-
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem ersten Drehteil, einem um eine Rotationsachse der Drehmomentübertragungseinrichtung gegenüber dem ersten Drehteil verdrehbaren zweiten Drehteil und einer zwischen dem ersten Drehteil und dem zweiten Drehteil zwischengeschalteten Dämpfereinrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in dem Antriebsstrang, wobei die Dämpfereinrichtung mindestens einen Energiespeicher aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Reibungskupplung mit einer entsprechenden Drehmomentübertragungseinrichtung.
-
Ein Großteil heutiger Kraftfahrzeuge wird von Verbrennungsmotoren angetrieben. In den Brennräumen von Verbrennungsmotoren laufen Verbrennungsvorgänge ab, die durch ihre bauartbedingte Betriebsweise ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf die den Antriebsstrang antreibende Kurbelwelle übertragen. Infolgedessen treten Dreh- oder Torsionsschwingungen auf, zu deren Dämpfung sogenannte Drehschwingungsdämpfer und/oder Drehschwingungstilger eingesetzt werden. Drehschwingungsdämpfer sind beispielsweise in Kupplungsscheiben einer Reibungskupplung oder in solchen Zweimassenschwungrädern integriert. Eine besondere Bauform eines Drehschwingungstilgers ist die Fliehkraftpendeleinrichtung, bei dem Pendelmassen auf Pendelbahnen mit Umfangs- und Radialanteil verlagerbar angeordnet sind, sodass die Pendelmassen bei Drehschwingungen unterschiedliche Radien einnehmen und damit das Trägheitsmoment des die Pendelmassen aufnehmenden Bauteils erhöht und das Bauteil damit kurzzeitig abgebremst wird. Fliehkraftpendeleinrichtungen werden zumeist in einem Zweimassenschwungrad oder mit einer Kupplungseinheit einer Reibungskupplung im Antriebsstrang verbaut.
-
Die eingangs erwähnte Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ist beispielsweise als Zweimassenschwungrad und eine derartige Reibungskupplung ist beispielsweise als Doppelkupplung aus der
DE 10 2011 014 933 A1 bekannt. Das Zweimassenschwungrad weist ein Eingangsteil, ein um eine Rotationsachse des Schwungrades gegenüber dem Eingangsteil verdrehbares Ausgangteil und eine zwischen das Eingangsteil und das Ausgangsteil zwischengeschaltete Dämpfereinrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in dem Antriebsstrang auf, wobei die Dämpfereinrichtung mindestens einen Energiespeicher, genauer gesagt mindestens eine Bogenfeder, aufweist.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung und eine Reibungskupplung mit einer entsprechenden Drehmomentübertragungseinrichtung anzugeben, bei denen diese Drehmomentübertragungseinrichtung robust ausgeführt ist und zielgerichtet wirkt.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
-
Bei der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Dämpfereinrichtung weiterhin zumindest eine Laufrolle und das zweite Drehteil eine Laufbahn mit Umfangs- und Radialanteil für diese Laufrolle oder jeweils eine solche Laufbahn für jede der Laufrollen aufweist, wobei die zumindest eine Laufrolle mittels des mindestens einen Energiespeichers in radialer Richtung oder einer Richtung mit einer Radialkomponente an die zumindest eine Laufbahn angepresst wird.
-
Die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung hat den Vorteil, dass sie im Vergleich zu den herkömmlichen Drehmomentübertragungseinrichtungen mit Dämpfereinrichtungen (wie etwa Zweimasseschwungrädern mit Bogenfedern als Dämpfern) sehr einfach aufgebaut ist und – durch entsprechende Wahl der Parameter Anpressdruck und Kontur der Laufbahnen – zielgerichteter wirken kann. Ein weiterer entscheidender Vorteil ist, dass die Dämpfereinrichtung eine niedrige effektive Reibung besitzt (Rollreibung und die materialbedingten Verluste in der Drehmomentübertragungseinrichtung).
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die zumindest eine Laufbahn – ausgegend von einer Basisposition – in beiden Umfangsrichtungen um die Rotationsachse entlang eines jeweiligen Bahnabschnitts unter jeweiliger Zunahme der radialen Höhe. Der eine Bahnabschnitt ist für den Zugbetrieb, der andere Bahnabschnitt ist für den Schubbetrieb. Prinzipiell kann die Form der Laufbahnen bezüglich der Drehrichtung um die Rotationsachse symmetrisch sein. Da für den Zugbetrieb jedoch andere Anforderungen gelten als für den Schubbetrieb des Antriebs, ist die Form der Laufbahnen bevorzugt asymmetrisch. In der Regel ist daher der Bahnabschnitt für den Zugbetrieb länger als der Bahnabschnitt für den Schubbetrieb.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Dämpfereinrichtung mehrere umfänglich verteilt angeordnete Laufrollen aufweist, wobei das zweite Drehteil für jede dieser Laufrollen eine Laufbahn mit Umfangs- und Radialanteil aufweist. Jede der Laufrollen ist zum Abrollen auf der entsprechenden Laufbahn drehbar und gegenüber dem ersten Drehteil radial verlagerbar angeordnet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung presst der mindestens eine Energiespeicher jede der Laufrollen bezüglich der Rotationsachse im Wesentlichen radial an die entsprechende Laufbahn an. Der mindestens eine Energiespeicher kann dabei zum Beispiel als Hydraulik- oder Federelement ausgebildet sein.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Laufbahn am Außenumfang des zweiten Drehteils ausgebildet.
-
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass diese Drehmomentübertragungseinrichtung als Schwungrad ausgebildet ist, dessen zweites Drehteil als die Schwungmasse oder eine der Schwungmassen ausgestaltet ist. Bei nur einer Schwungmasse ist das Schwungrad ein Einmassenschwungrad, bei zwei Schwungmassen ein Zweimassenschwungrad. Bei einem solchen Zweimassenschwungrad ist die zweite Schwungmasse in der Regel am ersten Drehteil ausgebildet.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anpress-Druck, mit dem der mindestens eine Energiespeicher die mindestens eine Laufrolle an die Laufbahn(en) anpresst, einstellbar ist. Dazu ist die Dämpfereinrichtung zur Veränderung einer diesen Anpressdruck bestimmenden Vorspannung des Energiespeichers eingerichtet.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Energiespeicher als Federelement, insbesondere als Schraubenfeder (Druck- beziehungsweise Zugfeder), ausgebildet ist.
-
Prinzipiell ist es möglich, dass eine oder mehrere Energiespeicher alle Laufrollen gemeinsam auf die entsprechenden Laufbahnen presst. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Dämpfereinrichtung mehrere Energiespeicher auf, wobei zum Anpressen jeder der Laufrollen an die entsprechende Laufbahn jeweils mindestens einer der Energiespeicher vorgesehen ist. Es kann sich dabei um jeweils einen Energiespeicher handeln, der entsprechend vorgespannt ist oder beispielsweise um ein Paar aus zwei einander entgegenwirkenden Energiespeichern, beispielsweise zwei Federelemente, von denen eine als Zugfeder und die andere als Druckfeder genutzt wird.
-
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Drehteil als Eingangsteil der Drehmomentübertragungseinrichtung und das zweite Drehteil als Ausgangsteil der Drehmomentübertragungseinrichtung ausgebildet. Die Drehmomentübertragungseinrichtung ist also so ausgebildet, dass das Eingangsteil im Antriebsstrang antriebsseitig und das Ausgangsteil abtriebsseitig angeordnet werden soll.
-
Dabei ist in einer besonderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das Eingangsteil direkt an eine Abtriebswelle einer Antriebsmaschine des Antriebsstrangs, insbesondere an eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, anschließbar oder angeschlossen ist.
-
Schließlich weist die Drehmomentübertragungseinrichtung mit Vorteil weiterhin einen Drehschwingungstilger, insbesondere eine Fliehkraftpendeleinrichtung auf. Diese Drehschwingungstilger ist vorzugsweise am zweiten Drehteil montiert.
-
Bei der erfindungsgemäßen Reibungskupplung mit Drehmomentübertragungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung als vorstehend genannte Drehmomentübertragungseinrichtung ausgebildet ist.
-
Die gängigen Ausführungsformen und die generelle Funktion von Reibungskupplungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sind aus einer Vielzahl von Patentanmeldungen und anderen Dokumenten der Anmelderin bekannt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ausgangsteil der Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Gegendruckplatte der Reibungskupplung verbunden ist.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
-
1: eine schematische Darstellung einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Dämpfereinrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
-
2: eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines ersten Drehteils der Drehmomentübertragungseinrichtung,
-
3: eine schematische Darstellung einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Dämpfereinrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
-
4: eine schematische Darstellung einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Dämpfereinrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
-
5: eine schematische Darstellung einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Dämpfereinrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer als Schwungrad 10 ausgebildeten Drehmomentübertragungseinrichtung 12 für einen Antriebsstrang eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeuges. Diese Drehmomentübertragungseinrichtung 12 umfasst zwei bezüglich einer gemeinsamen Rotationsachse 14 gegeneinander verdrehbare Drehteile 16, 18 sowie eine zwischen die beiden Drehteile 16, 18 zwischengeschaltete Dämpfereinrichtung 20 zur Dämpfung von Drehschwingungen in dem Antriebsstrang. Das erste der beiden Drehteile 16 ist in 2 gezeigt und weist – ausgehend von der Rotationsachse 14 – zwei sich in einander entgegengesetzte radiale Richtungen erstreckende Arme 22 auf, wobei an dem jeweiligem offenen Ende dieser Arme 22 je ein verdrehbarer Hebel als Lager 24 für eine Laufrolle 26 der Dämpfereinrichtung 20 angeordnet ist. Mittels dieses jeweiligen Lagers 24 ist die entsprechende Laufrolle 26 drehbar und zugleich radial verlagerbar am ersten Drehteil 16 gelagert. Das zweite der Drehteile 18 ist scheibenartig geformt und bildet eine Schwungmasse 28 des Schwungrades 10. Am Außenumfang 30 des zweiten Drehteils 18 ist für jede der (beiden) Laufrollen 26 je eine Laufbahn 32 mit Umfangs- und Radialanteil ausgebildet. Bei jeder der Laufbahnen 32 erstreckt sich – ausgegend von einer Basisposition 34 – ein jeweiliger Bahnabschnitt 36, 38 in je eine der beiden Umfangsrichtungen um die Rotationsachse 14 unter jeweiliger Zunahme der radialen Höhe. Da bei vielen Anwendungen für den Zugbetrieb andere Anforderungen gelten als für den Schubbetrieb eines Antriebs, ist die Form der Laufbahnen 32 – wie hier – bevorzugt asymmetrisch. Bei jeder der Laufbahnen 32 ist der eine Bahnabschnitt 36 für den Schubbetrieb einer solchen asymmetrischen Laufbahn 32 bezüglich einer gedachten radialen Linie durch die entsprechende Laufbahn 32 kürzer als der Bahnabschnitt 38 für den Zugbetrieb.
-
Die Dämpfereinrichtung 20 weist weiterhin mehrere als Federelemente 40 ausgebildete Energiespeicher 42 auf. Mittels jeweils eines dieser Energiespeicher 42 wird je eine der Laufrollen 26 in Richtung der Rotationsachse 14 auf die entsprechende Laufbahn 32 gepresst (Pfeile F). Dazu sind die als Schraubenfedern ausgebildeten Federelemente 40 radial innerhalb der Laufrollen 26 angeordnet und wirken als Zugfedern, die die Laufrollen 26 um den Außenumfang 30 des zweiten Drehteils 18 herum im Bereich der Laufbahnen 32 verspannen. Mit anderen Worten pressen die Energiespeicher 42 jede der Laufrollen 26 (bezüglich der Rotationsachse 14) im Wesentlichen radial an die ihr zugeordnete Laufbahn 32 an.
-
Eine alternative konstruktive Lösung ist – das zweite Drehteil 18 von beiden Seiten mit Federelementen zu bestücken. Diese konstruktive Lösung ist stabiler (ausgeglichener) im Vergleich zum System mit einseitigen Federelementen 40 und man kann dadurch auch mehr Federkapazität erzeugen.
-
Das erste Drehteil 16 ist als ein Eingangsteil 44 der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 und das zweite Drehteil 18 als ein Ausgangsteil 46 der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 ausgebildet. Die 2 zeigt eine schematische Darstellung der Seitenansicht des ersten Drehteils 16, also des Eingangsteils 44. Dabei ist das Eingangsteil 44 direkt mit einer Abtriebswelle 48 einer Antriebsmaschine des Antriebsstrangs drehfest verbunden. Ist die Antriebsmaschine ein Verbrennungsmotor, do ist die Abtriebswelle 48 die Kurbelwelle 50 dieses den Antriebsstrang antreibenden Verbrennungsmotors. Das zangenartig ausgebildete erste Drehteil 16 umgreift mit Teilen der die Lager 24 bildenden Hebel für die Laufrollen 26 (und den daran gelagerten Laufrollen 26 selber) den Außenumfang 30 des in 2 nicht eingezeichneten zweiten Drehteils 18 (des Ausgangsteils 46). Es ergeben sich die folgenden Vorteile:
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 ist im Vergleich zu vielen herkömmlichen Drehmomentübertragungseinrichtungen mit Dämpfereinrichtungen sehr einfach aufgebaut und kann – durch entsprechende Anpassung der Parameter (Anpressdruck und Kontur der Laufbahnen 32) gezielter wirken. Durch Optimierung dieser Parameter, insbesondere der Form/Kontur der Laufbahnen 32 kann die Kraftübertragung vom Motor in den Antriebsstrang gleichmäßiger erfolgen. Die Laufbahnen 32 können dabei so ausgestaltet sein, dass der Antrieb im breiten Fahrbereich eine niedrigere effektive Steifigkeit besitzt. Eine Kombination der vorgeschlagenen Lösung mit herkömmlichen Dämpfersystemen ist dabei ebenfalls möglich.
-
An dieser Stelle sei noch einmal darauf hingewiesen, dass die Darstellung der Form der Laufbahnen 32 in den Figuren rein schematisch ist. Die Möglichkeit der Anpassung dieser Form an die Anforderungen im Antriebsstrang ist einer der wichtigsten Vorteile dieser Erfindung. Jede der Laufbahnen 32 ist bevorzugt auf zumindest einer Seite über einen Endanschlag 52 für die entsprechende Laufrolle 26 begrenzt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ergeben sich also zwei Laufbahnen 32 mit je einem Bahnabschnitt 36 für den Schubbetrieb über einen Winkelbereich von 15°, einem Bahnabschnitt 38 für den Zugbetrieb über einen Winkelbereich von 165° und einem beidseitigen Endanschlag 52.
-
Alternativ zu der zuvor beschriebenen Anordnung der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 im Antriebsstrang des Fahrzeugs kann – bezogen auf die Drehmomentübertragungsrichtung im Antriebsstrang – aber auch das zweite Drehteil 18 das antriebsseitige Eingangsteil 44 und das erste Drehteil 16 das abtriebsseitige Ausgangsteil 46 sein.
-
Die Ausführungsformen der 3 bis 5 entsprechen im Wesentlichen der der 1 und 2, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist das erste Drehteil 16 auf ein Anschlussstück reduziert, das an die Abtriebswelle 48 anschließbar ist. Die Arme 22 sind nun Teil der Dämpfereinrichtung 20 und im Bereich der Rotationsachse 14 drehfest mit dem ersten Drehteil 16 verbunden (angedeutet über den Pfeil zwischen dem unteren Teil der 3 und dem oberen Teil der 3). Die Arme 22 können beispielsweise als Teleskoparme ausgebildet sein, die einerseits die Energiespeicher 42 führen, andererseits an ihren freien Enden Befestigungsmöglichkeiten für die Lager 24 bieten, über die die Laufrollen 26 über die Arme 22 am ersten Drehteil 16 gelagert sind.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 im Wesentlichen wie in 3 gezeigt ausgeführt. Das erste Drehteil 16 ist wieder auf ein Anschlussstück reduziert, das an die Abtriebswelle 48 anschließbar ist. Das erste Drehteil 16 ist nun über eine Käfigeinrichtung 54 und die als Druckfedern ausgebildeten Federelemente 40 mit den Armen 22 verbunden. Die Druckfedern stoßen sich mit ihrem jeweiligen radial äußeren Ende an der Käfigeinrichtung 54 und mit ihrem jeweiligen radial inneren Ende an einem jeweiligen als Grundplatte ausgebildeten Fußteil der Arme 22 ab, sodass die Druckfedern die Laufrollen 26 radial nach innen gegen die entsprechenden Laufbahnen 32 ziehen. Die Käfigeinrichtung 54 wie die Arme 22 sind Teil der Dämpfereinrichtung 20.
-
Das Ausführungsbeispiel der 5 entspricht im Wesentlichen dem der 4. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 sind jedoch deutlich längere Laufbahnen 32 realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich zwei Laufbahnen 32 mit je einem Bahnabschnitt 36 für den Schubbetrieb über einen Winkelbereich von 15° und je einem Bahnabschnitt 38 für den Zugbetrieb über einen Winkelbereich von 200°. Die Laufbahnen 32 sind dazu schneckenförmig angeordnet und haben einen Winkelüberlapp von 35°.
-
Auch hier kann – alternativ zu der zuvor beschriebenen Anordnung der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 im Antriebsstrang des Fahrzeugs bezogen auf die Drehmomentübertragungsrichtung in diesem Antriebsstrang – das zweite Drehteil 18 das antriebsseitige Eingangsteil 44 und das erste Drehteil 16 das abtriebsseitige Ausgangsteil 46 sein.
-
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 kann insbesondere Teil einer Reibungskupplung für den besagten Antriebsstrang sein. Dabei ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 vorzugsweise auf der Eingangsseite der Reibungskupplung angeordnet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Schwungrad
- 12
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 14
- Rotationsachse
- 16
- erstes Drehteil
- 18
- zweites Drehteil
- 20
- Dämpfereinrichtung
- 22
- Arm
- 24
- Lager (Laufrolle)
- 26
- Laufrolle
- 28
- Schwungmasse
- 30
- Außenumfang
- 32
- Laufbahn
- 34
- Basisposition
- 36
- Bahnabschnitt (Laufbahn)
- 38
- Bahnabschnitt (Laufbahn)
- 40
- Federelement
- 42
- Energiespeicher
- 44
- Eingangsteil
- 46
- Ausgangsteil
- 48
- Abtriebswelle
- 50
- Kurbelwelle
- 52
- Endanschlag
- 54
- Käfigeinrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011014933 A1 [0003]
