DE102014217460A1

DE102014217460A1 - Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment

Info

Publication number: DE102014217460A1
Application number: DE102014217460.0A
Authority: DE
Inventors: Stephan Maienschein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-03-03
Also published as: CN105387126A; CN105387126B

Abstract

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, ein Bremselement, das axial gegen die Pendelmasse gedrückt werden kann, um die Pendelmasse abzubremsen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung in einem Antriebsstrang, beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs.
Ein Antriebsstrang an Bord eines Kraftfahrzeugs ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment zwischen einem Antriebsmotor und einem Antriebsrad zu übermitteln. Üblicherweise umfasst der Antriebsstrang eine Reibkupplung, um die Übertragung von Drehmoment auf einen Zweig des Antriebsstrangs zu ermöglichen oder zu unterbrechen. Der Drehbewegung, die zwischen dem Antriebsmotor und dem Antriebsrad übertragen wird, kann eine Ungleichförmigkeit oder eine Schwingung überlagert sein, die die Funktion des Kraftfahrzeugs allgemein beeinträchtigen können. Zum Ausgleichen beziehungsweise Tilgen solcher Ungleichförmigkeiten kann ein Fliehkraftpendel verwendet werden. Das Fliehkraftpendel umfasst einen Pendelflansch, der um eine Drehachse drehbar angeordnet ist, und eine Pendelmasse, die verschiebbar am Pendelflansch angebracht ist. Eine Drehbeschleunigung oder Drehverzögerung bewirkt eine Verschiebung der Pendelmasse, die auf einer Pendelbahn geführt ist, sodass sich ihr effektiver Abstand zur Drehachse verändert. Dadurch kann dem Antriebsstrang kurzfristig Energie entzogen oder zugefügt werden, wodurch die Ungleichförmigkeit oder Schwingung teilweise oder vollständig getilgt werden kann.
In bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise bei einer sehr niedrigen Drehzahl oder bei der Übermittlung eines sehr hohen Drehmoments, kann die Pendelmasse an ein Ende ihrer Pendelbahn anschlagen, wodurch eine Geräuschbelastung hervorgerufen wird und was langfristig zu einem Schaden am Fliehkraftpendel führen kann. Zum Abbremsen der Pendelmasse kann ein Anschlagdämpfer vorgesehen sein, der zwischen der Pendelmasse und dem Pendelflansch oder zwischen der Pendelmasse und einer auf einem Umfang um die Drehachse benachbarten Pendelmasse wirken kann.
Derartige Anschläge oder Dämpfer können die Pendelbahn der Pendelmasse verkürzen und keinen sicheren Schutz gegen Geräusche oder übermäßigen Verschleiß bieten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment anzugeben, die in Fliehkraftpendel umfasst, das in verbesserter Weise auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen arbeiten kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment 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 ist ein Bremselement vorgesehen, das axial gegen die Pendelmasse gedrückt werden kann, um die Pendelmasse abzubremsen.
Dadurch kann die Pendelmasse gegenüber dem Pendelflansch abgebremst werden, sodass ein Anschlag der Pendelmasse an dem Pendelflansch oder eine benachbarte Pendelmasse unterdrückt werden kann. Geräuschbelastungen können reduziert oder eine Lebenserwartung der Einrichtung erhöht sein. Das Abbremsen der Pendelmasse kann durch eine externe Einrichtung gesteuert werden, sodass das Fliehkraftpendel mittels des Bremselements in seiner Funktion außer Kraft gesetzt werden kann, wenn ein Betriebszustand ansteht, der einen Normalbetrieb des Fliehkraftpendels nicht zulässt.
Bevorzugterweise umfasst die Einrichtung ferner eine Reibkupplung zur drehmomentschlüssigen Kopplung einer Eingangsseite mit einer Ausgangsseite der Einrichtung in Abhängigkeit einer axialen Betätigung, wobei das Bremselement mit der Betätigung gekoppelt ist. Die axiale Betätigung kann so doppelt wirksam zum Öffnen beziehungsweise Schließen der Reibkupplung und zum Abbremsen der Pendelmasse umgesetzt werden. Eine separate Steuerung einer axialen Betätigung des Bremselements kann so entfallen.
Es ist weiter bevorzugt, dass die Reibkupplung zwei um die Drehachse drehbare Reibelemente umfasst, wobei eines der Reibelemente in Abhängigkeit der Betätigung axial verschiebbar ist und wobei das verschiebbare Reibelement axial zwischen der Pendelmasse und dem anderen Reibelement liegt. Je nach axialer Verschiebung des verschiebbaren Reibelements kann so ein Eingriff mit dem anderen Reibelement oder eine Betätigung des Bremselements gegenüber der Pendelmasse bewirkt werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass das verschiebbare Reibelement integriert mit dem Bremselement aufgebaut ist. Insbesondere können axial unterschiedliche Seiten des Reibelements zum Eingriff mit dem anderen Reibelement und zum Eingriff mit der Pendelmasse vorgesehen sein. Das Bremsen beziehungsweise Abstellen des Fliehkraftpendels, wenn die Reibkupplung geöffnet ist, kann so besonders einfach umgesetzt werden.
In einer Ausführungsform liegt zwischen dem verschiebbaren Reibelement und dem Pendelflansch ein elastisches Element, um das Reibelement und den Pendelflansch miteinander elastisch drehbar um die Drehachse zu koppeln.
Bevorzugterweise ist das Bremselement dazu eingerichtet, die Pendelmasse mittels Reibschluss abzubremsen. Der Reibschluss kann durch die axiale Betätigung besser dosiert werden als beispielsweise ein ebenfalls möglicher Formschluss. Das Arretieren der Pendelmasse am Pendelflansch kann so weniger ruckartig und dadurch geräuschreduziert und materialschonender erfolgen.
Bevorzugterweise weist das Bremselement einen Reibbelag zur Erzeugung des Reibschlusses zur Pendelmasse auf. Der Reibbelag kann verschleißoptimiert sein und insbesondere ein Übergangsverhalten zwischen einer vollständigen Freigabe und einer vollständigen Arretierung der Pendelmasse leichter steuerbar machen. In einer Ausführungsform entspricht der Reibbelag einem weiteren Reibbelag, der zwischen den Reibelementen der Reibkupplung verwendet wird, in Material und/oder Form.
Es ist weiter bevorzugt, dass das Bremselement dazu eingerichtet ist, eine Bremskraft auf die Pendelmasse auszuüben, die mit einem betätigungsbedingt ansteigenden über die Reibkupplung übertragbaren Drehmoment abfällt. Anders ausgedrückt kann die Pendelmasse umso stärker gebremst werden, je weiter die Reibkupplung geöffnet ist. Ein linearer Zusammenhang kann gegeben sein.
Bevorzugterweise umfasst die Betätigung einen hydraulisch verstellbaren Kolben. Mittels des Kolbens kann eine genaue axiale Betätigung der Bremseinrichtung und gegebenenfalls der Reibkupplung durchgeführt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Reibkupplung von einer Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers umfasst. Eine derartige Kombination wird auch Anfahrelement genannt. In diesem Fall laufen üblicherweise das Fliehkraftpendel und gegebenenfalls die Reibungskupplung in einem Fluidbad, das für die hydrodynamische Übertragung von Drehmoment im Antriebsstrang erforderlich ist. Häufig wird auch eine hydraulische Betätigung der Reibkupplung vorgesehen. Dadurch kann die beschriebene Bremseinrichtung mit besonders geringem Mehraufwand vorteilhaft hinzugefügt werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
1 eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment;
2 ein Detail der Einrichtung von 1 und
3 eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung nach 1
darstellt.
1 zeigt eine Einrichtung 100 zur Übertragung von Drehmoment, das während einer Drehbewegung um eine Drehachse 105 übertragen wird. Die Einrichtung 100 umfasst ein Fliehkraftpendel 110 mit einem Pendelflansch 115 und einer Pendelmasse 120. In der dargestellten Ausführungsform ist nur ein Pendelflansch 115 vorgesehen und die Pendelmasse 120 ist durch zwei Pendelelemente 125 gebildet, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs 115 angeordnet und starr miteinander verbunden sind, beispielsweise mittels eines Bolzens 130. Wie später beispielhaft mit Bezug auf 3 noch gezeigt wird, sind auch andere Anordnungen oder Ausprägungen eines Fliehkraftpendels 110 möglich.
Die Einrichtung 100 umfasst ferner ein Bremselement 135, das dazu eingerichtet ist, axial gegen die Pendelmasse 120 beziehungsweise eines der Pendelelemente 125 gedrückt zu werden, um die Pendelmasse 130 bezüglich des Pendelflanschs 115 abzubremsen beziehungsweise festzuhalten. Das Bremselement 135 kann insbesondere als hydraulischer Kolben ausgeführt oder mit einem hydraulischen Kolben verbunden sein, um axial betätigt zu werden. Bevorzugterweise trägt das Bremselement 135 auf seiner der Pendelmasse 120 zugewandten axialen Seite einen Reibbelag 140. Wird das Bremselement 135 axial an den Pendelflansch 115 angenähert, so entsteht ein Reibschluss zur Pendelmasse 120, der die Pendelmasse bezüglich des Pendelflanschs 115 abbremst. Eine Bewegung der Pendelmasse 120 in der Drehebene um die Drehachse 105 bezüglich des Pendelflanschs 115 kann so unterbunden werden, sodass die Funktion des Fliehkraftpendels 110 abgestellt ist. Es ist bevorzugt, dass das Bremselement 135 drehfest gegenüber dem Pendelflansch 115 angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform kann eine limitierte Verdrehbewegung zwischen dem Bremselement 140 und dem Pendelflansch 115 erlaubt sein. In der dargestellten Ausführungsform ist ein elastisches Element 145 auf einem Umkreis um die Drehachse 105 wirksam zwischen dem Pendelflansch 115 und dem Bremselement 135 angeordnet.
In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist eine Reibkupplung 150 vorgesehen, um einen Fluss von Drehmoment innerhalb der Einrichtung 100 zu ermöglichen oder zu unterbrechen.
Die Reibkupplung 150 umfasst ein erstes Reibelement 155 und ein zweites Reibelement 160. Das zweite Reibelement 160 ist axial beweglich, um in Abhängigkeit einer axialen Betätigung gegen das erste Reibelement 155 gepresst zu werden. Eine Bewegung des zweiten Reibelements 160 erfolgt bevorzugterweise hydraulisch. In der dargestellten Ausführungsform ist das zweite Reibelement 160 integriert mit dem Bremselement 135 ausgeführt. Zwischen den Reibelementen 155 und 160 kann ein weiterer Reibbelag 140 vorgesehen sein, der dem anderen Reibbelag 140 ähnlich sein kann. Je stärker das zweite Reibelement 160 an das erste Reibelement 155 angepresst wird, desto größer ist ein Drehmoment, das über die Einrichtung 100 übertragen werden kann.
Da das Schließen der Reibkupplung 150 eine axiale Bewegung des zweiten Reibelements 160 in eine axiale Richtung erfordert, die der axialen Richtung, die zum Abbremsen der Pendelmasse 120 gegenüber dem Pendelflansch 115 axial entgegengesetzt ist, bietet sich die dargestellte einstückige Integration des zweiten Reibelements 160 mit dem Bremselement 135 besonders an.
Es ist bevorzugt, dass das Fliehkraftpendel 110 und/oder die Reibkupplung 150 in einem Fluidbad, insbesondere in einem Ölbad laufen. Es ist weiterhin bevorzugt und insbesondere vorteilhaft mit der letztgenannten Ausführungsform kombinierbar, dass eine axiale Betätigung des Bremselements 135 und/oder des zweiten Reibelements 160 auf hydraulische Weise erfolgt, indem auf unterschiedlichen axialen Seiten des Elements 135, 160 unterschiedliche statische Drücke wirken.
In der exemplarisch dargestellten Ausführungsform ist die Einrichtung 100 zur Übertragung von Drehmoment Teil einer Anfahrkupplung, die zwischen einer Eingangsseite 165, die mit dem ersten Reibelement 155 gekoppelt ist, und einer Ausgangsseite 170, die mit dem Pendelflansch 115 gekoppelt ist, wirkt. In optionaler aber bevorzugter Weise umfasst das Anfahrelement einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 175 mit einer nicht dargestellten Pumpe, die mit der Eingangsseite 165 gekoppelt ist, und einer Turbine 180, die mit der Ausgangsseite 170 gekoppelt ist. Ein Fluid zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Pumpe und der Turbine 180 kann mit dem Ölbad in Kommunikation stehen, das das Fliehkraftpendel 110 und/oder die Reibkupplung 150 umgibt. Außerdem kann das Fluid des Drehmomentwandlers 175 auch verwendet werden, um die Bremseinrichtung 135 oder das zweite Reibelement 160 axial zu betätigen. In dieser Ausführungsform ist die Reibkupplung 150 als Überbrückungskupplung für den hydrodynamischen Drehmomentwandler 175 ausgeführt.
2 zeigt ein Detail der Einrichtung 100 zur Übertragung von Drehmoment aus 1. Anders als in der Darstellung von 1 besteht hier ein Eingriff zwischen dem Bremselement 135 und der Pendelmasse 120 statt zwischen dem zweiten Reibelement 160 und dem ersten Reibelement 155. Es ist zu beachten, dass zum Abbremsen der Pendelmasse 120 gegenüber dem Pendelflansch 115 bevorzugterweise eine Reibkraft zwischen der Bremseinrichtung 135 und der Pendelmasse 120 bewirkt wird, indem das Bremselement 135 axial an die Pendelmasse 120 beziehungsweise eines der Pendelelemente 125 angenähert wird. In einer anderen Ausführungsform kann auch ein Formschluss zwischen dem Bremselement 135 und der Pendelmasse 120 bewirkt werden. In jedem Fall ist es bevorzugt, dass das Bremselement 135 gegenüber dem Pendelflansch 115 möglichst wenig oder gar nicht verdrehbar ist. Die Verdrehbarkeit kann auch einer Dämpfung oder Federung unterworfen sein.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung 100 zur Übertragung von Drehmoment als Alternative zu der in 1 dargestellten Ausführungsform. Hier umfasst das Fliehkraftpendel 110 zwei Pendelflansche 115, die auf unterschiedlichen axialen Seiten der Pendelmasse 120 angeordnet sind. Exemplarisch umfasst die Pendelmasse 120 trotzdem zwei einzelne Pendelelemente 125. Der Pendelflansch 115, der dem Bremselement 135 zugewandt ist, erstreckt sich radial nur so weit nach außen, dass ein Eingriff, insbesondere ein Reibschluss, zwischen der Bremseinrichtung 135 und der Pendelmasse 120 erfolgen kann. Zur Überbrückung der axialen Breite des Pendelflanschs 115 kann der zwischen der Bremseinrichtung 135 und der Pendelmasse 120 angebrachte Reibbelag 140 eine ausreichende axiale Ausdehnung aufweisen. Der andere Pendelflansch 115, der axial auf der entfernten Seite der Bremseinrichtung 135 bezüglich der Pendelmasse 120 liegt, kann sich in gewohnter Weise so weit radial nach außen erstrecken wie die Pendelmasse 120. Bevorzugterweise wird die Pendelmasse 120 mittels einer Rolle 305 auf einer Pendelbahn in der Drehebene der Pendelflansche 115 um die Drehachse 105 gehalten. Die Rolle 305 verläuft axial durch Aussparungen in der Pendelmasse 120 und in den Pendelflanschen 115. Unterschiedliche Durchmesser der Aussparungen stellen sicher, dass die Rolle 305 axial zwischen den Pendelflanschen 115 gehalten wird.
Bezugszeichenliste

100: Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment
105: Drehachse
110: Fliehkraftpendel
115: Pendelflansch
120: Pendelmasse
125: Pendelelement
130: Bolzen
135: Bremselement
140: Reibbelag
145: elastisches Element
150: Reibkupplung
155: erstes Reibelement
160: zweites Reibelement
165: Eingangsseite
170: Ausgangsseite
175: hydrodynamischer Drehmomentwandler
180: Turbine
305: Rolle

Claims

Einrichtung (100) zur Übertragung von Drehmoment, wobei die Einrichtung (100) folgendes umfasst: – ein Fliehkraftpendel (110) mit einem Pendelflansch (115), das um eine Drehachse (105) drehbar gelagert ist, und einer Pendelmasse (120), die in der Drehebene verschiebbar am Pendelflansch (115) angebracht ist, – ein Bremselement (135), das axial gegen die Pendelmasse (120) gedrückt werden kann, um die Pendelmasse (120) abzubremsen.
Einrichtung (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Reibkupplung (150) zur drehmomentschlüssigen Kopplung einer Eingangsseite (165) mit einer Ausgangsseite (170) der Einrichtung (100) in Abhängigkeit einer axialen Betätigung, wobei das Bremselement (135) mit der Betätigung gekoppelt ist.
Einrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die Reibkupplung (150) zwei um die Drehachse (105) drehbare Reibelemente (155, 160) umfasst, wobei eines der Reibelemente (160) in Abhängigkeit der Betätigung axial verschiebbar ist und wobei das verschiebbare Reibelement (160) axial zwischen der Pendelmasse (120) und dem anderen Reibelement (155) liegt.
Einrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei das verschiebbare Reibelement (160) integriert mit dem Bremselement (135) aufgebaut ist.
Einrichtung (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei zwischen dem verschiebbaren Reibelement (160) und dem Pendelflansch (115) ein elastisches Element (145) liegt, um das Reibelement (160) und den Pendelflansch (115) miteinander elastisch drehbar um die Drehachse (105) zu koppeln.
Einrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bremselement (135) dazu eingerichtet ist, die Pendelmasse (120) mittels Reibschluss abzubremsen.
Einrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei das Bremselement (135) einen Reibbelag (140) zur Erzeugung des Reibschlusses zur Pendelmasse (120) aufweist.
Einrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bremselement (135) dazu eingerichtet ist, eine Bremskraft auf die Pendelmasse (120) auszuüben, die mit einem betätigungsbedingt ansteigenden über die Reibkupplung (150) übertragbaren Drehmoment abfällt.
Einrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Betätigung einen hydraulisch verstellbaren Kolben (135, 160) umfasst.
Einrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reibkupplung (150) von einer Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers umfasst ist.