DE102019115758A1 - Reibscheibe mit einer Rotationsachse für eine Reibkupplung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reibscheibe (1) mit einer Rotationsachse (2) für eine Reibkupplung (3), wobei die Reibscheibe (1) einen Reibring (4) zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments, einen Wellenanschluss (5) und einen Torsionsschwingungsdämpfer (6) umfasst, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (6) zumindest die folgenden Komponenten umfasst:- eine Eingangsseite (7);- eine Ausgangsseite (8);- zumindest ein Zwischenelement (9,10) zwischen der Eingangsseite (7) und der Ausgangsseite (8);- zumindest ein Energiespeicherelement (11,12), mittels welchem das Zwischenelement (9,10) relativ zu der Ein- und Ausgangsseite (7,8) schwingbar abgestützt ist;- zumindest einen Wälzkörper (13,14), wobei das Zwischenelement (9,10) eine dem Wälzkörper (13,14) zugehörige Übersetzungsbahn (17) aufweist, und die Ein- oder die Ausgangsseite (7,8) eine Bahnseite (18) und die jeweils andere Seite (8,7) eine Kraftseite (19) mit einer zu der Übersetzungsbahn (17) komplementären Gegenbahn (20) bildet, wobei der Wälzkörper (13,14) zwischen der Übersetzungsbahn (17) und der Gegenbahn (20) zum Drehmomentübertragen abwälzbar geführt ist. Die Reibscheibe (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftseite (19) mittels des Energiespeicherelements (11,12) mit dem Zwischenelement (9,10) drehmomentübertragend verbunden ist.Mit der hier vorgeschlagenen Reibscheibe sind störende Drehzahlschwankungen im Getriebe reduzierbar und die Lebensdauer der Reibkupplungskomponenten verlängerbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Reibscheibe mit einer Rotationsachse für eine Reibkupplung, wobei die Reibscheibe einen Reibring zu dem reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments, einen Wellenanschluss und einen Torsionsschwingungsdämpfer umfasst, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
    • - eine Eingangsseite;
    • - eine Ausgangsseite;
    • - zumindest ein Zwischenelement zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite;
    • - zumindest ein Energiespeicherelement, mittels welchem das Zwischenelement relativ zu der Ein- und Ausgangsseite schwingbar abgestützt ist;
    • - zumindest einen Wälzkörper, wobei das Zwischenelement eine dem Wälzkörper zugehörige Übersetzungsbahn aufweist, und die Ein- oder die Ausgangsseite eine Bahnseite und die jeweils andere Seite eine Kraftseite mit einer zu der Übersetzungsbahn komplementären Gegenbahn bildet,
    wobei der Wälzkörper zwischen der Übersetzungsbahn und der Gegenbahn zu dem Drehmomentübertragen abwälzbar geführt ist. Die Reibscheibe ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftseite mittels des Energiespeicherelements mit dem Zwischenelement drehmomentübertragend verbunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Reibkupplung mit einer solchen Reibscheibe mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einer solchen Reibkupplung, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
  • Die hier behandelte Reibscheibe ist für eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse eingerichtet, sodass in einem drehmomentübertragenden Antriebsstrang mit einer Antriebsmaschine und zumindest einem Verbraucher ein Drehmoment lösbar übertragbar ist. Beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine werden Torsionsschwingungen induziert, vor allem infolge des Zündverlaufs in der Mehrzahl der Brennräume. Mit zunehmendem Downsizing und mit der angestrebten Verringerung der Betriebsdrehzahlen werden oftmals ungünstige Schwingungsfrequenzen erzeugt, welche die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs oder weiterer Komponenten eines Kraftfahrzeugs treffen und vom Fahrzeugfahrer als unangenehm wahrgenommen werden und/oder die Lebensdauer der nachfolgenden Bauteile beeinträchtigen. Es gilt daher, die Eigenfrequenz des Antriebsstrangs zu verändern. Zugleich soll aber der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs nicht verschlechtert werden. Die Reibscheibe ist in dem Antriebsstrang nah bei der Antriebsmaschine angeordnet. Eine Reibscheibe ist in einem Reibpaket zumindest einer Reibplatte als Antagonist angeordnet, bevorzugt zwischen einer ersten Reibplatte ausgeführt als axial bewegbare Anpressplatte und einer (beispielsweise integral als Schwungrad ausgeführten) zweiten Reibplatte ausgeführt als axial fixierte Gegenplatte, angeordnet und weist einen Reibring auf. Der Reibring wird zum Übertragen eines Drehmoments, beispielsweise zwischen der Anpressplatte und der Gegenplatte, axial verpresst. Eine solche Reibscheibe beziehungsweise der Reibring weist bevorzugt zumindest axial-einseitig, in der Anordnung zwischen einer Anpressplatte und einer Gegenplatte axial-beidseitig jeweils, einen Reibbelag auf. Ein solcher Reibbelag bildet den Reibring und ist mit einer Trägerscheibe der Reibscheibe verklebt und/oder vernietet. Infolge der axialen Verpressung entsteht eine Reibkraft und ein Drehmoment bis zu einem auslegungsgemäßen Betrag ist so von der Anpressplatte und Gegenplatte auf die Reibscheibe und umgekehrt reibschlüssig übertragbar. Es ist sinnvoll bereits hier, also frühzeitig in dem Antriebsstrang, die Torsionsschwingungen zu dämpfen. Zentral der Reibscheibe befindet sich ein Wellenanschluss, welcher meist mit einer Wellennabe verbunden ist, beispielsweise mit einer Steckverzahnung, zum (dauerhaft) drehmomentübertragenden Verbinden mit einer Ausgangswelle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle.
  • Aus dem Stand der Technik sind Torsionsschwingungsdämpfer verschiedenster Art bekannt. Beispielsweise ist aus der EP 2 508 771 A1 ein Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, bei welcher eine Ausgangsseite mit einem (Doppel-) Nocken versehen ist, welcher auf ein hebelartiges Zwischenelement wirkt, wobei das Zwischenelement verkippbar an einer Scheibe einer Eingangsseite verbunden ist. Das Zwischenelement ist mittels einer Druckfeder gegen den Nocken der Ausgangsseite vorgespannt und wird beim Überlaufen der Nockengeometrie gegen die Druckfeder ausgelenkt. Die Druckfeder ist gegenüberliegend des Zwischenelements mit der Eingangsseite druckkraftübertragend verbunden, und somit wird ein Drehmoment über die Druckfeder von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite geleitet.
  • Aus der FR 3 057 321 A1 ist ein andere Variante eines Torsionsschwingungsdämpfers bekannt, bei welchem an einer Ausgangsseite ein hebelartiger Federkörper nach Art einer (Freiform-) Festkörperfeder vorgesehen ist, wobei dieser Federkörper radial außenseitig eine rampenartige Übersetzungsbahn aufweist, welche mit einer auf dieser Übersetzungsbahn abwälzenden Rolle drehmomentübertragend verbunden sind. Die Rolle ist auf einem Bolzen rotierbar gelagert. Tritt eine Torsionsschwingung auf, so wird eine Relativbewegung zwischen dem Federkörper und der korrespondierenden Rolle bewirkt, und aufgrund der rampenartigen Übersetzungsbahn wird der Federkörper in seiner rotatorischen Relativbewegung zu der Rolle von der Rolle entgegen seiner Federkraft hebelartig ausgelenkt. Damit wird eine Torsionsschwingung gedämpft.
  • Sowohl die Hebel aus der EP 2 508 771 A1 als auch die Federkörper der FR 3 057 323 A1 sind, sofern eine geringe Dissipation also ein hoher Wirkungsgrad erwünscht ist, technisch schwer zu beherrschen und/oder teuer in der Fertigung beziehungsweise Montage.
  • Beispielsweise aus der WO 2018 / 215 018 A1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, bei welchem zwei Zwischenelemente vorgesehen sind, welche zwischen einer Ausgangsseite und einer Eingangsseite über Wälzkörper gelagert sind. Die Wälzkörper laufen derart auf komplementären Übersetzungsbahnen ab, dass die Zwischenelemente einer Zwangsführung unterliegen. Die beiden Zwischenelemente sind mittels Energiespeicherelementen gegeneinander vorgespannt, sodass die funktionswirksame Steifigkeit der Energiespeicherelemente unabhängig von einer Drehmomentübertragung auslegbar sind. Für viele Anwendungen ist es einerseits erforderlich, die Eigenfrequenz eines drehmomentübertragenden Systems zu reduzieren und zugleich ein hohes Drehmoment übertragen zu können. Aus der ersten Forderung folgt, dass die funktionswirksame Steifigkeit gering sein muss. Aus der zweiten Forderung folgt, dass die Steifigkeit der Energiespeicherelemente groß sein muss. Diese gegensätzlichen Forderungen können mittels der Wälzkörper und der Übersetzungsbahnen gelöst werden. Ein Drehmoment wird einzig mittels der Übersetzungsbahnen und der dazwischen angeordneten Wälzkörper zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite übertragen. Die funktionswirksame Steifigkeit, welche also die Eigenfrequenz verändert, ist aufgrund der geringen Steigung und der großen Verdrehwinkel in einen geringen Federweg übersetzt. Aus diesem Kurvengetriebe resultiert eine (beliebig) geringe funktionswirksame Steifigkeit. Vorteilhaft bei diesem System ist also, dass die Energiespeicherelemente unabhängig von dem (maximalen) übertragbaren Drehmoment auslegbar sind. Allerdings ist die gezeigte Ausführungsform mit einer hohen Anzahl an separaten Wälzkörpern und den hohen Anforderungen an die komplementären Übersetzungsbahnen aufwendig und teuer in der Fertigung und Montage. Damit ist dieses System nicht in allen Bereichen wettbewerbsfähig.
  • 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, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft eine Reibscheibe mit einer Rotationsachse für eine Reibkupplung, wobei:
    • die Reibscheibe einen Reibring zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments, einen Wellenanschluss und einen Torsionsschwingungsdämpfer umfasst, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
      • - eine Eingangsseite zum Aufnehmen eines Drehmoments;
      • - eine Ausgangsseite zum Abgeben eines Drehmoments;
      • - zumindest ein Zwischenelement in drehmomentübertragender Verbindung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite;
      • - zumindest ein Energiespeicherelement, mittels welchem das Zwischenelement relativ zu der Eingangsseite und relativ zu der Ausgangsseite schwingbar abgestützt ist; und
      • - zumindest einen Wälzkörper,
    wobei das Zwischenelement eine dem Wälzkörper zugehörige Übersetzungsbahn aufweist,
    wobei die Eingangsseite oder die Ausgangsseite eine Bahnseite und die jeweils andere Seite eine Kraftseite bildet,
    wobei die Bahnseite eine zu der Übersetzungsbahn komplementäre Gegenbahn aufweist, und
    wobei der Wälzkörper zwischen der Übersetzungsbahn und der Gegenbahn zum Drehmomentübertragen abwälzbar geführt ist.
  • Die Reibscheibe ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftseite mittels des Energiespeicherelements mit dem Zwischenelement drehmomentübertragend verbunden ist
  • Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
  • Hier ist eine Reibscheibe vorgeschlagen, welche für den Einsatz in einer Reibkupplung eingerichtet ist. Eine solche Reibkupplung ist beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, wobei zumindest eine Reibplatte mittelbar oder unmittelbar mit der Verbrennerwelle, beispielsweise als Drehmomentquelle in einem Hauptbetriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, verbunden ist. Eine die Reibscheibe ist beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle eines Übersetzungsgetriebes verbunden. Die Reibscheibe darf für viele Anwendungen von ihrer Baugröße nicht von der konventionellen Baugröße einer entsprechenden Reibscheibe abweichen, zumindest aber darf für die meisten Anwendungen die Reibkupplung mit einer geeigneten Schwingungsentkoppelung beziehungsweise vorteilhaften Veränderung der Resonanzfrequenz nicht größer sein als eine konventionelle Reibkupplung.
  • Hier ist nun vorgeschlagen, dass ein Torsionsschwingungsdämpfer eingesetzt wird, welcher wie folgt aufgebaut ist.
  • In einer Ausführungsform bildet die Eingangsseite, beispielsweise in einem Hauptzustand, beispielsweise einer Zugmomentübertragung, die Drehmoment-Eingangsseite, die Bahnseite und die Ausgangsseite die Kraftseite. In einer alternativen Ausführungsform bildet die Ausgangsseite, beispielsweise in einem Nebenzustand, beispielsweise einer Schubmomentübertragung, die Drehmoment-Eingangsseite, die Bahnseite und die Eingangsseite die Kraftseite.
  • Der hier vorgeschlagene Torsionsschwingungsdämpfer weist eine geringe Anzahl von separaten Komponenten auf und nur eine geringe Anzahl von Wälzkörpern und komplementären Übersetzungsbahnen, welche hier zwischenelementseitig als Übersetzungsbahn und bahnseitig als (komplementäre) Gegenbahn bezeichnet werden. Die Eingangsseite ist hier zum Aufnehmen eines Drehmoments eingerichtet, wobei hier nicht ausgeschlossen ist, dass die Eingangsseite auch zum Abgeben eines Drehmoments eingerichtet ist. Beispielsweise bildet die Eingangsseite den Drehmomenteingang in einem Hauptzustand, beispielsweise in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs bei einem sogenannten Zugmoment, also einer Drehmomentabgabe von einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrischen Maschine, über einen Getriebestrang auf Fahrzeugräder zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Die Ausgangsseite ist entsprechend zum Abgeben eines Drehmoments eingerichtet, wobei auch die Ausgangseite bevorzugt zum Aufnehmen eines Drehmoments eingerichtet ist. Die Ausgangsseite bildet also beispielsweise in der Anwendung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einem Nebenzustand die Eingangsseite für ein sogenanntes Schubmoment, also wenn die Trägheitsenergie des fahrenden Kraftfahrzeugs beim Motorbremsen oder bei der Rekuperation (Gewinnung elektrischer Energie aus der Entschleunigung des Kraftfahrzeugs) das Eingangsdrehmoment bildet.
  • Damit eine Torsionsschwingung von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite oder umgekehrt nicht unmittelbar übertragen wird, ist zumindest ein Zwischenelement vorgesehen, bevorzugt zumindest zwei Zwischenelemente vorgesehen. Das zumindest eine Zwischenelement ist in drehmomentübertragender Verbindung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite angeordnet. Das zumindest eine Zwischenelement ist hierbei relativ zu der Eingangsseite und relativ zu der Ausgangsseite bewegbar, sodass eine Torsionsschwingung in das Zwischenelement und damit auf die Energiespeicherelemente mit einer vorbestimmten (funktionswirksamen) Steifigkeit induzierbar ist. Damit ist die Eigenfrequenz, eine Funktion der Masse und der Steifigkeit, des Systems, in welches der Torsionsschwingungsdämpfer eingebunden ist, veränderbar, bevorzugt verringerbar.
  • Das Zwischenelement ist mittels zumindest eines Energiespeicherelements, beispielsweise einer Bogenfeder, einer Blattfeder, einem Gasdruckspeicher oder vergleichbarem, relativ zu der Kraftseite abgestützt. Die Kraftseite ist von der Eingangsseite oder von der Ausgangsseite gebildet, indem eine entsprechende, bevorzugt einstückige, Verbindungseinrichtung für das zumindest eine Energiespeicherelement ausgebildet ist, beispielsweise eine Anlagefläche und/oder eine Nietstelle.
  • An der Bahnseite ist das zumindest eine Zwischenelement mittels zumindest eines Wälzkörpers abgestützt, wobei das Zwischenelement für jeweils einen der Wälzkörper eine Übersetzungsbahn aufweist und an der Bahnseite eine komplementäre Gegenbahn für denselben Wälzkörper ausgebildet ist. Die Bahnseite ist von der Ausgangsseite oder von der Eingangsseite gebildet, indem die, bevorzugt mit der Bahnseite einstückig gebildete, Gegenbahn für den zumindest einen Wälzkörper ausgebildet ist. Über die Gegenbahn und Übersetzungsbahn wird ein Drehmoment übertragen. Ebenso wird über das Energiespeicherelement zwischen der Kraftseite und dem Zwischenelement ein Drehmoment übertragen.
  • Wird beispielsweise ein Drehmoment von der Bahnseite, beispielsweise der Eingangsseite, eingeleitet, so wird infolge eines vorliegenden Drehmomentgradients über dem Torsionsschwingungsdämpfer der Wälzkörper auf der Übersetzungsbahn und der komplementären Gegenbahn aus einer Ruhelage in der entsprechenden Richtung auf der rampenartigen Übersetzungsbahn (hoch) gewälzt. Mit einem hoch Wälzen ist hier lediglich zur Veranschaulichung bezeichnet, dass eine Arbeit verrichtet wird. Genauer wird aufgrund des geometrischen Zusammenhangs eine entgegenstehende Kraft des Energiespeicherelements überwunden. Ein runter Wälzen bedeutet also ein Abgeben eingespeicherter Energie von dem Energiespeicherelement in Form einer Kraft auf das zugeordnete Zwischenelement. Hoch und runter entsprechend also nicht zwangsläufig einer Raumrichtung, auch nicht in einem mitrotierenden Koordinatensystem.
  • Mit dieser drehmomentbedingten Bewegung zwingt der Wälzkörper dem zugehörigen Zwischenelement eine relative Bewegung gegenüber der Bahnseite und der Kraftseite auf und das antagonistisch wirkende Energiespeicherelement wird entsprechend gespannt. Tritt eine Änderung des anliegenden Drehmoments und einhergehend eine Drehzahldifferenz zwischen der Bahnseite und der Kraftseite auf, wie beispielsweise bei einer Torsionsschwingung, so steht dem die Trägheit (hier) der Kraftseite entgegen und der Wälzkörper wälzt (in vorbestimmter Weise) auf der Übersetzungsbahn sowie auf der komplementären Gegenbahn um die dem anliegenden Drehmoment entsprechenden Lage hin und her. Damit arbeitet der Wälzkörper dem von einem Drehmomentbetrag abhängig gespannten Energiespeicherelement entgegen, sodass eine Eigenfrequenz im Vergleich zu einer Ruhelage beziehungsweise einer Drehmomentübertragung ohne Torsionsschwingungsdämpfer (aber gleicher mitbewegter Schwungmasse) verändert ist.
  • Die Kraft wird in Form von einer Stauchung, Dehnung, Torsion oder anderen Energieeinspeicherung von dem entsprechend ausgeführten Energiespeicherelement aufgenommen und zeitverzögert, bevorzugt (nahezu) dissipationsfrei, an die Kraftseite weitegegeben. Der Drehmomenteintrag (hier beispielsweise) der Bahnseite inklusive der Torsionsschwingung wird damit, bevorzugt (nahezu) verlustfrei, zeitlich verändert (hier beispielsweise) an die Kraftseite weitergegeben. Darüber hinaus ist die Eigenfrequenz wie oben erläutert nicht konstant, sondern infolge der veränderbaren Lage des Zwischenelements von dem Drehmomentgradienten und damit von dem anliegenden Drehmoment abhängig.
  • In einem umgekehrten Fall der Einleitung eines Drehmoments über die Kraftseite, beispielsweise die Ausgangsseite, ist das zumindest eine Energiespeicherelement in der anderen Richtung belastet und damit wird eine entsprechende Kraft auf das Zwischenelement eingeleitet. Der Wälzkörper wird entsprechend in der anderen (im Vergleich zu der vorstehenden Beschreibung der Einleitung eines Drehmoments über die Bahnseite entgegengesetzten) Richtung auf der Übersetzungsbahn (hoch) gewälzt. Diese Bewegung des Wälzkörpers folgt also hier erst auf eine Belastung des Energiespeicherelements. Bei einer Änderung des Drehmoments, wie sie bei einer Torsionsschwingung auftritt, wird das zumindest eine Energiespeicherelement um die dem anliegenden Drehmoment entsprechenden Lage ausgelenkt und die eingespeicherte Energie in Form von einer veränderten, also zeitlich verzögerten Bewegung, im Zusammenwirken mit dem abwälzenden Wälzkörper zwischen der Übersetzungsbahn und komplementären Gegenbahn (hier) auf die Bahnseite übertragen. Damit wird die Eigenfrequenz des drehmomentübertragenden Systems, in welches der Torsionsschwingungsdämpfer eingebunden ist, verändert.
  • Bei einem umgekehrten Aufbau ist die Kraftseite von der Eingangsseite und die Bahnseite von der Ausgangsseite gebildet. Die Funktion ist dann nach vorstehender Beschreibung identisch, wobei dann in der obigen Beschreibung die Eingangsseite durch die Ausgangsseite zu ersetzen ist und die Ausgangsseite durch die Eingangsseite.
  • In einer Ausführungsform sind zwei oder mehr Zwischenelemente vorgesehen, welche bevorzugt zu der Rotationsachse rotationssymmetrisch angeordnet sind, sodass der Torsionsschwingungsdämpfer mit einfachen Mitteln ausgewuchtet ist. Für eine geringe Anzahl von Komponenten und (Übersetzungs-) Bahnen ist eine Ausführungsform mit genau zwei Zwischenelementen vorteilhaft.
  • Bevorzugt sind jeweils zwei Energiespeicherelemente zum Einwirken auf ein (einziges) Zwischenelement vorgesehen, wobei die Energiespeicherelemente einander antagonistisch angeordnet sind und bevorzugt entsprechend der Ausführungsform der Übersetzungsbahn und komplementären Gegenbahn miteinander ins Gleichgewicht gebracht sind. In einer alternativen Ausführungsform ist zumindest eine Zwangsführung vorgesehen, mittels welcher zumindest einem der Zwischenelemente geometrisch geführt eine Bewegung aufgezwungen ist, beispielsweise nach Art von einer Schiene beziehungsweise Nut und umgreifendem Zapfen beziehungsweise hineingreifender Feder. Damit ist die Bewegung des jeweiligen Zwischenelements (geometrisch) überdefiniert.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe ist zumindest ein Reibbelag vorgesehen, beispielsweise nach konventioneller Ausführungsform, und die Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers ist unmittelbar oder mittelbar drehfest mit dem Reibbelag der Reibscheibe verbunden. Bei einer vorteilhaften beziehungsweise derselben Ausführungsform der Reibscheibe ist zumindest eine Nabe zum Verbinden mit einer Ausgangswelle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle, vorgesehen, beispielsweise eine Nabe nach konventioneller Ausführungsform, und die Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers ist unmittelbar oder mittelbar drehfest mit der Nabe verbunden. Alternativ ist dies umgekehrt ausgeführt, sodass die Ausgangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers unmittelbar oder mittelbar drehfest mit dem Reibbelag der Reibscheibe verbunden ist und die Eingangsseite des Torsionsschwingungsdämpfers unmittelbar oder mittelbar drehfest mit der Nabe verbunden ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe ist das Energiespeicherelement als Schraubenfeder, bevorzugt als Schraubendruckfeder, ausgeführt, wobei besonders bevorzugt die Schraubenfeder eine Mehrzahl von Federn umfasst, welche als Federpaket ineinander angeordnet sind. Beispielsweise ist eine (relativ) innere Schraubenfeder von der (unmittelbar benachbarten) relativ äußeren Schraubenfeder geführt oder umgekehrt. Beispielsweise sind drei Schraubenfedern ineinander angeordnet, wobei die mittlere Schraubenfeder geführt beziehungsweise gesichert positioniert gehalten ist und die innerste und die äußerste Schraubenfeder sind jeweils von der mittleren Schraubenfeder axial geführt. In einer Ausführungsform ist eine solche Führung reibungsbehaftet, sodass Dissipationseffekte genutzt werden können. In einer anderen Ausführungsform ist eine solche Führung lediglich zur Sicherung vorgesehen und in einem Betriebszustand oder zumindest einem Hauptbetriebszustand findet keine oder lediglich eine vernachlässigbare Reibung statt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe weist die Kraftseite je Energiespeicherelement und/oder je Schraubenfeder eine Erhebung, beispielsweise als Nase bezeichnet, und/oder eine Vertiefung, beispielsweise als Napf bezeichnet, mit zumindest einem Führungsflansch zum (bezogen auf die Federachse) radialen (innenseitigen beziehungsweise außenseitigen) Zentrieren der jeweiligen Schraubenfeder beziehungsweise aller Schraubenfedern des betreffenden Energiespeicherelements auf.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe vorgeschlagen, dass das zumindest eine Zwischenelement einzig mittels des zumindest einen zugehörigen Energiespeicherelements und des zumindest einen zugehörigen Wälzkörpers gelagert ist.
  • Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform weist das zumindest eine Zwischenelement keine weitere Lagerung auf als über den zumindest einen Wälzkörper und über das zumindest eine Energiespeicherelement. Damit treten keine (zusätzlichen) Reibungseffekte auf. In axialer Richtung ist das zumindest eine Zwischenelement mittels des zumindest einen Energiespeicherelements, des zumindest einen Wälzkörpers, einer Anlagefläche der Kraftseite und/oder der Bahnseite geführt. Bevorzugt ist das zumindest eine Zwischenelement rein reibschlüssig über den zumindest einen Wälzkörper und/oder das zumindest eine Energiespeicherelement axial gehalten und einzig von einem Axialanschlag gegen ein Verlieren bei einer nicht auslegungsgemäßen Belastung mit Axialkraftanteil gesichert.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe vorgeschlagen, dass das zumindest eine Zwischenelement mittels zwei antagonistischen Energiespeicherelementen mit der Kraftseite drehmomentübertragend verbunden ist,
    wobei bevorzugt das erste Energiespeicherelement eine erste Kraft und eine erste Kraftrichtung auf das Zwischenelement ausübt und das zweite Energiespeicherelement eine zweite Kraft und eine zweite Kraftrichtung auf das Zwischenelement ausübt,
    und wobei sich die erste Kraft und die zweite Kraft voneinander unterscheiden und/oder sich die erste Kraftrichtung und die zweite Kraftrichtung in einer Ruhelage voneinander unterscheiden.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass das zumindest eine Zwischenelement mittels zwei antagonistischen Energiespeicherelementen mit der Kraftseite drehmomentübertragend verbunden ist.
  • In dieser Ausführungsform ist eine Vorspannung der Energiespeicherelemente über das Zwischenelement und/oder eine Vorspannung des Zwischenelements gegen den zumindest einen Wälzkörper gut beherrschbar zuverlässig einstellbar. Beispielsweise ist bei baugleichen Energiespeicherelementen die Abhängigkeit von Bauteiltoleranzen, beispielsweise der Federkennlinie eines Energiespeicherelements, gering, indem sich die Toleranzen gegenseitig verringern, beispielsweise eine nach unten abweichende Steifigkeit von der Soll-Steifigkeit des ersten Energiespeicherelements wird von der nach oben abweichenden Steifigkeit des zweiten Energiespeicherelements ausgeglichen oder gemindert. Bei gleicher Abweichungsrichtung ist die Vorspannung zwar insgesamt reduziert oder erhöht im Vergleich zu der Soll-Vorspannung aber dennoch infolge der antagonistischen Wirkung, beispielsweise beidseitig des Zwischenelements, ausgeglichen. In einer Ausführungsform ist lediglich die Ruhelage des Zwischenelements verändert. Bevorzugt ist die Toleranz derart gering, dass die Ruhelage innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs bleibt. Bei einer Ausführungsform mit zwei Zwischenelementen sind die (vier) Energiespeicherelemente miteinander derart in Verbindung, dass auch das erste (beziehungsweise zweite) Energiespeicherelement des ersten Zwischenelements mit dem zweiten (beziehungsweise ersten) Energiespeicherelement des zweiten Zwischenelements (mittels der Kraftseite) in antagonistischer Wirkverbindung steht und ein ausgleichender Effekt auf die Bauteiltoleranz der Energiespeicherelemente erzielt ist. Insgesamt sinkt damit die Fertigungsgenauigkeit, der Montageaufwand beziehungsweise der Justieraufwand und/oder der Kostenaufwand für Standardbauteile aufgrund einer geringeren Bauteilgüte.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass das erste Energiespeicherelement eine erste Kraft und eine erste Kraftrichtung auf das Zwischenelement ausübt und das zweite Energiespeicherelement eine zweite Kraft und eine zweite Kraftrichtung auf das Zwischenelement ausübt,
    wobei sich die erste Kraft und die zweite Kraft voneinander unterscheiden und/oder sich die erste Kraftrichtung und die zweite Kraftrichtung in einer Ruhelage voneinander unterscheiden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Energiespeicherelemente nicht um eine radiale Achse verkippen beziehungsweise eine solche Verkippung nicht zuträglich für eine Beeinflussung der Eigenfrequenz ist. Die hier beschriebene Kraftrichtung ist also als Vektor definiert, welcher in der Rotationsebene liegt, zu welcher die Rotationsachse normal ausgerichtet ist. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die Kraftrichtung der beiden antagonistischen Energiespeicherelemente stets nicht gleich ist, sofern sie in einem globalen, also gemeinsamen, Koordinatensystem betrachtet werden. Hier ist also die Kraftrichtung im Vergleich zu der Spiegelung der jeweils anderen Kraftrichtung, nämlich die Spiegelung an einer Ruheachse beziehungsweise Mittellinie (in der Ruhelage) des Zwischenelements und unter Umständen der Kraftseite, gemeint, welche dann von der jeweils anderen Kraftrichtung abweicht.
  • Die Kraft bezeichnet hier einzig den Betrag eines Kraftvektors, wobei sich der Kraftvektor also in die Kraft (Betrag) und die Kraftrichtung (Wirkrichtung) zerlegen lässt.
  • Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass sich die Kräfte und Kraftrichtungen der beiden antagonistischen Energiespeicherelemente bei einer symmetrischen Auslegung in einem ausgelenkten Zustand des Zwischenelements voneinander unterscheiden und bei einer nicht-symmetrischen Auslegung, wie hier vorgeschlagen, in einem ausgelenkten Zustand gleich sein können.
  • Bei dieser Ausführungsform ist für eine Zugmomentübertragung und eine dem entgegengerichtete Schubmomentübertragung jeweils eine unterschiedliche Momenten-Kennlinie eingerichtet, sodass die Beeinflussung der Eigenfrequenz mittels des Torsionsschwingungsdämpfers momentrichtungsabhängig unterschiedlich ist. Bevorzugt ist das Zwischenelement hierbei wie zuvor beschrieben mittels einer entsprechenden Übersetzungsbahn ins Gleichgewicht gebracht.
  • In einer Ausführungsform sind die beiden eingesetzten antagonistischen Energiespeicherelemente (im nicht eingebauten, also entspannten Zustand) gleich. Hierbei ist die unterschiedliche Kraft beispielsweise mittels der voneinander abweichenden Form der Zugmomentpaarung und der Schubmomentpaarung der Übersetzungsbahn eingerichtet (vergleiche nachfolgende Beschreibung dazu). In einer anderen Variante ist die unterschiedliche Kraft mittels eines unterschiedlich langen Einbau-Abstands zwischen der Kraftseite und dem Zwischenelement eingerichtet.
  • Die unterschiedliche Kraftrichtung ist beispielsweise durch eine unterschiedliche Neigung der Anlageflächen an dem Zwischenelement und/oder an der Kraftseite für die beiden antagonistischen Energiespeicherelemente erreicht. In einer Ausführungsform ist die Kraftrichtung über eine Auslenkung des Zwischenelements variabel, indem zumindest eines der beiden antagonistischen Energiespeicherelemente dabei um eine Achse parallel zu der Rotationsachse verkippt. Infolge einer unterschiedlichen Kraftrichtung ist bei ansonsten identischen Energiespeicherelementen der Einfederweg, also die Energieaufnahme bei einer (gleichen) Auslenkung des Zwischenelements unterschiedlich. Damit ist in dieser Einbausituation die Steifigkeit identischer antagonistischer Energiespeicherelemente unterschiedlich. Es ist hinsichtlich der Kosten und des Montageaufwands beziehungsweise der Montagesicherheit vorteilhaft, gleiche Energiespeicherelemente einzusetzen. In vorstehendem Zusammenhang sind identische Energiespeicherelemente jedoch einzig zur Verdeutlichung des Zusammenhangs genannt und die Anwendung unterschiedlicher Kraftrichtungen ist nicht auf einen solchen Fall beschränkt.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe vorgeschlagen, dass das zumindest eine Zwischenelement mittels zwei Wälzkörpern an der Bahnseite abgestützt ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist dem Zwischenelement infolge einer Doppelführung durch zwei Wälzkörper und zwei zueinander synchronisierte Übersetzungsbahn mit und jeweils komplementären Gegenbahnen eine Bewegungsform aufgezwungen. Eine solche Ausführungsform ist dabei derart einrichtbar, dass dem zumindest einen Energiespeicherelement in Bezug auf die Stabilität der Lage des Zwischenelements, beispielsweise mittels eines Radialkraftanteils der Kraft auf das zugehörige Zwischenelement, allein eine Vorspannfunktion gegen die Wälzkörper zukommt. Zudem ist es auch bei einer Ausführungsform ohne zusätzliche (Zwangs-) Führungselemente nicht notwendig, ein Momentengleichgewicht mit den eingeleiteten Kräften auf das Zwischenelement einzustellen. Einzig die resultierende radiale Anpresskraft muss ausreichend groß sein, um eine Drehmomentübertragung mittels der Übersetzungsbahn, also der Zugmomentpaarung oder der Schubmomentpaarung, bei anliegendem Drehmoment zu gewährleisten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein solches Momentengleichgewicht angenähert, sodass Dissipationseffekte infolge von erzwungenen Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Energiespeicherelement und dem zugehörigen Zwischenelement reduziert sind oder sogar vermieden sind.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe vorgeschlagen, dass das zumindest eine Zwischenelement mittels eines einzigen Wälzkörpers an der Bahnseite abgestützt ist.
  • Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft hinsichtlich einer geringen Anzahl von Komponenten und damit geringen Teilekosten und Montagekosten. In einer Ausführungsform ist zusätzlich zumindest eine Zwangsführung vorgesehen, mittels welcher zumindest einem der Zwischenelemente geometrisch geführt eine Bewegung aufgezwungen ist, beispielsweise nach Art von einer Schiene beziehungsweise Nut und umgreifendem Zapfen beziehungsweise hineingreifender Feder.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfordert bei einer (zwangsführungsfreien) Ausführungsform ohne zusätzliche (Zwangs-) Führungselemente für eine Zwangsführung, dass die eingeleitete Kraftrichtung der Kraft, also die Ausrichtung des Kraftvektors entlang oder parallel zu einer Wirklinie, des zumindest einen Energiespeicherelements, bevorzugt der zwei Energiespeicherelemente, sich unabhängig von der Auslenkung des Zwischenelements in dem Momentenbilanzpunkt des Zwischenelements mit derjenigen Wirklinie der resultierenden (Gegen-) Kraft über den Wälzkörper schneidet, welche durch das Wälzzentrum (Wälzachse) des Wälzkörpers verläuft und senkrecht zu der Übersetzungsbahn und zu der komplementären Gegenbahn ausgerichtet ist. Somit liegt an dem Zwischenelement um den Momentenbilanzpunkt des Zwischenelements ein Momentengleichgewicht vor. Daraus folgt intrinsisch, dass der Kraftanteil des über den Wälzkörper geleiteten Kraftvektors der Kraft beziehungsweise dem auf das Zwischenelement wirkenden Kraftanteil des zumindest einen Energiespeicherelements entspricht. Das heißt, wird die Kraft des Energiespeicherelements erhöht, erhöht sich bei dieser Konstruktionsregel auch die resultierende Kraft über den Wälzkörper. Die Kraftvektoren bei zwei antagonistischen Energiespeicherelemente bildet somit ein Kraft-Dreieck.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe vorgeschlagen, dass die Übersetzungsbahn und die komplementäre Gegenbahn eine Zugmomentpaarung mit einer ersten Übersetzungskurve und eine Schubmomentpaarung mit einer zweiten Übersetzungskurve umfasst, wobei die Zugmomentpaarung zur Drehmomentübertragung von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite eingerichtet ist, wobei die Schubmomentpaarung zur Drehmomentübertragung von der Ausgangsseite auf die Eingangsseite eingerichtet ist, und wobei die erste Übersetzungskurve und die zweite Übersetzungskurve zumindest bereichsweise voneinander unterschiedliche Übersetzungsverläufe aufweisen.
  • Grundsätzlich unterscheiden sich ein Zugmoment und ein Schubmoment in einem theoretischen Anwendungsfall nicht. Die Begriffe sind daher neutral zu sehen und dienen einzig einer einfachen Unterscheidbarkeit der bezeichneten Drehmomentübertragungsrichtung. Diese Begriffe sind den üblichen Bezeichnungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs entnommen, aber für andere Anwendungen entsprechend übertragbar. Die Zugmomentpaarung liegt bei einer Zugmomentübertragung, beispielsweise von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite an, wobei mit zunehmendem Drehmoment der Wälzkörper auf der Zugmomentpaarung entgegen der Kraft des antagonistischen Energiespeicherelements (hoch) wälzt. Damit wird das Potential dieses antagonistischen Energiespeicherelements erhöht, beispielsweise gespannt und damit die Steifigkeit verändert. Torsionsschwingungen wirken daher mit zunehmendem Drehmoment einer größeren Kraft des antagonistischen Energiespeicherelements entgegen und die Eigenfrequenz ist damit verändert. Für die Schubmomentpaarung gilt dies entsprechend, wobei der Wälzkörper infolge der Belastung des Energiespeicherelements zu dem (hoch) Wälzen auf der Schubmomentpaarung gezwungen wird.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die erste Übersetzungskurve und die zweite Übersetzungskurve, welche jeweils von einem gemeinsamen Punkt der Ruhelage beginnen, mit unterschiedlichen Übersetzungsverläufen versehen. Die Steifigkeitseigenschaften des Torsionsschwingungsdämpfers sind daher individuell für ein Zugmoment und ein Schubmoment (unterschiedlich) einrichtbar.
  • In einer Ausführungsform ist beispielsweise für das Übertragen eines Zugmoments ein größeres Dämpfungsmoment erforderlich, was entsprechend über einen größeren Verdrehwinkel (ein geringeres Untersetzungsverhältnis, also kleinerer Nenner des Übersetzungsverhältnisses) erreichbar ist als dies für ein Schubmoment (ein größeres Untersetzungsverhältnis) erwünscht ist. Weiterhin ist beispielsweise eine progressive oder degressive Schwingungsdämpfung erwünscht oder sogar eine mehrfach veränderliche Schwingungsdämpfung erwünscht. Beispielsweise ist für den leerlaufnahen Bereich ein geringer Dämpfungsmomentanstieg, für ein Hauptlastdrehmoment ein steiler Dämpfungsmomentanstieg, welcher sich wieder zunehmend degressiv verringert, und bis zu einem Maximalübertrag eines übertragbaren Drehmoments ist wieder ein progressiver Anstieg des Dämpfungsmoments eingerichtet.
  • Die Übersetzungsbahn und die komplementäre Gegenbahn sind dabei entsprechend der jeweiligen Auslenkungslage des Zwischenelements auszulegen, sodass die Übersetzungskurve mit der Bewegung des Zwischenelements überlagert auszuführen ist. Die Übersetzungsbahn und die komplementäre Gegenbahn sind bevorzugt für ein Momentengleichgewicht gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgeführt, bevorzugt sodass keine zusätzliche (Zwangs-) Führungseinrichtung für das Zwischenelement notwendig ist.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe vorgeschlagen, dass das zumindest eine Energiespeicherelement eine Schraubendruckfeder mit gerader Federachse ist,
    wobei bevorzugt das zumindest eine Energiespeicherelement an dem Zwischenelement und/oder an der Kraftseite quer zu der Federachse verschiebbar gelagert ist.
  • Eine Schraubendruckfeder mit gerader Federachse, auch als (rein) zylindrische Schraubendruckfeder bezeichnet, ist ein vielfältig eingesetztes Standardbauteil, dessen elastische und (geringen) dissipative Eigenschaften gut ausgeleuchtet und einfach beherrschbar sind. Toleranzen in der Baulänge beziehungsweise der Federkennlinie auf eine vorbestimmte Einbaulänge sind mit einfachen Mitteln ausgleichbar. Zudem benötigen solche Schraubendruckfedern keine zusätzliche Führung, welche ansonsten Reibung verursachen und damit einen verringerten Wirkungsgrad und/oder eine aufgrund von Hysterese-Effekten schwieriger zu ermittelnde Dämpfungseigenschaft aufweisen können. Zudem ermöglicht eine Schraubendruckfeder eine große Varianz in der Federkennlinie, welche unter anderem durch Windungssteigung, Drahtdicke, Verhältnis der Einbaulänge zur entspannten Länge und die Materialwahl einstellbar ist.
  • Zudem sind Schraubendruckfeder mit gerader Federachse im Vergleich zu anderen Bauarten von Federn, beispielsweise Stahlfedern, bruchsicher und können in einigen Ausführungsformen auf Block belastet werden, sodass für den Fall einer gemäß der Auslegung auftretenden Überlast an dem Torsionsschwingungsdämpfer bei einer solchen auf Block bringbaren Ausführungsform des Energiespeicherelements kein zusätzliches Sicherungselement gegen Brechen des Energiespeicherelements vorgesehen werden muss. Zudem hat eine Schraubendruckfeder den Vorteil eines sehr langen möglichen Federwegs bei gleichzeitig einer hohen Federsteifigkeit, sodass einerseits ein großes Drehmoment über das zumindest eine Energiespeicherelement leitbar ist und andererseits mithilfe der Übersetzungsbahn eine geeignete Bewegungsuntersetzung einrichtbar ist, sodass gegenüber der Amplitude der Torsionsschwingung eine verringerte Amplitude der Bewegung des Zwischenelements erreicht ist und somit die Torsionsschwingungen in einem sehr geringen Federweg der Schraubendruckfeder resultiert. Im Resultat wirkt die Schraubendruckfeder gegenüber der Torsionsschwingung trotz hoher Steifigkeit mit einer (geeignet) geringen Kraft entgegen.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass das zumindest eine, bevorzugt als Schraubendruckfeder mit gerader Federachse ausgeführte, Energiespeicherelement an dem Zwischenelement und/oder an der Kraftseite quer zu der Federachse verschiebbar gelagert ist.
  • Infolge einer solchen Verlagerbarkeit ist einer freien Auslenkbarkeit des Zwischenelements ein geringes entgegenstehendes Moment (um den Momentenbilanzpunkt des Zwischenelements) ausgeübt, trotz eines in vielen Ausführungsformen zwangsläufigen radialen Bewegungsanteils der Bewegung des Zwischenelements und/oder einer nicht tangentialen Ausrichtung der Federachse im Angriffspunkt an dem Zwischenelement beziehungsweise an der Anlagefläche der Kraftseite. Die Verschiebbarkeit ist mittels einer geeigneten Oberflächeneigenschaft mit einer geringen entgegenstehenden Reibkraft oder mittels einer separaten Lagerpaarung eingerichtet. Gegen ein Verkippen des Energiespeicherelements ist eine Führung vorgesehen oder die relative Bewegung derart gering, dass trotz (geringer) Reibkräfte ein Kippmoment nie ausreichend groß ist, um das Energiespeicherelement entsprechend auszulenken.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe vorgeschlagen, dass weiterhin ein Isolationselement umfasst ist, welches in einer Übertragungsrichtung für ein Drehmoment dem Torsionsschwingungsdämpfer vorgeschaltet ist.
  • Hier ist vorgeschlagen, dass die Reibscheibe zusätzlich zu dem Torsionsschwingungsdämpfer ein Isolationselement umfasst, welches bevorzugt in einem Frequenzbereich außerhalb des Betriebsbereichs des Torsionsschwingungsdämpfers wirkt und/oder Amplitudenspitzen der (kraftseitigen oder bahnseitigen) Eingangsschwingung dissipiert. Beispielsweise ist ein solches Isolationselement eine Hystereseeinrichtung, beispielsweise mit zwei dauerhaft aneinandergepressten, beispielsweise mittels einer axial fest eingebauten Tellerfeder, Reibelementen, welche ab einem Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentgrenzwerts, also eines Amplitudengrenzwerts der Torsionsschwingung, durchrutschen. Somit ist der Antriebsstrang beziehungsweise umgekehrt die Antriebsmaschine von einer übermäßigen Amplitude dissipativ isoliert. Der Einsatz einer solchen Hystereseeinrichtung ist bereits bei Kupplungsscheiben bekannt. In einer alternativen Ausführungsform oder zusätzlich ist ein Spiel vorgesehen, welches dem Torsionsschwingungsdämpfer (für die entsprechende Übertragungsrichtung) vorgeschaltet ist. In einer alternativen Ausführungsform oder zusätzlich ist eine Rampeneinrichtung vorgesehen, welche eine Drehmomentübertragung abhängig von einer relativen Verdrehung verringert beziehungsweise erhöht, indem eine vorbestimmte Steigung der Rampeneinrichtung eine Anpresskraft und damit eine reibschlüssige Drehmomentübertragung beeinflusst. Auch diese ist dem Torsionsschwingungsdämpfer (für die entsprechende Übertragungsrichtung) vorgeschaltet.
  • Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibscheibe vorgeschlagen, dass die Eingangsseite oder die Ausgangsseite von einer ersten Blechscheibe und einer zweiten Blechscheibe gebildet ist.
  • Je nach Drehmomentübertragungsrichtung ist die Eingangsseite oder die Ausgangsseite von einem Paar von Blechscheiben gebildet, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer und/oder ein weiteres Isolationselement axial zwischen den beiden Blechscheiben angeordnet ist. Die Blechscheiben erlauben also eine axiale Sicherung der relativ beweglichen Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers und/oder des weiteren Isolationselements. Zudem ist die Fertigung der Reibscheibe einfach gestaltet, indem eine der beiden Blechscheiben abschließend als Deckel auf die zu der jeweils anderen Blechscheibe vorpositionierten Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers und/oder des weiteren Isolationselements aufgeführt beziehungsweise gelegt wird.
  • Beispielsweise bildet eine der beiden Blechscheiben die Mitnehmerscheibe und die jeweils andere Blechscheibe die Gegenscheibe, beispielsweise wie dies konventionell bei gedämpften Reibscheiben bekannt ist. Die Mitnehmerscheibe und die Gegenscheibe sind beispielsweise miteinander vernietet.
  • In einer alternativen Ausführungsform sind zwei Nabenflansche vorgesehen, welche von den beiden Blechscheiben gebildet sind. Nabenflansche sind relativ zu der Nabe einer Reibscheibe rotatorisch spielbehaftet, also bewegbar, beispielsweise zumindest einen Teil eines Isolationselements ausbildend. Die Nabenflansche sind optional zueinander vernietet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Reibkupplung vorgeschlagen mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - ein axial verpressbares Reibpaket zum lösbaren Übertragen eines Drehmoments, umfassend zumindest eine mitrotierende Reibplatte und eine von der zumindest einen Reibplatte reibschlüssig mitnehmbare Reibscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;
    • - ein mitrotierendes Kupplungsgehäuse, welches mit der zumindest einen Reibplatte verbunden ist; und
    • - eine Wellennabe, welche mit dem Wellenanschluss der Reibscheibe verbunden 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, erste Reibplatte (dann als Anpressplatte bezeichnet) 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.
  • Mittels der Reibscheibe mit dem Torsionsschwingungsdämpfer ist eine Eigenfrequenz der Reibkupplung beziehungsweise des Antriebsstrangs, in welchen die Reibkupplung eingebunden ist, derart veränderbar, dass die gesamten oder ein Großteil der Torsionsschwingungen in dem Antriebsstrang außerhalb der Eigenfrequenz der Reibkupplung beziehungsweise des Antriebsstrangs liegen. Eine Resonanzanregung ist damit weitestgehend vermieden. In einer Ausführungsform mit zusätzlich einem Isolationselement sind infolge der Veränderung der Eigenfrequenz und Dissipation der übrigen Schwingungseffekte die gesamten auslegungsgemäß auftretenden Torsionsschwingungen von dem übrigen Antriebsstrang beziehungsweise der Antriebsmaschine isolierbar. Zugleich ist ein geringer Bauraum benötigt und die Herstellungskosten sind für entsprechende Anwendungen, beispielsweise im Bereich der Fahrzeugherstellung, wettbewerbsfähig.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - eine Antriebsmaschine mit einer Antriebswelle;
    • - ein Nebenaggregat mit einer Rotorwelle; und
    • - eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen
    Beschreibung, mittels welcher die Antriebsmaschine und das Nebenaggregat lösbar drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
  • Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einer Antriebsmaschine, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Maschine, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist in der Anwendung in einem Kraftfahrzeug zumindest ein Antriebsrad für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Motorrads, und optional zusätzlich ein Nebenaggregat, beispielsweise ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie. In einer Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Antriebsmaschinen vorgesehen, beispielsweise in einem Hybrid-Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine und zumindest eine elektrische Maschine, beispielsweise ein Motor-Generator. Indem in dem Antriebsstrang eine Reibkupplung mit Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen ist, ist eine Eigenfrequenz derart geeignet verschoben, dass der zumindest eine Verbraucher, vor einem Resonanzschwingen geschützt ist, also schwingungsentkoppelt ist. Die hier vorgeschlagene Reibscheibe mit dem Torsionsschwingungsdämpfer für die Reibkupplung weist eine geringe Baugröße auf und ist ohne weitere notwendige Änderungen ersetzend für eine konventionelle Reibscheibe einsetzbar. Zudem ist der Wirkungsgrad gegenüber Systemen mit anderen Dämpfungseinrichtungen verbessert und die Herstellungskosten sind zumindest nicht höher.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
  • Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen teilweise die Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der radiale Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen Antriebsstrang mit Komponenten kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz eines Antriebsstrangs in motorisierten Zweirädern, für welche im Vergleich zu vorbekannten Zweirädern stets gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird. Mit der Hybridisierung der Antriebsstränge verschärft sich diese Problemstellung auch für Hinterachsanordnungen, und auch hier sowohl in Längsanordnung als auch in Queranordnung der Antriebsaggregate.
  • Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen Antriebsstrang wird ein hoher Wirkungsgrad infolge einer großen Laufruhe und damit sehr konstanter Drehmomentübertragung erreicht, indem ein sehr effizienter Torsionsschwingungsdämpfer in zumindest eine der Reibscheiben der Reibkupplung des Antriebsstrangs integriert ist. Zugleich ist der benötigte Bauraum zumindest nicht größer als der konventionell verwendete Bauraum und die Kosten sind im Vergleich zu einem konventionellen schwingungsentkoppelnden System nicht vergrößert.
  • 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 Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3 oder der Toyota Yaris Hybrid.
  • 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 Prinzip-Skizze eines Torsionsschwingungsdämpfer in einer ersten Ausführungsform;
    • 2: eine Prinzip-Skizze eines Torsionsschwingungsdämpfer in einer zweiten Ausführungsform;
    • 3: ein Schaubild der anliegenden Kräfte an einem Zwischenelement12;
    • 4: ein Kraft-Dreieck der anliegenden Kräfte gemäß 3;
    • 5: eine Prinzip-Skizze eines Torsionsschwingungsdämpfer in einer dritten Ausführungsform;
    • 6: eine Prinzip-Skizze eines Torsionsschwingungsdämpfer in einer vierten Ausführungsform;
    • 7: ein Moment-Verdrehwinkel-Diagramm mit einem ersten Übersetzungsverlauf;
    • 8: ein Moment-Verdrehwinkel-Diagramm mit einem zweiten Übersetzungsverlauf;
    • 9: ein Moment-Verdrehwinkel-Diagramm mit einem dritten Übersetzungsverlauf;
    • 10: ein Moment-Verdrehwinkel-Diagramm mit einem vierten und fünften Übersetzungsverlauf;
    • 11: eine Reibscheibe in einer ersten Ausführungsform für eine Reibkupplung in einer Draufsicht;
    • 12: eine Reibscheibe gemäß 11 in einer geschnittenen Draufsicht;
    • 13: eine Reibscheibe gemäß 11 in einer Querschnittsansicht;
    • 14: eine Reibscheibe in einer zweiten Ausführungsform für eine Reibkupplung in einer Draufsicht;
    • 15: eine Reibscheibe gemäß 14 in einer Querschnittsansicht; und
    • 16: ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang mit Reibkupplung.
  • 1, 2, 5 und 6 zeigen jeweils in einer Prinzip-Skizze beispielhaft unterschiedliche Ausführungsformen eines Torsionsschwingungsdämpfers 6, welche der Übersichtlichkeit halber weitestgehend gleich dargestellt sind und insofern auf die Beschreibungen zu den jeweiligen Figuren von gleichen Komponenten querverwiesen wird. Hierbei bildet eine Ringscheibe eine Ausgangsseite 8, welche in 1 und 5 die Bahnseite 18 ausbildet und in 2 und 6 die Kraftseite 19 ausbildet. Im Zentrum bei der gemeinsamen Rotationsachse 2 ist ein weiteres Scheibenelement beispielsweise als Eingangsseite 7 ausgebildet, welche in 1 und 5 die Kraftseite 19 ausbildet und in 2 und 6 die Bahnseite 18 ausbildet. Alternativ ist die Ringscheibe die Eingangsseite 7 und das Scheibenelement die Ausgangsseite 8. Im Folgenden wird die zuvor genannte Variante beschrieben, wobei die Begriffe austauschbar sind.
  • Wie mit den Pfeilen angedeutet sind ein Zugmoment 50 von der Eingangsseite 7 auf die Ausgangsseite 8 übertragbar und ein Schubmoment 51 von der Ausgangsseite 8 auf die Eingangsseite 7 übertragbar. In einer Ausführungsform ist die Momentenrichtung umgekehrt eingerichtet.
  • Zwischengeschaltet zwischen der Eingangsseite 7 und der Ausgangsseite 8 sind zwei Zwischenelemente 9,10 vorgesehen, wobei zu der Kraftseite 19 hin das jeweilige Zwischenelement 9,10 von paarig angeordneten erstem Energiespeicherelement 11 und zweitem Energiespeicherelement 12 kraftübertragend, und damit drehmomentübertragend, verbunden ist und bahnseitig mittels einer Übersetzungsbahn 17 und einem ersten beziehungsweise zweiten darauf abwälzenden Wälzkörper 13,14 zu der komplementären Gegenbahn 20 an der Bahnseite 18 kraftübertragend und damit drehmomentübertragend abgestützt ist. Die Wälzkörper 13,14 sind dabei mittels der Energiespeicherelemente 11,12 gegen die Übersetzungsbahn 17 und gegen die Gegenbahn 20 vorgespannt und dadurch daran abwälzbar geführt. Die Energiespeicherelemente 11,12 halten das Zwischenelement 9,10 einander antagonistisch wirkend in einer Ruhelage in der gezeigten Position. An dem zweiten Wälzkörper 14 in der Darstellung ist gezeigt, dass seitlich der Ruhelage, in welcher der zweite Wälzkörper 14 dargestellt ist, eine Zugmomentpaarung 46 aus dem jeweils komplementären Rampenanteil der Übersetzungsbahn 17 und der Gegenbahn 20 sowie eine Schubmomentpaarung 48 auf der jeweils anderen Seite aus den komplementären Rampenanteilen der Übersetzungsbahn 17 und der Gegenbahn 20 gebildet sind. Deren Wirkweise wird nachfolgend detailliert erläutert. In den gezeigten Ausführungsformen sind die Zwischenelemente 9,10 einzig über die Energiespeicherelemente 11,12 und den jeweiligen Wälzkörper 13,14 abgestützt.
  • In 2 ist im Vergleich zu 1 eine umgekehrte Ausführungsform hinsichtlich der Bahnseite 18 und Kraftseite 19 gezeigt, sodass die Eingangsseite 7 hier die Bahnseite 18 bildet und die Ausgangsseite 8 die Kraftseite 19.
  • In 3 ist ein Schaubild des Momentengleichgewichts und in 4 ein Kraft-Dreieck über dem ersten Zwischenelement 9 oder zweiten Zwischenelement 10 mit einem ersten Wälzkörper 13 beziehungsweise zweiten Wälzkörper 14 gemäß der Ausführungsform in 1 dargestellt. Hierbei ist das Zwischenelement 9,10 aus seiner Ruhelage herausgeführt und in einem Auslenkwinkel zu der Ruhelage mit seiner Mittellinie 52 geneigt zu der Ruhelinie 53 ausgelenkt. Die Ruhelinie 53, welche in der Ruhelage mit der Mittellinie 52 deckungsgleich ist, verläuft wie auch die Mittellinie 52 stets durch die Rotationsachse 2, aber einzig in der Ruhelage durch den Momentenbilanzpunkt 54 des Zwischenelements 9,10. Die Mittellinie 52, welche nicht als geometrische oder massebezogene, sondern kraftbezogene Mitte des Zwischenelements 9,10 zu verstehen ist, verläuft stets durch den Momentenbilanzpunkt 54 und die Rotationsachse 2. Zu diesem Momentenbilanzpunkt 54 des Zwischenelements 9,10 muss ein Momentengleichgewicht herrschen, sofern gefordert ist, dass keine zusätzliche Führung für das Zwischenelement 9,10 notwendig ist. Die Ruhelinie 53 muss zu dem anliegenden (theoretisch infinitesimalen) Abschnitt der Übersetzungsbahn 17 stets senkrecht ausgerichtet sein. Die Ruhelinie 53 verläuft durch den Momentenbilanzpunkt 54 und die Wälzachse des Wälzkörpers 13,14. Damit diese Regel stets eingehalten bleibt, muss sich eine Parallele der ersten Wirklinie 55 der ersten Kraft 21 ausgehend von dem ersten Energiespeicherelement 11 mit einer zweiten gleich weit oder kraftproportional beabstandeten Parallele der zweiten Wirklinie 56 der zweiten Kraft 23 ausgehend von dem zweiten Energiespeicherelement 12 mit der Mittellinie 52 und mit der Ruhelinie 53 in dem Momentenbilanzpunkt 54 schneiden, sodass kein (wirksamer) Hebelarm entsteht. Weiterhin ist gefordert, dass die erste Kraft 21, die zweite Kraft 23 und die resultierende Kraft 25 ein sich selbst aufhebendes Kraft-Dreieck bilden, wie es in 4 dargestellt ist.
  • Hierfür muss die erste Kraftrichtung 22, die zweite Kraftrichtung 24 und die resultierende Kraftrichtung 26 darstellungsgemäß vorliegen. Aus der gezeigten Lage folgt, dass sowohl das erste Energiespeicherelement 11 (vergleiche 1) als auch das zweite Energiespeicherelement 12 (vergleiche 1) stärker gespannt wird, wodurch eine erhöhte Vorspannkraft auf das Zwischenelement 9,10 wirkt. Das stärkere Spannen folgt in dieser Ausführungsform aus einer Bewegung des Zwischenelements 9,10 nach radial innen, sodass die Energiespeicherelemente 11,12 mit nach radial innen bewegt und zwischen den angrenzenden Zwischenelementen 9,10 nach Art einer Schraubzwinge gestaucht werden. Die Zwischenelemente 9,10 werden also derart bewegt, dass der entstehende Abstand entlang der Federachsen 28,29 der Energiespeicherelemente 11,12 zwischen dem jeweiligen Zwischenelement 9,10 und der Kraftseite 19 gegenüber der Ruhelage verkürzt wird, sofern eine erhöhte Steifigkeit bei einem höheren Drehmoment erwünscht ist (vergleiche 5 bis 8). Für die korrekte Ausrichtung der Drucklinie 57 also der Wirklinie der resultierenden Kraft 25 ist es notwendig, dass die Drucklinie 57, welche die Wälzachse des Wälzkörpers 13,14 und den Momentenbilanzpunkt 54 schneidet, stets senkrecht auf der Übersetzungsbahn 17 steht, hier der zweiten Übersetzungskurve 49, welche dem Schubmoment 51 zugeordnet ist. Der Betrag der resultierenden Kraft 25 und die resultierende Kraftrichtung 26 ergeben sich dann intrinsisch aus der anliegenden ersten Kraft 21 und zweiten Kraft 23.
  • In 5 ist In den 5 und 6 sind jeweils Varianten zu den Ausführungsformen in 1 beziehungsweise in 2 gezeigt, wobei hier eine Zwangsführung an den Zwischenelementen 9,10 vorliegt, indem neben dem ersten Wälzkörper 13 beziehungsweise dem zweiten Wälzkörper 14 noch ein weiterer, nämlich ein dritter beziehungsweise ein vierter, Wälzkörper 15, 16 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist in einer Ausführungsform von der Forderung eines Momentengleichgewichts und Kräftegleichgewichts über dem jeweiligen Zwischenelement 9,10 abgewichen. Es ist einzig erforderlich, dass eine ausreichende Kraft(-vektor-)komponente von dem (ersten) Energiespeicherelement 11 (und hier noch dem zweiten Energiespeicherelement 12) erzeugt wird, um die Wälzkörper 13,14,15,16 zwischen der jeweiligen Übersetzungsbahn 17 und komplementären Gegenbahn 20 zu halten beziehungsweise das jeweilige Zwischenelement 9,10 gegen die beiden Wälzkörper 13,14,15,16 zu drücken. Grundsätzlich sind auch mehr Wälzkörper 13,14,15,16 einsetzbar. Im Übrigen wird hinsichtlich 5 auf die Beschreibung zu 1 beziehungsweise hinsichtlich 6 auf die Beschreibung zu 2 verwiesen.
  • In 7 ist In den 7 bis 10 sind Moment-Verdrehwinkel-Diagramme gezeigt, bei welchen die Momenten-Achse 58 die Ordinate bildet und die Verdrehwinkel-Achse 59 Abszisse. Rechts der Ordinate ist in diesem Beispiel ein Verlauf eines Zugmoments 50 positiv abgetragenem Moment und Verdrehwinkel gezeigt und links der Ordinate ein Verlauf eines Schubmoments 51 negativ abgetragenem Moment und Verdrehwinkel.
  • In 7 ist eine erste Übersetzungskurve 47, dann zugehörig zu der Zugmomentpaarung 46, und eine zweite Übersetzungskurve 49, dann zugehörig zu der Schubmomentpaarung 48, in einer zweiteilig-progressiven Form gezeigt, sodass bei niedrigen Drehmomentbeträgen ein flacher Kurvenanstieg und bei hohen Drehmomentbeträgen ein steiler Kurvenanstieg vorliegt.
  • In 8 ist eine entsprechend eine zweiteilig-degressive Variante gezeigt, bei welcher bei niedrigen Drehmomentbeträgen ein steiler Kurvenanstieg vorliegt und bei hohen Drehmomentbeträgen ein abgeflachter Kurvenanstieg vorliegt.
  • In 9 ist eine Variante gezeigt, bei welcher sich ein progressiver und degressiver Verlauf abwechseln.
  • In 10 ist ein steifes System mit einem steilen Kurvenverlauf, dargestellt mit durchgezogener Linie, im Vergleich zu einem System mit einem flachen Kurvenverlauf, dargestellt mit gestrichelter Linie, gezeigt.
  • Für die Ausführungsform in 1 und 2 ohne zusätzliche Führung des Zwischenelements 9,10 ist eine solche Übersetzungskurve 47,49 nach Maßgabe des Momentengleichgewichts und Kräftegleichgewichts wie in 3 und 4 erläutert einzuhalten. Die dargestellte Übersetzungskurve 47, 49 ist daher in Überlagerung mit der Anforderung an die Übersetzungsbahn 17 gemäß der Beschreibung zu 1 (und 2) auszuführen. Weiterhin ist in einer Ausführungsform die (erste) Kraft 21 beziehungsweise die Steifigkeit des ersten Energiespeicherelements 11 gegenüber dem zweiten Energiespeicherelement 12 in der Ruhelage unterschiedlich und nicht wie in 1 und 2 angedeutet symmetrisch ausgeführt. Dies ist weiterhin für die Überlagerung zum Erreichen der gewünschten Übersetzungskurve 47, 49 zu beachten.
  • In 11 bis 13 ist eine Reibscheibe 1 in einer Ausführungsform mit der Kraftseite 19 auf der Eingangsseite 7, also der Seite des Reibrings 4 mit den Reibbelägen 60,61, und der Bahnseite 18 auf der Ausgangsseite 8, also der Seite des Wellenanschlusses 5 (Verbindung zu einer Wellennabe 38), in 11 in einer Draufsicht, in 12 in einer geschnittenen Draufsicht (A-A) und in 13 in einer Querschnittsansicht gezeigt, wobei in 13 die Lage des Schnitts A-A wie in 12 dargestellt gezeigt ist. Es wird im Folgenden auf alle drei 11 bis 13 Bezug genommen. Zu erkennen sind insgesamt vier Energiespeicherelemente 11,12, also zwei antagonistische Energiespeicherelemente 11,12 je Zwischenelement 9,10, sowie jeweils ein einziger Wälzkörper 13,14 je Zwischenelement 9,10. Die Energiespeicherelemente 11,12 sind hier als Schraubendruckfedern 27 mit jeweils gerader Federachse 28,29 ausgeführt. Vorteilhaft für die Fertigung und Handhabung der Toleranzen ist ein zu der Rotationsachse 2, welche in einer Anwendung der Drehmomentachse entspricht, rotationssymmetrischer Aufbau, hier paariger Aufbau. Alternativ sind drei oder mehr Wiederholungen der Komponenten vorgesehen, beispielsweise der Zwischenelemente 9,10. Ein symmetrischer Aufbau ist nicht notwendig, beispielsweise ist ein einziges Zwischenelement vorgesehen und/oder ein oder zwei Energiespeicherelemente, beispielsweise als Bogenfeder. Eine axial zentral in der Reibscheibe 1 angeordnete Mitnehmerscheibe 63 bildet die Verbindung zu der Trägerscheibe 65. Die (vordere) Blechscheibe 32 und die (hintere) Blechscheibe 31 sind miteinander verbunden, beispielsweise vernietet, und umfassen den Wellenanschluss 5, welcher mit einer Wellennabe 38 verbindbar ist (vergleiche 16). Somit sind der Wellenanschluss 5 und der Reibring 4 lediglich mittelbar, und zwar mittels des von den beschriebenen Komponenten gebildeten Torsionsschwingungsdämpfers 6, und damit in zuvor beschrieben gedämpfter Weise miteinander verbunden.
  • Eine relative Verdrehung des Reibrings 4 zu dem Wellenanschluss 5 ist somit möglich und zwar mittels des als Pendelwippendämpfer ausgeführten Torsionsschwingungsdämpfers 6. In einer Anwendung in einem Antriebsstrang 33 ist dessen Eigenfrequenz veränderbar, wobei in einem Kraftfahrzeug 43 (vergleiche hierzu und im Folgenden 16) bei geöffneter Reibkupplung 3, also ohne Drehmomentübertragung, der Torsionsschwingungsdämpfer 6 nicht mit der Antriebsmaschine 39 verbunden ist und somit ausschließlich bei einer Drehmomentübertragung bei geschlossener Reibkupplung 3 belastet ist
  • Der Pendelwippendämpfer beziehungsweise die Zwischenelemente 9,10 sind in 11 und 12 in einem maximal ausgelenkten Verdrehwinkel gezeigt, sodass die Zwischenelemente 9,10 maximal nach radial-innen verlagert sind und die Energiespeicherelemente 11,12 maximal eingefedert sind. Während ein Drehmoment frei von der Übersetzung mittels der Übersetzungskurven 47,49 (vergleiche 7 bis 10) über die Energiespeicherelemente 11,12 geleitet werden, welche dazu sehr steif ausgelegt sind, werden Torsionsschwingungen mittels der Übersetzungskurven 47,49 der Bahnseite 18 übersetzt übertragen und damit eine verringerte Steifigkeit der Drehmoment(-schwingungs-)übertragung erreicht.. Über einen großen relativen Verdrehwinkel zwischen dem Wellenanschluss 5 und dem Reibring 4 resultiert aufgrund der Übersetzungskurven 47,49 (vergleiche vorhergehende Beschreibung und 7 bis 10) lediglich eine geringe Einfederung der Energiespeicherelemente 11,12 und damit ist eine vorbestimmte Torsionsweichheit (Verringerung der Eigenfrequenz) geschaffen. Zugleich sind die Energiespeicherelemente 11,12 zum Übertragen eines großen Drehmoments sehr steif ausführbar, wenn also der Wellenanschluss 5 und der Reibring 4 synchron rotieren und damit der Torsionsschwingungsdämpfer 6 nicht dämpfend-aktiv ist.
    In 13 ist bei den Wälzkörpern 13,14 der geringere zwischenelementseitige Durchmesser 72 im Vergleich zu dem größeren gegenbahnseitigen Durchmesser 73 zu erkennen. Der zwischenelementseitige Durchmesser 72 rollt auf einer Übersetzungsbahn 17 (hier in der gezeigten Schnittebene nicht zu sehen) des jeweiligen Zwischenelements 9,10 ab. Der gegenbahnseitigen Durchmesser 73 rollt auf der Gegenbahn 20 der Ausgangsseite 5, also der Blechescheiben 31,32, ab. Rein optional ist dazwischen ein noch größerer Durchmesser vorgesehen, welcher lediglich zur axialen Sicherung des Wälzkörpers 13,14 vorgesehen ist. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Energiespeicherelemente 11,12 von einer Erhebung 68 (Nase) zentriert sind und von einer Vertiefung 69 geführt sind mittels (bezogen auf die jeweilige Federachse 28,29 der Energiespeicherelemente 11,12) radial zumindest einem außenseitigen Führungsflansch 70,71, hier (optional) beidseitig sodass ein (berührend führender) Napf gebildet ist.
  • In 14 und 15 ist die Reibscheibe 1 in einer zweiten Ausführungsform gezeigt, wobei in 14 eine Draufsicht gezeigt ist und in 15 ein Querschnitt gezeigt ist. Wie in 15 zu sehen ist, ist hier eine erste Blechscheibe 31 als Mitnehmerscheibe 63 und eine zweite Blechscheibe 32 als Gegenscheibe 64, welche hier (optional) miteinander vernietet sind, ausgeführt. Die Blechscheiben 31,32 sind mit einer Trägerscheibe 65 und damit mit den Reibbelägen 60,61 bilden hier also - unter der Annahme, dass der so gebildete Reibring 4 wie in dem in 16 gezeigten Antriebsstrang 33 in einem Hauptbetriebszustand den Drehmomenteingang bildet, die Eingangsseite 7. Die Blechscheiben 31,32 sind auf der gezeigten Wellennabe 5 hier (optional) lediglich zentriert. Die Wellennabe 38 ist mit einem Wellenanschluss 5 verbunden, welcher hiervon einem Nabenflansch 62 gebildet ist. Der Nabenflansch 62 bildet also in dem genannten Hauptbetriebszustand die Ausgangsseite 8. Der Reibring 4 und der Wellenanschluss 5 sind (hauptsächlich) mittels des Torsionsschwingungsdämpfers 6 miteinander verbunden, wobei diese Verbindung bei einem geringen Drehmomentgradienten von einem Isolationselement 30 überbrückt ist, welches bei einer relativen Verdrehung zwischen dem Reibring 4 und dem Wellenanschluss 5 parallel-geschaltet dissipativ wirkt, indem ein Reibelement 67 von einer baulich (also dauerhaft) vorgespannten Tellerfeder 66 mit der zweiten Blechscheibe 32 verpresst ist, sodass Reibung auftritt. Das Isolationselement 30 ist so als, beispielsweise konventionelle, Hystereseeinrichtung ausgeführt. Der Nabenflansch 62 ist mit den Zwischenelementen 9,10 mittels Energiespeicherelementen 12 (nur eines in 15 zu sehen) drehmomentübertragend verbunden. Die Zwischenelemente 9,10 sind mittels des mit den Wälzkörpern 13,14 gebildeten Kurvengetriebes mit der Mitnehmerscheibe 63 und der Gegenscheibe 64 verbunden. Die Bahnseite 18 ist somit die Eingangsseite 7 und die Kraftseite 19 die Ausgangsseite 8.
  • Rein optional ist hier in 15 gezeigt, dass die Wälzkörper 13,14 (wie in Bezug auf 13 beschrieben) einen geringeren zwischenelementseitigen Durchmesser 72 im Vergleich zu einem größeren gegenbahnseitigen Durchmesser 73 aufweist. Der zwischenelementseitige Durchmesser 72 rollt auf einer Übersetzungsbahn 17 des jeweiligen Zwischenelements 9,10 ab. Der gegenbahnseitigen Durchmesser 73 rollt auf der Gegenbahn 20 der Eingangsseite 7, also der Blechescheiben 31,32, ab.
  • Zusätzlich ist hier ein Isolationselement 30 zu erkennen, welches als Hystereseeinrichtung ausgeführt ist. Diese Hystereseeinrichtung umfasst eine Tellerfeder 66, welche auf ein scheibenförmiges Reibelement 67 mittelbar oder unmittelbar reibend axial einwirkt. Die Tellerfeder 66 ist hier an einem Flansch der Wellennabe 38 axial abgestützt und so dauerhaft baulich vorgespannt. Damit ist über den infolge der rotatorisch spielbehafteten Verbindung zwischen dem Nabenflansch 62 (Wellenanschluss 5) und der Wellennabe 38 eine hysteresebehaftete Drehmomentübertragung mit einem vorbestimmten Drehmoment-Amplituden-Grenzwert eingerichtet. Diese (bevorzugt zu dem Torsionsschwingungsdämpfer 6 parallel geschaltete) zusätzliche Schwingungsisolation ist beispielsweise zum Begrenzen einer maximalen Torsionsschwingungsamplitude eingerichtet, beispielsweise zum Schützen der Antriebsmaschine 39 vor einem (Schub-) Drehmomentschlag von außen, beispielsweise von plötzlich blockierten Antriebsrädern 44,45.
  • In 16 ist ein Kraftfahrzeug 43 schematisch in Draufsicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 43 weist ein linkes Antriebsrad 44 und ein rechtes Antriebsrad 45 auf, welche zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 43 in Hauptfahrtrichtung (entlang der Längsachse 74 darstellungsgemäß nach links) eingerichtet sind. Das dazu notwendige Drehmoment wird von einer Antriebsmaschine 39, hier (optional) eine Verbrennungskraftmaschine, mittels ihrer Antriebswelle 40 (dann eine Verbrennerwelle oder Kurbelwelle) des gezeigten Antriebsstrangs 33 bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt. Die Antriebsräder 44,45 bilden hier also zumindest einen der Verbraucher des Antriebsstrangs 33. Das Getriebe 41 umfasst eine Übersetzungsvorrichtung 42, beispielsweise ein Schaltgetriebe. Die weiteren Komponenten, beispielsweise ein Differential, sind hier nicht im Detail behandelt. Zwischen Getriebe und Antriebsmaschine 39 ist eine Reibkupplung 3 zum Lösen einer Drehmomentübertragung zwischengeschaltet. Die Reibkupplung 3 weist dazu ein Reibpaket 34 mit einer ersten Reibplatte 35 und einer zweiten Reibplatte 36 auf, wobei die beiden Reibplatten 35,36 mittels eines mitrotierenden Kupplungsgehäuses 37 zueinander rotatorisch fixiert sind. Die Reibscheibe 1 ist hier mittels einer Wellennabe 38 mit einer Getriebeeingangswelle 76 (dauerhaft) drehmomentübertragend verbunden. Das Kupplungsgehäuse 37 oder die (hier zweite) Reibplatte 35 ist unmittelbar oder mittelbar mit der Antriebswelle 40 der Antriebsmaschine 39 dauerhaft drehmomentübertragend verbunden. Die Antriebsmaschine 39 ist hier (optional) vor der Fahrerkabine 75 und mit der Antriebswelle 40 quer zu der Längsachse 74 angeordnet.
  • Alternativ ist ein Antriebsstrang in einer anderen Anwendung, beispielsweise auch einer nicht-mobilen Anwendung, eingesetzt. In einer Ausführungsform ist die Reibscheibe und/oder die Reibkupplung mehrfach in einem Antriebsstrang und/oder an unterschiedlichen Orten in einem Antriebsstrang angeordnet. Beispielsweise ist die Reibscheibe zwischen einem Nebenaggregat, beispielsweise einem Motor-Generator, oder bei einer Verbrennungskraftmaschine mit abschaltbaren Zylindern in der Kurbelwelle, und dabei in einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug vor oder hinter den Antriebsrädern zwischengeschaltet. Beispielsweise ist eine Reibkupplung als Rutschkupplung beziehungsweise Drehmomentbegrenzer mit dauerhafter, also nicht aktiv betätigbarer, Verpressung eingerichtet.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Reibscheibe sind störende Drehzahlschwankungen im Getriebe reduzierbar und die Lebensdauer der Reibkupplungskomponenten verlängerbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Reibscheibe
    2
    Rotationsachse
    3
    Reibkupplung
    4
    Reibring
    5
    Wellenanschluss
    6
    Torsionsschwingungsdämpfer
    7
    Eingangsseite
    8
    Ausgangsseite
    9
    erstes Zwischenelement
    10
    zweites Zwischenelement
    11
    erstes Energiespeicherelement
    12
    zweites Energiespeicherelement
    13
    erster Wälzkörper
    14
    zweiter Wälzkörper
    15
    dritter Wälzkörper
    16
    vierter Wälzkörper
    17
    Übersetzungsbahn
    18
    Bahnseite
    19
    Kraftseite
    20
    Gegenbahn
    21
    erste Kraft
    22
    erste Kraftrichtung
    23
    zweite Kraft
    24
    zweite Kraftrichtung
    25
    resultierende Kraft
    26
    resultierende Kraftrichtung
    27
    Schraubendruckfeder
    28
    erste Federachse
    29
    zweite Federachse
    30
    Isolationselement
    31
    erste Blechscheibe
    32
    zweite Blechscheibe
    33
    Antriebsstrang
    34
    Reibpaket
    35
    erste Reibplatte
    36
    zweite Reibplatte
    37
    Kupplungsgehäuse
    38
    Wellennabe
    39
    Antriebsmaschine
    40
    Antriebswelle
    41
    Getriebe
    42
    Übersetzungsvorrichtung
    43
    Kraftfahrzeug
    44
    linkes Antriebsrad
    45
    rechtes Antriebsrad
    46
    Zugmomentpaarung
    47
    erste Übersetzungskurve
    48
    Schubmomentpaarung
    49
    zweite Übersetzungskurve
    50
    Zugmoment
    51
    Schubmoment
    52
    Mittellinie
    53
    Ruhelinie
    54
    Momentenbilanzpunkt
    55
    erste Wirklinie
    56
    zweite Wirklinie
    57
    Drucklinie
    58
    Momenten-Achse
    59
    Verdrehwinkel-Achse
    60
    erster Reibbelag
    61
    zweiter Reibbelag
    62
    Nabenflansch
    63
    Mitnehmerscheibe
    64
    Gegenscheibe
    65
    Trägerscheibe
    66
    Tellerfeder
    67
    Reibelement
    68
    Erhebung
    69
    Vertiefung
    70
    äußerer Führungsflansch
    71
    innerer Führungsflansch
    72
    zwischenelementseitiger Durchmesser
    73
    gegenbahnseitiger Durchmesser
    74
    Längsachse
    75
    Fahrerkabine
    76
    Getriebeeingangswelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2508771 A1 [0003, 0005]
    • FR 3057321 A1 [0004]
    • FR 3057323 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Reibscheibe (1) mit einer Rotationsachse (2) für eine Reibkupplung (3), wobei: die Reibscheibe (1) einen Reibring (4) zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments, einen Wellenanschluss (5) und einen Torsionsschwingungsdämpfer (6) umfasst, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (6) zumindest die folgenden Komponenten umfasst: - eine Eingangsseite (7) zum Aufnehmen eines Drehmoments; - eine Ausgangsseite (8) zum Abgeben eines Drehmoments; - zumindest ein Zwischenelement (9,10) in drehmomentübertragender Verbindung zwischen der Eingangsseite (7) und der Ausgangsseite (8) zumindest ein Energiespeicherelement (11,12), mittels welchem das Zwischenelement (9,10) relativ zu der Eingangsseite (7) und relativ zu der Ausgangsseite (8) schwingbar abgestützt ist; und - zumindest einen Wälzkörper (13,14,15,16), wobei das Zwischenelement (9,10) eine dem Wälzkörper (13,14,15,16) zugehörige Übersetzungsbahn (17) aufweist, wobei die Eingangsseite (7) oder die Ausgangsseite (8) eine Bahnseite (18) und die jeweils andere Seite (8,7) eine Kraftseite (19) bildet, wobei die Bahnseite (18) eine zu der Übersetzungsbahn (17) komplementäre Gegenbahn (20) aufweist, und wobei der Wälzkörper (13,14,15,16) zwischen der Übersetzungsbahn (17) und der Gegenbahn (20) zum Drehmomentübertragen abwälzbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftseite (19) mittels des Energiespeicherelements (11,12) mit dem Zwischenelement (9,10) drehmomentübertragend verbunden ist.
  2. Reibscheibe (1) nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Zwischenelement (9,10) mittels zwei antagonistischen Energiespeicherelementen (11,12) mit der Kraftseite (19) drehmomentübertragend verbunden ist, wobei bevorzugt das erste Energiespeicherelement (11) eine erste Kraft (21) und eine erste Kraftrichtung (22) auf das Zwischenelement (9,10) ausübt und das zweite Energiespeicherelement (12) eine zweite Kraft (23) und eine zweite Kraftrichtung (24) auf das Zwischenelement (9,10) ausübt, und wobei sich die erste Kraft (21) und die zweite Kraft (23) voneinander unterscheiden und/oder sich die erste Kraftrichtung (22) und die zweite Kraftrichtung (24) in einer Ruhelage voneinander unterscheiden.
  3. Reibscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Zwischenelement (9,10) mittels zwei Wälzkörpern (13,14,15,16) an der Bahnseite (18) abgestützt ist.
  4. Reibscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Zwischenelement (9,10) mittels eines einzigen Wälzkörpers (13,14) an der Bahnseite (18) abgestützt ist.
  5. Reibscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Energiespeicherelement (11,12) eine Schraubendruckfeder (27) mit gerader Federachse (28,29) ist, und wobei bevorzugt das zumindest eine Energiespeicherelement (11,12) an dem Zwischenelement (9,10) und/oder an der Kraftseite (19) quer zu der Federachse (28,29) verschiebbar gelagert ist.
  6. Reibscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weiterhin ein Isolationselement (30) umfasst ist, welches in einer Übertragungsrichtung für ein Drehmoment dem Torsionsschwingungsdämpfer (6) vorgeschaltet ist.
  7. Reibscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingangsseite (7) oder die Ausgangsseite (8) von einer ersten Blechscheibe (31) und einer zweiten Blechscheibe (32) gebildet ist.
  8. Reibkupplung (3) mit einer Rotationsachse (2) für einen Antriebsstrang (33), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - ein axial verpressbares Reibpaket (34) zum lösbaren Übertragen eines Drehmoments, umfassend zumindest eine mitrotierende Reibplatte (35,36) und eine von der zumindest einen Reibplatte (35,36) reibschlüssig mitnehmbare Reibscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; - ein mitrotierendes Kupplungsgehäuse (37), welches mit der zumindest einen Reibplatte (35,36) verbunden ist; und - eine Wellennabe (38), welche mit dem Wellenanschluss (5) der Reibscheibe (1) verbunden ist.
  9. Antriebsstrang (33), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Antriebsmaschine (39) mit einer Antriebswelle (40); - ein Getriebe (41) mit einer Übersetzungsvorrichtung (42); und - eine Reibkupplung (3) nach Anspruch 8, mittels welcher die Antriebsmaschine (39) und das Nebenaggregat (41) lösbar drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
  10. Kraftfahrzeug (43), aufweisend zumindest ein Antriebsrad (44,45), welches mittels eines Antriebsstrangs (33) nach Anspruch 9 antreibbar ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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