-
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment, insbesondere in einem Antriebsstrang an Bord eines Kraftfahrzeugs.
-
In einem Kraftfahrzeug ist ein Antriebsstrang vorgesehen, um einen Antriebsmotor mit einem Antriebsrad zu verbinden. Über den Antriebsstrang wird eine Drehbewegung übertragen, die, beispielsweise aufgrund der Bauart des Antriebsmotors oder aufgrund eines unebenen Terrains, Ungleichförmigkeiten unterworfen sein kann. Die Ungleichförmigkeiten können den Vortrieb beziehungsweise das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs beeinträchtigen oder zu einer akustischen Belästigung führen. Es werden daher üblicherweise unterschiedliche Maßnahmen ergriffen, um die Ungleichförmigkeiten zu isolieren, zu tilgen oder zu dämpfen.
-
Eine Maßnahme zur Tilgung von Ungleichförmigkeiten in der übertragenen Drehbewegung umfasst ein Fliehkraftpendel mit einem Pendelflansch und einer Pendelmasse, die am Pendelflansch verschiebbar angebracht ist. Der Pendelflansch ist um eine Drehachse drehbar angeordnet und folgt der Drehbewegung des Antriebsstrangs. Bei Beschleunigung oder Verzögerung der Drehbewegung des Pendelflanschs wird die Pendelmasse entlang einer Pendelbahn verschoben, wobei sich ihr effektiver Abstand zur Drehachse ändert. Dadurch kann Energie kurzfristig aus der Drehbewegung abgezogen oder in sie eingetragen werden, wodurch die Ungleichförmigkeit abgebaut werden kann. Häufig umfasst der Antriebsstrang auch eine Reibkupplung, die geöffnet werden kann, um die Übertragung von Drehmoment zu unterbrechen. Insbesondere um Zeitpunkte des Öffnens oder Schließens der Reibkupplung kann das Fliehkraftpendel besonders großen Drehbeschleunigungen ausgesetzt sein. Auch beispielsweise beim Anlassen oder Abstellen des Antriebsmotors, beim Übergang zwischen einem Antriebsbetrieb und einem Leerlaufbetrieb und gegebenenfalls auch bei einem Gangwechsel eines Getriebes im Antriebsstrang können die Ungleichförmigkeiten so groß sein, dass die Pendelmasse gegen einen Anschlag ihrer Pendelbahn oder gegen eine auf dem Umfang um die Drehachse benachbarte Pendelmasse läuft. Beim Anschlagen können Geräusche entstehen und eine Haltbarkeit der beteiligten Elemente kann reduziert sein.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Einrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
-
Eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment umfasst ein Fliehkraftpendel mit einem Pendelflansch, das um eine Drehachse drehbar gelagert ist, und einer Pendelmasse, die in der Drehebene verschiebbar am Pendelflansch angebracht ist. Ferner umfasst die Einrichtung ein Bremselement, das axial gegen die Pendelmasse gedrückt werden kann, um die Pendelmasse abzubremsen.
-
Durch das Abbremsen der Pendelmasse gegenüber dem Pendelflansch kann die Funktion des Fliehkraftpendels temporär unterbunden werden. Gleichzeitig wird verhindert, dass die Pendelmassen gegeneinander oder gegen einen Anschlag am Pendelflansch laufen. Dadurch kann verhindert werden, dass Schlag- oder Klopfgeräusche entstehen oder dass ein vorzeitiger Verschleiß an den Pendelmassen oder am Pendelflansch entsteht. Das Abbremsen der Pendelmasse kann insbesondere dann bewirkt werden, wenn ein Betriebszustand des Pendelflanschs ansteht, in dem mit Drehungleichförmigkeiten gerechnet werden muss, die so stark sind, dass sie die Pendelmasse bis zu einem Anschlag auslenken. Durch das Verhindern des Anschlagens durch das Abbremsen kann ein Anschlagselement entfallen und ein Schwingwinkel bzw. eine Pendelbahn können während eines Normalbetriebs in voller Größe bzw. Länge zur Tilgung von Drehungleichförmigkeiten zur Verfügung stehen. Die Tilgung kann dadurch besser gelingen. Ist die Einrichtung in einem Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, angebracht, der einen Antriebsmotor umfasst, so können Betriebszustände, in denen ein Anschlagen zu befürchten ist, insbesondere beim Anlassen oder Abstellen des Antriebsmotors auftreten. Umfasst der Antriebsstrang eine Reibkupplung zum Auftrennen der Übertragung der Drehbewegung, so kann ein weiterer Betriebszustand mit starken Drehungleichförmigkeiten um Zeitpunkte des Öffnens oder des Schließens der Reibkupplung vorliegen. Auch beim Auslaufen des Fliehkraftpendels mit einer Drehzahl gegen null kann einen solchen Betriebszustand hervorrufen.
-
Bevorzugterweise umfasst die Betätigung einen hydraulischen Zylinder und einen darin aufgenommenen, axial beweglichen Kolben, der auf das Bremselement wirkt. Durch die hydraulische Anordnung können sowohl der Weg als auch die axial auf die Pendelmasse ausgeübte Kraft verbessert gesteuert werden. Ein Anhalte- beziehungsweise Freigabevorgang der Pendelmasse gegenüber dem Pendelflansch kann so genau steuerbar sein. Insbesondere dann, wenn ein Antriebsstrang, an dem die Einrichtung verbaut ist, noch weitere hydraulisch steuerbare Elemente umfasst, kann die hydraulische Steuerung des Bremselements einen nur geringen Aufwand erfordern. Außerdem kann von hydraulischen Druckänderungen Gebrauch gemacht werden, um das Bremselement möglichst nur dann axial gegen die Pendelmasse zu drücken, wenn ein Betriebszustand vorliegt oder unmittelbar bevorsteht, der einen Normalbetrieb des Fliehkraftpendels übersteigen könnte.
-
Bevorzugterweise ist ferner ein elastisches Element vorgesehen, um den Kolben in den Zylinder und das Bremselement gegen die Pendelmasse zu drücken. Anders ausgedrückt wird die Tilgerfunktion des Fliehkraftpendels ermöglicht, wenn der Druck im Zylinder groß ist, und unterbunden, wenn der Druck klein ist. Ein Schwellenwert, der zwischen großem und kleinem Druck unterscheidet, ist durch die aufgebrachte Kraft des elastischen Elements vorbestimmbar.
-
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Zylinder fluid mit einem weiteren Zylinder verbunden, in dem ein weiterer Kolben aufgenommen ist, der dazu eingerichtet ist, bei steigendem hydraulischem Druck eine Reibkupplung mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite zu schließen, wobei eine der Seiten mit dem Fliehkraftpendel gekoppelt ist. In diesem Fall kann die Reibkupplung von der Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment umfasst sein. Vorteilhafterweise können die Betätigung der Reibkupplung und der Bremseinrichtung dadurch synchronisiert werden, sodass nur noch das Öffnen beziehungsweise Schließen der Reibkupplung gesteuert werden muss und das Bremsen beziehungsweise Freigeben der Pendelmasse automatisch erfolgt. Dadurch kann die Pendelmasse insbesondere dann abgebremst werden, wenn die Reibkupplung geöffnet ist, was für mehrere potenziell problematische Betriebszustände kennzeichnend sein kann. Auf die Funktion des Fliehkraftpendels kann üblicherweise verzichtet werden, solange die Reibkupplung geöffnet ist.
-
Es ist weiterhin bevorzugt, dass axial zwischen dem Bremselement und der Pendelmasse ein Reibelement vorgesehen ist. Das Reibelement kann dazu beitragen, eine definierte Reibkraft in Abhängigkeit einer axialen Betätigungskraft zu bewirken. Außerdem kann das Reibelement verschleißoptimiert sein. Insbesondere eine thermische Belastbarkeit des Reibelements kann das Bremselement vor Belastungsschäden schützen.
-
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pendelmasse zwei Pendelelemente, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs angebracht und miteinander verbunden sind. Dabei ist das Bremselement axial zwischen dem Pendelflansch und einem Pendelelement angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Bewegungsrichtung des Bremselements vom Pendelflansch entfernt verlaufen, um die Pendelmasse abzubremsen. Die Betätigung des Bremselements in axialer Richtung kann dadurch leichter in der vorgesehenen Richtung bereitgestellt werden.
-
In einer Ausführungsform ist die Reibkupplung von einer Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers umfasst. Der Drehmomentwandler kann ebenfalls Teil der Einrichtung sein.
-
Das Fliehkraftpendel, und gegebenenfalls auch die Reibkupplung, können dazu eingerichtet sein, in einem Flüssigkeitsbad zu laufen. Insbesondere im Rahmen einer hydraulischen Betätigung mit einem Fluid, welches die Flüssigkeit im Flüssigkeitsbad bildet, oder mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, dessen Fluid das Flüssigkeitsbad bildet, ist diese Ausführungsform besonders gut integrierbar. Eine Kühlung, eine Schmierung oder ein Abtransport von Schmutzpartikeln können durch das Flüssigkeitsbad unterstützt sein. Betriebsgeräusche können minimiert sein und eine Lebensdauer der Einrichtung kann verlängert sein.
-
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
-
1 eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment mit einem abbremsbaren Fliehkraftpendel und
-
2 die Einrichtung von 1 mit freigegebenem Fliehkraftpendel
darstellt.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Einrichtung 100 zur Übertragung von Drehmoment um eine Drehachse 105. Die Einrichtung 100 umfasst ein Fliehkraftpendel 110 mit einem Pendelflansch 115 und einer Pendelmasse 120. Die Pendelmasse 120 kann zwei Pendelelemente 125 umfassen, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs 115 angeordnet und miteinander verbunden sind. Die Pendelmasse 120 ist auf einer Pendelbahn in einer Drehebene um die Drehachse 105 gegenüber dem Pendelflansch 115 verschiebbar. Ferner ist ein Bremselement 130 vorgesehen, das gegen die Pendelmasse 120 beziehungsweise gegen eines der Pendelelemente 125 axial gedrückt werden kann, um die Beweglichkeit der Pendelmasse 120 gegenüber dem Pendelflansch 115 einzuschränken beziehungsweise zu verhindern. Das Bremselement 130 ist bevorzugterweise drehstabil mit dem Pendelflansch 115 verbunden. Zwischen dem Bremselement 130 und der Pendelmasse 120 beziehungsweise dem Pendelelement 125 kann ein Reibelement 135 vorgesehen sein.
-
Das Bremselement 130 kann bevorzugterweise hydraulisch betätigt werden. Dazu ist ein Zylinder 140 vorgesehen, in dem ein Kolben 145 axial verschiebbar aufgenommen ist. Ein Fluid 150 innerhalb des Zylinders 140 kann unter Druck gesetzt werden, um den Kolben 145 axial aus dem Zylinder 140 zu treiben. Der Kolben 145 ist mit dem Bremselement 130 gekoppelt, um dieses axial zu verschieben. Bevorzugterweise ist ein elastisches Element 155, beispielsweise in Gestalt einer Tellerfeder, vorgesehen, um den Kolben 145 zurück in den Zylinder 140 zu treiben. Es ist besonders bevorzugt, dass das Bremselement 130 eine Anpress- beziehungsweise Bremskraft auf die Pendelmasse 120 beziehungsweise ein Pendelelement 125 ausübt, wenn der Druck des Fluids 150 nachlässt und das elastische Element 155 den Kolben 145 in den Zylinder 140 verschiebt. Bei der entgegengesetzten axialen Bewegung des Kolbens 145 beziehungsweise des Bremselements 130 wird der Eingriff zwischen dem Bremselement 130 und der Pendelmasse 120 beziehungsweise dem Pendelelement 125 aufgehoben, sodass die Pendelmasse 120 wieder frei gegenüber dem Pendelflansch 115 beweglich ist.
-
Die hydraulische Betätigung des Bremselements 130 kann synchronisiert mit einer weiteren hydraulischen Betätigung erfolgen. Beispielsweise kann eine Reibkupplung 160 vorgesehen sein, die von der Einrichtung 100 umfasst sein kann. Die Reibkupplung 160 umfasst eine Eingangsseite 165 und eine Ausgangsseite 170, wobei eine der Seiten 165, 170, in der Darstellung von 1 die Ausgangsseite 170, mit dem Pendelflansch 115 verbunden ist. Die Reibkupplung 160 umfasst ferner eine Anzahl Reibelemente 175, die mit der Eingangsseite 165 beziehungsweise der Ausgangsseite 170 verbunden sind und eine Kraft beziehungsweise ein Drehmoment zwischen der Eingangsseite 165 und der Ausgangsseite 170 übermitteln, wenn sie axial gegeneinandergedrückt werden. Zur Bereitstellung einer axialen Anpresskraft ist ein hydraulischer Zylinder 180 vorgesehen, in dem ein Kolben 185 axial verschiebbar aufgenommen ist. Gegebenenfalls kann noch ein elastisches Element vorgesehen sein, um den Kolben 185 in den Zylinder 180 zu drücken. Ist ein fluider Druck innerhalb des Zylinders 180 groß, so wird der Kolben 185 aus dem Zylinder 180 heraus und axial gegen die Reibelemente 175 getrieben, sodass sich ein Reibschluss zwischen der Eingangsseite 165 und der Ausgangsseite 170 ergibt und die Reibkupplung 160 geschlossen ist. Lässt der Druck ausreichend stark nach, so wird die Eingangsseite 165 gegenüber der Ausgangsseite 170 verdrehbar und die Reibkupplung 160 öffnet.
-
Bevorzugterweise sind die Zylinder 140 und 180 fluid miteinander verbunden, sodass ihre Drücke einander angeglichen sind. Ein hoher Druck in den Zylindern 140 und 180 bewirkt dann ein Schließen der Reibkupplung 160 und gleichzeitig ein Freigeben der Pendelmasse 120 gegenüber dem Pendelflansch 115 des Fliehkraftpendels 110. Wird der fluide Druck in den Zylindern 140 und 180 abgesenkt, so öffnet die Reibkupplung 160 und das Bremselement 130 wird axial gegen die Pendelmasse 120 beziehungsweise eines der Pendelelemente 125 gedrückt, sodass ein Reibschluss die Beweglichkeit der Pendelmasse 120 gegenüber dem Pendelflansch 115 einschränkt beziehungsweise aufhebt.
-
Es ist bevorzugt, dass das Fliehkraftpendel 110 wenigstens teilweise in einem Flüssigkeitsbad läuft. Die Flüssigkeit kann durch das Fluid 150 gebildet sein, welches auch zur hydraulischen Betätigung der Zylinder 140 und 180 verwendet werden kann. Die Reibkupplung 160 kann eine Überbrückungskupplung sein, die parallel zu einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (nicht dargestellt) geschaltet ist. Der Drehmomentwandler kann mittels eines Fluids betrieben werden, das dem Fluid 150 in einem der Zylinder 140, 180 oder dem Fluid im Flüssigkeitsbad entsprechen. Ferner ist bevorzugt, dass die Reibkupplung 160 mittels eines elastischen Elements 190, das auf einem Umfang um die Drehachse 105 wirkt, mit einer Abtriebsseite der Einrichtung 100 gekoppelt ist. Die Serienschaltung von Reibkupplung 160 und elastischem Element 190 kann in diesem Fall beispielsweise parallel zum hydrodynamischen Drehmomentwandler angeordnet sein.
-
2 zeigt die Einrichtung 100 von 1 mit freigegebenem Fliehkraftpendel 110. Hier ist der Druck des Fluids 150 in den Zylindern 140 und 180 größer als in der Darstellung von 1, sodass die Kolben 145 und 185 axial aus den Zylindern 140 und 180 herausgedrückt werden. Die Reibelemente 175 der Reibkupplung 160 sind schlecht komprimierbar, sodass der Kolben 185 unter Umständen nur einen geringen axialen Weg zurücklegt. Durch die axiale Belastung der Reibelemente 175 schließt die Reibkupplung 160 und Kraft kann zwischen der Eingangsseite 165 und der Ausgangsseite 170 übertragen werden. Der Kolben 145 steht über das Bremselement 130 mit dem elastischen Element 155 in Eingriff und komprimiert dieses, während er aus dem Zylinder 140 herausgetrieben wird. Das Bremselement 130 wird daher axial von der Pendelmasse 120 beziehungsweise einem Pendelelement 125 entfernt oder verringert zumindest seinen axialen Anpressdruck. Die Beweglichkeit der Pendelmasse 120 gegenüber dem Pendelflansch 115 wird dadurch hergestellt, sodass das Fliehkraftpendel 110 in bekannter Weise zur Tilgung von Drehungleichförmigkeiten um die Drehachse 105 operieren kann. Dieser Betriebszustand gilt, solange die Reibkupplung 160 geschlossen ist.
-
In anderen Ausführungsformen kann das Fliehkraftpendel 110 auch allein oder in Kombination mit anderen Elementen als der Reibkupplung 160 oder des erwähnten hydrodynamischen Drehmomentwandlers eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Fliehkraftpendel 110 zusätzlich oder alternativ in Kombination mit einer Doppelkupplung, einem Wandler, einer Anfahrkupplung oder einer Lastschaltkupplung eingesetzt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment
- 105
- Drehachse
- 110
- Fliehkraftpendel
- 115
- Pendelflansch
- 120
- Pendelmasse
- 125
- Pendelelement
- 130
- Bremselement
- 135
- Reibelement
- 140
- Zylinder
- 145
- Kolben
- 150
- Fluid
- 155
- elastisches Element
- 160
- Reibkupplung
- 165
- Eingangsseite
- 170
- Ausgangsseite
- 175
- Reibelement
- 180
- Zylinder
- 185
- Kolben
- 190
- elastisches Element
