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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, das in einer Einrichtung zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Hybridanwendung integriert ist, wobei das Kraftfahrzeug mittels einer Brennkraftmaschine oder eines elektrischen Antriebs oder kombiniert gleichzeitig durch beide antreibbar ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Derartige Einrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, um in einem Antriebsstrang von Hybridfahrzeugen das Zusammenwirken der Brennkraftmaschine mit einem Elektromotor sicherzustellen. Diese Einrichtung übernimmt dabei die Funktion der Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine und/oder dem Elektromotor zu einer Abtriebswelle bzw. zu einem nachgeschalteten Getriebe. Weiterhin schließt diese Einrichtung die Funktion einer Schwingungsdämpfung ein, wozu insbesondere eine Fliehkraftpendeleinrichtung vorgesehen ist. Das Fliehkraftpendel ist dazu geeignet, auch in Hybridantrieben auftretende Schwingungen zu dämpfen, ohne dabei selbst in dem Drehmomentfluss bzw. Kraftfluss angeordnet zu sein. Bevorzugt ist das Fliehkraftpendel als ein bifilares Pendel, d.h. Pendel mit zwei Aufhängungspunkten, ausgebildet, bei welchem die Tilgermassen über Bolzen pendeln und sich dabei auf vorgegebenen Laufbahnen bewegen. Bei Kraftfahrzeugen mit einer Hybridanwendung treten insbesondere bedingt durch die Wirkungsweise der Brennkraftmaschine wiederholte und alternierende Schwingungen auf. Diese sich auf die Einrichtung übertragenden Schwingungen können die Wirkungsweise des Fliehkraftpendels nachteilig beeinflussen.
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Aus der
DE 10 2006 028 556 A1 ist eine Einrichtung zur Drehmomentübertragung bekannt, die für einen Antriebsstrang einer Brennkraftmaschine bestimmt ist. Die Einrichtung umfasst ein Schwungrad, ein Fliehkraftpendel, einen Drehschwingungsdämpfer sowie eine Trennkupplung. Die
DE 10 2014 206 330 A1 zeigt eine für Hybridfahrzeuge bestimmte Einrichtung, die zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe eingesetzt ist, bei der ein Fliehkraftpendel an einem Rotorträger befestigt ist. Gemäß der
WO 2010/028620 A1 ist für Hybridanwendungen mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektroantrieb eine Einrichtung vorgesehen, die ein Zweimassenschwungrad, eine Trennkupplung sowie ein Fliehkraftpendel einschließt. Bei geschlossener Trennkupplung und gekoppelten Drehmassen ist das Fliehkraftpendel dazu vorgesehen, auftretende Schwingungen zu dämpfen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für Hybridanwendungen eine Einrichtung bereitzustellen, die mit einer einfachen und kostengünstigen Maßnahme Relativbewegungen bzw. Schwingungen in axialer Richtung zwischen dem Schwungrad und dem Fliehkraftpendel vermeidet.
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Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Einrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur mittelbaren Entkopplung des Fliehkraftpendels die Einrichtung eine elastische Scheibe einschließt, die das Fliehkraftpendel mit einem einer Abtriebsnabe zugeordneten Zwischenflansch verbindet. Weiterhin kann eine unmittelbare Entkopplung des Fliehkraftpendels mittels einer elastischen Scheibe erfolgen, die das Schwungrad mit einer Antriebsnabe verbindet.
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Vorteilhaft wird mittels dieser konstruktiven Ausgestaltungen das Fliehkraftpendel unmittelbar oder mittelbar von einer starren Antriebsverbindung, insbesondere einem Antrieb der Einrichtung über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, entkoppelt. Der erfindungsgemäße Aufbau der Einrichtung führt folglich zur Vermeidung bzw. Kompensation, zumindest aber zu einer Dämpfung von axialen Relativbewegungen und/oder Schwingungen zwischen dem Schwungrad und dem Fliehkraftpendel. Diese insbesondere bedingt durch die Wirkungsweise der Brennkraftmaschine verursachten Bewegungen werden über die Kurbelwelle auf eine Antriebsnabe der Einrichtung übertragen.
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Durch eine Eliminierung der nachteiligen axialen Relativbewegungen kann ein vorzeitiger Verschleiß des Fliehkraftpendels unterbunden werden, der sich beispielsweise durch eine Fremdreibung der Pendelmassen an einer zugehörigen Umgebungskonstruktion ergibt. Folglich stellt sich weiterhin durch das erfindungsgemäße Konzept vorteilhaft auch keine reduzierte, die Wirkungsweise des Fliehkraftpendels beeinflussende oder verfälschende Isolation der Pendelmassen ein. Die ergänzend in einer Einrichtung zur Drehmomentübertragung für Hybridanwendungen eingebrachte elastische Scheibe kann dabei vorteilhaft einfach und kostengünstig in dem vorgegebenen Bauraum der Einrichtung integriert werden. Weiterhin ist die weitestgehend gewichtsneutral durchführbare erfindungsgemäße Maßnahme nachrüstbar, indem beispielsweise in einer fertiggestellten Einrichtung das einteilige Schwungrad durch ein erfindungsgemäß aufgebautes Schwungrad ersetzt wird, bei dem die elastische Scheibe zwischen dem Schwungrad und einer Antriebsnabe angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, als elastische Scheibe eine einteilig oder mehrteilig aufgebaute, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff hergestellte Flexscheibe einzusetzen. Alternativ dazu schließt die Erfindung die Verwendung einer aus einem geeigneten Kunststoff hergestellte Flexscheibe ein. Beispielsweise eignet sich dazu eine Flexscheibe aus Kohlenstofffasern bzw. Carbonfasern. Bei einer mehrteiligen, insbesondere aus mehreren Flexblechen zu einem Scheibenpaket zusammengefügten Flexscheibe können die Anzahl und die Dicke einzelner Flexbleche variieren. Vorteilhaft besteht außerdem die Möglichkeit, die Flexscheibe an den verfügbaren Bauraum der Einrichtung bzw. anderen Erfordernissen, wie dem Antriebsstrang, anzupassen. Im eingebauten Zustand ist die Flexscheibe mittels geeigneter Befestigungsmittel an der zugehörigen Umgebungskonstruktion drehfest lagefixiert.
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Die erfindungsgemäße, als Flexscheibe ausgeführte elastische Scheibe kann zur Erreichung einer wirksamen Dämpfung von Axialschwingungen unterschiedlichen Bauteilen der Einrichtung zugeordnet werden. Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, die Flexscheibe antriebsseitig zwischen einer mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Antriebsnabe und einem kreisringförmig gestalteten Schwungrad einzubringen. Ferner besteht die Möglichkeit, eine Flexscheibe zwischen dem Fliehkraftpendel und einem Zwischenflansch anzuordnen, der an der Abtriebsnabe der Einrichtung befestigt ist. Außerdem kann eine innenseitig unmittelbar an der Abtriebsnabe und außenseitig an dem Fliehkraftpendel befestigte Flexscheibe eingesetzt werden. Dieses Konzept eignet sich für eine Abtriebsnabe, die einer Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, welche mittels eines Pilotlagers gelagert ist, das radiale Bewegungen unterbindet.
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Zur Erzielung einer bauraumoptimierten Lösung bietet es sich an, eine gestuft ausgebildete, beispielsweise an die äußere Form vom Zwischenflansch angepasste elastische Scheibe zu verwenden.
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Die Befestigung der Flexscheibe an der zugehörigen innenseitigen und außenseitigen Umgebungskonstruktion kann mittels unterschiedlicher Befestigungsmittel erfolgen. Sie können alle dieselbe Bauart aufweisen oder unterschiedlich ausgebildet sein. Bevorzugt eignet sich eine Niet- oder Schweißverbindung, die allein oder in einer Kombination mit einer Passstiftverbindung einsetzbar ist. Dabei erfolgt die Auswahl des Befestigungsmittels unter Berücksichtigung des verfügbaren Bauraums innerhalb der Einrichtung und/oder in Abhängigkeit von den zu übertragenden Lasten. Weiterhin kann die Anzahl der Befestigungsmittel, beispielsweise die Zahl der Nietverbindungen, variieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Fliehkraftpendel außenseitig von einem dem Schwungrad zugeordneten Bauteil, beispielsweise einem Winkelblech, umschlossen. Damit stellt sich eine für die Funktion des Fliehkraftpendels gewünschte geschützte Bauweise ein. Vorteilhaft ist das Fliehkraftpendel konstruktiv so gestaltet, dass dieses weder radial noch axial hervorsteht und sich eine Einrichtung einstellt, die im Wesentlichen beidseitig glattflächig gestaltet ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Einrichtung, die einen Drehmomentbegrenzer einschließt, der zwischen dem Schwungrad und dem mit der Abtriebsnabe verbundenen Zwischenflansch angeordnet ist. Zur Bildung eines als Rutschkupplung wirkenden Drehmomentbegrenzers greift der Zwischenflansch außenseitig in einen axial von dem Schwungrad und dem Fliehkraftpendel begrenzten Ringspalt. Im Einbauzustand ist der Zwischenflansch in einer äußeren Randzone von einem Federelement axial in Richtung des Schwungrades kraftbeaufschlagt, wobei der Zwischenflansch mittelbar über Reibbeläge an dem Schwungrad und dem Federelement abgestützt ist. Als Federelement ist bevorzugt eine Tellerfeder vorgesehen, die an dem mit dem Schwungrad in Verbindung stehenden Winkelblech positioniert ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einer Schnittansicht, wobei eine elastische Scheibe bzw. eine Flexscheibe zwischen dem Schwungrad und der Antriebsnabe eingesetzt ist;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Flexscheibe zwischen dem Fliehkraftpendel und einem der Abtriebsnabe zugeordneten Zwischenflansch angeordnet ist;
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem die Flexscheibe in einer zu 2 abweichenden Form zwischen dem Fliehkraftpendel und einem der Abtriebsnabe zugeordneten Zwischenflansch angeordnet ist; und
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4 ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem die Flexscheibe zwischen dem Fliehkraftpendel und der Abtriebsnabe eingesetzt ist.
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Die 1 zeigt eine Einrichtung 100, die zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Hybridanwendung integriert ist.
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Die Darstellung ist beschränkt auf die erfindungswesentlichen Bauteile der Einrichtung 100, die in einem ansonsten nicht dargestellten Antriebsstrang eines mittels einer Brennkraftmaschine und/oder eines elektrischen Antriebs antreibbaren Kraftfahrzeugs angeordnet werden kann. Eine Antriebsnabe 101 der Einrichtung 100 kann drehfest mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und eine Abtriebsnabe 102 der Einrichtung 100 drehfest mit einem Getriebe verbunden sein. Die Antriebsnabe 101 ist über eine in axialer Richtung elastische Scheibe 103, eine Flexscheibe, mit einem Schwungrad 104 verbunden. Dabei sind jeweils Nietverbindungen als Befestigungsmittel 105, 106 vorgesehen. An der Abtriebsnabe 102 ist beispielsweise über eine formschlüssige Steckverbindung 107 ein Zwischenflansch 108 befestigt, an dem mittels Befestigungsmittel 109 ein Fliehkraftpendel 110 mit integrierten, beweglich angeordneten Pendelmassen 111 fixiert ist. Das Fliehkraftpendel 110 bekannten Aufbaus und bekannter Wirkungsweise ist außenseitig von einem mit dem Schwungrad 104 verbundenen Winkelblech 112 beabstandet umschlossen. Bedingt durch die elastische Scheibe 103 in Form einer Flexscheibe ist das Fliehkraftpendel 110 nicht starr an dem Zwischenflansch 108 befestigt. Das entkoppelte Fliehkraftpendel eliminiert bzw. reduziert auftretende Axialbewegungen und/oder Axialschwingungen, was sich positiv auf die Funktion des Fliehkraftpendels 110 im Betriebszustand auswirkt. Weiterhin umfasst die Einrichtung 100 einen Drehmomentbegrenzer 113. Dazu greift ein Endbereich von dem Zwischenflansch 108 in einen axial von dem Schwungrad 104 und dem Fliehkraftpendel 110 begrenzten, einen Ringspalt 114 bildenden Bauraum. Dabei wird der Zwischenflansch 108 von einem als Tellerfeder ausgebildeten Federelement 115 axial in Richtung des Schwungrades 104 kraftbeaufschlagt, wobei dem Zwischenflansch 108 beidseitig Reibbeläge 116, 117 zugeordnet sind.
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Die 2 bis 4 veranschaulichen alternative Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Einrichtungen, wobei die mit der 1 übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Ähnliche oder funktionsgleiche Bauteile in den 2 bis 4 sind zur Unterscheidung gegenüber der Ausführungsform nach 1 mit Bezugszeichenblöcken versehen, die mit 200, 300 oder 400 beginnen. Die folgenden Beschreibungen beschränken sich weitestgehend auf die unterschiedlichen Ausgestaltungen.
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Die 2 zeigt die Einrichtung 200, bei der das Schwungrad 204 unmittelbar an der Antriebsnabe 101 befestigt ist oder alternativ selbst eine Antriebsnabe einschließt. Zur Entkopplung des Fliehkraftpendels 110 verbindet eine als Flexscheibe ausgeführte elastische Scheibe 203 den Zwischenflansch 208 mit dem Fliehkraftpendel 110. Die elastische Scheibe 203 ist über das Befestigungsmittel 109 mit dem Fliehkraftpendel 110 und mittels des Befestigungsmittels 205 mit dem Zwischenflansch 208 verbunden. Dabei ist das Befestigungsmittel 205 zwischen der Abtriebsnabe 102 und dem Fliehkraftpendel 110 positioniert.
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Die Einrichtung 300 gemäß 3 zeigt eine gestuft gestaltete elastische Scheibe 303, die übereinstimmend mit der 2 über das Befestigungsmittel 109 mit dem Fliehkraftpendel 110 verbunden ist. Das weitere Befestigungsmittels 305 der Scheibe 303 ist abweichend zur 2 oberhalb des Befestigungsmittels 109 an dem Zwischenflansch 308 platziert.
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In 4 ist die Einrichtung 400 abgebildet, bei der die elastische Scheibe 403 bzw. die Flexscheibe über das Befestigungsmittel 109 mit dem Fliehkraftpendel 110 verbunden ist. Mit dem weiteren Befestigungsmittel 405 ist sowohl die Scheibe 403 als auch der Zwischenflansch 408 an der Abtriebsnabe 102 fixiert.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Einrichtung
- 101
- Antriebsnabe
- 102
- Abtriebsnabe
- 103
- Scheibe (Flexscheibe)
- 104
- Schwungrad
- 105
- Befestigungsmittel
- 106
- Befestigungsmittel
- 107
- Steckverbindung
- 108
- Zwischenflansch
- 109
- Befestigungsmittel
- 110
- Fliehkraftpendel
- 111
- Pendelmasse
- 112
- Winkelblech
- 113
- Drehmomentbegrenzer
- 114
- Ringspalt
- 115
- Federelement
- 116
- Reibbelag
- 117
- Reibbelag
- 200
- Einrichtung
- 203
- Scheibe (Flexscheibe)
- 204
- Schwungrad
- 205
- Befestigungsmittel
- 208
- Zwischenflansch
- 300
- Einrichtung
- 303
- Scheibe (Flexscheibe)
- 305
- Befestigungsmittel
- 308
- Zwischenflansch
- 400
- Einrichtung
- 403
- Scheibe (Flexscheibe)
- 405
- Befestigungsmittel
- 408
- Zwischenflansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028556 A1 [0003]
- DE 102014206330 A1 [0003]
- WO 2010/028620 A1 [0003]
