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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel und einen mit diesem ausgestatteten hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem um die Getriebeeingangswelle angeordneten Gehäuse, einem in das Gehäuse integrierten Pumpenrad, wobei das Gehäuse ein gegenüber diesem verdrehbar angeordnetes Turbinenrad, eine zwischen Pumpenrad und Turbinenrad wirksam angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung und gegebenenfalls einen Drehschwingungsdämpfer aufnimmt.
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Fliehkraftpendel sind aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen hinreichend bekannt. Hierbei ist um eine Drehachse beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes oder dergleichen ein Trägerteil verdrehbar aufgenommen. An dem Trägerteil sind über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet, die in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse gegenüber dem Trägerteil pendelnd an dem Trägerteil aufgehängt sind. Durch diese pendelnde Aufhängung bilden die Pendelmassen im Fliehkraftfeld des drehenden Trägerteils einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger, indem die Pendelmassen durch entsprechende Auslenkung dem Antriebsstrang während Drehmomentspitzen Energie entziehen und bei Drehmomentminima zuführen.
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Beispielsweise können – wie aus der
WO2014/082629 A1 bekannt – axial zwischen zwei Seitenteilen, die das Trägerteil bilden, über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sein. Alternativ können – wie aus der
DE 10 2012 221 949 A1 bekannt – Pendelmassenteile beidseitig des Trägerteils angeordnet sein. Axial gegenüber liegende Pendelmassenteile sind dabei mittels Verbindungsmitteln miteinander zu Pendelmassen verbunden, wobei die Verbindungsmittel entsprechend ausgesparte Ausnehmungen des Trägerteils durchgreifen.
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Ein Fliehkraftpendel kann – wie beispielsweise anhand der oben genannten Druckschriften
WO2014/082629 A1 ,
DE 10 2012 221 949 A1 offenbart – an einem Einmassenschwungrad, beispielsweise einem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad vorgesehen sein. Wie beispielsweise aus den Druckschriften
WO2014/023303 A1 und
DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift
WO2014/114 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift
EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein.
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Desweiteren sind hydrodynamische Drehmomentwandler aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen bekannt und sind vorzugsweise zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet. Dabei wird zum Anfahren des Kraftfahrzeuges bevorzugt die Wandlerfunktion des Drehmomentwandlers mit Drehmomentüberhöhung genutzt, indem das Drehmoment vom Gehäuse, das mittels der Kurbelwelle von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, über das Pumpenrad geleitet wird. Das Pumpenrad treibt dabei ein Turbinenrad an, welches das Drehmoment über ein Ausgangsteil unter Abstützung an einem Leitrad zur Momentenerhöhung auf eine Getriebeeingangswelle des Getriebes überträgt. Bei höheren Drehzahlen wird eine zwischen Pumpenrad und Turbinenrad wirksam angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung geschlossen, so dass das Drehmoment unter Überbrückung der Wandlerkomponenten direkt vom Gehäuse über das Ausgangsteil auf die Getriebeeingangswelle übertragen wird und somit der sich verschlechternde Wirkungsgrad der Wandlerkomponenten bei höheren Drehzahlen eliminiert wird.
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Die verwendeten Brennkraftmaschinen, beispielsweise 4-Zylinder-Diesel-Motoren, weisen hohe Drehungleichförmigkeiten auf, so dass in dem Gehäuse des Drehmomentwandlers ein oder mehrere Drehschwingungsdämpfer vorgesehen sind, die je nach deren Anordnung bei offener und/oder geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung zwischen dem Gehäuse und dem Ausgangsteil beziehungsweise zwischen Turbinenrad und dem Ausgangsteil des Drehmomentwandlers wirksam sind. Dabei ist unter einem Drehschwingungsdämpfer in bekannter Weise eine Anordnung mit einem Eingangs- und einem Ausgangsteil zu verstehen, die entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung begrenzt gegeneinander verdrehbar sind. Derartige Drehschwingungsdämpfer können mehrere Dämpferstufen enthalten, die zueinander seriell und/oder parallel angeordnet sind.
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Zur verbesserten Schwingungsisolation der Drehschwingungen der Brennkraftmaschine ist weiterhin die Verwendung von Fliehkraftpendeln im Gehäuse des Drehmomentwandlers bekannt, die in Verbindung mit Drehschwingungsdämpfern wirksam im Gehäuse integriert sind. Beispielsweise ist aus der
WO 2010/043194 A1 ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit mehreren, in offenem und geschlossenem Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung wirksamen Dämpferanordnungen und einem Fliehkraftpendel bekannt, wobei das Fliehkraftpendel direkt mit dem Turbinenrad verbunden ist. Aus der
DE 198 04 227 A1 ist ein Drehmomentwandler mit an einem der Wandlerüberbrückungskupplung zugeordneten Drehschwingungsdämpfer angeordneten Ausgleichsmassen bekannt, die auf Pendellaufbahnen abrollen. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Fliehkraftpendels und eines Drehmomentwandlers mit einem Fliehkraftpendel. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Führung der Pendelelemente an dem Pendelelementträger vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen beziehungsweise nebengeordneten Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält einen um eine Drehachse angeordneten Pendelelementträger und über den Umfang verteilt an diesem angeordnete Pendelelemente.
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Der Pendelelementträger kann aus einem einzigen als Pendelflansch ausgebildeten Scheibenteil ausgebildet sein, welcher beidseitig über den Umfang verteilt angeordnete Pendelelemente aufnimmt. Axial gegenüberliegende Pendelelemente können miteinander fest miteinander verbunden sein. Der Pendelelementträger kann aus zwei oder mehreren Scheibenteilen gebildet sein, wobei jeweils zwei Scheibenteile axial zwischen sich Pendelabschnitte aufweisen, zwischen denen axial und über den Umfang verteilt Pendelelemente aufgenommen sind.
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Die Pendelelemente können als Pendelrollen ausgebildet sein, welche eine Pendellaufbahn aufweisen, mit der sie an dem Pendelelementträger abwälzen und damit monofilar ausgebildete Pendelbewegungen gegenüber dem Pendelelementträger ausführen. Die Pendelelemente können als bifilar an dem Pendelelementträger aufgehängte Pendelmassen ausgebildet sein, wobei die Pendelmassen mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager an dem Pendelelementträger aufgehängt sind. Die Pendellager sind als komplementär zueinander ausgebildete Pendellaufbahnen der Pendelmassen und des Pendelelementträgers ausgebildet, auf denen ein zwischen den Pendellaufbahnen eines Pendellagers angeordneter Wälzkörper, beispielsweise eine Pendelrolle abwälzt.
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Die Pendelelemente können beispielsweise als Scheiben aus Blech gebildet sein und rund, elliptisch, in Tropfenform oder ähnlicher Form ausgebildet sein. Die Pendelelemente sind verliergesichert an dem Pendelelementträger aufgenommen. Unter Fliehkrafteinwirkung des um die Drehachse drehenden Pendelelementträgers bilden die Pendelelemente mittels einer Wälzfläche mit einer Wälzfläche einer Pendellaufbahn des Pendelelementträgers einen Wälzkontakt. Bevorzugt kann der Pendelelementträger zweiteilig oder mehrteilig aus Scheibenteilen wie Seitenteilen aus Blech gebildet sein, wobei die Pendelelemente axial zwischen diesen in einzelnen Pendelräumen getrennt voneinander aufgenommen sind. Beide Scheibenteile sind miteinander fest verbunden, beispielsweise vernietet oder verschweißt. Eines oder beide Scheibenteile sind drehangetrieben, beispielsweise von einer Kurbel- oder Getriebeeingangswelle oder in ein Aggregat, beispielsweise eingangs- und/oder ausgangsseitig in eine Kupplungsscheibe, einen Drehmomentwandler, eine Reibungskupplung, eine Doppelkupplung, eine Elektromaschine oder dergleichen integriert.
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Unter Fliehkrafteinwirkung verlagern sich die Pendelelemente gegen die Pendellaufbahnen und verlagern sich dort zur Tilgung von Drehschwingungen. Über der Drehachse des Pendelelementträgers befindliche Pendelelemente sind in bevorzugter Weise bei zu geringer Fliehkraft gegen eine radiale Verlagerung nach radial innen geschützt. Hierzu können entsprechende Anschläge, beispielsweise weiche Anschlagpuffer, Federelemente oder dergleichen vorgesehen sein.
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Das Fliehkraftpendel ist auf zumindest eine vorgegebene Schwingungsordnung, beispielsweise eine Hauptschwingungsordnung der Brennkraftmaschine abgestimmt. Ist in der Brennkraftmaschine eine Zylinderabschaltung vorgesehen, kann das Fliehkraftpendel auf mehrere Schwingungsordnungen, nämlich auf die Schwingungsordnung der vollen Zylinderanzahl und auf die Schwingungsordnungen der Brennkraftmaschine mit den übrigen betriebenen Zylindern abgestimmt sein. Dies kann beispielsweise durch unterschiedliche Massen der Pendelelemente beziehungsweise Pendelmassen, unterschiedliche Laufbahnen beziehungsweise Pendellaufbahnen und/oder dergleichen vorgesehen werden.
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In dem vorgeschlagenen Fliehkraftpendel sind die Pendelelemente axial in einem Trägerabschnitt zumindest zweier Scheibenteile untergebracht und weisen beidseitig axial erweiterte Vorsprünge auf. Diese Vorsprünge bilden jeweils mit einem eine Pendellaufbahn aufweisenden Schlitz eines Scheibenteils den Wälzkontakt. Dies bedeutet, dass die Pendelelemente mittels ihrer Vorsprünge in den Schlitzen geführt sind, wobei die Schlitze bogenförmig ausgebildet sind und sowohl den Schwingwinkel der Pendelelemente begrenzen als auch die Pendelbahn der Pendelelemente vorgeben. Die Vorsprünge können beispielsweise zapfenförmig ausgebildet sein und einen kleineren Durchmesser als ein Außenumfang der Pendelelemente aufweisen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können mehrere, beispielsweise zwei Pendelelemente jeweils zwischen zwei Scheibenteilen angeordnet sein. Beispielsweise sind im Falle von zwei Pendelelementen drei Scheibenteile vorgesehen, die an einem Trägerabschnitt jeweils axial voneinander beabstandet sind und die axial benachbarten Pendelelemente jeweils getrennt voneinander aufnehmen. Hierbei kann ein mittleres Scheibenteil mit einer Materialstärke versehen sein, das die Vorsprünge beider Pendelelemente aufnehmen kann. Es hat sich jedoch als vorteilhaft gezeigt, wenn die Vorsprünge axial nebeneinander angeordneter Pendelelemente aus einem die Pendelelemente und Scheibenteile durchgreifenden Stift gebildet sind. Hierdurch kann das mittlere Scheibenteil in derselben oder verminderter Materialstärke wie die anderen Scheibenteile ausgebildet werden. Es versteht sich, dass dies auch bei mehreren zwischen jeweils zwei äußeren Scheibenteilen angeordneten Scheibenteilen und mehr als zwei Pendelelemente zutrifft. Der Stift kann in entsprechende Öffnungen der Pendelelemente nach dem Fügen dieser in den Trägerabschnitt eingepresst werden oder in anderer Weise mit diesen form-reib- und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Alternativ kann der Stift vorab in die Pendelelemente eingebracht werden, wobei der Stift anschließend vor dem Fügen wie Vernieten der Scheibenteile in die Schlitze eingefädelt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Kontaktbereich zwischen Pendelelementen und Scheibenteilen wärme- und/oder oberflächenbehandelt sein. Beispielsweise können entsprechende Kontaktbereiche, beispielsweise Vorsprünge der Pendelelemente, Stifte und/oder die in den Trägerabschnitten befindlichen Bereiche der Scheibenteile oder die gesamten Bauteile – Scheibenteile und/oder Pendelelemente gehärtet, bevorzugt randschichtgehärtet sein. Alternativ oder zusätzlich können an zumindest einem Kontaktbereich Beschichtungen, beispielsweise Schichten aus diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können ein Teil der Wälzflächen oder alle Wälzflächen entsprechend wärme- oder oberflächenbehandelt sein.
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Um beispielsweise die Anlageflächen zwischen den Scheibenteilen und den Pendelelementen zur axialen Führung der Pendelelemente zu vermindern, können stirnseitige Kontaktbereiche zwischen den Pendelelementen und Scheibenteilen nicht parallel, beispielsweise ballig ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die den Wälzkontakt bildenden Wälzflächen der Pendelelemente und der Scheibenteile zueinander in axiale Richtung nicht parallel ausgebildet sein. Beispielsweise können die Vorsprünge der Pendelelemente oder die Pendellaufbahnen der Scheibenteile an den Schlitzen ballig ausgebildet sein.
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Mit anderen Worten bewegen sich die Pendelelemente in Umfangsrichtung zwischen mindestens zwei Führungsflanschen wie beispielsweise Scheibenteilen, wobei der Rollkontakt zu mindestens zwei unterschiedlichen Führungsflanschen gegeben ist.
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Ein Pendelelement weist entlang seiner Drehachse unterschiedliche Durchmesser auf, wobei der Durchmesser an mindestens einem axialen Ende einen kleineren Durchmesser aufweist als in einem Abschnitt zwischen den Enden.
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Die Ausführung eines Pendelelements kann mehrteilig vorgesehen sein, wobei ein Element, beispielsweise ein Stift, zentral angeordnet ist und den Rollkontakt des Pendelelements zum Führungsflansch bereitstellt. Mindestens ein weiteres Element, beispielsweise ein Schwungelement oder mehrere axial nebeneinander angeordnete Elemente sind mit dem zentral angeordneten Element wie Stift verbunden. Die Eigenschaften der Elemente beispielsweise bezüglich des verwendeten Materials, deren Wärme- und/oder Oberflächenbehandlung und dergleichen können funktionsspezifisch unterschiedlich sein.
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Die Pendelelemente und/oder Führungsflansche können in einem Kontaktbereich zueinander oberflächen- oder wärmebehandelt sein.
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Die Wärmebehandlung kann mittels eines Härteverfahrens erfolgen, wobei insbesondere eine Randschichthärtung vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann eine Mindesthärte nach Vickers von 550 HV1 in einer Tiefe von der Oberfläche von 0,1 mm, vorzugsweise 0,3 mm und insbesondere 0,5 mm vorteilhaft sein. An der Oberfläche eines randschichtgehärteten Kontaktbereichs kann eine Mindesthärte von 600 HV3, vorzugsweise 750 HV3 und insbesondere 850 HV3 vorgesehen sein.
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Weiterhin kann eine Erzeugung einer Verbindungsschicht im Randbereich durch zusätzliche chemische Elemente gegenüber dem Grundmaterial der Rolle oder eine Erhöhung mindestens eines Anteils dieser chemischen Elemente um mehr als 20% vorzugsweise mehr als 50% vorgesehen sein.
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Der Wälzkontakt zwischen Pendelelement und Führungsflansch kann in Richtung der Drehachse der Pendelelemente nicht parallel ausgebildet sein. Beispielsweise kann zumindest ein den Wälzkontakt bildendes Bauteil, beispielsweise ein Vorsprung des Pendelelements gewölbt, beispielsweise ballig, ausgebildet sein. Beispielsweise kann zur seitlichen Führung der Pendelelemente eine Seitenfläche der Pendelelemente zum Führungsflansch nicht parallel, beispielsweise ballig oder konisch ausgeführt sein, so dass der konstruktive seitliche Kontakt möglichst nahe im Bereich der Drehachse des Pendelelements liegt und eine geringe Reibung zwischen Pendelelement und Führungsflansch erzielt werden kann.
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Der vorgeschlagene hydrodynamische Drehmomentwandler ist um eine Drehachse zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes wirksam angeordnet. Der Drehmomentwandler kann ein Gehäuse, beispielsweise ein torusförmiges Gehäuse aufweisen, welches um eine Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Das Gehäuse kann auf einem beispielsweise in Form eines Rohrabschnitts ausgebildeten Leitradstutzen gelagert und gegenüber diesem nach außen abgedichtet sein. Das Gehäuse kann von der Kurbelwelle drehangetrieben ausgebildet sein, wobei in das Gehäuse ein Pumpenrad integriert sein kann. Hierzu können an eine vorgeformte Wandlerschale Lamellen aufgenommen, beispielsweise in das Gehäuse eingehängt und dicht verlötet sein.
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Über ein in dem Gehäuse vorgehaltenes hydraulisches Fluid, beispielsweise ATF wird von dem Pumpenrad ein Turbinenrad angetrieben. Das Turbinenrad ist drehschlüssig mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Insoweit dient das Pumpenrad als Eingangsteil und das Turbinenrad als Ausgangsteil des Drehmomentwandlers. Zwischen Pumpenrad und Turbinenrad kann ein Leitrad mittels eines Freilaufs gehäusefest beispielsweise am Leitradstutzen aufgenommen sein.
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Zur Überbrückung der hydrodynamischen Kopplung zwischen Pumpenrad und dem Turbinenrad ist eine zwischen Pumpenrad und Turbinenrad wirksam angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung vorgesehen, welche im geschlossenen Zustand den Drehmomentfluss reibschlüssig vom Gehäuse auf die Getriebeeingangswelle überträgt, im geöffneten Zustand die hydrodynamische Kopplung zwischen Pumpenrad und Turbinenrad schaltet und im schlupfenden Zustand das Drehmoment in ein über die Wandlerüberbrückungskupplung übertragenes Teilmoment und ein über die hydrodynamische Kopplung übertragenes Teilmoment aufteilt. Die Wandlerüberbrückungskupplung wird bevorzugt durch Änderungen der Flüsse oder Drücke des im Gehäuse vorgehaltenen Fluids bewirkt. Die Flüsse des Fluids werden von außen mittels entsprechender Steuereinrichtungen gesteuert und können über Öffnungen beispielsweise in der Getriebeeingangswelle, Spalten zwischen Getriebeeingangswelle und Leitradstutzen und/oder dergleichen zu- und abgeführt werden. Die Wandlerüberbrückungskupplung kann eine zwischen Gehäuse und Turbinenrad angeordnete Lamellenkupplung sein.
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Die Wandlerüberbrückungskupplung kann eine zwischen Gehäuse und Turbinenrad angeordnete Reibungskupplung, beispielsweise eine Lamellenkupplung sein oder aus einem einzigen, mit einer Gegenreibfläche einen Reibschluss bildenden Reibbelag gebildet sein. Die Wandlerüberbrückungskupplung kann einen axial verlagerbaren Kolben mit einer Reibfläche enthalten, der mit einer Gegenreibfläche einen Reibschluss bilden kann. Hierbei kann der Kolben drehfest mit der Turbine verbunden sein und mit einer am Gehäuse angeordneten Gegenreibfläche einen Reibschluss bilden Alternativ kann der Kolben drehfest mit dem Turbinenrad verbunden sein und mit einer Gegenreibfläche des Turbinenrads einen Reibschluss bilden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wandlerüberbrückungskupplung zwischen Außenumfängen des Pumpenrads und des Turbinenrads angeordnet. Hierdurch können zusätzliche Bauteile, beispielsweise Lamellen der Wandlerüberbrückungskupplung, Kolben und dergleichen eingespart werden. Desweiteren steht durch Wegfall dieser Bauteile zusätzlicher axialer Bauraum zur Verfügung, so dass der Drehmomentwandler axial besonders schmal ausgebildet werden kann. Das Turbinenrad der auf diese Weise ausgebildeten Wandlerüberbrückungskupplung ist so steif ausgebildet, dass die an der Wandlerüberbrückungskupplung am Reibschluss radial außerhalb der Lamellen des Turbinenrads auftretenden Kräfte übertragen werden können. Die Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung erfolgt in bevorzugter Weise, indem an beiden Seiten der Turbinenschale unterschiedliche Fluidströme oder Differenzdrücke eingestellt werden. Das Turbinenrad kann auf der Getriebeeingangswelle verdrehbar und axial begrenzt verlagerbar gelagert sein. Beispielsweise kann die Lagerung mittels einer Buchse vorgesehen sein, die die Getriebeeingangswelle gegenüber dem Turbinenrad abdichtet, so dass zwischen Turbinenrad und Pumpenrad einerseits und dem übrigen Volumen des Gehäuses andererseits unterschiedliche Fluidströme oder Flussrichtungen oder Druckdifferenzen zur Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplung eingestellt werden können.
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Der Drehmomentwandler enthält weiterhin ein Fliehkraftpendel und optional einen Drehschwingungsdämpfer. Zur verbesserten Schwingungsisolation von Drehschwingungen, einem verbesserten Schutz des Fliehkraftpendels, zur verbesserten Raumausnutzung und dergleichen Insbesondere bei einer Ausbildung der Wandlerüberbrückungskupplung mit radial außen in das Turbinenrad und das Pumpenrad integrierten Reibflächen können Pendelmassen beziehungsweise Pendelrollen des Fliehkraftpendels auf radialer Höhe der Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet sein. Hierdurch kann beispielsweise durch axiale Überschneidung des Fliehkraftpendels und des Wandlertorus axialer Bauraum eingespart werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentwandlers kann der Pendelelementträger auf einer Nabe aufgenommen, beispielsweise mit dieser vernietet sein. Die Nabe ist mit der Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbunden und weist hierzu beispielsweise ein Innenprofil wie Innenverzahnung auf, welche mit einem Außenprofil wie Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle einen Drehschluss bildet. Entgegen der Wirkungsrichtung des Drehmomentwandlers vom Eingangsteil zum Ausgangsteil mit dem Turbinenrad nachgeschalteten Fliehkraftpendel kann dieses axial zwischen einer der Kurbelwelle zugewandten Wandung des Gehäuses und dem Turbinenrad, also in geometrischer Anordnung zwischen Eingangsteil und Turbinenrad, angeordnet sein. Die Nabe des Fliehkraftpendels kann dabei mit einem endseitigen Abschnitt der Getriebeeingangswelle einen Drehschluss bilden und damit das Ausgangsteil des Drehmomentwandlers bilden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Pendelelementträger mehrteilig ausgebildet. Beispielsweise kann dieser aus einem die Pendelelemente axial führenden ersten Scheibenteil und einem zweiten, die Pendellaufbahnen aufweisenden Scheibenteil wie Führungsflansch gebildet sein. Die beiden Scheibenteile können dabei radial innerhalb der Pendelelemente nach deren Einbringung in einen von den Scheibenteilen gebildeten Arbeitsraum miteinander verbunden beispielsweise vernietet sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erste der beiden miteinander verbundenen Scheibenteile mit der Nabe verbunden.
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Ein in Wirkrichtung zwischen Turbinenrad und Fliehkraftpendel optional angeordneter Drehschwingungsdämpfer weist ein Eingangsteil auf, welches mit dem Turbinenrad verbunden, beispielsweise vernietet ist. Der Nietkreis dieser Vernietung ist bevorzugt radial innerhalb der Lamellen des Turbinenrads vorgesehen. Das Eingangsteil kann aus einem ringförmigen Blechteil gestanzt und geformt sein. Hierbei können die Elemente der Federeinrichtung, beispielsweise kurze Schraubendruck- oder Bogenfedern, radial außen umgreifend an dem Blechteil vorgesehen sein. Das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers kann mit dem Pendelelementträger direkt oder mit der Nabe verbunden sein. In vorteilhafter Weise können der Pendelelementträger und das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers gemeinsam mit der Nabe verbunden, beispielsweise vernietet sein.
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Der hydrodynamische Drehmomentwandler mit Wandlerüberbrückungskupplung, Fliehkraftpendel und dem optionalen Drehschwingungsdämpfer kann als separate Baueinheit ausgebildet sein, der während der Montage des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise auf die Getriebeeingangswelle aufgefädelt wird. Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 den oberen Teil eines um eine Drehachse angeordneten Drehmomentwandlers,
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2 das Fliehkraftpendel der 1 in einem Teilschnitt,
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3 das Fliehkraftpendel der 2 in Teilansicht,
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4 ein Schnittdetail eines gegenüber dem Fliehkraftpendel der 2 abgeänderten Fliehkraftpendels,
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5 ein weiter verfeinertes Detail der 4 im Schnitt,
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6 einen Teilschnitt durch ein gegenüber den Fliehkraftpendeln der 2 und 4 abgeändertes Fliehkraftpendel,
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7 einen Teilschnitt durch ein gegenüber den Fliehkraftpendeln der 2, 4 und 6 abgeändertes Fliehkraftpendel.
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Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d der Getriebeeingangswelle 6 verdrehbar angeordneten Drehmomentwandlers 1. Das Gehäuse 14 nimmt das Pumpenrad 3, das Turbinenrad 10, die Wandlerüberbrückungskupplung 9, das Fliehkraftpendel 4 und den Drehschwingungsdämpfer 13 auf und ist zu Herstellung der hydrodynamischen Kopplung des Pumpenrads 3 mit dem Turbinenrad 10 während des Betriebs zumindest teilweise mit hydraulischem Fluid befüllt.
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Das Gehäuse 14 ist mittels der Befestigungsmittel 15 mittels einer Flexplate oder dergleichen drehfest und axial elastisch mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden. Das Pumpenrad 3 ist in das Gehäuse 14 integriert. Das Gehäuse 14 ist aus der Wandlerschale 16 und der Wandung 17 mit dem axialen Ansatz 18 gebildet, welche radial außen dicht miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt sind. Die Wandlerüberbrückungskupplung 9 ist in das Turbinenrad 10 und das Pumpenrad 3 integriert. Hierzu ist das Turbinenrad 10 radial erweitert und weist den Kupplungsflansch 19 auf. An dem Übergang zwischen dem mit dem axialen Ansatz 18 verschweißten Ansatz 21 der Wandlerschale 16 und dem Pumpenrad 3 ist der Ringabschnitt 20 vorgesehen. An dem Kupplungsflansch 19 und/oder an dem Ringabschnitt 20 ist der Reibbelag 22, beispielweise ein Papierbelag vorgesehen, der den Reibeingriff mit der Gegenreibfläche der Wandlerüberbrückungskupplung 9 bildet. Die Wandlerüberbrückungskupplung 9 wird mittels eines Fluidstroms zwischen der zwischen Turbinenrad 10 und Pumpenrad 3 eingeschlossenen Kammer 23 einerseits und der von dieser mittels der Buchse 24 zwischen Getriebeeingangswelle 6 und Turbinenrad 10 abgetrennten Kammer 25 betätigt, wobei der Fluidstrom über den Spalt 26 und die Hohlbohrung 27 der Getriebeeingangswelle 6 zugeführt beziehungsweise abgeführt wird. Der Fluidstrom durchströmt die Kammern 23, 25 mit unterschiedlichen Anströmgeschwindigkeiten des Turbinenrads 10, so dass dieses einen Auftrieb erhält und geöffnet wird. Der Fluidstrom wird insbesondere bei geöffneter und schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung 9 aufrechterhalten. In besonders vorteilhafter Weise sind in dem Reibbelag 22 und/oder in dessen Gegenreibfläche Nuten wie Kühlnuten vorgesehen, die auch bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung 9 einen vorgegebenen Fluidstrom aufrechterhalten und damit die Wandlerüberbrückungskupplung 9 im Bereich des Reibeingriffs kühlen.
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Das Fliehkraftpendel 4 ist in der Kammer 25 axial zwischen der Wandung 17 und dem Turbinenrad 10 angeordnet und nimmt im Wesentlichen den radial zur Verfügung stehenden Raum bis zum Innenumfang des axialen Ansatzes 18 ein. Das Fliehkraftpendel 4 dient als Ausgangsteil des Drehmomentwandlers 1 und weist über den Umfang verteilte Pendelelemente 29 und den Pendelelementträger 30 auf. Der Pendelelementträger 30 ist aus den beiden Scheibenteilen 31, 32 gebildet, die radial innerhalb der Pendelelemente 29 mittels der Niete 33 miteinander verbunden sind. Der radial außerhalb der Niete 33 gebildete Trägerabschnitt 34 nimmt die über den Umfang verteilt angeordneten Pendelelemente 29 auf. Die Pendelelemente 29 weisen axial erweiterte Vorsprünge 49 auf, die sich radial in die Schlitze 36 der Scheibenteile 31, 32 erstrecken. Die Schlitze 36 sind bogenförmig in Umfangsrichtung ausgebildet und bilden Pendellaufbahnen 35 aus, die mit Wälzflächen 50 der Vorsprünge 49 einen Wälzkontakt bilden. Unter Fliehkrafteinwirkung des um die Drehachse d drehenden Pendelelementträgers 30 werden die Vorsprünge 49 radial außen an den Pendellaufbahnen 35 der Scheibenteile abgestützt. Treten zudem Drehschwingungen auf, werden die Pendelelemente 29 auf den bogenförmigen Schlitzen 36 nach radial innen verlagert und nehmen zumindest teilweise Energie der Drehmomentspitzen auf.
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Die Nabe 5 ist mit dem stirnseitigen Endbereich der Getriebeeingangswelle 6 drehschlüssig verbunden wie verzahnt und nimmt das Fliehkraftpendel 4 auf. Hierzu ist das Scheibenteil 31 an dem radial erweiterten Nabenflansch 38 der Nabe 5 mittels derselben Niete 38a aufgenommen wie das Ausgangsteil 37 des optionalen Drehschwingungsdämpfers 13. Das Ausgangsteil 37 des Drehschwingungsdämpfers 13 und das mit dem Turbinenrad 10 mittels der Niete 40 verbundene Eingangsteil 39 sind entgegen der Wirkung der über den Umfang verteilt angeordneten Federelemente 41 wie beispielsweise Schraubendruckfedern gegeneinander relativ um die Drehachse d verdrehbar, so dass der Drehschwingungsdämpfer 13 verbleibende Drehschwingungen, die nach der hydraulischen Kopplung zwischen Pumpenrad 3 und Turbinenrad 10 sowie durch die Tilgerfunktion der Masse des Turbinenrads noch verbleiben, dämpft. Das nachgeschaltete Fliehkraftpendel 4 tilgt wiederum die nach dem Drehschwingungsdämpfer 13 noch verbleibenden Drehschwingungen.
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Der Drehschwingungsdämpfer 13 ist radial im Bereich des Einzugs 42 des Turbinenrads 10 zwischen dessen Lagerung auf der Getriebeeingangswelle 6 und dessen Bauch mit der maximalen axialen Erweiterung der Lamellen 43 platzsparend aufgenommen. Das Eingangsteil 39 ist dabei außerhalb des Durchmessers der Federelemente 41 um diese zumindest deren Außendurchmesser übergreifend gelegt, so dass diese radial abgestützt und axial verliersicher in dem Eingangsteil 39 aufgenommen sind.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass zwischen Pumpenrad 3 und Turbinenrad 10 zur Drehmomenterhöhung bei Differenzdrehzahlen das Leitrad 46 angeordnet ist, welches mittels des Freilaufs 47 an dem Leitradstutzen 48 aufgenommen ist. Die 2 zeigt das Fliehkraftpendel 4 der 1 im Teilschnitt. Die beiden radial innerhalb des Trägerabschnitts mittels der Niete 33 fest verbundenen, den Pendelelementträger 30 bildenden Scheibenteile 31, 32 sind an dem Trägerabschnitt 34 axial so gegeneinander erweitert, dass der radial erweiterte Abschnitt 52 der Pendelelemente 29 zwischen diesen aufgenommen ist. Die Vorsprünge 49 erstrecken sich jeweils axial in die Schlitze 36. Zwischen den Wälzflächen 50 der Vorsprünge 49 und den Wälzflächen 51 an den Pendellaufbahnen 35 der Scheibenteile 31, 32 ist der Wälzkontakt eingestellt, so dass sich die Pendelelemente 29 entlang der Schlitze 36 um ihre Drehachse D entlang der bogenförmigen Pendellaufbahnen 35 verdrehen können. Die Durchmesser der Vorsprünge 49 sind dabei kleiner ausgebildet als der Durchmesser des axial zwischen den Scheibenteilen 31, 32 aufgenommenen Abschnitts 52. Hierdurch bilden sich zwischen dem Pendelelement 29 und den Scheibenteilen 31, 32 Kontaktbereiche 53 zur seitlichen Führung der Pendelelemente 29 aus. Alternativ zu der gezeigten parallelen Ausbildung der Kontaktbereiche 53 können die Kontaktbereiche 53 zwischen den Stirnflächen 54 der Pendelelemente 29 und den Scheibenabschnitten 55 der Scheibenteile 31, 32 nicht parallel ausgebildet sein, um die bei einem Kontakt zwischen Scheibenteil 31, 32 und Pendelelement 29 auftretende Reibung zu verringern. Beispielsweise können die Scheibenabschnitte 55 und/oder die Stirnflächen 54 der Pendelelemente ballig wie konisch um die Drehachse D der Pendelelemente beziehungsweise konvex entlang der Schlitze 36 ausgebildet sein, so dass die Kontaktbereiche 53 sich verringern und in Richtung Drehachse D verlagern. Die 3 zeigt das Fliehkraftpendel 4 der 2 in Teilansicht mit dem Scheibenteil 31 und dem Pendelelement 29. Der axiale Vorsprung 49 des Pendelelements 29 durchgreift den nach radial außen bogenförmig ausgebildeten, in das Scheibenteil 31 eingebrachten Schlitz 36. Der Schlitz 36 enthält radial außen die Pendellaufbahn 35 mit der Wälzfläche 51, auf der die Wälzfläche 50 des Vorsprungs 49 unter Drehung des Pendelelements 29 um ihre Drehachse D abwälzt.
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Die 4 zeigt in einem Schnittdetail das gegenüber dem Fliehkraftpendel 4 der 2 abgeänderte Fliehkraftpendel 4a mit abgeändertem Pendelelement 29a. Die Wälzflächen 50a der Vorsprünge 49a der Pendelelemente 29a sind ballig ausgebildet und weisen ausgehend von der Drehachse D den Radius R auf. Auf diese Weise wird der Wälzkontakt zwischen den Wälzflächen 51a der Scheibenteile 31a, 32a und der Wälzfläche 50a auf eine Linienberührung reduziert. Die Stirnflächen 54a sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel konisch ausgebildet, so dass die Kontaktbereiche 53a zwischen den Pendelelementen 29a und den Scheibenteilen 31a, 32a minimiert werden können. Es versteht sich, dass die Stirnflächen 54a auch plan senkrecht zur Drehachse D ausgebildet sein können.
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Die 5 zeigt in den Teilfiguren I, II zwei Schnittdetails von zwei Wälzkontakten zwischen den Vorsprüngen 49a, 49a‘ und den Pendellaufbahnen 35a, 35a‘. Hierbei ist in der Teilfigur I die Pendellaufbahn 35a‘ mit der gehärteten Randschicht 56a mit der oberflächengehärteten Wälzfläche 51a‘ versehen. In der Teilfigur II ist der Vorsprung 49a‘ mit der gehärteten Randschicht 57a mit der oberflächengehärteten Wälzfläche 50a‘ versehen.
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Die 6 zeigt in einem Schnittdetail das gegenüber den Fliehkraftpendeln 4, 4a der 2 und 4 abgeänderte Fliehkraftpendel 4b. Im Unterschied zu diesen sind die axial erweiterten, in die Schlitze 36b der Scheibenteile 31b, 32b eingreifenden Vorsprünge 49b nicht einteilig aus den Pendelelementen 29b gebildet. Zur Ausbildung der Vorsprünge 49b ist der Stift 58b in entsprechende Öffnungen an der Drehachse D der Pendelelemente eingebracht, beispielsweise eingepresst. Der beispielsweise gehärtete oder randschichtgehärtete Stift 58b bildet die Wälzflächen 50b gegenüber den Wälzflächen 51b der Pendellaufbahnen 35b.
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Die 7 zeigt das gegenüber dem Fliehkraftpendel 4b der 6 abgeänderte Fliehkraftpendel 4c im Teilschnitt. In Erweiterung zu dem Fliehkraftpendel 4b weist das Fliehkraftpendel 4c zwei axial benachbarte Pendelelemente 29c, 59c und drei Scheibenteile 31c, 32c, 60c auf, die radial außerhalb der diese verbindenden Niete 33c den Trägerabschnitt 34c mit zwei axialen Räumen bilden, in denen jeweils ein Pendelelement 29c, 59c untergebracht ist. Die Pendelelemente 29c, 59c sind an demselben Stift 58c aufgenommen, der mit seinen Wälzflächen 50c an den Wälzflächen 51c, 62c der Pendellaufbahnen 35c, 63c einen Wälzkontakt ausbildet. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass durch einen gegenüber den Schlitzen 36c erweiterten Schlitz 61c ein Wälzkontakt gegenüber dem Stift 58c vermieden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 3
- Pumpenrad
- 4
- Fliehkraftpendel
- 4a
- Fliehkraftpendel
- 4b
- Fliehkraftpendel
- 4c
- Fliehkraftpendel
- 5
- Nabe
- 6
- Getriebeeingangswelle
- 9
- Wandlerüberbrückungskupplung
- 10
- Turbinenrad
- 13
- Drehschwingungsdämpfer
- 14
- Gehäuse
- 15
- Befestigungsmittel
- 16
- Wandlerschale
- 17
- Wandung
- 18
- Ansatz
- 19
- Kupplungsflansch
- 20
- Ringabschnitt
- 21
- Ansatz
- 22
- Reibbelag
- 23
- Kammer
- 24
- Buchse
- 25
- Kammer
- 26
- Spalt
- 27
- Hohlbohrung
- 29
- Pendelelement
- 29a
- Pendelelement
- 29b
- Pendelelement
- 29c
- Pendelelement
- 30
- Pendelelementträger
- 31
- Scheibenteil
- 31a
- Scheibenteil
- 31b
- Scheibenteil
- 31c
- Scheibenteil
- 32
- Scheibenteil
- 32a
- Scheibenteil
- 32b
- Scheibenteil
- 32c
- Scheibenteil
- 33
- Niet
- 33c
- Niet
- 34
- Trägerabschnitt
- 34c
- Trägerabschnitt
- 35
- Pendellaufbahn
- 35a
- Pendellaufbahn
- 35a‘
- Pendellaufbahn
- 35b
- Pendellaufbahn
- 35c
- Pendellaufbahn
- 36
- Schlitz
- 36b
- Schlitz
- 36c
- Schlitz
- 37
- Ausgangsteil
- 38
- Nabenflansch
- 38a
- Niet
- 39
- Eingangsteil
- 40
- Niet
- 41
- Federelement
- 42
- Einzug
- 43
- Lamelle
- 44
- Ansatz
- 45
- Kragen
- 46
- Leitrad
- 47
- Freilauf
- 48
- Leitradstutzen
- 49
- Vorsprung
- 49a
- Vorsprung
- 49a‘
- Vorsprung
- 49b
- Vorsprung
- 50
- Wälzfläche
- 50a
- Wälzfläche
- 50a‘
- Wälzfläche
- 50b
- Wälzfläche
- 50c
- Wälzfläche
- 51
- Wälzfläche
- 51a
- Wälzfläche
- 51a‘
- Wälzfläche
- 51b
- Wälzfläche
- 51c
- Wälzfläche
- 52
- Abschnitt
- 53
- Kontaktbereich
- 53a
- Kontaktbereich
- 54
- Stirnfläche
- 54a
- Stirnfläche
- 55
- Scheibenabschnitt
- 56a
- Randschicht
- 57a
- Randschicht
- 58b
- Stift
- 58c
- Stift
- 59c
- Pendelelement
- 60c
- Scheibenteil
- 61c
- Schlitz
- 62c
- Wälzfläche
- 63e
- Pendellaufbahn
- 63c
- Pendellaufbahn
- d
- Drehachse
- D
- Drehachse
- R
- Radius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/082629 A1 [0003, 0004]
- DE 102012221949 A1 [0003, 0004]
- WO 2014/023303 A1 [0004]
- DE 102013201981 A1 [0004]
- WO 2014/114280 A1 [0004]
- EP 2600030 A1 [0004]
- WO 2010/043194 A1 [0007]
- DE 19804227 A1 [0007]
