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Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil sowie einem Fliehkraftpendel mit einem Pendelträger und an diesem pendelfähig aufgehängten, über den Umfang verteilten Pendeln und einer zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil wirksam angeordneten Rutschkupplung. Gattungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtungen werden beispielsweise in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Beispielsweise können derartige Drehmomentübertragungseinrichtungen als Schwungräder mittels eines Eingangsteils an der Kurbelwelle von Brennkraftmaschinen aufgenommen sein, wobei das Ausgangsteil mit weiteren im Drehmomentfluss nachfolgenden Vorrichtungen, beispielsweise einer Reibungskupplung, einer Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen, einem Drehmomentwandler oder dergleichen verbunden ist. In besonders vorteilhafter Weise können – wie beispielsweise aus der
WO2015/106746 A2 bekannt – derartige Drehmomentübertragungseinrichtungen in hybridischen Antriebssträngen eingesetzt werden. In dieser Druckschrift sind Eingangsteil und Ausgangsteil mittels einer Federeinrichtung zu einem Zweimassenschwungrad gekoppelt, wobei die Rutschkupplung zwischen einem Flanschteil zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Federeinrichtung und einer Sekundärschwungmasse des Ausgangsteils angeordnet ist. Desweiteren sind Drehmomentübertragungseinrichtungen als Einmassenschwungräder mit Fliehkraftpendeln zur Drehschwingungsisolation aus der
WO2014/082629 A1 bekannt, wobei zur Schonung des Fliehkraftpendels gegen starke Drehmomentstöße zwischen einem Pendelträger der Pendel des Fliehkraftpendels und der Schwungmasse eine Rutschkupplung angeordnet ist. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Fliehkraftpendel und einer Rutschkupplung insbesondere für einen hybridischen Antriebsstrang.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Die vorgeschlagene Drehmomentübertragungseinrichtung dient der Übertragung von Drehmoment insbesondere in einem Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe von der Brennkraftmaschine auf eine weitere Vorrichtung, die im Drehmomentfluss der Brennkraftmaschine nachgeordnet ist, beispielsweise eine Reibungskupplung, eine Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen, einen Drehmomentwandler. Die Drehmomentübertragungseinrichtung weist ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf. Das Eingangsteil kann direkt mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden sein. Das Eingangsteil kann als Schwungrad wie Einmassenschwungrad ausgebildet sein. Die Schwungmasse kann aus Blechteilen mit bevorzugt radial außen vorgesehenen Massenanhäufungen, beispielsweise einem Anlasserzahnkranz, einem einteilig umgeformten axialen Ansatz eines mit der Kurbelwelle verbundenen Scheibenteils, mittels Zusatzmassen, beispielsweise einfachen oder umgefalteten Blechringen, einem Geberring zur Steuerung der Brennkraftmaschine oder dergleichen erfolgen. In einem hybridischen Antriebsstrang kann das Eingangsteil oder das Ausgangsteil mit einem Rotor einer Elektromaschine gekoppelt, beispielsweise fest verbunden oder mittels einer Reibungs- und/oder Schaltkupplung schaltbar verbunden sein.
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Die Drehmomentübertragungseinrichtung weist ein dem Eingangsteil und/oder dem Ausgangsteil zugeordnetes Fliehkraftpendel mit einem Pendelträger und an diesem pendelfähig aufgehängten, über den Umfang verteilt angeordneten Pendeln auf. Der gegebenenfalls vorgesehene axiale Ansatz des Eingangsteils kann als Berstschutz des Fliehkraftpendels vorgesehen sein und bei einem Defekt des Fliehkraftpendels nach radial außen beschleunigte Bauteile des Fliehkraftpendels abbremsen.
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Zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil ist eine Rutschkupplung wirksam angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass die Rutschkupplung auf die Übertragung eines vorgegebenen Drehmoments der Brennkraftmaschine ausgelegt ist und bei Überschreiten dieses vorgegebenen Drehmoments rutscht, so dass die Übertragung des Drehmoments auf das ausgelegte Drehmoment begrenzt ist. Es versteht sich, dass die Wirkung der Rutschkupplung auch bezüglich vom restlichen Antriebsstrang auf die Brennkraftmaschine übertragenen Drehmomenten gegeben ist.
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Es wird vorgeschlagen, die Rutschkupplung radial innerhalb der Pendel des Fliehkraftpendels anzuordnen. Durch die radial nach außen verlegten Pendel des Fliehkraftpendels und die Anordnung der Rutschkupplung radial innen steht gegenüber Anordnungen mit radial zumindest teilweise überlappenden Bauräumen der Rutschkupplung und der Pendel oder einer radial außerhalb der Pendel angeordneten Rutschkupplung für die Pendel ein für die Effektivität des Fliehkraftpendels besonders wertvoller Bauraum radial außen an der Drehmomentübertragungseinrichtung in vollem Umfang zur Verfügung. Desweiteren stehen vorteilhafte Anordnungen des Fliehkraftpendels an dem Eingangsteil zur Verfügung, so dass beispielsweise Unwuchten der Rutschkupplung, die sich störend auf das Fliehkraftpendel auswirken können, vermieden oder zumindest verringert werden können. Insgesamt kann die Wirksamkeit des Fliehkraftpendels durch die vorgeschlagene Maßnahme verbessert werden. Um dennoch das geforderte beziehungsweise vorgegebene Drehmoment über die Rutschkupplung auf einem kleineren Durchmesser übertragen zu können, kann die Rutschkupplung in axiale Richtung der um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung mehrere Reibpaarungen aufweisen. Beispielsweise können Kupplungsscheiben oder ähnliche Reibpaarungen mit Gegenreibflächen vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Rutschkupplung als Lamellenkupplung mit abwechselnd geschichteten eingangsseitigen und ausgangsseitigen Lamellen ausgebildet sein. Die Lamellen können als Reiblamellen, auf denen Reibbeläge aufgebracht sind oder als Stahllamellen unter Bildung eines rein metallisch ausgebildeten Reibeingriffs ausgebildet sein. Vorteilhaft ist die abwechselnde Schichtung von Reiblamellen und Stahllamellen. Vorteilhaft ist die Anordnung der Stahllamellen auf der Eingangsseite und der Reiblamellen auf der Ausgangsseite der Rutschkupplung. Der Pendelträger des Fliehkraftpendels kann in vorteilhafter Weise mit dem Eingangsteil, beispielsweise radial innerhalb der Pendel beziehungsweise radial zwischen Pendel und Rutschkupplung, verbunden, beispielsweise vernietet sein. Hierdurch kann gegenüber einer Anordnung des Pendelträgers am Ausgangsteil die auf die Pendel wirkende Unwucht verringert und direkt eine Koppelung an die auf die Kurbelwelle übertragenen Drehschwingungen erzielt werden.
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Das Fliehkraftpendel kann aus einem den Pendelträger bildenden Pendelflansch und beidseitig an diesem aufgehängten Pendelteilen gebildet sein. Hierbei bilden axial gegenüber liegende Pendelteile jeweils ein Pendel, wobei die Pendelteile mittels entsprechende Ausnehmungen im Pendelflansch durchgreifender Verbindungsmittel wie Abstandsbolzen oder Zwischenscheiben verbunden wie beispielsweise vernietet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Pendelträger aus zwei mittels Stufenbolzen axial voneinander beabstandeten, die Pendel axial zwischen sich aufnehmenden Scheibenteilen gebildet sein. Die Stufenbolzen können zugleich die Verbindung wie Vernietung gegenüber dem Eingangsteil bilden, so dass die Anzahl der Teile der Drehmomentübertragungseinrichtung verringert und deren Montage vereinfacht wird. Die Pendel des Fliehkraftpendels sind bevorzugt mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager zwischen den Pendeln und dem Pendelträger ausgebildet. Hierzu sind in dem Pendelträger, beispielsweise in dem Pendelflansch beziehungsweise beiden Scheibenteilen, Ausnehmungen mit bogenförmigen Laufbahnen und in den Pendeln komplementäre Ausnehmungen mit Laufbahnen vorgesehen. Auf den axial gegenüber liegenden Laufbahnen wälzt dabei jeweils ein die Ausnehmungen übergreifender Wälzkörper, beispielsweise eine Pendelrolle der im Fliehkraftfeld der um die Drehachse drehenden Drehmomentübertragungseinrichtung nach radial außen beschleunigten Pendel ab. Durch die Form der Laufbahnen sind Pendelbewegungen der Pendel mit einem vorgegebenen Schwingwinkel vorgegeben, die auf eine oder mehrere Schwingungsordnungen der Brennkraftmaschine abgestimmt sind. Die Laufbahnen können eine um den Schwerpunkt der Pendel rotierende oder nicht rotierende Pendelbewegung vorgeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Drehmomentübertragungseinrichtung sind die eingangsseitigen Lamellen der Rutschkupplung in die Stufenbolzen zur Verbindung der den Pendelträger bildenden Scheibenteile des Fliehkraftpendels drehschlüssig eingehängt, so dass eine weitere Einsparung von Bauteilen, beispielsweise eines Außenlamellenträgers mit entsprechender Einsparung von Bauraum vorgesehen werden kann.
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Je nach Anbindung an eine nachfolgende Vorrichtung des Antriebsstrangs kann das Ausgangsteil mit entsprechenden Verbindungsmitteln versehen sein. Das Ausgangsteil bildet dabei einen Lamellenträger für die drehschlüssige Aufnahme der ausgangsseitigen Lamellen. Der Lamellenträger kann dabei einteilig in das Ausgangsteil integriert sein. Das Ausgangsteil kann aus Blech hergestellt sein. Das Ausgangsteil kann eine Gegendruckplatte für eine Reibungskupplung bilden und Verbindungsmittel zur Aufnahme einer Kupplungsdruckplatte zur Bildung der Reibungskupplung aufweisen. Das Ausgangsteil kann Verbindungsmittel zur Ankoppelung eines Drehmomentwandlers oder eines Rotors einer Elektromaschine aufweisen. In bevorzugter Weise kann die Verbindung mittels einer zur Drehachse koaxialen Verzahnung wie Steckverzahnung vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Ausgangsteil als Nabe mit einer Innenverzahnung ausgebildet sein. Die Nabe kann als Blech-, Schmiede- oder Sinterteil oder dergleichen ausgebildet sein. Der Lamellenträger kann aus einem axialen Ansatz der Nabe einteilig gebildet sein, der ein Umfangsprofil aufweist, in welches die ausgangsseitigen Lamellen drehschlüssig eingehängt sind. Zwischen dem Lamellenträger und den ausgangsseitigen Lamellen kann ein Verzahnungsspiel vorgesehen sein. Das Verzahnungsspiel kann radial und axial vorgesehen sein, um einen Versatz zwischen der die Nabe aufnehmenden Welle und der das Eingangsteil aufnehmenden Welle, beispielsweise der Kurbelwelle auszugleichen.
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Um das aus den eingangsseitigen und den ausgangsseitigen Lamellen gebildete Lamellenpaket axial vorzuspannen und damit das vorgegebene Reibmoment einzustellen, sind die Lamellen mittels eines axial wirksamen Federelements, beispielsweise einer Tellerfeder zwischen dem Eingangsteil und dem von dem Eingangsteil weiter axial beabstandeten Scheibenteil des Pendelträgers vorgespannt. Das Federelement stützt sich in bevorzugter Weise als Tellerfeder radial innen an dem Eingangsteil beziehungsweise einem Verstärkungsring zur Aufnahme der Drehmomentübertragungseinrichtung an der Kurbelwelle ab und ist in bevorzugter Weise eingangsseitig zentriert. Das Federelement spannt als Tellerfeder in bevorzugter Weise radial außen die nächstliegende Lamelle und damit das gesamte an einem Anschlag des Eingangsteils, beispielsweise dem entfernt zu dem Eingangsteil angeordnete Scheibenteil des Fliehkraftpendels vor. Insoweit ist die Rutschkupplung beziehungsweise das Lamellenpaket axial innerhalb des Fliehkraftpendels angeordnet, so dass ein schmaler axialer Bauraum vorgesehen werden kann.
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Insbesondere um die Drehmomentübertragungseinrichtung nach außen abzudichten und vor in den Innenraum und dort insbesondere zwischen Pendel und Pendelträger sowie Pendellager eindringende Verschmutzungen wie beispielsweise Staub und Wasser zu verhindern, ist zwischen dem Ausgangsteil, beispielsweise der Nabe und dem Eingangsteil, beispielsweise dem weiter axial beabstandeten Scheibenteil des Pendelträgers eine axial vorgespannte Dichtmembran vorgesehen. Die Dichtmembran kann mit dem Ausgangsteil wie Nabe verbunden, beispielsweise vernietet und gegen das Eingangsteil wie Scheibenteil axial vorgespannt sein. Hierzu kann die Dichtmembran als Tellerfedermembran ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 den oberen Teil einer um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung im Schnitt
und
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2 die Drehmomentübertragungseinrichtung der 1 in einer gegenüber der Schnittlinie der 1 drehwinkelversetzten Schnittlinie.
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Die 1 und 2 zeigen den oberen Teil der um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung 1 entlang zweier um die Drehachse d verdreht angeordneten Schnittlinien. Die Drehmomentübertragungseinrichtung enthält das Eingangsteil 2, das Ausgangsteil 3, das dem Eingangsteil zugeordnete Fliehkraftpendel 4 und die zwischen dem Eingangsteil 2 und dem Ausgangsteil 3 wirksame Rutschkupplung 5.
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Das Eingangsteil 2 enthält das bevorzugt aus Blech hergestellte Scheibenteil 6, welches mittels der Schrauben 7 an der nur angedeuteten Kurbelwelle 8 einer Brennkraftmaschine befestigt ist. Zwischen den Schrauben 7 und dem Scheibenteil 6 ist der Verstärkungsring 9 angeordnet. Das Scheibenteil 6 weist radial außen den einteilig angeformten Ansatz 10 auf, der den Anlasserzahnkranz 11 aufnimmt und einen Berstschutz für das Fliehkraftpendel 4 bildet.
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Das Ausgangsteil 3 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Nabe 12 ausgebildet, die mittels einer Innenverzahnung mit einer Welle 30, beispielsweise einer Rotorwelle einer nicht dargestellten Elektromaschine in einem hybridischen Antriebsstrang, einer Getriebeeingangswelle oder dergleichen drehschlüssig verbunden ist. Die Nabe 12 weist radial außen den axial erweiterten Lamellenträger 13 mit dem Umfangsprofil 14 für die Rutschkupplung 5 auf.
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Das Fliehkraftpendel 4 weist den aus den beiden axial beabstandeten Scheibenteilen 15, 16 gebildeten Pendelträger 17 und die aus mehreren Scheibenteilen 18, 19 gebildeten Pendel 20 auf. Die Pendellager zwischen den Pendeln 20 und dem Pendelträger 17 beziehungsweise den Scheibenteilen 15, 16 zur pendelfähigen Aufnahme der Pendel 20 im Fliehkraftfeld der drehenden Drehmomentübertragungseinrichtung 1 sind nicht dargestellt und entsprechen in ihrer Ausbildung üblichen Pendellagern mit Ausnehmungen und Laufbahnen in den Scheibenteilen 15, 16 und den Pendeln 20 und einem die axial gegenüberliegenden Ausnehmungen übergreifenden und auf den Laufbahnen abwälzenden Wälzkörper wie beispielsweise einer Pendelrolle.
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Die Scheibenteile 15, 16 sind mittels der über den Umfang verteilt angeordneten Stufenbolzen 21 an dem Scheibenteil 6 aufgenommen und können radial außen zur Vermeidung von Schwingungen in den axialen Ansatz 10 eingepresst beziehungsweise an diesem zentriert sein.
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Die Rutschkupplung 5 ist axial innerhalb des Bauraums der Scheibenteile 15, 16 des Fliehkraftpendels 4 radial innerhalb der Pendel 20 angeordnet. Zur Übertragung des vorgegebenen Drehmoments ohne Durchrutschen weist die Rutschkupplung über deren axiale Erstreckung mehrere Reibeingriffe zwischen dem Eingangsteil 2 und dem Ausgangsteil 3 auf. Hierzu ist die Rutschkupplung 5 als Lamellenkupplung 22 mit dem Lamellenpaket 23 ausgebildet. Das Lamellenpaket 23 ist aus abwechselnd geschichteten, jeweils als Stahllamellen 24 und Reiblamellen 25 ausgebildeten eingangsseitigen und ausgangsseitigen Lamellen gebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Reiblamellen 25 ausgangsseitig dem Ausgangsteil 3 und die Stahllamellen 24 eingangsseitig dem Eingangssteil 2 zugeordnet. Hierzu sind die Stahllamellen 24 drehschlüssig in die Stufenbolzen 21 eingehängt. Die Reiblamellen 25 sind ausgangsseitig drehschlüssig mit dem Ausgangsteil 3 verbunden. Hierzu sind diese in das Umfangsprofil 14 der Nabe 12 eingehängt. Um einen gegebenenfalls vorhandenen Achsversatz der Drehachse d und der Achse der die Nabe 12 aufnehmenden Welle auszugleichen, ist zwischen dem Umfangsprofil 14 der Nabe 12 und den Reiblamellen 25 das Verzahnungsspiel 26 vorgesehen.
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Die axiale Vorspannung des Lamellenpakets 23 zur Ausbildung eines Reibeingriffs der Stahllamellen 24 und Reiblamellen 25 erfolgt mittels des als Tellerfeder ausgebildeten Federelements 27, welches an dem Verstärkungsring 9 radial innen zentriert ist und radial außen die erste Stahllamelle 24 und damit das Lamellenpaket 23 gegen das Scheibenteil 16 vorspannt. Das Federelement 27 ist drehschlüssig in die Stufenbolzen 21 eingehängt.
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Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 kann zur Endmontage, Wartungs- und Reparaturarbeiten und dergleichen zweigeteilt ausgebildet sein. Das Eingangsteil 2 kann mit dem Fliehkraftpendel 4 und dem Lamellenpaket 23 einen ersten Unterzusammenbau bilden. Das Ausgangsteil bildet dabei einen zweiten Zusammenbau oder ein zweites Bauteil. Der erste Unterzusammenbau wird separat von dem Ausgangsteil 3 an der Kurbelwelle 8 aufgenommen und verbleibt auf der Kurbelwelle 8 bei Reparaturarbeiten, während das Ausgangsteil 3 auf der die Nabe 12 aufnehmenden Welle verbleibt.
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Im Betrieb sind das Eingangsteil 2 und das Ausgangsteil 3 gegeneinander abgedichtet. Dabei können das Fliehkraftpendel 4 und die Rutschkupplung 5 nach außen gekapselt ausgebildet sein. Zur Kapselung beziehungsweise Abdichtung des Eingangsteils 2 gegenüber dem Ausgangsteil 3 ist an der Nabe 12 mittels der Niete 28 die Dichtmembran 29, bevorzugt eine Tellerfederdichtmembran an der Nabe 12 befestigt und radial außen gegen das Scheibenteil 16 vorgespannt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 2
- Eingangsteil
- 3
- Ausgangsteil
- 4
- Fliehkraftpendel
- 5
- Rutschkupplung
- 6
- Scheibenteil
- 7
- Schraube
- 8
- Kurbelwelle
- 9
- Verstärkungsring
- 10
- Ansatz
- 11
- Anlasserzahnkranz
- 12
- Nabe
- 13
- Lamellenträger
- 14
- Umfangsprofil
- 15
- Scheibenteil
- 16
- Scheibenteil
- 17
- Pendelträger
- 18
- Scheibenteil
- 19
- Scheibenteil
- 20
- Pendel
- 21
- Stufenbolzen
- 22
- Lamellenkupplung
- 23
- Lamellenpaket
- 24
- Stahllamelle
- 25
- Reiblamelle
- 26
- Verzahnungsspiel
- 27
- Federelement
- 28
- Niet
- 29
- Dichtmembran
- 30
- Welle
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/106746 A2 [0001]
- WO 2014/082629 A1 [0001]
