WO2015090314A1 - Schraubenfederanordnung - Google Patents

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Júlio Cordeiro da Silva
Guilherme CAMARA
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16F3/04—Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic with springs made of steel or of other material having low internal friction composed only of wound springs
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    • F16F15/121—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/123—Wound springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16F15/134—Wound springs

Definitions

  • the invention relates to a coil spring arrangement for a torsional vibration damper, in particular a clutch disc.
  • the coil spring arrangement is used for example in window openings of two mutually rotatable disc arrangements of a torsion damper of a clutch disc, as described for example in German Patent DE 195 15 170 C2.
  • a comparable clutch disc for a motor vehicle friction clutch with coil springs is described in German Patent DE 40 28 616 C2.
  • the object of the invention is to provide a coil spring arrangement for a torsional vibration damper, in particular a clutch disc, which enables a high degree of damping comfort in different operating states and / or can be produced cost-effectively.
  • a helical spring arrangement for a torsional vibration damper in particular a clutch disc
  • the helical spring arrangement has at least two helical spring sections with different spring stiffnesses.
  • different coil springs can be connected in series or in parallel.
  • at least two helical spring sections with different spring stiffnesses are combined in a single helical spring arrangement.
  • a preferred embodiment of the coil spring assembly is characterized in that the coil spring assembly for representing the at least two coil spring sections with the different spring stiffnesses comprises two coil springs, which are firmly connected to each other at one end.
  • the two coil springs can be connected to one another in a material-locking manner.
  • springs can also be otherwise connected with the aid of suitable fastening means, for example with a positive fit.
  • a further preferred embodiment of the helical spring arrangement is characterized in that the helical spring arrangement for the representation of the at least two helical spring sections with the different spring stiffnesses comprises two helical springs which are integrally connected to one another. As a result, the handling and assembly of the coil spring assembly are simplified.
  • a further preferred embodiment of the coil spring assembly is characterized in that a larger coil spring portion has a relatively low spring stiffness.
  • the length of the larger coil spring section can be adapted individually to the respective requirements.
  • a further preferred embodiment of the helical spring arrangement is characterized in that a smaller helical spring section has a relatively high spring rigidity.
  • the length of the smaller coil spring section can be adapted individually to the respective requirements.
  • the larger coil spring portion is about twice as long as the smaller coil spring portion.
  • coil spring assembly is characterized in that inactive spring coils are distributed symmetrically on the ends of the coil spring assembly. This distribution has proved to be particularly advantageous in the context of the present invention.
  • a further preferred embodiment of the helical spring arrangement is characterized in that the helical spring sections each have at least two active spring coils.
  • the two coil spring sections have more than two active spring coils.
  • the number of active spring coils of the coil spring sections can be adapted individually to the respective requirements.
  • the coil spring assembly has a progressive spring characteristic.
  • the progressive spring characteristic can be achieved by combining the two derabroughe with different spring stiffness particularly advantageous cost.
  • the invention further relates to a torsional vibration damper with a previously described coil spring assembly.
  • the torsional vibration damper is advantageously integrated in a clutch disc, as disclosed, for example, in German Offenlegungsschrift DE 10 2009 029 723 A1.
  • the invention further relates to a clutch writing with such a torsional vibration damper.
  • the clutch disc for example, belongs to a friction clutch as disclosed in International Publication WO 2009/006869 A1.
  • Figure 1 is a partial sectional view of a clutch disc with a torsional vibration damper, which comprises a coil spring assembly according to the invention and
  • Figure 2 shows the coil spring assembly according to the invention together with a spring characteristic in a Cartesian coordinate diagram.
  • FIG. 1 shows a partial section of a clutch disk 1 with a torsional vibration damper 3.
  • the clutch disc 1 is, for example, a clutch disc, as disclosed in German Offenlegungsschrift DE 10 2009 029 723 A1.
  • the clutch disc 1, for example, belongs to a friction clutch as disclosed in International Publication WO 2009/006869 A1.
  • the torsional vibration damper 3 comprises two coil spring assemblies 11 and 12, which are arranged in window openings of relatively rotatable disk bodies of the clutch disk 1.
  • the coil spring assembly 1 1 comprises in the illustrated embodiment, two coil springs 14 and 15.
  • the coil springs 14 and 15 have the same length, but different coil diameters and Windungsdicken.
  • the coil spring assembly 12 has the same length as the two coil springs 14 and 15 but a smaller coil diameter. The coil diameters are selected so that the helical spring arrangement 12 is arranged in the coil spring 15, which in turn is arranged in the helical spring 14.
  • the coil spring assembly 12 alone is enlarged and shown together with a spring characteristic 20 in a Cartesian coordinate diagram.
  • the Cartesian coordinate diagram comprises an x-axis 21 and a y-axis 22.
  • the x-axis 21 plots a spring travel in a suitable unit of length.
  • On the y-axis 22, a spring force is applied in a suitable power unit.
  • helical spring arrangement 12 is designed as a helical spring with a constant wall thickness 23.
  • the length of the coil spring or coil spring assembly 12 is indicated by a double arrow 24.
  • double arrows 25 and 26 it is indicated that the helical spring arrangement or helical spring 12 has two helical spring sections with different spring stiffnesses.
  • the coil spring portion 25 is about twice as large as the coil spring portion 26.
  • the coil spring portion 26 has a higher rigidity than the coil spring portion 25.
  • the coil spring assembly 12 with the two coil spring sections 25 and 26 is executed in the illustrated embodiment as a single helical spring. Therefore, will the coil spring assembly 12 also referred to as a coil spring with respect to the illustrated embodiment.
  • the coil spring assembly 12 may also include two coil springs, which are connected to each other, for example, a material fit.
  • the two coil spring portions 25 and 26 can also be otherwise, for example, positively connected by suitable fastening means firmly together.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schraubenfederanordnung (12) für einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere einer Kupplungsscheibe (1). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schraubenfederanordnung mindestens zwei Schraubenfederabschnitte (25, 26) mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten aufweist.

Description

Schraubenfederanordnung
Die Erfindung betrifft eine Schraubenfederanordnung für einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere einer Kupplungsscheibe.
Die Schraubenfederanordnung ist zum Beispiel in Fensteröffnungen zweier gegeneinander verdrehbaren Scheibenanordnungen eines Torsionsdämpfers einer Kupplungsscheibe eingesetzt, wie er zum Beispiel in der deutschen Patentschrift DE 195 15 170 C2 beschrieben ist. Eine vergleichbare Kupplungsscheibe für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung mit Schraubenfedern ist in der deutschen Patentschrift DE 40 28 616 C2 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubenfederanordnung für einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere einer Kupplungsscheibe, zu schaffen, die in verschiedenen Betriebs- zuständen einen hohen Dämpfungskomfort ermöglicht und/oder kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Schraubenfederanordnung für einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere einer Kupplungsscheibe, dadurch gelöst, dass die Schraubenfederanordnung mindestens zwei Schraubenfederabschnitte mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten aufweist. In einer Schraubenfederanordnung können unterschiedliche Schraubenfedern in Reihe oder parallel geschaltet werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind in einer einzigen Schraubenfederanordnung mindestens zwei Schraubenfederabschnitte mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten kombiniert. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein relativ leichtes Einfedern zu Beginn eines Einfedervorgangs dargestellt werden. Am Ende des Einfedervorgangs kann durch eine entsprechend hohe Federsteifigkeit ein großes Stopp- Drehmoment dargestellt werden. Insgesamt betrachtet kann mit den beiden Schraubenfeder- abschnitten auf einfache Art und Weise eine spezielle Federkennlinie dargestellt werden, insbesondere eine progressive Federkennlinie.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubenfederanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfederanordnung zur Darstellung der mindestens zwei Schraubenfederabschnitte mit den unterschiedlichen Federsteifigkeiten zwei Schraubenfedern um- fasst, die an jeweils einem Ende fest miteinander verbunden sind. Die beiden Schraubenfedern können zum Beispiel stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Die beiden Schrauben- federn können aber auch mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel anderweitig, zum Beispiel formschlüssig, fest miteinander verbunden sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubenfederanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfederanordnung zur Darstellung der mindestens zwei Schraubenfederabschnitte mit den unterschiedlichen Federsteifigkeiten zwei Schraubenfedern umfasst, die einstückig miteinander verbunden sind. Dadurch werden die Handhabung und die Montage der Schraubenfederanordnung vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubenfederanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein größerer Schraubenfederabschnitt eine relativ geringe Federsteifigkeit aufweist. Die Länge des größeren Schraubenfederabschnitts kann individuell an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubenfederanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinerer Schraubenfederabschnitt eine relativ hohe Federsteifigkeit aufweist. Die Länge des kleineren Schraubenfederabschnitts kann individuell an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Der größere Schraubenfederabschnitt ist zum Beispiel etwa doppelt so lang wie der kleinere Schraubenfederabschnitt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubenfederanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass inaktive Federwindungen symmetrisch auf die Enden der Schraubenfederanordnung verteilt sind. Diese Verteilung hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubenfederanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfederabschnitte jeweils mindestens zwei aktive Federwindungen aufweisen. In der Regel haben die beiden Schraubenfederabschnitte mehr als zwei aktive Federwindungen. Die Anzahl der aktiven Federwindungen der Schraubenfederabschnitte kann individuell an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubenfederanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfederanordnung eine progressive Federkennlinie aufweist. Die progressive Federkennlinie kann durch die Kombination der beiden Schraubenfe- derabschnitte mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten besonders vorteilhaft kostengünstig dargestellt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Drehschwingungsdämpfer mit einer vorab beschriebenen Schraubenfederanordnung. Der Drehschwingungsdämpfer ist vorteilhaft in eine Kupplungsscheibe integriert, wie sie zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 029 723 A1 offenbart ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungsschreibe mit einem derartigen Drehschwingungsdämpfer. Die Kupplungsscheibe gehört zum Beispiel zu einer Reibungskupplung, wie sie in der internationalen Veröffentlichung WO 2009/006869 A1 offenbart ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine Teilschnittdarstellung einer Kupplungsscheibe mit einem Drehschwingungsdämpfer, der eine erfindungsgemäße Schraubenfederanordnung umfasst und
Figur 2 die erfindungsgemäße Schraubenfederanordnung zusammen mit einer Federkennlinie in einem kartesischen Koordinatendiagramm.
In Figur 1 ist ein Teilschnitt einer Kupplungsscheibe 1 mit einem Drehschwingungsdämpfer 3 dargestellt. Bei der Kupplungsscheibe 1 handelt es sich zum Beispiel um eine Kupplungsscheibe, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 029 723 A1 offenbart ist. Die Kupplungsscheibe 1 gehört zum Beispiel zu einer Reibungskupplung, wie sie in der internationalen Veröffentlichung WO 2009/006869 A1 offenbart ist.
Der Drehschwingungsdämpfer 3 umfasst zwei Schraubenfederanordnungen 11 und 12, die in Fensteröffnungen von relativ zueinander verdrehbaren Scheibenkörpern der Kupplungsscheibe 1 angeordnet sind. Die Schraubenfederanordnung 1 1 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Schraubenfedern 14 und 15. Die Schraubenfedern 14 und 15 haben die gleiche Länge, aber unterschiedliche Windungsdurchmesser und Windungsdicken. Die Schraubenfederanordnung 12 hat die gleiche Länge wie die beiden Schraubenfedern 14 und 15, aber einen kleineren Windungsdurchmesser. Die Windungsdurchmesser sind so gewählt, dass die Schraubenfederanordnung 12 in der Schraubenfeder 15 angeordnet ist, die wiederum in der Schraubenfeder 14 angeordnet ist.
In Figur 2 ist die Schraubenfederanordnung 12 alleine vergrößert und zusammen mit einer Federkennlinie 20 in einem kartesischen Koordinatendiagramm dargestellt. Das kartesische Koordinatendiagramm umfasst eine x-Achse 21 und eine y-Achse 22. Auf der x-Achse 21 ist ein Federweg in einer geeigneten Längeneinheit aufgetragen. Auf der y-Achse 22 ist eine Federkraft in einer geeigneten Krafteinheit aufgetragen.
Durch Pfeile ist angedeutet, dass die Schraubenfederanordnung 12 als Schraubenfeder mit einer konstanten Wndungsdicke 23 ausgeführt ist. Die Länge der Schraubenfeder beziehungsweise Schraubenfederanordnung 12 ist durch einen Doppelpfeil 24 angedeutet. Durch Doppelpfeile 25 und 26 ist angedeutet, dass die Schraubenfederanordnung beziehungsweise Schraubenfeder 12 zwei Schraubenfederabschnitte mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten aufweist.
Der Schraubenfederabschnitt 25 ist etwa doppelt so groß wie der Schraubenfederabschnitt 26. Der Schraubenfederabschnitt 26 hat eine höhere Steifigkeit als der Schraubenfederabschnitt 25. Durch einen Doppelpfeil 27 oberhalb der Doppelpfeile 25 und 26 ist noch einmal die Gesamtlänge der Schraubenfederanordnung 12 dargestellt.
Durch einen Doppelpfeil 28 ist die Länge angedeutet, bei welcher die Federkennlinie 20 die Kraft F1 erreicht. Bei der Kraft F1 hat die Federkennlinie 20 einen Knickpunkt. Bei einer weiteren Verformung der Schraubenfederanordnung 12 liegt der Federabschnitt 25 auf Block.
Bis zu einer Kraft F2 entfaltet nur noch der Federabschnitt 26 mit seiner größeren
beziehungsweise höheren Federsteifigkeit seine Federwirkung. Durch einen Doppelpfeil 29 ist die Endlänge der Federanordnung 12 bei der Kraft F2 angedeutet. Der Federabschnitt 26 geht im Betrieb der Kupplungsscheibe mit dem Drehschwingungsdämpfer wegen seiner höheren Federsteifigkeit nicht auf Block.
Die Schraubenfederanordnung 12 mit den beiden Schraubenfederabschnitten 25 und 26 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine einzige Schraubenfeder ausgeführt. Daher wird die Schraubenfederanordnung 12 in Bezug auf die dargestellte Ausführung auch als Schraubenfeder bezeichnet.
Anders als dargestellt, kann die Schraubenfederanordnung 12 aber auch zwei Schraubenfedern umfassen, die zum Beispiel stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die beiden Schraubenfederabschnitte 25 und 26 können auch anderweitig, zum Beispiel formschlüssig, durch geeignete Befestigungsmitteln fest miteinander verbunden werden.
Bezugszeichenliste
I Kupplungsscheibe
3 Drehschwingungsdämpfer
I I Schraubenfederanordnung
12 Schraubenfederanordnung
14 Schraubenfeder
15 Schraubenfeder
16 Federkennlinie
21 X-Achse
22 Y-Achse
23 Windungsdicke
24 Doppelpfeil
25 Schraubenfederabschnitt
26 Schraubenfederabschnitt
27 Doppelpfeil
28 Doppelpfeil
29 Doppelpfeil

Claims

Patentansprüche
1. Schraubenfederanordnung (12) für einen Drehschwingungsdämpfer (3), insbesondere einer Kupplungsscheibe (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfederanordnung (12) mindestens zwei Schraubenfederabschnitte (25,26) mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten aufweist.
2. Schraubenfederanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Schraubenfederanordnung (12) zur Darstellung der mindestens zwei Schraubenfederabschnitte (25,26) mit den unterschiedlichen Federsteifigkeiten zwei Schraubenfedern umfasst, die an jeweils einem Ende fest miteinander verbunden sind.
3. Schraubenfederanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Schraubenfederanordnung (12) zur Darstellung der mindestens zwei Schraubenfederabschnitte (25,26) mit den unterschiedlichen Federsteifigkeiten zwei Schraubenfedern umfasst, die einstückig miteinander verbunden sind.
4. Schraubenfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein größerer Schraubenfederabschnitt (25) eine relativ geringe Fe- dersteifigkeit aufweist.
5. Schraubenfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinerer Schraubenfederabschnitt (26) eine relativ hohe Fe- dersteifigkeit aufweist.
6. Schraubenfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass inaktive Federwindungen symmetrisch auf die Enden der Schraubenfederanordnung (12) verteilt sind.
7. Schraubenfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfederabschnitte (25,26) jeweils mindestens zwei aktive Federwindungen aufweisen.
8. Schraubenfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfederanordnung (12) eine progressive Federkennlinie aufweist.
9. Drehschwingungsdämpfer mit einer Schraubenfederanordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Kupplungsscheibe mit einem Drehschwingungsdämpfer (3) nach Anspruch 9.
PCT/DE2014/200708 2013-12-18 2014-12-12 Schraubenfederanordnung WO2015090314A1 (de)

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