DE102009042838A1

DE102009042838A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102009042838A1
Application number: DE102009042838A
Authority: DE
Inventors: Stephan Maienschein
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: DE102009042838B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer insbesondere für einen hybridischen Antriebsstrang mit einer Anordnung radial innerhalb eines Rotors. Zur Erhöhung der Kapazität der Reibeinrichtung im Drehschwingungsdämpfer wird parallel zu dieser außerhalb des Drehschwingungsdämpfers eine weitere Reibeinrichtung vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer insbesondere in Verbindung mit einer Nasskupplung in einem hybridischen Antriebsstrang.
Nasskupplungen sind beispielsweise aus der EP 822 350 A2 bekannt. Dabei werden mehrere Reiblamellen von einem hydraulisch verlagerten Kolben gegen eine axial feste Endlamelle verspannt, die abwechselnd eingangsseitig und ausgangsseitig angeordnet sind, so dass durch das mittels des axial von einem Druckmittelstrom beaufschlagten Kolbens erfolgende axiale Verpressen der Reiblamellen gegeneinander ein Reibeingriff entsteht.
Im Drehmomentfluss vor oder nach der Nasskupplung kann in bekannter Weise weiterhin ein Drehschwingungsdämpfer vorgesehen sein, der von der Antriebseinheit, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, in den Antriebsstrang eingetragene Drehmomentschwingungen dämpft. Drehschwingungsdämpfer bestehen aus einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, die entgegen der Wirkung von in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeichern gegeneinander begrenzt verdrehbar sind. Dabei nehmen bei Auftreten von Drehmomentspitzen die Energiespeicher kinetische Energie auf und geben diese in den Tälern der Drehmomentspitzen wieder an den Antriebsstrang ab. Um eine Hysterese dieses Vorgangs gezielt einzuführen, werden zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil Reibeinrichtungen vorgesehen, die während einer Relativverdrehung von Ein- und Ausgangsteilen ein Reibmoment aufbauen. Reibeinrichtungen können aus jeweils einer eingangsseitig und ausgangsseitig zugeordneten Reibfläche gebildet sein, deren Reibeingriff mittels eines axial wirksamen Energiespeichers festgelegt wird.
Insbesondere bei der Anwendung von Drehschwingungsdämpfern in hybridischen Antrieben, bei denen der Rotor einer Elektromaschine an den Drehschwingungsdämpfer gekoppelt ist und der Drehschwingungsdämpfer radial innerhalb des Rotors bei kleinen Durchmessern angeordnet ist, kann eine Reibeinrichtung nach dem Stand der Technik überlastet sein.
Es ergibt sich daher die Aufgabe insbesondere für einen hybridischen Antriebsstrang einen Drehschwingungsdämpfer vorzuschlagen, der eine verbesserte Reibeinrichtung insbesondere mit höherer Kapazität aufweist.
Die Aufgabe wird durch einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Eingangsteil und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung zumindest eines in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeichers verdrehbaren Ausgangsteil mit einer ersten Reibeinrichtung, die zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil ein Reibmoment ausbildet, gelöst, wobei parallel zu der Reibeinrichtung außerhalb des Drehschwingungsdämpfers eine zweite Reibeinrichtung wirksam ist. Die Anordnung einer zweiten Reibeinrichtung außerhalb des Drehschwingungsdämpfers eignet sich insbesondere für Drehschwingungsdämpfer, die radial innerhalb eines Rotors einer Elektromaschine angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine infolge der Anordnung auf dem kleineren Durchmesser weniger effektive Reibeinrichtung mittels der zusätzlichen Reibeinrichtung ergänzt werden, so dass zur Dämpfung notwendige Reibmomente in ausreichender Weise zur Verfügung gestellt werden können. Insbesondere eignet sich ein Drehschwingungsdämpfer mit einer zusätzlichen Reibeinrichtung für Antriebsstränge, bei denen der Rotor der Elektromaschine direkt mit dem Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise mit dessen Eingangsteil gekoppelt ist, so dass durch die hohe schwingfähige Masse des Rotors notwendige Reibmomente zu deren Dämpfung bereitgestellt werden können.
In vorteilhafter Weise wird der Drehschwingungsdämpfer seriell zu einer Nasskupplung angeordnet, wobei beide in einem gemeinsamen Gehäuse, das in vorteilhafter Weise radial innerhalb des Rotors angeordnet ist, untergebracht sind.
Die erste Reibeinrichtung kann dabei radial außerhalb der bei der Verdrehung von Ein- und Ausgangsteil gegeneinander in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher angeordnet sein, so dass ein vergleichsweise großer Reibradius ermöglicht wird. Beispielsweise kann der Drehschwingungsdämpfer aus zwei das Eingangsteil bildenden Scheibenteilen gebildet sein, die miteinander fest verbunden sind und zwischen denen das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers angeordnet ist. Dabei kann die Reibeinrichtung zwischen einem Scheibenteil und dem Ausgangsteil in Form einer Tellerfeder oder eines anderen axial wirksamen Energiespeichers verspannt sein.
Die zweite Reibeinrichtung kann radial innerhalb der in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher angeordnet sein und parallel zu der ersten Reibeinrichtung zwischen einem mit dem Eingangsteil verbundenen Bauteil und dem Ausgangsteil verspannt sein, so dass die zweite Reibeinrichtung axial beabstandet zum Drehschwingungsdämpfer angeordnet ist. Um einen Reibkontakt zu dem zwischen den beiden Scheibenteilen des Eingangsteils angeordneten Ausgangsteil ausbilden zu können, kann dabei ein Scheibenteil am Innenumfang radial ver kürzt sein und im Bereich des Innenumfangs mit dem Bauteil, mit dem die Reibeinrichtung ausgebildet werden soll, drehfest verbunden, beispielsweise vernietet sein.
Eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers kann eine Reibeinrichtung enthalten, bei dem das mit dem Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers in Reibeingriff tretende beziehungsweise die zweite Reibeinrichtung bildende Bauteil das Ausgangsteil der Nasskupplung ist. Hierzu kann in einfacher Weise die zweite Reibeinrichtung durch einen zwischen den beiden Ausgangsteilen verspannten, axial wirksamen Energiespeicher, beispielsweise eine Tellerfeder, gebildet sein.
Alternativ kann an einem der beiden Ausgangsteile zumindest eine Reiblamelle drehfest eingehängt sein, die zwischen den beiden Ausgangsteilen mittels eines axial wirksamen Energiespeichers wie Tellerfeder verspannt wird. Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Reiblamelle beispielsweise in über den Umfang verteilte Bolzen oder Nieten zur Verbindung des Ausgangsteils der Nasskupplung, beispielsweise den radial inneren Lamellenträger, und dem Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers eingehängt werden, wobei die Reiblamelle einen Reibeingriff in den Lamellenträger ausübt und dabei von einer Tellerfeder oder einem anderen axial wirksamen Energiespeicher beaufschlagt wird, die sich am Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers abstützen. Zwischen dem Energiespeicher und der Reiblamelle können weitere, beispielsweise abwechselnd dem einen und anderen Ausgangsteil zugeordnete Reiblamellen angeordnet sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, weiterhin zumindest eine an einem Ausgangsteil vorgesehene Reibfläche mit einem Reibbelag zu versehen, der beispielsweise aus einem Papierbelag gebildet oder durch Oberflächenbeschichtung aufgebracht sein kann, so dass gegenüber einem Reibungskoeffizienten von Stahl/Stahl ein erhöhter Reibkoeffizient einer Paarung Stahl/Reibbelag erzielt werden kann. In vergleichbarer Weise können zwischen einer reinen Stahl/Stahl-Paarung Reibringe aus Kunststoff verwendet werden oder eine Reiblamelle zumindest einseitig mit einem Reibbelag ausgestattet werden. Weiterhin können den Ausgangsteilen zugeordnete und jeweils abwechselnd von diesen mitgenommene Reiblamellen vorgesehen sein, die beispielsweise von einem Ausgangsteil radial außen und vom anderen Ausgangsteil radial innen mitgenommen werden, wobei diese von einem weiteren Bauteil beispielsweise dem Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers axial mittels eines Energiespeichers wie Tellerfeder beaufschlagt werden.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Drehschwingungsdämpfer mit einer Nasskupplung im Teilschnitt mit einer ersten und zweiten Reibeinrichtung
und
2 bis 5 Details verschiedener Ausführungsformen von zweiten Reibungseinrichtungen.
1 zeigt eine um eine Drehachse 2 angeordnete Drehmomentübertragungseinrichtung 100 im Teilschnitt. Der Drehschwingungsdämpfer 1 und die Nasskupplung 3 sind zueinander axial benachbart in dem Gehäuse 4 untergebracht. Das Gehäuse 4 ist in einem Bauraum zwischen einer nicht dargestellten, das Gehäuse 4 antreibenden Antriebseinheit wie Brennkraftmaschine und einem Getriebe, von dem lediglich das Getriebegehäuse 5 und die darin verdrehbare Getriebeeingangswelle 6 dargestellt sind, angeordnet. Das Gehäuse 4 fügt sich zudem in den radial begrenzten Bauraum innerhalb eines Rotors 7 ein.
Das Gehäuse 4 ist einerseits mit der auf der Getriebeeingangswelle 6 verdrehbar gelagerten Gehäusenabe 8 dicht verbunden wie geschweißt und einer mittels des Wälzlagers 9 an dem Getriebegehäuse 5 verdrehbar aufgenommenen und zentrierten Getriebenabe 10 verdrehbar aufgenommen und mittels des Dichtrings 11 abgedichtet. Die Getriebenabe 10 nimmt zudem drehfest und axial beabstandet zu der Wandung 12 des Gehäuses 4 das als Scheibenteil ausgebildete und mit dem Rotor 7 fest verbundene Antriebsteil 13 auf, so dass der Rotor 7 ebenfalls auf der Getriebenabe 10 zentriert ist.
Das aus dem ersten Scheibenteil 14 und dem mit diesem fest und axial beabstandet angeordneten zweiten Scheibenteil 15 gebildete Eingangsteil 16 ist mittels einer Verzahnung 17 mit der Getriebenabe 10 drehfest und axial verbunden. Das Ausgangsteil 18 des Drehschwingungsdämpfers 1 ist einteilig mit der Dämpfernabe 19 verbunden. Die Dämpfernabe 19 ist mittels des Festlagers 20 verdrehbar an der Gehäusenabe 8 aufgenommen und mittels einer Verzahnung 21 mit der Getriebeeingangswelle 6 drehfest verbunden. Die Getriebenabe 10 greift mittels eines axialen Ansatzes in eine ringförmige Ausnehmung 22 der Dämpfernabe 19 ein.
Das Eingangsteil 16 und das Ausgangsteil 18 des Drehschwingungsdämpfers 1 sind begrenzt gegeneinander entgegen der Wirkung der in Umfangsrichtung wirksamen, über den Umfang verteilten Energiespeicher 23, die hier als ineinander geschachtelte Schraubenfedern gebildet sind, verdrehbar.
Radial außerhalb der Energiespeicher 23 ist die erste Reibeinrichtung 24 angeordnet, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem axial wirksamen Energiespeicher 25 wie Tellerfeder gebildet ist, der sich an jeweils einer Kontaktfläche des ersten Scheibenteils 14 eingangsseitig und des Ausgangsteils 18 ausgangsseitig abstützt. Bei einer Verdrehung von Eingangsteil 16 gegenüber dem Ausgangsteil 18 entwickelt sich ein Reibmoment, das gegebenenfalls Drehschwingungen dämpft, indem das Zurückdrehen des entgegen der Wirkung der Energiespeicher 23 verdrehten Ein- und Ausgangsteils mit einer Hysterese beaufschlagt wird.
Der Drehschwingungsdämpfer 1 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Nasskupplung 3 nachgeschaltet, so dass das Ausgangsteil 26 der Nasskupplung 3 durch den radial inneren Lamellenträger 27 gebildet wird und mittels der über den Umfang verteilten Abstandsbolzen 33 mit dem Eingangsteil 16 – hier in Form des zweiten Scheibenteils 15 – des Drehschwingungsdämpfers 1 fest verbunden wie vernietet ist. In dem Übergangsbereich zwischen dem Ausgangsteil 26 der Nasskupplung 3 und dem Eingangsteil 16 des Drehschwingungsdämpfers 1 ist die zweite Reibeinrichtung 28 axial beabstandet zum Drehschwingungsdämpfer 1 und außerhalb der von diesem umrissenen Bauraum angeordnet. Die Reibeinrichtung 28 ist zwischen dem mit dem zweiten Scheibenteil 15 drehenden Ausgangsteil 26 und dem Ausgangsteil 18 des Drehschwingungsdämpfers 1 wirksam, so dass der Drehschwingungsdämpfer 1 auf entsprechend engem Bauraum untergebracht werden kann. Die zweite Reibeinrichtung 28 ist dabei in einem von der Nasskupplung 3 freigelassenen Raum untergebracht. Um einen Zugriff der Reibeinrichtung 28 auf das Ausgangsteil 18 freizugeben, ist der Innenumfang des zweiten Scheibenteils 15 radial erweitert und das Ausgangsteil 18 weist einen entsprechenden Knick 29 auf, der eine Anlagefläche 30 für die zweite Reibeinrichtung 28 der eingangsseitigen Anlagefläche 31, die durch das radial nach innen erweiterten Ausgangsteils 26 in Form des Lamellenträgers 27 gebildet ist, näher bringt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zweite Reibeinrichtung 28 durch einen axial wirksamen Energiespeicher 32 in Form einer Tellerfeder gebildet.
2 zeigt die zweite Reibeinrichtung 28 der 1 im Detail. Der axial wirksame Energiespeicher 32 stützt sich jeweils zwischen der Anlagefläche 31 des Lamellenträgers 27 und der Anlagefläche 30 des Ausgangsteils 18 ab. Durch die Verbindung des Lamellenträgers 27 mit dem zum Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers gehörigen zweiten Scheibenteil 15 über die Abstandsbolzen 33 entspricht die Verdrehung des Lamellenträgers 27 dem Verdrehwinkel von Ein- und Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers, so dass der Reibeingriff des Energiespeichers 32 ein Reibmoment über den gesamten Verdrehwinkel von Ein- und Ausgangsteil bereitstellt. Zur Festlegung der Verdrehung des Energiespeichers 32 kann diese durch ein im Ausgangsteil 18 eingebrachtes Radialprofil 34 eingehängt sein. Hierzu weist der Energiespeicher entsprechende Ausnehmungen auf. Eine Relativverdrehung erfolgt dann nur noch zwischen dem Energiespeicher 32 und der Anlagefläche 31 des Lamellenträgers 27.
3 zeigt eine alternative, zu der zweiten Reibeinrichtung 28 der 1 und 2 ähnliche zweite Reibeinrichtung 28a für die Drehmomentübertragungseinrichtung 100 der 1. Zwischen dem Lamellenträger 27 und dem Ausgangsteil sind Reiblamellen 35, 36, die jeweils am das Ausgangsteil der Nasskupplung bildenden Lamellenträger 27 beziehungsweise dem Ausgangsteil 18 eingehängt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Reiblamelle 35 drehfest an den Abstandsbolzen 33 eingehängt. Hierzu sind in der Reiblamelle entsprechende Ausnehmungen 37 vorgesehen. Die axial um diese Reiblamelle 35 angeordneten Reiblamellen 36 sind an dem Radialprofil 34 drehfest aufgenommen und weisen hierzu komplementäre Ausnehmungen 38 auf. Die Reiblamellen 35, 36 werden gegeneinander mittels des axial wirksamen und sich an der Abstützfläche 30 des Ausgangsteils abstützenden Energiespeichers 32 gegenüber der Anlagefläche 31 des Lamellenträgers 27 beaufschlagt und weisen durch die Ausbildung einer vergrößerten Gesamtreibfläche mit wahlweise anderen Reibpaarungen als Stahl/Stahl ein hohes Reibmoment auf.
4 zeigt eine leicht gegenüber der Reibeinrichtung 28a veränderte Variante einer zweiten Reibeinrichtung 28b mit jeweils nur einer Reiblamelle 35, 36. Dabei wird die in dem Radialprofil 34 des Ausgangsprofils 18 eingehängte Reiblamelle 36 zwischen der Anlagefläche 31 des Lamellenträgers 27 und der an den Abstandsbolzen 33 eingehängten Reiblamelle 35 verspannt. Die Reiblamelle 35 wird durch den Energiespeicher 32 axial verspannt. Zur Bildung eines drehenden Reibeingriffs und damit einer zusätzlichen Reibfläche zwischen dem Energiespeicher 32 und der Reiblamelle 35 ist der Energiespeicher 32 ebenfalls am Radialprofil 34 eingehängt.
5 zeigt eine Ausführungsform einer zweiten Reibeinrichtung 28c, die bezüglich der Verteilung und Anordnung der Reiblamellen 35, 36 der zweiten Reibeinrichtung 28a der 3 entspricht. Im Unterschied hierzu ist der Energiespeicher 32 nicht zwischen den Ausgangsteilen 26 verspannt sondern beaufschlagt die äußere, dem Ausgangsteil 18 zugeordnete Reiblamelle 36 und stützt sich dabei am Eingangsteil 16 des Drehschwingungsdämpfers in Form des zweiten Scheibenteils 15 radial innerhalb der Abstandsbolzen 33 ab. Ein zusätzlich drehender Reibeingriff zwischen der Reiblamelle 36 und dem Energiespeicher 32 kann erzielt werden, wenn dieser drehfest am Scheibenteil 15 oder den Abstandsbolzen 33 eingehängt wird.

1: Drehschwingungsdämpfer
2: Drehachse
3: Nasskupplung
4: Gehäuse
5: Getriebegehäuse
6: Getriebeeingangswelle
7: Rotor
8: Gehäusenabe
9: Wälzlager
10: Getriebenabe
11: Dichtring
12: Wandung
13: Antriebsteil
14: erstes Scheibenteil
15: zweites Scheibenteil
16: Eingangsteil
17: Verzahnung
18: Ausgangsteil
19: Dämpfernabe
20: Festlager
21: Verzahnung
22: Ausnehmung
23: Energiespeicher
24: erste Reibeinrichtung
25: Energiespeicher
26: Ausgangsteil
27: Lamellenträger
28: zweite Reibeinrichtung
28a: zweite Reibeinrichtung
28b: zweite Reibeinrichtung
28c: zweite Reibeinrichtung
29: Knick
30: Anlagefläche
31: Anlagefläche
32: Energiespeicher
33: Abstandsbolzen
34: Radialprofil
35: Reiblamelle
36: Reiblamelle
37: Ausnehmung
38: Ausnehmung
100: Drehmomentübertragungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 822350 A2 [0002]

Claims

Drehschwingungsdämpfer (1) mit einem Eingangsteil (16) und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung zumindest eines in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeichers (23) verdrehbaren Ausgangsteil (18) mit einer ersten Reibeinrichtung (24), die zwischen dem Eingangsteil (16) und dem Ausgangsteil (18) ein Reibmoment ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der ersten Reibeinrichtung (24) außerhalb des Drehschwingungsdämpfers (1) eine zweite Reibeinrichtung (28, 28a, 28b, 28c) wirksam ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (1) radial innerhalb eines Rotors (7) einer Elektromaschine angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) an das Eingangsteil (16) des Drehschwingungsdämpfers (1) gekoppelt ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (1) seriell zu einer Nasskupplung (3) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (1) in einem Gehäuse (4) der Nasskupplung (3) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reibeinrichtung (24) radial außerfalb der in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher (23) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reibeinrichtung (28, 28a, 28b, 28c) radial innerhalb der in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher (23) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reibeinrichtung (28, 28a, 28b, 28c) zwischen einem Ausgangsteil (26) der Nasskupplung (3) und dem Ausgangsteil (18) des Drehschwingungsdämpfers (1) angeordnet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reibeinrichtung (28) durch einen zwischen den beiden Ausgangsteilen (26, 18) verspannten, axial wirksamen Energiespeicher (32) gebildet ist.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der beiden Ausgangsteile (18, 26) zumindest eine Reiblamelle (35, 36) drehfest eingehängt ist, die zwischen den beiden Ausgangsteilen (18, 26) mittels eines axial wirksamen Energiespeichers (31) verspannt wird.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest eine Reiblamelle (35, 36) drehfest in ein Ausgangsteil (18, 26) eingehängt ist, die von einem axial wirksamen Energiespeicher (31) zwischen einem der Ausgangsteile (18, 26) und dem Eingangsteil (16) des Drehschwingungsdämpfers (1) verspannt sind.
Drehschwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der axial wirksame Energiespeicher (31) eine Tellerfeder ist.