DE3926384C2 - Torsionsschwingungsdämpfer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit Brennkraftmaschine mit dynamischer Reduzierung der Federsteifigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwingungsdämpfer im Antriebs­ strang eines Kraftfahrzeuges mit Brennkraftmaschine mit einem Eingangsteil, ei­ nem Ausgangsteil und einer Torsionsfedereinrichtung, deren Federkennlinie derart ausgelegt ist, daß mit ansteigendem Verdrehwinkel ein ansteigendes Drehmo­ ment übertragbar ist.

Torsionsschwingungsdämpfer der o. g. Bauart sind in vielfältiger Form bekannt. Sie sind in der Regel so aufgebaut, daß - ausgehend von einer belastungsfreien Neutralstellung - mit zunehmender Drehmomentbeaufschlagung und somit mit zunehmendem Verdrehwinkel Federn nacheinander zugeschaltet werden, so daß die daraus resultierende Federkennlinie mit geringer Neigung beginnt und mit gro­ ßer Neigung endet. Eine möglichst geringe Neigung der Federkennlinie wäre wün­ schenswert aus der Forderung einer möglichst guten Entkoppelung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Fahrzeugantrieb. Auf der anderen Seite ist es nicht möglich, mit solch flachen Federkennlinien Torsionsschwingungsdämpfer aufzu­ bauen, da die hierbei entstehenden Verdrehwinkel ausufern würden. Zudem wür­ den zusätzliche Probleme bei abruptem Lastwechsel entstehen.

Aus der DE 34 13 695 C2 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, der durch Hintereinanderschalten von Federn verschiedener Bauart eine sehr flache Anfangskennlinie und daran anschließend eine steilere Kennlinie er­ zeugt. Aus der EP 165 874 B1 ist ein Torsionsschwin­ gungsdämpfer bekannt, der das System mit der flachen Federkennlinie beim Überschreiten eine bestimmten Drehzahl vollkommen überbrückt, so daß im Be­ triebsbereich nur noch die steile Federkennlinie übrig bleibt und der mögliche Verdrehwinkelausschlag unter Last begrenzt ist. Gleichzeitig wird mit dieser auf­ wendigen Konstruktion Lastwechselproblemen begegnet.

Es ist weiterhin aus der DE 37 26 341 A1 bekannt, als Endanschlag für einen Torsionsschwingungsdämpfer einer Kupplungsscheibe ela­ stische Abstandsstücke zu verwenden, die ein stark progressives Ende der Fe­ derkennlinie erzeugen. Aus der DE 34 30 457 A1 ist es weiterhin bekannt, bei Torsionsschwingungsdämpfern zur stärkeren Bedämpfung im Resonanzbereich und bei großen Amplituden ein Kupplungsteil zum Einsatz zu bringen, welches mit dem einen Dämpferteil kraftschlüssig und mit dem anderen Dämpferteil formschlüssig, jedoch mit Spiel verbunden ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung der Schwingungsentkopplung zu erzielen unter Umgehung der Nachteile des Standes der Technik.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Durch das Überlagern einer ersten her­ kömmlichen Torsionsfedereinrichtung mit einer zweiten, welche zumindest über einen Teilverdrehwinkel des maximalen Verdreh­ winkels zusätzlich wirksam ist und deren Federkennlinie einen negativen Verlauf aufweist ist es möglich, über diesen Teilver­ drehwinkel eine sehr flache Federkennlinie zu erzielen, welche die günstige Entkopplung zwischen Brennkraftmaschine und An­ trieb bewirkt.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, diese zweite Torsionsfederein­ richtung in ihrem Wirkungsbereich durch Anschläge exakt zu be­ grenzen und über eine in beiden Drehrichtungen wirksame Einweg­ kupplung anzusteuern. Durch diese Ansteuerung ist es möglich, den Wirkungsbereich der zweiten Torsionsfedereinrichtung auf der Gesamtkennlinie derart zu verschieben, daß er jeweils im gerade benutzten Arbeitspunkt zum Einsatz kommt. Dadurch ist gewährleistet, daß im Arbeitspunkt eine sehr flache Federkenn­ linie erzielt werden kann, während die Grundfederkennlinie einen wesentlich steileren Anstieg aufweist, so daß - im Hin­ blick auf das maximal zu übertragende Drehmoment - die Aus­ schläge der Torsionsschwingungsdämpfeinrichtung relativ klein gehalten werden können.

Entsprechend der Erfindung kann die Einwegkupplung in Form einer Reibeinrichtung ausgebildet sein, deren Reibkraft zumin­ dest geringfügig größer eingestellt ist als die maximale Kraft der zweiten Torsionsfedereinrichtung. Damit ist bei jeder Rich­ tungsänderung der Kraftbeaufschlagung sichergestellt, daß die Elemente der zweiten Torsionsfedereinrichtung automatisch in ihre neue Wirkungsposition gebracht werden. Zudem hat diese Reibeinrichtung den Vorteil, daß sie bei großen Winkelausschlä­ gen, die den Wirkungsbereich der zweiten Torsionsfedereinrich­ tung übersteigt vorübergehend als Dämpfung wirksam wird.

Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Einwegkupplung in Form eines in beiden Drehrichtungen wirksamen Klemmfreilaufs auszubilden, der beim Durchlaufen der neutralen Mittelstellung umschaltbar ist. Eine solche Einrichtung käme somit ohne eine Reibeinrichtung aus. Eine eventuell anderweitig notwendig wärende Reibeinrichtung könnte dann in ihrer Reibkraft unabhän­ gig von der zweiten Torsionsfedereinrichtung abgestimmt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die zweite Torsionsfedereinrichtung wenigstens eine Verbundfeder auf, die aus zwei vorzugsweise identischen Tellerfedern derart zusammen­ gesetzt ist, daß beide mit ihren sich konisch erweiternden Seiten zusammengefügt und ohne Abstand miteinander zu einer festen Einheit verbunden sind, wobei die Verbundfeder einer­ seits im Bereich ihres Außendurchmessers und andererseits im Bereich des Innendurchmessers bzw. des Mittelpunktes von einem der Teile Eingangsteil oder Ausgangsteil beaufschlagt ist und aus einer instabilen Mittelstellung heraus nach beiden Seiten hin zumindest teilweise entspannt wird. Eine Verbundfeder dieser Bauart weist eine Federkennlinie auf, die über einen Teil ihres Wirkungsbereichs negativ verläuft. Bei entsprechen­ der Einschränkung der Bewegungsfähigkeit der Verbundfeder auf diesen negativen Teilbereich der Federkennlinie kann mit sehr einfachen Mitteln die vorgeschlagene Überlagerung vorgenommen werden. Durch die Überlagerung einer positiven Federkennlinie mit einer negativen Federkennlinie ist die gewünschte sehr flach ansteigende Federkennlinie realisierbar.

Die zweite Torsionsfedereinrichtung kann jedoch auch aus Blatt­ federn dargestellt werden, die zwischen zwei im Abstand von einander gelagerten und verdrehbaren Teile unter Längsvorspan­ nung an ihren beiden Enden eingespannt sind und bei Lageände­ rung etwa senkrecht zur Längsvorspannung aus einer instabilen Mittelstellung heraus nach beiden Seiten hin zumindest teil­ weise entspannt werden können.

Eine weitere konstruktive Lösung kann auch mittels Schrauben­ federn erfolgen, wobei diese unter Vorspannung zwischen tele­ skopartig geführten Haltern eingesetzt sind und die Halter über Abwälzflächen zwischen einer zylindrischen Innenkontur und einer zylindrischen Außenkontur mit entsprechendem Abstand konzentrisch zur Drehachse angeordnet sind derart, daß beim Verdrehen der Innenkontur gegenüber der Außenkontur die Halter über die Abwälzflächen verschwenkt werden und die Schraubenfe­ dern aus einer instabilen, radialen Mittelstellung heraus nach beiden Drehrichtungen hin zumindest teilweise entspannt werden können. Eine solche Konstruktion ist somit mit allgemein übli­ chen Schraubenfedern zu verwirklichen.

Zur besonders vorteilhaften Anwendung im vorliegenden Fall wird vorgeschlagen, daß die Schwenkbewegung der Halter vor der voll­ ständigen Entspannung der Schraubenfedern durch Anschläge be­ grenzt wird. Damit ist gleichzeitig sichergestellt, daß bei Drehrichtungsumkehr der Drehmomentbeaufschlagung ein sofortiger Einsatz der zweiten Torsionsfedereinrichtung über die noch vor­ handene Anpreßkraft der Schraubenfedern erfolgen kann. Weiter­ hin ist eine Fixierung derjenigen Abwälzflächen, die mit den Anschlägen versehen sind, durch eine Verzahnung vorteilhaft. Es ist damit sichergestellt, daß eine Relativbewegung über die Anschläge hinaus nur an den gegenüberliegenden Abwälzflächen möglich ist.

Eine weitere Möglichkeit der Darstellung einer negativen Feder­ kennlinie kann dadurch erfolgen, daß zwei konzentrisch zueinan­ der und zur Drehachse angeordnete Federringe vorgesehen sind, zwischen denen mehrere am Umfang verteilte Spreizelemente schwenkbar zwischen Anschlägen angeordnet werden, deren Länge größer ist als der radiale Abstand der Federringe voneinander im unbelasteten Zustand, so daß beim Verschwenken der Spreiz­ elemente aus ihrer radialen, instabilen Mittelstellung heraus die elastisch verspannten Federringe zumindest teilweise ent­ spannt werden. Die Schwenkbewegung der Spreizelemente wird direkt auf die drehmomentübertragenen Teile übertragen, wäh­ rend die Federringe selbst frei angeordnet sind.

Bei der Verwendung einer Reibeinrichtung zum Ansteuern der zweiten Torsionsfedereinrichtung kann diese Reibeinrichtung aus herkömmlichen Bauteilen bestehen. Dazu sind zumindest erforder­ lich ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil sowie dazwischen eine Feder zur Erzeugung einer Anpreßkraft, aus welcher die Reibkraft resultiert. Zusätzlich können noch gezielt besondere Reibelemente eingesetzt werden, mit denen sowohl eine exakte Festlegung der Reibkraft möglich ist als auch die Minimierung von Verschleiß an dieser Stelle.

Es ist jedoch auch möglich, die Ansteuerung über einen Klemm­ freilauf zu realisieren. Entsprechend der vorliegenden Erfin­ dung besteht dieser aus mehreren am Umfang verteilten gegensin­ nig angeordneten Klemmrollen, die jeweils aufeinander zu feder­ belastet sind, auf einer zylindrischen Laufbahn einer Nabe kon­ zentrisch zur Drehachse aufliegen und mit Innenlaufbahnen in einem Träger zusammenwirken, die in Wirkrichtung der Federbela­ stung der Klemmrollen einen sich verengenden Spalt darstellen, wobei zu beiden Seiten des Trägers je ein Abdeckblech angeord­ net ist, die beiden Abdeckbleche mit dem Eingangsteil des Tor­ sionsschwingungsdämpfers fest verbunden sind und die mit einer Nase zwischen jeweils beide Klemmrollen eingreifen zur dreh­ richtungsabhängigen Entriegelung in die eine Drehrichtung und wobei ferner zwischen den Abdeckblechen und dem Träger die Federeinrichtung angeordnet ist. Als Ausgangsteil ist dabei die mit der zylindrischen Laufbahn versehene Nabe vorgesehen.

Ein solcher Klemmfreilauf ist zwar aufwendiger als eine reine Reibeinrichtung, sein Momentensprung wird jedoch bei Drehrich­ tungsumkehr nicht durch eine Reibeinrichtung verändert.

Die Erfindung wird anschließend anhand mehrerer Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 und 2 die Erzeugung einer negativen Federkennlinie mit Hilfe von Tellerfedern;

Fig. 3 bis 5 Erzeugung einer flachen Federkennlinie durch die Kombination einer steilen Federkennlinie mit überlagerter negativer Kennlinie, An­ steuerung über Reibeinrichtung;

Fig. 6 die zusammengezogene Kennlinie bei Ansteue­ rung über einen Klemmfreilauf;

Fig. 7 und 8 Prinzipdarstellungen für die Anordnung der Federeinrichtung und der Ansteuerungsart;

Fig. 9 und 10 konstruktive Ausgestaltung am Beispiel einer Kupplungsscheibe;

Fig. 11 eine Abwandlung mit radial eingespannten Blattfedern;

Fig. 12 bis 14 Verwendung von Schraubenfedern mit Abwälz­ flächen in Verbindung mit einem Zwei-Massen- Schwungrad;

Fig. 15 und 16 Darstellung eines Klemmfreilaufes;

Fig. 17 und 18 die Erzeugung einer negativen Federkennlinie über Federringe und Spreizelemente.

Fig. 2 zeigt zwei Tellerfedern 1 und 2, die mit ihren konisch sich öffnenden Seiten aufeinandergelegt werden und mittels eines Nietes 4 unter Vorspannung gegenseitig zur Anlage ge­ bracht werden. Dadurch entsteht eine Verbundfeder 3, die in der dargestellten Form eine instabile Mittellage einnimmt. Sie kann nach beiden Seiten hin eine konische Verformung erfahren und diese Eigenschaft kann man sich zum Erzeugen einer nega­ tiven Federkennlinie zu nutze machen. In Fig. 1 ist die Ent­ stehung der Federkennlinie der Verbundfeder 3 nachvollzogen. Die beiden Federkennlinien F₁ und F₂ stellen die Einzelfe­ derkennlinien der Tellerfedern 1 bzw. 2 dar. Dabei ist beim Er­ stellen der Federkennlinie F₁ die Tellerfeder 1 in Richtung des Pfeiles belastet worden und die Federkraft F über dem Federweg S aufgezeichnet. Bei der Tellerfeder 2 wurde die Be­ lastung in entgegengesetzter Richtung vorgenommen und die Federkennlinie F₁ von der Federkennlinie F₂ abgezogen. Da­ durch ergibt sich die Federkennlinie F₃, die gemäß Fig. 1 von einer negativen Federkraft ansteigt, in eine positive Federkraft übergeht, nach einem positiven Maximum in einen negativen Zweig übergeht, der wiederum durch die instabile Nullage hindurchgeht und im negativen Federkraftbereich ein zweites Maximum aufweist um dann wieder in den positiven Be­ reich überzugehen. Der negative Teil der Federkennlinie F₃ mit seinem Teilfederweg ST kann durch entsprechende Anschlagbe­ grenzung für den gewünschten Einsatz verwertbar gemacht werden. Lösungsvorschläge folgen später anhand der Fig. 9 bis 18.

In den Fig. 3 bis 5 ist die Entstehung der Gesamtfederkenn­ linie dargestellt, wobei angenommen wird, daß die Ansteuerung der Elemente zur Erzeugung der negativen Federkennlinie (bei­ spielsweise die Verbundfeder 3) über eine Reibeinrichtung R er­ folgt, die in Reihe geschaltet ist mit der Federeinrichtung f und daher bei Momentenumkehr zumindest geringfügig größer aus­ geführt sein muß als die maximale Federkraft. Diese Konstella­ tion ist in Fig. 4 dargestellt. Der Teilverdrehwinkel ist im vorliegenden Fall mit αT angegeben und durch Festanschläge konstruktiv festgelegt. Er entspricht dem Teilfederweg ST von Fig. 1.

Wird beispielsweise von der instabilen aber kraftfreien Null­ position ausgegangen, so verläuft der Federweg F₃₁ aus der Nullage heraus auf einer negativen Federkennlinie bis zum kon­ struktiv festgelegten Anschlag, der der maximalen Größe der Federkraft MF entspricht. Bei einer Weiterbewegung über diesen Punkt hinaus wird zuerst die Federkraft abgebaut und dann das volle Reibmoment MR aufgebaut. Dieses liegt geringfügig über dem Wert von MF. Es ergibt sich damit in der Kennlinie ein Sprung nach oben entsprechend F₃₂. Bei Weiterbewegung in die gleiche Richtung verläuft dann die Federkennlinie F₃₃ hori­ zontal und erst bei Bewegungsumkehr wird über F₃₄ die Feder­ vorspannkraft MF und zusätzlich die Reibkraft MR zu überwinden sein bis auf der rücklaufenden Federkennlinie F₃₅ verfahren werden kann. Wird der gesamte Einsatzbereich αT ausgenutzt und findet darüber hinaus eine Weiterbewegung in der gleichen Richtung statt, so muß über die Federkennlinie F₃₆ wieder der Gesamtsprung vollzogen werden, bevor auf einer horizontalen Kennlinie F₃₇ weitergefahren werden kann. Diese gesamte An­ ordnung ergibt sich aus der Tatsache, daß die Federeinrichtung und die Reibkraft in Reihe zueinander geschaltet sind. Wird diese Kennlinie F₃ mit der allgemeinen Kennlinie F entspre­ chend Fig. 3 überlagert, so ergibt sich die Gesamtkennlinie entsprechend Fig. 5. Diese zeigt außerhalb des Teilverdrehwin­ kels αT einen Verlauf entsprechend Fig. 3 und innerhalb dieses Winkels einen Verlauf mit einer deutlich schwächer ge­ neigten Kennlinie. Solang beim Einsatz des Torsionsschwingungs­ dämpfers die auftretenden Momentenänderungen innerhalb des Teilverdrehwinkels αT verbleiben, ist die flache Feder­ kennlinie F_G1 bzw. F_G5 entsprechend Fig. 5 wirksam. Dies bedeutet eine deutlich bessere Entkopplung von Brennkraftma­ schine und Kraftfahrzeugantrieb trotz einer insgesamt ausrei­ chend steil ausgeführten Hauptfederkennlinie entsprechend Fig. 3, so daß die Gesamtauslenkwinkel der Torsionsschwin­ gungsdämpfeinrichtung konstruktiv leicht beherrschbar bleiben.

Die Entwicklung der Gesamtfederkennlinie anhand der Fig. 3 bis 5 ist in Fig. 6 zusammengezogen und zeigt das Ergebnis der Kombination einer negativen Federkennlinie, die über einen Klemmfreilauf angesteuert wird.

Es ist dabei davon ausgegangen, daß der Klemmfreilauf in idea­ ler Weise ohne jegliche Reibkraft funktioniert. Dadurch liegt gegenüber Fig. 5 außerhalb des Teilverdrehwinkels αT die Gesamtfederkennlinie auf der Kennlinie F entsprechend Fig. 3.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die Ersatzschaubilder der nachfol­ gend noch zu beschreibenden Konstruktionen. In Fig. 7 ist zwischen einem Eingangsteil 5 und einem Ausgangsteil 6 eine Torsionsfedereinrichtung F geschaltet, zu welcher parallel die Torsionsfedereinrichtung f geschaltet ist, welche wiederum in Reihe mit der Reibeinrichtung R angeordnet ist. Der Wirkungsbe­ reich der Torsionsfedereinrichtung f ist mit αT festgelegt und dieser wird durch Anschläge 7 bis 9 realisiert. Im Gegen­ satz zu Fig. 7 ist bei Fig. 8 die Torsionsfedereinrichtung f über einen Klemmfreilauf FR mit dem Ausgangsteil 6 verbunden. Auch hier sind Anschläge 7 bis 9 zur Festlegung der negativen Federkennlinie der Torsionsfedereinrichtung f vorgesehen.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein ausgeführtes Beispiel in Ver­ bindung mit einer Kupplungsscheibe 15. Diese besteht aus einer Nabe 18 mit Nabenscheibe 21, die als Ausgangsteil drehfest auf einer Getriebewelle angeordnet ist. Zu beiden Seiten der Naben­ scheibe 21 sind Deckbleche 19 und 20 angeordnet, die über Tor­ sionsfedern in Form von Schraubenfedern 17 in Drehverbindung mit der Nabenscheibe 21 stehen. Bei Beaufschlagung der Reibbe­ läge 16 am Deckblech 19 mit einem Drehmoment kann diese Tor­ sionsfedereinrichtung F eine Federkennlinie mit mittlerer Stei­ gung beispielsweise gemäß Fig. 3 liefern. Parallel zu dieser Torsionsfedereinrichtung F ist zwischen den Ein- und Ausgangs­ teilen der Kupplungsscheibe 15 eine Torsionsfedereinrichtung f geschaltet, die eine negative Federkennlinie beispielsweise ge­ mäß Fig. 4 liefert. Die Anbindung dieser Torsionsfedereinrich­ tung f erfolgt über eine Nabenscheibe 22, die fest auf der Nabe 18 angeordnet ist und über zwei Abdeckbleche 23 und 24, die über die Reibeinrichtung R mit dem Deckblech 19 verbunden ist. Die Reibeinrichtung R besteht aus herkömmlichen Bauteilen, wobei ein Mitnahmeblech 25 am Deckblech 19 fest angeordnet ist und eine axialwirkende Feder eine Reibkraft erzeugt zwischen dem Mitnahmeblech 25 und den beiden Abdeckblechen 23 und 24.

Die Torsionsfedereinrichtung f ist deutlicher aus Fig. 10 er­ sichtlich. Hier sind mehrere am Umfang verteilte Verbundfedern 3 entsprechend Fig. 2 vorgesehen, die einmal in Fenstern 26 der beiden Abdeckbleche 23 und 24 im Bereich ihres Außenumfan­ ges gehalten sind und die zum anderen über Vorsprünge 28 der Nabenscheibe 22 über ihren Mittenbereich beaufschlagt werden, wobei die Vorsprünge 28 Teil von Fenstern 27 sind. Die Verbund­ federn 3 sind dabei nicht rund ausgeführt sondern zur axialen Platzeinsparung auf zwei gegenüberliegenden Seiten abgeflacht. Die Torsionsfedereinrichtung f wird in ihren maximalen Aus­ schlägen begrenzt durch Bolzen 9, die in den Abdeckblechen 23 und 24 angeordnet sind und in entsprechende Aussparungen der Nabenscheibe 22 eingreifen und dort an Kanten 7b anschlagen können. Dabei kann von einer instabilen Mittelstellung gemäß Fig. 10 aus in beiden Drehrichtungen ein Teilverdrehwinkel αT1 bzw. αT2 zurückgelegt werden. Mit dieser Kon­ struktion kann eine Gesamtkennlinie entsprechend Fig. 5 er­ zielt werden.

Fig. 11 zeigt einen Ausschnitt aus einer konstruktiv anders gelösten Torsionsfedereinrichtung f, wobei hier nicht die Ver­ bundfedern Verwendung finden sondern Blattfedern 10, die sich radial erstrecken und einerseits in der Nabenscheibe 22 und andererseits in dem Abdeckblech 23 bzw. 24 eingespannt sind unter Einhaltung einer radialen Vorspannung. Dabei sind diese Blattfedern 10 mit ihren durch die radiale Einspannung beding­ ten Auswölbungen symmetrisch angeordnet um - ausgehend von der instabilen Mittelstellung - nach beiden Seiten hin einen glei­ chen Kennlinienverlauf zu erzielen. Die Anschläge werden in diesem Fall durch Nasen 8 an der Nabenscheibe 22 und durch An­ schläge 7a am Abdeckblech 23 realisiert.

In den Fig. 12 bis 14 wird die Torsionsfedereinrichtung f durch übliche Schraubenfedern erzeugt und diese Anordnung ist in ein Zwei-Massen-Schwungrad eingebaut, wie es bereits in vielfältiger Form bekannt ist.

Das Zwei-Massen-Schwungrad 29 besteht in bekannter Weise aus einem ersten Schwungrad 31 und einem zweiten Schwungrad 32, welche beide in den Antriebsstrang einer Brennkraftmaschine eingesetzt sind und welche konzentrisch zueinander um die Dreh­ achse 30 angeordnet und gegenseitig über ein Lager 33 gelagert sind. Zur Drehmitnahme ist zwischen beiden Schwungrädern 31 und 32 eine Torsionsfedereinrichtung F vorgesehen, zu welcher par­ allel eine Reibeinrichtung 34 angeordnet sein kann. Ebenfalls parallel zur Torsionsfedereinrichtung F ist die Torsionsfeder­ einrichtung f angeordnet und sie ist ebenfalls zwischen den beiden Schwungrädern 31 und 32 wirksam. Die Torsionsfederein­ richtung F besteht in herkömmlicher Weise aus den beiden Deck­ blechen 35 und 36 zu beiden Seiten einer Nabenscheibe 37, wo­ bei die beiden Deckbleche mit dem ersten Schwungrad 31 fest verbunden sind und die Nabenscheibe mit dem zweiten Schwungrad 32. Dazwischen sind Torsionsfedern 17 in Form von Schraubenfe­ dern angeordnet und sie erzeugen eine herkömmliche Federkennli­ nie mit mittlerer Federsteifigkeit. Zwischen dem Deckblech 36 und dem zweiten Schwungrad 32 ist die Torsionsfedereinrichtung f angeordnet und sie besteht aus mehreren am Umfang verteilten Haltern 38 und 39 entsprechend den Fig. 13 und 14. Die beiden Halter sind jeweils teleskopartig ineinander geführt und werden durch die vorgespannten Schraubenfedern 11 voneinander weg belastet. Die Halter 38 und 39 weisen jeweils Abwälzflä­ chen 40 bzw. 41 auf, die durch die Kraft der Schraubenfedern 11 einerseits auf einer zylindrischen Außenkontur 44 des Deck­ blechs 36 aufliegen bzw. auf einer zylindrischen Innenkontur 45 des Führungsteils 43. Das Führungsteil 43 ist direkt am zweiten Schwungrad 32 befestigt. Weiterhin sind am Führungsteil 43 mehrere am Umfang verteilte und nach radial innen weisende An­ schläge 7c vorgesehen, welche den Wirkungsbereich der Torsions­ federeinrichtung f begrenzen. Die beiden Halter 38 und 39 sind jeweils durch einen Halteniet 48 und ein Langloch 49 gesichert um den Zusammenbau zu erleichtern. Zu beiden Seiten der Halter 38 und 39 sind Deckscheiben 46 und 47 angeordnet, von denen die Deckscheiben 47 gleichzeitig von den Haltenieten 48 gehalten werden und die Deckscheiben 46 über separate Niete. Diese Deck­ scheiben stellen die axiale Sicherung der Halter 38 und 39 gegenüber den zylindrischen Konturen 44 und 45 dar.

Zusätzlich ist eine der Deckscheiben 47 im Bereich ihres Außen­ umfangs mit einer Verzahnung 42 versehen, die in eine entspre­ chende Gegenverzahnung des Führungsteils 43 eingreift. Diese Verzahnung dient weniger der Drehmomentübertragung als mehr der Fixierung der Stellung der Halter 38 und 39 jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Anschlägen 7c.

Die Funktion ist nun folgende: Durch Drehmomentbeaufschlagung des Zwei-Massen-Schwungrades 29 und durch Torsionsschwingungen werden die Halter 38 und 39 um ihre in Fig. 13 dargestellte instabile Mittellage herum nach beiden Seiten verschwenkt und die Vorspannung der Schraubenfedern 11, die sich in der neutra­ len aber instabilen Mittellage gemäß Fig. 13 nicht auswirkt, bringt bei zunehmender Verschwenkung eine umfangsmäßige Kompo­ nente, die eine negative Federkennlinie erzeugt. Vor Erreichen der vollständigen Entspannung der Schraubenfedern 11 schlägt der Halter 39 an dem Anschlag 7c an und begrenzt somit die Wir­ kungsweise der Torsionsfedereinrichtung f. Eine Weiterbewegung des Deckblechs 36 über diesen Anschlag hinaus ist ohne weiteres möglich und es findet gegenüber den Haltern 39 eine Gleitbewe­ gung statt. Bei anschließender Drehrichtungsumkehr werden die Halter 39 über die Abwälzflächen 40 sofort wieder verschwenkt und die Wirkung der Torsionsfedereinrichtung f sichergestellt.

In den Fig. 15 und 16 ist der bereits prinzipiell angespro­ chene Klemmfreilauf FR in einem Ausführungsbeispiel konstruktiv ausgeführt. Hierbei sind in einem Träger 53 Innenlaufbahnen 54 angeordnet, die zusammen mit Klemmrollen 50 und mit einer zylindrischen Laufbahn 52 auf einer Nabe 18 den Klemmfreilauf FR bilden. Insgesamt sind am Umfang mehrere dieser Elemente gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Innenlaufbahnen 54 bilden zusammen mit der zylindrischen Laufbahn 52 Klemmflächen für die Klemmrollen 50 in der Gestalt, daß immer die zwei miteinander verbundenen Innenlaufbahnen 54 aufeinander zulaufend engere Spalte bilden. Weiterhin sind die Klemmrollen 50 durch entspre­ chende Federn aufeinanderzu federbelastet um die Klemmrollen jeweils in ihre Klemmposition zu bringen.

Seitlich des Trägers 53 sind Abdeckbleche 55 und 56 angeord­ net, die drehfest mit dem Deckblech 19 beispielsweise der Kupp­ lungsscheibe 15 von Fig. 9 verbunden sind. Die zylindrische Laufbahn 52 ist in der Nabe 18 und der Nabenscheibe 21 der Kupplungsscheibe einstückig ausgebildet. Die beiden Abdeckble­ che 55 und 56 sind nach radial innen derart verlängert ausge­ führt, daß sie mit Nasen 57 jeweils zwischen zwei zusammengehö­ rende Klemmrollen 50 eingreifen und funktionsabhängig eine der beiden Klemmrollen 50 in Entriegelungsstellung bringen. Die zur Verbindung der beiden Abdeckbleche 55 und 56 verwendeten Bol­ zen 9 verbinden gleichzeitig beide Abdeckbleche mit dem Deck­ blech 19 und sie wirken zusammen mit Anschlägen in Form von Langlöchern 7 im Träger 53 für die umfangsmäßige Wegbegrenzung der Torsionsfedereinrichtung f, die ebenfalls zwischen dem Träger 53 einerseits und den beiden Abdeckblechen 55 und 56 andererseits wirksam ist. Dabei kann die Torsionsfedereinrich­ tung f von unterschiedlicher Bauart sein, im vorliegenden Fall baut sie auf auf Verbundfedern 3 entsprechend Fig. 2 und Fenstern 26 bzw. 27 sowie Vorsprüngen 28 etwa entsprechend Fig. 10.

Die Funktion des Klemmfreilaufs FR ist nun folgende: in Fig. 16 ist die eine Endposition der Federeinrichtung f dargestellt. In dieser Stellung wird die rechts angeordnete Klemmrolle 50 durch die Nasen 57 in Löseposition gebracht. Gleichzeitig sind die Anschläge 7 und 9 in Funktion. Diese Stellung entspricht einer Verdrehung des Deckblechs 19 bzw. der Abdeckbleche 55 und 56 in Richtung des Pfeiles P bei angenommenerweise festgehalte­ ner Nabe 18. Wird in der gleichen Drehrichtung weiterhin eine Kraftbeaufschlagung aufrechterhalten, so bewegen sich die Teile 19, 53, 55, 56 zusammen mit den Klemmrollen 50 in Pfeil­ richtung P gegenüber der Nabe 18 weiter. Bei einer einsetzenden Bewegungsumkehr wird sofort die links angeordnete Klemmrolle 50 in Wirkung treten und der Träger 53 gegenüber der Nabe 18 blockiert werden. Dadurch bewegen sich die Bolzen 9 von den An­ schlägen 7 weg entgegen der Richtung des Pfeiles P und die volle Vorspannkraft der Torsionsfedereinrichtung f muß überwun­ den werden.

Im weiteren Bewegungsablauf erfolgt die Überlagerung der nega­ tiven Federkennlinie von f über die instabile Mittellage der Verbundfedern 3 hinaus bis zum Anschlag der Bolzen 9 am Lang­ loch 7 in der entgegengesetzten Position von Fig. 16. Dabei wird im Bereich der kraftlosen instabilen Mittelstellung der Verbundfe­ dern 3 der Klemmfreilauf FR umgeschaltet, indem die Nasen 57 die rechts angeordneten Klemmrollen freigeben, so daß diese durch die Federn in Klemmposition gebracht werden, während die links angeordneten Klemmrollen in Löserichtung bewegt werden. Durch diese Umsteuerung des Klemmfreilaufs FR kann die die Kraftrichtung ändernde Torsionsfedereinrichtung f kontinuier­ lich wirksam bleiben.

Die in Verbindung mit den Fig. 15 und 16 beschriebene Kraft­ übertragung der Torsionsfedereinrichtung f beim Durchgang durch die instabile Mittelstellung erfolgt bei der nachfolgenden Kon­ struktion gemäß den Fig. 17 und 18 durch die bereits bekann­ te Reibeinrichtung R. Die Federeinrichtung f wird hier von zwei konzentrisch zueinander und zur Drehachse 30 angeordneten Federringen 12 und 13 dargestellt, die in radialer Richtung durch Spreizelemente 14 elastisch verformt werdend wobei mehre­ re am Umfang verteilte Spreizelemente 14 vorgesehen sind, deren radialer Erstreckung größer ist als der radiale Abstand der beiden Federringe 12 und 13 voneinander in unbelastetem Zu­ stand. Die Spreizelemente 14 sind beiderseits von Abdeckble­ chen 61 bzw. 62 fixiert, wobei gleichzeitig die axiale Führung der beiden Federringe 12 und 13 übernommen wird. Die Kraftein­ leitung in die Torsionsfedereinrichtung f erfolgt über Bolzen 58, die beispielsweise am Deckblech 19 gemäß Fig. 15 ange­ bracht sind. Die Bolzen durchdringen in Langlöchern 60 die Spreizelemente 14 in radial äußerer Position. In radial innerer Position sind Bolzen 59 ebenfalls in Langlöchern 60 eingesetzt, die mit einem inneren Rahmen 63 fest verbunden sind. Dieser innere Rahmen 63 ist über die bereits bekannte Reibeinrichtung R drehschlüssig mit der Nabe 18 einer Kupplungsscheibe verbun­ den. Am Rahmen 63 sind Anschläge 7d angeordnet, welche sich seitlich der Spreizelemente 14 erstrecken um den Arbeitsbe­ reich der Torsionsfedereinrichtung f festzulegen.

Die Funktion ist folgende: Ausgehend von der dargestellten instabilen Mittelstellung, in der die Spreizelemente zwar mit maximaler Kraft von den Federringen 12 und 13 belastet werden, eine Komponente in Umfangsrichtung jedoch nicht auftritt, kann nach beiden Seiten hin eine Verschwenkung erfolgen, die eine negative Federkennlinie in bereits beschriebener Form bewirkt.

Da die beschriebene Torsionsfedereinrichtung f nur in einem be­ stimmten Verdrehwinkelbereich eine negative Federkennlinie er­ zeugen kann, wird durch die Ansteuerung über eine Reibeinrich­ tung oder über einen doppelt wirkenden Klemmfreilauf dafür ge­ sorgt, daß sie automatisch nachgeführt wird und somit immer in dem jeweiligen Arbeitsbereich des Torsionsschwingungsdämpfers wirksam werden kann.

Claims (10)

1. Torsionsschwingungsdämpfer im Antriebsstrang eines Kraft­ fahrzeuges mit Brennkraftmaschine mit einem Eingangsteil, einem Ausgangsteil und einer Torsionsfedereinrichtung, deren Federkennlinie derart ausgelegt ist, daß mit anstei­ gendem Verdrehwinkel ein ansteigendes Drehmoment übertrag­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dieser ersten Torsionsfedereinrichtung (F) eine zweite Torsions­ federeinrichtung (f) angeordnet ist, welche zumindest über einen Teilverdrehwinkel (αT) des maximalen Verdrehwin­ kels zusätzlich wirksam ist und deren Federkennlinie zumin­ dest im Bereich des Teilverdrehwinkels einen negativen Ver­ lauf aufweist.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Torsionsfedereinrichtung (f) einen durch Anschläge (7, 8, 9) begrenzten Wirkungsbereich auf­ weist und über eine in beiden Drehrichtungen wirksame Ein­ wegkupplung (R, FR) ansteuerbar ist derart, daß beim Über­ schreiten des Teilverdrehwinkels (αT) in einer Dreh­ richtung die Einwegkupplung (R, FR) die Verbindung trennt und bei anschließender Drehrichtungsumkehr die Verbindung wieder herstellt.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einwegkupplung in Form einer Reibeinrichtung (R) ausgebildet ist, deren Reibkraft zumin­ dest geringfügig größer eingestellt ist als die maximale Kraft der zweiten Torsionsfedereinrichtung (f).

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einwegkupplung in Form eines in beiden Drehrichtungen wirksamen Klemmfreilaufes (FR) ausgebildet ist, der beim Durchlaufen der neutralen Mittel­ stellung der zweiten Torsionsfedereinrichtung (f) umschalt­ bar ist.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Torsionsfedereinrich­ tung (f) wenigstens eine Verbundfeder (3) aufweist, die aus zwei vorzugsweise identischen Tellerfedern (1, 2) derart zusammengesetzt ist, daß beide mit ihren sich konisch er­ weiternden Seiten zusammengefügt und ohne Abstand miteinan­ der zu einer festen Einheit verbunden sind, wobei die Ver­ bundfeder (3) einerseits im Bereich ihres Außendurchmessers und andererseits im Bereich des Innendurchmessers bzw. Mittelpunktes von einem der Teile Eingangsteil oder Aus­ gangsteil beaufschlagt ist und aus einer instabilen Mittel­ stellung heraus nach beiden Seiten hin zumindest teilweise entspannt wird.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Torsionsfedereinrich­ tung (f) aus Blattfedern (10) besteht, die zwischen zwei im Abstand voneinander gelagerten und verdrehbaren Teile (22, 23) als Eingangsteil bzw. Ausgangsteil unter Längsvor­ spannung an ihren beiden Enden eingespannt sind und bei Lageänderung etwa senkrecht zur Längsvorspannung aus einer instabilen Mittelstellung heraus nach beiden Seiten hin zumindest teilweise entspannt werden.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Torsionsfedereinrich­ tung (f) aus vorgespannten Schraubenfedern (11) besteht, die zwischen teleskopartig geführten Haltern (38, 39) ein­ gesetzt sind und die Halter über Abwälzflächen (40, 41) zwischen einer zylindrischen Innenkontur (45) und einer zylindrischen Außenkontur (44) als Eingangsteil bzw. Aus­ gangsteil mit entsprechendem Abstand konzentrisch zur Dreh­ achse (30) angeordnet sind derart, daß beim Verdrehen der Innenkontur gegenüber der Außenkontur die Halter über die Abwälzflächen verschwenkt werden und die Schraubenfedern aus einer instabilen radialen Mittelstellung heraus in beiden Drehrichtungen zumindest teilweise entspannt werden.

8. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkbewegung der Halter (38, 39) vor vollständiger Entspannung der Schraubenfedern (11) durch Anschläge (7c) an den die Innenkontur (45) aufweisenden Führungsteilen (43) begrenzt ist und parallel zu den Ab­ wälzflächen (41) und der Innenkontur (45) eine Verzahnung (42) vorgesehen ist.

9. Torsionsschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Torsionsfedereinrich­ tung (f) aus zwei konzentrisch zueinander und zur Drehachse angeordneten Federringen (12, 13) besteht, zwischen denen mehrere am Umfang verteilte Spreizelemente (14) schwenkbar zwischen Anschlägen (7d) angeordnet sind und die auf Ein­ gangs- bzw. Ausgangsteile (R, 58) wirken, deren Länge größer ist als der radiale Abstand der Federringe voneinan­ der im unbelasteten Zustand, so daß beim Verschwenken der Spreizelemente aus ihrer radialen instabilen Mittelstel­ lung heraus die elastisch verspannten Federringe zumindest teilweise entspannt werden.

10. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Klemmfreilauf (FR) aus mehreren am Umfang verteilten gegensinnig angeordneten Klemmrollen (50) be­ steht, die aufeinanderzu federbelastet sind, auf einer zylindrischen Laufbahn (52) einer Nabe (18) konzentrisch zur Drehachse (30) aufliegen und mit Innenlaufbahnen (54) in einem Träger (53) zusammenwirken, die in Wirkrichtung der Federbelastung der Klemmrollen (50) einen enger werden­ den Spalt erzeugen, wobei zu beiden Seiten des Trägers (53) je ein Abdeckblech (55, 56) angeordnet ist, welche Abdeck­ bleche mit dem Eingangsteil (Deckblech 19) des Torsions­ schwingungsdämpfers fest verbunden sind und die mit einer Nase (57) zwischen jeweils beide Klemmrollen (50) eingrei­ fen zur drehrichtungsabhängigen Entriegelung jeweils in die eine Drehrichtung und wobei ferner zwischen den Abdeckble­ chen (55, 56) und dem Träger (53) die Torsionsfedereinrich­ tung (f) angeordnet ist.