, 30) aufweisen.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den sich zumindest teilweise radial überlagernden Windungen (127a, 130) der beiden Federn (8, 9), wenigstens eine (130) eine von der ringförmigen Form abweichende Form aufweist.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (130) der sich radial überlagernden Windungen (127a, 130) der Energiespeicher (7) eine ovalförmige Ausgestaltung aufweist.
- Drehschwingungsdämpfer nach einem der
Ansprüche 8 oder9 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feder (109) wenigstens eine von der Ringform abweichende Windung (130) besitzt. - Drehschwingungsdämpfer nach einem der
Ansprüche 8 bis10 , dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine von der Ringform abweichende Windung (130) ursprünglich eine ringförmige Gestalt aufwies und durch entsprechende Verformung gebildet wurde. - Drehschwingungsdämpfer nach einem der
Ansprüche 8 bis11 , dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine von der ringförmigen Form abweichende Windung (130) durch Kaltverformung gebildet ist. - Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest teilweise radiale Überlagerung von Windungen (27a, 30) der beiden Schraubenfedern (8, 9) derart bemessen ist, daß die erste Feder (9) in die zweite Feder (8) hineingedrängt werden kann, wobei hierfür sich die entsprechenden Windungen elastisch aufweiten und/oder verkleinern.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zumindest teilweise radial überlagernden Windungen (27a, 30) der beiden Schraubenfedern (8, 9) derart ausgebildet sind, daß sie beim Zusammenbau der beiden Schraubenfedern (8, 9), ähnlich wie eine elastische Schnappverbindung wirken.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zumindest teilweise radial überlagernden Windungen (27a, 30) der beiden Schraubenfedern (8, 9) durch Verschraubung in Eingriff bringbar sind.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichem Wickelsinn der beiden Federn (8, 9) zumindest die federnden Windungen (35) der inneren Feder (9) eine kleinere Steigung besitzen als die federnden Windungen (27b) der äußeren Feder (8).
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zumindest teilweise radial überlagernden Windungen (27a, 30) wenigstens teilweise untereinander radial elastisch verspannt sind.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Schraubenfedern (8, 9) im entspannten Zustand eine vorgekrümmte Form aufweist.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Längsachse des Energiespeichers (7) - beide Schraubenfedern (8, 9) zumindest annähernd den gleichen Krümmungsradius besitzen.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (7) ein großes Längen-Außendurchmesser-Verhältnis aufweist.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Bestandteil eines aus mehreren Massen bestehenden Schwungrades (1) ist oder ein solches bildet.
- Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schraubenfeder (208) zumindest an einer ihrer Endwindungen (247) eine Innenfase (249) angeformt hat und die erste Feder (209) eine Endwindung (243) besitzt mit einem größeren Außendurchmesser (245) als der Innendurchmesser (234) der Endwindung (247) der zweiten Schraubenfeder (208) und daß die Endwindung (243) der ersten Feder (209) zumindest teilweise in dem durch die Innenfase (249) gebildeten Freiraum aufgenommen ist.
- Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Endwindungen der ersten (9) und der zweiten (8) Schraubenfeder eine in Bezug auf den die Windungen bildenden Drahtdurchmesser geringstmögliche Steigung aufweisen und derart angeschliffen sind, daß sie eine zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse (31) des Energiespeichers (7) verlaufende Ebene (38) tangieren.
- Drehschwingungsdämpfer nach
Anspruch 22 oder23 , dadurch gekennzeichnet, daß die Endwindung (243) der ersten Schraubenfeder (209) - in axialer Richtung des Energiespeichers (207) betrachtet - vollständig innerhalb des durch die Innenfase (249) der zugeordneten Endwindung (247) der zweiten Feder (208) gebildeten Bauraums aufgenommen ist. - Drehschwingungsdämpfer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der ersten und der zweiten Schraubenfeder (308, 309) derart aufeinander abgestimmt sind, daß die eine axiale Sicherung der beiden Federn (308, 309) gewährleistenden Federbereiche (327a, 330) von den Enden des Energiespeichers (307) beabstandet sind, wobei zumindest zwischen einem Ende des Energiespeichers (307) und diesen Federbereichen komprimierbare Windungen (353) der ersten Schraubenfeder (309) vorhanden sind, wobei der Drehschwingungsdämpfer Beaufschlagungsbereiche (354, 356, 357) besitzt, mittels derer sowohl diese Windungen der ersten Feder (309) als auch die diese umgebenden Windungen der zweiten Feder (308) komprimierbar sind, wobei diese Beaufschlagungsbereiche (354, 356, 357) derart ausgebildet sind, daß eine zumindest teilweise Kompression dieser Windungen der ersten Feder (309) erfolgt, bevor die Beaufschlagung der zweiten Feder (308) eintritt.
- Energiespeicher (7) zur Verwendung in Verbindung mit einem Drehschwingungsdämpfer nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Merkmalen: - Der Energiespeicher (7) besitzt entlang seiner Längsachse sich erstreckende Federwindungen; - Der Energiespeicher (7) besteht aus wenigstens einer ersten Schraubenfeder (9), die zumindest teilweise in dem durch die Windungen (8a) einer zweiten Schraubenfeder (8) begrenzten Federinnenraum (37) aufgenommen ist; Wenigstens eine Windung (27a, 30) der ersten und der zweiten Schraubenfeder (8, 9) sind in bezug aufeinander derart ausgebildet, daß diese sich innerhalb der Erstreckung des besagten Federinnenraums (37) und in bezug auf besagte Längsachse (31) in radialer Richtung betrachtet, zumindest über einen Abschnitt (29) ihrer Erstreckung radial überlagern.
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