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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung,
insbesondere für
einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend zwei bezüglich einander
um eine Drehachse drehbare Komponenten und eine einer Relativverdrehung
der beiden Komponenten entgegenwirkende Dämpfer-Federanordnung, wobei die Dämpfer-Federanordnung
Federelemente aufweist, die über
jeweilige Kopplungsbereiche mit den beiden Komponenten zur Drehmomentübertragung
zusammenwirkt.
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Durch
die
US 4,181,208 A ist
eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
bekannt, bei welcher eine Mehrzahl von Federelementen jeweils einen
ersten Kopplungsbereich aufweisen, welcher ausschließlich zur
Drehmomentübertragungskopplung
zwischen einer der Drehkomponenten und den Federelementen vorgesehen
ist, und jeweils einen zweiten Kopplungsbereich aufweisen, welcher
ausschließlich
zur Drehmomentübertragungskopplung zwischen
einer anderen der Drehkomponenten und den Federelementen vorgesehen
ist. Die Federelemente sind im wesentlichen bogenartig verlaufend ausgebildet
und weisen zwei Endschenkelbereiche aufweist, in welchen der erste
beziehungsweise der zweite Kopplungsbereich vorgesehen sind. Die
Federelemente liegen zumindest in ihren im wesentlichen bogenartig
verlaufenden Bereichen näherungsweise
in einer zur Drehachse der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung im wesentlichen
orthogonalen Ebene, und verfügen
in ihren Kopplungsbereichen über
jeweils einen Kopplungsvorsprung, der in eine Kopplungsausnehmung
der diesem Kopplungsbereich zugeordneten Drehkomponente eingreift.
Ein Teil dieser Kopplungsausnehmungen ist in Umfangsrichtung langgestreckt,
so dass das entsprechende Federelement erst nach einer vorbestimmten
Relativdrehauslenkung der Drehkomponenten wirksam wird.
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Die
Federelemente der bekannten Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung sind entweder
jeweils spiralförmig
ineinander greifend oder aber schraubenlinienförmig mit axial zueinander versetzter
Anordnung ausgebildet. Bei der erstgenannten Ausführung ist
der Federweg eines Federelementes gegenüber dem jeweils anderen Federelement
und damit der Betrag der Relativdrehauslenkungen der Drehkomponenten
durch radialen Kontakt begrenzt, während bei der letztgenannten
Ausführung
ein hoher axialer Bauraumbedarf entsteht.
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Die
vorgenannten Nachteile treten auch bei anderen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnungen auf.
So sind in der
DE 38
09 008 A1 eine Mehrzahl von Federelementen in einer Weise
relativ zueinander angeordnet, dass sich, ebenso wie bei dem zuvor
behandelten spiralförmigen
Federelement, bei einer Relativdrehauslenkung von Drehkomponenten sehr
rasch ein den Federweg begrenzender Kontakt zwischen den einzelnen
Federelementen einstellt. In der
FR 2 714 437 A1 ist dagegen eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
mit axial nebeneinander angeordneten, einzelnen Federelementen behandelt,
so dass in Relation zu einem vorbestimmten Federweg eine vergleichbar
große
axiale Bauweise erforderlich ist.
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Ansonsten
werden bei im Stand der Technik bekannten Torsionsschwingungsdämpfern als
Federelemente im allgemeinen Schraubendruckfedern eingesetzt, die
in Umfangsrichtung um die Drehachse positioniert sind und sich in
ihren Endbereichen an jeweiligen Steuerkanten der beiden bezüglich einander drehbaren
Komponenten abstützen.
Dies bedeutet, daß bei
Betrachtung eines bestimmten Endbereiches dieser je nach Richtung
der Drehmomenteinleitung mit den Steuerkanten einer ersten der bezüglich einander
drehbaren Komponenten oder den Steuerkanten einer zweiten der bezüglich einander
drehbaren Drehkomponenten zusammenwirkt.
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Derartige
bekannte Torsionsschwingungsdämpfer
haben den Nachteil, daß zum
Erzielen der gewünschten
Dämpfungscharakteristik
oftmals relativ starke Federn gesetzt werden müssen, mit der Folge, daß der axial
beanspruchte Bauraum im wesentlichen durch den Durchmesser der einzelnen
Federwindungen bestimmt ist.
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Um
dem Problem eines zu großen
axialen Bauraums entgegenzutreten, schlägt die
DE 197 39 939 A1 vor, als
Dämpfer-Elemente
im wesentlichen U-förmig
gebogene Blattfedern einzusetzen. Im Innenraum dieser Blattfedern
sind elastische Elemente angeordnet, welche beim Zusammenpressen
der beiden Schenkel der Blattfedern verformt werden müssen und
somit eine gewünschte
Dämpfungskraft bereitstellen.
Bei derartiger Ausgestaltung kann der axiale Bauraum durch die Breite
der Blattfedern vorgegeben werden.
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Bei
dieser bekannten Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung besteht jedoch
das Problem, daß durch
die spezielle Ausgestaltung der Blattfederelemente mit den zur Dämpfungskrafterzeugung
vorgesehenen elastischen Elementen diese ihre gewünschte Funktion
nur dann bereitstellen können, wenn
sie unabhängig
von der Richtung der Drehmomenteinleitung auf Kompression beansprucht
werden. Dies bedeutet, daß bei
Einsatz derartiger U-förmiger
Blattfedern ebenso wie bei herkömmlichen Schraubendruckfedern
an den beiden sich bezüglich einander
drehenden Drehkomponenten jeweilige Ansteuerbereiche vorzusehen
sind, so daß jeder
der beiden Federschenkel je nach Drehmomenteinleitungsrichtung von
dem Ansteuerbereich der einen der beiden Drehkomponenten oder dem
Ansteuerbereich der anderen der beiden Drehkomponenten beaufschlagt
werden kann. Dies hat zur Folge, daß im Bereich der bezüglich einander
drehbaren Drehkomponenten ein relativ komplexer Aufbau bereitzustellen
ist, um das wechselweise Ansteuern der verschiedenen Federschenkel
erhalten zu können.
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Es
ist demgegenüber
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
vorzusehen, welche bei kurzer axialer Baugröße und einfachem Aufbau einen
großen
Federweg zwischen bezüglich
zueinander drehbaren Drehkomponenten aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung, insbesondere
für einen
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend zwei bezüglich einander um
eine Drehachse drehbare Drehkomponenten und eine einer Relativverdrehung
der beiden Drehkomponenten entgegenwirkende Dämpfer-Federanordnung, wobei die Dämpfer-Federanordnung
wenigstens ein Federelement aufweist, das über jeweilige Kopplungsbereiche
mit den beiden Drehkomponenten zur Drehmomentübertragung zusammenwirkt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
ist vorgesehen, daß zugunsten
einer in Umfangsrichtung näherungsweise gleichmäßigen Kraftverteilung
bei Drehmomentübertragung
jede Dämpfer-Federanordnung
eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten
Federelementen aufweist.
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Da
die Federelemente zum Bereitstellen unterschiedlicher Federkräfte ausgebildet
sind, läßt sich
durch Überlagerung
verschiedener Federkennlinien in einfacher Weise eine gewünschte Federungscharakteristik
einstellen. Insbesondere bei Bereitstellung von mehr als zwei Drehkomponenten
und somit einer größeren Anzahl
an Dämpfer-Federanordnungen
kann ferner vorgesehen sein, daß die
Federelemente unterschiedlicher Dämpfer-Federanordnungen zur
Bereitstellung unterschiedlicher Federkräfte ausgebildet sind.
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Hier
kann ferner vorgesehen sein, daß durch wenigstens
ein Federelement eine Vorspannkraft für die Reibungsdämpfungsanordnung
erzeugt wird. Das Federelement kann somit eine Doppelfunktion übernehmen,
was dazu führt,
daß der
Aufbau weiter vereinfacht werden kann.
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Ferner
kann bei der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
vorgesehen sein, daß der
Bereich der Verbindung des ersten Kopplungsbereichs mit der diesem
zugeordneten Drehkomponente und der Bereich der Verbindung des zweiten
Kopplungsbereichs mit der diesem zugeordneten Drehkomponete radial
bezüglich
einander versetzt sind. Mit einer derartigen Ausgestaltung läßt sich insbesondere
in einer Relativdrehrichtung, in welcher die beiden Kopplungsbereiche
aufeinander zu bewegt werden, der in dieser Drehrichtung maximal
zulässige
Relativdrehwinkel vergrößern, auch
wenn das wenigstens eine Federelement näherungsweise vollständig in
einer zur Drehachse orthogonal stehenden Ebene liegt.
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Aus
Stabilitäts-
und Federcharakteristikgründen
wird vorgeschlagen, daß das
wenigstens eine Federelement aus Federdraht gebildet ist. Aber auch die
Verwendung von Verbundwerkstoffen, z.B. Kohlefaserwerkstoff, Bimetalle
zum Erhalt einer temperaturabhängigen
Charakteristik, oder Kunststoffen ist möglich.
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Die
erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
kann ferner eine Reibungsdämpfungsanordnung
aufweisen, welche zwischen zwei Drehkomponenten oder/und einer Drehkomponente
und einem Federelement wirkt. Es läßt sich somit zusätzlich zu
der Energieaufnahme in den Federelementen Drehschwingungsenergie
in Reibarbeit dissipieren.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Figuren anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben.
Es zeigt:
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1 eine
Teil-Längsschnittansicht
eines Drehmomentwandlers, welcher eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2 eine
Seitenansicht eines Federelements der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung; 3 eine
der 1 entsprechende Ansicht mit einer alternativen
Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung;
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4 eine
Axialansicht der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung der 3;
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5 eine
weitere der 1 entsprechende Ansicht mit
einer weiteren Alternative der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung; und
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6 eine
Axialansicht der in 5 eingesetzten Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung.
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Eine
erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer-Anordung
wird im folgenden anhand des Einsatzbereichs in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler
beschrieben. Dieser in 1 mit 10 bezeichnete
hydrodynamische Drehmomentwandler ist von herkömmlichem Aufbau und weist ein Wandlergehäuse 12 mit
einem Gehäusedeckel 14 und
einer Pumpenradschale 16 eines allgemein mit 18 bezeichneten
Pumpenrads auf. Diese Pumpenradschale 16 ist radial innen
mit einer Pumpennabe 20 drehfest verbunden und trägt eine
Mehrzahl von Pumpenradschaufeln 22. Axial zwischen dem
Gehäusedeckel 14 und
dem Pumpenrad 18 liegt ein allgemein mit 24 bezeichnetes
Turbinenrad mit einer Turbinenradschale 26, die in ihrem
radial inneren Bereich drehfest mit einer Turbinenradnabe 28 verbunden
ist und die eine Mehrzahl von Turbinenradschaufeln 30 trägt. Axial
zwischen dem Turbinenrad 24 und dem Pumpenrad 18 liegt
ein Leitrad 32 mit einer Mehrzahl von daran angeordneten
Leitradschaufeln 34. Das Leitrad 32 ist über einen
Freilauf auf einer Stützwelle
drehbar gelagert.
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Der
Drehmomentwandler 10 weist ferner eine allgemein mit 36 bezeichnete Überbrückungskupplung
auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Kupplungskolben 38 umfaßt. Dieser Kupplungskolben 38 ist
in seinem radial äußeren Bereich
in Abhängigkeit
von einer Druckdifferenz zwischen dem Wandlerinnenraum 40 und
einer zwischen dem Gehäusedeckel 14 und
dem Kolben 38 gebildeten Kammer 42 unter Zwischenanordnung von
Reibbelägen
gegen eine Gegenreibfläche
des Gehäusedeckels 16 preßbar. Eine
allgemein mit 44 bezeichnete und nachfolgend detailliert
beschriebene Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung sieht eine
Drehmomentübertragungsverbindung
zwischen dem Kolben 38 und der Turbinenradschale 26 vor,
so daß im
eingerückten
Zustand der Überbrückungskupplung 36 ein
Drehmoment unter Umgehung des Wandlerkreislaufes direkt vom Gehäuse deckel 14 über den
Kupplungskolben 38 und die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 44 auf
das Turbinenrad 24 und die mit diesem gekoppelte Wandlerausgangswelle,
welche im allgemeinen eine Getriebeeingangswelle ist, übertragen
wird. Es sei darauf hingewiesen, daß im radial inneren Bereich
der Kupplungskolben 38 unter Zwischenlagerung eines Dichtungselements 46 auf
der Nabe 28 des Turbinenrads 24 abgedichtet, jedoch
drehbar gelagert ist.
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Die
Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 44 umfaßt eine
Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten
Federelementen 48. Jedes der Federelemente 48 ist
im wesentlichen bogenförmig
oder U-förmig
ausgebildet und weist einen Bogenbereich 50 und zwei Schenkelbereiche 52, 54 auf.
Jeder der Schenkelbereiche 52, 54 bildet in seinem
freien Endbereich, also dem vom Bogenbereich 50 entfernten
Bereich, einen Kopplungsbereich 56, 58. In jedem
der Kopplungsbereiche 56, 58 sind die Schenkel 52, 54 aus
der Ebene des Bogenbereichs 50 heraus abgebogen und bilden somit
jeweilige Kopplungsvorsprünge 60, 62.
Dabei sind die beiden Kopplungsvorsprünge 60, 62 in
der dargestellten Ausgestaltungsform im wesentlichen in entgegengesetzter
Richtung abgebogen.
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Der
Kopplungsvorsprung 60 greift in eine Kopplungsausnehmung 64 ein,
die in einem mit der Turbinenradschale 26 beispielsweise
durch Verschweißen
fest verbundenen Kopplungselement 66 ausgebildet ist. In
entsprechender Weise greift der Kopplungsvorsprung 62 am
anderen Schenkel 54 in eine Kopplungsausnehmung 68 ein,
welche in einem radial inneren oder zentralen Bereich des Kupplungskolbens 38 vorgesehen
ist.
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Sind
im Betrieb Drehmomente über
den Drehmomentwandler, d. h. die Überbrückungskupplung 36 desselben
zu übertragen,
so geschieht diese Übertragung – im folgenden
beschrieben anhand des dargestellten Federelements 48 – bei Drehmomenteinleitung
von der Antriebsseite her über
den Kupplungskolben 38 als erste Drehkomponente der Torsionsschwingungs dämpfer-Anordnung,
dann über
den Kopplungsvorsprung 62, den Schenkel 54, den
Bogenbereich 50, den Schenkel 52, den Kopplungsbereich 60,
das Kopplungselement 66, die Turbinenradschale 26,
welche hier beispielsweise eine zweite Drehkomponente der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
bilden kann, auf die Turbinenradnabe 28 und die Ausgangswelle.
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Man
erkennt in der dargestellten Ausgestaltungsform, daß das Federelement 48,
d. h. jedes Federelement 48, mit seinem wesentlichen Bereich, also
den beiden Schenkelbereichen 52, 54 und dem Bogenbereich 50 näherungsweise
in einer Ebene liegt, die zur Drehachse A des Drehmomentwandlers und
somit zur Drehachse A der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 44,
näherungsweise
orthogonal steht oder geringfügig
bezüglich
dieser Drehachse geneigt ist. Es sind im wesentlichen nur die beiden
Kopplungsvorsprünge 62, 60,
die aus dieser abgeflachten Form hervorstehen und die durch eine
entsprechende aus dieser Ebene herausführende Vorspannungsverformung
des Federelements 48 in die zugeordneten Kopplungsausnehmungen 68, 64 vorgespannt
werden. Bei Drehmomenteinleitung werden je nach Drehmomentübertragungsrichtung die
beiden Kopplungsbereiche 56, 58 entsprechend der
Relativdrehrichtung zwischen dem Kupplungskolben 38 und
der Turbinenradschale 26 einander angenähert oder voneinander entfernt.
Um eine Überlastung
des Federelements 48 zu vermeiden beziehungsweise zu vermeiden,
daß bei
Annäherung der
beiden Kopplungsbereiche 56, 58 diese beiden Endbereiche
des Federelements 48 aneinander anstoßen, kann eine Drehwinkelbegrenzung
vorgesehen sein, wie sie nachfolgend noch anhand der weiteren Ausgestaltungsformen
beschrieben wird. Man erkennt jedoch in 1, daß die beiden
Kopplungsbereiche 56, 58 bei Anordnung des Federelements 48 im
Drehmomentwandler 10 an radial bezüglich einander versetzten Positionen
liegen. Dies führt
dazu, daß insbesondere
in der Drehrichtung, in welcher die beiden Kopplungsbereiche 56, 58 einander
annähern,
der maximal zulässige
Verdrehwinkel vergrößert werden
kann, da dann eine zumindest geringfügige Überlappung dieser beiden Kopplungsbereiche 56, 58 in
Umfangsrichtung erhalten werden kann.
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Durch
den Einsatz im wesentlichen eben ausgebildeter Federelemente 48 bei
der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung kann
die axiale Baugröße der gesamten
Dämpferanordnung
deutlich reduziert werden. Man erkennt insbesondere, daß im wesentlichen
lediglich ohnehin vorzusehende und sich bezüglich einander drehende Komponenten,
beispielsweise der Kupplungskolben und die Turbinenradschale, so
aufeinander abgestimmt werden müssen,
daß irgendwo
ein minimaler axialer Bauraum zwischen diesen Komponenten vorhanden
ist, in welchem die relativ flach bauenden Federelemente 48,
welche vorzugsweise aus Federdraht gebogen sind, positioniert werden
können.
Es läßt sich
somit die gesamte axiale Baugröße der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
deutlich reduzieren, was insbesondere im Einsatzbereich von hydrodynamischen
Drehmomentwandlern von erheblichem Vorteil ist. Es sei jedoch auch
darauf verwiesen, daß eine
derartige Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
mit den dargestellten Federelementen selbstverständlich auch in anderen Bereichen,
beispielsweise einem Zwei-Massen-Schwungrad oder einer Kupplungsscheibe,
eingesetzt werden kann.
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Bei
der in 1 dargestellten Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 44 kann
beispielsweise auch vorgesehen sein, daß die Kopplungsausnehmung 64 am
Kopplungselement 66 in Umfangsrichtung langlochartig ausgebildet
ist, so daß das
Federelement 48 erst wirksam wird, wenn ein bestimmter
Tothub des Kopplungsvorsprungs 60 in der Kopplungsausnehmung 64 überwunden
ist. Es läßt sich somit
für dieses
Kopplungselement 48 eine verschleppt oder verspätet einsetzende
Dämpfungscharakteristik
erzielen. Entsprechendes kann auch oder alternativ im Bereich des
Kopplungsvorsprungs 62 realisiert sein. Darüber hinaus
kann im Bereich von einem oder beiden Kopplungsvorsprüngen 60, 62 die Ankopplung
an die jeweilige Komponente unter Zwischenlagerung eines elastischen
Elements 70 realisiert sein, wie in 1 beim Kopplungsvorsprung 62 erkennbar.
Auch dadurch läßt sich
eine weitere Dämpfungsfunktion
in die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
integrieren. Umfaßt
die Dämpfer-Federanordnung 72 mehrere
derartige Federelemente 48, so können diese beispielsweise mit
unterschiedlicher Federcharakteristik ausgebildet werden, oder es
kann ein Teil der Federn mit der angesprochenen Tothubfunktion ausgestattet
werden, so daß ein
Teil der Feder von Anbeginn einer Relativverdrehung an wirksam wird,
und ein weiterer Teil erst später
wirksam wird, möglicherweise
in mehrfach abgestufter Form. Ferner ist es möglich, wie in 2 schematisch
dargestellt, mehrere Dämpfer-Federelemente 48, 48', 48'' ineinander zu schachteln und mit den
verschiedenen Komponenten zu koppeln, wobei dann die verschiedenen
Federelemente 48, 48', 48'' beispielsweise
auch verschiedene Federcharakteristiken bereitstellen können. Es
läßt sich
damit eine Funktion erhalten, wie sie bei an sich bekannten Schraubendruckfeder-Dämpferanordnung
durch ineinandergeschachtelte Schraubenfedern realisiert ist.
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Es
sei darauf verwiesen, daß,
wie in 1 erkennbar, die Ankopplung der verschiedenen
Kopplungsbereiche 56, 58 an die jeweiligen Drehkomponenten,
hier z.B. den Kupplungskolben 38 als eine Drehkomponente
und die Turbinenradschale 26 als die andere Drehkomponente,
unter Zwischenpositionierung verschiedener Verbindungs- oder Kopplungselemente,
wie z.B. dem Kopplungselement 66 oder dem elastischen Element 70,
erfolgen kann, wobei diese Elemente dann der einen oder der anderen Komponente
zuzuordnen sind. Der Ausdruck "Komponente" ist nicht so zu
verstehen, daß diese
jeweils nur aus einem einzigen Bauteil besteht. Selbstverständlich kann
die Ankopplung an eine oder beide der Drehkomponenten auch unmittelbar
erfolgen.
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Eine
alternative Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
ist in 3 und 4 gezeigt. Komponenten, welche
vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau oder Funktion
entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines
Anhangs "a" bezeichnet. Es sei darauf
verwiesen, daß der
grundsätzliche
Aufbau des Drehmomentwandlers dem mit Bezug auf die 1 beschriebenen
Aufbau entspricht und insofern im folgenden keine weitere Beschreibung
mehr geben wird.
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Bei
der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 44a der 3 und 4 bildet
beispielsweise der Kupplungskolben 38a eine erste der Drehkomponenten,
und die Turbinenradschale 26a bildet eine zweite der Drehkomponenten.
Der Kupplungskolben 38a weist in seinem radial äußeren Bereich
einen sich im wesentlichen axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt 80a auf,
welcher für
jedes Federelement 48a der Dämpfer-Federanordnung 72a an
einer Position in Umfangsrichtung eine Öffnung 82a aufweist.
Diese Öffnung 82a durchsetzt
ein sich radial erstreckender Befestigungslappen 84a eines
ersten Kopplungselements 86a. An diesen lappenartigen Abschnitt 84a schließt eine
sich in Umfangsrichtung erweiternde Schulteranordnung 88a an,
welche wiederum mit einem sich in Umfangsrichtung näherungsweise
kreissegmentartig und in 4 strichliert dargestellten
Körperabschnitt 90a des
ersten Kopplungselements 86a fest verbunden ist. Durch
die Schulteranordnung 88a ist ein radialer Abstand des Körperabschnitts 90a vom
zylindrischen Abschnitt 80a des Kupplungskolbens 38a gebildet.
Im Körperabschnitt 90a ist
eine Kopplungsausnehmung 68a für den Kopplungsvorsprung 62a des
Federelements 48a gebildet.
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Es
ist ferner ein zweites Kopplungselement 92a vorgesehen,
das in der in 3 dargestellten Seitenansicht
näherungsweise
U-förmig
ausgebildet ist. Dieses zweite Kopplungselement weist einen zwischen
dem Federelement 48a und dem Kupplungskolben 38a liegenden
ersten Kopplungselementabschnitt 96a auf, welcher mit einem
an der anderen axialen Seite des Federelements 48 und ebenso
der anderen axialen Seite des ersten Kopplungselements 86a liegenden
zweiten Kopplungselementabschnitt 98a durch zwei in 4 erkennbare
Verbindungsstege 100a, 102a verbunden ist. Diese
beiden Verbindungsstege 100a und 102a liegen in
Umfangsrichtung beidseits des laschenartigen Vorsprungs 84a beziehungsweise
der Schulteranordnung 88a und bilden zusammen mit der Schulteranordnung 88a eine
Drehwinkelbegrenzung für
die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 48a.
Am zweiten Kopplungselementabschnitt 98a ist ferner die
Kopplungsausnehmung 64a für den Kopplungsvorsprung 60a des
Federelements 48a vorgesehen. Ferner weist der zweite Kopplungselementabschnitt 98a, wie
in 3 erkennbar, eine axiale Abbiegungsanordnung 104a auf,
welche nach Art einer Verzahnung mit dem am Turbinenrad 24a,
d. h. der Turbinenradschale 26a festgelegten Kopplungselement 66a ineinander
eingreift und somit eine Drehankopplung des zweiten Kopplungselements 92a mit
dem Turbinenrad 24a erzeugt.
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Ferner
sind vom ersten Kopplungselementabschnitt 96a an dessen
beiden Umfangsendbereichen, d. h. jeweils in Umfangsrichtung angrenzend an
die Stegabschnitte 100a, 102a, Führungsabschnitte 106a, 108a vorgesehen,
welche den zylindrischen Abschnitt 80a des Kupplungskolbens 38a im wesentlichen
U-förmig
oder hakenförmig
umgreifen, und somit eine Bewegungsfixierung des zweiten Kopplungselements 92a nach
radial innen und auch nach radial außen hin erzeugen.
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Bei
Drehmomenteinleitung werden die beiden Kopplungselemente 86a, 92a in
Umfangsrichtung bezüglich
einander bewegt, was wiederum dazu führt, daß die beiden Kopplungsbereiche 56a, 58a in Umfangsrichtung
entweder einander angenähert oder
voneinander entfernt werden. Dieses Annähern oder Entfernen hält so lange
an, bis durch gegenseitiges Anstoßen der Schulteranordnung 88a mit
einem der Stegabschnitte 100a, 102a eine weitere
Relativverdrehung der beiden Komponenten Kupplungskolben 38a und
Turbinenradschale 26a nicht mehr ermöglicht ist.
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Auch
hier erkennt man, daß zum
Vergrößern der
maximalen Annäherung
der beiden Kopplungsbereiche 56a, 58a diese in
radialer Richtung bezüglich einander
wieder versetzt positioniert sind. Ferner erkennt man insbesondere
in 3, daß bei
dieser Ausgestaltungsform beide Kopplungsvorsprünge 60a, 62a in
der gleichen axialen Richtung abgebogen sind, nämlich in einer Richtung vom
Kupplungskolben 38a weg. Es kann auf diese Art und Weise
durch entsprechende Vorkrümmung
der Federelemente 48a aus der zur Drehachse A im wesentlichen
orthogonal stehenden Ebene im nicht eingespannten Zustand derselben
und Anordnen dieser Federelemente 48a dann in der in 3 dargestellten
Stellung dafür
gesorgt werden, daß diese
Federelemente 48a eine Vorspannkraft erzeugen, mit welcher
der erste Kopplungselementabschnitt 96a des zweiten Kopplungselements 92a axial
gegen den Kupplungskolben 38a gepreßt wird. Hier kann an dem ersten Kopplungselementabschnitt 96a oder/und
dem Kupplungskolben 38a ein Reibbelag vorgesehen sein.
Es kann auf diese Art und Weise neben der Energieaufnahme durch
Verformung der Federelemente 48a weiter Schwingungsenergie
bei Auftreten von Drehschwingungen in einem Antriebssystem oder Antriebsstrang
durch Reibarbeit dissipiert werden.
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Es
sei weiter darauf hingewiesen, daß auch bei dieser Ausgestaltungsform
zumindest bei einem der Federelemente 48a, welche in Umfangsrichtung aufeinander
folgend angeordnet sein können,
bei wenigstens einem der Kopplungsbereiche desselben die zugeordnete
Kopplungsausnehmung langlochartig ausgebildet sein kann, um hier
einen Tothub und eine entsprechend gestufte Dämpfercharakteristik bereitzustellen,
oder daß die
Ankopplung unter Zwischenlagerung eines elastischen Elements, beispielsweise
unter Zwischenlagerung einer Kunststoff- oder Gummibuchse, erfolgen
kann.
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Die
in 3 und 4 dargestellte Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
besteht somit aus einzelnen Elementen (4), die
mit verschiedenen Federelementen 48 vormontiert sein können. Damit kann
eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung mit
verschiedenen Dämpfungscharakteristiken
aus einem "Baukasten-System" zusammengestellt
werden.
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Eine
weitere Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
ist in Anwendung bei einem Drehmomentwandler in den 5 und 6 gezeigt.
Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich
Aufbau oder Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen
unter Hinzufügung
eines Anhangs "b" bezeichnet. Im folgenden wird
wiederum lediglich auf die konstruktiven Merkmale im Bereich der
Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung eingegangen.
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Bei
der Ausgestaltungsform gemäß den 5 und 6 ist
ein zweistufig wirkender Dämpfer vorgesehen,
welcher beispielsweise einen radial äußeren Lastdämpferbereich und einen radial
inneren Leerlaufdämpferbereich
umfassen kann. Der Kupplungskolben 38b weist wiederum den
axial abgebogenen zylindrischen Abschnitt 90b auf, welcher
eine Verbindungsöffnung
für ein
erstes Kopplungselement 86b aufweist. Dieses kann, ebenso
wie bei der Ausgestaltungsform gemäß der 3 und 4 mit
einem laschenartigen Vorsprung 84b eine Öffnung im Abschnitt 80b durchsetzen
und beispielsweise durch Verstemmen, Festschweißen oder dergleichen fest mit
dem Kupplungskolben 38b verbunden sein. Das auch in 6 erkennbare
erste Kopplungselement 86b weist wiederum einen Körperabschnitt 90b auf, welcher
in Umfangsrichtung kreisbogenförmig
und langgestreckt ausgebildet ist und eine Aufnahmeausnehmung 68b für den Kopplungsvorsprung 62b des Federelements 48b aufweist.
Dem anderen Kopplungsvorsprung 60b zugeordnet ist in einem
Verbindungselement 110b zugeordnet eine Kopplungsausnehmung 112b vorgesehen.
Das Verbindungselement 110b ist näherungsweise kreisringartig
aufgebaut.
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Radial
innerhalb der Dämpfer-Federanordnung 72b liegt
eine weitere Dämpferfeder-Anordnung 72b' mit einer Mehrzahl
von Federelementen 48b',
die in ihrer Konfiguration im wesentlichen den Federelementen 48b entsprechen.
Jedem Kopplungsvorsprung 62b' dieser
Federelemente 48b' zugeordnet
weist das Verbindungselement 110b eine Kopplungsaus nehmung 114b auf.
Der andere Kopplungsvorsprung 60b' des oder jedes Federelements 48b' greift dann
in die Kopplungsausnehmung 64b in dem Kopplungselement 66b ein,
das, so wie vorangehend beschrieben, an der Turbinenradschale 24b' festgelegt
ist. Bei Relativverdrehung zwischen einer Antriebswelle und einer
mit dem Turbinenrad 24b gekoppelten Abtriebswelle, beispielsweise
bei Auftreten von Torsionsschwingungen, werden die beiden Dämpfer-Federanordnungen 72b, 72b' beansprucht. Es
wird nämlich
eine Relativverdrehung zwischen dem Kupplungskolben 38b und
dem Verbindungselement 110b auftreten, wobei die Federelemente 48b der
Dämpfer-Federanordnung 72b verformt
werden. Für
diesen ersten Bereich der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 44b bilden
also beispielsweise der Kupplungskolben 38b und das Verbindungselement 110b jeweilige
bezüglich
einander drehbare Drehkomponenten. Ferner wird das oder jedes Federelement 48b' der Dämpfer-Federanordnung 42b' verformt, da
weiterhin eine Relativverdrehung zwischen dem Verbindungselement 110b und
der Turbinenradschale 26b auftreten wird. Für diesen
zweiten Bereich der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 44b bilden
also das Verbindungselement 110b und die Turbinenradschale 26b beispielsweise
die Drehkomponenten. Es läßt sich
auf diese Art und Weise ebenfalls ein gestufter Dämpferbetrieb
erhalten, wobei die Auslegung derart sein kann, daß bei relativ
geringen Beanspruchungen zunächst
nur einer, beispielsweise der radial innen liegende Bereich des
Dämpfers
wirksam wird, und erst dann, wenn dieser seinen maximal zulässigen Verdrehwinkel
erreicht hat oder sich diesem angenähert hat, der radial außen liegende
Bereich mit stärkeren
oder massiven Federn wirksam wird.
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Es
ist selbstverständlich,
daß, ebenso
wie vorangehend beschrieben, den verschiedenen Federelementen 48b, 48b' wieder Überlastschutzvorrichtungen
zugeordnet sein können,
beispielsweise in Form von aneinander anschlagenden Abschnitten der
jeweils sich bezüglich
einander drehenden Drehkomponenten. Auch ist es möglich, im
Bereich von einem oder mehreren der Federelemente 48b, 48b' wieder im Bereich
von zumindest einem Kopplungsbereich desselben einen Totgang oder
eine Ankopplung über
elastische Elemente vorzusehen. Auch kann das radial außen liegende
Federelement 48b oder jedes radial außen liegende Federelement 48b wieder
derart aus der zur Drehachse A im wesentlichen orthogonal stehenden
Ebene heraus vorverformt oder vorgespannt sein, daß es das
Verbindungselement 110b gegen den Kolben 38b preßt und somit,
gegebenenfalls durch Zwischenlagerung von Reibbelägen, eine
Reibkraft erzeugt wird.
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Man
erkennt bei allen vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen,
daß unabhängig davon,
ob ein in mehrere Bereiche gegliederter Torsionsschwingungsdämpfer (5 und 6),
ein im drehachsennahen Bereich liegender Torsionsschwingungsdämpfer (1 und 2)
oder ein im radial außen
liegenden Bereich positionierter Torsionsschwingungsdämpfer (3 und 4)
eingesetzt wird, immer der Vorteil einer sehr geringen axialen Bauhöhe erhalten
wird, da das oder die Federelemente als näherungsweise in einer Ebene
liegende bogenartige Federdrahtelemente ausgebildet sind. Ferner
können,
wie insbesondere mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben,
diese Federelemente gleichzeitig die Funktion einer Vorspannkrafterzeugung
für eine
Reibkraftanordnung bereitstellen, so daß hier weiter auf zusätzliche
Bauteile verzichtet werden kann. Eine weitere Abstufung des Dämpferbetriebs
läßt sich
durch ein verschleppt einsetzendes Wirken verschiedener Federelemente
erreichen, beispielsweise durch die langlochartige Ausbildung einer
der Kopplungsausnehmung.
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Es
sei darauf verwiesen, daß es
selbstverständlich
auch möglich
ist, an den jeweiligen Drehkomponenten Kopplungsvorsprünge vorzusehen
und die Kopplungsbereiche der jeweiligen Federelemente als ösenartige
oder augenartige Endbereiche auszugestalten.
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Da
bei den erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfern jeder
der Kopplungsbereiche einer spezifischen der Drehkomponenten zugeordnet ist und
nicht je nach Drehmomenteinleitungsrichtung mit verschiedenen Komponenten
zusammenwirken muß,
läßt sich
der Aufbau im Bereich der Ankopplung an diese Drehkomponenten deutlich
vereinfachen.