Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer, der
im Kraftübertragungsweg eines Fahrzeuges vorzusehen ist und
bei dem einen Kraftspeicher mit geringerer Steifigkeit, wie
z.B. ein Vordämpfer, vorhanden ist und ein Kraftspeicher mit
höherer Steifigkeit, wie z.B. ein Hauptdämpfer, wie er z.B.
für Kupplungsscheiben verwendbar ist. Bei einer bekannten
Einrichtung dieser Art sind Kraftspeicher zwischen den
jeweiligen Ein- und Ausgangsteilen des Vor- und des Haupt
dämpfers wirksam und das Ausgangsteil des Torsionsschwin
gungsdämpfers ist ein Nabenteil, auf dem einerseits drehfest
das Ausgangsteil des Vordämpfers sowie andererseits einer das
Ausgangsteil des Hauptdämpfers bildender Flanschteil mit
Innenprofil aufgenommen ist, wobei dieses Innenprofil mit
Verdrehspiel in ein Außenprofil des Nabenteils eingreift und
wobei weiterhin zwischen Eingangsteil des Hauptdämpfers und
Nabenteil eine Reibungsdämpfung vorgesehen ist.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde,
derartige Torsionsschwingungsdämpfer zu verbessern, weil
insbesondere eine höhere Reibung bei größeren Schwingungsam
plituden auftreten soll. Es soll insbesondere bei Drehrich
tungsumkehr der Effekt einer sogenannten "verschleppten"
Reibung stattfinden, daß heißt im Vordämpferbereich soll bei
einer Drehrichtungsumkehr die Wirkung in einer Reibeinrich
tung erst nach einem bestimmten Verdrehwinkel einsetzen.
Dieser Effekt soll dabei in besonders einfacher, preiswerter
und wirkungsvoller Weise erzielt werden. Darüberhinaus soll
zusätzlich die Beseitigung des Resonanzkurvenüberhanges bei
progressiven Kennlinien erzielt werden, das bedeutet, es soll
die bei progressiver, also nichtlinearer Federung in der
Schwingungsamplitude/Erregerfrequenzkennlinie auftretende
seitliche Herunterbiegung der Amplituden der Schwingungsaus
schläge vermieden werden.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Torsionsschwin
gungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art dadurch erzielt,
daß alle die zwischen Eingangsteil und Flanschteil des
Hauptdämpfers wirksamen Kraftspeicher derart vorgesehen
sind, daß ein rückstellkraftfreier Verdrehwinkel zwischen
Eingangsteil und Flanschteil des Hauptdämpfers vorhanden ist.
Durch diese Maßnahmen kann die im Hauptdämpfer erzeugte
Grundreibung, d.h. also die Reibung, die über den gesamten
Verdrehwinkel des Hauptdämpfers wirksam ist, auch über einen
Teilbereich des Vordämpfers wirksam sein, ohne daß die Federn
des Hauptdämpfers komprimiert werden. Es kann also praktisch
über den Verdrehwinkelbereich, über den die Federn des
Vordämpfers alleine komprimiert werden, eine zweistufige
Reibung erzielt werden.
Für den Aufbau und die Funktionsweise des Torsionsschwin
gungsdämpfers kann es dabei besonders vorteilhaft sein, wenn
alle Kraftspeicher des Hauptdämpfers mit Verdrehspiel
zwischen dem Eingangsteil und dem Flanschteil des Hauptdämp
fers vorgesehen sind. Bei Torsionsschwingungsdämpfern, bei
denen die Kraftspeicher in Ausnehmungen des Eingangsteils
und des Flanschteiles des Hauptdämpfers gehaltert sind, kann
es dabei besonders zweckmäßig sein, wenn die Ausnehmungen im
Eingangsteil und/oder im Flanschteil - in Umfangsrichtung
betrachtet - länger sind als die darin vorgesehenen Kraft
speicher. Für viele Anwendungsfälle wird es jedoch von
Vorteil sein, wenn die Kraftspeicher in Ausnehmungen des
Eingangsteils oder des Flanschteiles - in Umfangsrichtung
betrachtet - spielfrei, jedoch in den entsprechend zugeordne
ten Ausnehmungen des Flanschteils oder des Eingangsteils mit
Verdrehspiel aufgenommen sind. Durch die zuletzt beschriebene
Ausgestaltungsform wird gewährleistet, daß die Federn des
Hauptdämpfers zumindest in einer der sie aufnehmenden
Ausnehmung in Umfangsrichtung spielfrei gehaltert werden
kann, so daß keine Klappergeräusche bei bestimmten Betriebs
zuständen entstehen können.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann insbesondere bei
Torsionsschwingungsdämpfern Anwendung finden, bei denen die
Kraftspeicher des Vordämpfers in Parallelschaltung zu denen
des Hauptdämpfers vorgesehen sind. Die Erfindung kann jedoch
auch bei Torsionsschwingungsdämpfern mit in Reihe geschal
tetem Vordämpfer und Hauptdämpfer Anwendung finden.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das vom Vordämpfer alleine
aufbringbare maximale Verdrehwiderstandsmoment größer ist als
die im Hauptdämpfer vorhandene Grundreibung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Grundreibung des
Hauptdämpfers durch eine Reibeinrichtung erzeugt wird, die
auch über den rückstellkraftfreien Verdrehwinkel wirksam ist
und zwischen Eingangsteil und Flanschteil des Hauptdämpfers
angeordnet ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Hauptdämpfer mindestens
zwei Federstufen aufweist. Der Hauptdämpfer kann dabei
wenigstens eine Lastreibeinrichtung aufweisen, die erst nach
einem bestimmten Verdrehwinkel des Hauptdämpfers z.B. in der
zweiten Hauptdämpferstufe einsetzt.
Anhand der Fig. 1 bis 3 sei die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine teilweise in Ansicht dargestellte Kupplungs
scheibe,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A der Fig. 1,
Fig. 3 das Detail X gemäß Fig. 2 im vergrößerten Maßstab.
Die Kupplungsscheibe gemäß den Fig. 1 bis 3 besteht aus
einem Vordämpfer und einem Hauptdämpfer 2, wobei zwischen den
Eingangsteilen des Hauptdämpfers - der die Reibbeläge
tragenden Mitnehmerscheibe 3 und der Gegenscheibe 4 - und dem
Ausgangsteil - dem Flansch 5 - eine Relativverdrehung
entgegen der Wirkung von in fensterförmigen Ausnehmungen
3 a, 4 a der Mitnehmer- und Gegenscheibe einerseits und in
fensterförmigen Ausnehmungen 5 a des Flansches 5 andererseits
aufgenommenen Federn 7 ermöglicht ist.
Die Mitnehmerscheibe 3 bildet gleichzeitig das eine Ein
gangsteil für den Vordämpfer 1, während das andere Ein
gangsteil 8 ein scheiben- bzw. plattenförmiges Bauteil ist,
welches drehfest mit dem Eingangsteil 3 über Niete 9
verbunden ist.
Hierfür besitzt das Eingangsteil 8 winkelartige Lappen 8 b,
die am Außenumfang einteilig angeformt sind und sich mit
ihrem axial verlaufenden Bereich in Richtung der Mitneh
merscheibe 3 derart erstrecken, daß sie mit ihrem, einen
Niet 9 aufnehmenden radialen Bereich an der Mitnehmerscheibe
3 axial anliegen. Zwischen diesen Eingangsteilen 3 und 8 und
dem dazwischen vorgesehenen und durch ein Kunststoffteil
gebildeten Nabenflansch 10 des Vordämpfers 1 ist eine
begrenzte Relativverdrehung ermöglicht und zwar entgegen der
Wirkung von in fensterförmigen Ausnehmungen 3 b, 8 a der
Eingangsteile 3, 8 und in fensterförmigen Ausnehmungen 10 a des
Nabenflansches 10 vorgesehenen Kraftspeichern in Form von
Schraubenfedern 11.
Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der
Kunststoffflansch 10 drehfest auf einem Nabenkörper 12
vorgesehen, der ein Innenprofil 12 a besitzt, mit dem er auf
eine Getriebewelle aufsetzbar ist. Der Nabenkörper 12 kann in
vorteilhafter Weise durch ein metallisches Sinterteil oder
Fließpreßteil gebildet sein. Der Nabenkörper 12 hat weiterhin
ein Außenprofil 13, das einen Verzahnungsbereich 13 a größerer
Höhe bildet, der sich durch den Flansch 5 des Hauptdämpfers 2
in Achsrichtung hindurcherstreckt. Diesem Verzahnungsbereich
13 a steht eine Innenverzahnung 6 des Flansches 5 gegenüber,
wobei diese beiden Verzahnungen 6 und 13 a in Umfangsrichtung
ein Zahnflankenspiel besitzen, welches dem Wirkbereich, über
den der Vordämpfer 1 allein dämpft, entspricht. Über diesen
Verdrehbereich des Flansches 5 gegenüber dem Nabenkörper 12
ist die Kraft der Federn 11 und außerdem ein Reibungsmoment
wirksam.
Der Kunststoffflansch 10 des Vordämpfers 1 stützt sich axial
an einer durch eine Abstufung des Außenprofils bzw. der
Außenverzahnung 13 des Nabenkörpers 12 gebildeten Schulter 15
ab und weist an seinem Innenrand eine Verzahnung auf, welche
zur spielfreien Drehsicherung in die Verzahnungsbereiche 13 b
verringerter Höhe des Außenprofils 13 eingreift.
Wie aus Fig. 3 weiterhin zu entnehmen ist, besitzt das
Außenprofil 13 des Nabenkörpers 12 noch einen Verzahnungsbe
reich 13 c mittlerer Höhe, der axial zwischen den beiden
Verzahnungsbereichen 13 a und 13 b angeordnet ist, so daß
weiterhin eine radiale Abstufung 15 a zwischen den Verzah
nungsbereichen 13 a und 13 c vorhanden ist. Um den Verzah
nungsbereich 13 a ist die Mitnehmerscheibe 3 mit radialem
Spiel angeordnet.
Zwischen dem radial verlaufenden Kunststoffflansch 10 und der
Scheibe 8 ist eine vorgespannte Wellfeder 19 angeordnet.
Die Verspannung der Wellfeder 19 bewirkt, daß das scheiben
bzw. plattenförmige Bauteil 8 axial von dem Außenprofil 13
weg beaufschlagt und der Kunststoffflansch 10 des Vordämpfers
1 axial gegen die Abstufung 15 gedrückt wird. Weiterhin wird
durch die Verspannung der Wellfeder 19 die Gegenscheibe 4
axial in Richtung der Außenverzahnung 13 beaufschlagt,
wodurch der die Gegenscheibe 4 auf dem Nabenkörper 12
lagernde Reib- bzw. Gleitring 14 axial gegen einen Abstützbe
reich 20 des Nabenkörpers 12 gedrängt wird. Der Abstützbe
reich 20 bildet eine sich im Durchmesser bzw. im Umfang in
Achsrichtung von der Außenverzahnung 13 weg verjüngende
Kontur bzw. Fläche 20, welche wie aus Fig. 3 zu entnehmen
ist, konusartig bzw. kegelstumpfartig ausgebildet ist. Der
zwischen der Gegenscheibe 4 und dem Nabenkörper 12 an
geordnete Gleit- bzw. Reibring 14 stützt sich an der Kontur
20 über eine ihm angeformte Kontur 21 ab, welche an die
Kontur 20 angepaßt ist, also ebenfalls kegelstumpfartig bzw.
konusartig ausgebildet ist. Durch das Zusammenwirken der
durch die Wellfeder 19 axial verspannten kegelstumpfförmigen
Flächen 20 und 21 werden die Mitnehmerscheibe 3 und die
Gegenscheibe 4 sowie die mit diesen verbundenen Teile
gegenüber dem Nabenkörper 12 bzw. der Rotationsachse der
Kupplungsscheibe in radialer Richtung federnd nachgiebig
positioniert. Um zu verhindern, daß zwischen dem Lagerring 14
und der Mitnehmerscheibe 3 infolge einer relativen Verdrehung
ein radiales Spiel durch Verschleiß auftreten kann, ist der
Lagerring 14 drehfest mit der Gegenscheibe 4 verbunden. Diese
drehfeste Verbindung erfolgt über einzelne, über den Umfang
des Ringes 14 verteilte radiale Vorsprünge 23 (Fig. 2), die
in entsprechend angepaßte Ausschnitte 24 am Innenumfang der
Gegenscheibe 4 eingreifen.
Radial außerhalb des Reib- bzw. Gleitringes 14 ist eine
Tellerfeder 22 vorgesehen, die zwischen der Gegenscheibe 4
und dem Flansch 5 des Hauptdämpfers 2 axial eingespannt ist.
Durch die Verspannung der Tellerfeder 22 wird der Flansch 5
in Richtung der Mitnehmerscheibe 3 gedrängt, so daß der
Reibring 25 zwischen Flansch 5 und Mitnehmerscheibe 3
eingespannt wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, bilden die Schraubenfedern 7
des Hauptdämpfers 2 drei Federstufen I, II und III, die
jeweils aus zwei diametral gegenüberliegenden Federn
bestehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die
Federn 7 a, 7 b, 7 c der einzelnen Federstufen I, II, III in den
Ausnehmungen 3 a und 4 a, der Mitnehmer- und Gegenscheibe
spielfrei aufgenommen, wohingegen diese Federn 7 a, 7 b, 7 c in
den Ausnehmungen 5 a des Hauptdämpferflansches 5 mit Verdreh
spiel aufgenommen sind, so daß eine rückstellkraftfreie
Verdrehung zwischen den das Eingangsteil des Hauptdämpfers 2
bildenden Scheiben 3,4 und dem Flansch 5 möglich ist. Wie aus
Fig. 1, welche die theoretische Mittellage bzw. Ausgangslage
zwischen den einzelnen Eingangs- und Ausgangsteilen dar
stellt, ersichtlich ist, besitzen die Federn 7 a der ersten
Stufe I gegenüber dem Flansch 5 in beiden Drehrichtungen ein
gleiches Verdrehspiel 26. In ähnlicher Weise besitzen die
Federn 7 b der zweiten Federstufe II ein gleiches Verdrehspiel
27 in beide Drehrichtungen. Die Feder 7 c der dritten
Federstufe III besitzen in die eine Drehrichtung ein
Verdrehspiel 28 und in die andere Drehrichtung ein größeres
Verdrehspiel 29. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind
die Verdrehspiele 27 und 28 gleich groß, so daß in die eine
Drehrichtung die Federn 7 b und 7 c gleichzeitig durch die
Beaufschlagungsbereiche 5 c, 5 d des Flansches 5 komprimiert
werden und somit in die eine Verdrehrichtung zwischen den
Scheiben 3, 4 und dem Nabenkörper 12 der Hauptdämpfer eine
zweistufige Federkennlinie aufweist, wohingegen in die andere
Verdrehrichtung eine dreistufige Federkennlinie vorhanden
ist.
Ausgehend von der neutralen Stellung gemäß Fig. 1 der
Kupplungsscheibe wirken bei einer Verdrehung der das
Eingangsteil der Kupplungsscheibe bildenden Scheiben 3, 4,
welche über Abstandsbolzen 30 axial fest miteinander
verbunden sind, gegenüber dem Nabenkörper 12 zunächst die
Federn 11 des Vordämpfers, welcher auch mehrere Stufen, z.B.
zwei, haben kann, sowie das Reibmoment, welches erzeugt wird
durch Reibung des Lagerringes 14 am Nabenkörper 12 sowie
durch Reibung zwischen der Wellfeder 19 und dem Nabenflansch
10 oder der Scheibe 8. Sobald das Zahnflankenspiel zwischen
der Verzahnung 13 a des Nabenkörpers 12 und der Innenverzah
nung 5 a des Flansches 5 des Hauptdämpfers 2 überwunden ist,
bleibt der Flansch 5 gegenüber dem Nabenkörper 12 stehen. Bei
Fortsetzung einer Relativverdrehung zwischen den beiden
Scheiben 3,4 und dem Nabenkörper 12 werden die Federn 7 des
Hauptdämpfers 2 um das Verdrehspiel 26 gegenüber dem Flansch
5, ohne komprimiert zu werden, verdreht, wobei über dieses
Verdrehspiel 26 eine zusätzliche Reibungsdämpfung wirksam
ist, welche durch Reibung des Reibringes 25 und der Teller
feder 22 am Flansch 5 erzeugt wird. Diese zusätzliche
Reibungsdämpfung ist parallel wirksam zum Vordämpfer 1, so
daß im Verdrehwinkelbereich, in dem lediglich die Federn 11
des Vordämpfers wirksam sind, eine zweistufige Reibungsdämp
fung entsteht. Bei Fortsetzung einer Relativverdrehung nach
Aufbrauch des Verdrehspiels 26 werden die Federn 7 a der
ersten Stufe I des Hauptdämpfers 2 zwischen den Beaufschla
gungsbereichen 3 b bzw. 5 b der Scheiben 3, 4 und des Flansches
5 komprimiert und bei weiterer Relativverdrehung zwischen den
Scheiben 3, 4 und dem Flansch 5 kommen nach Aufbrauch der
jeweiligen Verdrehspiele 27, 28 in die eine Drehrichtung bzw.
27, 29 in die andere Drehrichtung auch die Federn 7 b und 7 c
der zweiten Stufe II und der dritten Stufe III parallel zu
den Federn 7 a zur Wirkung. Die Federn 7 b und 7 c werden
zwischen den ihnen zugeordneten Beaufschlagungsbereichen 5 c
und 3 c bzw. 5 d und 3 d des Flansches 5 bzw. der Scheiben 3, 4
komprimiert. Die Relativverdrehung zwischen den Scheiben 3, 4
und dem Flansch 5 wird durch Anschlag der die beiden Scheiben
3, 4 verbindenden Abstandsbolzen 30 an den Endkonturen der in
Umfangsrichtung länglichen Ausnehmungen 31 im Nabenflansch 5
begrenzt. Die Federn 7 a der ersten Stufe I können mit
Vorspannung in die Scheiben 3, 4 eingebaut sein, wobei das
durch diese Vorspannung erzeugte Rückstellmoment zwischen den
Scheiben 3, 4 und dem Flansch 5 größer sein kann als das
Reibmoment, welches erzeugt wird zwischen dem Flansch 5 und
der Tellerfeder 22 sowie dem Reibring 25. Bei einer derart
bemessenen Vorspannung der Federn 7 a bleibt beim Abbau des
von der Kupplungsscheibe übertragenen Momentes auf null der
Flansch 5 gegenüber den Scheiben 3, 4 derart zurückversetzt,
daß auf einer Seite der Federn 7 a die Beaufschlagungsbereiche
3 b bzw. 5 b der Scheiben 3, 4 und des Flansches 5 - in axialer
Richtung betrachtet - fluchten, wohingegen auf der anderen
Seite der Federn 7 a zwischen dem jeweiligen Federende und dem
zugeordneten Beaufschlagungsbereich 5 b des Flansches 5 ein
Verdrehspiel erhalten bleibt, daß der Summe der beiden in
Fig. 1 gezeigten Verdrehspiele 26 entspricht.
Für manche Einsatzfälle kann es auch vorteilhaft sein, wenn
die Federn 7 a ohne Vorspannung eingebaut sind, oder mit einer
solchen, die ein Moment erzeugt, das kleiner ist als das
zwischen dem Flansch 5, der Tellerfeder 22 und dem Reibring
25 entstehende Reibmoment. Dabei kann über einen Teilab
schnitt des Verdrehbereiches,in dem im Hauptdämpfer nur die
Federn 7 a komprimiert werden, das von diesen Federn 7 a
zwischen Eingangs- 3, 8 und Ausgangsteil 5 des Hauptdämpfers
erzeugte Rückstellmoment größer sein als das zwischen diesen
Teilen 3, 8, 5 vorhandene Reibmoment. Bei einer derartigen
Auslegung bleiben beim Abbau des von der Kupplungsscheibe
übertragenen Momentes auf null die Federn 7 a um einen
gewissen Betrag komprimiert, so daß auch der Flansch 5
gegenüber den beiden Scheiben 3 und 4 um diesen Betrag noch
zusätzlich verdreht bleibt und das zwischen dem Flansch 5,
der Tellerfeder 22 und dem Reibring 25 entstehende Reibmoment
- bei gleichbleibender Relativverdrehung zwischen den
Scheiben 3, 4 und dem Nabenkörper 12 - in der auf eine
Entspannungsphase folgenden Spannphase der Dämpfer 1, 2
entsprechend früher auftritt.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante können
zumindest einige der Federn 7 des Hauptdämpfers 2 spielfrei
in Ausnehmungen des Flansches 5 gehalten sein, wohingegen
diese Federn 7 in den Ausnehmungen der Scheiben 3, 4 mit
Verdrehspiel aufgenommen sind.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Anordnung der Federn 7 des
Hauptdämpfers 2 auch bei Kupplungsscheiben anwendbar, bei
denen der Vordämpfer nicht über den gesamten Verdrehwinkel
zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil der Kupplungsscheibe
wirksam ist, sondern nach einem bestimmten Verdrehwinkel
überbrückt wird. Derartige Kupplungsscheiben sind beispiels
weise durch die DE-OS 34 47 652 bekannt geworden.
Die Erfindung bezieht sich also ganz allgemein auf Tor
sionsschwingungsdämpfer, wobei das Ausgangsteil des Haupt
dämpfers auch zwei axial beabstandete Seitenscheiben
aufweisen kann, zwischen denen die das Eingangsteil bildende
Belagträgerscheiben aufgenommen ist. Die Seitenscheiben
können dabei mit einem Innenprofil mit Spiel in ein Außenpro
fil eines inneren Nabenteiles eingreifen.