CH398200A - Torsionsfederungselement - Google Patents

Description

      Torsionsfederungselement       Die Erfindung geht aus von     dien    bekannten       Torsionsfederungsel'ementen,    die     mindestens-    eine  zwischen An- und     Abtriebsteil    einer     Drehmoment-          übertragung        drehmomentsübertragend    eingeschaltete  Schraubenfeder aufweisen, wobei diese     Fediern    mei  stens als     Zylinderfedern    gewickelt     sind,    wobei aber  auch solche in Frage kommen     können,

      deren     ein-          und    umbeschriebene     Hüllfläche    einen     anderen    Rota  tionskörpermantel, z. B. einen Kegelmantel, darstel  len. Bei diesen     Torsionsfederungselernenten    wird der       Drehfederweg    ausschliesslich durch     Aufweiten    oder       Durchmesserverringerung    der     Federwindlungen        ge-          wonnen.     



  Es hat sich     gezeigt"dass    in manchen Anwendungs  fällen die Frequenz und die Charakteristik eines  solchen ungedämpft federnden     Elements    für dien  gewünschten Zweck nicht brauchbar ist und     eine     Dämpfung erwünscht wäre. Auf dem Wege     einer     Dämpfung der Federungscharakteristik durch zu  sätzliche Massen, Gegenfedern und     dämpfende    Zu  satzglieder (Stossdämpfer) fassen sich die gewünschten  Federungsverhältnisse häufig auch nicht     erzielen,    ab  gesehen davon, dass diese Mittel hinsichtlich Raum  und Kosten aufwendig sind.  



  Um hier     Abhilfe    zu schaffen, ist gemäss der       Erfindung    vorgesehen, dass die Schraubenfeder     eines     solchen     Torsionsfederun(gselementes    mit mindestens  einer ihrer     Hüllflächen    an einem zusätzlichen, eine  entsprechende einen     Rotationskörpermantel    bildende       Anlagefläche    aufweisenden Zentnerkörper anliegt.  



  Bei dieser     Gestaltung    eines     Torsionsfederungs-          elementes    tritt bei der einen Drehrichtung der An  triebswelle eine elastisch federnde     Längung    (bei  anderer Wickelrichtung: Verkürzung) des     satt    an  der Anlagefläche des     Zentrierkörpers        anliegenden     Federdrahtes ein. Dieser Längenänderung wirkt die    Anlagereibung des     Federdrahtes        an    den     Zentrier-          körper    entgegen.

   Diese Reibung wächst     mit,    zuneh  mendem, mit d per     Längung    einhergehenden Festspan  nen der Federwindungen auf den     Zentrierkörper,     was zur progressiven     Änderung    der     Dämpfungswir-          kung    führt.  



  Dieses Zusammenspiel der elastischen     Längen-          änderuhg    und der     Bremswirkung    ergibt     eine    über  raschend gute Lösung des Problems, wie es weder  bei dien biegsamen Wellen noch bei      & _n    Winkel  ausschläge     zulassenden    Kupplungen vorliegt.  



  In der Zeichnung     sindi        Ausführungsbeispiele    des  Gegenstandes der Erfindung dargestellt.  



  Darin zeigen:       Fig.    1 einen Schnitt durch ein     Torsionsfederungs-          element    zwischen zwei Wellenstümpfen mit einem  inneren     Zentrierkörper,          Fig.    la einen     Schnitt    gemäss der Linie 1-1 in       Fig.    1,       Fig.    1b in graphischer Darstellung die bei dem       Torsionsfederungselement    nach     Fig.    1 erzielte Dämp  fung in     Abhän(gigkeit    vom     Torsionswinkel,          Fig.    2 einen Schnitt     entsprechend,

          Fig.    1 für ein  Beispiel mit äusserem     Zentrierkörper,          Fig.    3 einen Schnitt entsprechend     Fig.    1 für ein  Beispiel mit) einem inneren und einem äusseren:

       Zens          tnierkörper,          Fig.    4 einen     Schnitt        entsprechend        Fig.    1 für ein  Beispiel     mit    einem als     Drahtwendel    ausgebildeten  inneren     Zentrierkörper,          Fig.    5 einen     Schnitt        entsprechend        Fig.    3 für ein       Beispiel    mit einem als Drahtwendel ausgebildeten  inneren und äusseren     Zentrierkörper,

            Fig.    6 einen Schnitt entsprechend     Fig.    1     mit    be  sonderer Gestaltung der Feder und des     ,Zentrier-          körpers,              Fig.    6a     ein        Diagramm    entsprechend     Fig.    1 b für  das Beispiel nach     Fig.    6.  



  Gemäss     Fig.    1 ist zwischen zwei als     An-    und       Abtriebsteil    wirkende, geschnitten     dargestellte    Wel  len 13 und 15 eine     zylindrische        Schraubenfeder    17  in der Weise eingeschaltet, dass sie stoffschlüssig  (Haftverbindung) mit den     Stirnflächen    der beiden  einander zugekehrten Enden dieser Wellen verbun  den z. B. angeschweisst, angelötet oder     dergleichen    ist.

    Die in den Ausführungsbeispielen rechteckigen Quer  schnitt aufweisenden Windungen der     einlagigen     Schraubenfeder 17 sind Schlag an     Schalggewickelt.     Mit ihrer inneren zylindrischen     Hüllfläche        liegt    die  Schraubenfeder 17 an einem als zylindrische Kern  hülse ausgebildeten     Zentrierkörper    12 an (siehe auch       Fig.    1a). Die Hülse 12 ist hierbei     mit    ihren beiden  Enden passend auf     Stirnzapfen    13a und 15a     geführt,     die an den einander     zugekehrten    Enden     der    Wellen  13 und 15 vorgesehen sind.

   Die Stirnzapfen 13a  und 15a können z. B. an die einander zugekehrten  Enden der Wellen 13 und 15 angedreht sein.  



  Mit einem seiner     beiden    Enden ist der Zentrier  körper 12     mit    dem An- oder     Abtriebsteil    fest ver  bunden, z. B.     an!    eine der     Stirnflächen    der Wellen  enden angeschweisst oder auf     einem    der Zapfen 13a  oder 15a     verstiftet    oder verschweisst.  



  Diese Befestigung ist aber nicht     erforderlich.     Die zwischengeschaltete Schraubenfeder 17 haftet  jedoch lediglich mit     ihren        Stirnflächen    z. B. durch  Schweissen oder Löten an den diesen, zugekehrten       Stirnflächen    der Enden der Wellen 13 und 15.  



  Das in     Fig.2        dargestellte        Ausführungsbeispiel     unterscheidet sich von jenem     in        Fig.    1 gezeigten  nur dadurch,     d'ass    die Enden der Schraubenfeder 17  hierbei unmittelbar auf den Stirnzapfen 13a und  15a     zentriert    sind und, die Schraubenfeder 17 nun  mehr mit ihrer äusseren     Hüllfläche    an der Innen  fläche des wiederum     als        zylinderförmige        Hüse    aus  gebildeten     Zentrierkörpers    18 anliegt.

   Die Schrauben  feder 17 haftet ausschliesslich mit ihren Stirnflächen  durch Schweissen oder Löten an den An und Ab  triebsteilen, also an den Stirnflächen der einander       zugekehrten    Enden der Wellen 13 und 15.  



  Bei dem in     Fig.    1 dargestellten     Torsionsfede-          rungselement        tritt    bei der einen, bei dem     in:        Fig.    2  dargestellten in der hierzu entgegengesetzt     gerichteten     Drehung der Antriebswelle eine elastisch     federnde     Längenänderung des     satt    an der     Anlagefläche    des       Zentrierkörpers    anliegenden     Federdrahtes    ein.

   Dabei  wird eine mit der Zunahme des     Torsionswinkels    a  linear     ansteigende    Dämpfung der aus     dieser    Draht  längenänderung der     Schraubenfeder    resultierenden       Drehfederung    in der     Drehmomentsübertragung    zwi  schen An- und Abtrieb (siehe graphische Darstellung  in     Fig.        1b)    erzielt, jedoch nur bei einer Drehrichtung  der Antriebswelle.  



  In     Fig.    3 ist ein     Torsionsfederungselement    dar  gestellt, das die Wirkungsweise der beiden in den       Fig.    1 und 2 dargestellten     Ausführungsbeispiele    in    sich vereinigt, also in beiden Drehrichtungen der  Antriebswelle zur progressiven Änderung der     Fede-          rungscharakteristik    führt.  



  Für die gleiche Schraubenfeder 17 ist hierbei       ein    innerer und ein äusserer als Zylinderhülse aus  gebildeter     Zentrierkörper    19 bzw. 21 vorgesehen.       Hierdurch    liegt also die     zylinderförmige    Feder 17  mit ihrer äusseren     Hüllfläche    an der Innenfläche der  Hülse 21 und mit ihrer inneren     Hüllfläche    an der       Aussenfläche    der     Hüse    19 an. Jeweils eines der  beiden Enden der Hülse 19 und 21 ist mit dem     An-          oder        Abtrie'bsteil    fest verbunden, was jedoch wie  derum nicht erforderlich ist.

   Die Feder 17 ist wie  zu     den    anderen Beispielen erläutert nur stirnseitig  angeschweisst. Werden bei den Beispielen nach     Fig.    1  und 3 die den     Zentrierkörper        bildenden        Hülsen     ebenfalls durch eine gegenläufig zur Schraubenfeder  17 gewickelte Drahtwendel mit     zylinderischen    Hüll  flächenersetzt, so erhält man die in den     Fig.    4 und 5  dargestellten Ausführungsbeispiele. Dabei sind die  lediglich als     Zentrierkörper    wirkenden Drahtwendel  in     Fig.    4 mit 22 und in     Fig.    5 mit 24 und 26 be  zeichnet.

   Diese können in diesem Falle mit beiden  Enden am An- und     Abtriebsteil    befestigt sein. Da  durch tritt dann zusätzlich zu der elastischen     Längung     des     Schraubenfederdrahts    eine elastische     Längszu-          sammendrückung    des Wendeldrahts ein. Diese Draht  wendet können nach Herstellung und Gestalt mit  den Schraubenfedern identisch sein.  



  In     Fig.6    ist auf einem Teil der Länge des       Torsionsfederungselements    zwischen der äusseren       Hüllfläche    einer     Schraubenfeder    28 und der ihr  zugeordneten     Innenfläche    ein vom Federende her  an Breite abnehmender Ringspalt 30 vorgesehen.  Dies     bedeutet    ein verzögertes Anliegen der Win  dungen der Schraubenfeder 28 am     Zentrierkörper     29 und damit     eine    entsprechende Verzögerung des  Beginns der durch. die     Drahtlängung        erlangbaren     Federungsdämpfung.

   Ein Diagramm hierzu ist in       Fig.    6a     dargestellt.     



  Selbstverständlich können auch mehrfach zusam  mengewickelte Schraubenfedern verwendet werden.  Ferner kann man auch daran denken, die Zahl der  im Wechsel mit als     Zentrierhülsen    wirkenden., ent  gegengesetzt gewickelten Drahtwendel gegenüber       Fig.    5 noch weiter zu steigern.

   Für die Erzielung  der gewünschten     übertragung    wesentlich höherer  Drehmomente (das Zwanzig- bis Achtzigfache) als  bei entsprechenden     biegsamen    Wellen und für das  genaue Arbeiten dürfen solche     Federn    natürlich     nicht          einfach    auf ihrem     Zentrierkörper    gewickelt sein,       sondern    müssen einzeln mit solcher Präzision z. B.  durch     überschleifen    hergestellt sein, dass sie  saugend  passend  wie ein dichter Kolben auf den Zentrier  körper aufgeschoben oder in ihn eingeschoben wer  den.

   Sie müssen auch     stirnseitig    senkrecht zur Feder  achse     geschliffen    und ausschliesslich mit der Schliff  ebene     stoffschlüssig    mit     Ani    und Abtrieb verbunden  sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Torsionsfederungselernent, das mindestens eine zwischen An und Abtriebsteil einer Drehmoments übertragung eingeschaltete Schraubenfeder aufweist, deren ein und umbeschriebene Hüllfläche je einen Rotationskörpermantel darstellen, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schraubenfeder (17, 28) mit min destens einer dieser Hüllflächen an einem zusätzli- chen, eine :

   entsprechende einen Rotation:skörperman tel bildende Anlagefläche aufweisenden! Zentrierkör- per (12, 18, 19, 21, 22, 24, 26, 29) anliegt. UNTERANSPRüCHE 1. Torsionsfederungselement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrier körper als innerer Kern (12, 29) der Schrauben feder (17, 28) vorgesehen ist.

   2. Torsionsfederungselement nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass der Zentrierkörper als innere Kernhülse (12, 29) vorgesehen ist. 3. Torsionsfederungselement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrier- körper als äussere Überfanghülse (18) auf der Schrau- benfed@er vorgesehen ist.

   4. Torsionsfederungselement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl ein innerer (19) als ein äusserer (21) ,Zentrierkörper für die gleiche Feder (17) vorgesehen ist.

   5. Torsionsfederungselement nach Patentan- sprach, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrier- körper auf Stirnzapfen (13a, 15a) des An- und Abtriebteils (13, 15) geführt sind. 6.

   Torsionsfederungselement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben federn (17, 28) ausschliesslich mit ihren Stirnflächen durch eine stoffschlüssige Haftverbindung mit An und Abtriebsteil (13, 15) verbunden sind.

   7. Torsionsfederungselement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass Schrauben federn (17, 28) und Zentrierkörper (12, 18, 19, 21, 22, 24, 26, 29) Zylinderform haben. B. Torsionsfederungselement nach Patentan spruch und Unteranspruch 6;

   dadurch gekennzeich- net, dass die Windungen der Schraubenfeder (17, 28) Rechteckquerschuitt haben und Schlag an Schlag so gewickelt sind, dass sie eine geschlossene, in dien Hüllflächen liegende Innen- und Aussenfläche haben.

   9. Torsionsfederungselement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Zentrierkörper -selbst als Drahtwendel (22, 24, 26) mit geschlossener Innen- und Aussenhüll- fläche ausgebildet ist.

   10. Torsionsfederungselement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Teil seiner Länge zwischen mindestens einer der Hüll flächen der Schraubenfeder (28) und der ihr zu- geordneten Anlagefläche des Zentrierkörpers (29) ein vom Federende her an Breite abnehmender Ring spalt (30) vorgesehen ist.