KR20010042107A - 비틀림 진동 댐퍼와 비틀림 진동 댐퍼를 위한 나선형 압축스프링 - Google Patents

비틀림 진동 댐퍼와 비틀림 진동 댐퍼를 위한 나선형 압축스프링 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 세로축을 따라 뻗어있는 스프링 코일과, 적어도 하나의 에너지 저장 요소(7)의 저항에 반해 꼬여질 수 있는 적어도 두 개의 구성성분을 포함하는 비틀림 진동 댐퍼에 관련된다. 상기 구성 성분은 에너지 저장 요소를 압축하기 위한 힘-적용 영역을 가진다. 본 발명은 길이를 따라 다수의 코일을 가지고 차단될 때까지 압축될 수 있는 강철 스프링 와이어로 만들어진 나선형 압축 스프링(9)에 관련된다. 두 개의 단부 코일 사이에서 나선형 스프링은 다른 외주, 즉 보다 긴 제 1 외주(132)와 보다 짧은 제 2 외주(133)를 가지는 적어도 두 가지 종류의 코일을 포함한다. 스프링의 길이를 따라 보았을 때 이런 종류의 코일은 일정한 패턴에 따라 연속적으로 배치되고 감겨져서 스프링은 직경을 따라 정반대쪽에 놓인 코일 영역을 가지는데 이것은 나선형 스프링의 길이 방향에 대해, 방사상 방향으로 보았을 때, 한 면에서 동일한 높이에 놓이고, 두 가지 코일의 직경을 따라 반대쪽에 놓인 코일 영역은 외주 사이의 차이와 일치하는 값만큼 갈라진다.

Description

비틀림 진동 댐퍼와 비틀림 진동 댐퍼를 위한 나선형 압축 스프링{TORSIONAL VIBRATION DAMPER AND HELICAL COMPRESSION SPRING FOR A TORSIONAL VIBRATION DAMPER}
본 발명은 에너지 어큐뮬레이터를 압축하기 위한 바이어싱 영역을 가지고 적어도 하나의 에너지 어큐뮬레이터의 저항에 반해 서로에 대해 회전할 수 있는 적어도 두 개의 구성 요소를 가지는 비틀림 진동 댐퍼에 관련된다. 또 본 발명은 비틀림 진동 댐퍼와 함께 사용하기 위한 특정 구조의 나선형 압축 스프링에 관련된다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 첨부 도면에 대한 상세한 설명으로부터 분명해진다:
도 1 은 댐핑 장치의 단면도;
도 2 는 도 1의 Ⅱ/Ⅱ 선을 따라서 본 단면도;
도 3, 4 는 도 1과 2에 나타낸 장치와 함께 사용하기 위한 본 발명에 따른 에너지 어큐뮬레이터를 도시한 도면;
도 5 는 본 발명에 따른 스프링의 힘-경로 다이어그램을 나타낸 도면;
도 6 은 본 발명에 따른 에너지 어큐뮬레이터의 가능한 다른 구조를 나타낸 도면;
도 7 은 비틀림 진동 댐퍼에서 본 발명에 따른 에너지 어큐뮬레이터의 실시예를 나타낸 도면.
본 발명의 목적은 큰 제동 포텐셜과 긴 유효 수명을 가지는 전술한 종류의 비틀림 진동 댐퍼를 제공하는 것이다. 또 본 발명의 목적은 아주 높은 응력 포텐셜을 가지는 나선형 압축 스프링에 높은 작업 용량과 높은 에너지 어큐뮬레이터 용량을 부여하는 것이다. 특히 본 발명에 따른 나선형 압축 스프링은, 스프링 와인딩이 한 블록으로 당겨져서 높은 하중을 받는 경우에 사용될 수 있어야 한다. 그리고 본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼와 나선형 압축 스프링은 간단하고, 경제적으로 제조할 수 있어야 한다.
이것은, 에너지 어큐뮬레이터로서 사용되는 나선형 압축 스프링이 두 개의 단부 와인딩 사이에 다른 외부 직경, 즉 보다 긴 제 1 외주와 보다 짧은 제 2 외주를 가지는 적어도 두 가지 종류의 와인딩을 가지고, 스프링의 길이 방향으로 보았을 때 이런 종류의 와인딩이 특정 패턴에 따라 연속적으로 배치되고 감겨서 스프링은 정반대쪽에 놓인 와인딩 영역을 가지는데 이것은 방사상으로 보았을 때 나선형 스프링의 길이 방향에 대해, 거의 동일한 높이에서 한쪽 면에 배치되고, 두 가지 종류의 와인딩의 정반대쪽에 놓인 와인딩 영역은 외부 직경 차이만큼 갈라진다는 점에서 본 발명의 실시예에 따라 달성된다. 스태거가 제공되어서 스프링이 한 블록으로 압축될 때 블록 길이에 도달하기 전에 보다 짧은 외주와 보다 긴 외주를 가지는 와인딩은 서로 접촉하고 서로에 대해 두 가지 종류의 와인딩의 배치를 통하여 서로 대향하여 미끄럼 운동함으로써 옮겨질 수 있으므로, 에너지의 추가 이력 현상 과 소산이 달성된다.
두 개의 외주가 스프링의 세로축에 대해 스프링 와이어의 방사상 신장도만큼 서로 다르다면 유리하다. 많은 경우에 이 지름 차이가 더 클수록 유리하다. 또 두 가지 종류의 와인딩이 스프링의 중심축에 대해 중심에 배치되어서 외주는 서로 일치하므로 스프링의 블록 길이에 도달하기 전에 두 가지 종류의 와인딩은 서로 접촉하고 전술한 대로 스프링을 계속해서 압축하는 동안 마찰 또는 마찰 이력 현상을 발생시킨다. 이런 종류의 나선형 압축 스프링 구조에서 보다 긴 외주를 가지는 와인딩은 나선형 압축 스프링의 블록 길이를 결정할 수 있다. 보다 짧은 외주를 가지는 와인딩은 보다 긴 직경을 가지는 두 와인딩의 방사상 내부 영역 사이에서 인장된다. 나선형 압축 스프링의 본 발명에 따른 구조를 통하여 압축하는 동안 스프링 강도를 바꿀 수 있다. 이런 변화는, 적어도 하나의 전술한 종류의 와인딩을 따라 두 가지 종류의 와인딩이 직경에서 탄성 변형되므로 달성될 수 있다. 특히 스프링의 세로축 방향으로 일부 영역에서 보다 짧은 직경을 가지는 와인딩이 압축되는 동안 보다 긴 직경을 가지는 와인딩은 일부 영역에서 넓혀지므로 두 가지 종류의 와인딩이 서로 일치한다면 유리하다. 본 발명의 영역에서 스프링의 세로축은 보다 긴 외주를 가지는 와인딩의 중심점을 통하여 뻗어있는 세로축으로서 간주된다. 두 가지 종류의 와인딩이 서로에 대해 갈라져 있는 나선형 압축 스프링인 경우에, 보다 짧은 직경을 가지는 와인딩의 이론상 중심점을 통과하는 축은 보다 긴 직경을 가지는 이론상 중심점을 통과하는 축에 대해 갈라진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 두 단부 와인딩 사이에 여러 가지 다른 피치를 가지는 와인딩을 포함하고 블록으로 압력을 받을 수 있는 나선형 압축 스프링을 에너지 어큐뮬레이터로서 사용하는 것이 유리한데 가장 긴 와인딩 피치는 단부 와인딩으로부터 가장 멀리 떨어져 있다. 따라서 본 발명에 따르면 나선형 압축 스프링의 단부 영역 사이에서 세 개 이상의 다른 와인딩 피치가 있다. 이런 종류의 스프링은 고온 벤딩 공정에서 감겨질 수 있는 강철 스프링 와이어로 만들어진다. 그러나 대기 온도에서 또는 강철 스프링 와이어의 저온 상태에서 와인딩은 일어날 수도 있다.
본 발명에 따른 나선형 스프링은 두 개의 회전 성분 사이에서 유리한 방식으로 구비될 수 있고 상기 회전 성분의 회전 운동은 스프링 와인딩의 스톱에 의해, 블록으로 통과하는 스프링에 의해 제한된다. 특히 유리한 방식으로 본 발명에 따른 나선형 스프링은 트윈-질량 플라이휠이나 클러치 디스크의 비틀림 진동 댐퍼에 또는 컨버터 로크-업 클러치의 댐퍼에 설치될 수 있다.
트윈-질량 플라이휠은 예를 들어 DE OS 41 17 584와 37 21 712에 공지되어 있다. 컨버터 댐퍼는 DE OS 42 13 341에 공지되어 있다. 또 DE OS 42 55 304 또는 42 25 314에서 공지된 것과 같은 벨트 댐퍼인 경우에 본 발명에 따른 나선형 압축 스프링이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 나선형 압축 스프링이 사용되는 비틀림 진동 댐퍼는 유리하게 구조되어서 이것은 서로에 대해 회전할 수 있는 댐퍼 요소의 구성성분으로 형성된 세그먼트 모양 또는 고리형 소켓 속에 포함되어서 각각의 적합한 소켓이 형성되어서 대응하는 나선형 압축 스프링은 방사상 방향과 축 방향으로 안내되고, 즉 비틀림 진동 댐퍼가 회전할 때 스프링은 바깥쪽에서 방사상으로 맞물리는 지지면에 가해지는 원심 분리력의 작용을 통하여 유지된다. 이런 지지면은 나선형 압축 스프링의 전체 길이에 대해 연장되어 있다. 유리하게도 나선형 압축 스프링은 대응하는 지지면에서 와인딩을 통하여 직접 지지된다. 한 표면을 통과하는 나선형 압축 스프링의 방사상 지지를 통하여 속도나 원심 분리력에 따라 달라지는 마찰 제동을 발생시킬 수 있다. 이런 마찰 제동은 대응하는 지지면을 따라 미끄럼 운동하는 스프링 와인딩을 통하여 직접 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 나선형 압축 스프링의 구조는, 길이가 중간 와인딩 직경의 배수인 스프링에서 사용될 수 있다. 이 비율은 2.5 내지 30, 선호적으로 5 내지 18 범위 내에 있다.
단부 와인딩 사이에서 다른 피치를 가지는 다수의 와인딩을 포함하는 나선형 압축 스프링인 경우에, 단부 와인딩에서 시작할 때 스프링 영역을 포함하고 이 영역의 와인딩은 대응하는 단부 와인딩에서 거리가 증가함에 따라 길어지는 피치를 가지도록 스프링이 형성된다면 유리하다. 특히 대부분의 경우에 스프링이 중심면에서 가장 긴 와인딩을 가지고 단부 와인딩을 향하여 와인딩의 피치가 대응하는 단부 와인딩까지 뻗어있는 스프링 길이를 가지는 영역에 대해 감소한다면 유리하다.
스프링이 차단될 때 보다 긴 피치를 가지는 와인딩에 존재하는 비틀림 응력이 보다 짧은 피치를 가지는 와인딩에 존재하는 비틀림 응력보다 크도록 스프링 단부 와인딩 사이에 존재하는 와인딩이 다른 와인딩 피치를 가지도록 형성된다면 유리하다. 그러므로 와인딩 피치가 증가함에 따라 스프링 와인딩에서 재료 변형은 더 커질 수 있다. 이런 재료 변형은 와인딩의 중간 직경과 외주 직경의 대응하는 배열에 의해 영향을 받을 수 있다. 이를 위해 한편으로는 와인딩 피치, 다른 한편으로는 와인딩 직경의 두 가지 매개변수가 사용될 수 있다.
유리하게도 본 발명에 따른 나선형 압축 스프링은 느슨한 상태에서 미리 굴곡된 형태를 가질 수 있다. 이런 종류의 구조는 특히 긴 스프링인 경우에 유리한데 왜냐하면 이것은 보다 쉽게 끼울 수 있도록 하여서 스프링을 대응하는 소켓 안으로 쉽게 삽입할 수 있기 때문이다.
많은 경우에 본 발명에 따라 구조된 나선형 압축 스프링은 다른 나선형 압축 스프링 내부에 수용되거나 또다른 나선형 압축 스프링을 둘러싼다면 유리하다. 이런 배치를 통하여 에너지 어큐뮬레이터가 구성되는데 이것은 서로에 대해 축 방향으로 에워싸인 두 개의 나선형 압축 스프링에 의해 형성된다. 이런 종류의 에너지 어큐뮬레이터로 적어도 하나의 나선형 압축 스프링은 다른 외주를 가지는 와인딩 및 다른 피치를 가지는 와인딩을 구비한다.
또 -긴 직경의 와인딩으로 시작하고 끝날 때- 교대로 길고 짧은 와인딩 직경을 가지고, 긴 직경과 짧은 직경을 가지는 와인딩의 중심축이 동일하지 않을 때 - 즉 축 방향 연장부를 따라 동심 배치될 때- 보다 짧은 직경과 보다 긴 직경을 가지는 와인딩의 중심점 축은 서로에 대해서 방사상으로 갈라져서 와인딩 원주의 한 면에서 짧은 직경을 가지는 와인딩은 긴 직경을 가지는 와인딩의 내주에서 축 방향으로 삽입될 수 있고 다른 면에서 동일한 방사상 높이에 장착될 수 있는 나선형 스프링이 유리하다. 스프링의 방사상 외향으로 보다 긴 압축 경로는 보상될 수 있고 스프링 커패시터는 최적화되며 스프링은 대응하는 소켓 안에 매달려 있어서 회전을 방지하도록 비틀림 진동 댐핑 장치의 외주 방향으로 짧은 직경을 가지는 삽입 가능한 와인딩으로 와인딩 원주에 배치하는 것이 유리하다. 이런 종류의 스프링은 사점 스프링, 보상 스프링 및 귀환 스프링과 같은 릴리스 장치에서 다양하게 적용하여 사용될 수 있다.
도 1과 2에 나타낸 비틀림 진동 댐퍼는 제 2 플라이휠 질량부(3)뿐만 아니라, 내연 기관의 출력축에 고정할 수 있는 제 1 질량부(2)를 가지는 분할된 플라이휠(1)을 형성한다. 마찰 클러치는 클러치 디스크를 삽입함으로써 제 2 플라이휠 질량부(3)에 고정할 수 있는데 상기 디스크를 통하여 기어박스의 입력축이 연결되고 분리될 수 있다. 플라이휠 질량부(2,3)는 베어링(4)을 통하여 서로에 대해 회전할 수 있게 장착되는데 도시된 실시예에서 상기 베어링은 내연 기관의 출력축에 제 1 플라이휠 질량부(2)를 장착하는데 사용되는 체결 스크류를 통과하도록 보어(5)의 방사상 바깥쪽에 장착된다. 댐핑 장치(6)는 두 개의 플라이휠 질량부(2,3) 사이에서 작동하고 에너지 어큐뮬레이터를 포함하는데 그 중 적어도 하나는 나선형 압축 스프링(8,9)에 의해 형성된다. 특히 도 2에 잘 나타난 것처럼 나선형 압축 스프링(9)은 스프링(8)의 와인딩(8a)에 의해 형성된 공간에 완전히 수용되고 즉 두 개의 나선형 스프링(8,9)은 세로 연장부에 대해 보았을 때 에워싸여진다. 도시된 실시예에서 원주 방향으로 보았을 때 각 연장부 또는 나선형 스프링(8)에 에워싸인 나선형 스프링(9) 부분(10)의 길이(11)는 외부 나선형 스프링(8)의 연장부(12)보다 짧다. 스프링(9)이 30도 내지 90도, 선호적으로 45도 내지 70도의 범위 내에서 일정량만큼 외부 스프링(8)보다 짧다면 유리하다. 길이 차이 또는 각 차이는 보다 크거나 작아질 수 있다.
두 개의 플라이휠 질량부(2,3)는 에너지 어큐뮬레이터(7)를 위한 바이어싱 영역(14,15,16)을 포함한다. 도시된 실시예에서 바이어싱 영역(14,15)은 제 1 플라이휠 질량부(2)를 형성하는 판금부(17,18)에 만들어진 누른 영역에 의해 형성된다. 바이어싱 영역(14,15) 사이에서 축 방향으로 구비된 바이어싱 영역(16)은 리벳(19)을 통하여, 제 2 플라이휠 질량부(3)에 연결된 적어도 하나의 플랜지형 바이어싱 구성 성분(20)으로 형성된다. 이 구성 성분(20)은 에너지 어큐뮬레이터(7)와 플라이휠 질량부(3) 사이의 토크 전달 요소로서 사용된다. 바이어싱 영역(16)은 플랜지와 같은 바이어싱 장치(20)의 외주에 구비된 방사상 아암 또는 연장부(16)에 의해 형성된다. 냉간 성형 판금재로 만들어진 구성 성분(17)은 내연 기관의 출력축에서 전체 분할된 플라이휠(1) 또는 제 1 플라이휠 질량부(2)를 고정하는 역할을 한다. 방사상으로 바깥쪽에서 구성 성분(17)은 판금재로 만들어진 구성 성분(18)과 결합된다. 두 개의 구성성분(17,18)은 고리형 영역(21)을 형성하는데 이 영역은 환상형 영역(22)을 포함한다. 고리형 영역(21) 또는 환상형 영역(22)은 그리스와 같은 비스코스 매체로 일부 채워질 수 있다. 성형 영역 또는 바이어싱 영역(14,15) 사이에서 원주 방향으로 보았을 때 구성 성분(17,18)은 팽창부(23,24)를 형성하는데 상기 팽창부는 환상면(22)을 한정하고 에너지 어큐뮬레이터(7)를 유지하며, 방사상 방향과 축 방향으로 뻗어있다. 상기 장치(1)가 회전할 때 스프링(8)의 와인딩은 구성 성분(17,18)의 영역에서 지지되는데 이 성분은 바깥쪽에서 방사상으로 환상면(22)을 한정한다. 도시된 실시예에서 적어도 하나의 경화된 판금 인서트 또는 중간 층에 의해 형성된 마모 방지 장치(25)가 제공되는데 이 장치에서 스프링(8)이 방사상으로 유지된다. 마모 방지 장치(25)는 이완된 에너지 어큐뮬레이터(7)의 각 연장부 또는 전체 길이에 대해 원주 방향으로 뻗어있다. 에너지 어큐뮬레이터(7) 또는 나선형 스프링(8)의 압축 또는 길이를 바꾸는 경우에, 원심분리력으로서 스프링(8)의 와인딩을 유지하므로, 마찰 연결된 구성 성분과 와인딩 사이에서 속도에 따라 달라지는 마찰 제동이 이루어진다.
방사상 안쪽에서, 방사상으로 뻗어있는 구성성분(17)은 중간부 또는 허브(26)를 유지하는데 이것은 볼 베어링(4)의 내부 베어링 링을 유지한다. 볼 베어링(4)의 외부 베어링 링은 플라이휠 질량부(3)를 지탱한다.
도시된 실시예에서 도 2에 잘 나타난 것처럼 바이어싱 영역(16)은 원주 방향으로 에너지 어큐뮬레이터(7)를 위치 설정하는 바이어싱 영역(14,15)보다 작은 각도로 형성되므로 이론상의 정지 위치 또는 도 2에 나타낸 출발 위치에서 시작할 때 스프링 작용 없이 서로에 대해 플라이휠 질량부(2,3)의 두 회전 방향으로 회전이 가능하다.
댐핑 장치(1)에 관해서는 에너지 어큐뮬레이터로서 댐핑 장치의 입력부와 출력부 사이에 나선형 스프링(8)만 존재하도록 내부 스프링(9)이 생략될 수도 있다.
예를 들어 도 1과 2에 따라 비틀림 진동 댐퍼에서 사용하기 위한 도 3에 나타낸 나선형 스프링(108)은 다수의 와인딩(127)을 가지는데 이 와인딩은 스프링의 길이에 대해 스프링 축(130)을 따라 두 개의 단부 와인딩(128,129) 사이에서 연장된다. 상기 와인딩(127)은 두 가지 종류의 와인딩(130,131)을 포함하는데 도시된 실시예에서 각각은 다른 외부 직경에 의해 앞의 형태와 다음 형태가 다르다. 와인딩(130,131)은 1-1 반복 기간에서 연속적으로 배치되므로 와인딩(130)은 보다 긴 외주(132)를 가지고 와인딩(131)은 보다 짧은 외주(133)를 가진다. 단부 와인딩(128,129)은 보다 긴 외주(132)를 가진다.
많은 경우에 단부 와인딩(128,129)과 인접해 있을 때 원하는 스프링 특성 또는 용도에 따라 두 개, 세 개 또는 그 이상의 와인딩(130)과 같은 보다 긴 외주(132)를 가지는 다수의 와인딩(130)이 있다. 도시된 실시예에서 와인딩(130,131)은 스프링(108)의 길이를 따라 보았을 때 동일한 와인딩 피치를 가지고, 나선형 스프링(108)의 세로축(130)에 대해 사면(134)의 동일한 각도를 가진다. 그러나 와인딩(130,131)이 다른 와인딩 피치 또는 다른 각(134)을 가진다면 유리하다. 보다 긴 직경(132)을 가지는 와인딩(130)이 보다 짧은 외주(133)를 가지는 와인딩(131)보다 긴 와인딩 피치 또는 각(134)을 가진다면 유리한데 왜냐하면 이 와인딩에서 발생하는 허용 가능한 최대 장력이 최적화될 수 있기 때문이다.
도 3에 도시한 나선형 스프링(108)에서 와인딩(130,131)이 전체 길이를 따라 연속적으로 뻗어있을지라도 이런 와인딩(130,131)의 배치가 스프링(108)의 전체 연장부에 대해서만 제공된다면 유리하다. 따라서 다른 와인딩(130,131)은 스프링(108)의 적어도 하나의 단면적(135,136)에 대해서만 연장되므로 이 와인딩(130,131)이 두 단면적(135,136)에 대해 뻗어있다면 유리하다. 이런 단면적(135,136)은 동일한 길이 또는 동일한 각 연장부를 가지지만 다른 크기로 형성될 수도 있다. 대부분의 경우에 이런 종류의 와인딩(130,131)이 중간 영역 또는 중간면(137)에 제공된다면 유리하다.
전술한 스프링 영역(135/136/137)은 바람직한 효과와 용법을 고려해 모든 크기로 형성될 수 있다.
또 와인딩(130,131)은 도 3에 나타낸 것과 다른 순서 또는 주기로 배치될 수 있다. 그러므로 짧은 직경(133)을 가지는 하나의 와인딩(131)은 긴 직경(132)을 가지는 두 개의 와인딩(130)을 따르는데, 이것은 두 개의 와인딩(130)이 하나의 와인딩(131)을 따른다는 것을 의미한다. 이것은 2-1 또는 1-2 주기를 형성한다. 그러나 모든 종류의 X-Y 기간이 선택될 수 있다. 그러나 보다 짧은 외주(133)를 가지는 와인딩(131)이 보다 긴 직경(132)을 가지는 두 와인딩(130) 사이에 항상 놓인다면 유리하다. 그러나 이것은 절대적으로 요구되는 것은 아니다.
적어도 직선 세로축(130)을 가지는 스프링인 경우에 도 3에 따른 스프링(108)과 함께 기술된 특징이 유리하게 사용될 수 있을지라도, 도 3에 나타낸 것처럼 이완된 상태에서 곡선 경로를 가지는 스프링인 경우에 전술한 특징은 특히 유리하다.
곡선 형태 때문에 스프링(108)의 와인딩(130,131)은 방사상으로 바깥쪽에 존재하는 간격(139)보다 짧은 간격(138)을 방사상 안쪽에 가진다.
상기 와인딩(130,131)은 나선형 스프링(108)의 이론상 중간축 또는 세로축(130)에 대해 감겨지므로 이것은 서로에 대해 방사상으로, 도시된 실시예에서 두 직경(132,133)의 차이만큼 갈라진다. 와인딩(130)에 대한 와인딩(131)의 엇갈림은 도 3에 따른 스프링의 실시예에 따라 달성되어서 곡률(140)의 중심에 대해 상기 와인딩의 방사상 바깥쪽 와인딩 부분(130a,131a)은 곡률(140)의 중심에서 동일한 높이 또는 동일한 방사상 거리에 배치된다. 이것은, 와인딩(131)이 두 직경(132,133) 사이의 전체 차이만큼 와인딩(130)으로부터 방사상으로 갈라진다는 것을 의미한다. 그러므로 고리형 와인딩(130)과 고리형 와인딩(131)의 이론상 중심은 직경(132,133) 사이의 차이만큼 갈라진다. 이것은, 와인딩(131)을 관통하여 뻗어있는 세로 중심축이 와인딩(130)을 관통하여 뻗어있는 이론상 세로축에서 갈라진다는 것을 의미한다. 이런 사실 때문에 방사상 내부 와인딩 부분(130b,131b)은 와인딩 직경(132,133)의 차이만큼 서로에 대해 갈라진다. 외주(132,133) 사이의 전체 차이만큼 와인딩(130,131)이 갈라지는 전술한 실시예가 대부분의 경우(특히 미리 구부려진 스프링108을 사용할 때)에 유리할지라도, 와인딩(130,131) 사이의 엇갈림은 보다 적게 형성될 수 있고 고리 모양의 와인딩(130,131)의 가상 중심은 스프링(108)의 길이에 대해 동일한 높이에 배치될 수도 있다. 이것은, 동일한 세로축(130) 둘레에서 동심으로 배치되고 제조 공차 때문에 이 상태가 일반적인 추세로서 또는 이상적인 방법으로만 존재할 수 있다는 것을 의미한다.
와인딩 직경(132,133) 사이의 차이가 와인딩(130,131)을 형성하는 스프링 와이어, 특히 강철로 이루어진 방사상 연장부(141)와 일치한다면 유리하다. 원형의 횡단면을 가지는 와이어인 경우에 이것은 와이어 직경과 일치한다. 유리하게도 직경(132,133) 사이의 차이는 긴 직경(132)의 3 내지 15%, 선호적으로 4-6% 범위 내에 있다.
본 발명에 따라 구조된 미리 구부려진 스프링(108)은 내연 기관을 가지는 자동차의 파워 트레인에서 발생하는 과부하 모멘트(충격 토크)를 수용할 수 있을 정도로 감소시킬 수 있도록 한다. 이것은 도 4와 5를 참고로 자세히 설명한 와인딩(130,131) 사이에서 제어된 변형을 통하여 또는 와인딩(130,131) 사이의 마찰 생성을 통하여 보장된다.
도 4는 와인딩(130,131)의 방사상 내부(130b,131b)를 나타내는데, 즉 이 와인딩 영역은 한편으로는 실선으로 도시되어 있고 한편으로는 점선으로 개략적으로 나타내었다.
와인딩 부분(130a,130b)의 실선 위치는, 와인딩(130,131)이 서로 접촉하기 시작하는 스프링(108)의 압축 상태와 일치한다. 이 상태는 도 5에 나타낸 스프링(108)의 압축 경로(142) 또는 도 1에 따른 두 요소(2,3) 사이의 대응하는 각 회전과 일치한다. 이 상태에서 와인딩(130,131)은 방사상 안쪽으로 서로 접촉하지만 쐐기 모양의 틈은 와인딩 사이에서 방사상 바깥쪽에 존재한다. 이것은, 도 3에 나타낸 외부 와인딩 부분(130a,131a)이 서로 접촉하지 않는다는 것을 의미한다.
회전각 또는 압축 경로(142)를 초과했을 때 와인딩(130,131)은 방사상 방향으로 서로에 대해 움직이고 변형되어서, 곡률(140)의 중심 방향으로 긴 직경(132)을 가지는 와인딩은 안쪽으로 움직이는 경향을 가지고, 곡률(140)의 중심 방향에서 이격되어 보다 짧은 직경(133)을 가지는 와인딩은 방사상 바깥쪽으로 움직이는 경향을 가진다. 와인딩(130,131) 사이의 이런 변위는 점선으로 나타낸 와인딩에 의해 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 나타난 것처럼 이런 와인딩(130,131)의 변위 때문에 와인딩 영역(130b)의 와인딩 중심은 일정량(143)만큼 방사상 안쪽으로 움직이고 이때 와인딩 영역(131b)의 와이어 중심은 일정량(144)만큼 방사상 바깥쪽으로 움직이는 경향이 있어서 공간(143,144)에 대응하는 와인딩 부분(130b,131b) 또는 와인딩(130,131) 사이에서 전체 변위가 발생한다.
도 4에 나타난 것처럼 와인딩(131)의 각 면에 존재하는 와인딩(130)은 매번 일정량(145)만큼 상기 와인딩(131)에 대해 서로에 대해 위로 움직인다. 미끄럼 운동하는 와인딩(130,131)에 의해 가능해지는 두 요소(2,3) 사이의 상대 회전 또는 스프링(108)의 추가 압축은 신장 및 회전각(146)에 의해 도 5에서 신장 및 회전각(146)에 의해 나타낸다. 각(146)만큼 이동한 후에 스프링(108)의 추가 압축을 방지하는 각각의 와인딩(130,131) 사이에 지지부가 존재한다.
와인딩(130,131)의 미끄럼 운동을 통하여 마찰(147) 및 마찰 이력 현상이 스프링(108)의 변형 경로에 대해 발생된다. 이런 추가 마찰(147)은 와이어 직경(132,133) 사이의 차이와 와인딩 피치를 선택함으로써 그 크기가 알맞게 설정된다.
도 5에 나타난 것처럼 내부에서 서로를 향하여 와인딩(130,131)이 방사상으로 움직이는 영역에서 라인(148)을 따라 보다 높은 탄성율이 발생히는데, 이것은 와인딩(130,131)의 추가 변형 때문이다.
지금까지 나선형 스프링이 사용되고 모든 와인딩에 대해 동일한 외부 직경을 가질 때, 아래로 뻗어있는 연쇄 점선(150)과 대시 선(149) 사이의 표면적에서 알 수 있는 것처럼, 일정량의 이력 작용이 각 와인딩 사이의 변위 때문에 발생할 뿐만 아니라 나선형 스프링이 탄성율의 증가를 방지하도록 당겨질 때, 이런 효과는 본 발명에 따라 구조된 나선형 스프링에 의한 효과보다 낮고 이것은 음영 영역(147)에 따라 개선시킨다.
본 발명에 따라 형성된 나선형 스프링(108)은 비교적 큰 회전각(146)에 대해 마찰 제동을 상당히 증가시키고 스프링 강도를 증가시킨다. 다량의 에너지가 저장될 수 있고 마찰 때문에 일부 파괴된다. 따라서 비용면에서 효과적으로 초과 모멘트를 막음으로써 과하중을 막을 수 있으므로 토크 흐름을 전달하는 구성 성분은 보다 약하게 만들어지거나 파괴에 대해 방지될 수 있다.
특히 다판 플라이휠과 함께 본 발명에 따른 나선형 스프링을 사용할 때 특정 구동 상태에서 발생하는 최대 모멘트는 받아들일 수 있는 정도로 감쇄된다. 이 피크 모멘트는 공칭 엔진 토크의 배수에 해당한다. 이런 종류의 피크 모멘트는 차량 내연 기관의 공칭 토크의 10배이다.
스프링 길이에 대해 일정한 와인딩 직경을 가지는 공지된 미리 구부려진 나선형 스프링으로, 막기 위해서 스프링에 응력을 가할 때 스폿이나 선형 접촉은 각 와인딩 사이의 방사상 내면에서, 즉 최고점(와이어 중심) 영역에서 일어난다는 것을 언급해야 한다. 각 와인딩 사이의 방사상 상대 운동에 대해 어떠한 자연 법칙도 없으므로 불안정한 평형 상태가 발생한다. 그러므로 다수의 인접한 와인딩은 외면을 향하여 또는 내면을 향하여 방사상으로 상승할 수 있고 한편으로는 방사상 안쪽으로 한편으로는 방사상 바깥쪽으로 제어되지 않은 채 힘을 받을 수 있는데 이것은 스프링 와이어에 과하중을 가하는데 이것은 스프링의 파괴를 일으킨다. 본 발명에 따른 나선형 스프링(108)을 가지는 것과는 달리 와인딩(130,131) 사이에서 제어된 접촉 및 변위가 이루어진다. 대응하는 스프링에 작용하는 토크는 모든 와인딩에서 거의 균일하게 유지되므로 각각의 와인딩은 과하중으로부터 보호받는다.
-스프링(108)의 각 와인딩에 작용하는 원심분리력 때문에- 회전 장치(1)를 가지고 마모 방지 보호 장치(25)에 의해 형성되고 방사상으로 지탱하는 표면과 스프링 와인딩(27) 사이에서 마찰이 발생되며, 이 마찰은 와인딩(127)의 변위를 방지한다. 각 와인딩(127)을 움직이는데 필요한 힘은 스프링(108)의 단면적에서 시작해 스프링의 중심을 향해 보다 커진다. 왜냐하면 마찰에 의해 발생된 각 와인딩의 변위 저항이 부가되기 때문이다. 이것은, 스프링의 한쪽 단부에서 이격된 제 6 와인딩이 탄성 변형되도록 5개의 제 1 와인딩의 마찰 저항이 극복된다는 것을 의미한다. 이런 사실 때문에 다른 외주를 가지는 각각의 와인딩(130,131)은 동시에 서로 인접할 수 없게 된다. 스프링의 길이를 따라 보았을 때 각 와인딩(130,131) 사이에서 도 4와 5를 참고로 기술한 미끄럼 작용은 시차를 두고 연속적으로 발생할 수도 있다. 도 5에 나타낸 다이어그램은 스프링(108)의 정적 스트레인, 즉 원심분리력의 작용이 없는 스트레인과 일치한다.
도 6은 특히 비틀림 진동 댐퍼에서 에너지 어큐뮬레이터로서 사용될 수 있는 나선형 스프링(208)을 나타낸다. 횡단면으로 나타낸 도 3에 따른 나선형 스프링(108)과 달리 나선형 스프링(208)은 전면을 도시하였으므로 스프링 축(230)을 따라 뻗어있는 와인딩(227)의 경로는 보다 분명하게 볼 수 있다. 이 스프링(208)은 두 개의 와인딩을 가지는데 이 중 하나(228)만 도시되어 있다. 도시된 스프링(208)은 축(237)에 대해 대칭으로 형성된다.
다른 도면과 함께 설명한 것처럼, 방사상 외부 와인딩 부분(230a)은 지지면과 접촉한다면 스프링에 작용하는 원심분리력 때문에 스프링(208)의 압축과 이완 중에 마찰 제동을 발생시킨다. 이 지지면은 도 1과 2에 따른 댐핑 장치 또는 플라이휠인 경우에 마모 방지 장치로서 사용되는 인서트(25)로 형성된다. 도 1과 2에 나타낸 것처럼 나선형 압축 스프링(8,108,208)의 하중은 스프링(38,39와 128,129 및 228)의 단부에서, 즉 대응하는 댐핑 장치의 당김 조작과 미는 조작인 경우에 발생한다. 상기 와인딩을 위한 방사상 지지면과 나선형 압축 스프링의 각 와인딩 사이에서 발생하는 마찰 때문에, 이 와인딩에 작용하는 토크와 와인딩에 작용하는 압축력은 나선형 압축 스프링의 단면적에서 시작해 와인딩에서 와인딩까지 감소된다. 이것은, 도 6에 따른 스프링(208)인 경우에 중간 스프링 와인딩(24)에서 지탱하는 토크가 단부 와인딩(228)에서 작용하는 토크보다 적다는 것을 의미한다. 이것은, 나선형 압축 스프링(8,108,208)을 장착한 댐핑 장치(1)의 유효 수명에 대해 이런 식으로 형성되고 배치된 스프링의 중간 와인딩이 단부 와인딩보다 정적으로, 특히 동적으로 응력을 적게 받는다는 것을 의미한다. 이런 작용은 전체 조작 기간 또는 유효 수명에 대해 최고 스트레인(충격 토크)이 거의 발생하지 않고, 구동 조작 중에 엔진이 부분 하중면에서만 주로 작동된다는 사실을 기초로 한다. 이것은 부하 및 부하 변화 횟수를 이끌어내는데 스프링(208)의 각 와인딩(227)은 스프링(208)의 중심을 향하여 감소하는 경향을 가지는 장치(1)의 유효 수명동안 유지되어야 한다. 그러므로 스프링(208)의 단면적에 존재하는 와인딩은 최대로 변형되고 동일하게 발생하는 최대 장력에 대해 내구력을 가지도록 설계되어야 한다. 중심을 향하여 존재하는 스프링(208)의 와인딩은 적게 변형되므로 이것은 보다 높은 장력에 대해, 기설정된 수의 응력에 대해서만 설계될 수 있으므로, 정해진 시간에 대해서만 유지된다. 이것은 도 6에 따른 스프링(208)인 경우에만 발생하는데 왜냐하면 와인딩이 한 블록으로 응력을 받을 때 여기에서 발생하는 최대 장력이 와인딩의 영구 내구력을 보장하도록 설계되기 때문이다. 이를 달성하기 위해서 외부 와인딩은 대응하여 작은 피치를 가진다. 중간 와인딩(24)과 이와 인접한 와인딩은, 와인딩이 한 블록으로 압력을 받을 때 여기에서 발생하는 최대 장력이 나머지 와인딩에서보다 크도록 설계되어서 스프링(208)의 중간면에 존재하는 와인딩은 충분한 회수의 부하 변화에 대해 알맞은 시기에 고정되도록 설계될 수 있다.
스프링이 이완된 상태에서 대응하는 와인딩의 피치에 의해 정해진 간격 y1은 1로 나타낸 와인딩과 제 2 와인딩(227a) 사이에 제공되도록 도 6에 나타낸 스프링(208)이 도시된다. 1로 표시한 와인딩에서 시작해 두 개의 인접한 와인딩(227) 사이에 제공된 간격 y는 도 6 아래에 주어진 식에 따라 24로 표시된 와인딩을 향하여 증가한다. 이것은, 1,2mm의 간격 y1이 주어지고 스프링(208)의 중심을 향해 0.05mm의 인접한 두 와인딩(227) 사이의 간격이 일정하게 증가할 때, 23과 24로 표시한 와인딩 사이의 간격 y가 다음 값을 가진다는 것을 의미한다 : y = 1.2 + (23*0.05)= 2.35mm.
본 발명에 따른 스프링(208)의 구조는 스프링(208)의 최대 압축 경로 또는 압축 각의 부분 면적에 대해 특성선의 피치 감소를 허용한다. 이것은 스프링(208)의 단면적에 제공된 보다 연성의 와인딩 구조 및 스프링(208)의 중간면에서 보다 높은 인장을 허용함으로써 달성된다. 대응하는 스프링(208)의 특성 선의 피치 감소는 모든 와인딩에 대해 일정한 피치를 가지는 스프링과 비교해 약 10 내지 15% 범위 내에서 이루어진다. 또 본 발명에 따라 구조된 스프링(208)은 특히 스프링(208)의 압축 경로 단면적에서, 특성 선의 점진 구조를 허용한다. 이것은, 각 와인딩이 중간 와인딩(24)에서 단부 와인딩(228)까지 보다 부드럽게 형성된다는 사실 때문에, 스프링(208)을 압축하는 동안 단부 와인딩(228)에서 출발해 차단시킴으로써 각 와인딩의 전원이 연속적으로 꺼지므로 달성될 수 있다. 이런 효과는 각 와인딩에 의해 발생된 마찰 때문에 발생하는 효과와 함께 이용된다.
도 6에 따른 스프링(208)은 중간 스프링 와인딩(24)을 향하여 각 와인딩의 피치에서 점진적으로 상승할지라도 이런 피치 변화는 단계적으로도 일어날 수 있다. 이것은, 여러 조의 와인딩이 제공되고 여기에서 한 조의 와인딩은 동일한 피치를 가질 수 있지만 이 조는 다른 피치를 가진다는 것을 의미한다. 와인딩 피치의 점진적인 변화는 도 6에 따른 스프링(208)과 함께 기술한 대로, 적어도 한 조의 와인딩에 제공될 수 있고 다른 조의 와인딩에서 피치는 일정하게 유지될 수 있다.
댐핑 장치(1)에서 사용되는 곡선 스프링인 경우에, 다른 단부 와인딩에서 출발하거나 다른 단면적에서보다 단부 와인딩 또는 하나의 단면적에서 출발한 각각의 와인딩 사이에 다른 피치 발달을 제공할 수 있다. 그러므로 당기고 미는 조작 중에 발생하는 다른 조건을 고려할 수 있다. 따라서 차단될 때 가장 큰 비틀림 응력을 가지고 보다 큰 피치를 가지는 와인딩은 푸시 면을 향하여 옮겨질 수 있는데 왜냐하면 보다 적은 모멘트가 푸시 면에서 포함되어야 하기 때문이다. 나선형 스프링(208)의 푸시 면이라는 것은, 기어박스로부터 보았을 때 토크 흐름이 엔진을 향하여 유입되는 나선형 스프링의 면을 뜻한다.
도 6을 참고로 기술한 다른 와인딩 피치를 가지는 와인딩(227,227a)은 다른 외주를 가지는 와인딩(130,131)을 포함하는 도 3에 따른 스프링과 함께 특히 유리한 방식으로 이용될 수도 있다. 이 스프링의 제동 작용은 와인딩(130,131)의 다른 외주(132,133) 때문에 발생하고 도 3을 참고로 기술한 마찰 제동에 의해 더욱 개선될 수 있다.
모든 와인딩에 대해 동일한 외주를 가지는 종래의 스프링과 비교해 도 3에 따른 스프링인 경우에 존재할 수 있는 특성 선의 약간 증가된 피치는 도 6에 따른 점진 스프링 피치를 사용함으로써 일부 보상될 수 있다.
도 7은 비틀림 진동 댐퍼(301)의 출력부와 입력부의 바이어싱 장치(314,316)를 가지는 비틀림 진동 댐퍼(301)의 단면도인데 여기에서 출력부와 입력부는 에너지 어큐뮬레이터(308,308')의 작용에 반해 서로에 대해 회전할 수 있다. 균일하게 편향된 에너지 어큐뮬레이터 사이의 차이를 보다 잘 나타내기 위해, 도 7은 압축된 상태에서 에너지 어큐뮬레이터(308)와 이완된 상태에서 에너지 어큐뮬레이터(308')를 나타내는데, 비틀림 진동 댐퍼의 원주 둘레에서 균일하게 분포된 2개 내지 12개, 선호적으로 4개 내지 8개의 에너지 어큐뮬레이터(308)를 가진다. -스프링(308)의 길이 방향으로 보았을 때- 긴 직경(315,135')을 가지는 와인딩에서 출발하고 시작할 때, 와인딩은 긴 직경과 짧은 직경을 교대로 두고, 스프링(208)이 압축될 때 짧은 직경을 가지는 와인딩(331)은 긴 직경을 가지는 와인딩(315) 안으로 축 방향으로 삽입될 수 있다. 와인딩(331)의 외주가 와인딩(315)의 외주에 대해 스프링(308)의 와이어 두께의 1/2만큼 감소되고 와이어 두께만큼 감소된 와인딩(315)의 외주와 동일하거나 길다면 유리하다.
가상 와인딩 중심점은 서로에 대해 방사상으로 갈라지고 하나의 각 영역에서 와인딩 원주는 동일한 방사상 높이에서 배치되며 충분한 압축하에 차단되고 다른 와인딩 직경 때문에 반대쪽 각 영역에서 스프링(308)을 압축하는 동안 와인딩 원주는 서로에 대해 삽입될 수 있도록 와인딩(315,331)의 직경이 배열된다. 이것은 확대된 스프링(308)의 작동 영역을 형성한다.
작동면은 와인딩 피치의 일부를 다르게 바꾸어줌으로써 최적화될 수 있으므로 와인딩(315,331)의 다른 와인딩 직경 때문에 바뀐 탄성 계수는 서로 일치할 수 있고, 사용 형태에 따라 직경이 보다 길거나 짧은 와인딩(331,315) 또는 그 일부는 더 긴 와인딩 피치를 가질 수 있다.
두 개의 바이어싱 장치(314,316)가 서로에 대해 회전할 때 보다 긴 경로가 바깥쪽에서 방사상으로 포함되고 스프링(308)은 보다 많이 압축되므로 스프링(308)의 각 영역이 와인딩 원주를 따라 방사상 안쪽에서 동일한 반경 높이에 배치되도록 -비틀림 진동 댐퍼(301)에서 설치 위치에 대해- 스프링(308)을 배치하는 것이 유리하다. 회전하지 못하도록 스프링(308)을 고정하기 위해서 제 1/ 마지막 와인딩(315,135')은 대응하는 바이어싱 장치에 고정될 수 있다. 또 방사상 바깥쪽 영역은 스프링(308)을 처음에 보다 강하게 압축하도록 바이어싱 장치(314,316)는 구성될 수 있다.
도면, 특히 도 3 내지 5를 참고로 기술한 대로, 본 발명에 따른 다른 직경의 와인딩을 가지는 적어도 하나의 나선형 압축 스프링을 사용함으로써, 나선형 스프링의 제동 작용과 스프링을 최적화할 수 있고 각각의 사용 형태에 적합하게 할 수 있다. 전술한 대로 이것은, 나선형 스프링(108)의 와인딩이 서로에 대해 지탱하거나 접촉한 후에 "긴" 직경과 "짧은" 직경의 와인딩의 제어된 상대 변위가 나선형 스프링을 계속 압축하는 동안 발생하므로 보장될 수 있다. 이런 변위는 다른 와인딩을 형성함으로써 일어날 수 있으므로 보다 긴 직경을 가지는 와인딩은 방사상 바깥쪽으로 움직이는 경향이 있고 보다 짧은 직경을 가지는 와인딩은 도 4를 참고로 기술한 대로, 안쪽으로 움직이는 경향이 있다. 와인딩의 이런 변위 및 긴 직경을 가지는 와인딩의 직경 또는 스프링의 외주 증가는 대응하는 스프링을 둘러싸고 있는 부품을 조절함으로써 마찰 제동을 증가시키는데 사용될 수 있다. 따라서 예를 들어 "보다 긴" 와인딩 외주의 기설정된 변형값을 초과한 후에, 와인딩과 이를 둘러싸고 있는 구성 성분 사이에서 접촉이 이루어지도록 대응하는 스프링을 수용하는 채널이 형성될 수 있다. 이것은, 환상면(22)의 직경이 나선형 스프링 또는 내부에 수용된 스프링의 보다 긴 와인딩의 직경보다 길이가 약간 길기 때문에 도 1의 실시예에 따라 이루어질 수 있다. 횡단면은 세 지점에서 서로에 대해 와인딩을 부분적으로 지지할 수 있도록 환상면(22)을 한정하는 표면이 형성될 수도 있다. 와인딩을 위해 제공된 접촉 지지점 또는 지지면은 마모 방지 보호부를 구비하고 예를 들어 인서트와 같은 마모방지 구성성분에 의해 형성될 수 있다. 이런 구조 형태에 대해 마모-방지 보호부(25)를 참고할 수 있는데 이 마모-방지 보호부에서 원주를 따라 보았을 때 다수의 인서트가 제공될 수 있는데 상기 인서트는 와인딩의 원주를 따라 분포된다.
한 가지 구조 변형예에 따르면 환상 영역의 경계면과 에너지 어큐뮬레이터의 와인딩 사이의 접촉은 내부에 수용된 나선형 스프링과 같은 에너지 어큐뮬레이터의 길이 일부를 따라 일어날 수 있도록 환상 영역(22)은 형성될 수도 있다.
나선형 스프링 와인딩의 방사상 인장 및 이렇게 발생된 이력 마찰을 통하여 스프링은 과도 변형에 대해, 특히 와인딩을 형성하는 재료의 가소성 변형에 대해 보호되어서 과부하 영역에서 증가된 유효 수명이 보장되고 보다 낮은 세팅 손실이 보장될 수도 있다. 또 토크가 높은 경우에 에너지 어큐뮬레이터의 제동 특성 선은 "충돌 에너지"를 파괴할 수 있는 추가 마찰 성분 또는 마찰 이력 현상을 받아들인다. 이 마찰 성분은 스프링 채널을 한정하는 표면적에서 와인딩, 특히 긴 와인딩의 마찰을 통하여 얻어진다. 이런 추가 마찰 이력 현상은 도 5에 나타낸 변형 경로(146) 부분에 대해 발생된다. 추가 마찰 제동 또는 마찰 이력 현상을 통하여 표면(147)은 도 5에 따라 확장되고, 둘러싸고 있는 표면에 가해지는 확대된 힘으로 작용하는 팽창력 또는 변위 때문에 대응하는 에너지 어큐뮬레이터의 와인딩이 압축될 때 이 지점에서, 변형 경로(146)의 일부 면적에 대해 확장된다. 본 발명에 따른 구조를 통하여 스프링 와인딩에서 발생하는 최대 인장이 제한될 수도 있다.
스프링 윤곽선과 전술한 대로 둘러싸고 있는 구성 성분의 구조를 어울리게 함으로써 직선 세로축을 가지는 스프링인 경우에 유효 수명을 증가시킬 수도 있다. 스프링의 외주나 보다 긴 직경을 가지는 와인딩의 외주가 이를 수용하는 스프링 채널 또는 스프링 채널 횡단면의 내부 윤곽과 일치하게 함으로써 높은 과부하력이 작용하는 경우에 바람직하지 못한 스프링 변형을 방지할 수 있다. 또 이런 종류의 스프링으로 충돌 응력이 발생하는 경우에 채널의 경계면과 스프링 와인딩 사이에서 마찰 접촉을 통하여 에너지를 파괴할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 직경의 와인딩으로 나선형 스프링을 제동하는 것은, "짧은" 와인딩의 외주와 "긴" 와인딩의 외주 사이의 차이를 알맞게 선택함으로써 정해질 수 있다. 대응하는 나선형 스프링의 제동 작용은 다른 직경을 가지는 스프링 와인딩 사이의 접촉점 영역에서 탄젠트 각과 배열에 따라 달라진다. 모든 와인딩이 동일한 외주를 가지는 나선형 스프링인 경우에, 스프링 와인딩이 고정될 때 스프링의 세로축과 탄젠트는 직각을 이룬다. 긴 직경의 와인딩과 짧은 직경의 와인딩 사이의 직경 차이는 증가하므로, 스프링의 세로축에 대한 각은 보다 작아진다. 각 와인딩 사이의 접촉점에서 탄젠트 각은 보다 긴 와인딩과 보다 짧은 와인딩 사이에서 전술한 변위 또는 방사상 운동 때문에 변한다.
보다 긴 직경의 와인딩과 보다 짧은 직경의 와인딩 사이에서 직경의 차이가 작을 때 와인딩의 마찰에 의해 설정된 제동은 보다 높은 충돌 모멘트로 시작되는데 왜냐하면 이런 스프링 구조에서 스프링의 세로축에 대한 와인딩의 접촉점 영역에서 탄젠트 각이 비교적 크기 때문이다.
보다 긴 직경의 와인딩과 보다 짧은 직경의 와인딩은 동일한 세로축을 가져서, 동축으로 배치되는 나선형 스프링인 경우에 나선형 스프링의 와인딩과 이를 둘러싸고 있는 구성 성분 사이의 마찰 이력 현상의 발생이 유리하게 이용될 수도 있다.
짧은 와인딩과 긴 와인딩 사이에서 직경 차이가 보다 큰 경우에 서로에 대해 미끄럼 운동하는 와인딩에 의해 발생된 제동 특징은 부드럽게 시작되는데, 왜냐하면 와인딩의 접촉점을 통과하는 탄젠트 각은 스프링의 세로축에 대해 보다 작은 각으로 또는 보다 평평하게 형성된다. 그러므로 보다 큰 방사상 힘이 와인딩에서 발생된다. 요구되는 조건에 따르면 긴 와인딩과 짧은 와인딩 사이의 직경 차이에 의해 특징이 평가될 수 있다. 대응하는 에너지 어큐뮬레이터의 바람직한 제동 특징을 위한 또다른 매개변수는 와인딩을 형성하는 스프링 와이어의 외곽선 형태 또는 직경이다.
전술한 스프링의 유효 수명을 증가시키고 이 스프링의 단부 와인딩이 파괴되지 않도록 DE OS 42 29 416에 따라 단부 와인딩이 형성된다면 유리하다.
전술한 스프링의 내구력 또는 블록 강도를 높이기 위해서 DE OS 44 06 826에 대응하는 와이어 횡단면을 가지고 DE OS에 기술한 종류의 횡단면을 형성하기 위한 방법에 따라 만들어진다면 유리하다.
도면을 참고로 기술한 스프링은 타원형과 같은 비원형의 횡단면을 가지는 스프링 와이어로 만들어질 수 있다. 이런 횡단면을 가지는 스프링 와이어를 이용함으로써 스프링 와인딩에서 발생하는 인장 조건과 함께 개선할 수 있다.
고온-벤딩 공정은 본 발명에 따른 나선형 압축 스프링을 제조하는데 적합하고, 이 공정에서 감겨진 스프링 와이어는 가열된다. 감은 후에, 나선형 압축 스프링은 추가 열적 또는 기계적 공정 및 가공 처리된다.
본원의 특허 청구항은 보다 넓게 특허권을 보호받기 위한 용어로 기술된다. 본 발명의 출원인은 상세한 설명 및 도면에서 지금까지 설명한 특징에 대한 권리를 가진다.
종속항에서 사용된 참증은 각각의 관련된 종속항의 특징을 통하여 독립항의 주제에 따른 다른 구조를 언급한다; 이것은 언급한 종속항의 특징에 대해 독립적인 보호를 얻을 수 없는 것으로서 간주되어서는 안 된다.
그러나 종속항의 주제는 선행 청구항의 주제와 독립적인 구조를 가지는 독립 발명을 형성한다.
본 발명은 상세한 설명의 실시예에 국한되지 않는다. 본 발명의 범위 내에서 다양하게 수정할 수 있고, 특히 이런 변화, 요소 및 결합 또는 재료는 상세한 설명과 실시예 및 청구항에 기술하고 도면에 나타낸 각각의 특징이나 요소 또는 공정 단계를 결합하거나 수정함으로써 실시되고 결합 가능한 특징들에 의해 제작, 검사 및 작업 공정에 관해 다르게 실시할 수 있다.

Claims (17)

  1. 길이를 따라 뻗어있는 다수의 와인딩을 가지고 나선형 스프링은 한 블록으로 내리눌러질 수 있는 강철 스프링 와이어의 나선형 압축 스프링에 있어서, 나선형 스프링은 두 단부 와인딩 사이에 다른 외주, 즉 긴 제 1 외주와 짧은 제 2 외주를 가지는 두 종류 이상의 와인딩을 가지고 -스프링의 길이 방향으로 보았을 때- 상기 와인딩은 특정 패턴에 따라 연속적으로 배치되고 감겨서 스프링은 직경을 따라 반대쪽에 놓인 와인딩을 영역을 가지는데 이 영역은 나선형 스프링의 길이 방향에 대해 방사상으로 보았을 때 한 면에서 동일한 높이에 놓이고 두 가지 종류의 와인딩의 직경을 따라 반대쪽에 위치한 와인딩 영역은 외주 차이만큼 갈라지는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  2. 길이를 따라 뻗어있는 다수의 와인딩을 가지고 스프링은 한 블록으로 압축될 수 있는 나선형 압축 스프링에 있어서, 스프링이 두 단부 와인딩 사이에 다른 피치를 가지는 와인딩을 포함하고 가장 긴 와인딩 피치는 단부 와인딩으로부터 가장 멀리 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 나선형 압축 스프링은 강철 스프링 와이어로 만들어지는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  4. 제 2항 또는 3항에 있어서, 스프링은 각 단부 와인딩에서 시작하는 하나의 스프링 영역을 가지는데 이 영역의 와인딩은 대응하는 단부 와인딩에서 거리가 길어짐에 따라 보다 커지는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  5. 제 2항 내지 4항 중 한 항에 있어서, 나선형 압축 스프링은 중간 영역에서 가장 긴 와인딩 피치를 가지고 와인딩의 피치는 원 길이의 부분 면적에 대해 단부 와인딩을 향하여 감소하는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  6. 제 2항 내지 5항 중 한 항에 있어서, 스프링이 한 블록으로 내리눌러질 때 긴 피치를 가지는 와인딩에서 존재하는 비틀림 응력은 짧은 피치를 가지는 와인딩에서 비틀림 응력보다 큰 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  7. 상기 청구항 중 한 항에 있어서, 나선형 압축 스프링은 이완된 상태에서 미리 만곡된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  8. 제 1 항에 있어서, 단부 와인딩 사이에서 나선형 압축 스프링은 다른 피치의 와인딩을 가지는 영역을 포함하고 가장 긴 피치를 가지는 각각의 와인딩은 단부 와인딩에서 가장 멀리 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  9. 상기 청구항 중 한 항에 있어서, 둘 이상의 와인딩의 외주는 스프링의 길이에 대해 스프링 와이어의 방사상 연장부만큼 서로 상이한 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  10. 상기 청구항 중 한 항에 있어서, 두 종류 이상의 와인딩의 외주는 서로 일치하여서 스프링의 종방향 연장부에 관하여 서로에 대해 방사상으로 갈라지는 와인딩 영역은 방사상으로 서로 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  11. 제 10 항에 있어서, 스프링의 블록 길이에 도달하기 전에 오프셋 영역은 서로 접촉한 후 블록 길이에 도달할 때까지 서로에 대해 미끄럼 운동하는 접촉 와인딩 영역을 통하여 마찰이 발생되도록 방사상으로 겹쳐진 와인딩 영역 사이의 스태거 크기가 정해지는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  12. 제 10항 또는 11항에 있어서, 다른 직경을 가지는 와인딩은 블록 길이에 도달하기 전에 스프링의 세로 방향에 대해 서로를 향하여 방사상으로 움직이는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  13. 제 12 항에 있어서, 다른 직경을 가지는 와인딩의 방사상 상대 운동은 와인딩의 탄성 변형을 일으키고 이것은 탄성율을 바꾸는 것을 특징으로 하는 나선형 압축 스프링.
  14. 세로축을 따라 뻗어있는 스프링 와인딩을 가지는 하나 이상의 에너지 어큐뮬레이터의 저항에 반해 회전할 수 있고, 상기 에너지 어큐뮬레이터를 압축하기 위한 바이어싱 영역을 포함하는 둘 이상의 구성 요소를 가지는 비틀림 진동 댐퍼에 있어서, 에너지 어큐뮬레이터는 청구항 1항과 2항 중 한 항에 따라 형성된 하나 이상의 나선형 압축 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼.
  15. 제 14 항에 있어서, 나선형 압축 스프링은 청구항 3항 내지 13항 중 한 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼.
  16. 제 14항, 15항 중 한 항에 있어서, 회전 구성 요소 중 하나는 고리형 챔버를 형성하고 상기 챔버에서 나선형 압축 스프링은 방사상 방향과 축 방향으로 안내되고 비틀림 진동 댐퍼가 회전할 때 방사상 바깥쪽으로 맞물리는 지지면 중 하나에 작용하는 원심력을 통하여 스프링은 지지되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼.
  17. 제 16 항에 있어서, 방사상 지지부는 나선형 압축 스프링의 와인딩을 통하여 직접 형성되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼.
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