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Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einem solchen Torsionsschwingungsdämpfer, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
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Torsionsschwingungsdämpfer sind beispielsweise aus dem Bereich der Kraftfahrzeuge bekannt, um Drehungleichförmigkeiten zu vergleichmäßigen und damit Drehmomentstöße und/oder Geräuschemissionen zu reduzieren. Ein besonders effizienter Torsionsschwingungsdämpfer ist beispielsweise als Pendelwippendämpfer bezeichnet, bei welchem zumindest ein Zwischenelement an zumindest einem Energiespeicherelement auf zumindest einem Wälzkörper schwingbar gelagert eine Drehmomentsteifigkeit des Antriebsstrangs moduliert. Ein solcher Pendelwippendämpfer ist beispielsweise aus der
DE 10 2015 211 899 A1 bekannt. Vorteilhaft ist hierbei, dass für die Drehmomentübertragung eine hohe Steifigkeit einstellbar ist und zugleich für Drehungleichförmigkeiten eine sehr geringe Steifigkeit einstellbar ist, wobei bevorzugt mittels eines Kurvengetriebes die Steifigkeit über die Amplitude eines Drehmomentausschlags nicht konstant ist. Eine weitere Forderung ist, dass ein Antriebsstrang, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, vor Drehmoment-Überhöhungen geschützt ist. Diese Forderung verschärft sich mit dem steigenden Elektrifizierungsgrad des Antriebsstrangs, womit die Empfindlichkeit für solche Drehmoment-Überhöhungen ansteigt. Bei all diesen Anforderungen ist stets ein geringer Bauraum erforderlich und die Kosten sind im Vergleich zu vorbekannten Systemen moderat zu halten.
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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.
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Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - 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, mittels welchem das zumindest eine Zwischenelement an der Eingangsseite und/oder an der Ausgangsseite schwingbar reibungsarm abgestützt ist.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Drehmomentbegrenzereinheit vorgesehen ist, mittels welcher eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite auf ein vorbestimmtes Maximaldrehmoment begrenzt ist.
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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.
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Der hier vorgeschlagene Torsionsschwingungsdämpfer weist bevorzugt eine geringe Anzahl von separaten Komponenten auf und nur eine geringe Anzahl von Wälzkörpern und komplementären (Übersetzungs-) Bahnen, welche hier beim Zwischenelement als zwischenelementseitig und bei der Eingangsseite als eingangsseitig beziehungsweise bei der Ausgangsseite als ausgangsseitig 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 in einem Hauptzustand den Drehmomenteingang, beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bei einem sogenannten Zugmoment, also einer Drehmomentabgabe von einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrischen Antriebsmaschine, über ein Getriebe auf Vortriebsräder zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs. Die Ausgangsseite ist entsprechend zum Abgeben eines Drehmoments eingerichtet, wobei auch die Ausgangsseite bevorzugt zum Aufnehmen eines Drehmoments eingerichtet ist. Die Ausgangsseite bildet also beispielsweise in der Anwendung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einem Nebenzustand den Drehmomenteingang 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.
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Die Eingangsseite, die Ausgangsseite und/oder das zumindest eine Zwischenelement ist bevorzugt Scheiben-artig oder Scheibensegment-artig, besonders bevorzugt mittels Stanzen und/oder Blechumformung, gebildet.
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Damit eine Torsionsschwingung von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite oder umgekehrt nicht unmittelbar übertragen wird, sondern moduliert 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 in das zumindest eine Energiespeicherelement 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.
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Das Zwischenelement ist mittels zumindest eines Energiespeicherelements, beispielsweise einer Schraubendruckfeder, beispielsweise einer zylindrischen Feder mit gerader Federachse oder einer Bogenfeder, oder eines Gasdruckspeichers, relativ zu der jeweils anderen (Kraft-) Seite, also Eingangsseite oder Ausgangsseite, abgestützt oder an einem weiteren Zwischenelement abgestützt. Die Kraftseite ist von der Eingangsseite oder von der Ausgangsseite gebildet, indem eine entsprechende Anlagefläche gebildet ist. In einer alternativen Ausführungsform ist das Zwischenelement sowohl zu der Eingangsseite als auch zu der Ausgangsseite mittels eines Wälzkörpers und entsprechender Bahnen abgestützt (Bahnseite). Bevorzugt sind dann zwei Zwischenelemente aneinander mittels eines antagonistischen Paars von Energiespeicherelementen aneinander abgestützt.
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Wenn beispielsweise ein Drehmoment von der Bahnseite, beispielsweise der Eingangsseite, eingeleitet wird, 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 Hochwälzen ist hier lediglich zur Veranschaulichung bezeichnet, dass eine Arbeit verrichtet wird. Genauer wird aufgrund des geometrischen Zusammenhangs eine entgegenstehende Kraft des zumindest einen Energiespeicherelements überwunden. Ein Runterwälzen bedeutet also ein Abgeben eingespeicherter Energie von dem zumindest einen Energiespeicherelement in Form einer Kraft auf das zugeordnete Zwischenelement. Hoch und runter entsprechen also nicht zwangsläufig einer Raumrichtung, auch nicht in einem mitrotierenden Koordinatensystem.
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Bei einer Ausführungsform mit einer Bahnseite und einer Kraftseite ist an der zumindest einen Bahnseite das zumindest eine Zwischenelement mittels jeweils zumindest eines Wälzkörpers abgestützt, wobei das Zwischenelement für jeweils einen der Wälzkörper eine Übersetzungsbahn aufweist und an der Bahnseite (Eingangsseite und/oder Ausgangsseite) eine komplementäre Gegenbahn für denselben Wälzkörper ausgebildet ist. Über die Gegenbahn und Übersetzungsbahn ist ein Drehmoment übertragbar. Ebenso wird über das zumindest eine Energiespeicherelement zwischen der Kraftseite und dem Zwischenelement ein Drehmoment übertragen. Mit dieser drehmomentbedingten Bewegung zwingt der Wälzkörper dem zugehörigen Zwischenelement eine relative Bewegung gegenüber der zumindest einen Bahnseite beziehungsweise der Kraftseite auf und das zumindest eine 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 entsprechende Lage hin und her. Damit arbeitet der Wälzkörper dem von einem Drehmomentbetrag abhängig aufgeladenen Energiespeicherelement entgegen, sodass eine Eigenfrequenz im Vergleich zu einer Ruhelage beziehungsweise im Vergleich zu einer Drehmomentübertragung ohne Torsionsschwingungsdämpfer (aber gleicher mitbewegter Schwungmasse) verändert ist.
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Bei einer Ausführungsform mit zwei Bahnseiten, also mit zwei (gegebenenfalls Paaren von) antagonistischen Wälzkörpern, an dem zumindest einen Zwischenelement, welches an sich selbst oder an einem weiteren Zwischenelement außerhalb des Drehmomentflusses zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite vorgespannt mittels zumindest eines Energiespeicherelements abgestützt ist, resultiert eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite in einer relativ dazu starren Mitführung des zumindest einen Zwischenelements. Bei Auftreten einer Drehmomentdifferenz, wie beispielsweise bei einer Torsionsschwingung, werden beide (Paare von) antagonistische(n) Wälzkörper(n), wie oben zur Bahnseite bereits beschrieben, bewegt, wobei diese Bewegung der Wälzkörper gegen das zumindest eine Energiespeicherelement anarbeiten muss. Daraus folgt der beschriebene Übersetzungszusammenhang (Kurvengetriebe).
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Es sei darauf hingewiesen, dass bevorzugt das zumindest eine Energiespeicherelement zudem dazu eingerichtet ist, die komplementären Bahnen (Übersetzungsbahn und Gegenbahn) der Bahnseite derart gegeneinander vorzuspannen, dass der zumindest eine Wälzkörper darin gehalten ist und eine Bewegung des Wälzkörpers eine abrollende Bewegung, bevorzugt frei von einer überlagernden Gleitbewegung, ist.
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Die von einer Drehmomentdifferenz zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite bedingte Kraft wird in Form von einer Verkürzung, beispielsweise Stauchung einer Schraubendruckfeder, von dem zumindest einen Energiespeicherelement aufgenommen und zeitverzögert, bevorzugt (nahezu) dissipationsfrei, an die jeweils andere Seite weitergegeben. Der Drehmomenteintrag inklusive der Torsionsschwingung wird damit, bevorzugt (nahezu) verlustfrei, zeitlich verändert an die jeweils andere Seite 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.
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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.
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Bevorzugt ist jeweils ein Paar zueinander antagonistischer Energiespeicherelemente zum Einwirken auf ein (einziges) Zwischenelement vorgesehen, wobei das Energiespeicherelement 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.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass eine Drehmomentbegrenzereinheit vorgesehen ist, mittels welcher eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite auf ein vorbestimmtes Maximaldrehmoment begrenzt ist. Die Drehmomentbegrenzereinheit umfasst die funktionsnotwendigen Komponenten zum Übertragen eines Drehmoments bis zu einem vorbestimmten Maximaldrehmoment. Bevorzugt ist die Drehmomentbegrenzereinheit (baueinheitlich) in den Torsionsschwingungsdämpfer integriert, wobei von einer für die Dämpfung eingesetzte Komponente des Torsionsschwingungsdämpfers (integral) zugleich eine Komponente der Drehmomentbegrenzereinheit gebildet ist.
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Die funktionsnotwendigen Komponenten einer Drehmomentbegrenzereinheit, welche als haftreibwirksame Einheit ausgeführt ist, sind beispielsweise zumindest eine Reibscheibe und zumindest eine Gegenscheibe, wobei diese beiden Scheiben axial miteinander verpresst sind, beispielsweise baulich infolge eines axialen Untermaßes. Bevorzugt ist eine Reibscheibe zwischen zwei Gegenscheiben axial eingepresst, wobei besonders bevorzugt die Reibscheibe jeweils einen Reibbelag hin zu der jeweiligen Gegenscheibe aufweist. In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist die Gegenscheibe mit einem Reibbelag hin zu der Reibscheibe versehen. In einer Ausführungsform ist eine Vielzahl von Lamellen als Reibmittel vorgesehen, welche axial miteinander verpresst sind.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass axial außenliegend zwei Seitenscheiben vorgesehen sind und das zumindest eine Zwischenelement sowie das zumindest eine Energiespeicherelement axial zwischen den Seitenscheiben angeordnet sind,
wobei bevorzugt zumindest eine der Seitenscheiben bei dem zumindest eine Energiespeicherelement ein Fenster aufweist, und/oder
wobei bevorzugt zumindest eine der Seitenscheiben zumindest eine axiale Vertiefung und/oder Erhöhung aufweist, besonders bevorzugt umrandend das zumindest eine Fenster für eines der Energiespeicherelemente.
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Hier ist vorgeschlagen, dass zwei Seitenscheiben vorgesehen sind, bevorzugt mittels Trennverfahren und/oder Umformverfahren hergestellte Seitenbleche, wobei das zumindest eine Zwischenelement axial zwischen den Seitenscheiben angeordnet ist. Beispielsweise bilden die zwei Seitenscheiben eine axiale Kraftklammer, sodass das Zwischenelement und das zumindest eine Energiespeicherelement axial zwischen den Seitenscheiben eingefasst und gelagert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Seitenscheiben miteinander vernietet, wobei zumindest eine der Nieten bevorzugt eine Bewegungsbegrenzung für das zumindest eine Zwischenelement bildet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Seitenscheiben zumindest von den Energiespeicherelementen axial beabstandet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bilden die zwei Seitenscheiben die Bahnseite beziehungsweise die Kraftseite, an welcher das zumindest eine Zwischenelement (mittels zumindest eines Wälzkörpers beziehungsweise mittels des zumindest einen Energiespeicherelements) abgestützt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die beiden Seitenscheiben den eingangsseitigen oder den ausgangsseitigen Anschluss zu einer Komponente in einem Antriebstrang. In einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs sind beispielsweise die Seitenscheiben mit einer Maschinenwelle einer Antriebsmaschine drehmomentübertragend verbunden und bilden so (mit dem Zugmoment als Hauptzustand) die Eingangsseite in einem Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest eine der Seitenscheiben, bevorzugt beide Seitenscheiben, ein Fenster für zumindest eines der Energiespeicherelemente auf, bevorzugt jeweils ein Fenster für jeweils ein Energiespeicherelement. Das Energiespeicherelement, beispielsweise eine Schraubendruckfeder mit gerader Federachse, ragt somit axial (bezogen auf die Rotationsachse und radial bezogen auf die Federachse) aus dem Fenster heraus, sodass die Seitenscheiben mit geringem axialen Umformgrad (beispielsweise bei einer Ausführungsform als Seitenbleche) und/oder mit geringer axialer Bauraumforderung (und damit geringer axialer Bauraumforderung des Torsionsschwingungsdämpfers) ausführbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet ein Fenster für ein Energiespeicherelement einen Schutz gegen eine auf Blockbelastung und/oder eine Begrenzung eines maximalen Auslenkungswinkels eines Zwischenelements. In einer Ausführungsform bilden die Ränder des Fensters eine Begrenzung einer stauchungsbedingten maximalen radialen Ausdehnung einer Schraubendruckfeder mit gerader Federachse. Im Zustand der Begrenzung der maximalen radialen Ausdehnung tritt ein Reibungseffekt auf, sodass ein Teil der eingetragenen (Schwingungs-) Energie bei einer solchen Grenzbelastung dissipiert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest eine der Seitenscheiben eine axiale Vertiefung und/oder Erhöhung auf, sodass die Seitenscheibe, besonders gegen eine axiale Last, versteift ist. Ein solche axiale Vertiefung beziehungsweise Erhöhung ist beispielsweise von einer Sicke oder einer Rippe mittels Blechumformung gebildet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine solche versteifende Maßnahme als Rand, beispielsweise gebördelt, für zumindest eines der Fenster für ein Energiespeicherelement, wie es oben beschrieben ist, angeordnet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass die Drehmomentbegrenzereinheit im Drehmomentfluss ausgangsseitig des zumindest einen Zwischenelements angeordnet ist.
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Hier ist vorgeschlagen, dass die Drehmomentbegrenzereinheit bei der Ausgangsseite angeordnet ist, also im Drehmomentfluss von der Eingangsseite zu der Ausgangsseite dem Zwischenelement (und dem zumindest einen Energiespeicherelement sowie dem zumindest einen Wälzkörper) nachgeschaltet ist. Bevorzugt ist die Drehmomentbegrenzereinheit radial-innen angeordnet, sodass in einem Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug bei einem Schubmoment die übrigen Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers bereits entkoppelt sind, wenn ein überhöhtes Drehmoment anliegt.
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Beispielsweise ist die Ausgangsseite von einer Nabe gebildet und somit die Drehmomentbegrenzereinheit (bezogen auf die Rotationsachse) zentral bei der Nabe zum Anschließen an eine zentrale Welle, beispielsweise eine Getriebeeingangswelle, angeordnet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass die Drehmomentbegrenzereinheit als Lamellenpaket zwischen einem Innenlamellenkorb und einem Außenlamellenkorb gebildet ist,
wobei bevorzugt ein relativer Verdrehwinkel zwischen zumindest einer Seitenscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und dem Außenlamellenkorb mittels eines Korbanschlags zwischen dem Außenlamellenkorb und zumindest einer der Seitenscheiben auf einen vorbestimmten Maximalwinkel begrenzt ist, und/oder
wobei bevorzugt der Innenlamellenkorb einstückig mit einer zentralen Nabe gebildet ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass die Drehmomentbegrenzereinheit als Lamellenpaket ausgeführt ist, bevorzugt wenn die Ausgangsseite zentral (bei der Rotationsachse) angeordnet ist. Das Lamellenpaket umfasst Außenlamellen und Innenlamellen, welche entsprechend in einem Außenlamellenkorb und in einem Innenlamellenkorb (bevorzugt formschlüssig) aufgenommen sind und axial miteinander verpresst sind, sodass entsprechend der Anpresskraft ein vorbestimmtes Maximaldrehmoment von dem Lamellenpaket übertragbar ist und bei einer Überschreitung des Maximaldrehmoments eine Drehmomentübertragung reduziert beziehungsweise unterbrochen wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist (bei geschlossener Drehmomentbegrenzereinheit) ein relativer Verdrehwinkel zwischen der Eingangsseite und Ausgangsseite betreffend die Dämpfungsfunktion mittels eines Korbanschlags auf einen vorbestimmten Maximalwinkel begrenzt. Es ist also eine maximale Bewegung (beispielsweise Verkippung) des zumindest einen Zwischenelements und damit eine maximale Belastung des zumindest einen Energiespeicherelements begrenzt. Der Korbanschlag ist bevorzugt von dem Außenlamellenkorb gebildet, beispielsweise von der mittels Umformung eines Blechs zum Bilden des Außenlamellenkorbs (beispielsweise Tiefziehen) radial-außenseitig gebildeten Verzahnung, welche aus der Innenverzahnung für die (formschlüssig drehmomentübertragende) Aufnahme der Außenlamellen in dem Außenlamellenkorb resultiert. Die zumindest eine Seitenscheibe weist eine entsprechende Gegenverzahnung auf. Die Seitenscheiben bilden somit integral die Eingangsseite, das Gegenlager für die Verpressung in der Drehmomentbegrenzereinheit und die Begrenzung auf den vorbestimmten Maximalwinkel für die dämpfungswirksamen Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Innenlamellenkorb einstückig mit einer Nabe gebildet, beispielsweise einer Nabe zum Aufnehmen einer zentralen Welle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle. Besonders bevorzugt ist die Zahnteilung von einem Innenlamellenkorb zum formschlüssigen Aufnehmen von Innenlamellen ein Vielfaches von der Zahnteilung einer Steckverzahnung zum formschlüssig drehmomentübertragenden Aufnehmen einer zentralen Welle, wobei die Anzahl der Innenlamellenzähne geringer ist, als die Anzahl der Steckverzahnung. Dies ist vorteilhaft für eine Spannungsverteilung in der Nabe.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass die Drehmomentbegrenzereinheit im Drehmomentfluss eingangsseitig des zumindest einen Zwischenelements angeordnet ist.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Drehmomentbegrenzereinheit im Drehmomentfluss eingangsseitig angeordnet ist, also im Drehmomentfluss von der Eingangsseite zu der Ausgangsseite dem Zwischenelement (und dem zumindest einen Energiespeicherelement sowie dem zumindest einen Wälzkörper) vorgeschaltet ist. Bevorzugt ist die Drehmomentbegrenzereinheit radial-außen angeordnet, sodass in einem Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug bei einem Zugmoment die übrigen Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers bereits entkoppelt sind, wenn ein überhöhtes Drehmoment anliegt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass die Eingangsseite die Seitenscheiben nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst und die Drehmomentbegrenzereinheit gebildet ist, indem eine Reibscheibe zwischen den Seitenscheiben, bevorzugt mittels einer Tellerfeder, vorbestimmt verpresst ist.
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Hier ist nun vorgesehen, dass die Drehmomentbegrenzereinheit integral von den Seitenscheiben, wie sie oben beschrieben sind, im Zusammenspiel mit einer Reibscheibe gebildet ist, wobei die Reibscheibe zwischen den Seitenscheiben vorbestimmt verpresst ist. Die Verpressung ist beispielsweise baulich bereitgestellt, beispielsweise mittels eines entsprechenden Untermaßes. In einer bevorzugten Ausführungsform ist weiterhin eine Tellerfeder vorgesehen, wobei bevorzugt eine Anpressscheibe zwischen der Seitenscheibe, an welcher die Tellerfeder abgestützt ist, und der Reibscheibe vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist die Reibscheibe radial von den Seitenscheiben geführt (also zentriert), beispielsweise mittels einer Mehrzahl von Erhebungen in der Oberfläche der Seitenscheiben, welche in einer Umfangsnut in (bevorzugt zumindest einem der Reibbeläge) der Reibscheibe aufgenommen sind.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass die Ausgangsseite von einer Nabe zum, bevorzugt formschlüssigen, Verbinden mit einer zentralen Welle gebildet ist,
wobei ein relativer Verdrehwinkel zwischen der zumindest einen Seitenscheibe und der Nabe mittels eines Nabenanschlags zwischen der Nabe und zumindest einer der Seitenscheiben auf einen vorbestimmten Maximalwinkel begrenzt ist.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Ausgangsseite von einer Nabe gebildet ist, und die Nabe zusammen mit der zumindest einen Seitenscheibe einen Nabenanschlag bildet, sodass (bei geschlossener Drehmomentbegrenzereinheit) ein relativer Verdrehwinkel zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite auf einen vorbestimmten Maximalwinkel begrenzt ist. Es ist also eine maximale Bewegung (beispielsweise Verkippung) des zumindest einen Zwischenelements und damit eine maximale Belastung des zumindest einen Energiespeicherelements begrenzt. Der Nabenanschlag ist beispielsweise von einer radialen Erhebung der Nabe und einer korrespondierenden (in Umfangsrichtung begrenzten) Aufnahme bei der zumindest einen Seitenscheibe, bevorzugt bei beiden Seitenscheiben, gebildet. Die Seitenscheiben bilden somit integral die Eingangsseite, das Gegenlager für die Verpressung in der Drehmomentbegrenzereinheit und die Begrenzung auf den vorbestimmten Maximalwinkel für die dämpfungswirksamen Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers.
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Die Nabe ist bevorzugt formschlüssig mit einer zentralen Welle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle in einem Antriebsstrang, verbindbar, beispielsweise mittels einer Steckverzahnung. In einer anderen Ausführungsform ist die Nabe mit der zentralen Welle einstückig gebildet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers vorgeschlagen, dass der Nabenanschlag für den Maximalwinkel von einer Verzahnung zwischen der zumindest einen Seitenscheibe und der Nabe gebildet ist,
wobei bevorzugt die Verzahnung zumindest zwei, besonders bevorzugt vier, Zähne mit jeweils einer Kontaktseite und einer Rückseite umfasst, wobei die Zähne in Umfangsrichtung kontaktseitig weiter voneinander beabstandet sind als rückseitig.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass der Nabenanschlag für den Maximalwinkel von einer Verzahnung zwischen der zumindest einen Seitenscheibe und der Nabe gebildet ist, wobei also die Nabe eine (bevorzugt einstückig gebildete) Außenverzahnung und die Seitenscheibe eine korrespondierende Gegenverzahnung aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verzahnung nabenseitig zumindest zwei Zähne besonders bevorzugt vier Zähne. Die Zähne weisen bevorzugt jeweils eine Kontaktseite zum Kontakt mit einem korrespondierenden Gegenzahn der zumindest einen Seitenscheibe und eine Rückseite auf, wobei die Rückseiten mit der zumindest einen Seitenscheibe nicht in kraftübertragenen Kontakt kommt. Die Zähne sind somit in Umfangsrichtung nur einseitig kraftbelastet und somit trotz hoher Kraftaufnahme mit einer geringen Ausdehnung ausführbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen den Rückseiten in Umfangsrichtung geringer als zwischen den Kontaktseiten von zwei in Umfangsrichtung hin zu dem jeweils direkt benachbarten Zahn. Der Abstand in Umfangsrichtung ist somit zwischen zwei Kontaktseiten beziehungsweise zwischen zwei Rückseiten definiert. Indem der Abstand zwischen den Kontaktseiten groß ist, ist ein großer Verdrehwinkel bereitstellbar, ohne dass hierzu eine Nabe mit einem großen Außenumfang notwendig ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zähne des Nabenanschlags jeweils in Umfangsrichtung in Überlappung mit einem oder mehreren Zähnen der Steckverzahnung der Nabe angeordnet, sodass ein vorteilhafter Spannungsverlauf in der Nabe erzielbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Antriebsmaschine mit einer Maschinenwelle;
- - ein Getriebe zum Übertragen eines Drehmoments der zumindest einen Maschinenwelle an einen Verbraucher; und
- - einen Torsionsschwingungsdämpfer nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst in einer Ausführungsform eine Drehmomentbegrenzereinheit, beispielsweise mit einer Begrenzerscheibe in einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Drehmomentbegrenzereinheit eine Drehmomentübertragung zwischen der (bevorzugt elektrischen) Antriebsmaschine beziehungsweise deren Maschinenwelle und dem zumindest einen Verbraucher, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug die Vortriebsräder, mittels auf ein Maximaldrehmoment begrenzt.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst in einer Ausführungsform ein Schwungrad, mittels welchem eine Drehmomentabgabe einer Verbrennungskraftmaschine vergleichmäßigt ist. Besonders in einem hybridisierten Antriebsstrang ist eine elektrische Antriebsmaschine mittels des Schwungrads vor übermäßigen Drehmomentausschlägen geschützt.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst in einer Ausführungsform ein Hybridmodul, mittels welchem ein nahezu konventioneller Aufbau einer Verbrennungskraftmaschine hybridisierbar ist, indem eine elektrische Antriebsmaschine koaxial oder achsparallel, beispielsweise mittels eines Riementriebs verbunden, bei der Kurbelwelle in den Drehmomentfluss raumsparend eingefügt ist.
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In einer Ausführungsform umfasst der Antriebsstrang zumindest eine der vorgenannten Komponenten, wobei bevorzugt zumindest eine einen Torsionsschwingungsdämpfer nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung umfasst.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang ist bei geringer Bauraumforderung und geringen Kosten eine geringe Geräuschemission erzielbar und zugleich die zumindest eine Antriebsmaschine effizient gegen eine Übertragung einer Drehmomentüberhöhung geschützt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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Der Bauraum ist gerade bei Kraftfahrzeugen aufgrund der zunehmenden Anzahl von Komponenten besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen Antriebsstrang kleiner Baugröße zu verwenden. Mit dem gewünschten sogenannten Downsizing der Antriebsmaschine bei einer gleichzeitigen Verringerung der Betriebsdrehzahlen wird die Intensität der störenden Schwingungen erhöht, sodass eine wirksame Tilgung solcher Schwingungen, welche bedingt durch die Bauart der Antriebsmaschine, beispielsweise deren Zylinderanzahl, auf vorbestimmte Ordnungen klar eingegrenzt sind.
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Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug ist ohne Änderungen an dem erforderlichen Bauraum ein kostengünstiger und schwingungsarmer Antriebsstrang eingesetzt, wobei die Lamellenkupplung in der Auslegung weniger anfällig für die Entwicklung von Störgeräuschen ist. Ein vergleichbares Problem tritt bei den Hybrid-Fahrzeugen auf, bei welchen eine Mehrzahl von Antriebsmaschinen und Kupplungen im Antriebsstrang vorgesehen ist, sodass der Bauraum insgesamt verkleinert ist.
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Gerade bei Hybrid-Fahrzeugen mit elektrischen Antriebsmaschinen ist es gewünscht, die elektrische Antriebsmaschine von Momentenschwankungen der Verbrennungskraftmaschine zu entkoppeln. Dafür ist ein Torsionsschwingungsdämpfer besonders vorteilhaft, weil es mit steigendem Drehmoment auf eine zunehmende Weichheit des Antriebsstrangs abstimmbar ist. Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang ist bei geringer Bauraumforderung und geringen Kosten eine geringe Geräuschemission erzielbar und zugleich die zumindest eine Antriebsmaschine effizient gegen eine Übertragung einer Drehmomentüberhöhung geschützt.
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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 Hybrid-Fahrzeuge sind BMW 330e oder der Toyota Yaris Hybrid. Als Mild-Hybride bekannt sind beispielsweise ein Audi A6 50 TFSI e oder ein BMW X2 xDrive25e.
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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: ein Torsionsschwingungsdämpfer in Vorderansicht;
- 2: der Torsionsschwingungsdämpfer gemäß 1 in Schnittansicht;
- 3: das Detail A des Torsionsschwingungsdämpfer nach 2;
- 4: eine Detailansicht eines Torsionsschwingungsdämpfers mit nabenseitiger Drehmomentbegrenzereinheit; und
- 5: ein Antriebsstrang mit einem Torsionsschwingungsdämpfer und einem Hybridmodul in einem Kraftfahrzeug.
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In 1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer 1 mit einer Rotationsachse 2 in Vorderansicht dargestellt. In der gezeigten Ausführungsform ist eine radial-äußere Ringscheibe 39, beispielsweise die Eingangsseite 4, und im Zentrum bei der gemeinsamen Rotationsachse 2 ist eine Nabe 20, beispielsweise die Ausgangsseite 5, vorgesehen. Alternativ ist die Ringscheibe 39 die Ausgangsseite 5 und die Nabe 20 die Eingangsseite 4. Im Folgenden wird die zuvor genannte Ausführungsform beschrieben, wobei die Begriffe austauschbar sind. Der Torsionsschwingungsdämpfer 1 ist beispielsweise zwischen einer Verbrennerwelle 33, beispielsweise verbunden mittels der Ringscheibe 39, und einer Getriebeeingangswelle 40 in einem Antriebsstrang 3 eines Kraftfahrzeugs 38 angeordnet (vergleiche 5).
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Die Ringscheibe 39 ist hier mit der Reibscheibe 21 der Drehmomentbegrenzereinheit 10 verbunden und (reibschlüssig verbunden, vergleiche 3) zwischen zwei axial außenliegenden und miteinander mittels einer Vielzahl von Scheibennieten 41 miteinander fixierten Seitenscheibe 11,12 (vergleiche 2 und 3) angeordnet und (vorbestimmt begrenzt) mit diesen drehmomentübertragend verbunden. Axial zwischen den Seitenscheiben 11,12 sind (hier zwei) Zwischenelemente 6,7 vorgesehen, welche in dieser Ansicht von der ersten Seitenscheibe 11 hauptsächlich verdeckt ist. Zwischen dem ersten Zwischenelement 6 und dem zweiten Zwischenelement 7 sind zwei Energiespeicherelemente 8, hier ausgeführt als Schraubendruckfedern mit gerader Federachse 42, angeordnet, wobei die Energiespeicherelemente 8 das erste Zwischenelement 6 und das zweite Zwischenelement 7 einander antagonistisch wirkend in einer Ruhelage in der gezeigten Position halten. Die hier dargestellten Energiespeicherelemente 8 sind (optional) identisch, wobei die Energiespeicherelemente 8 in der gezeigten Ausführungsform relativ zu den dafür vorgesehenen Fenstern 13 in der ersten Seitenscheibe 11 (und in der zweiten Seitenscheibe 12, beispielsweise identisch wie bei der ersten Seitenscheibe 11) positioniert sind und axial (bezogen auf die Rotationsachse 2, radial bezogen auf die jeweilige Federachse 42) aus dem jeweiligen Fenster 13 herausragen, sodass der Torsionsschwingungsdämpfer 1 insgesamt mit geringer axialer Bauraumforderung ausführbar ist. Weiterhin sind die erste Seitenscheibe 11 und die zweite Seitenscheibe 12 versteift, indem die Fenster 13 mit einer, beispielsweise gebördelten, Erhöhung 15 umrandet sind und von den Fenstern 13 nach radial-außen eine umlaufende Vertiefung 14 gebildet ist (vergleiche 2).
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Das erste Zwischenelemente 6 und das zweite Zwischenelemente 7 sind jeweils mittels Wälzkörpern 9, hier zwei Wälzkörper 9 zu der Eingangsseite 4 und ein Wälzkörper 9 zu der Ausgangsseite 5 (vergleiche 2), drehmomentübertragend verbunden, von welchen pars-pro-toto ein Wälzkörper 9 an dem zweiten Zwischenelement 7 mit Bezugszeichen versehen ist. Die Seitenscheiben 11,12 sind (die Bahnseite bildend) mit dem so gebildeten Kurvengetriebe mit den Zwischenelementen 6,7 gekoppelt. Die Wälzkörper 9 sind hier (optional) mittels der Energiespeicherelemente 8 gegen die jeweiligen korrespondierenden Bahnen der Seitenscheiben 11,12 und der Zwischenelemente 6,7 vorgespannt und dadurch einzig abwälzend bewegbar. Die Zwischenelemente 6,7 sind wiederum (eine weitere Bahnseite bildend) über ein weiteres dort gebildetes Kurvengetriebe mit (hier zwei) Nabenflanschen 43,44 (vergleiche 2) mit der Nabe 20 gekoppelt. Die Nabenflansche 43,44 sind (hier beispielsweise mittels der (Außen-) Verzahnung 25 der Nabe 20) mit der Nabe 20 formschlüssig drehmomentübertragend verbunden. Bei einem anliegenden Drehmomentgradienten über der Eingangsseite 4 zu der Ausgangsseite 5 (und bei geschlossener Drehmomentbegrenzereinheit 10) werden die Seitenscheiben 11,12 relativ zu der Nabe 20 beziehungsweise den Nabenflanschen 43,44 verdreht und resultierend werden die Zwischenelemente 6,7 in dieser Ausführung (parallel zueinander, gleich einer Schraubzwinge) aufeinander zu gezwungen, indem die Wälzkörper 9 auf den korrespondierenden (rampenartigen) Bahnen auf den Seitenscheiben 11,12 und den Nabenflanschen 43,44 abwälzen. Die Energiespeicherelement 8 werden dabei gestaucht, wobei der relative Verdrehwinkel zwischen den Seitenscheiben 11,12 und den Nabenflanschen 43,44 in eine korrespondierenden Federweg der Energiespeicherelemente 8 übersetzt wird, nämlich in einen deutlich kürzeren Federweg als bei einer direkten Belastung von Energiespeicherelementen 8, welche in Umfangsrichtung 30 belastet sind, wie dies beispielsweise bei einem (Mehr-) Flanschdämpfer der Fall ist. Die Übersetzung des Verdrehwinkels in einen kurzen Federweg bedeutet eine große Steifigkeit der Drehmomentübertragung im Vergleich zu einer (übersetzungsbedingt) großen Weichheit im Dämpfungsverhalten gegenüber Torsionsschwingungen. Zudem ist über eine Geometrie der Bahnen eine Übersetzung abhängig von einem Verdrehwinkel einstellbar, also die resultierende Steifigkeit (beziehungsweise besser Weichheit) der Energiespeicherelemente 8, abhängig von dem anliegenden Drehmomentgradienten modulierbar.
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Zentral, also bei der Rotationsachse 2, ist eine Nabe 20 angeordnet, welche einen Anschluss an eine Welle 23 bildet, beispielsweise mittels einer (Innen-) Steckverzahnung für eine korrespondierende Außenverzahnung einer solchen Welle 23. Die Nabe 20 weist radial-außen, also hin zu der ersten Seitenscheibe 11 (und bevorzugt auch zu der zweiten Seitenscheibe 12) eine (Außen-) Verzahnung 25 und die Seitenscheibe 11 weist eine korrespondierende Innenverzahnung auf, welche hier (zwei) Scheibenzähne 45 umfasst. In Umfangsrichtung 30 umfasst die Außenverzahnung 25 der Nabe 20 in der gezeigten Ausführungsform vier Zähne 26,27, wobei die Zähne 26,27 jeweils eine Kontaktseite 28 zum Kontakt mit der korrespondierenden Gegenverzahnung, also jeweils einem korrespondierenden Scheibenzahn 45, der Seitenscheibe 11 und eine Rückseite 29 umfassen, welche mit der ersten Seitenscheibe 11 nicht in Kontakt kommt. Die jeweiligen Kontaktseiten 28 der Zähne 26,27 dienen als Nabenanschlag 24. Rein der Übersichtlichkeit halber ist pars-pro-toto die Kontaktseite 28 und die Rückseite 29 nur an einem Zahn 26 bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsform ist der Rückseitenabstand 46 zwischen den (in Umfangsrichtung 30 unmittelbar) benachbarten Rückseiten 29 der Zähne 26,27 geringer als der Kontaktseitenabstand 47 zwischen den Kontaktseiten 28 der (in Umfangsrichtung 30) benachbarten Zähne 26,27. Infolge eines großen Kontaktseitenabstands 47 ist ein großer Verdrehwinkel zwischen den Seitenscheiben 11,12 und der Nabe 20 bereitstellbar, auch wenn der Außendurchmesser der Nabe 20 gering ausgeführt ist. Der Übersicht halber sind der Kontaktseitenabstand 47 und der Rückseitenabstand 46 jeweils mit zwei Hilfslinien von der Rotationsachse 2 zum Mittelpunkt eines Zahnkopfs bemaßt. Der Nabenanschlag 24 unterbindet beispielsweise eine auf Block Beanspruchung der als Schraubendruckfedern ausgeführten Energiespeicherelemente 8. In einer Anschlagsitutation ist die Dämpfungseigenschaft des Torsionsschwingungsdämpfers 1 kurzgeschlossen, weil dann die Seitenscheiben 11,12 mit der Nabe 20 formschlüssig drehmomentübertragend verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Drehmomentbegrenzereinheit 10 weiterhin aktiv. Nachfolgend werden (zumindest teilweise optionale) konstruktive und funktionale Details dieser Ausführungsform näher erläutert.
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In 2 ist der Torsionsschwingungsdämpfer 1 gemäß 1 mit einer Rotationsachse 2 in einer Schnittansicht gezeigt. In dieser Schnittansicht ist zu erkennen, dass der Wälzkörper 9 zwischen dem ersten Zwischenelement 6 und der Ausgangsseite 5 und dem zweiten Zwischenelement 7 und der Ausgangsseite 5 symmetrisch auf dem ersten Nabenflansch 43 und dem zweiten Nabenflansch 44 für das Abwälzen angeordnet ist. Der dargestellte Wälzkörper 9 ist also der radial-innere, also nabenflanschseitige, beispielsweise ausgangseitige, Wälzkörper 9. Die seitenscheibenseitigen (radial-äußeren) Wälzkörper 9 sind in dieser Schnittansicht nicht sichtbar. Die Seitenscheiben 11,12 und die Nabenflansche 43,44 sind jeweils paarig, etwa axial-symmetrisch zu den Zwischenelementen 6,7 angeordnet. Die Drehmomentbegrenzereinheit 10 ist zwischen den mittels der Mehrzahl von Scheibennieten 41 (hier gemäß pars-pro-toto nur eine mit einem Bezugszeichen versehen) miteinander fixierten Seitenscheiben 11,12 gebildet, also hier radial-außerhalb der dämpfungswirksamen Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers 1, beispielsweise eingangsseitig. Die Drehmomentbegrenzereinheit 10 ist mit Blick auf das gekennzeichnete Detail A in 3 genauer beschrieben.
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In 3 ist das Detail A des Torsionsschwingungsdämpfers 1 nach 2 dargestellt. Hier ist nun die Drehmomentbegrenzereinheit 10 integral von der ersten Seitenscheibe 11 und der zweiten Seitenscheibe 12, wie sie zuvor in 1 beschrieben sind, im Zusammenspiel mit einer Reibscheibe 21 gebildet. Die Reibscheibe 21 ist in dieser Ausführungsform axial zwischen der ersten Seitenscheibe 11 und der zweiten Seitenscheibe 12 mittels einer Tellerfeder 22 vorbestimmt verpresst, wobei eine Anpressscheibe 48 zwischen der Tellerfeder 22 und der Reibscheibe 21 angeordnet ist. An der Reibscheibe 21 sind axial beidseitig (darstellungsgemäß links und rechts) Reibbeläge 49,50 angeordnet, wobei der erste (hier linke) Reibbelag 49 zwischen der ersten Seitenscheibe 11 und der Reibscheibe 21 und der zweite (hier rechte) Reibbelag 50 zwischen der Reibscheibe 21 und der Anpressscheibe 48 angeordnet ist. Weiterhin ist (optional) auf der ersten Seitenscheibe 11 hin zu dem ersten Reibbelag 49 eine erste Erhebung 51 und auf der Anpressscheibe 48 hin zu dem zweiten Reibbelag 50 eine zweite Erhebung 52 angeordnet. In dem ersten Reibbelag 49 ist eine zu der ersten Erhebung 51 korrespondierende erste Umfangs-Nut 53 und in dem rechten Reibbelag 50 eine zu der zweiten Erhebung korrespondierende Umfangs-Nut 54 gebildet, sodass die Reibscheibe 21 mittels der ersten Seitenscheibe 11 und der Anpressscheibe 48 radial geführt, also zentriert, ist.
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In 4 ist ein Detail eines Torsionsschwingungsdämpfers 1 in einer ähnlichen Ausführungsform wie in 1 bis 3 in einer Schnittansicht dargestellt. Auf die vorhergehende Beschreibung bezüglich der Funktionsweise des Torsionsschwingungsdämpfers 1 wird verwiesen. In dieser Ausführungsform ist die Ringscheibe 39 einstückig aus der zweiten Seitenscheibe 12 gebildet und dient beispielsweise als Eingangsseite 4. Hier ist einer der radial-äußeren Wälzkörper 9 im Schnitt sichtbar, welcher zwischen den Seitenscheiben 11,12 und dem (gezeigten ersten) Zwischenelement 6 abwälzbar angeordnet ist. Die Nabenflansche 43,44 sind mit diesem Wälzkörper 9 nicht in Kontakt.
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Hier ist nun die Drehmomentbegrenzereinheit 10 nabenseitig, beispielsweise ausgangsseitig, in dem Torsionsschwingungsdämpfer 1 angeordnet und zudem (unabhängig davon) als Lamellenpaket 16 ausgeführt. Das Lamellenpaket 16 umfasst Außenlamellen 55 und Innenlamellen 56, von welchen pars-pro-toto jeweils nur eine bezeichnet ist. Die Außenlamellen 55 sind in einem Außenlamellenkorb 18 und die Innenlamellen 56 in einem Innenlamellenkorb 17 formschlüssig aufgenommen, wobei (optional) der Innenlamellenkorb 17 einstückig mit einer Nabe 20 gebildet ist. Die Innenlamellen 56 und Außenlamellen 55 sind axial miteinander über eine Anpressscheibe 48 (hier optional innenkorbseitig) mittels einer Tellerfeder 22 verpresst. Die Tellerfeder 22 ist gegen Außenlamellenkorb 18 (darstellungsgemäß rechts) abgestützt, wobei der Außenlamellenkorb 18 hier (optional) an dem ersten (darstellungsgemäß linken) Nabenflansch 43 angebunden ist.
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Der Außenlamellenkorb 18 weist in dieser Ausführungsform (optional) auf seiner radial-äußeren Seite einen Korbanschlag 19 auf, mittels welchem ein relativer Verdrehwinkel zwischen der (zweiten) Seitenscheibe 12 und dem Außenlamellenkorb 18 auf einen vorbestimmten Maximalwinkel begrenzt ist. Der Korbanschlag 19 ist (optional) gebildet, indem die Innenverzahnung für die (formschlüssig drehmomentübertragende) Aufnahme der Außenlamellen 55 infolge des Tiefziehprozesses sich auf dem Außenumfang als entsprechende (Außen-) Verzahnung 25 an dem Außenlamellenkorb 18 abbildet. Die zweite Seitenscheibe 12 weist eine entsprechende Gegenverzahnung auf, sodass die zweite Seitenscheibe 12 integral die Eingangsseite 4 (oder Ausgangsseite 5) und die Begrenzung auf den vorbestimmten Maximalwinkel für die dämpfungswirksamen Komponenten des Torsionsschwingungsdämpfers 1 bildet.
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In 5 ist rein schematisch ein Antriebsstrang 3 mit einem Torsionsschwingungsdämpfer 1 und einem Hybridmodul 57 in einem Kraftfahrzeug 38 in einer Draufsicht gezeigt, wobei in einer Quer-Front-Anordnung eine erste Antriebsmaschine 31, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, mit ihrer ersten Maschinenwelle 33 (Verbrennerwelle) und eine zweite Antriebsmaschine 32, beispielsweise eine elektrische Antriebsmaschine, mit einer zweiten Maschinenwelle 34 (Rotorwelle) entlang der Rotationsachse 2 und quer zu der Längsachse 58 und vor der Fahrerkabine 59 des Kraftfahrzeugs 38 angeordnet sind. Dieses Konzept wird als Hybridantrieb bezeichnet. Die elektrische Antriebsmaschine 32 ist hier koaxial zu einer Trennkupplung 60 angeordnet, bevorzugt als Baueinheit als sogenanntes Hybridmodul 57. Der Antriebsstrang 3 ist zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 38 mittels Antreiben eines linken Vortriebsrads 36 und eines rechten Vortriebsrads 37 (hier optional der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 38) mittels einer Drehmomentabgabe von zumindest einer der Antriebsmaschinen 31,32 eingerichtet. Die Drehmomentübertragung von der Verbrennungskraftmaschine 31 und von der elektrischen Antriebsmaschine 32 ist mittels der Trennkupplung 60 unterbrechbar. Die Rotorwelle 34 ist dauerhaft (oder mit einer weiteren nicht dargestellten Drehmomentkupplung trennbar) mit einem Getriebe 35 verbunden, welches beispielsweise als stufenlos-veränderbar übersetzendes Umschlingungsgetriebe ausgeführt ist.
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Zwischen den Antriebsmaschinen 31,32 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer 1 dämpfend und begrenzt drehmomentübertragend angeordnet, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer 1 beispielsweise gemäß einer Ausführungsform gemäß 1 bis 3 oder 4 ausgeführt ist. Die Eingangsseite 4 ist mit der Verbrennerwelle 33 verbunden. Die Ausgangsseite 5 ist mit einer Welle 23 (Eingangswelle) der Trennkupplung 60 drehmomentübertragend verbunden.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Torsionsschwingungsdämpfer wird mit geringer Bauraumforderung und mit geringen Kosten eine hervorragende Schwingungsmodulation und ein effizienter Schutz gegen Drehmoment-Überhöhungen erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Antriebsstrang
- 4
- Eingangsseite
- 5
- Ausgangsseite
- 6
- erstes Zwischenelement
- 7
- zweites Zwischenelement
- 8
- Energiespeicherelement
- 9
- Wälzkörper
- 10
- Drehmomentbegrenzereinheit
- 11
- erste Seitenscheibe
- 12
- zweite Seitenscheibe
- 13
- Fenster
- 14
- Vertiefung
- 15
- Erhöhung
- 16
- Lamellenpaket
- 17
- Innenlamellenkorb
- 18
- Außenlamellenkorb
- 19
- Korbanschlag
- 20
- Nabe
- 21
- Reibscheibe
- 22
- Tellerfeder
- 23
- Welle
- 24
- Nabenanschlag
- 25
- Verzahnung
- 26
- erster Zahn
- 27
- zweiter Zahn
- 28
- Kontaktseite
- 29
- Rückseite
- 30
- Umfangsrichtung
- 31
- Verbrennungskraftmaschine
- 32
- elektrische Antriebsmaschine
- 33
- Verbrennerwelle
- 34
- Rotorwelle
- 35
- Getriebe
- 36
- linkes Vortriebsrad
- 37
- rechtes Vortriebsrad
- 38
- Kraftfahrzeug
- 39
- Ringscheibe
- 40
- Getriebeeingangswelle
- 41
- Scheibenniete
- 42
- Federachse
- 43
- erster Nabenflansch
- 44
- zweiter Nabenflansch
- 45
- Scheibenzahn
- 46
- Rückseitenabstand
- 47
- Kontaktseitenabstand
- 48
- Anpressscheibe
- 49
- erster Reibbelag
- 50
- zweiter Reibbelag
- 51
- erste Erhebung
- 52
- zweite Erhebung
- 53
- erste Umfangs-Nut
- 54
- zweite Umfangs-Nut
- 55
- Außenlamelle
- 56
- Innenlamelle
- 57
- Hybridmodul
- 58
- Längsachse
- 59
- Fahrerkabine
- 60
- Trennkupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015211899 A1 [0002]
