DE102021103933A1

DE102021103933A1 - Dämpfungsvorrichtung mit Überlastschutzkupplung und verringertem ausgangsseitigem Massenträgheitsmoment; sowie Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102021103933A1
Application number: DE102021103933.9A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Waltz; Mathieu Bertheleme
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (2), mit einem Primärteil (3), einem relativ zu dem Primärteil (3) federgedämpft verdrehbar aufgenommenen Sekundärteil (4) und einer zwischen dem Sekundärteil (4) und einem Nabenelement (5) wirkend eingesetzten Überlastschutzkupplung (6), die unterhalb eines Grenzwertes eines zu übertragenden Drehmomentes permanent geschlossen ist und oberhalb dieses Grenzwertes, zumindest bei einem impulshaften Auftreten des zu übertragenden Drehmomentes, eine Relativverdrehung zwischen dem Sekundärteil (4) und dem Nabenelement (5) freigibt, wobei ein Fliehkraftpendel (7) vorhanden ist, dessen Träger (12) an dem Sekundärteil (4) befestigt ist. Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang (2) mit dieser Dämpfungsvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, vorzugsweise für einen hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Primärteil, einem relativ zu dem Primärteil federgedämpft verdrehbar aufgenommenen Sekundärteil und einer zwischen dem Sekundärteil und einem Nabenelement wirkend eingesetzten Überlastschutzkupplung, die unterhalb eines Grenzwertes eines zu übertragenden Drehmomentes permanent geschlossen ist und oberhalb dieses Grenzwertes, zumindest bei einem impulshaften Auftreten des zu übertragenden Drehmomentes, eine Relativverdrehung zwischen dem Sekundärteil und dem Nabenelement freigibt. Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit dieser Dämpfungsvorrichtung.
Gattungsgemäße in Antriebssträngen eingesetzte Dämpfungsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 2 765 331 A2 eine Leistungsübertragungsvorrichtung mit einem Dämpfungsbestandteil, einem Hystereseerzeugungsbestandteil sowie einem Drehzahlbegrenzungsbestandteil.
Somit sind bereits Dämpfungsvorrichtungen mit Drehmomentbegrenzern in Form von Überlastschutzkupplungen bekannt, wobei die Drehmomentbegrenzer auch an verschiedenen Positionen einsetzbar sind. Hierbei hat es sich jedoch herausgestellt, dass die verwendeten Federdämpfer häufig einen relativ komplexen Aufbau mit einer großen Bauteilanzahl sowie einer relativ großen Massenträgheit aufweisen. Die Drehmomentbegrenzer sind ferner meist möglichst nahe an den Dämpferfedern platziert, um bei einem Drehmomentimpuls diesen Bereich ausreichend zu schützen. Dies führt jedoch dazu, dass der mit der Getriebeeingangswelle im Betrieb weiter verbundene Bestandteil des Federdämpfers ein relativ großes Massenträgheitsmoment besitzt, was wiederum seitens der Getriebeeingangswelle und von dort weiter im Getriebe zu relativ hohen Drehmomentbelastungen führen kann. Die Getriebeeingangswelle und folglich die im Getriebe anschließenden Elemente, wie Zahnräder, etc. können dadurch in bestimmten Betriebszuständen überlastet werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen möglichst robust und langlebig einsetzbaren Federdämpfer zur Verfügung zu stellen, der auch bei Auftreten von Drehmomentimpulsen eine Überbelastung eines im Betrieb anschließenden Getriebes verhindert.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Fliehkraftpendel vorhanden ist, dessen Träger an dem Sekundärteil befestigt ist.
Dies hat den Vorteil, dass die Überlastschutzkupplung möglichst nahe an der Getriebeeingangswelle eingesetzt ist und zugleich das am Nabenelement und folglich im Betrieb mit der Getriebeeingangswelle verbundene Massenträgheitsmoment deutlich reduziert wird. Dadurch wird sowohl ein verlässlicher Schutz der Getriebeeingangswelle, als auch des Dämpfungsmechanismus des Federdämpfers erzielt.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Um die Drehmomentbelastung weiter zu reduzieren, wird es ebenfalls als vorteilhaft angesehen, wenn das Sekundärteil ein unmittelbar in Umfangsrichtung an einer Dämpferfeder abgestütztes Flanschelement aufweist, welches Flanschelement wiederum unmittelbar einen Eingang der Überlastschutzkupplung bildet.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Sekundärteil ein an dem Flanschelement befestigtes Halteblech aufweist, wobei ein Flanschbereich des Nabenelementes axial zwischen dem Flanschelement und dem Halteblech eingespannt ist. Dadurch kann die Überlastschutzkupplung radial möglichst weit nach innen verlagert werden.
Für eine möglichst effektive Wirkung der Überlastschutzkupplung ist es zuträglich, wenn das Flanschelement und das Halteblech jeweils einen an dem Nabenelement (direkt) anliegenden Reibbelag aufnehmen.
Wenn der Träger des Fliehkraftpendels über eine Vernietung an dem Halteblech befestigt ist, wird eine effiziente Montage sowie Befestigung der die Überlastschutzkupplung bildenden Teile umgesetzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass mehrere in Umfangsrichtung verteilt an dem Träger aufgenommene Pendelmassen des Fliehkraftpendels auf einer dem Flanschelement axial abgewandten Seite des Haltebleches angeordnet sind. Dadurch wird der Träger einfach herstellbar und ein kompakter axialer Aufbau wird ermöglicht.
Von Vorteil ist es zudem, wenn ein Ausgang der Überlastschutzkupplung unmittelbar durch das Nabenelement gebildet ist. Somit ist der Aufbau der Dämpfungsvorrichtung möglichst einfach gehalten.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung nach zumindest einen der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei das Primärteil mit einer Abtriebswelle eines Motors verbunden ist und das Nabenelement mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist.
In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß ein Bogenfederdämpfer (Dämpfungsvorrichtung) mit einer Rutschkupplung (Überlastschutzkupplung) und einem verringertem Massenträgheitsmoment an der Ausgangsseite (Ausgang der Überlastschutzkupplung) umgesetzt. Somit wird für den Impactfall ein ausgangsseitiges Massenträgheitsmoment möglichst gering ausgeführt, sodass nur das Massenträgheitsmoment der Nabe (Nabenelement) auf eine Ausgangswelle, vorzugsweise eine Getriebeeingangswelle, wirkt. Hierfür ist ein Fliehkraftpendel auf der Eingangsseite der Rutschkupplung, d.h. zwischen Torsionsschwingungsdämpfer (Dämpferfedern) und Rutschkupplung platziert.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.
Es zeigt die einzige 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei der nähere Aufbau einer Überlastschutzkupplung und eines Fliehkraftpendels gut zu erkennen ist.
Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung 1 ist im Betrieb in einem prinzipiell angedeuteten Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeuges, hier einem hybriden Antriebsstrang 2, eingesetzt. Die Dämpfungsvorrichtung 1 ist wirkend zwischen einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Abtriebswelle eines Motors, vorzugsweise eines Verbrennungsmotors, und einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes wirkend eingesetzt. Die Dämpfungsvorrichtung 1 dient folglich zum Dämpfen bestimmter Drehmomentspitzen, die zwischen dem Motor und dem Getriebe im Betrieb auftreten.
Die Dämpfungsvorrichtung 1 nach 1 weist einerseits ein gehäuseartiges Primärteil 3 auf, das im Betrieb bevorzugt unmittelbar mit dem der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Abtriebswelle des Motors drehfest verbunden ist. Neben dem Primärteil 3 weist die Dämpfungsvorrichtung 1 andererseits ein relativ zu dem Primärteil 3 federgedämpft verdrehbar aufgenommenes Sekundärteil 4 auf. Primärteil 3 und Sekundärteil 4 sind auf übliche Weise mittels mehrerer in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Dämpferfedern 9, hier in Form von Bogenfedern, federgedämpft relativ zueinander abgestützt.
Neben der federnden Abstützung des Primärteils 3 zu dem Sekundärteil 4 durch die Dämpferfedern 9 dient eine zusätzlich vorhandene Reibeinrichtung 17 zum Erzeugen der notwendigen Dämpfungswirkung, d. h. der Umwandlung der Bewegungsenergie in Abwärme. Die Reibeinrichtung 17 ist zwischen dem Primärteil 3 und dem Sekundärteil 4 wirksam eingesetzt und wirkt hemmend auf deren Relativverdrehung.
Das Sekundärteil 4 weist ein Flanschelement 10 auf, das sich von einem mit den Dämpferfedern 9 in Kontakt befindlichen Bereich aus radial nach innen weg erstreckt.
An dem Flanschelement 10 / Sekundärteil 4 ist unmittelbar eine Überlastschutzkupplung 6 angeordnet / eingesetzt. Das Flanschelement 10 bildet somit unmittelbar einen Eingang 11 der Überlastschutzkupplung 6 mit aus.
Zudem weist das Sekundärteil 4 ein Halteblech 13 auf, das mittels einer (zweiten) Vernietung 21 mit dem Flanschelement 10 verbunden ist / an diesem befestigt ist. Von der zweiten Vernietung 21 aus in radialer Richtung weiter nach innen ist das Halteblech 13 durch Ausbilden eines Absatzes 19 von dem Flanschelement 10 beabstandet. In dem dadurch gebildeten axialen Zwischenraum zwischen dem Flanschelement 10 und dem Halteblech 13 ist ein Flanschbereich 22 eines Nabenelementes 5, das einen Ausgang 8 der Überlastschutzkupplung 8 bildet, eingespannt.
Der Flanschbereich 22 ist unter Zwischenschaltung eines ersten Reibbelages 16a und eines zweiten Reibbelages 16b axial zwischen dem Flanschelement 10 und dem Halteblech 13 eingespannt.
Zusätzlich ist ein Fliehkraftpendel 7 vorhanden. Das Fliehkraftpendel 7 weist auf typische Weise einen Träger 12 und mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, an dem Träger 12 im Fliehkraftfeld (radial und in Umfangsrichtung) pendelbar aufgenommene Pendelmassen 14 auf. Das Fliehkraftpendel 7 dient folglich im Betrieb zur zusätzlichen Tilgung von Drehschwingungen im Antriebsstrang 2.
Erfindungsgemäß ist der Träger 12 des Fliehkraftpendels 7 an dem Sekundärteil 4 befestigt. Hierzu ist der Träger 12 mit einem Scheibenbereich 18 axial auf einer dem Flanschelement 10 axial abgewandten Seite 15 des Haltebleches 13 angelegt und über eine (erste) Vernietung 20 an diesem befestigt.
Es ist zudem erkennbar, dass die erste Vernietung 20 radial innerhalb der beiden (ersten und zweiten Reibbeläge 16a, 16b positioniert ist.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird durch die erfindungsgemäße Lösung die Getriebeeingangswelle effektiv und dauerhaft geschützt, indem die Funktion des Drehmomentbegrenzers (Überlastschutzkupplung 6) direkt auf die Nabe (Nabenelement 5) platziert wird.
Kerngedanke ist, das Massenträgheitsmoment an der Getriebeeingangswelle so stark wie möglich zu reduzieren, um im Falle einer auftretenden Beschleunigung der Getriebeeingangswelle (z.B. bei Impacts) die Belastung im Getriebe so gering wie möglich zu halten.
Der Drehmomentbegrenzer besteht aus einem Bogenfederflansch (Flanschelement 10) und aus einem Halteblech 13. Diese Teile werden als Belagträger genutzt und darauf werden die zwei Kupplungsbeläge (erste und zweite Reibbeläge 16a, 16b) montiert, die dazu dienen, die Funktion des Drehmomentbegrenzers zu gewährleisten. Das Halteblech 13 ist über eine (zweite) Vernietung 21 an den Bogenfederflansch gekoppelt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Fliehkraftpendel 7 nicht mehr direkt an die Nabe gekoppelt ist, sondern an dem Halteblech 13 mit Hilfe einer (ersten) Vernietung 20. Dieser Ansatz ermöglicht es weiterhin das Massenträgheitsmoment an der Getriebeeingangswelle zu reduzieren, da das Fliehkraftpendel 7 nicht direkt an die Nabe gekoppelt ist.
Zusammenfassend bedeutet dies, dass während eines Impacts, wenn der Drehmomentbegrenzer zu rutschen beginnt, nur das Massenträgheitsmoment der Nabe auf die Getriebeeingangswelle wirkt, sonst nichts Weiteres. Hingegen wirkt im normalen Zugbetrieb, wenn der Drehmomentbegrenzer nicht rutscht, das volle Massenträgheitsmoment von dem Bogenfederflansch bis hin zur Getriebeeingangswelle für eine gute Isolation. Also wird dann das Massenträgheitsmoment durch die Bestandteile 5, 13, 16a, 16b, 10, 20, 21, 7 bestimmt.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfungsvorrichtung
2: Antriebsstrang
3: Primärteil
4: Sekundärteil
5: Nabenelement
6: Überlastschutzkupplung
7: Fliehkraftpendel
8: Ausgang
9: Dämpferelement
10: Flanschelement
11: Eingang
12: Träger
13: Halteblech
14: Pendelmasse
15: Seite
16a: erster Reibbelag
16b: zweiter Reibbelag
17: Reibeinrichtung
18: Scheibenbereich
19: Absatz
20: erste Vernietung
21: zweite Vernietung
22: Flanschbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2765331 A2 [0002]

Claims

Dämpfungsvorrichtung (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (2), mit einem Primärteil (3), einem relativ zu dem Primärteil (3) federgedämpft verdrehbar aufgenommenen Sekundärteil (4) und einer zwischen dem Sekundärteil (4) und einem Nabenelement (5) wirkend eingesetzten Überlastschutzkupplung (6), die unterhalb eines Grenzwertes eines zu übertragenden Drehmomentes permanent geschlossen ist und oberhalb dieses Grenzwertes, zumindest bei einem impulshaften Auftreten des zu übertragenden Drehmomentes, eine Relativverdrehung zwischen dem Sekundärteil (4) und dem Nabenelement (5) freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fliehkraftpendel (7) vorhanden ist, dessen Träger (12) an dem Sekundärteil (4) befestigt ist.
Dämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (4) ein unmittelbar in Umfangsrichtung an einer Dämpferfeder (9) abgestütztes Flanschelement (10) aufweist, welches Flanschelement (10) wiederum unmittelbar einen Eingang (11) der Überlastschutzkupplung (6) bildet.
Dämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil (4) ein an dem Flanschelement (10) befestigtes Halteblech (13) aufweist, wobei ein Flanschbereich (22) des Nabenelementes (5) axial zwischen dem Flanschelement (10) und dem Halteblech (13) eingespannt ist.
Dämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschelement (10) und das Halteblech (13) jeweils einen an dem Nabenelement (5) anliegenden Reibbelag (16a, 16b) aufnehmen.
Dämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) des Fliehkraftpendels (7) über eine Vernietung (20) an dem Halteblech (13) befestigt ist.
Dämpfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Umfangsrichtung verteilt an dem Träger (12) aufgenommene Pendelmassen (14) des Fliehkraftpendels (7) auf einer dem Flanschelement (10) axial abgewandten Seite (15) des Haltebleches (13) angeordnet sind.
Dämpfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang (8) der Überlastschutzkupplung (6) unmittelbar durch das Nabenelement (5) gebildet ist.
Antriebsstrang (2) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Dämpfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Primärteil (3) mit einer Abtriebswelle eines Motors verbunden ist und das Nabenelement (5) mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist.