DE102008051970A1

DE102008051970A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102008051970A1
Application number: DE102008051970A
Authority: DE
Inventors: Uli Junker
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2009-04-30
Also published as: CN101424309B; CN101424309A

Abstract

Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit wenigstens zwei um eine Drehachse verdrehbaren Teilen, die relativ zueinander entgegen der Wirkung wenigstens einer Schraubenfeder drehbeweglich sind, wobei die Schraubenfeder in einer bogenförmig verlaufenden Aufnahme geführt ist, die von Bereichen wenigstens eines der beiden Teile gebildet ist, weiterhin die Aufnahme durch wenigstens einen Wandungsbereich begrenzt ist, der zumindest radial äußere Bereiche der Schraubenfeder axial übergreift und sich zumindest über die Länge der Schraubenfeder in Umfangsrichtung des Drehschwingungsdämpfers erstreckt, wobei die Schraubenfeder radial nach außen hin über wenigstens einen auf einer Windung der Schraubenfeder aufgenommenen Abstützschuh, der zumindest an dem Wandungsbereich geführt ist, fliehkraftmäßig abstützbar ist, der Abstützschuh zumindest Bereiche besitzt, die wenigstens einen radial äußeren Abschnitt der vorerwähnten Windung zumindest teilweise umgreifen.

Description

Die Erfindung betrifft Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens zwei um eine Drehachse verdrehbaren Teilen, die relativ zueinander entgegen der Wirkung wenigstens einer Schraubenfeder drehbeweglich sind, wobei die Schraubenfeder in einer bogenförmig verlaufenden Aufnahme geführt ist, die von Bereichen wenigstens eines der beiden Teile gebildet ist, wobei die Aufnahme durch wenigstens einen Wandungsbereich begrenzt ist, der zumindest radial äußere Bereiche der Schraubenfeder axial übergreift und sich zumindest über die Länge der Schraubenfeder in Umfangsrichtung des Drehschwingungsdämpfers erstreckt, wobei die Schraubenfeder radial nach außen über wenigstens einen auf einer Windung der Schraubenfeder aufgenommenen Abstützschuh, der zumindest an dem Wandungsbereich geführt ist, fliehkraftmäßig abstützbar ist. Der Abstützschuh besitzt dabei zumindest Bereiche, die wenigstens einen radial äußeren Abschnitt der vorerwähnten Windung zumindest teilweise umgreifen.
Derartige Drehschwingungsdämpfer sind beispielsweise durch die DE 102 09 838 A1 , die DE 10 2004 006 879 A1 vorgeschlagen worden, wobei in diesem Stand der Technik weitere Schriften angegeben sind, die ebenfalls zumindest so genannte Bogenfedern betreffen, die auf Block beansprucht werden und mit entsprechenden Abstützschuhen versehen werden können. Es wird diesbezüglich insbesondere auf die DE 44 06 826 A1 und die DE 199 12 970 A1 verwiesen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Drehschwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art bezüglich der Dämpfungseigenschaften und insbesondere der Lebensdauer zu optimieren. Insbesondere soll durch die erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmerkmale der Schraubenfeder und der von einer solchen getragenen Abstützschuhe gewährleistet werden, dass über die Lebensdauer des entsprechenden Drehschwingungsdämpfers keine Schäden infolge einer fehlerhaften Führung der Federn auftreten. Weiterhin soll gewährleistet werden, dass der entsprechende Drehschwingungsdämpfer in besonders kostengünstiger und einfacher Weise herstellbar und montierbar ist.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Drehschwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art dadurch erzielt, dass zumindest der radial äußere Abschnitt der einen Abstützschuh aufnehmenden Windung – in Längsrichtung der Schraubenfeder bzw. in Längsachsrichtung der Schraubenfeder betrachtet – eine geringere Erstreckung aufweist als zumindest die radial innen liegenden Abschnitte der Schraubenfederwindungen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann gewährleistet werden, dass bei auf Block gehen der radial innen liegenden Abschnitte der Schraubenfederwindungen zumindest zwischen dem radial äußeren Abschnitt einer einen Abstützschuh aufnehmenden Windung und den in Umfangsrichtung benachbarten Windungsabschnitten ein vergrößerter Abstand verbleibt. Aufgrund dieses vergrößerten Abstandes bzw. Freiraumes kann gewährleistet werden, dass die Bereiche eines Abstützschuhes, welche eine entsprechend ausgebildete Windung umgreifen und, in Längsrichtung der Schraubenfeder betrachtet, zwischen Windungen der Schraubenfeder eingreifen, bei auf Block gehen der Schraubenfeder nicht beschädigt, insbesondere nicht zerquetscht werden. Um den Abstand zwischen den entsprechenden benachbarten Windungen zu vergrößern, kann es zweckmäßig sein, wenn auch die einer einen Abstützschuh aufnehmenden Windung umfangsmäßig benachbarten Windungen eine umfangsmäßig reduzierte Erstreckung aufweisen, welche zumindest durch eine auf wenigstens einer Seite des die Schraubenfeder bildenden Drahtringes, der vorzugsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat, angebrachte Anformung erzeugt sein kann.
Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn alle Windungen radial außen einen in Umfangsrichtung verschmälerten Bereich bzw. Querschnitt besitzen.
Es ist also besonders vorteilhaft, wenn auch zumindest die radial äußeren Abschnitte der einer mit einem Abstützschuh versehenen Windung benachbarten Windungen eine geringere Erstreckung in Längsrichtung der Schraubenfeder besitzen als zumindest die radial innen liegenden Abschnitte der Schraubenfederwindungen.
Der Abschnitt der Schraubenfederwindungen, welcher eine geringere Erstreckung aufweist, kann in vorteilhafter Weise durch plastische Verformung des die Schraubenfeder bildenden Federdrahtes erzeugt werden. Die Verformung kann dabei in vorteilhafter Weise einem gehärteten Federdraht angeformt werden. Letzteres kann beispielsweise durch Anwalzen erfolgen. Die Anformung bzw. Verformung des radial äußeren Bereiches der entsprechenden Windungen kann in vorteilhafter Weise beim Wickeln der Schraubenfeder stattfinden. Eine derartige Anformung kann beispielsweise durch eine Abflachung gebildet sein. Zwischen einem Abstützschuh und der diesem zugeordneten Windung kann in vorteilhafter Weise eine Verbindung vorhanden sein, die eine Halterung des Abstützschuhes gegenüber der Schraubenfeder zumindest in eine Richtung senkrecht zur Längserstreckung der Schraubenfeder bewirkt. In vorteilhafter Weise kann jedoch, wie dies durch den Stand der Technik bereits bekannt ist, der Abstützschuh auf die entsprechende Windung aufgeclipst sein, also eine formschlüssige Verbindung besitzen, die auch in radialer Richtung eine Halterung des Abstützschuhes auf der entsprechenden Windung gewährleistet.
Die erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmöglichkeiten der Schraubenfederwindungen können in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer Schraubenfeder aus Stahldraht Anwendung finden, welche zwischen ihren beiden Endwindungen wenigstens zwei Windungsarten mit unterschiedlichem Außendurchmesser aufweist, nämlich einen ersten größeren Außendurchmesser und einen zweiten kleineren Außendurchmesser, wobei die Windungsarten – in Längsrichtung der Feder betrachtet – derart gewickelt sind, dass die Feder diametral gegenüber liegende Windungsabschnitte aufweist, die bezogen auf die Längsrichtung der Schraubenfeder – in radialer Richtung betrachtet – sich im Bereich der radial äußeren Abschnitte der Windungen zumindest annähernd auf gleicher radialer Höhe befinden, wohingegen die diametral gegenüber liegenden, radial inneren Windungsabschnitte der beiden Windungsarten zumindest annähernd um ihren Außendurchmesserunterschied versetzt sind.
Die erfindungsgemäßen Merkmale können jedoch auch bei so genannten langen, vorgebogenen Schraubenfedern Anwendung finden, die einen praktisch konstanten Windungsdurchmesser aufweisen und auf Block beansprucht werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann es auch vorteilhaft sein, wenn die radial inneren Bereiche der Federwindungen, wie dies beispielsweise durch die DE 44 06 826 A1 vorgeschlagen wurde, zumindest auf einer Seite eine Anformung bzw. Abflachung aufweisen, wobei diese Anformung jedoch kleiner ist als die erfindungsgemäßen Anformungen in den radial äußeren Bereichen von wenigstens einzelnen Federwindungen.
Weitere Vorteile, konstruktive Merkmale und funktionelle Eigenschaften von gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehschwingungsdämpfern ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der, unter Bezugnahme auf Zeichnungen, verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine Dämpfungseinrichtung, bei der die erfindungsgemäßen Lösungen eingesetzt werden können,
2 die Anordnung einer Schraubenfeder, die bei einer Dämpfungseinrichtung gemäß 1 Verwendung finden kann,
3 die in 2 dargestellte Anordnung einer Schraubenfeder im komprimierten Zustand,
4 ein Gleitschuh und Windungsquerschnitte einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schraubfeder und
5 eine Ausgestaltungsmöglichkeit einer Schraubfeder.
Der in 1 im Schnitt dargestellte Drehschwingungsdämpfer bildet ein geteiltes Schwungrad 1, das eine an einer nicht gezeigten Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine befestigbare erste oder Primärschwungmasse 2 sowie eine zweite oder Sekundärschwungmasse 3 aufweist. Auf der zweiten Schwungmasse 3 ist eine Reibungskupplung unter Zwischenlegung einer Kupplungsscheibe befestigbar, über die eine ebenfalls nicht dargestellte Eingangswelle eines Getriebes zu- und abkuppelbar ist. Die Schwungmassen 2 und 3 sind über eine Lagerung 4 zueinander verdrehbar gelagert, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel radial außerhalb von Bohrungen 5 zur Durchführung von Befestigungsschrauben für die Montage der ersten Schwungmasse 2 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Zwischen den beiden Schwungmassen 2 und 3 ist eine Dämpfungseinrichtung 6 wirksam, die Energiespeicher 7 umfasst, von denen zumindest einer durch Schraubendruckfedern 8, 9 gebildet ist. Die Schraubendruckfeder 9 ist zumindest teilweise in dem durch die Windungen der Feder 8 gebildeten Raum aufgenommen oder mit anderen Worten, die beiden Schraubenfedern 8 und 9 sind über ihre Längserstreckung betrachtet ineinander geschachtelt. Zweckmäßig kann es sein, wenn die Feder 9 – in Umfangsrichtung des Drehschwingungsdämpfers betrachtet – gegenüber der äußeren Feder 8 kürzer ist, zum Beispiel in der Größenordnung von 15 bis 60 Winkelgrad, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 50 Winkelgrad. Die Differenzlänge beziehungsweise der Differenzwinkel kann jedoch auch größer oder kleiner sein.
Die beiden Schwungmassen 2 und 3 besitzen Beaufschlagungsbereiche 14, 15 beziehungsweise 16 für die Energiespeicher 7. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Beaufschlagungsbereiche 14, 15 durch in die die erste Schwungmasse 2 bildenden Blechteile 17, 18 eingebrachte Anprägungen gebildet. Die axial zwischen den Beaufschlagungsbereichen 14, 15 vorgesehenen Beaufschlagungsbereiche 16 sind durch zumindest ein mit der Sekun därschwungmasse 3, beispielsweise über Niete 19, verbundenes flanschartiges Beaufschlagungsbauteil 20 gebildet. Dieses Bauteil 20 dient als Drehmomentübertragungselement zwischen den Energiespeichern 7 und der Schwungmasse 3. Die Beaufschlagungsbereiche 16 sind durch am Außenumfang des flanschartigen Beaufschlagungsmittels 20 vorgesehene radiale Arme beziehungsweise Ausleger 16 gebildet. Das durch Kaltumformung von Blechmaterial hergestellte Bauteil 17 dient zur Befestigung der ersten Schwungmasse 2 beziehungsweise des gesamten geteilten Schwungrades 1 an der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine. Radial außen ist das Bauteil 17 mit dem ebenfalls aus Blech hergestellten Bauteil 18 verbunden. Die beiden Bauteile 17 und 18 bilden einen ringförmigen Raum 21, der hier einen torusartigen Bereich 22 bildet. Der ringförmige Raum 21 beziehungsweise der torusartige Bereich 22 kann zumindest teilweise mit einem viskosen Medium, wie beispielsweise Fett, gefüllt sein. In Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Anformungen beziehungsweise den Beaufschlagungsbereichen 14, 15 bilden die Bauteile 17, 18 Ausbuchtungen 23, 24, die den torusartigen Bereich 22 begrenzen und Aufnahmen für die Energiespeicher 7 bilden. Zumindest bei rotierender Einrichtung 1 stützen sich zumindest die Windungen der Federn 8 an den den torusartigen Bereich 22 radial außen begrenzenden Bereichen des Bauteiles 17 und/oder 18 ab. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein durch wenigstens eine gehärtete Blechzwischenlage beziehungsweise Blecheinlage gebildeter Verschleißschutz 25 vorgesehen, an dem sich zumindest die Federn 8 radial abstützen. Der Verschleißschutz 25 erstreckt sich in Umfangsrichtung in vorteilhafter Weise zumindest über die gesamte Länge beziehungsweise Winkelerstreckung der entspannten Energiespeicher 7. Infolge der fliehkraftmäßigen Abstützung der Windungen zumindest der Federn 8 wird zwischen diesen Windungen und den mit diesen in Reibeingriff stehenden Bauteilen eine drehzahlabhängige Reibungsdämpfung bei einer Längenänderung beziehungsweise Kompression der Energiespeicher 7 beziehungsweise der Schraubenfedern 8 erzeugt.
Radial innen trägt das sich radial erstreckende Bauteil 17 ein Zwischenteil beziehungsweise eine Nabe 26, das beziehungsweise die den inneren Lagerring des Kugellagers 4 aufnimmt beziehungsweise trägt. Der äußere Lagerring des Kugellagers 4 trägt die Schwungmasse 3.
Aufgrund der vorerwähnten, zwischen den einzelnen Windungen der länglich ausgebildeten Feder 8 und dem Verschleißschutz 25 auftretenden Reibung wird insbesondere bei hohen Motordrehzahlen nur eine geringe beziehungsweise ungenügende Entspannung des Energiespeichers 7 beziehungsweise der Schraubendruckfedern 8 und/oder 9 auftreten, wodurch die Dämpfungseigenschaften des Drehschwingungsdämpfers vermindert werden. Insbesondere beim Auftreten von Lastwechseln (Zug/Schub) beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges können dadurch stö rende Geräusche entstehen, und zwar weil der Energiespeicher 7 dann als verhältnismäßig harter Anschlag wirkt, weil die Federwindungen des Energiespeichers 7 in einem zumindest teilweise verspannten Zustand infolge der vorerwähnten Reibung verharren und somit eine hohe Federsteifigkeit erzeugen.
Um dies zu vermeiden, beziehungsweise zumindest eine wesentlich größere Entspannung des Energiespeichers beziehungsweise zumindest der Schraubenfeder 8 auch bei höheren Motordrehzahlen zu gewährleisten, kommen, wie unter anderem aus 2 ersichtlich, Abstützschuhe, die hier durch Gleitschuhe 30 gebildet sind, zum Einsatz, die jeweils auf einem radial äußere Abschnitt 31 einer Windung 32 der Schraubendruckfeder 8 aufgesteckt sind. Die Gleitschuhe 30 werden durch die bei Rotation des Drehschwingungsdämpfers 1 auf die Schraubenfeder 8 (und gegebenenfalls 9, gemäß 1) einwirkende Fliehkraft radial nach außen beansprucht und stützen sich an der die Schraubenfeder 8 zumindest radial außen umgebenden Wandung 33 ab. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel stützen sich die Gleitschuhe 30 unmittelbar an der Wandung 33 ab. In vorteilhafter Weise kann jedoch zwischen der Wandung 33 und den Gleitschuhen 30 eine Zwischenschicht beziehungsweise Zwischenlage vorgesehen sein, die vorzugsweise eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist und/oder gute Gleiteigenschaften besitzt, um den Verdrehwiderstand zwischen den Gleitschuhen 30 und der diese abstützenden Fläche weiter zu minimieren. Um diesen Verdrehwiderstand zu verringern, kann, wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben, eine Schmierung vorgesehen werden. Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn zur Verbesserung des Aufbaues eines Schmierfilmes zumindest eine der in Reibkontakt befindlichen Flächen zumindest eine feine Oberflächenstrukturierung aufweist, die auch das Verbleiben von Schmiermittel, wie insbesondere Fett, zwischen den Reibschuhen 30 und der diese abstützenden Fläche 34 begünstigt. Letzteres kann beispielsweise durch Vorsehen einer gewissen Unebenheit beziehungsweise Rauhigkeit an zumindest einer der miteinander zusammenwirkenden Gleit- beziehungsweise Abstützflächen erzielt werden. In vorteilhafter Weise kann auch wenigstens eine der miteinander zusammenwirkenden Gleit- beziehungsweise Abstützflächen eine Beschichtung aufweisen, wie dies beispielsweise bei Gleitlagern der Fall ist. Derartige Gleitflächen können beispielsweise PTFE, Graphit und/oder Kupfer bzw. Bronze beinhalten.
In vorteilhafter Weise können die Gleitschuhe 30 aus Kunststoff bestehen, wodurch sie in einfacher Weise herstellbar sind, nämlich durch Spritzen.
Wie insbesondere auch in Verbindung mit 4 ersichtlich ist, besitzen die Gleitschuhe 30 Bereiche 35, 36, die radial nach innen vorstehen und hier durch nasen- beziehungsweise hakenförmige Bereiche 35, 36 gebildet sind. Die Nasen 35, 36 umgreifen jeweils den radial äußeren Abschnitt 31 einer Schraubenfederwindung 32. Der dadurch gebildete Formschluss zwischen den Gleitschuhen 30 und den zugeordneten Windungen 32 gewährleistet zumindest eine Positionierung beziehungsweise Festlegung der Gleitschuhe 30 in Längsrichtung der Feder 8.
Durch die spezielle Ausbildung der Bereiche beziehungsweise Nasen 35, 36 wird weiterhin, eine vorzugsweise formschlüssige Verbindung zwischen den Gleitschuhen 30 und den zugeordneten Federwindungen 32 auch in radialer Richtung gewährleistet. Die dadurch gebildete Halterung der Gleitschuhe 30 auf den zugeordneten Windungen 32 ein eine Richtung senkrecht zur Längsachse 37 der Feder 9 (2) ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Vormontage der Gleitschuhe 30 auf die entsprechende Feder 8. Dadurch wird die Montage eines Drehschwingungsdämpfers 1 wesentlich vereinfacht. In vorteilhafter Weise sind die mit Gleitschuhen 30 versehenen Schraubenfedern 8 gekrümmt ausgestaltet, wodurch deren Montage erleichtert wird.
Die in Verbindung mit den erfindungsgemäß ausgestalteten Gleitschuhen 30 zum Einsatz kommenden Schraubenfedern 8 sind, wie bereits erwähnt, vorzugsweise länglich ausgebildet, besitzen also ein großes Federlängen/Windungsaußendurchmesser-Verhältnis, welches in der Größenordnung zwischen 5 und 20 liegen kann.
Die Ausgestaltung und Anordnung der Federn 8 erfolgt vorzugsweise derart, dass diese die Relativverdrehung zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers 1, welche hier durch die beiden Schwungmassen 2, 3 gebildet sind, begrenzen. Hierfür werden die Schraubenfedern 8 vorzugsweise derart auf Block beansprucht, dass die radial innen liegenden Windungsabschnitte 38 auf Block gehen, also sich unmittelbar berühren, wie dies in 3 dargestellt ist. Es muss weiterhin gewährleistet werden, dass im Bereich der radial äußeren Abschnitte der Federwindungen einer Schraubenfeder 8 genügend Freiraum in Umfangsrichtung vorhanden ist, um ein Zerquetschen beziehungsweise eine Beschädigung der Haltebereiche 35, 36 der Gleitschuhe 30 zu vermeiden. Letzteres wird durch entsprechende Auswahl des eine Feder 8 bildenden Federdrahtes, des Windungsdurchmessers, der Steigung von wenigstens einzelnen Windungen und des Krümmungsradius, auf dem die Feder vorgesehen wird, realisiert. Zweckmäßig ist, wenn zumindest die einen Gleitschuh 30 aufnehmenden Windungen 32 eine andere Gestalt besitzen als die zwischen diesen Windungen 32 vorgesehenen Windungen.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der vorzugsweise aus Federstahl hergestellte Draht zur Bildung der Windungen 32 und der dieser in Umfangsrichtung benachbarten Windungen 32a und 32b einen ursprünglich zumindest im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. Der radial äußere Abschnitt 31 der Windung 32 besitzt zumindest in dem Bereich, auf den die Haltebereiche 35, 36 aufgeclipst sind eine hier durch eine Abflachung 42, 43 gebildete Anformung. Die Anformungen 42, 43 gewährleisten, dass der einen Gleitschuh 30 aufnehmende Abschnitt 31 in Umfangsrichtung des Drehschwingungsdämpfers bzw. in Richtung der Längsachse 37 einer Feder 9 (2) betrachtet, eine geringere Erstreckung aufweist als die übrigen Bereiche einer Windung 32, insbesondere als die radial innen liegenden Bereiche einer solchen Windung 32. Diese übrigen Bereiche einer Windung 32 besitzen vorzugsweise den Ausgangsquerschnitt des eine Schraubenfeder 9 bildenden Federdrahtes.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen auch die dem Abschnitt 31 in Umfangsrichtung benachbarten Abschnitte 31a und 31b der Windungen 32a, 32b eine Abflachung 44, 45, die den Abflachungen 42, 43 des Abschnittes 31 zugewandt sind. Die übrigen Abschnitte der Windungen 32a und 32b können wiederum den ursprünglichen Querschnitt des eine Schraubenfeder bildenden Federdrahtes aufweisen. In Abwandlung der in 4 dargestellten Ausführungsform können die Abschnitte 31a und 31b ähnlich ausgebildet werden wie der Abschnitt 31, also umfangsmäßig beidseits eine Abflachung besitzen. Sofern dies zweckmäßig ist, können alle zwischen den Endwindungen einer entsprechenden Schraubenfeder vorgesehenen Windungen radial äußere Abschnitte wie zum Beispiel 31, 31a oder 31b besitzen, welche zumindest auf einer umfangsmäßigen Seite eine Umformung wie insbesondere Abflachung aufweisen.
Aus 4 ist ersichtlich, dass durch die Anbringung der Abflachungen bzw. Anformungen 42, 43, 44, 45 der umfangsmäßige Abstand zwischen den Windungen 32, 32a und 32b bzw. den Abschnitten 31, 31a und 31b dieser Windungen vergrößert ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann gewährleistet werden, dass bei auf Block gehen der radial inneren Abschnitte der eine gebogene Schraubenfeder bildenden Windungen eine Beschädigung, insbesondere ein Zerquetschen der Haltebereiche 35, 36 vermieden wird.
Die hier durch Abflachungen 42, 43, 44, 45 gebildeten Anformungen können in besonders vorteilhafter Weise beim Wickeln einer Schraubenfeder 9 erzeugt werden. Dies ermöglicht eine einwandfreie Ausrichtung dieser Anformungen an der fertig gewickelten Feder. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die entsprechenden Anformungen 42, 43, 44, 45 in einem Arbeitsgang, der unmittelbar dem Wickelvorgang vorgeschaltet ist, hergestellt werden. Hierfür können entsprechende Formwalzen bzw. Formrollen benutzt werden. In vorteilhafter Weise können die Anformungen 42, 43, 44, 45 an den bereits fertig behandelten, also die Federeigenschaften bereits aufweisenden Draht angewalzt werden. Diese Anformungen könnten jedoch auch in anderer Weise hergestellt werden, z. B. durch Schleifen.
Sofern nur bestimmte Windungen, die z. B. zur Aufnahme eine Abstützschuhes gedacht sind, bzw. einer solchen Windung in Umfangsrichtung benachbart sind, mit entsprechenden Anformungen versehen werden, kann es zweckmäßig sein, wenn beim Wickeln der Feder die zur Aufnahme eines Abstützschuhs bestimmte Federwindung markiert wird, beispielsweise mit Farbe. Dies erleichtert die Montage der entsprechenden Abstützschuhe wie insbesondere Gleitschuhe.
Die Bereiche 35, 36 sind derart geformt, dass sie Abschnitte 40, 41 bilden, welche die entsprechende Windung 32 hintergreifen. Die Bereiche 35, 36 sind derart ausgestaltet, dass sie eine gewisse Elastizität beziehungsweise Federung besitzen, so dass die Gleitschuhe 30 auf die entsprechend zugeordnete Windung 32 aufgeclipst werden können. Es ist also zwischen einem Gleitschuh 30 und der zugeordneten Windung 32 eine Schnappverbindung vorhanden, welche eine verliersichere Halterung der Schuhe 30 auf der zugeordneten Feder 8 gewährleistet.
Wie aus der 4 ersichtlich ist, besitzt ein Gleitschuh 30 beidseits des eine Federwindung 32 aufnehmenden beziehungsweise abstützenden Bereiches 42 einen sich in Längsrichtung der Feder 8 erstreckenden Ansatz beziehungsweise Vorsprung 49, der in vorteilhafter Weise die Federwindungen um einen bestimmten Winkel umgreift. Die Ansätze 49 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt derart ausgebildet, dass sie sich mit zunehmendem Abstand von dem Bereich 42 verjüngen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ansätze beziehungsweise Vorsprünge 49 im Querschnitt keilartig ausgebildet. Durch die spezielle Ausgestaltung der Ansätze beziehungsweise Vorsprünge 49 wird gewährleistet, dass auch bei höheren Drehzahlen die den Windungen 32 benachbarten Windungen nicht an den Gleitschuhen 30 zur Anlage kommen, so dass eine Reibung dieser Windungen an den Gleitschuhen während der Komprimierung und Entspannung der Federn 8 praktisch vermieden werden kann.
Die in 5 dargestellte Schraubenfeder 130, zur Verwendung in einem Torsionsschwingungsdämpfer, zum Beispiel gemäß den 1 und 2, besitzt eine Vielzahl von Windun gen 132, die sich zwischen den beiden Endwindungen 146, 147 entlang der Federachse 148 bzw. über die Länge der Feder erstrecken. Die Windungen 132 umfassen zwei Windungsarten 149, 150, von denen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jede sich von ihrer vorhergehenden und ihrer nachfolgenden durch einen unterschiedlichen Außendurchmesser unterscheidet. Die Windungen 149 besitzen einen größeren Außendurchmesser und die Windungen 150 einen kleineren Außendurchmesser. Die Endwindungen 146, 147 besitzen vorzugsweise ebenfalls den größeren Außendurchmesser.
Obwohl bei der in 5 dargestellten Schraubenfeder 130 die Windungen 149, 150 sich über die gesamte Länge periodisch aufeinander folgend erstrecken, kann es für manche Anwendungsfälle zweckmäßig sein, wenn eine derartige Anordnung der Windungen 149, 150 lediglich über einen Teilbereich der Gesamterstreckung einer Feder 130 vorhanden ist. So können sich beispielsweise verschiedene Windungen 149, 150 lediglich über zumindest einen Endbereich einer Feder 130 erstrecken, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn derartige Windungen 149, 150 sich über beide Endbereiche erstrecken. Die Endbereiche können dabei die gleiche Länge bzw. gleiche winkelmäßige Erstreckung aufweisen, oder aber auch unterschiedlich dimensioniert sein. Für manche Anwendungsfälle kann es auch zweckmäßig sein, wenn derartige Windungen 149, 150 in einem Zwischenbereich bzw. in einem mittleren Bereich der Feder 130 vorgesehen werden.
Die vorerwähnten Federbereiche bzw. Federend- und/oder Federzwischenbereiche können unter Berücksichtigung des gewünschten Effektes und des Einsatzfalles beliebig dimensioniert werden.
Aufgrund der gekrümmten Form besitzen die Windungen 149, 150 der Feder 130 radial innen einen kleineren Abstand als der zwischen diesen Windungen radial außen vorhandene Abstand. Dadurch wird gewährleistet, dass zwischen den Windungen 149, 150 ein geringer Abstand 151 verbleibt.
Die Windungen 149, 150 sind bezogen auf die theoretische Mittel- bzw. Längsachse 148 der Schraubenfeder 130 derart gewickelt, dass sie radial zueinander versetzt sind, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um die Differenz der beiden Windungsdurchmesser. Der Versatz der Windungen 149 gegenüber den Windungen 150 ist bei der Federausführungsform gemäß 5 derart vorgenommen, dass bezogen auf den Krümmungsmittelpunkt der Feder 130 die radial äußeren Windungsabschnitte 149a, 150a dieser Windungen sich zu mindest auf gleicher Höhe befinden bzw. im gleichen radialen Abstand vom Krümmungsmittelpunkt. Dies bedeutet also, dass die Windungen 150 um den vollen Differenzbetrag zwischen den beiden Durchmessern der Windungen 149, 150 gegenüber den Windungen 149 radial versetzt sind. Es sind also die theoretischen Mittelpunkte der ringartigen Windungen 149 und der ringartigen Windungen 150 ebenfalls um diesen Differenzbetrag zwischen den Windungsdurchmessern versetzt. Aufgrund dieser Tatsache sind die radial inneren Windungsabschnitte 150b, 149b ebenfalls um die Differenz der Windungsdurchmesser zueinander versetzt.
Eine gemäß der Erfindung ausgestaltete, insbesondere vorgekrümmte Feder 130 ermöglicht es, die Überlastmomente (Impact-Momente), welche im Antriebsstrang eines eine Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeuges auftreten, auf ein akzeptables Maß zu reduzieren bzw. zu dämpfen. Dies wird durch eine gezielte Erzeugung von Reibung zwischen den Windungen 149, 150 bzw. durch eine kontrollierte Deformation zwischen diesen Windungen 149, 150 gewährleistet. Dieser Effekt ist in der DE 199 12 970 A1 näher beschrieben.
Durch das gezielte Abgleiten der Windungen 149, 150 wird also über einen Verformungsweg der Feder 130 eine Reibung bzw. Reibungshysterese erzeugt. Diese zusätzliche Reibung kann durch entsprechende Auswahl der Windungssteigungen und des Unterschiedes zwischen den Drahtdurchmessern der Windungen 149, 150 entsprechend dimensioniert werden.
Bei der in 5 dargestellten Schraubenfeder besitzen zumindest alle zwischen den Endwindungen 146 und 147 vorgesehenen Windungen 132 – in Längsrichtung 148 der Feder 130 betrachtet – beidseits eine Anformung 142, 143, die durch Abflachungen gebildet sind. Diese Abflachungen sind zumindest in den radial äußeren Bereichen 159a, 150a der Windungen 149, 150 vorgesehen. Durch derartige Abflachungen 142, 143 wird der zwischen den radial äußeren Bereichen 149a, 150a der Windungen 149, 150 vorhandene, umfangsmäßige Abstand 151 vergrößert, so dass auch bei auf Block gehen der Feder 130 gewährleistet werden kann, dass, wie dies in Zusammenhang mit 4 beschrieben wurde, die eine Windung 132 umgreifenden Bereiche eines Abstützschuhes nicht beschädigt werden.
Die zur radialen Abstützung und Führung einer Feder 32 bzw. 132 dienenden Abstützschuhe können, wie in Zusammenhang mit 4 beschrieben, durch so genannte Gleitschuhe gebildet sein, es können jedoch auch so genannte Rollschuhe verwendet werden, wie sie beispielsweise durch die DE 102 41 879 A1 vorgeschlagen wurden.
Auch können, wie dies in der vorerwähnten Schrift ebenfalls offenbart ist, Gleitschuhe und Rollschuhe gemeinsam verbaut werden.
Die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen und Wirkungsweisen können in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit so genannten Zweimassenschwungrädern Verwendung finden, wie sie beispielsweise durch die DE-OS 4 117 582 , DE-OS 4 214 655 , DE-OS 4 414 584 , DE-OS 4 420 927 und DE-OS 19522718 bekannt geworden sind. Grundsätzlich kann die Erfindung jedoch auch mit jedem beliebigen Torsionsschwingungsdämpfer, der Schraubenfedern aufweist, Verwendung finden, wie beispielsweise Kupplungsscheiben, Dämpfer von Drehmomentenwandlern oder Riemenscheibendämpfer.
In Zusammenhang mit der Erfindung können in vorteilhafter Weise Energiespeicher, die wenigstens eine Schraubenfeder aufweisen, eingesetzt werden, wie sie beispielsweise durch die DE-OS 4 229 416 , DE-OS 4 406 826 , DE-OS 19603248 , DE-OS 19648342 , DE-OS 19909044 und die DE-OS 19912970 vorgeschlagen wurden, wobei die radialen äußeren Abschnitte, zumindest der einen Abstützschuh aufnehmenden Windungen, entsprechend der Erfindung ausgebildet sind, also eine geringere umfangsmäßige Erstreckung aufweisen als die übrigen Abschnitte dieser Windungen.

1: Schwungrad
2: Primärschwungmasse
3: Sekundärschwungmasse
4: Lagerung
5: Bohrungen
6: Dämpfungseinrichtung
7: Energiespeicher
8: Schraubendruckfeder
9: Schraubendruckfeder
14: Beaufschlagungsbereich
15: Beaufschlagungsbereich
16: Axiale Beaufschlagungsbereiche
17: Blechteil
18: Blechteil
19: Niete
20: Beaufschlagungsbauteil
21: Ringförmiger Raum
22: Torusartiger Bereich
23: Ausbuchtung
24: Ausbuchtung
25: Verschleißschutz
26: Nabe
30: Gleitschuhe
31: Radial äußerer Abschnitt
31a: Abschnitt der Windung
31b: Abschnitt der Windung
32: Schraubenfederwindung
32a: Abschnitt der Windung
32b: Abschnitt der Windung
33: Wandung
34: Abstützende Fläche
35: Bereich
36: Bereich
37: Längsachse
38: Windungsabschnitte
39
40: Abschnit
41: Abschnitt
42: Abflachung
43: Abflachung
44: Abflachung
45: Abflachung
46
47
48
49: Ansätze
130: Schraubenfeder
131
132: Windung
142: Anformung
143: Anformung
146: Endwindung
147: Endwindung
148: Längsrichtung
149: Windung
149a: Windungsabschnitt
150: Windung
150a: Windungsabschnitt
151: Umfangsmäßiger Abstand
159a: Radial äußerer Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10209838 A1 [0002]
- DE 102004006879 A1 [0002]
- DE 4406826 A1 [0002, 0009]
- DE 19912970 A1 [0002, 0039]
- DE 10241879 A1 [0042]
- DE 4117582 A [0044]
- DE 4214655 A [0044]
- DE 4414584 A [0044]
- DE 4420927 A [0044]
- DE 19522718 A [0044]
- DE 4229416 A [0045]
- DE 4406826 A [0045]
- DE 19603248 A [0045]
- DE 19648342 A [0045]
- DE 19909044 A [0045]
- DE 19912970 A [0045]

Claims

Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit wenigstens zwei um eine Drehachse verdrehbaren Teilen, die relativ zueinander entgegen der Wirkung wenigstens einer Schraubenfeder drehbeweglich sind, wobei die Schraubenfeder in einer bogenförmig verlaufenden Aufnahme geführt ist, die von Bereichen wenigstens eines der beiden Teile gebildet ist, weiterhin die Aufnahme durch wenigstens einen Wandungsbereich begrenzt ist, der zumindest radial äußere Bereiche der Schraubenfeder axial übergreift und sich zumindest über die Länge der Schraubenfeder in Umfangsrichtung des Drehschwingungsdämpfers erstreckt, wobei die Schraubenfeder radial nach außen hin über wenigstens einen auf einer Windung der Schraubenfeder aufgenommenen Abstützschuh, der zumindest an dem Wandungsbereich geführt ist, fliehkraftmäßig abstützbar ist, der Abstützschuh zumindest Bereiche besitzt, die wenigstens einen radial äußeren Abschnitt der vorerwähnten Windung zumindest teilweise umgreifen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der radial äußere Abschnitt, der einen Abstützschuh aufnehmenden Windung – in Längsrichtung der Schraubenfeder betrachtet – eine geringere Erstreckung aufweist als zumindest die radial innen liegenden Abschnitte der Windungen der Schraubenfeder.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die radial äußeren Abschnitte der einen Abstützschuh aufnehmenden Windung benachbarten Windungen eine geringere Erstreckung in Längsrichtung der Schraubenfeder besitzen als zumindest die radial innen liegenden Abschnitte der Windungen der Schraubenfeder.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Windungen der Schraubenfeder einen radial äußeren Abschnitt mit einer geringeren Erstreckung in Längsrichtung der Schraubenfeder als die übrigen Bereiche dieser Windungen aufweisen.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt mit geringerer Erstreckung durch plastische Verformung des die Schraubenfeder bildenden Federdrahtes gebildet wird.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung einem gehärteten Federdraht angeformt wird.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung angewalzt wird.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verformung des radial äußeren Bereiches zumindest einer Windung beim Wickeln der Schraubenfeder angeformt wird.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Schraubenfeder bildende Federdraht im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und zur Bildung zumindest einer verringerten Erstreckung an wenigstens einer Windung der radial äußere Abschnitt dieser Windung – in Längsrichtung der Feder betrachtet – seitlich wenigstens auf einer Seite eine Anformung aufweist.
Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung durch eine Abflachung gebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abstützschuh und der diesem zugeordneten Windung eine Verbindung vorhanden ist, die eine Halterung des Abstützschuhs gegenüber der Schraubenfeder in eine Richtung senkrecht zur Längserstreckung der Schraubenfeder bewirkt.
Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder aus Stahlfederdraht hergestellt ist und zwischen ihren beiden Endwindungen wenigstens zwei Windungsarten mit unterschiedlichem Außendurchmesser aufweist, nämlich einem ersten, größeren Außendurchmesser und einem zweiten, kleineren Durchmesser, wobei diese Windungsarten – in Längsrichtung der Feder betrachtet – derart gewickelt sind, dass die Feder diametral gegenüberliegende Windungsabschnitte aufweist, die, bezogen auf die Längsrichtung der Schraubenfeder in radialer Richtung betrachtet, sich im Bereich der radial äußeren Abschnitte der Windungen zumindest annähernd auf gleicher radialer Höhe befinden, wohingegen die diametral gegenüberliegenden radial inneren Windungsabschnitte der beiden Windungsarten zumindest annähernd um ihren Außendurchmesserunterschied versetzt sind.