DE102011118787A1

DE102011118787A1 - Schraubenfederanordnung für einen Torsionsschwingungsdämpfer und Verfahren zur Herstellung eines Stützdrahtes für eine solche Schraubenfederanordnung

Info

Publication number: DE102011118787A1
Application number: DE201110118787
Authority: DE
Inventors: Jochen Bölling; Christian Bernhard Halm
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-05-23
Also published as: EP2780608A1; EP2780608A4; EP2780608B1; CN103890445B; CN103890445A; WO2013074397A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenfederanordnung (2) für einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer äußeren Schraubenfeder (16) und einer inneren Schraubenfeder (20), die in dem Federinnenraum (18) der äußeren Schraubenfeder (16) angeordnet und über ein Stützteil (32) in Federlängsrichtung (4, 6) an der äußeren Schraubenfeder (16) abstützbar oder abgestützt ist. Erfindungsgemäß ist das Stützteil (32) ein die innere Schraubenfeder (20) zumindest teilweise umgreifender Stützdraht (34), der einerseits zwischen zwei aufeinanderfolgende Windungen (28, 30) der einen Schraubenfeder (20) und andererseits zwischen zwei aufeinanderfolgende Windungen (24, 26) der anderen Schraubenfeder (16) greift. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Stützdrahtes (34) für die erfindungsgemäße Schraubenfederanordnung (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenfederanordnung für einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer äußeren Schraubenfeder und einer inneren Schraubenfeder, die in dem Federinnenraum der äußeren Schraubenfeder angeordnet und über ein Stützteil in Federlängsrichtung an der äußeren Schraubenfeder abstützbar oder abgestützt ist.
Die DE 196 03 248 A1 beschreibt einen Drehschwingungsdämpfer mit einer Schraubenfederanordnung, die zwischen der Ein- und Ausgangsseite des Drehschwingungsdämpfers angeordnet ist. Die bekannte Schraubenfederanordnung weist eine äußere Schraubenfeder und eine innere Schraubenfeder auf, wobei letztere in dem Federinnenraum der äußeren Schraubenfeder angeordnet und über ein Abstützteil in Federlängsrichtung an der äußeren Schraubenfeder abgestützt ist. Das Abstützteil setzt sich aus einem ringförmigen Bereich und einem sich an den ringförmigen Bereich anschließenden axialen Ansatz zusammen. Während sich der ringförmige Bereich des Abstützteils derart in radialer Richtung nach außen erstreckt, dass das Abstützteil über den ringförmigen Bereich an der Stirnseite der Schraubenfederanordnung in Längsrichtung abgestützt ist, erstreckt sich der axiale Ansatz sowohl in den Federinnenraum der äußeren Schraubenfeder als auch in den Federinnenraum der inneren Schraubenfeder. Dabei ist die innere Schraubenfeder derart auf den axialen Ansatz abgestimmt, dass die innere Schraubenfeder über ihre Windungen in Federlängsrichtung an der Außenseite des axialen Ansatzes festgelegt ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Schraubenfederanordnungen haben sich bewährt, sind jedoch insofern von Nachteil, als dass diese einen aufwendigen Aufbau aufweisen und deren Fertigung und Montage erschwert ist.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schraubenfederanordnung für einen Torsionsschwingungsdämpfer zu schaffen, dessen Aufbau, Fertigung und Montage einerseits vereinfacht ist, wobei andererseits eine sichere Abstützung der inneren Schraubenfeder über das Stützteil an der äußeren Schraubenfeder in Federlängsrichtung gewährleistet sein soll. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Stützdrahtes zur Verwendung als Stützteil in der Schraubenfederanordnung für den Torsionsschwingungsdämpfer bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 bzw. 12 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Schraubenfederanordnung ist für einen Torsionsschwingungsdämpfer konzipiert. So kann die Schraubenfederanordnung beispielsweise zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet sein, um eine Drehschwingungsdämpfung zwischen der Ein- und Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers zu bewirken. Die Schraubenfederanordnung weist eine äußere Schraubenfeder und eine innere Schraubenfeder auf. Bei den genannten Schraubenfedern handelt es sich vorzugsweise jeweils um eine Bogenfeder, deren Federlängsachse mithin gebogen oder gekrümmt ausgebildet ist. Die Windungen der äußeren Schraubenfeder umgeben einen Federinnenraum, innerhalb dessen die innere Schraubenfeder angeordnet ist, wobei die beiden Schraubenfedern hinsichtlich ihrer Federlängsachse vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet sind. Darüber hinaus ist ein Stützteil vorgesehen. Das Stützteil ist derart ausgebildet oder/und angeordnet, dass die innere Schraubenfeder über das Stützteil in Federlängsrichtung an der äußeren Schraubenfeder abstützbar oder abgestützt ist. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die innere Schraubenfeder in beiden einander entgegengesetzten Federlängsrichtungen über das Stützteil an der äußeren Schraubenfeder abstützbar oder abgestützt ist. In der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung wird das Stützteil von einem, die innere Schraubenfeder zumindest teilweise umgreifenden Stützdraht gebildet. Der Stützdraht, der vorzugsweise aus einem Stahldraht gebildet ist, greift einerseits zwischen zwei aufeinanderfolgende Windungen der einen Schraubenfeder und andererseits zwischen zwei aufeinanderfolgende Windungen der anderen Schraubenfeder.
Durch die Verwendung eines Stützteils in Form eines Stützdrahtes anstelle eines Abstützteiles, das sich aus einem ringförmigen Bereich und einem axialen Ansatz zusammensetzt, werden verschiedene Vorteile erzielt. So ist der Stützdraht wesentlich leichtgewichtiger und platzsparender als die bekannten Abstützteile ausgebildet, so dass ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der Schraubenfederanordnung erreicht werden kann. Darüber hinaus ist die Fertigung des Stützdrahtes einfacher als dies bei den herkömmlichen Abstützteilen aus dem ringförmigen Bereich und dem axialen Ansatz der Fall ist. Mithin ist auch die Fertigung der gesamten Schraubenfederanordnung vereinfacht. Des Weiteren lässt sich der Stützdraht – unter anderem aufgrund seiner geringen Ausdehnung – relativ einfach in seiner Sollposition positionieren, in der die beiden Schraubenfedern über den Stützdraht in Federlängsrichtung aneinander abstützbar oder abgestützt sind. Mithin ist auch die Montage der Schraubenfederanordnung vereinfacht. Darüber hinaus hat die Verwendung des platzsparenden Stützdrahtes den Vorteil, dass dieser auch relativ weit entfernt von der Stirnseite der Schraubenfederanordnung angeordnet sein kann, um die gegenseitige Abstützung in Federlängsrichtung zu bewirken. Mithin kann eine Kollision des Stützteiles in Form des Stützdrahtes mit einem Mitnehmer an der Ein- oder Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers sicher ausgeschlossen werden, wobei eine solche Anordnung des Stützteils in Form des Stützdrahtes bei einem Torsionsschwingungsdämpfer bevorzugt ist.
Grundsätzlich könnte der Stützdraht als geschlossener Drahtring ausgebildet sein, der somit keine freien Enden und daran angrenzende Endabschnitte aufwiese. Um jedoch das Anordnen bzw. Befestigen des Stützdrahtes an den beiden Schraubenfedern zu vereinfachen, weist der Stützdraht zwei Endabschnitte auf. Unter einem Endabschnitt ist in diesem Zusammenhang derjenige Abschnitt des Stützdrahtes zu verstehen, der sich unmittelbar an das freie Ende des Stützdrahtes anschließt oder dieses ausbildet, wobei der Stützdraht in dieser Ausführungsform folglich auch zwei freie Enden aufweist.
Grundsätzlich könnten die zuvor erwähnten Endabschnitte des Stützdrahtes derart ausgebildet bzw. angeordnet sein, dass diese jeweils sowohl zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder als auch zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder greifen, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung greift jedoch mindestens einer der zwei Endabschnitte zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder, nicht aber zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder. Dies gilt vorzugsweise für beide Endabschnitte. Dabei können beide Endabschnitte beispielsweise jeweils zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen derselben Schraubenfeder greifen, wie dies bevorzugt ist, oder der eine Endabschnitt greift zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder, während der andere Endabschnitt zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder greift. Bei dieser Ausführungsform ist es ferner bevorzugt, wenn der mindestens eine Endabschnitt oder beide Endabschnitte zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der inneren Schraubenfeder greifen. Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass Beschädigungen oder Ermüdungserscheinungen sowohl an dem Stützdraht als auch an den aufeinanderfolgenden Windungen im Bereich der freien Enden des Stützdrahtes besonders wirkungsvoll verhindert werden können, so dass die Funktionsweise sowohl des Stützdrahtes als auch der angrenzenden Schraubenfeder dauerhaft gewährleistet ist, wobei in diesem Bereich ferner die Entstehung von Schmutzpartikeln unterbunden wird, die von Abrieb- oder Abbruchpartikeln des Stützdrahtes oder der jeweiligen Schraubenfeder gebildet werden. Mit anderen Worten ist eine sichere und verschmutzungsfreie Funktionsweise des Stützdrahtes sowie der Schraubenfederanordnung sichergestellt.
Grundsätzlich könnte der zuvor erwähnte mindestens eine Endabschnitt lediglich zum Teil zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder angeordnet sein, so dass der genannte Endabschnitt aus diesem Zwischenraum in radialer Richtung hervorsteht, ohne dabei in den Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder zu greifen. Um jedoch einen besonders kompakten Aufbau der Schraubenfederanordnung zu erreichen und ein Eingreifen des Endabschnitts in den Zwischenraum der anderen Schraubenfeder in den unterschiedlichen Belastungssituationen sicher zu verhindern, ist der mindestens eine Endabschnitt in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung vollständig in dem Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder aufgenommen. Dies gilt vorzugsweise entsprechend für den anderen Endabschnitt, der vollständig in dem Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der anderen, vorzugsweise jedoch ebenfalls derselben, Schraubenfeder aufgenommen ist. Die vollständige Anordnung in dem Zwischenraum gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird dabei zumindest im entspannten Zustand der Schraubenfederanordnung, vorzugsweise jedoch auch im vollständig zusammengedrückten Zustand der Schraubenfederanordnung, erreicht, wobei die Dimensionierung des mindestens einen Endabschnitts in entsprechender Weise auf die Dimensionierung der Schraubenfeder abgestimmt ist, zwischen deren Windungen der jeweilige Endabschnitt angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung weist der Stützdraht mindestens einen zwischen den Endabschnitten des Stützdrahtes angeordneten, in radialer Richtung hervorstehenden Stützabschnitt auf, der zwischen zwei aufeinanderfolgende Windungen der anderen Schraubenfeder greift. Somit erfolgt bei dieser Ausführungsform die Abstützung des Stützdrahtes an den aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder in erster Linie, vorzugsweise ausschließlich, über den in radialer Richtung hervorstehenden Stützabschnitt des Stützdrahtes, so dass die Endabschnitte des Stützdrahtes wie auch die Schraubenfedern vor Beschädigungen geschützt sind. Je nach Ausführungsvariante kann sich der Stützabschnitt in radialer Richtung nach innen oder in radialer Richtung nach außen erstrecken, wobei die letztgenannte Variante bevorzugt ist, bei der überdies die Endabschnitte zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der inneren Schraubenfeder greifen, während der mindestens eine in radialer Richtung nach außen hervorstehende Stützabschnitt zwischen die zwei aufeinanderfolgenden Windungen der äußeren Schraubenfeder greift.
Grundsätzlich wäre ein in radialer Richtung hervorstehender Stützabschnitt an dem Stützdraht ausreichend. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung sind jedoch mindestens zwei Stützabschnitte an dem Stützdraht vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine wesentlich bessere und gleichmäßigere Abstützung in Federlängsrichtung ermöglicht wird. Es hat sich außerdem bei zwei Schraubenfedern, die einen einander entgegengesetzten Wickelsinn aufweisen, gezeigt, dass die Gesamtlänge von zwei oder mehr Stützabschnitten in Federumfangsrichtung größer sein kann, als die Länge lediglich eines Stützabschnitts in Umfangsrichtung, zumal dessen Länge aufgrund des entgegengesetzten Wickelsinns der beiden Schraubenfedern je nach Windungssteigung stärker oder schwächer begrenzt ist. Im Sinne einer gleichmäßigen Abstützung der beiden Schraubenfedern in Federlängsrichtung aneinander hat es sich ferner als sinnvoll herausgestellt, wenn die mindestens zwei Stützabschnitte in Federumfangsrichtung um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, wie dies bei dieser Ausführungsform ferner bevorzugt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung ist der Stützdraht derart auf die Schraubenfedern abgestimmt, dass dieser ausschließlich mit dem mindestens einen Stützabschnitt zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder greift. Dadurch werden auf besonders einfache Weise vorbestimmte Angriffspunkte oder Angriffsbereiche an der anderen Schraubenfeder geschaffen, so dass eine sichere und gleichmäßige Abstützung gewährleistet ist, während die anderen Abschnitte des Stützdrahtes, also beispielsweise die Endabschnitte oder weitere Abschnitte zwischen den Endabschnitten, die keinen Stützabschnitt ausbilden, nicht zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder greifen.
Um eine gleichermaßen sichere und gleichmäßige Abstützung der beiden Schraubenfedern in Längsrichtung aneinander über den Stützdraht zu bewirken, greift der mindestens eine Stützabschnitt über einen Umschlingungswinkel zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder, der mindestens 10° beträgt. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn der Umschlingungswinkel mindestens 20°, besonders bevorzugt mindestens 40°, beträgt, um die genannten Vorteile noch zu verstärken. Dennoch hat es sich bei dieser Ausführungsform als vorteilhaft erwiesen, wenn der Stützabschnitt über einen Umschlingungswinkel zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder greift, der nicht mehr als 75° beträgt, wie dies in einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform der Fall ist. Durch diese Begrenzung des Umschlingungswinkels auf nicht mehr als 75° ist insbesondere bei Schraubenfederanordnungen, die Schraubenfedern mit einem einander entgegengesetzten Wickelsinn aufweisen, sichergestellt, dass der Stützdraht nicht zu stark zwischen den Schraubenfedern verspannt wird, so dass nicht nur die Beanspruchung des Stützdrahtes reduziert, sondern auch die Montage des Stützdrahtes an den Schraubenfedern vereinfacht ist.
Um einen Stützdraht für die erfindungsgemäße Schraubenfederanordnung zu schaffen, der besonders einfach zu fertigen ist und dennoch eine sichere Abstützung gewährleistet, ist der Stützabschnitt in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung von einem plastisch verformten Drahtabschnitt des Stützdrahtes gebildet. Man kann auch davon sprechen, dass der Stützdraht in einer Grundform bereitgestellt ist, die beispielsweise schraubenfederförmig, bügelförmig oder clipförmig ausgebildet sein kann, wobei der Stützabschnitt durch gezieltes plastisches Verformen eines oder mehrerer Drahtabschnitte des Stützdrahtes erzeugt ist. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Stützabschnitt von einem in radiale Richtung gebogenen Drahtabschnitt des Stützdrahtes gebildet ist. Alternativ oder ergänzend ist es bei dieser Ausführungsform bevorzugt, wenn der Stützabschnitt von einem querschnittsverändernd zusammengedrückten Drahtabschnitt des Stützdrahtes gebildet ist, wenngleich die erste Ausführungsvariante besonders bevorzugt ist, zumal der Drahtabschnitt relativ einfach in radialer Richtung gebogen werden kann, während die Ausdehnung des Drahtabschnitts in Federlängsrichtung weitgehend erhalten bleiben kann. Außerdem ist das Biegen des Drahtabschnitts in radialer Richtung im Gegensatz zu einem querschnittsverändernden Zusammendrücken des Drahtabschnitts lediglich mit einer vernachlässigbaren Gefügeveränderung in dem Stützdraht verbunden. Nichtsdestotrotz kann je nach Anwendungsfall auch ein Stützabschnitt von Vorteil sein, der von einem querschnittsverändernd zusammengedrückten Drahtabschnitt gebildet wird.
Damit der Stützdraht platzsparend zwischen der äußeren und inneren Schraubenfeder der Schraubenfederanordnung angeordnet werden kann und dabei gegebenenfalls eng an der jeweiligen Schraubenfeder anliegt, erstreckt sich der Stützdraht entlang einer Kreisbahn, wenn der Stützdraht in Federlängsrichtung betrachtet wird. Dabei ist der mindestens eine Stützabschnitt in radialer Richtung gegenüber dieser Kreisbahn versetzt. Unter einem Versatz gegenüber dieser Kreisbahn kann hierbei sowohl eine verstärkte Ausdehnung des Stützabschnitts in einer der beiden radialen Richtungen, wie dies beispielsweise bei einem querschnittsverändernd zusammengedrückten Drahtabschnitt der Fall sein kann, als auch ein Verlassen dieser Kreisbahn durch den Stützabschnitt verstanden werden, wie dies beispielsweise bei einem in radiale Richtung gebogenen Drahtabschnitt der Fall sein kann, wobei letztgenannte Ausführungsvariante – wie bereits zuvor angedeutet – bevorzugt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung erstreckt sich der mindestens eine Endabschnitt des Stützdrahtes entlang der Kreisbahn, um in vorteilhafter Weise an die jeweilige Schraubenfeder angepasst zu sein und um beispielsweise platzsparend indem Zwischenraum zwischen den einander benachbarten Windungen der zugeordneten Schraubenfeder angeordnet sein zu können. Auch kann dadurch sichergestellt werden, dass der Endabschnitt über seine gesamte Länge in Federumfangsrichtung innerhalb des Zwischenraums zwischen den einander benachbarten Windungen angeordnet sein kann.
Grundsätzlich könnten auch noch andere Abschnitte des Stützdrahtes außer den Stützabschnitten nicht oder nicht vollständig innerhalb des Zwischenraums zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder angeordnet sein. Um jedoch einen besonders kompakten Aufbau und eine gezielte bzw. vorbestimmte Abstützung in Federlängsrichtung zu erreichen, ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung ausschließlich der Stützabschnitt nicht oder nicht vollständig innerhalb des Zwischenzaums zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder angeordnet, während die anderen Abschnitte des Stützdrahtes vollständig innerhalb des Zwischenraums zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder angeordnet sind. Folglich steht bei dieser Ausführungsform lediglich der Stützabschnitt in radialer Richtung über die eine Schraubenfeder hervor, um zwischen die zwei aufeinanderfolgenden Windungen der anderen Schraubenfeder zu greifen. Neben den eingangs genannten Vorteilen hat dies den weiteren Vorteil, dass der Stützdraht besonders sicher an der einen Schraubenfeder angeordnet ist.
Um einen besonders sicheren Halt des Stützdrahtes an den Schraubenfedern und eine sichere Abstützung in Federlängsrichtung über die Endabschnitte des Stützdrahtes zu erreichen, weisen die Endabschnitte des Stützdrahtes in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung jeweils einen Umschlingungswinkel von mindestens 15° auf. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn der genannte Umschlingungswinkel mindestens 30°, besonders bevorzugt mindestens 45°, beträgt, um die genannten Vorteile eines derart ausgebildeten Endabschnittes noch zu verstärken.
Grundsätzlich können die zwei aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder oder/und der anderen Schraubenfeder, zwischen die der Stützdraht greift, im entspannten Zustand der jeweiligen Schraubenfeder in Federlängsrichtung voneinander beabstandet sein, wobei die aufeinanderfolgenden Windungen gegebenenfalls durch Zusammendrücken der Schraubenfedern miteinander in Berührung gebracht werden können. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung sind die zwei aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder oder/und der anderen Schraubenfeder, zwischen die der Stützdraht greift, jedoch als tote Windungen ausgebildet. Dies bedeutet, dass die aufeinanderfolgenden Windungen bereits im entspannten Zustand der jeweiligen Schraubenfeder in Federlängsrichtung aneinander anliegen. Dies hat den Vorteil, dass der zum Eingreifen des Stützdrahtes bereitstehende Zwischenraum in Federlängsrichtung zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen unabhängig von dem Belastungszustand der Schraubenfeder stets die gleiche Größe aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist somit eine besonders sichere Positionierung der einen Schraubenfeder relativ zu der anderen Schraubenfeder bezogen auf die Federlängsrichtung während des Betriebes gewährleistet, was sich darüber hinaus positiv auf die Geräuschentwicklung des Torsionsschwingungsdämpfers auswirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung, die alternativ oder ergänzend zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform zum Einsatz kommen kann, greift der Stützdraht derart zwischen die einander benachbarten Windungen der einen Schraubenfeder oder/und der anderen Schraubenfeder, dass die aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder oder/und der anderen Schraubenfeder, zwischen die der Stützdraht greift, auf Block zusammendrückbar sind. Bei dieser Ausführungsform bewirken also auch die aufeinanderfolgenden Windungen, zwischen die der Stützdraht greift, eine Rückstellkraft, nachdem diese zusammengedrückt wurden, was bei den zuvor erwähnten toten Windungen nicht der Fall ist. Da hierdurch jedoch der Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen, der für das Eingreifen des Stützdrahtes bereitsteht, in Abhängigkeit von der Belastung der jeweiligen Schraubenfeder veränderlich ist, ist es bei dieser Ausführungsform bevorzugt, wenn die aufeinanderfolgenden Windungen der einen Schraubenfeder oder/und der anderen Schraubenfeder auf Block zusammendrückbar sind, ohne die eine Schraubenfeder oder/und die andere Schraubenfeder in radialer Richtung aufzuweiten oder zusammenzudrücken. Auf diese Weise bleibt die Wirkung der inneren und äußeren Schraubenfeder im Wesentlichen unbeeinflusst von dem Stützdraht, der elastisch aufgeweitet oder zusammengedrückt werden kann oder derart dimensioniert ist, dass sich dieser während des Betriebes weder aufweitet noch zusammengedrückt wird.
Um ein tiefes Eingreifen des Stützdrahtes in radialer Richtung in den Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der jeweiligen Schraubenfeder zu ermöglichen, wodurch zum einen ein besonders kompakter Aufbau und zum anderen eine besonders sichere Abstützung in Federlängsrichtung erreicht werden kann, weist der Drahtquerschnitt des Stützdrahtes in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung eine von einem Kreis, gegebenenfalls auch einem Oval, abweichende Querschnittsform auf, die eine Querschnittsbreite in Federlängsrichtung aufweist, die sich in radialer Richtung nach innen oder/und außen verringert. Dabei sollte sich die Querschnittsbreite in Federlängsrichtung in diejenige radiale Richtung verringern, in der der Stützdraht zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen der jeweiligen Schraubenfeder greift. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Drahtquerschnitt des Stützdrahtes eine rechteckige, quadratische oder rautenförmige Querschnittsform aufweist. Grundsätzlich könnte sich der Grad der Verringerung der Querschnittsbreite in radialer Richtung vergrößern. Bei dieser Ausführungsform ist es jedoch bevorzugt, wenn der Grad der Verringerung der Querschnittsbreite in radialer Richtung konstant ist oder sich in radialer Richtung verringert, zumal hierdurch zum einen ein besonders tiefes Eingreifen des Stützdrahtes in den Zwischenraum und zum anderen ein engeres Anliegen des Stützdrahtes an den aufeinanderfolgenden Windungen der jeweiligen Schraubenfedern gewährleistet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es ferner besonders bevorzugt, wenn die Querschnittsform in radialer Richtung, gegebenenfalls in einem Winkel von maximal 90° oder maximal 75°, spitz zulaufend ausgebildet ist, um ein enges Anliegen und ein tiefes Eindringen des Stützdrahtes zu erreichen. Diese Ausführungsform ist unabhängig von der jeweiligen Variante insbesondere dann bevorzugt, wenn der Federdraht der inneren oder/und äußeren Schraubenfeder einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung ist der Stützdraht schraubenfederförmig ausgebildet. Da der Stützdraht somit an die Schraubenfederform zumindest einer der beiden Schraubenfedern der Schraubenfederanordnung angepasst ist, kann der Stützdraht relativ einfach an zumindest einer der inneren oder äußeren Schraubenfeder befestigt werden, in dem der schraubenfederförmige Stützdraht auf die jeweilige Schraubenfeder aufgeschraubt oder in die jeweilige Schraubenfeder eingeschraubt wird. Alternativ oder ergänzend kann der Stützdraht bei dieser Ausführungsform bügelförmig ausgebildet sein, um die innere Schraubenfeder zumindest teilweise zu umgreifen. Alternativ oder ergänzend kann der Stützdraht bei dieser Ausführungsform clipförmig ausgebildet sein. Hierunter ist zu verstehen, dass der Stützdraht in der Art eines Clips ausgebildet ist, so dass dieser in radialer Richtung von außen auf die innere Schraubenfeder aufgeklipst werden kann. Man kann in diesem Zusammenhang auch von einem Verrasten des clipförmigen Stützdrahtes mit der inneren Schraubenfeder sprechen, zumal der Umfang der inneren Schraubenfeder zumindest teilweise von dem mithin elastischen Stützdraht hintergriffen wird. Unabhängig davon, ob der Stützdraht schraubenfederförmig oder/und bügelförmig oder/und clipförmig ausgebildet ist, ist es bei dieser Ausführungsform bevorzugt, wenn der Umschlingungswinkel des Stützdrahtes mehr als 180° beträgt, so dass der Stützdraht den Umfang der inneren Schraubenfeder hintergreifen kann, wodurch ein sicherer Halt des Stützdrahtes an der inneren Schraubenfeder gewährleistet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es ferner besonders bevorzugt, wenn der genannte Umschlingungswinkel mehr als 360° oder mehr als 720° beträgt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Stützdraht schraubenfederförmig ausgebildet ist, und nicht in der Art eines Clips seitlich auf die innere Schraubenfeder aufgeklipst werden soll. So könnte der schraubenfederförmige Stützdraht bei einem derart großen Umschlingungswinkel beispielsweise auf die innere Schraubenfeder aufgeschraubt oder in die äußere Schraubenfeder eingeschraubt werden. In jedem Fall gewährleistet ein Umschlingungswinkel von mehr als 360° oder mehr als 720° einen besonders sicheren Halt des Stützdrahtes an der jeweiligen Schraubenfeder. Wenn hierin von einem schraubenfederförmigen Stützdraht die Rede ist, so kann dies zweierlei bedeuten. Zum einen kann der ursprünglich nicht schraubenfederförmig ausgebildete Stützdraht in seiner Einbauposition zwischen den beiden Schraubenfedern elastisch in eine Schraubenfederform gedrängt worden sein, zum anderen kann der Stützdraht bereits vor dem Einbringen zwischen die innere und äußere Schraubenfeder eine Schraubenfederform aufweisen, wobei letzteres bevorzugt ist, um die Montage zu vereinfachen. Bevorzugt ist hierbei eine Mischform.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung sind die äußere Schraubenfeder und die innere Schraubenfeder jeweils als Bogenfeder ausgebildet, d. h. diese weisen jeweils eine gebogene oder gekrümmte Federlängsachse auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung weisen die äußere Schraubenfeder und die innere Schraubenfeder einen entgegengesetzten Wicklungssinn auf. Dies ermöglicht nicht nur ein vereinfachtes Einschieben der inneren Schraubenfeder in den Federinnenraum der äußeren Schraubenfeder in Federlängsrichtung, vielmehr kann der Stützdraht durch den entgegengesetzten Wicklungssinn der beiden Schraubenfedern bis zu einem gewissen Maße vorgespannt oder verspannt werden, so dass der Stützdraht eng an den Windungen der beiden Schraubenfedern anliegen und gegen diese vorgespannt sein kann. Dies ist bis zu einem gewissen Maße wünschenswert, zumal hierdurch einerseits ein sicherer Halt des Stützdrahtes und andererseits eine Geräuschunterdrückung während des Betriebes gewährleistet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung eines Stützdrahtes für die erfindungsgemäße Schraubenfederanordnung. Das Verfahren weist dabei die nachstehend genannten Verfahrensschritte auf. So wird zunächst ein Draht bereitgestellt. Bei diesem Draht handelt es sich vorzugsweise um einen Stahldraht. Der Draht weist dabei zwei Endabschnitte auf. Anschließend folgen zwei weitere Verfahrensschritte, die nacheinander, wobei die Reihenfolge zunächst unerheblich ist, oder parallel ausgeführt werden können. Der eine Verfahrensschritt besteht in dem Umformen des Drahtes zu einem schraubenfederförmigen oder/und bügelförmigen oder/und clipförmigen Stützdraht. Der andere Verfahrensschritt besteht in einem plastischen Verformen zumindest eines Drahtabschnitts zwischen den Endabschnitten unter Erzeugung eines seitlich hervorstehenden Stützabschnitts. Der Stützabschnitt soll dabei vorzugsweise derart plastisch verformt werden, dass dieser in radialer Richtung nach innen oder außen von dem fertig gestellten Stützdraht hervorsteht. Bei dem plastischen Verformen handelt es sich vorzugsweise um ein Biegen in radialer Richtung oder um ein querschnittsveränderndes Zusammendrücken oder Quetschen des genannten Drahtabschnitts. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Stützteil für die Schraubenfederanordnung bzw. der Stützdraht besonders einfach hergestellt werden kann, wobei hierbei im Wesentlichen auf diejenigen Vorrichtungen und Verfahren zurückgegriffen werden kann, die auch bei der Herstellung der Schraubenfedern selbst zum Einsatz kommen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Draht derart zu einem schraubenfederförmigen oder/und bügelförmigen oder/und clipförmigen Stützdraht umgeformt, dass sich der so entstandene Stützdraht in Federlängsrichtung betrachtet entlang einer Kreisbahn erstreckt, wobei sich die zwei Endabschnitte besonders bevorzugt entlang der Kreisbahn erstrecken. Bei dieser Ausführungsform ist es ferner besonders bevorzugt, wenn der durch das plastische Verformen des Drahtabschnitts erzeugte Stützabschnitt gegenüber der Kreisbahn in radialer Richtung nach innen oder außen versetzt ist.
Hinsichtlich weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsfarmen des Stützdrahtes in den Schraubenfederanordnungen verwiesen, dessen Merkmale sinngemäß auch auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 die schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung in Federlängsrichtung betrachtet,
2 eine Querschnittsansicht der Schraubenfederanordnung von 1 entlang der Schnittlinie A-A,
3 eine Querschnittsansicht der Schraubenfederanordnung von 1 entlang der Schnittlinie B-B,
4 eine perspektivische Darstellung des Stützdrahtes aus den 1 bis 3 in Alleinstellung,
5 den Ausschnitt C von 2 mit einer alternativen Ausgestaltungsvariante des Stützdrahtes und
6 den Ausschnitt C von 2 mit einer weiteren alternativen Ausgestaltungsvariante des Stützdrahtes.
Die 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung 2, wobei in 4 der Stützdraht aus den 1 bis 3 perspektivisch in Alleinstellung dargestellt ist. In den Figuren sind die einander entgegengesetzten Federlängsrichtungen 4, 6, die einander entgegengesetzten Federumfangsrichtungen 8, 10 und die einander entgegengesetzten radialen Richtungen 12, 14 der später näher beschriebenen Schraubenfedern der Schraubenfederanordnung 2 anhand entsprechender Pfeile angedeutet. Die Schraubenfederanordnung 2 ist in einem nicht näher dargestellten Torsionsschwingungsdämpfer derart angeordnet, dass sich die Schraubenfederanordnung 2 in Federlängsrichtung 4, 6 zwischen dem Mitnehmer einer Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers einerseits und einem Mitnehmer der Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers andererseits erstreckt und hier eine Drehschwingungsdämpfung bewirkt. Die Schraubenfederanordnung 2 ist dabei derart ausgelegt, dass diese eine zweistufige Dämpfung bewirkt, was im vorliegenden Beispiel dadurch erzielt werden soll, dass die innere Schraubenfeder kürzer als die äußere Schraubenfeder ausgebildet ist.
Wie bereits zuvor angedeutet, weist die Schraubenfederanordnung 2 eine äußere Schraubenfeder 16, deren Windungen einen Federinnenraum 18 umgeben, und eine innere Schraubenfeder 20 auf, die in dem Federinnenraum 18 der äußeren Schraubenfeder 16 angeordnet ist. Die beiden Schraubenfedern 16, 20 sind dabei koaxial angeordnet, so dass diese eine gemeinsame Federlängsachse 22 aufweisen. Beide Schraubenfedern 16, 20 sind ferner als sogenannte Bogenfedern ausgebildet, d. h., diese weisen ein gekrümmte oder gebogene Federlängsachse 22 auf, wobei die Schraubenfedern 16, 20 in den Figuren als geradlinige Schraubenfedern mit einer geradlinigen Federlängsachse 22 dargestellt sind, um eine anschaulichere Darstellung zu erzielen. Es sei an dieser Stelle jedoch angemerkt, dass die beiden Schraubenfedern 16, 20 ebenso als geradlinige Schraubenfedern mit einer geradlinigen Federlängsachse 22 ausgebildet sein können. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, weisen die beiden Schraubenfedern 16 und 20 darüber hinaus einen entgegengesetzten Wicklungssinn auf. Mit anderen Worten ist die äußere Schraubenfeder 16 gegensinnig zu der inneren Schraubenfeder 20 gewickelt. Aus 2 ist ferner ersichtlich, dass die äußere Schraubenfeder 16 mindestens zwei tote Windungen 24, 26 aufweist, die folglich bereits in dem in 2 dargestellten entspannten Zustand der äußeren Schraubenfeder 16 in Federlängsrichtung 4, 6 aneinander anliegen. In entsprechender Weise weist auch die innere Schraubenfeder 20 mindestens zwei tote Windungen 28, 30 auf, wie dies aus 3 hervorgeht. Demzufolge liegen auch die toten Windungen 28, 30 bereits im entspannten Zustand der inneren Schraubenfeder 20 in Federlängsrichtung 4, 6 aneinander an. Da die Windungen 24, 26 und 28, 30 jeweils in Federlängsrichtung 4, 6 aufeinander folgen, werden diese nachstehend auch als aufeinanderfolgende Windungen 24, 26 und 28, 30 bezeichnet.
Um die Schraubenfedern 16, 20 in Federlängsrichtung 4, 6 aneinander abzustützen, ist ein Stützteil 32 vorgesehen, über das die innere Schraubenfeder 20 an der äußeren Schraubenfeder 16 in Federlängsrichtung 4, 6 abstützbar oder abgestützt ist. Das Stützteil 32 ist dabei als ein die innere Schraubenfeder 20 zumindest teilweise in Federumfangsrichtung 8, 10 umgreifender Stützdraht 34 ausgebildet. Bei dem Stützdraht 34 handelt es sich vorzugsweise um einen Stahldraht, wobei auf den genaueren Aufbau des Stützdrahtes 34 später näher eingegangen werden soll. In jedem Fall ist der Stützdraht 34 derart geformt, dass dieser einerseits in radialer Richtung 14 zwischen die aufeinanderfolgenden toten Windungen 28, 30 der inneren Schraubenfeder 20, wie dies in den 1 und 3 angedeutet ist, und andererseits in radialer Richtung 12 zwischen die zwei aufeinanderfolgenden toten Windungen 24, 26 der äußeren Schraubenfeder 16 greift, wie dies insbesondere den 1 und 2 entnommen werden kann.
Die Windungen der äußeren und inneren Schraubenfeder 16, 20 erstrecken sich – wenn diese in Federlängsrichtung 4, 6 betrachtet werden – entlang einer Kreisbahn. So weist die innere Schraubenfeder 20 einen Windungsaußendurchmesser d₁ auf, während die Windungen der äußeren Schraubenfeder 16 einen Windungsinnendurchmesser d₂ aufweisen, der geringfügig größer als der Windungsaußendurchmesser d₁ ist.
In entsprechender Weise erstreckt sich auch der Stützdraht 34 entlang einer Kreisbahn 36, wenn dieser in Federlängsrichtung 4, 6 betrachtet wird, wobei die Kreisbahn 36 in 1 gestrichelt angedeutet ist. Der Stützdraht 34 ist dabei nicht nur bügel- bzw. clipförmig ausgebildet, wie dies den 1 und 4 entnommen werden kann, vielmehr ist der Stützdraht 34 auch schraubenfederförmig ausgebildet, d. h., der Stützdraht 34 weist – ähnlich wie eine Schraubenfeder – eine Windungssteigung in Federlängsrichtung 4, 6 auf, wobei der Wicklungssinn des Stützdrahtes 34 dem Wicklungssinn zumindest einer der beiden Schraubenfedern 16, 20 entspricht. Im vorliegenden Beispiel entspricht der Wicklungssinn des Stützdrahtes 34 dem Wicklungssinn der inneren Schraubenfeder 20. Dank des clipförmigen Aufbaus, kann der Stützdraht 34 seitlich, d. h. in radialer Richtung 14 von außen auf die innere Schraubenfeder 20 aufgesteckt bzw. aufgeclipt werden, um eine Rastverbindung zwischen dem elastischen Stützdraht 34 und der inneren Schraubenfeder 20 zu erzielen. Um dies zu gewährleisten, weist der Stützdraht 34 einen Umschlingungswinkel α auf, der größer als 180°, jedoch kleiner als 360° ist. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, so kann der Umschlingungswinkel α jedoch auch mehr als 360°, vorzugsweise mehr als 720°, betragen, wenngleich es indiesen Fällen bevorzugt ist, wenn der Stützdraht 34 in Federlängsrichtung 6 auf die innere Schraubenfeder 20 aufgeschraubt oder in die äußere Schraubenfeder 16 eingeschraubt wird.
Der Stützdraht 34 weist zwei freie Enden 38, 40 auf, an die sich jeweils ein Endabschnitt 42, 44 des Stützdrahtes 34 anschließt. Man könnte auch sagen, dass das freie Ende des Endabschnitts 42, 44 das freie Ende 38, 40 des Stützdrahtes 34 bildet. Wie aus 1 ersichtlich, erstrecken sich beide Endabschnitte 42, 44 entlang der zuvor erwähnten Kreisbahn 36. Der Umschlingungswinkel β der beiden Endabschnitte 42, 44 beträgt dabei jeweils mindestens 15°, vorzugsweise mindestens 30°, besonders bevorzugt mindestens 45°. Der Außendurchmesser des Stützdrahtes 34 im Bereich der Endabschnitte 42, 44 ist in 1 anhand des Bezugszeichens d₃ angedeutet. Wie aus der 1 ersichtlich, ist der Außendurchmesser d₃ kleiner als der Windungsinnendurchmesser d₂ zumindest der aufeinanderfolgenden toten Windungen 24, 26 der äußeren Schraubenfeder 16. Mit anderen Worten sind die Endabschnitte 42, 44 derart ausgebildet, dass diese jeweils zwischen die aufeinanderfolgenden toten Windungen 28, 30 der inneren Schraubenfeder 20, nicht aber zwischen die aufeinanderfolgenden toten Windungen 24, 26 der äußeren Schraubenfeder 16 greifen.
Darüber hinaus ist der Außendurchmesser d₃ des sich entlang der Kreisbahn 36 erstreckenden Stützdrahtes 34 bei der dargestellten Ausführungsform kleiner als der oder gleich dem Windungsaußendurchmesser d₁ zumindest der aufeinanderfolgenden toten Windungen 28, 30 der inneren Schraubenfeder 20, wie dies insbesondere den 1 und 3 entnommen werden kann. Mit anderen Worten sind beide Endabschnitte 42, 44 vollständig in den Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden toten Windungen 28, 30 der inneren Schraubenfeder 20 aufgenommen, ohne in radialer Richtung 12 nach außen über den Windungsaußendurchmesser d₁ der inneren Schraubenfeder 20 hervorzustehen.
Um trotz der oben beschriebenen Ausbildung bzw. Dimensionierung der Endabschnitte 42, 44 eine Abstützung über den Stützdraht 34 in Federlängsrichtung 4, 6 an der äußeren Schraubenfeder 16 zu ermöglichen, weist der Stützdraht 34 zwei in Federumfangsrichtung 8, 10 zwischen den Endabschnitten 42, 44 angeordnete, in radialer Richtung 12 nach außen hervorstehende Stützabschnitte 46, 48 auf. So schließt sich der Stützabschnitt 46 in Federumfangsrichtung 10 an den Endabschnitt 42 an, während sich der Stützabschnitt 48 in Federumfangsrichtung 8 an den Endabschnitt 44 anschließt. Beide Stützabschnitte 46, 48 erstrecken sich derart weit in radialer Richtung 12 nach außen, dass diese in radialer Richtung 12 zwischen die aufeinanderfolgenden toten Windungen 24, 26 greifen. Zu diesem Zweck ist der Außendurchmesser d₄ des Stützdrahtes 34 im Bereich der Stützabschnitte 46, 48 größer als der Windungsinnendurchmesser d₂ zumindest der aufeinanderfolgenden toten Windungen 24, 26 der äußeren Schraubenfeder 16. Wie aus 1 ferner ersichtlich, sind die beiden Stützabschnitte 46, 48 ferner in Federumfangsrichtung 8, 10 um 180° zueinander versetzt angeordnet. Sollten mehr als zwei Stützabschnitte 46 vorgesehen sein, so ist es grundsätzlich von Vorteil, diese gleichmäßig in Federumfangsrichtung 8, 10 zueinander versetzt anzuordnen.
In Federumfangsrichtung 10 schließt sich an den Stützabschnitt 46 ein Zwischenabschnitt 50 des Stützdrahtes 34 an, der sich entlang der Kreisbahn 36 bis zu dem Stützabschnitt 48 erstreckt. Im Bereich des Zwischenabschnitts 50 hat der Stützdraht 34 wiederum den Außendurchmesser d₃ wie bereits im Bereich der Endabschnitte 42, 44, so dass auch der Zwischenabschnitt 50 vollständig innerhalb des Zwischenraums zwischen den aufeinanderfolgenden toten Windungen 28, 30 der inneren Schraubenfeder 20 angeordnet ist. Somit sind bei der vorliegenden Ausführungsform lediglich die Stützabschnitte 46, 48 in radialer Richtung 12 gegenüber der Kreisbahn 36 versetzt, wobei ausschließlich die Stützabschnitte 46, 48 nicht oder nicht vollständig innerhalb des Zwischenraums zwischen den aufeinanderfolgenden toten Windungen 28, 30 der inneren Schraubenfeder 20 angeordnet sind. Mithin greift der Stützdraht 34 ausschließlich mit den beiden Stützabschnitten 46, 48 zwischen die aufeinanderfolgenden toten Windungen 24, 26 der äußeren Schraubenfeder 16. Um hierbei eine vorteilhafte Abstützung in Federlängsrichtung 4, 6 zu bewirken, greifen die Stützabschnitte 46, 48 jeweils über einen Umschlingungswinkel γ zwischen die aufeinanderfolgenden toten Windungen 24, 26 der äußeren Schraubenfeder 16, der mindestens 10° beträgt, wobei es bevorzugt ist, wenn der Umschlingungswinkel γ mindestens 20°, besonders bevorzugt mindestens 40°, beträgt. Es hat sich in diesem Zusammenhang ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn der genannte Umschlingungswinkel γ nicht mehr als 75° beträgt, wobei diese Einschränkung insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der Wicklungssinn der äußeren Schraubenfeder 16 dem Wicklungssinn der inneren Schraubenfeder 20 entgegengesetzt ist.
Die Stützabschnitte 46, 48 werden jeweils von einem plastisch verformten Drahtabschnitt des Stützdrahtes 34 gebildet. In der Ausführungsform nach den 1 bis 4 wird der plastisch verformte Drahtabschnitt von einem in radiale Richtung 12 nach außen gebogenen Drahtabschnitt gebildet, der, wie aus 1 ersichtlich, in der dargestellten Ausführungsform zumindest teilweise gegenüber der Kreisbahn 36 versetzt angeordnet ist.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung 2 beschrieben, die im Wesentlichen der Ausführungsform nach den 1 bis 4 entspricht, so dass nachstehend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird, gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet werden und die vorangehende Beschreibung im Übrigen entsprechend gilt. In 5 ist der Ausschnitt C von 2 vergrößert dargestellt.
Während in den 1 bis 4 der ersten Ausführungsform ein Stützdraht 34 zum Einsatz kommt, der als Querschnittsform einen Kreis aufweist, weist der Drahtquerschnitt des Stützdrahtes 34 in der zweiten Ausführungsform eine von einem Kreis, vorzugsweise auch von einem Oval, abweichende Querschnittsform auf. Im vorliegenden Beispiel ist die Querschnittsform rautenförmig, diese kann jedoch auch rechteckig oder quadratisch sein. Die Querschnittsform weist eine Querschnittsbreite in Federlängsrichtung 4, 6 auf, die in 5 mit dem Bezugszeichen b angedeutet ist. Aufgrund der Rautenform des Querschnitts des Stützdrahtes 34 verringert sich die Querschnittsbreite b des Querschnitts des Stützdrahtes 34 sowohl in radialer Richtung 12 nach außen als auch in radialer Richtung 14 nach innen. Dabei ist der Grad der Verringerung der Querschnittsbreite b in radialer Richtung konstant. Alternativ könnte sich der Grad der Verringerung der Querschnittsbreite b jedoch auch in radialer Richtung 12 bzw. 14 verringern, wobei der Querschnitt des Stützdrahtes 34 in diesem Fall zum Beispiel die in 5 gestrichelt angedeuteten gekrümmten Flanken 52 aufweisen könnte. Unabhängig davon ist es ferner bevorzugt, wenn die Querschnittsform in radialer Richtung 12 bzw. 14 spitz zulaufend ausgebildet ist, wobei die Querschnittsform dann in radialer Richtung 12, 14 besonders bevorzugt in einem Winkel δ von maximal 90° oder maximal 75° spitz zulaufend ausgebildet sein sollte.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 6 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung 2 beschrieben, die im Wesentlichen der Ausführungsformen nach den 1 bis 4 entspricht, so dass nachstehend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird, gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet werden und die vorangehende Beschreibung der 1 bis 4 entsprechend gilt. 6 zeigt den Ausschnitt C von 2 in vergrößerter Darstellung.
Wie bereits zuvor unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erwähnt, wurden die Stützabschnitte 46, 48 bei der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung 2 von einem in radiale Richtung 12 gebogenen Drahtabschnitt des Stützdrahtes 34 gebildet. Im Gegensatz dazu werden bei der dritten Ausführungsform nach 6 beide oder zumindest einer der Stützabschnitte 46, 48 von einem querschnittsverändernd zusammengedrückten oder gequetschten Drahtabschnitt des Stützdrahtes 34 gebildet. Auf diese Weise ist der Querschnitt des Stützdrahtes 34 im Bereich der Stützabschnitte 46, 48 in radialer Richtung 12 nach außen aufgeweitet bzw. versetzt, um in radialer Richtung 12 zwischen die aufeinanderfolgenden toten Windungen 24, 26 der äußeren Schraubenfeder 16 zu greifen. Wie aus 6 ersichtlich, muss der Stützabschnitt 46, 48 dadurch nicht vollständig gegenüber der Kreisbahn 36 in radialer Richtung 12 nach außen versetzt werden, vielmehr kann auch ein Teil des Stützabschnittes 46, 48 in dem Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden toten Windungen 28, 30 der inneren Schraubenfeder 20 verbleiben.
Bei den vorangehend beschriebenen drei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schraubenfederanordnung 2 greift der Stützdraht 34 jeweils zwischen aufeinanderfolgende tote Windungen der äußeren und inneren Schraubenfeder 16, 20. Wenngleich dies in den 1 bis 6 nicht gezeigt ist, so können diese aufeinanderfolgenden Windungen 24, 26, 28, 30 der äußeren Schraubenfeder 16 oder/und der inneren Schraubenfeder 20 auf Block zusammendrückbar sein, d. h., die genannten Windungen 24, 26, 28, 30 müssen nicht als tote Windungen ausgebildet sein. Bei dieser alternativen Ausführungsform würden also auch die aufeinanderfolgenden Windungen 24, 26 oder/und 28, 30, zwischen die der Stützdraht 34 in radialer Richtung 12 bzw. 14 greift, eine Rückstellkraft bewirken, so dass die genannten Windungen für die Dämpfung nicht verloren gingen. Da hierdurch jedoch der Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen 24, 26 bzw. 28, 30, der für das Eingreifen des Stützdrahtes 34 bereitsteht, in Abhängigkeit von der Belastung der jeweiligen Schraubenfeder 16, 20 veränderlich ist, ist es bei dieser alternativen Ausführungsform ferner bevorzugt, wenn die aufeinanderfolgenden Windungen 24, 26, 28, 30 der inneren Schraubenfeder 20 oder/und der äußeren Schraubenfeder 16 auf Block zusammendrückbar sind, ohne die innere Schraubenfeder 20 oder/und die äußere Schraubenfeder 16 in radialer Richtung 12 aufzuweiten oder in radialer Richtung 14 zusammenzudrücken. Auf diese Weise bleibt die Wirkung der inneren und äußeren Schraubenfeder 20, 16 im Wesentlichen unbeeinflusst von der Anwesenheit des Stützdrahtes 34, der vorzugsweise elastisch aufgeweitet oder zusammengedrückt werden kann oder gar derart dimensioniert ist, dass sich dieser während des Betriebes weder in radialer Richtung 12 aufweitet noch in radialer Richtung 14 zusammengedrückt wird. Zu diesem Zweck kann der Stützdraht 34 beispielsweise die in den 1 bis 6 angedeutete Dimensionierung aufweisen.
Um das zuvor erwähnte Stützteil 32 in Form des Stützdrahtes 34 herzustellen, kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden. Zunächst wird ein Draht, vorzugsweise ein Stahldraht, mit zwei Endabschnitten bereitgestellt. Anschließend wird der Draht zu einem schraubenfederförmigen oder/und bügelförmigen oder/und clipförmigen Stützdraht umgeformt, wobei der Draht vor, während oder nach dem genannten Umformen an einem Drahtabschnitt zwischen den Endabschnitten unter Erzeugung eines hervorstehenden Stützabschnitts plastisch verformt wird. Beim Umformen des Drahtes ist es bevorzugt, wenn dieser derart umgeformt wird, dass sich dieser entlang der zuvor beschriebenen Kreisbahn 36 erstreckt, wobei sich insbesondere die Endabschnitte 42, 44 durch das Umformen entlang der Kreisbahn 36 erstrecken sollen. Das plastische Verformen des Drahtabschnitts unter Erzeugung der hervorstehenden Stützabschnitte 46, 48 erfolgt vorzugsweise durch Biegen des Drahtabschnitts in radialer Richtung 12 nach außen oder in radialer Richtung 14 nach innen, je nachdem, ob die Stützabschnitte 46, 48 in die Windungszwischenräume der äußeren Schraubenfeder 16 oder der inneren Schraubenfeder 20 greifen sollen. Alternativ kann das plastische Verformen durch querschnittsveränderndes Zusammendrücken oder Quetschen des Drahtabschnitts unter Erzeugung der Stützabschnitte 46, 48 durchgeführt werden. Es ist bei dieser Ausführungsform ferner bevorzugt, wenn der Stützabschnitt 46, 48 durch das plastische Verformen gegenüber der Kreisbahn 36 in radialer Richtung 12 oder 14 versetzt wird.
Bezugszeichenliste

2: Schraubenfederanordnung
4: Federlängsrichtung
6: Federlängsrichtung
8: Federumfangsrichtung
10: Federumfangsrichtung
12: radiale Richtung
14: radiale Richtung
16: äußere Schraubenfeder
18: Federinnenraum
20: innere Schraubenfeder
22: Federlängsachse
24: tote Windung
26: tote Windung
28: tote Windung
30: tote Windung
32: Stützteil
34: Stützdraht
36: Kreisbahn
38: freies Ende
40: freies Ende
42: Endabschnitt
44: Endabschnitt
46: Stützabschnitt
48: Stützabschnitt
50: Zwischenabschnitt
52: gekrümmte Flanke
α: Umschlingungswinkel
b: Querschnittsbreite
β: Umschlingungswinkel
C: Ausschnitt
γ: Umschlingungswinkel
δ: Winkel
d₁: Windungsaußendurchmesser
d₂: Windungsinnendurchmesser
d₃: Außendurchmesser
d₄: Außendurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19603248 A1 [0002]

Claims

Schraubenfederanordnung (2) für einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer äußeren Schraubenfeder (16) und einer inneren Schraubenfeder (20), die in dem Federinnenraum (18) der äußeren Schraubenfeder (16) angeordnet und über ein Stützteil (32) in Federlängsrichtung (4, 6) an der äußeren Schraubenfeder (16) abstützbar oder abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (32) ein die innere Schraubenfeder (20) zumindest teilweise umgreifender Stützdraht (34) ist, der einerseits zwischen zwei aufeinanderfolgende Windungen (28, 30) der einen Schraubenfeder (20) und andererseits zwischen zwei aufeinanderfolgende Windungen (24, 26) der anderen Schraubenfeder (16) greift.
Schraubenfederanordnung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützdraht (34) zwei Endabschnitte (42, 44) aufweist, von denen vorzugsweise mindestens einer zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen (28, 30) der einen Schraubenfeder (20), gegebenenfalls der inneren Schraubenfeder (20), nicht aber zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen (24, 26) der anderen Schraubenfeder (16) greift, wobei der mindestens eine Endabschnitt (42, 44) besonders bevorzugt vollständig in dem Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen (28, 30) der einen Schraubenfeder (20) aufgenommen ist.
Schraubenfederanordnung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützdraht (34) mindestens einen zwischen den Endabschnitten (42, 44) des Stützdrahtes (34) angeordneten, in radialer Richtung (12, 14), gegebenenfalls in radialer Richtung (12) nach außen, hervorstehenden Stützabschnitt (46, 48) aufweist, der zwischen zwei aufeinanderfolgende Windungen (28, 30) der anderen Schraubenfeder (16), gegebenenfalls der äußeren Schraubenfeder (16), greift, wobei vorzugsweise mindestens zwei Stützabschnitte (46, 48) vorgesehen sind, die besonders bevorzugt in Federumfangsrichtung (8, 10) um 180° zueinander versetzt angeordnet sind.
Schraubenfederanordnung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützdraht (34) ausschließlich mit dem mindestens einen Stützabschnitt (46, 48) zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen (24, 26) der anderen Schraubenfeder (16) greift oder/und der Stützabschnitt (46, 48) über einen Umschlingungswinkel (γ) zwischen die aufeinanderfolgenden Windungen (24, 26) der anderen Schraubenfeder (16) greift, der mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 20°, besonders bevorzugt mindestens 40°, gegebenenfalls nicht mehr als 75°, beträgt.
Schraubenfederanordnung (2) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (46, 48) von einem plastisch verformten Drahtabschnitt, vorzugsweise von einem in radiale Richtung (12, 14) gebogenen Drahtabschnitt oder/und von einem querschnittsverändernd zusammengedrückten Drahtabschnitt, des Stützdrahtes (34) gebildet ist.
Schraubenfederanordnung (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stützdraht (34) in Federlängsrichtung (4, 6) betrachtet entlang einer Kreisbahn (36) erstreckt, wobei der Stützabschnitt (46, 48) in radialer Richtung (12, 14) gegenüber dieser Kreisbahn (36) versetzt ist und sich der mindestens eine Endabschnitt (42, 44) des Stützdrahtes (34) vorzugsweise entlang der Kreisbahn (36) erstreckt und besonders bevorzugt ausschließlich der Stützabschnitt (46, 48) nicht oder nicht vollständig innerhalb des Zwischenraums zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen (28, 30) der einen Schraubenfeder (20) angeordnet ist.
Schraubenfederanordnung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (42, 44) jeweils einen Umschlingungswinkel (β) von mindestens 15°, vorzugsweise mindestens 30°, besonders bevorzugt mindestens 45°, aufweisen.
Schraubenfederanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei aufeinanderfolgenden Windungen (28, 30; 24, 26) der einen Schraubenfeder (20) oder/und der anderen Schraubenfeder (16), zwischen die der Stützdraht (34) greift, als tote Windungen ausgebildet sind oder/und der Stützdraht (34) derart zwischen die einander benachbarten Windungen (28, 30; 24, 26) der einen Schraubenfeder (20) oder/und der anderen Schraubenfeder (16) greift, dass die aufeinanderfolgenden Windungen (28, 30, 24, 26) der einen Schraubenfeder (20) oder/und der anderen Schraubenfeder (16) auf Block zusammendrückbar sind, vorzugsweise ohne die eine Schraubenfeder (20) oder/und die andere Schraubenfeder (16) in radialer Richtung (12, 14) aufzuweiten oder zusammen zu drücken.
Schraubenfederanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtquerschnitt des Stützdrahtes (34) eine von einem Kreis, gegebenenfalls auch von einem Oval, abweichende, gegebenenfalls rechteckige, quadratische oder rautenförmige, Querschnittsform aufweist, die eine Querschnittsbreite (b) in Federlängsrichtung (4, 6) aufweist, die sich in radialer Richtung (12, 14) nach innen oder/und außen verringert, wobei der Grad der Verringerung der Querschnittsbreite (b) vorzugsweise in radialer Richtung (12, 14) konstant ist oder sich verringert und die Querschnittsform besonders bevorzugt in radialer Richtung (12, 14), gegebenenfalls in einem Winkel (δ) von maximal 90° oder maximal 75°, spitz zulaufend ausgebildet ist.
Schraubenfederanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützdraht (34) schraubenfederförmig oder/und bügelförmig oder/und clipförmig, vorzugsweise mit einem Umschlingungswinkel (α) von mehr als 180°, besonders bevorzugt mehr als 360° oder mehr als 720°, ausgebildet ist.
Schraubenfederanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schraubenfeder (16) und die innere Schraubenfeder (20) jeweils als Bogenfeder ausgebildet sind oder/und einen entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Stützdrahtes (34) für eine Schraubenfederanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit den Verfahrensschritten Bereitstellen eines Drahtes mit zwei Endabschnitten (42, 44), Umformen des Drahtes zu einem schraubenfederförmigen oder/und bügelförmigen oder/und clipförmigen Stützdraht (34), der sich in Federlängsrichtung (4, 6) betrachtet vorzugsweise entlang einer Kreisbahn (36) erstreckt, wobei sich die Endabschnitte (42, 44) besonders bevorzugt entlang der Kreisbahn (36) erstrecken, plastisches Verformen, vorzugsweise Biegen in radialer Richtung (12, 14) oder querschnittsveränderndes Zusammendrücken, zumindest eines Drahtabschnitts zwischen den Endabschnitten (42, 44) unter Erzeugung eines, gegebenenfalls in radialer Richtung (12, 14), hervorstehenden Stützabschnitts (46, 48), der vorzugsweise gegenüber der Kreisbahn (36) in radialer Richtung (12, 14) versetzt ist.