DE102016216436A1 - Ausgleichsvorrichtung für insbesondere radialen Versatz zum drehmomentübertragenden Verbinden von einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle - Google Patents

Ausgleichsvorrichtung für insbesondere radialen Versatz zum drehmomentübertragenden Verbinden von einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung für insbesondere radialen Versatz zum drehmomentübertragenden Verbinden von einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: – eine erste Mäanderscheibe; – eine zweite Mäanderscheibe; – eine dritte Mäanderscheibe, wobei die Mäanderscheiben axial hintereinander angeordnet sind, und wobei die erste Mäanderscheibe mittels der ersten Innenanbindung mit einer Ausgangswelle verbindbar ist und mittels der ersten Außenanbindung und der zweiten Außenanbindung mit der zweiten Mäanderscheibe verbindbar ist, und wobei die zweite Mäanderscheibe mittels der zweiten Innenanbindung und der dritten Innenanbindung mit der dritten Mäanderscheibe verbindbar ist, und wobei die dritte Mäanderscheibe mittels der dritten Außenanbindung mit einer Eingangswelle verbindbar ist. Mit der hier vorgeschlagenen Ausgleichsvorrichtung kann eine fertigungsbedingte und/oder montagebedingte geometrische Fluchtungstoleranz zwischen einer Abtriebswelle und einer Getriebeeingangswelle auf kleinem axialen und radialem Bauraum ausgeglichen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung für insbesondere radialen Versatz zum drehmomentübertragenden Verbinden von einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • – eine erste Mäanderscheibe;
    • – eine zweite Mäanderscheibe;
    • – eine dritte Mäanderscheibe, wobei die Mäanderscheiben axial hintereinander angeordnet sind, und wobei die erste Mäanderscheibe mittels der ersten Innenanbindung mit einer Ausgangswelle verbindbar ist und mittels der ersten Außenanbindung und der zweiten Außenanbindung mit der zweiten Mäanderscheibe verbindbar ist, und wobei die zweite Mäanderscheibe mittels der zweiten Innenanbindung und der dritten Innenanbindung mit der dritten Mäanderscheibe verbindbar ist, und wobei die dritte Mäanderscheibe mittels der dritten Außenanbindung mit einer Eingangswelle verbindbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
  • Sollen verschiedene Elemente innerhalb eines Antriebsstrangs entlang einer Rotationsachse aufeinander zur Übertragung eines Drehmoments ausgerichtet werden, so tritt aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder infolge von Montagetoleranzen radialer Versatz, axialer Versatz und/oder Winkelversatz auf. Wird ein solcher Versatz, insbesondere der radiale Versatz, nicht ausgeglichen, so treten an den Lagern hohe Zwangskräfte auf, welche die Lebensdauer der Lager unter Umständen deutlich verkürzen können. Mit den zunehmend größeren zu übertragenden Drehmomenten, insbesondere im Bereich der Personenkraftwagen, verschärft sich diese Problematik. Weiterhin wird der zur Verfügung stehende Bauraum infolge der Zunahme der Anzahl der verwendeten Aggregate in einem Antriebsstrang immer geringer, sodass bauraumsparende Elemente eingesetzt werden müssen. Vorbekannte Radialausgleichselemente sind bisher entweder aufwendig in der Fertigung oder benötigen einen großen Bauraum. Alternativ wird eine aufwändige Zentrierung mit entsprechenden Zentrierstiften vorgenommen, um einen radialen Versatz möglichst gut zu reduzieren.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung für insbesondere radialen Versatz zum drehmomentübertragenden Verbinden von einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • – eine erste Mäanderscheibe mit einer ersten Außenanbindung und mit einer ersten Innenanbindung, wobei die erste Außenanbindung infolge der Materialform allein mittels einer zumindest einfach, bevorzugt zweifach, gebogenen ersten Kraftlinie mit der ersten Innenanbindung verbunden ist; und
    • – eine zweite Mäanderscheibe mit einer zweiten Außenanbindung und mit einer zweiten Innenanbindung, wobei die zweite Außenanbindung infolge der Materialform allein mittels einer zumindest einfach, bevorzugt zweifach, gebogenen zweiten Kraftlinie mit der zweiten Innenanbindung verbunden ist, wobei die Mäanderscheiben axial hintereinander angeordnet sind, und wobei die erste Mäanderscheibe mit einer Ausgangswelle verbindbar ist und mit der zweiten Mäanderscheibe verbunden ist, und wobei die Ausgleichsvorrichtung mit einer Eingangswelle verbindbar ist. Die Ausgleichsvorrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kraftlinien zumindest einen Kraftverlaufsanteil aufweist, welcher in Umfangsrichtung der jeweiligen Mäanderscheibe verläuft.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Ausgleichsvorrichtung wird ein nur sehr geringer axialer Bauraum benötigt. Dabei weist sie zugleich eine ausreichende Drehmomentsteifigkeit auf, um die erforderlichen hohen Drehmomente, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, übertragen zu können.
  • Die Ausgleichsvorrichtung weist ein Zentrum (bevorzugt der Schwerpunktachse) auf, auf welches die radialen Außenabmessungen, insbesondere betreffend die Wuchtung, bezogen ist, wobei die Ausgleichsvorrichtung mit dem Zentrum auf der gemeinsamen idealen Achse (ohne technisch bedingten radialen Versatz und/oder Winkelversatz) einer Ausgangswelle und eine Eingangswelle, welche miteinander verbunden werden sollen, angeordnet ist.
  • Die Ausgleichsvorrichtung umfasst eine erste Mäanderscheibe, eine zweite Mäanderscheibe, und bevorzugt eine dritte Mäanderscheibe, welche im Betrieb mittels der jeweiligen Anbindungen miteinander drehmomentübertragend verbunden sind. Die Verbindung verläuft dabei in axialer Richtung von außen nach innen und wieder nach außen, oder umgekehrt, und bevorzugt noch zumindest einmal von außen nach innen beziehungsweise von innen nach außen. Dadurch wird auf einer axial kurzen Strecke ein langer Kraftfluss erreicht. Zudem verläuft die Kraftlinie in den Mäanderscheiben nicht auf direktem Wege, sondern mäandert ebenfalls dort hindurch. Hierdurch ist eine große Verformung innerhalb der Ausgleichsvorrichtung bei gleichzeitig sehr geringer axialer Erstreckung der Ausgleichsvorrichtung erzielbar. Die Kraftlinie weist dabei zumindest einen Kraftverlaufsanteil auf, welcher in Umfangsrichtung verläuft. Die Umfangsrichtung ist hierbei zu der idealen Drehmomentachse und/oder zur (auslegungsgemäßen) Schwerpunktsachse der jeweiligen Mäanderscheibe definiert. Der Kraftverlaufsanteil ist keine Kraftvektorkomponente, welche in Summe mit der zumindest einen zugehörigen weiteren Kraftvektorkomponente nicht mehr in Umfangsrichtung ausgerichtet ist. Vielmehr enthält die Kraftlinie in ihrem Verlauf in der jeweiligen Mäanderscheibe einen oder mehrere Kraftvektoren(-summen der Teilkomponenten), welche jeweils tangential zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind.
  • Die Mäanderscheiben der Ausgleichsvorrichtung sind dazu eingerichtet, radialen Versatz durch eine rein radiale Verformung und keinem oder nur vernachlässigbarem axialen Anteil, sowie keinem oder nur vernachlässigbarem Verkippungsanteil der jeweiligen Mäanderform auszugleichen. Besonders bevorzugt ist die Ausgleichsvorrichtung derart eingerichtet, dass ein radialer Versatz zwischen drehmomentübertragend zu verbindenden Ausgangswelle und Eingangswelle eine (bevorzugt rein radiale) Verformung bewirkt, welche innerhalb der radialen Abmessungen der unverformten Ausgleichsvorrichtung verbleibt. Bevorzugt gilt dies ebenso bei einem axialen Versatz und/oder einem Winkelversatz. Somit ist in dieser bevorzugten Ausführungsform der benötigte Bauraum für die Montage der unverformten Ausgleichsvorrichtung gleich dem Bauraum für den sicheren (ausgleichenden) Betrieb der Ausgleichsvorrichtung. Die Ausgleichvorrichtung ist also dadurch gekennzeichnet, dass sie eine geringe Radialsteifigkeit bei gleichzeitig einer hohen Umfangssteifigkeit, also zur Übertragung eines großen Drehmoments, aufweist. Dadurch werden zum einen insbesondere die radialen Lagerkräfte und zum anderen Drehmomentverluste durch die verringerten Verformungskräfte reduziert.
  • Bevorzugt ist eine Biegung der jeweiligen Kraftlinie in zumindest einer der, bevorzugt aller, Mäanderscheiben derart eingerichtet, dass eine Kurve über mindestens 90°, bevorzugt mindestens 120°, besonders bevorzugt über 180° oder mehr erzeugt ist. Besonders bevorzugt ist in einer Mäanderscheibe eine Doppelkurve beziehungsweise S-Kurve, mit also jeweils umgekehrter Krümmung, gebildet. Es ist besonders günstig, eine radiale Verbindung zwischen der Außenanbindung und der Innenanbindung zu erzeugen, welche einen möglichst langen Abschnitt aufweist, welcher in Umfangsrichtung verläuft, und somit eine besonders langen Kraftverlaufsanteil in Umfangsrichtung aufweist. Durch diesen langen Abschnitt in Umfangsrichtung ist ein langer Hebelarm gebildet, sodass eine geringe Steifigkeit in radialer Richtung eingestellt ist.
  • Bevorzugt ist die Materialform der ersten Mäanderscheibe und der zweiten Mäanderscheibe zumindest betreffend die Kraftlinie und die jeweiligen Außenanbindungen gleich oder zumindest ähnlich.
  • Bei sehr geringem zur Verfügung stehenden radialen Bauraum wird bevorzugt nur eine einzige Biegung eingesetzt. Die vergleichsweise hierdurch gesteigerte radiale Steifigkeit wird bevorzugt durch den Einsatz von mehreren Ausgleichvorrichtungen ausgeglichen. Bei großem zur Verfügung stehenden radialen Bauraum wird bevorzugt eine dritte oder mehr Biegungen eingesetzt.
  • Die Anbindungen sind jeweils auf einem (Außen- beziehungsweise Innen-)Umfangsradius angeordnet, welche jeweils zu der beziehungsweise den benachbarten Mäanderscheibe(n) oder der anzubindenden Welle korrespondierend ausgebildet sind. In einer Ausführungsform sind in die Anbindungen durch korrespondierende Bohrungen gebildet, welche also zueinander fluchtend gebildet sind. Besonders bevorzugt sind die Mäanderscheiben mittels Niete miteinander verbunden. In einer Ausführungsform ist die dritte Mäanderscheibe mittels der dritten Außenanbindung, bevorzugt unmittelbar, mit einer Gegenplatte einer Reibkupplung verbindbar, bevorzugt mittels Schrauben. In einer Ausführungsform ist die erste Mäanderscheibe mittels der ersten Innenanbindung, bevorzugt mittelbar, mit einer Ausgangswelle verbunden, bevorzugt vernietet.
  • Bevorzugt sind die Mäanderscheiben aus metallischem Plattenmaterial gefertigt, besonders bevorzugt durch Stanzen und/oder Lasern hergestellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung ist weiterhin eine dritte Mäanderscheibe mit einer dritten Außenanbindung und mit einer dritten Innenanbindung vorgesehen, wobei die dritte Außenanbindung infolge der Materialform allein mittels einer zumindest einfach, bevorzugt zweifach, gebogenen dritten Kraftlinie mit der dritten Innenanbindung verbunden ist,
    wobei die Mäanderscheiben axial hintereinander angeordnet sind,
    und wobei die zweite Mäanderscheibe mit der dritten Mäanderscheibe verbunden ist,
    und wobei die dritte Mäanderscheibe mit einer Eingangswelle verbindbar ist.
  • Diese Ausführungsform ist insbesondere für eine Verbindung von einem größeren Durchmesser auf einen kleineren Durchmesser vorteilhaft. Eine solche Situation liegt beispielsweise bei einem direkten Verbinden einer Gegenplatte einer Reibkupplung und einer Getriebeeingangswelle vor. Beispielsweise bildet dann die Gegenplatte eine Eingangswelle und die Getriebeeingangswelle eine Ausgangswelle. In einer solchen Situation ist trotz der Zunahme der axialen Baulänge insgesamt eine Verkürzung des benötigten axialen Bauraums erzielbar, weil dann ein Zwischenadapter für einen sonst vorliegenden Radialversatz überflüssig ist.
  • Grundsätzlich wird aber durch jede weitere Mäanderscheibe der Kraftfluss verlängert und damit die Radialsteifigkeit verringert, wobei zugleich die Steifigkeit in Umfangsrichtung zur Drehmomentübertagung nicht zwangsläufig abnimmt. Vielmehr ist eine solche Drehmomentsteifigkeit durch geeignete Versteifungen der Mäanderscheiben in Umfangsrichtung ausgleichbar oder sogar im Vergleich zu einer Ausführung mit weniger Scheiben bei gleicher oder geringerer Radiasteifigkeit steigerbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung ist die erste Mäanderscheibe mittels der ersten Innenanbindung mit einer Ausgangswelle verbindbar und die erste Mäanderscheibe ist mittels der ersten Außenanbindung und der zweiten Außenanbindung mit der zweiten Mäanderscheibe verbunden, und die zweite Mäanderscheibe ist mittels der zweiten Innenanbindung und der dritten Innenanbindung mit der dritten Mäanderscheibe verbunden, und die dritte Mäanderscheibe ist mittels der dritten Außenanbindung mit einer Eingangswelle verbindbar.
  • Diese Ausführungsform ist wie oben beschrieben für eine Verbindung von einem größeren Durchmesser auf einen kleineren Durchmesser besonders vorteilhaft. Hierbei ist die erste Mäanderscheibe bevorzugt mittels der ersten Innenanbindung für ein Verbinden mit einer drehmomentübertragenden Welle, zum Beispiel eines passiven Teils eines Antriebsstrangs, bevorzugt hin zu den Rädern eines Kraftfahrzeugs, eingerichtet. Die dritte Mäanderscheibe ist bevorzugt mittels der dritten Außenanbindung für ein Verbinden mit einer drehmomentübertragenden Platte oder Ring eingerichtet, wie zum Beispiel einer Schwungscheibe eines aktiven Teils eines Antriebsstrangs, bevorzugt von einem Motor eines Kraftfahrzeugs.
  • Bevorzugt ist die Materialform der dritten Mäanderscheibe oder zumindest der dritten Außenanbindung im Vergleich zur ersten Mäanderscheibe beziehungsweise zur ersten Außenanbindung invertiert ausgebildet. In einer solchen Ausführungsform ist bevorzugt die dritte Außenanbindung mittels eines T-förmigen Flansches mit dem (dritten) Zentrum verbunden und die erste Außenanbindung und/oder zweite Außenanbindung auf einem geschlossenen Ring gebildet, welcher mittels eines O-förmigen(Doppel-)Flanschs mit dem (ersten beziehungsweise zweiten) Zentrum verbunden ist. Besonders bevorzugt ist weiterhin jeweils umgekehrt ein O-förmiger(Doppel-)Flansch beziehungsweise ein T-förmiger Flansch zwischen der jeweiligen Innenanbindung und der Außenanbindung vorgesehen, sodass sich insgesamt eine Kraftlinie mit einer S-Kurve zwischen den Anbindungsstellen der Innenanbindung und den Anbindungsstellen der Außenanbindung ergibt. Beispielsweise ist auch eine zu dieser Darstellung umgekehrte Materialform einsetzbar, also die (äußere) T-Form an der ersten und/oder zweiten Mäanderscheibe und die (äußere) O-Form an der dritten Mäanderscheibe. Die O-Form definiert hier eine Kraftlinie, welche zunächst eine größere Kraftvektorkomponente in Umfangsrichtung aufweist, dann einen Kraftverlaufsanteil mit nur radialer Richtung aufweist und anschließend wieder eine größere Kraftvektorkomponente in Umfangsrichtung aufweist, jedoch gegenläufig zur vorigen größeren Kraftvektorkomponente. Die T-Form definiert hier eine Kraftlinie, welche zunächst eine größere Kraftvektorkomponente mit radialer Richtung aufweist und anschließend eine größere Kraftvektorkomponente in Umfangsrichtung aufweist. Die T-Form ist bevorzugt ebenfalls eine O-Form, wobei diese bei einem in Umfangsrichtung wiederholten Muster der Materialform um etwa, bevorzugt exakt, den halben Winkel des Musterwinkelbereichs versetzt ist. Weist beispielsweise das innere O-Form-Muster einen Musterwinkelbereich von 120° auf, also wiederholt sich 3 Mal, ist die äußere T-Form durch ein O-Form-Muster mit einem Musterwinkelbereich von 120° einen Versatz um 60° in Umfangsrichtung auf. Alternativ ist die äußere und/oder innere O-Form in Umfangsrichtung unterbrochen, sodass eine T-Form des Musters zu erkennen ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung umfasst zumindest eine der Mäanderscheiben eine Mehrzahl von, bevorzugt jeweils baugleichen, Mäanderblechen.
  • Mittels des Einsatzes mehrerer (dünner) Mäanderbleche in einer einzigen Mäanderscheibe wird die radiale Steifigkeit gegenüber einer (in axialer Richtung) genauso dicken einstückigen Mäanderscheibe deutlich reduziert. Zugleich wird aber das übertragbare Drehmoment nicht oder vernachlässigbar wenig reduziert. Darüber hinaus ergibt sich daraus eine modulare Bauweise, sodass bei einer gleichen Grundkonfiguration wie oben beschrieben mittels sehr vieler gleicher Teile unterschiedliche radiale Steifigkeiten und übertragbare Drehmomente einstellbar sind. Der beispielsweise zusätzlich benötigte Bauraum bei einer erhöhten Anzahl von Mäanderblechen ist dabei vergleichsweise gering.
  • Besonders bevorzugt sind die drei Mäanderscheiben möglichst gleich aufgebaut, wobei die jeweils zu verbindenden (Innen- oder Außen-)Anbindungen mit einer gleichen Stegform ausgebildet sind. Beispielsweise sind die Mäanderscheiben jeweils radial zweistufig ausgebildet, sodass eine innere Materialform bei der Innenanbindung und eine äußere Materialform bei der Außenanbindung vorliegt. Die erste Mäanderscheibe weist dann eine erste Außenform der ersten Außenanbindung auf, die bei der zweiten Mäanderscheibe mit der zweiten Außenform der zweiten Außenanbindung gleich ist, zum Beispiel O-förmig. Die zweite Mäanderscheibe weist dann eine zweite Innenform der zweiten Innenanbindung auf, die bei der dritten Mäanderscheibe mit der dritten Innenform der dritten Innenanbindung gleich ist, zum Beispiel O-förmig. Ganz besonders bevorzugt sind auch die erste Innenform der ersten Innenanbindung der ersten Mäanderscheibe und die zweite Innenform der zweiten Innenanbindung der zweiten Mäanderscheibe gleich oder jeweils um einen Winkel, zum Beispiel 30°, zueinander versetzt. Das ist zum Beispiel vorteilhaft, wenn die Befestigungsmittel der ersten Innenanbindung und/oder die Befestigungsmittel der zweiten Innenanbindung eine axiale Erstreckung aufweisen, sodass diese bei einer axial möglichst kurzen Ausführung der Ausgleichsvorrichtung einander und/oder die jeweils benachbarte Mäanderscheibe axial überlappen. Durch den Winkelversatz ist damit eine stärkere axiale Verschachtelung ermöglicht, wodurch die axiale Gesamtbaulänge der Ausgleichvorrichtung verkürzbar ist.
  • Bevorzugt sind die Mäanderbleche aus metallischem Plattenmaterial gefertigt, besonders bevorzugt durch Stanzen und/oder Lasern hergestellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung ist eine Biegung einer Kraftlinie einer jeweiligen Mäanderscheibe mittels einer tropfenförmigen Ausnehmung in der Mäanderscheibe gebildet, bevorzugt sind zwei benachbarte Biegungen von zwei Kraftlinien durch eine von den tropfenförmigen Ausnehmungen gebildete gemeinsame hantelförmige Ausnehmung in der Mäanderscheibe gebildet.
  • Die Tropfenform ist in Umfangsrichtung ausgerichtet und setzt sich aus einem Rundlochanteil und einem Langlochanteil zusammen. Der Rundlochanteil erzeugt einen möglichst großen Radius der jeweiligen Biegung und somit geringe lokale mechanische Spannungen und große resultierende Verformungen mit radialer Auswirkung. Der Langlochanteil erzeugt einen möglichst breiten Steg für eine große Steifigkeit in Umfangsrichtung, also somit möglichst großen übertragbaren Drehmomenten. Der Langlochanteil ist dabei bevorzugt derart schmal ausgeführt, dass eine erwünschte maximale Verformung in radialer Richtung gerade eben sicher ohne Kollision ausführbar ist. Besonders bevorzugt sind zwei Tropfenformen mit ihrem jeweiligen Langlochanteil miteinander verbunden, sodass sich eine (gebogene) Hantelform ergibt. Dadurch wird das Material gut ausgenutzt, sodass eine möglichst hohe Steifigkeit in Umfangsrichtung erreicht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung ist zwischen zumindest zweien der Mäanderscheiben bei der jeweiligen Verbindung zumindest ein Abstandselement vorgesehen.
  • Durch eine möglichst große Beabstandung der Mäanderscheiben wird der (axiale) Hebelarm bei einem radialen Versatz und/oder einem Winkelversatz vergrößert, sodass die auf die Mäanderscheiben einwirkenden Kräfte vergrößert werden und damit infolge der insgesamt verringerten radialen Steifigkeit eine größere Verformung erzielbar ist. Damit wird der radiale Versatz und/oder Winkelversatz bereits mittels geringer Querkräfte ausgleichbar und damit die Übertragungseffizienz gesteigert. Besonders bevorzugt werden dabei Abstände erzeugt, welche an die Länge eines Kopfs eines Befestigungselements, zum Beispiel einen Schraubenkopf der Außenanbindung der dritten Mäanderscheibe, angepasst sind, sodass kein zusätzlicher axialer Bauraum benötigt wird. Beispielsweise ist ein Abstandselement ein geschlossener oder offener Ring oder es sind über den Umfang verteilt eine Mehrzahl von Abstandselementen angeordnet. Bevorzugt ist bei der Verbindung mittels der Innenanbindung ein einziges ringförmiges Abstandselement vorgesehen. Hierdurch ist der Montageaufwand reduziert. Beispielsweise ist bei der Verbindung mittels der Außenanbindung eine Mehrzahl separater Abstandselemente vorgesehen. Hierdurch ist das Massenträgheitsmoment reduziert.
  • Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine benachbarte Mäanderscheibe, bevorzugt beide anderen Mäanderscheiben, derart angeordnete Ausnehmungen aufweist, dass ein Kopf eines Befestigungsmittels der Mäanderscheibe mit der benachbarten Mäanderscheibe, bevorzugt mit beiden anderen Mäanderscheiben, axial überlappend anordenbar ist.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die Befestigungselemente axial verschachtelt anordenbar, sodass hierdurch die axiale Gesamtlänge gering gehalten wird. Besonders bevorzugt sind die Rundlochanteile der oben beschriebenen tropfenförmigen Ausnehmungen derart gestaltet, dass sich zum Beispiel ein Schraubenkopf, ein Setzkopf eines Niets oder ein Schließkopf eines Niets axial dort hineinragen kann und sich so eine axiale Überlappung ergibt. Die Abmessungen des Rundlochanteils sind dabei zumindest so groß, dass eine erwünschte maximale Verformung der betreffenden Mäanderscheibe und/oder des Kopfs mit der anderen Mäanderscheibe sicher ohne Kollision ausführbar ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung umfasst die Ausgleichsvorrichtung weiterhin ein Nabenelement und die erste Mäanderscheibe ist mittels des Nabenelements mit einer Ausgangswelle verbindbar, wobei das Nabenelement axial überlappend mit zumindest einer der Mäanderscheiben, bevorzugt allen Mäanderscheiben angeordnet ist.
  • Bei dieser Ausführungsform wird zusätzlich zumindest ein Teil der, bevorzugt die gesamte, axiale Erstreckung des Nabenelements mit der axialen Gesamterstreckung der Ausgleichsvorrichtung verschachtelt. Hierzu sind die Mäanderscheiben, welche sich mit dem Nabenelement axial überlappen mit einer ausreichend großen zentralen Bohrung versehen, sodass eine erwünschte maximale Verformung der betreffenden Mäanderscheibe sicher ohne Kollision ausführbar ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung weist das Nabenelement einen Nabenflansch auf, wobei der Nabenflansch an der ersten Mäanderscheibe anbindbar ist und axial zwischen der ersten Mäanderscheibe und der zweiten Mäanderscheibe anordenbar ist.
  • Bei dieser Ausführungsform wird zusätzlich die benötigte axiale Baulänge für die Verbindung zwischen dem Nabenelement mittels des Nabenflanschs und der ersten Mäanderscheibe in die axiale Gesamterstreckung der Ausgleichvorrichtung verlegt, sodass die Anzahl der Mäanderscheiben, der Mäanderbleche und/oder die axiale Länge der Abstandselemente bei gleicher axialer Gesamtbaulänge vergrößerbar ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung weist zumindest eine Mäanderscheibe, oder zumindest ein Mäanderblech nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, eine Mehrzahl von Durchgängen auf, bevorzugt mittels Bohrungen, welche besonders bevorzugt in Umfangsrichtung relativ zueinander abwechselnd groß und klein ausgebildet sind.
  • Mittels der Mehrzahl von Durchgängen wird die Masse der jeweiligen Mäanderscheibe beziehungsweise des jeweiligen Mäanderblechs reduziert, wobei bevorzugt die Steifigkeit in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung unverändert bleibt oder vernachlässigbar wenig verringert wird. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass eine in Umfangsrichtung abwechselnde Anordnung von großen und kleinen Durchgängen zu geringen mechanischen Spannungen im Material führt. Besonders bevorzugt sind die Durchgänge als (kreisrunde) Bohrungen ausgeführt. Diese werden bevorzugt beim Stanzprozess und/oder Laserprozess gebildet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung ist zumindest ein Wuchtelement vorgesehen, welches bevorzugt von einem Wuchtniet gebildet ist, wobei besonders bevorzugt das Wuchtelement bei einer Außenanbindung anordenbar ist.
  • In dieser Ausführungsform ist die eigene Unwucht oder zumindest ein Teil der Unwucht angrenzender oder befestigter Komponenten mittels eines in die Ausgleichsvorrichtung integriertes Wuchtelement ausgleichbar. Beispielsweise ist das Wuchtelement ein Wuchtniet, welcher in ein Loch in der Ausgleichsvorrichtung, bevorzugt in einem Abstandselement, einbringbar und befestigbar ist. Zusätzlich oder alternativ ist ein das Wuchtelement einstückig durch eines der Abstandselemente gebildet, wobei bevorzugt das Auswuchten durch Wegnahme von Material, zum Beispiel mittels Bohren, durchgeführt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, welcher zumindest ein Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle zum Antreiben zumindest eines Verbrauchers aufweist, wobei ein Drehmoment von der Abtriebswelle auf den Verbraucher übertragbar ist, und wobei zwischen der Abtriebswelle und dem Verbraucher eine Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
  • Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von zumindest einem Antriebsaggregat, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie.
  • Das zumindest eine Antriebsaggregat und der zumindest eine Verbraucher, das heißt einer Ausgangswelle des zumindest einen Verbrauchers, weisen auslegungsgemäß eine zueinander gefluchtete Rotationsachse auf, wobei jedoch fertigungsbedingt und/oder montagebedingt ein radialer Versatz, axialer Versatz und/oder ein Winkelversatz zwischen der Abtriebswelle und der Ausgangswelle des zumindest einen Verbrauchers auftritt. Dieser Versatz ist mittels der oben beschriebenen Ausgleichsvorrichtung ausgleichbar, wobei lediglich ein geringer axialer Bauraum benötigt wird und zugleich die Montage einfach und wenig fehleranfällig ist. Zudem ist ein hohes Drehmoment übertragbar. Bevorzugt ist zwischen dem endgültigen Verbraucher und der Abtriebswelle weiterhin ein (Übersetzungs-)Getriebe angeordnet, beispielsweise ein stufenloses Übersetzungsgetriebe. In diesem Fall ist die Ausgangswelle bevorzugt die Getriebeeingangswelle des Getriebes. Alternativ ist ein Schaltgetriebe, bevorzugt ein Doppelgetriebe, zwischengeschaltet, welches eine Schaltkupplung, bevorzugt eine Doppelkupplung, besonders bevorzugt eine nasse Doppelkupplung, umfasst. So ist der zumindest eine Verbraucher mittels der Schaltkupplung lösbar mit der Ausgangswelle verbindbar. In diesem Fall ist die Ausgangswelle bevorzugt die Kupplungseingangswelle der Schaltkupplung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Antriebsstrangs umfasst der Antriebsstrang ein Hybridmodul und ein erstes Antriebsaggregat als Verbrennungskraftmaschine mit der Abtriebswelle, wobei das Hybridmodul ein zweites Antriebsaggregat als Elektromotor mit einem Rotorträger aufweist, wobei bevorzugt weiterhin ein, vorzugsweise automatisiertes, Getriebe zur veränderbar übersetzten Übergabe eines Drehmoments von zumindest eines der Antriebsaggregate an den zumindest einen Verbraucher eingerichtet ist.
  • Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind eine Verbrennungskraftmaschine und ein Elektromotor in Reihe geschaltet. Der Elektromotor ist hierbei bevorzugt dauerhaft mit den nachgeschalteten Komponenten des Antriebsstrangs verbunden. Die Drehmomentabgabe des Elektromotors wird mittels Ändern des eingeleiteten Stroms ausreichend reduziert oder auf null gesetzt. Die Reibkupplung ist hierbei aber auch umgekehrt zum Starten der Verbrennungskraftmaschine mittels des Elektromotors einsetzbar (fliegender Start). Besonders bevorzugt schließt sich an den Elektromotor ein Getriebe an, insbesondere ein automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, bevorzugt ein nass ausgeführtes Doppelkupplungsgetriebe, oder zum Beispiel ein stufenloses Getriebe (CVT: continuously variable transmission), mittels welchem ein Drehmoment in geeigneter Übersetzung an den zumindest einen Verbraucher, zum Beispiel ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs, übertragbar ist. Mittels der oben beschriebenen Ausgleichsvorrichtung ist eine Zwangskraft auf den Elektromotor deutlich reduzierbar, wobei zugleich nur ein geringer axialer Bauraum benötigt wird. Zudem kann der Montageaufwand oder sogar der Fertigungsaufwand reduziert werden, weil ein größerer radialer Versatz und/oder axialer Versatz akzeptabel ist.
  • Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann das Antriebsaggregat, wobei dessen Trägheitsenergie auf einen elektrischen Generator, zum Beispiel dem Elektromotor, zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Antriebsstrangs ist mittels einer Zentrierfläche des Rotorträgers und mittels der dritten Mäanderscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung die Ausgleichsvorrichtung zentrierbar.
  • Gemäß dieser Ausführungsform weist die dritte Mäanderscheibe einen Außenumfang auf, welcher zur Anlage mit einer Zentrierfläche des Rotorträgers eingerichtet ist. Bevorzugt ist eine Mehrzahl von nach radial außen kragenden Zentrierflächen vorgesehen, welche in Umfangsrichtung jeweils zueinander beabstandet sind, und so Durchlässe bilden. Diese Durchlässe sind bevorzugt zum Einlassen von Kühlluft eingerichtet. Alternativ oder ergänzend wird mittels der Mehrzahl voneinander beabstandeter Zentrierflächen die Länge der Passfläche verkleinert, wodurch das Einhalten der Fertigungstoleranzen erleichtert wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Hybridmodul eine Reibkupplung, welche zentral in den Rotorträger des zweiten Antriebsaggregats integriert ist.
  • Die Reibkupplung ist zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Verbraucher eingerichtet und weist dazu zumindest ein Reibpaket mit einer Gegenplatte, mit zumindest einer Anpressplatte und mit zumindest einer korrespondierenden Reibscheibe auf, über welches im angepressten Zustand ein Drehmoment von der Abtriebswelle auf den Verbraucher übertragbar ist. Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt.
  • Hierbei ist die Reibkupplung zentral in den Rotorträger des Elektromotors integriert, welche zum lösbaren Verbinden der Verbrennungskraftmaschine mit den nachgeschalteten Komponenten des Antriebsstrangs eingerichtet ist. Soll auf die nachgeschalteten Komponenten des Antriebsstrangs kein Drehmoment übertragen werden, wird die Verbrennungskraftmaschine mittels der Reibkupplung getrennt, indem das Reibpaket gelöst wird. Der Elektromotor ist bevorzugt wie oben beschrieben dauerhaft, also nicht trennbar, mit dem zumindest einen Verbraucher verbunden.
  • Alternativ sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder(-gruppen) zuschaltbar sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
  • Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Insbesondere beim Einsatz eines Hybridmoduls ist der Bauraum besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Anordnung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz eines Hybridmoduls in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
  • Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist einen Antriebsstrang beziehungsweise eine Ausgleichvorrichtung besonders geringer Baugröße auf. Zugleich ist ein hohes Drehmoment bei geringen Ausgleichsverlusten übertragbar.
  • Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
  • 1: eine Explosionsdarstellung einer Ausgleichsvorrichtung;
  • 2: eine erste Schnittansicht einer Ausgleichsvorrichtung;
  • 3: eine zweite Schnittansicht einer Ausgleichsvorrichtung;;
  • 4: eine dritte Schnittansicht einer Ausgleichsvorrichtung;
  • 5: eine vierte Schnittansicht einer Ausgleichsvorrichtung;
  • 6: eine getriebeseitige Draufsicht auf eine Ausgleichsvorrichtung;
  • 7: eine motorseitige Draufsicht auf eine Ausgleichsvorrichtung;
  • 8: eine erste Mäanderscheibe;
  • 9: eine zweite Mäanderscheibe;
  • 10: eine dritte Mäanderscheibe;
  • 11: ein Hybridmodul; und
  • 12: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Ausgleichsvorrichtung.
  • In den Figuren sind Ausgleichvorrichtungen 1 beziehungsweise deren Mäanderscheiben in stets gleicher Konfiguration gezeigt. Dies dient dem besseren Verständnis stellt jedoch keine Beschränkung auf diese Konfiguration dar. Vielmehr werden Varianten unter Hinzuziehung der vorhergehenden und folgenden Beschreibung deutlich.
  • In 1 ist eine Explosionsdarstellung einer Ausgleichsvorrichtung 1 gezeigt, wobei hier mittels der gestrichelten Pfeile jeweils verbundene Elemente angezeigt sind. Links in der Darstellung ist eine Eingangswelle 2 gezeigt, zum Beispiel ein Rotorträger 49 (vergleiche 11) eines Elektromotors, mit dem die dritte Mäanderscheibe 12 mittels ihrer dritten Außenanbindung 13 in diesem Beispiel mittels Befestigungsmittel 32, hier Schrauben, verbindbar ist. Die dritte Innenanbindung 14 ist hierbei indirekt über ein (ringförmiges) zweites Abstandselement 30 mit der zweiten Innenanbindung 10 der zweiten Mäanderscheibe 8 verbindbar, hier mittels mehrerer Niete (32). Die zweite Außenanbindung 9 ist hierbei indirekt über (separate) erste Abstandselemente 29 mit der ersten Außenanbindung 5 der ersten Mäanderscheibe 4 verbindbar, hier mittels mehrerer Niete (32). Die erste Mäanderscheibe 4 wiederum ist über die erste Innenanbindung 6 mit einem Nabenelement 33 verbindbar, hier mittels mehrerer Niete (32), wobei das Nabenelement 33 einen Teil einer Ausgangswelle 3 bildet. Mittels dieser Ausgleichsvorrichtung 1 ist ein Drehmoment um die Rotationsachse 59 von der Eingangswelle 2 auf die Ausgangswelle 3 übertragbar, wobei geometrische Fehler (vergleiche 2) mittels dieser mechanischen Verbindung ausgleichbar sind.
  • In 2 ist eine erste Schnittansicht der Ausgleichsvorrichtung 1 gezeigt. Hierbei ist der Schnitt durch denjenigen Winkelabschnitt geführt, welcher die Durchführung für das Befestigungselement 32 zum Befestigen der dritten Mäanderscheibe 12 an zum Beispiel einer Eingangswelle 2 (vergleiche 1) zeigt. In diesem speziellen Beispiel umfasst sowohl die erste Mäanderscheibe 4 drei erste Mäanderbleche 16 und die zweite Mäanderscheibe 8 drei zweite Mäanderbleche 17 als auch die dritte Mäanderscheibe 12 drei dritte Mäanderbleche 18. Die Anzahl der Mäanderbleche 16, 17 und 18 ist hierbei frei wählbar und nach der geforderten Steifigkeit einstellbar. Je dünner die Mäanderbleche 16, 17 und 18 sind, desto geringer ist die radiale Steifigkeit. Je mehr Mäanderbleche 16, 17 und 18 vorgesehen werden, desto größer ist die Steifigkeit in Umfangsrichtung 39 (vergleiche 6) zur Übertragung eines möglichst großen Drehmoments. Dieser Effekt wird durch die Ausnutzung der Richtungsabhängigkeit des Flächenträgheitsmoments erzielt. Bevorzugt sind die Mäanderbleche 16, 17 und 18 jeweils identisch aufgebaut. Zwischen der zweiten Mäanderscheibe 8 und der dritten Mäanderscheibe 12 ist ein zweites Abstandselement 30 vorgesehen, welches hier ringförmig ausgebildet ist (vergleiche 1). Der Kopf 31 des Befestigungsmittels 32 erstreckt sich hierbei axial überlappend in den Bereich der zweiten Mäanderscheibe 8 und hier zudem in den Bereich der ersten Mäanderscheibe 4, welche dort eine entsprechende Ausnehmung aufweisen (vergleiche 6). Weiterhin ist hier das Nabenelement 33 axial überlappend mit allen drei Mäanderscheiben 4, 8 und 12 angeordnet. Der Nabenflansch 34 ist hier zudem zwischen der ersten Mäanderscheibe 4 und der zweiten Mäanderscheibe 8 angeordnet. Rein schematisch sind hierbei die Richtungen von den geometrischen Fehlern angegeben, welche durch die Ausgleichsvorrichtung 1 ausgleichbar sind. Zunächst ist die Richtung des radialen Versatzes 53 durch einen Pfeil von der Rotationsachse 59 nach außen angedeutet. Weiterhin ist ein Winkelversatz 55 durch eine geneigte Achse im Vergleich zur Rotationsachse 59 angedeutet. Diese beiden geometrischen Fehler sind vor allem durch radiale Verformungen innerhalb einer oder mehrerer Mäanderscheibe 4, 8 und 12 ausgleichbar, ohne dass hierbei zusätzlicher axialer Bauraum benötigt wird. Des Weiteren ist durch einen Pfeil der axiale Versatz 54 angedeutet, welcher bevorzugt durch ein Verrutschen zwischen dem Nabenelement 33 und der nicht dargestellten Nabenaufnahme der Ausgangswelle 3 ausgleichbar ist. Alternativ werden eine oder mehrere der Mäanderscheiben 4, 8 und 12 axial verformt.
  • In 3 ist eine zweite Schnittansicht der Ausgleichsvorrichtung 1 gezeigt, wobei hier der Schnitt durch denjenigen Winkelabschnitt geführt ist, welcher durch die Verbindung an der dritten Innenanbindung 14 und zweiten Innenanbindung 10 gelegt ist. Hierbei ist das zweite (hier ringförmige) Abstandselement 30 zu erkennen, welches mittels des hier verwendeten Niets (32) zwischen der dritten Mäanderscheibe 12 und zweiten Mäanderscheibe 8 eingeklemmt ist. Für die weiteren Details der Darstellung wird auf die Beschreibung zur 2 verwiesen. Über die axiale Dicke des zweiten Abstandselements 30 ist die radiale Steifigkeit einstellbar, sodass bei einem dünneren Abstandselement 30 die radiale Steifigkeit steigt und umgekehrt sodass bei einem dickeren Abstandselement 30 die radiale Steifigkeit sinkt.
  • In 4 ist eine dritte Schnittansicht einer Ausgleichsvorrichtung 1 gezeigt, wobei hier der Schnitt durch denjenigen Winkelabschnitt geführt ist, welcher durch die Verbindung an der zweiten Außenanbindung 9 und der ersten Außenanbindung 5 gelegt ist. Hierbei ist eines der (separaten) ersten Abstandselemente 29 zu erkennen, welches mittels des hier verwendeten Niets (32) zwischen der ersten Mäanderscheibe 4 und der zweiten Mäanderscheibe 8 eingeklemmt ist. Für weitere Details der Darstellung wird auf die Beschreibungen zur 2 oder 3 verwiesen. Über die axiale Dicke des ersten Abstandselements 29 ist die radiale Steifigkeit einstellbar, sodass bei einem dickeren ersten Abstandselement 29 die radiale Steifigkeit sinkt und umgekehrt bei einem dünneren Abstandselement 30 die radiale Steifigkeit steigt.
  • In 5 ist eine vierte Schnittansicht einer Ausgleichsvorrichtung 1 gezeigt, wobei hier der Schnitt durch denjenigen Winkelabschnitt geführt ist, welche durch die Verbindung an der ersten Innenanbindung 6 und dem Nabenflansch 34 des Nabenelement 33 gelegt ist, wobei hier ebenfalls eine Nietverbindung (32) vorliegt. Für weitere Details der Darstellung wird auf die Beschreibungen zu den 2 bis 4 verwiesen.
  • In 6 ist eine (getriebeseitige) Draufsicht von der Seite der ersten Mäanderscheibe 4 auf eine Ausgleichsvorrichtung 1 dargestellt. Im Zentrum verläuft die Rotationsachse 59 zu der radial als nächstes der Aufnahmering des Nabenelements 33 zu erkennen ist. Von der mit dem Nabenelement 33 verbundenen ersten Innenanbindung 6 verläuft die Materialform der ersten Mäanderscheibe 4 mäandernd nach außen zur ersten Außenanbindung 5 (vergleiche 8). In diesem speziellen Beispiel ist ein 60°-Abschnitt gebildet, welcher sich in Umfangsrichtung 39 jeweils an der (gedachten und durch die gestrichelten Linien dargestellte) Abschnittskante des 60°-Abschnitts gespiegelt wiederholt. Hierzu ist eine erste tropfenförmige Ausnehmung 23 und eine zweite tropfenförmige Ausnehmung 24 vorgesehen, welche gemeinsam über den Langlochanteil verbunden eine erste hantelförmige Ausnehmung 27 bilden. Somit ist um die erste hantelförmige Ausnehmung 27 eine O-förmige Stegverbindung gebildet, welche eine erste Biegung 19 der Kraftlinie 7 erzwingt (vergleiche 8). Weiterhin ist um jeweils 30° versetzt eine dritte tropfenförmige Ausnehmung 25 und eine vierte tropfenförmige Ausnehmung 26 gebildet, welche gemeinsam über den Langlochanteil verbunden eine zweite hantelförmige Ausnehmung 28 bilden. Somit ist hier für einen 120°-Abschnitt mit zwei benachbarten 60°-Abschnitten, welche die gemeinsame erste hantelförmige Ausnehmung 27 bilden, mittels zweier angrenzender zweiter hantelförmiger Ausnehmungen 28 eine T-förmige Stegverbindung gebildet. Diese wiederum erzwingt eine zweite Biegung 20 der Kraftlinie 7 mit umgekehrter Krümmung (vergleiche 8). Durch die erste tropfenförmige Ausnehmung 23 und die zweite tropfenförmige Ausnehmung 24 erstreckt sich jeweils der Kopf 31 eines Befestigungsmittels 32, hier einer Schraube, der dritten Außenanbindung 13 der dritten Mäanderscheibe 12 (vergleiche 2). Teile der dritten Mäanderscheibe 12 sind hier durch die Ausnehmungen in der ersten Mäanderscheibe 4 zu sehen. Weiterhin sind in den Stegelementen der ersten Mäanderscheibe 4 ein erster Durchgang 35 und ein zweiter Durchgang 36 vorgesehen, welche sich in Umfangsrichtung 39 abwechseln, welche hier als Bohrungen ausgeführt sind. Hierbei ist der erste Durchgang 35 größer als der zweite Durchgang 36. Gemäß einem weiteren Aspekt ist bei der ersten Außenanbindung 5 der ersten Mäanderscheibe 4 ein Wuchtelement 40 zu erkennen, welches hierbei durch Bohrungen gebildet ist, in welche beispielsweise ein Wuchtniet (nicht dargestellt) einführbar ist.
  • In 7 ist eine (motorseitige) Draufsicht von der Seite der dritten Mäanderscheibe 12 auf die Ausgleichsvorrichtung 1 dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass die Materialform der dritten Mäanderscheibe 12 gegenüber der ersten Mäanderscheibe 4 und/oder der zweiten Mäanderscheibe 8 invertiert ist, wobei hier abweichend von der Inversion eine dritte hantelförmige Ausnehmung 64 durch eine fünfte tropfenförmige Ausnehmung 60 und eine sechste tropfenförmige Ausnehmung 61 derart gebildet ist, dass sie mit der zweiten hantelförmigen Ausnehmung 28 (nahezu) in Deckung ist (vergleiche 6). Radial weiter außen ist ein T-förmiges Stegelement mittels der siebten tropfenförmigen Ausnehmung 62 und der achten tropfenförmigen Ausnehmung 63 gebildet und schließt sich in diesem 120°-Abschnitt an die O-förmige Stegverbindung radial an. Die Materialform der dritten Mäanderscheibe 12 legt einen großen Teil der zweiten Außenanbindung 9 der zweiten Mäanderscheibe 8 frei. Weiterhin ist das Nabenelement 33 im Zentrum bei der Rotationsachse 59 zu sehen. Dieses ist aber nicht über die dritte Innenanbindung 14 verbunden. Vielmehr ist diese zum Verbinden mit der zweiten Mäanderscheibe 8 eingerichtet (vergleiche 2 bis 5). Weiterhin sind hier ebenfalls dritte Durchgänge 37 und vierte Durchgänge 38 gebildet, welche sich in diesem speziellen Beispiel jeweils mit dem ersten Durchgang 35 mit gleicher Größe beziehungsweise mit dem zweiten Durchgang 36 mit gleicher Größe decken.
  • In 8 ist eine erste Mäanderscheibe 4 gezeigt, welche in dieser speziellen Ausführungsform wie in 6 dargestellt ausgeführt ist. Insofern wird für Details auf die obige Beschreibung verwiesen. Infolge der hier radial 2-stufigen Ausführung der ersten Mäanderscheibe 4 ist hierbei die erste Kraftlinie 7 zwischen der ersten Innenanbindung 6 und der ersten Außenanbindung 5 dargestellt, welche eine erste Biegung 19 und eine zweite Biegung 20 aufweist, sodass eine S-förmige erste Kraftlinie 7 gebildet ist. Hierdurch wird eine hohe Steifigkeit in Umfangsrichtung 39 und eine geringe radiale Steifigkeit erzielt.
  • In 9 ist eine zweite Mäanderscheibe 8 gezeigt, welche in dieser speziellen Ausführungsform wie die Materialform der ersten Mäanderscheibe 4 (vergleiche 8) (nahezu) identisch, wodurch eine hohe Gleichteileanzahl beziehungsweise eine große Überschneidung gleicher Fertigungsschritte erreichbar ist. Ähnlich hierzu verläuft die zweite Kraftlinie 11 mit einer 3. Biegung 21 und einer vierten Biegung 22 zwischen der zweiten Außenanbindung 9 und der zweiten Innenanbindung 10. Die erste Außenanbindung 5 und die zweite Außenanbindung 9 sind zum gegenseitigen Verbinden deckungsgleich. Aber die zweite Innenanbindung 10 ist im Vergleich zur ersten Innenanbindung 6, hier um 30°, versetzt angeordnet versetzt. Hierbei ist die Lochgröße entsprechend angepasst als (führender) Durchgang für einen verbindenden Nietschaft beziehungsweise als (berührungsfreier) Durchgang für einen Kopf eines Befestigungsmittels, hier einem Niet (vergleiche 3 beziehungsweise 5). In diesem speziellen Beispiel ist diese Lochgröße der Innenanbindung 10 der einzige Unterschied zur Materialform der ersten Mäanderscheibe 4.
  • In 10 ist eine dritte Mäanderscheibe 12 gezeigt, welche in dieser speziellen Ausführungsform wie in 7 dargestellt ausgeführt ist. Insofern wird für Details auf die obige Beschreibung verwiesen. Hierbei ist die dritte Kraftlinie 15 gezeigt, welche von der dritten Außenanbindung 13 zur dritten Innenanbindung 14 mit einer fünften Biegung 65 und einer sechsten Biegung 66 verläuft. Auch hierbei ist eine S-förmige (dritte) Kraftlinie 15 erreicht.
  • In 11 ist ein Hybridmodul 47 mit einer Rotationsachse 59 gezeigt, welches ein zweites Antriebsaggregat 48, hier einen Elektromotor, umfasst, in dessen Rotorträger 49 eine Reibkupplung 51 integriert ist, mittels der die Abtriebswelle 44 (hier ist der Abtriebszapfen gezeigt) eines ersten Antriebsaggregats 43 (vergleiche 12) zuschaltbar ist. In diesem Beispiel ist die Ausgleichsvorrichtung 1 mittels eines Befestigungsmittels 32 mit der Gegenplatte 52 der Reibkupplung 51 verbunden. Zentral in der Ausgleichsvorrichtung 1 ist das Nabenelement 33 zum Anbinden einer Ausgangswelle 3, zum Beispiel einer Getriebeeingangswelle, vorgesehen. Hierin wird deutlich, wie gering der benötigte axiale und radiale Bauraum der Ausgleichsvorrichtung 1 ist.
  • In 12 ist ein Antriebsstrang 41 in einem Kraftfahrzeug 42 gezeigt. Der Antriebsstrang 41 umfasst ein erstes Antriebsaggregat 43, hier als drei-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt, mit einer Abtriebswelle 44, welche mit einem Hybridmodul 47 drehmomentübertragend verbunden ist. Weiterhin ist ein zweites Antriebsaggregat 48 vorgesehen, welches hier ein Elektromotor ist und im Hybridmodul 47 integriert angeordnet ist (vergleiche 11). Die Eingangswelle 2 ist hierbei fest mit dem Rotorträger 49 verbunden und die Abtriebswelle 44 ist mittels der integrierten Reibkupplung 51 (vergleiche 11) zuschaltbar. Die Eingangswelle 2 ist hierbei bevorzugt einstückig mit der Gegenplatte 52 (vergleiche 11) gebildet. Eine Ausgangswelle 3 verbindet das Hybridmodul 47 mit einem Getriebe 50. Zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 ist die Ausgleichsvorrichtung 1 zwischengeschaltet. Die Ausgangswelle 3 und die Eingangswelle 2 sollen idealerweise entlang einer Motorachse 58 und der Rotationsachse 59 zueinander gefluchtet sein. Durch die Ausgleichsvorrichtung 1 wird ein tatsächlich vorliegender radialer Versatz 53, axialer Versatz 54 und/oder Winkelversatz 55 ausgeglichen (vergleiche 2). Das Getriebe 50, zum Beispiel ein stufenloses Getriebe, gibt ein Drehmoment von dem ersten Antriebsaggregat 43 und/oder von dem zweiten Antriebsaggregat 48 gegebenenfalls übersetzt an einen Verbraucher, hier ein linkes Antriebsrad 45 und ein rechtes Antriebsrad 46, ab. Der Antriebsstrang 41 ist hier in dem Kraftfahrzeug 42 angeordnet, und zwar so, dass die Antriebsaggregate 43 und 48 und das Getriebe 50 mit ihrer Motorachse 58 quer zur Längsachse 57 vor der Fahrerkabine 56 angeordnet sind.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Ausgleichsvorrichtung kann eine fertigungsbedingte und/oder montagebedingte geometrische Fluchtungstoleranz zwischen einer Abtriebswelle und einer Getriebeeingangswelle auf kleinem axialen und radialem Bauraum ausgeglichen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ausgleichsvorrichtung
    2
    Eingangswelle
    3
    Ausgangswelle
    4
    erste Mäanderscheibe
    5
    erste Außenanbindung
    6
    erste Innenanbindung
    7
    erste Kraftlinie
    8
    zweite Mäanderscheibe
    9
    zweite Außenanbindung
    10
    zweite Innenanbindung
    11
    zweite Kraftlinie
    12
    dritte Mäanderscheibe
    13
    dritte Außenanbindung
    14
    dritte Innenanbindung
    15
    dritte Kraftlinie
    16
    erstes Mäanderblech
    17
    zweites Mäanderblech
    18
    drittes Mäanderblech
    19
    erste Biegung
    20
    zweite Biegung
    21
    dritte Biegung
    22
    vierte Biegung
    23
    erste tropfenförmige Ausnehmung
    24
    zweite tropfenförmige Ausnehmung
    25
    dritte tropfenförmige Ausnehmung
    26
    vierte tropfenförmige Ausnehmung
    27
    erste hantelförmige Ausnehmung
    28
    zweite hantelförmige Ausnehmung
    29
    erstes Abstandselement
    30
    zweites Abstandselement
    31
    Kopf
    32
    Befestigungsmittel
    33
    Nabenelement
    34
    Nabenflansch
    35
    erster Durchgang
    36
    zweiter Durchgang
    37
    dritter Durchgang
    38
    vierter Durchgang
    39
    Umfangsrichtung
    40
    Wuchtelement
    41
    Antriebsstrang
    42
    Kraftfahrzeug
    43
    erstes Antriebsaggregat
    44
    Abtriebswelle
    45
    linkes Antriebsrad
    46
    rechtes Antriebsrad
    47
    Hybridmodul
    48
    zweites Antriebsaggregat
    49
    Rotorträger
    50
    Getriebe
    51
    Reibkupplung
    52
    Gegenplatte
    53
    radialer Versatz
    54
    axialer Versatz
    55
    Winkelversatz
    56
    Fahrerkabine
    57
    Längsachse
    58
    Motorachse
    59
    Rotationsachse
    60
    fünfte tropfenförmige Ausnehmung
    61
    sechste tropfenförmige Ausnehmung
    62
    siebte tropfenförmige Ausnehmung
    63
    achte tropfenförmige Ausnehmung
    64
    dritte hantelförmige Ausnehmung
    65
    fünfte Biegung
    66
    sechste Biegung

Claims (10)

  1. Ausgleichsvorrichtung (1) für insbesondere radialen Versatz (53) zum drehmomentübertragenden Verbinden von einer Eingangswelle (2) mit einer Ausgangswelle (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: – eine erste Mäanderscheibe (4) mit einer ersten Außenanbindung (5) und mit einer ersten Innenanbindung (6), wobei die erste Außenanbindung (5) infolge der Materialform allein mittels einer zumindest einfach, bevorzugt zweifach, gebogenen ersten Kraftlinie (7) mit der ersten Innenanbindung (6) verbunden ist; und – eine zweite Mäanderscheibe (8) mit einer zweiten Außenanbindung (9) und mit einer zweiten Innenanbindung (10), wobei die zweite Außenanbindung (9) infolge der Materialform allein mittels einer zumindest einfach, bevorzugt zweifach, gebogenen zweiten Kraftlinie (11) mit der zweiten Innenanbindung (10) verbunden ist, wobei die Mäanderscheiben (4, 8, 12) axial hintereinander angeordnet sind, und wobei die erste Mäanderscheibe (4) mit einer Ausgangswelle (3) verbindbar ist und mit der zweiten Mäanderscheibe (8) verbunden ist, und wobei die Ausgleichsvorrichtung (1) mit einer Eingangswelle (2) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kraftlinien (7, 11, 15) zumindest einen Kraftverlaufsanteil aufweist, welcher in Umfangsrichtung der jeweiligen Mäanderscheibe (4, 8, 12) verläuft.
  2. Ausgleichsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei weiterhin eine dritte Mäanderscheibe (12) mit einer dritten Außenanbindung (13) und mit einer dritten Innenanbindung (14) vorgesehen ist, wobei die dritte Außenanbindung (13) infolge der Materialform allein mittels einer zumindest einfach, bevorzugt zweifach, gebogenen dritten Kraftlinie (15) mit der dritten Innenanbindung (14) verbunden ist, wobei die Mäanderscheiben (4, 8, 12) axial hintereinander angeordnet sind, und wobei die zweite Mäanderscheibe (8) mit der dritten Mäanderscheibe (12) verbunden ist, und wobei die dritte Mäanderscheibe (12) mit einer Eingangswelle (2) verbindbar ist.
  3. Ausgleichsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Mäanderscheibe (4) mittels der ersten Innenanbindung (6) mit einer Ausgangswelle (3) verbindbar ist und mittels der ersten Außenanbindung (7) und der zweiten Außenanbindung (9) mit der zweiten Mäanderscheibe (8) verbunden ist, und wobei die zweite Mäanderscheibe (8) mittels der zweiten Innenanbindung (10) und der dritten Innenanbindung (14) mit der dritten Mäanderscheibe (12) verbunden ist, und wobei die dritte Mäanderscheibe (12) mittels der dritten Außenanbindung (13) mit einer Eingangswelle (2) verbindbar ist.
  4. Ausgleichsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Mäanderscheiben (4, 8, 12) eine Mehrzahl von, bevorzugt jeweils baugleichen, Mäanderblechen (16, 17, 18) umfasst.
  5. Ausgleichsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Biegung (19, 20, 21, 22) einer Kraftlinie (7, 11, 15) einer jeweiligen Mäanderscheibe (4, 8, 12) mittels einer tropfenförmigen Ausnehmung (23, 24, 25, 26) in der Mäanderscheibe (4, 8, 12) gebildet ist, bevorzugt zwei benachbarte Biegungen (19, 20, 21, 22) von zwei Kraftlinien (7, 11, 15) durch eine von den tropfenförmigen Ausnehmungen (23, 24, 25, 26) gebildete gemeinsame hantelförmige Ausnehmung (27, 28) in der Mäanderscheibe (4, 8, 12) gebildet sind.
  6. Ausgleichsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen zumindest zweien der Mäanderscheiben (4, 8, 12) bei der jeweiligen Verbindung zumindest ein Abstandselement (29, 30) vorgesehen ist.
  7. Ausgleichsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine benachbarte Mäanderscheibe (8), bevorzugt beide anderen Mäanderscheiben (4, 8), derart angeordnete Ausnehmungen (23) aufweist, dass ein Kopf (31) eines Befestigungsmittels (32) der Mäanderscheibe (12) mit der benachbarten Mäanderscheibe (8), bevorzugt mit beiden anderen Mäanderscheiben (4, 8), axial überlappend anordenbar ist.
  8. Ausgleichsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgleichsvorrichtung (1) weiterhin ein Nabenelement (33) umfasst und die erste Mäanderscheibe (4) mittels des Nabenelements (33) mit einer Ausgangswelle (3) verbindbar ist, wobei das Nabenelement (33) axial überlappend mit zumindest einer der Mäanderscheiben (8), bevorzugt allen Mäanderscheiben (4, 8, 12) angeordnet ist.
  9. Ausgleichsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei das Nabenelement (33) einen Nabenflansch (34) aufweist, wobei der Nabenflansch (34) an der ersten Mäanderscheibe (4) anbindbar ist und axial zwischen der ersten Mäanderscheibe (4) und der zweiten Mäanderscheibe (8) anordenbar ist.
  10. Ausgleichsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bevorzugt zumindest ein Wuchtelement (40) vorgesehen ist, welches bevorzugt von einem Wuchtniet gebildet ist, wobei besonders bevorzugt das Wuchtelement (40) bei einer Außenanbindung (5, 9) anordenbar ist.
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