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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung,
die im Antriebsstrang eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann, um bei
Drehmomentübertragung zwischen einem Antriebsaggregat,
beispielsweise einer Brennkraftmaschine, und dem folgenden Bereich
eines Antriebsstrangs, dieser beispielsweise umfassend ein Getriebe
mit einer Getriebe-Eingangswelle, auftretende Drehschwingungen zu
dämpfen.
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Derartige,
beispielsweise nach dem Prinzip eines Zweimassenschwungrads aufgebaute
Torsionsschwingungsdämpfer umfassen eine mit einem Antriebsorgan,
also beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine,
zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse zu koppelnde Primärseite und
eine Sekundärseite, die im allgemeinen an ein Abtriebsorgan
anzukoppeln ist, beispielsweise direkt oder über eine Reibungskupplung
oder dergleichen. Zwischen der Primärseite und der Sekundärseite wirkt
eine Dämpferelementenanordnung, die beispielsweise eine
Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und bezüglich
der Primärseite und der Sekundärseite sich abstützenden
Dämpferfedern aufweisen kann.
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Ein
Problem von Antriebssträngen mit derartigen Torsionsschwingungsdämpferanordnungen
besteht darin, dass in einer Startphase, also beispielsweise beim
Anlassen einer Brennkraftmaschine vermittels eines Anlassers, wie
z. B. auch Starter-Generator-Anordnung, nicht nur die gesamte Masse
der Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit beschleunigt
werden muss, was vor allem bei Start-Stopp-Funktion zu einer spürbaren
Verlangsamung des Startprozesses führt. Vielmehr besteht auch
das Problem, dass in der Startphase, also beim Anheben der Drehzahl
eines Antriebsaggregats, beispielsweise in den Leerlaufbereich,
der Resonanzfrequenzbereich einer derartigen Torsionsschwingungsdämpferanordnung
durchlaufen werden muss und somit Schwingungsüberhöhungen
auftreten können.
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Die
EP 0 857 886 B1 offenbart
einen Abtriebsstrang mit einer Starter-Generator-Anordnung, deren
Rotor über ein Planetengetriebe mit der Primärseite
einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung fest gekoppelt
ist. Die Sekundärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
ist über eine Reibungskupplung an den dann folgenden Teil
des Antriebsstrangs ankoppelbar. Eine weitere schaltbare Kupplungsanordnung
liegt im Drehmomentenfluss zwischen der Kurbelwelle dieses Systems
und der den Rotor der Starter-Generator-Anordnung und die Primärseite
der Torsionsschwingungsdämpferanordnung umfassenden Baugruppe.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung vorzusehen,
welche bei Vermeidung der Gefahr von Schwingungsüberhöhungen
in der Startphase eines Antriebsaggregats ein schnelleres Starten
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe gelöst durch eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung für
den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend eine mit einem Antriebsorgan
zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse zu koppelnde Primärseite und
eine vermittels einer Dämpferelementenanordnung mit der
Primärseite zur Drehmomentübertragung verbundene
und mit einem Abtriebsorgan zu koppelnde Sekundärseite,
ferner umfassend eine erste Kupplungsanordnung zur wahlweisen Abkopplung
der Primärseite von dem Antriebsorgan in einer Startphase
eines Antriebsaggregats.
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Durch
die Möglichkeit, die Primärseite in einer Startphase
eines Antriebsaggregats, also beispielsweise beim Anlassen einer
Brennkraftmaschine, von dem Antriebsorgan abzukoppeln, wird einerseits
die in der Startphase mit zu beschleunigende träge Masse
deutlich reduziert. Andererseits besteht nicht die Gefahr, dass
beim Durchlauf des Resonanzbereichs der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
Schwingungsüberhöhungen auftreten.
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Beispielsweise
kann die erste Kupplungsanordnung eine zum An/Abkoppeln aktivierbare
Aktuatoranordnung umfassen, die durch Druckfluid, elektrische Erregung
oder Fliehkrafteinwirkung aktivierbar sein kann. Eine hinsichtlich
der Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums besonders
vorteilhafte Variante kann vorsehen, dass die erste Kupplungsanordnung
im Wesentlichen in einem von der Dämpferelementenanordnung
radial außen begrenzten Volumenbereich angeordnet ist.
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Um
in sanfter bzw. stoßfreier Art und Weise die Kopplung zwischen
der Primärseite und dem Antriebsorgan herstellen bzw. auch
aufheben zu können, wird vorgeschlagen, dass die erste
Kupplungsanordnung einen mit der Primärseite fest drehbaren ersten
Wechselwirkungsbereich und einen mit dem Antriebsorgan fest drehbaren
und mit dem ersten Wechselwirkungsbereich in/außer Eingriff
bringbaren zweiten Wechselwirkungsbereich umfasst. Dabei kann beispielsweise
der zweite Wechselwirkungsbereich durch die Aktuatoranordnung zum
Herstellen/Aufheben des Reibeingriffs bewegbar sein, wozu die Aktuatoranordnung
eine auf den ersten oder den zweiten Wechselwirkungsbereich einwirkende
Betätigungshebelanordnung umfassen kann.
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Um
bei abgekoppelter Primärseite gleichwohl ein Drehmoment
auf das Antriebsorgan übertragen zu können und
somit ein Antriebsaggregat starten zu können, wird vorgeschlagen,
dass dem Antriebsorgan eine mit diesem fest drehbare Anlasseranordnung
zugeordnet ist.
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Gemäß einem
weiter führenden Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
vorgeschlagen, dass durch die erste Kupplungsanordnung wahlweise
das Antriebsorgan an das/von dem Abtriebsorgan an/abkoppelbar ist.
Auf diese Art und Weise wird es ermöglicht, vermittels
der ersten Kupplungsanordung eine direkte Kopplung zwischen dem
Antriebsorgan und dem Abtriebsorgan zu erzielen, um somit ein Drehmoment über
das Abtriebsorgan auf das Antriebsorgan leiten zu können.
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Um
auch dabei sicher zu stellen, dass die durch die Primärseite
und die Sekundärseite und die Dämpferelementenanordnung
bereit gestellte Masse in einer Startphase nicht mitbeschleunigt
werden muss, wird vorgeschlagen, dass das Abtriebsorgan bezüglich
der Sekundärseite frei drehbar ist und dass eine zweite
Kupplungsanordnung vorgesehen ist zum wahlweisen An/Abkoppeln des
Abtriebsorgans an die/von der Sekundärseite.
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Die
Funktionalität der ersten Kupplungsanordnung kann beispielsweise
derart gewählt sein, dass bei mit der Primärseite
gekoppeltem Antriebsorgan das Abtriebsorgan von dem Antriebsorgan
abgekoppelt ist und bei mit dem Abtriebsorgan gekoppeltem Antriebsorgan
das Antriebsorgan von der Primärseite abgekoppelt ist.
Die gleichzeitige Verbindung des Antriebsorgans mit der Primärseite
einerseits und dem Abtriebsorgan andererseits kann somit vermieden
werden.
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Weiter
kann dazu vorgesehen sein, dass bei mit dem Antriebsorgan gekoppeltem
Abtriebsorgan das Abtriebsorgan von der Sekundärseite abgekoppelt
ist.
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Um
das zum Starten eines Antriebsaggregats erforderliche Drehmoment
auf das Abtriebsorgan und über dieses auf das Antriebsorgan
leiten zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass dem Abtriebsorgan
eine mit diesem fest drehbare Anlasseranordnung zugeordnet ist.
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Die
wahlweise Kopplung des Antriebsorgans mit der Primärseite
einerseits und dem Abtriebsorgan andererseits kann dadurch realisiert
werden, dass mit dem Abtriebsorgan ein dritter Wechselwirkungsbereich
fest drehbar ist, und dass der zweite Wechselwirkungsbereich mit
dem dritten Wechselwirkungsbereich in/außer Eingriff bringbar
ist. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der zweite
Wechselwirkungsbereich zwischen einem ersten Eingriffszustand mit
dem ersten Wechselwirkungsbereich und einem zweiten Eingriffszustand
mit dem dritten Wechselwirkungsbereich umschaltbar ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Antriebssystem, welches
ein Antriebsaggregat aufweist, dessen Antriebswelle, also beispielsweise
die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, als Antriebsorgan wirksam
ist. Dieses Antriebssystem umfasst ferner eine erfindungsgemäße
Torsionsschwingungsdämpferanordnung.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Figuren detailliert beschreiben.
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Es
zeigt:
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1 eine
prinzipartig im Längsschnitt dargestellte Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit
an eine Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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2 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 1 mit
von der Antriebswelle abgekoppelter Primärseite;
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3 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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4 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 3 bei
von der Antriebswelle abgekoppelter Primärseite;
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5 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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6 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 5 bei
von der Antriebswelle abgekoppelter Primärseite;
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7 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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8 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 7 bei
von der Antriebswelle abgekoppelter Primärseite;
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9 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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10 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 9 bei
von der Antriebswelle abgekoppelter Primärseite;
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11 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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12 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 11 bei
mit einem Abtriebsorgan gekoppelten Antriebsorgan;
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13 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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14 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 13 bei
mit einem Abtriebsorgan gekoppelten Antriebsorgan;
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15 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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16 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 15 bei
mit einem Abtriebsorgan gekoppelten Antriebsorgan;
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17 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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18 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 17 bei
mit einem Abtriebsorgan gekoppelten Antriebsorgan;
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19 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart mit an die Antriebswelle angekoppelter Primärseite;
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20 die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung der 19 bei
mit einem Abtriebsorgan gekoppelten Antriebsorgan.
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Die 1 und 2 zeigen
eine erste Ausgestaltungsform einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 im
Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 umfasst
eine nur schematisch dargestellte Primärseite 12 und
eine ebenfalls nur schematisch angedeutete Sekundärseite 14.
Zwischen der Primärseite 12 und der Sekundärseite 14 wirkt
eine Dämpferelementenanordnung 16 beispielsweise
mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten
Dämpferfedern 18. Der Aufbau kann grundsätzlich
so sein, dass eine Seite von Primärseite 12 und Sekundärseite 14 zwei
Deckscheibenelemente umfasst, die zwischen sich einen Raum bilden,
in welchen ein Zentralscheibenelement der anderen Seite von Primärseite 12 und
Sekundärseite 14 eingreifend positioniert ist.
Sowohl die Deckscheibenelemente als auch das Zentralscheibenelement
weisen Abstützbereiche für die Dämpferfedern 18 auf,
so dass unter Kompression dieser Dämpferfedern 18 und
Abstützung bezüglich der Primärseite 12 und
der Sekundärseite 14 diese um eine Drehachse A
bezüglich einander verdreht werden können.
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Eine
als Antriebsorgan wirksame Kurbelwelle 20 einer Brennkraftmaschine
trägt an ihrem axialen Endbereich einen durch Schraubbbolzen
oder dgl. festgelegten Flansch 22. Über ein Drehentkopplungslager 24 ist
die Primärseite 12 auf diesem Flansch 22 getragen,
so dass grundsätzlich die Primärseite 12 und
mit ihr die gesamte Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 bezüglich
der Kurbelwelle 20 frei drehbar ist.
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Eine
erste Kupplungsanordnung 26, durch welche wahlweise eine
Drehkopplung zwischen der Kurbelwelle 20 und der Primärseite 12 herstellbar bzw.
aufhebbar ist, umfasst eine Kupplungsscheibe 28, die in
ihrem radial äußeren Bereich einen Wechselwirkungsbereich 30,
beispielsweise eine Reibflächenformation oder eine Axialverzahnungsformation, aufweist.
Eine zweite Kupplungsscheibe 32 ist über eine
allgemein mit 34 bezeichnete Aktuatoranordnung axial beweglich
an der Primärseite 12 getragen. Auch die Kupplungsscheibe 32 weist
einen Wechselwirkungsbereich 36, beispielsweise in Form
einer Reibflächenformation oder einer Axialverzahnungsformation
auf. Durch Axialbewegung der Kupplungsscheibe 32 vermittels
der Aktuatoranordnung 34 kann diese, wie in 1 veranschaulicht,
in Drehmomentübertragungseingriff mit der mit der Kurbelwelle 20 drehfest
verbundenen Kupplungsscheibe 28 gehalten werden, oder es
kann, wie die 2 dies veranschaulicht, diese
Kopplung aufgehoben werden, so dass grundsätzlich die Primärseite 12 von
der Kurbelwelle 20 entkoppelt ist.
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Die
Aktuatoranordnung 34 kann beispielsweise elektromagnetisch
wirksam sein mit einem beispielsweise mit der Primärseite 12 fest
verbundenen Spulenbereich und einem mit der Kupplungsscheibe 32 fest
verbundenen Ankerbereich. Durch Schleifkontakte wird die elektrische
Kontaktierung der Drehdurchführung an der Primärseite 12 erhalten.
Bei Erregung derselben kann die Kupplungsscheibe 32 in den
Drehkopplungseingriff mit der Kupplungsscheibe 28 gebracht
werden. Die Kupplungsscheibe 32 könnte beispielsweise
in die in 2 gezeigte Außer-Eingriff-Stellung
vorgespannt sein, oder umgekehrt. Auch der Einsatz einer mit Druckfluid,
also beispielsweise Druckluft oder Drucköl arbeitenden
Aktuatoranordnung 34 ist denkbar. In diesem Falle kann
durch eine Drehdurchführung das die Betätigungskraft
liefernde Fluid in den Bereich der Primärseite 12 geleitet
werden.
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Die
Aktivierung der Aktuatoranordnung 34 kann durch eine Ansteuervorrichtung
erfolgen, welcher verschiedene Signale, insbesondere auch ein Drehzahlsignal
der Kurbelwelle 22, zugeführt werden und welche
in Abhängigkeit dieser Informationen dann die Aktuatoranordnung 34 ansteuert.
Auch ist der Einsatz eines fliehkraftabhängigen Schalters möglich,
so dass dann, wenn eine bestimmte Fliehkraft bei Erreichen einer
bestimmten Drehzahl auftritt, beispielsweise ein elektrischer Kontakt
geschlossen wird und mithin die Aktuatoranordnung 34 bei
elektromagnetischer Ausgestaltung bestromt wird. Bei Druckfluidausgestaltung
kann ein Druckfluidventil geschaltet bzw. geöffnet werden,
um die Aktuatoranordnung 34 zum Verschieben der Kupplungsscheibe 32 zu
bewegen.
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Die
Aktuatoranordnung 34 könnte, wie dies nachfolgend
mit Bezug auf die 11 noch veranschaulicht wird,
im Bereich des Flansches 22 positioniert sein. In diesem
Falle könnte sie dann auf die Kupplungsscheibe 28 zum
axialen Verschieben derselben einwirken, wenn die Kupplungsscheibe 32 dann
feststehend mit der Primärseite 12 gekoppelt ist.
Die Kupplungsscheibe 28 wäre dann über
eine drehfeste, gleichwohl jedoch eine Axialverschiebung zulassende
Verbindung an den Flansch 22 anzukoppeln.
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Im
Betrieb eines Antriebsstrangs kann also so vorgegangen werden, dass
zum Starten, d. h. zum Anlassen einer Brennkraftmaschine die erste
Kupplungsanordnung 26 in ihren in 2 gezeigten
Ausrückzustand gebracht wird und mithin die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 von
der Kurbelwelle 20 abgekoppelt wird. Das Anlassdrehmoment kann über
einen Anlasserzahnkranz 38 und eine Flexplattenanordnung 40 oder
dgl. auf die Kurbelwelle 20 übertragen werden.
Dieser Anlasserzahnkranz 38 bzw. die Flexplatte 40,
welche eine mit der Kurbelwelle 20 fest verbundene und
mit dieser um die Drehachse A drehbare Anlasseranordnung bilden,
ist im Drehmomentenfluss vor der ersten Kupplungsanordnung 26 an
die Kurbelwelle 20 angebunden, so dass unabhängig
vom Schaltzustand der ersten Kupplungsanordnung 26 über
die Anlasseranordnung 38, 40 immer ein Drehmoment
auf die Kurbelwelle 20 geleitet werden kann. In dieser
Startphase kann ein sehr schnelles Hochdrehen einer Brennkraftmaschine
sichergestellt werden, da diese ohne das zusätzliche Massenträgheitsmoment
der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 beschleunigt
werden kann. Sobald eine bestimmte Drehzahl, beispielsweise die
Leerlaufdrehzahl, erreicht ist, wird die Aktuatoranordnung 34 zum
Einrücken der ersten Kupplungsanordnung 26 aktiviert.
Dabei wird die Primärseite 12 an die Kurbelwelle 20 angekoppelt
und ein Drehmoment von der Kurbelwelle 20 auf die Primärseite 12 und über
die Dämpferelementenanordnung 16 auf die Sekundärseite 14 geleitet.
Diese kann beispielsweise fest mit einer als Abtriebsorgan wirksamen
Abtriebswelle 42, beispielsweise Getriebeeingangswelle,
verbunden sein, kann aber auch über eine hier nicht weiter
dargestellte zweite Kupplungsanordnung, die nach Art einer herkömmlichen
Reibungskupplung aufgebaut sein kann, an die Abtriebswelle 42 an-
bzw. von dieser abgekoppelt werden, beispielsweise, um Schaltvorgänge
in einem folgenden Getriebe durchzuführen.
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Die 3 und 4 zeigen
eine abgewandelte Ausgestaltungsform, wobei ein Unterschied primär
in der Ausgestaltung der ersten Kupplungsanordnung 26 besteht.
Bei dieser Ausgestaltungsform ist die Kupplungsscheibe 32 mit
der Primärseite 2 feststehend verbunden und im
Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet. An ihrer Innenumfangsfläche
stellt sie den Wechselwirkungsbereich 36, also beispielsweise
eine Reibflächenformation oder eine Innenverzahnungsformation
bereit. Die Kupplungsscheibe 28, hier ausgebildet in Form
mehrerer Kupplungsscheibensegmente, ist radial bewegbar und weist
an ihrem Außenumfang den Wechselwirkungsbereich 30, ebenfalls
in Form einer Reibflächenformation oder einer Axialverzahnungsformation,
auf. Die Aktuatoranordnung 34 ist in Zuordnung zu den Segmenten
der Kupplungsscheibe 28 jeweils mit einer oder mehreren
Zugfedern 44 ausgebildet, die grundsätzlich die erste
Kupplungsanordnung 26 in Richtung eines ausgekuppelten
Zustands stellen. Bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl bzw. einer
entsprechenden Grenzfliehkraft genügt die Vorspannkraft
der Zugfedern 44 nicht mehr, und die Kupplungsscheibe 28 bzw.
deren Segmente werden sich nach radial außen in Drehkopplungseingriff
mit der Kupplungsscheibe 32 bewegen.
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Man
erkennt aus der Erläuterung der in den 3 und 4 gezeigten
Ausgestaltung, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung der Ausdruck ”Kupplungsscheibe” in
allgemeinem Sinne zu verstehen ist, also eine Baugruppe ist, die
dazu dient in Wechselwirkung mit einer jeweils anderen ”Kupplungsscheibe” in
einen die Drehmomentübertragung gewährleistenden
Reib- oder Formschlusseingriff zu gelangen. Dies bedeutet jedoch
nicht zwingendermaßen, dass hier auch eine scheibenartige
Konfiguration vorliegen muss.
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Bei
den Ausgestaltungsformen der 1–4 erkennt
man, dass die erste Kupplungsanordnung 26 in einem Volumenbereich
angeordnet ist, der im Wesentlichen nach radial außen begrenzt
ist durch die Dämpferelemntenanordnung 16. Dies
bedeutet, der Gesamtaufbau kann sehr bauraumeffizient gehalten werden.
Die 5 und 6 zeigen eine Abwandlung der
in den 1 und 2 gezeigten Ausgestaltungsform,
bei welcher die erste Kupplungsanordnung 26 nicht mehr
in dem radial nach außen von der Dämpferelementenanordnung 16 begrenzten Volumenbereich
angeordnet ist, sondern axial angrenzend an die Primärseite 12.
Die Kupplungsscheibe 28 ist dabei beispielsweise zusammen
mit dem Flansch 22 mit der Kurbelwelle 20 fest
verbunden. Die Aktuatoranordnung 34 wirkt zwischen der
Außenseite der Primärseite 12 und der Kupplungsscheibe 32 und
kann diese in Drehmomentübertragungseingriff mit der Kupplungsscheibe 28 pressen,
wie in 5 gezeigt. Es sei auch hier darauf hingewiesen,
dass für die Aktuatoranordnung 34 jedwede Anordnung
mit elektromagnetischer Betätigung oder Druckfluidbetätigung
möglich ist, wobei im Falle einer elektromagnetischen Betätigung
beispielsweise durch Schleifkontakte für die Zufuhr elektrischer
Energie zu sorgen ist. Im Falle einer Druckfluidbetätigung
kann durch eine Drehdurchführung das erforderliche Druckfluid
in Richtung zur Aktuatoranordnung 34 geleitet werden.
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Die 7 und 8 zeigen
eine Variante, welche weitestgehend der in den 3 und 4 gezeigten
Ausführungsform entspricht. Auch hier ist die erste Kupplungsanordnung 26 nicht
mehr in dem von der Dämpferelementenanordnung 16 umgebenen
Volumenbereich angeordnet, sondern axial angrenzend an die Primärseite 12 an
deren motorzugewandt positionierter Seite.
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Die 9 und 10 zeigen
eine Ausgestaltungsform, bei welcher die Kupplungsscheibe 28 der
ersten Kupplungsanordnung 26 axial beweglich auf dem Flansch 22,
mit diesem jedoch drehfest gehalten ist. Die Kupplungsscheibe 32 ist
wieder an der axialen Außenseite der Primärseite 12 vorgesehen. Eine
Betätigungshebelanordnung 46, die in einem Schwenkabstützbereich 48 bezüglich
einer fest stehenden Baugruppe, beispielsweise einem Motorgehäuse
um eine Schwenkachse schwenkbar getragen ist, belastet über
ein Drehentkopplungslager 50 die Kupplungsscheibe 28.
Diese kann beispielsweise in Richtung der in 10 dargestellten
Ausrückstellung vorgespannt sein, beispielsweise durch
eine Vorspannfeder oder dergleichen. Durch Verschwenkung der Betätigungshebelanordnung 46 von
dem in 10 dargestellten Schwenkzustand
zu dem in 9 dargestellten Schwenkzustand
wird die Kupplungsscheibe 28 axial auf die Kupplungsscheibe 32 zu
bewegt, so dass deren Wechselwirkungsbereiche 30, 36 in
Drehkopplungseingriff gebracht werden können.
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Die
Betätigungshebelanordnung 46, die auch als Teil
einer Aktuatoranordnung betrachtet werden kann, kann durch eine
hydraulisch wirksame Zylinderanordnung, eine Elektromagnetanordnung oder
dergleichen um ihre Schwenkachse verschwenkt werden und dabei die
Kupplungsscheibe 28 axial bewegen.
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Ein
Vorteil dieser Ausgestaltungsvariante ist, dass es nicht erforderlich
ist, durch Schleifkontakte oder eine Drehdurchführung eine
mit der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 rotierende
Aktuatoranordnung mit der erforderlichen Aktuatorenergie zu speisen.
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Es
ist selbstverständlich, dass auch bei dieser Ausgestaltungsform,
bei welcher die Primärseite 12 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 insbesondere
in der Anlassphase von der Kurbelwelle 20 entkoppelt werden
kann, die zum Starten erforderliche Energie direkt auf die Kurbelwelle
geleitet werden kann, beispielsweise durch eine in den 9 und 10 nicht
dargestellte Anlasseranordnung, wie sie in den 1–4 erkennbar
ist. Selbiges gilt selbstverständlich auch für
die Ausgestaltungsvarianten der 5–8.
Es sind grundsätzlich auch andere Anlasseranordnungen denkbar,
beispielsweise kann ein Rotor einer Starter-Generator-Anordnung
mit der Kurbelwelle 20 verbunden sein.
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Die 11 und 12 zeigen
eine weitere Ausgestaltungsvariante, bei welcher die erste Kupplungsanordnung 26 nicht
nur dazu dient, wahlweise die Primärseite 12 an
die Kurbelwelle 20 an- bzw. von dieser abzukoppeln. Vielmehr
kann durch die erste Kupplunsganordnung 26 eine direkte
Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der als Antriebsorgan
wirksamen Kurbelwelle 20 und der beispielsweise in Form
einer Getriebeeingangswelle bereitgestellten Abtriebswelle hergestellt
werden.
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Man
erkennt in den 11 und 12, dass bei
dieser Ausgestaltungsvariante die Kupplungsscheibe 32 an
der Primärseite 12 feststehend angeordnet ist.
Die Kupplungsscheibe 28 ist vermittels der hier am Flansch 22 vorgesehenen
Aktuatoranordung 34 bezüglich des Flansches 22 axial
bewegbar, mit diesem aber beispielsweise durch Keilverzahnung zur
gemeinsamen Drehung gekoppelt. Durch vermittels der Aktuatoranordnung 34 ausgelöste
Axialbewegung können die Wechselwirkungsbereiche 30, 36 wahlweise
in und außer Eingriff gebracht werden, um somit die Primärseite 12 an
die Kurbelwelle 20 anzukoppeln, oder von dieser abzukoppeln.
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Man
erkennt in den 11 und 12 weiter,
dass die Sekundärseite 14 über ein Drehentkopplungslager 52 von
der Abtriebswelle 42 grundsätzlich drehentkoppelt
gehalten ist. Durch eine in der 11 schematisch
angedeutete zweite Kupplungsanordung 54, beispielsweise
ausgebildet in Form einer herkömmlichen Reibungskupplung,
die auch zum Durchführen von Schaltvorgängen zu
aktivieren ist, kann wahlweise die Sekundärseite 14 an
die Abtriebswelle 42 angekoppelt bzw. von dieser abgekoppelt
werden. Die Anlasseranordnung 38, 40 ist bei dieser
Ausgestaltungsvariante mit der Abtriebswelle 42 permanent
gekoppelt. Um hier ein gegenseitiges Stören mit der zweiten
Kupplungsanordung 54 zu vermeiden, könnte diese
Anlasseranordnung 38, 40, die auch in Form eines
Rotors einer Elektromaschine oder dergleichen bereitgestellt sein
könnte, auch axial folgend auf die zweite Kupplungsanordnung 54, zwischen
dieser und einem Getriebe angeordnet sein.
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Mit
der Abtriebswelle 42 ist eine dritte Kupplungsscheibe 56 fest
gekoppelt. Auch diese weist in ihrem radial äußeren
Bereich einen Wechselwirkungsbereich 58 auf, beispielsweise
in Form einer Reibflächenformation oder einer Axialverzahnungsformation.
Die Kupplungsscheibe 28 ist durch die Aktuatoranordnung 34 zwischen
zwei Zuständen hin und her bewegbar. In dem in 11 dargestellten Zustand
ist der Wechselwirkungsbereich 30 der Kupplungsscheibe 28 in
Drehkopplungseingriff mit dem Wechselwirkungsbereich 36 der
Kupplungsscheibe 32 an der Primärseite, so dass
eine Ankopplung der Primärseite an die Kurbelwelle 20 gewährleistet
ist. Dies ist der normale Fahrzustand, in welchem dann durch Betätigung
der zweiten Kupplungsanordnung 54 der Drehmomentübertragungsfluss zwischen
der Sekundärseite 14 und der Abtriebswelle 42 wahlweise
unterbrochen werden kann, beispielsweise, um in einem Getriebe Schaltvorgänge durchzuführen.
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In
einem zweiten Zustand ist der Wechselwirkungsbereich 30 der
Kupplungsscheibe 28 in Drehkopplungseingriff mit dem Wechselwirkungsbereich 58 der
Kupplungsscheibe 56 an der Abtriebswelle 42. In
diesem Zustand ist dann die Primärseite 12 von
der Kurbelwelle 20 abgekoppelt, und es ist eine direkte
Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Kurbelwelle 20 und
der Abtriebswelle 42 hergestellt. In diesem Zustand kann
zum Anlassen einer Brennkraftmaschine dann auch die zweite Kupplungsanordnung 54 in
ihren Ausrückzustand gebracht werden, so dass auch sicher
gestellt ist, dass die Sekundärseite 14 von der
Abtriebswelle 42 abgekoppelt ist und beim Übertragen
eines Anlassdrehmoments auf die Abtriebswelle 42 und über
die erste Kupplungsanordnung 26 auf die Kurbelwelle 20 das Massenträgheitsmoment
der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 vollständig
entkoppelt ist.
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Diese
in den 11 und 12 gezeigte Ausgestaltungsvariante
kann beispielsweise dann besonders vorteilhaft sein, wenn eine derartige
Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 in einem
Hybridantrieb vorgesehen ist und die Anlasseranordnung die Elektromaschine
des Hybridantriebs umfasst, die dann im Drehmomentenfluss zwischen
der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 und
einem Getriebe angeordnet ist. Diese Elektromaschine 10 kann
zum Starten der Brennkraftmaschine genutzt werden. Durch Ausrücken
der zweiten Kupplungsanordnung 54 kann dafür gesorgt
werden, dass im Elektroantriebszustand die Brennkraftmaschine vollständig
abgekoppelt ist, wozu auch die erste Kupplungsanordnung 26 in
den in 11 gezeigten Zustand zu stellen
ist, in welchem eine Drehmomentübertragungskopplung zwischen
der Kurbelwelle 20 und der Abtriebswelle 42 nicht
besteht.
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Die 13 und 14 zeigen
eine Ausgestaltungsvariante, bei welcher die erste Kupplungsanordnung 26 grundsätzlich
wieder durch Fliehkrafteinwirkung schaltbar ist. Wie man in 14 deutlich erkennt,
umfasst die Aktuatoranordnung 34 mehrere durch Zugfedern 44 nach
radial innen vorgespannte Schiebekeile 60, welchen eine
diese radial außen umgebende Gegenkeilanordnung 62 an
der Kupplungsscheibe 28 zugeordnet ist. Die Kupplungsscheibe 28 ist
auf dem Flansch 22 axial bewegbar, mit diesem jedoch durch
miteinander in Eingriff stehende Verzahnungsformationen zur Drehung
um die Drehachse A gekoppelt.
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Im
Zustand geringer Drehzahl reicht die Fliehkraft nicht aus, um die
Schiebekeile 60 entgegen der Vorspannwirkung der Zugfedern 44 nach
radial außen in Eingriff mit der Gegenkeilanordnung 62 vorzuspannen.
Bei Erreichen einer bestimmten Grenzdrehzahl, beispielsweise der
Leerlaufdrehzahl oder kurz davor, ist die Fliehkraft jedoch groß genug,
um die Schiebekeile 60 nach radial außen vorzuspannen.
Durch die miteinander in Eingriff tretenden Keilflächen
wird eine die Kupplungsscheibe 28 axial belastende Kraft
erzeugt, die diese beispielsweise entgegen der Wirkung einer Vorspannfeder
aus ihrem Drehkopplungszustand mit der Kupplungsscheibe 56 in
den Drehkopplungszustand mit der Kupplungsscheibe 32 an
der Primärseite 12 bringt, wie in 13 dargestellt.
Hier ist also die Aktuatoranordnung 34 fliekraftabhängig
wirksam, so dass die Zufuhr von Aktivierungsenergie in den Bereich
der Torsionsschwingungsdämpferanordnung über Schleifkontakte
oder eine Drehdurchführung hier nicht erforderlich ist.
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Eine
weitere Variante mit zwischen zwei Kopplungszuständen umschaltbarer
erster Kupplungsanordnung 26 ist in den 15 und 16 gezeigt.
Bei dieser Variante umfasst die Kupplungsscheibe 28 mehrere
grundsätzlich mit der Kurbelwelle 20 bzw. dem
Flansch 22 drehfeste, jedoch radial verlagerbare Segmente,
die jeweils unter der Vorspannung einer Zugfeder 44 nach
radial innen vorgespannt sind. Bei vergleichsweise kleiner Drehzahl und
entsprechend geringer Fliehkrafteinwirkung auf die Segmente der
Kupplungsscheibe 28 sind diese durch die zugeordneten Zugfedern 44 nach
radial innen vorgespannt gehalten und in Drehmomentübertragungskopplung
mit der Kupplungsscheibe 56 an der Abtriebswelle 42.
Nimmt die Drehzahl der Kurbelwelle 20 zu oder übersteigt
die damit ebenfalls ansteigende Fliehkraft einen bestimmten Grenzwert, bewegen
sich die Segmente der Kupplungsscheibe 28 nach radial außen,
wobei die Drehkopplung zwischen der Kurbelwelle 20 und
der Abtriebswelle 42 aufgehoben wird und eine Drehkopplung
zwischen der Kurbelwelle 20 und der Primärseite 14 hergestellt wird.
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Die 17 und 18 zeigen
eine Variante, bei welcher die Kupplungsscheibe 28 zum
Umschalten zwischen den beiden Kopplungszuständen wieder
axial bewegbar ist. Hierzu dient eine Betätigungshebelanordnung 46,
wie sie bereits auch in der Ausgestaltungsform der 9 und 10 zum
Einsatz kommt. Die Betätigungshebelanordnung 46 belastet einen,
ggf. mehrere, grundsätzlich nicht um die Drehachse A drehabaren
Betätigungsstössel 64, der über ein
Drehentkopplungslager 54 auf die Kupplungsscheibe 28 einwirkt.
Diese kann beispielsweise zur Drehmomentkopplung mit der Kupplungsscheibe 56 durch
eine Vorspannfeder vorgespannt sein und durch die Einwirkung des
Stössels 64 in entgegengesetzter Richtung, also
in Richtung auf die Kupplungsscheibe 32 an der Primärseite 12 zu,
belastet werden.
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Man
erkennt in 17, dass der bzw. die Stössel 64 die
Sekundärseite 14 axial durchsetzen. Hierzu ist
ein beispielsweise ringartiger Führungsbereich 66 für
den Stössel 64 vorgesehen. Dieser ist nach radial
außen durch das Drehentkopplungslager 52 zur Sekundärseite 14 drehentkoppelt
und ist nach radial innen durch ein Drehentkopplungslager 68 zur Abtriebswelle 42 drehentkoppelt,
die an ihrem freien Ende die Kupplungsscheibe 56 trägt.
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Die
in den 17 und 18 nicht
weiter dargestellte Aktuatoranordnung beaufschlagt die Betätigungshebelanordnung 46 zur
Verschwenkung und dabei Verstellung der ersten Kupplungsanordnung 26 zwischen
ihren beiden Kupplungszuständen.
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Bei
der in den 19 und 20 dargestellten
Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 ist die
Betätigungshebelanordnung 46 primärseitig
angeordnet, d. h. der bzw. die Stössel 64 und
der zugeordnete Führungsring 66 sind radial innerhalb
der Primärseite 12 angeordnet und bezüglich
dieser durch das Drehentkopplungslager 24 drehentkoppelt.
Die Drehentkopplung bezüglich der Kurbelwelle 20 bzw. des
Flansches 22 erfolgt über ein Drehentkopplungslager 68.
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Die
Kupplungsscheibe 28 ist auf dem Flansch 22 axial
bewegbar, mit diesem jedoch drehfest, und kann durch axiale Verschiebung
vermittels der Stössel 64 zwischen den in den 19 und 20 gezeigten
Kupplungszuständen umgeschaltet werden. Auch hier kann
wieder vorgesehen sein, dass die Kupplungsscheibe 28 in
einen ihrer Kopplungszustände vorgespannt ist und entgegen
dieser Vorspannung dann durch den bzw. die Stössel 64 verschoben
werden kann.
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Durch
die vorliegende Erfindung ist die Möglichkeit geschaffen,
insbesondere in der Startphase eines Antriebsaggregats, also beispielsweise
beim Anlassen einer Brennkraftmaschine, die zu beschleunigende Masse
deutlich zu reduzieren, indem eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung
vollständig abgekoppelt wird. Je nachdem, ob das zum Anlassen
erforderliche Drehmoment im Kraftfluss vor der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
oder hinter der Torsionsschwingungsdämpferanordnung eingeleitet
wird, ist es dabei, wie in den Ausführungsformen der 1–10 gezeigt,
ausreichend, die Primärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
von einem Antriebsorgan abzukoppeln. Wird dieses zum Anlassen erforderliche
Drehmoment im Kraftfluss hinter der Sekundärseite eingeleitet,
was insbesondere bei Hybridantrieben mit einer Elektromaschine der
Fall sein kann, ist, wie dies die Ausführungsformen der 11–20 zeigen,
zusätzlich noch die Möglichkeit geschaffen, das
Antriebsorgan, also beispielsweise eine Kurbelwelle, und ein Abtriebsorgan,
also beispielsweise eine Getriebeeingangswelle, direkt miteinander
zu koppeln und auch eine Drehabkopplung der Sekundärseite
von dem Abtriebsorgan zu gewährleisten.
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Die
zum Herstellen der verschiedenen Kupplungszustände miteinander
in Drehmomentübertragungswechselwirkung tretenden Wechselwirkungsbereiche
können, je nach den auftretenden Anforderungen, entweder
reibend wirksam sein, also jeweilige Reibflächenformationen
umfassen, oder können formschlüssig wirksam sein,
also jeweilige Verzahnungsformationen, entweder mit axial oder radial
gerichteten Zähnen, umfassen. Dabei kann die erste Kupplungsanordnung
zum Übertragen größerer Drehmomente insbesondere
dann, wenn sie reibend wirksam ist, auch mehrere hintereinander
geschaltete Kupplungsbereiche nach Art einer Doppelkupplung bzw.
auch nach Art einer Lamellenkupplung umfassen.
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Die
in verschiedenen Bereichen wirksamen Drehentkopplungslager, welche
die Relativdrehbarkeit verschiedener Systembereiche bezüglich
einander gewährleisten, können als Wälzkörperlager,
also beispielsweise Kugellager, oder auch als Gleitlager ausgeführt
sein.
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Weiter
sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Primärseite
und die Sekundärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
zum Bereitstellen der erforderlichen Schwingungsdämpfungscharakteristik
mit den hierfür jeweils erforderlichen Massen- bzw. Massenträgheitsmomenten
ausgebildet sein können, beispielsweise auch dadurch, dass
zusätzliche Masseteile an Aufbaukomponenten der Primärseite
oder/und der Sekundärseite festgelegt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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