-
Die Erfindung betrifft einen Pendelwippendämpfer mit einer Verdrehachse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Antriebsstrang mit einem solchen Pendelwippendämpfer, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
-
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Pendelwippendämpfer bekannt. Beispielsweise sind aus der
DE 10 2019 121 204 A1 und der
DE 10 2019 121 205 A1 Konzepte bekannt, um die Steifigkeit einer rotierenden Welle beziehungsweise eines rotierenden Wellensystems in einem Antriebsstrang zu modulieren. Diese Pendelwippendämpfer umfassen eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite, welche (in beiden Richtungen) drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Zwischengeschaltet sind eine Mehrzahl von Wippenelementen (auch als Wippen bezeichnet) und eine Mehrzahl von Federelementen. Die Wippenelemente sind mittels zumindest eines Wälzkörpers an der Eingangsseite und/oder an der Ausgangsseite relativ verlagerbar abgestützt. Die Wälzkörper sind mittels der Federelemente zwischen der jeweiligen Übersetzungsbahn und komplementären Gegenbahn abrollbar eingespannt. Mittels dieses Pendelwippendämpfers ist der relative Verdrehwinkel zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite in einen Federweg der Federelemente umgewandelt. Mittels der Übersetzungsbahnen und der komplementären Gegenbahnen, welche ein Rampengetriebe bilden, ist ein Übersetzungsverhältnis einstellbar und damit eine Steifigkeit des Pendelwippendämpfers einstellbar. Vorteilhaft ist hierbei auch, dass das Übersetzungsverhältnis nicht konstant sein muss, sondern die Steigung des Rampengetriebes über den Verdrehwinkel der Eingangsseite zur Ausgangsseite veränderlich einstellbar ist. Ein weiterer Vorteil eines solchen Pendelwippendämpfers im Vergleich zu anderen Ausführungsformen ist, dass der Pendelwippendämpfer (nahezu) keine Hysterese-Eigenschaften, zumal beim Nulldurchgang, aufweist. Die bekannten Pendelwippendämpfer haben einen großen Bauraumbedarf und sind zum Verringern der Steifigkeit der rotierenden Welle eingerichtet.
-
Ferner ist aus der
DE 100 31 443 A1 ein Pendelwippendämpfer bekannt, der auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt 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 einen Pendelwippendämpfer mit einer Verdrehachse gemäß Anspruch 1, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Mitnehmerscheibe;
- - eine Flanschscheibe;
- - zumindest ein Energiespeicherelement zum Übertragen eines Drehmoments um die Verdrehachse zwischen der Mitnehmerscheibe und der Flanschscheibe;
- - eine Mehrzahl von Wippenelementen, welche mittels des zumindest einen Energiespeicherelements aneinander, an der Mitnehmerscheibe oder an der Flanschscheibe abgestützt sind; und
- - eine Mehrzahl von Wälzkörpern, mittels welchen die Mitnehmerscheibe und die Wippenelemente und/oder die Wippenelemente und die Flanschscheibe drehmomentübertragend verbunden sind, wobei die Wälzkörper jeweils zwischen zwei komplementären Rollenbahnen abrollbar gelagert sind.
-
Der Pendelwippendämpfer ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe einen mitnehmerseitigen Sicherungsanschlag und die Flanschscheibe einen korrespondierenden flanschseitigen Sicherungsanschlag umfasst, welche bei einem vorbestimmten maximalen Verdrehwinkel um die Verdrehachse miteinander in drehmomentübertragenden Kontakt gebracht sind.
-
Es wird im Folgenden auf die genannte Verdrehachse 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.
-
Funktional ist der Pendelwippendämpfer wie eingangs beschrieben und beispielsweise wie aus dem Stand der Technik bekannt ausgeführt. Von der Mitnehmerscheibe ist die Eingangsseite oder Ausgangsseite und von der Flanschscheibe entsprechend umgekehrt die Ausgangsseite oder die Eingangsseite gebildet. Das zumindest eine Energiespeicherelement ist wie das dort beschriebene Federelement eingerichtet und bevorzugt als Federelement ausgeführt, beispielsweise als Schraubendruckfeder (bevorzugt mit gerader Federachse). Die Wälzkörper sind zum reinen Abrollen auf den zugehörigen Rollenbahnen eingerichtet, es tritt also kein Schlupf auf. Die Rollenbahnen sind jeweils paarig an der jeweiligen Scheibe und dem Wippenelement angeordnet, also wie eingangs beschrieben als Übersetzungsbahn und komplementäre Gegenbahn. Während der Gesamtrollweg an der jeweiligen Übersetzungsbahn und komplementären Gegenbahn gleich ist, ist die Steigung, also der vertikale oder radiale Weganteil nicht zwangsläufig identisch, sondern meist unterschiedlich. Hierdurch ist ein Rampengetriebe mit einer gewünschten (bei der Auslegung einstellbaren) Übersetzung geschaffen. Gegen eine übermäßige Beanspruchung ist mitnehmerseitig zumindest ein Sicherungsanschlag und flanschseitig jeweils ein korrespondierender Sicherungsanschlag gebildet, welche bei einem maximalen Verdrehwinkel zwischen der Mitnehmerscheibe und der Flanschscheibe miteinander in drehmomentübertragenden Kontakt gebracht werden und somit den Pendelwippendämpfer kurzschließen. Die Komponenten Energiespeicherelement und Wälzkörper sind damit vor einem übermäßig großen Drehmoment sicher geschützt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind in beiden Drehmomentübertragungsrichtungen Sicherungsanschläge vorgesehen, beispielsweise im Einsatz in einem Kraftfahrzeug als Schubmoment und Zugmoment bezeichnet. Unter Umständen sind die maximalen Verdrehwinkel bezogen auf einen unbelasteten Zustand des Pendelwippendämpfers unterschiedlich groß.
-
Der hier vorgeschlagene Pendelwippendämpfer ist axial äußerst kompakt bauend, weil infolge der Integration der Sicherungsanschläge in die beiden Scheiben (also die Mitnehmerscheibe und die Flanschscheibe) ein sehr kompakter Aufbau ermöglicht ist. Der Pendelwippendämpfer ist beispielsweise für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingerichtet, um dort die Torsionssteifigkeit zu modulieren, beispielsweise die Wellensteifigkeit zu reduzieren bei gleichzeitig einem hohen Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung. Bei einer Ausführungsform sind die Rollenbahnen der Mitnehmerscheibe und/oder der Flanschscheibe in einer (technischen) Ebene angeordnet. Eine technische Ebene ist eine technische Annäherung an eine mathematische Ebene, also eine Ebene mit einer Höhenausdehnung und näherungsweise eben. Beispielsweise ist die technische Ebene durch die Dicke der Mitnehmerscheibe und/oder der Flanschscheibe definiert. Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt die Breite der betreffenden Rollenbahnen gleich der Dicke der zugehörigen Scheibe.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Pendelwippendämpfers vorgeschlagen, dass die Flanschscheibe in vollständiger axialer Überlappung mit dem zumindest einen Energiespeicherelement angeordnet ist, und bevorzugt hin zu zumindest einem der Energiespeicherelemente eine Ausnehmung aufweist, in welche das betreffende Energiespeicherelement bei einem vorbestimmten Verdrehwinkel eingetaucht ist.
-
Die Flanschscheibe erstreckt sich in axialer Richtung nicht über die axiale Ausdehnung des zumindest einen Energiespeicherelements hinaus. Beispielsweise ist die Flanschscheibe flach gestaltet, bevorzugt eben gestaltet. Beispielsweise weist die Flanschscheibe eine (axiale) Dicke auf, welche geringer ist als der Durchmesser einer Schraubendruckfeder, welche als Energiespeicherelement eingesetzt ist. Bevorzugt ist die Dicke beziehungsweise die axiale Gesamtausdehnung der Flanschscheibe kleiner oder gleich der Dicke beziehungsweise axialen Gesamtausdehnung der Mitnehmerscheibe.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Flanschscheibe zumindest eine Ausnehmung auf, wobei die Ausnehmung derart eingerichtet ist, dass bei einem maximalen Verdrehwinkel in der jeweiligen Verdrehrichtung eine Kollision mit dem in Umlaufrichtung benachbarten Energiespeicherelement ausgeschlossen ist, bevor die korrespondierenden Sicherungsanschläge miteinander in Kontakt kommen. Das Energiespeicherelement ist dann in diese Ausnehmung in Umlaufrichtung eingetaucht. Beispielsweise wird das als Schraubendruckfeder ausgeführte Energiespeicherelement zwar mittels des Wippenelements gestaucht, aber infolge der Relativbewegung zwischen dem Wippenelement und der Flanschscheibe ist der Verdrehwinkel der Flanschscheibe größer als der Federweg der betreffenden Schraubendruckfeder. In einer Ausführungsform ist die Relativbewegung zwischen dem Wippenelement und der Flanschscheibe in einer Verdrehrichtung (beispielsweise in einem Kraftfahrzeug in Schubrichtung) gering und an dieser Seite daher keine solche Ausnehmung vorgesehen, während in der anderen Verdrehrichtung (beispielsweise in einem Kraftfahrzeug in Zugrichtung) größer ist und an dieser Seite daher eine solche Ausnehmung vorgesehen ist. In einer Ausführungsform sind beidseits Ausnehmungen vorgesehen. Bevorzugt ist eine solche Ausnehmung für einen vorteilhaften Spannungsverlauf in der Flanschscheibe gerundet ausgeführt.
-
Die gesamte Mitnehmerscheibe und die gesamte Flanschscheibe sind axial zentral zwischen zwei jeweiligen Teilabschnitten der Wippenelemente angeordnet, wobei bevorzugt die gesamte Mitnehmerscheibe und/oder die gesamte Flanschscheibe einstückig gebildet sind.
-
Bei dieser Ausführungsform sind die Wippenelemente hinsichtlich ihrer flächig ausgedehnten Abschnitte zweigeteilt ausgeführt. Diese Teilabschnitte sind beispielsweise mittels Bolzen miteinander fest verbunden. Vorteilhaft ist hierbei auch, dass für die Wälzkörper somit eine breite Abstützung sowie auch bei großen Rollwegen die komplementären Rollenbahnen stets kollisionsfrei ausführbar sind.
-
Indem nun die gesamte Mitnehmerscheibe und die gesamte Flanschscheibe axial zwischen den Teilabschnitten der Wippenelemente angeordnet sind, ist von den Wippenelementen und/oder dem zumindest einen Energiespeicherelement die maximale axiale Ausdehnung des Pendelwippendämpfers gebildet. Besonders bevorzugt ist dabei die Mitnehmerscheibe und/oder die Flanschscheibe einstückig gebildet, beispielsweise als gestanztes Blechteil. Somit sind die Materialkosten, die Fertigungskosten und der Montageaufwand gering.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Pendelwippendämpfers vorgeschlagen, dass die Mitnehmerscheibe einen einstückig gebildeten motorseitigen Anschluss zum unmittelbaren Verbinden mit einer separaten Baugruppe eines Antriebsstrangs umfasst, und/oder
die Flanschscheibe einen einstückig gebildeten getriebeseitigen Anschluss zum unmittelbaren Verbinden mit einer separaten Baugruppe eines Antriebsstrangs umfasst.
-
Bei dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Bauteile und/oder die axiale Ausdehnung der Mitnehmerscheibe beziehungsweise der Flanschscheibe besonders gering. Beispielsweise ist ein solcher motorseitiger Anschluss unmittelbar mit der Motorwelle (beispielsweise Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine) und/oder ein solcher getriebeseitiger Anschluss unmittelbar mit einer Getriebeeingangswelle verbunden. In einer vorteilhaften Anwendung ist der Pendelwippendämpfer zwischen einer Verbrennerwelle und einer elektrischen Antriebsmaschine angeordnet, wobei bevorzugt der getriebeseitige Anschluss der Flanschscheibe mittelbar oder unmittelbar mit der Rotorwelle der elektrischen Antriebsmaschine verbunden ist. Ein solcher Anschluss ist beispielsweise von einer Aufnahme für eine Verschraubung, für eine Kerbverzahnung und/oder für eine stoffschlüssige Verbindung (beispielsweise Verschweißung) gebildet.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Pendelwippendämpfers vorgeschlagen, dass drei Wippenelemente und drei Energiespeicherelemente vorgesehen sind, wobei die Energiespeicherelemente von Schraubendruckfedern gebildet sind,
wobei bevorzugt die Wippenelemente mittels der Energiespeicherelemente aneinander und mittels den Wälzkörpern über die Rollenbahnen an der Mitnehmerscheibe und an der Flanschscheibe kraftübertragend abgestützt sind.
-
Bei dieser Ausführungsform ist eine verkippungsarme Bewegungsübertragung zwischen den Wippenelementen und den Schraubendruckfedern bei gleichzeitig einem großen erzielbaren Verdrehwinkel und einer akzeptablen Anzahl von Bauteilen gegeben. Zudem ist eine einfache Montierbarkeit geschaffen.
-
Bei einer Ausführungsform mit separat gebildeter Baugruppe der Wippenelemente mit den Energiespeicherelementen, welche allein mittels der Wälzkörper mit der Mitnehmerscheibe und der Flanschscheibe kraftübertragend verbunden sind, sind die Energiespeicherelemente aus dem unmittelbaren Drehmomentverlauf herausgehalten und können so allein gemäß dem Übersetzungsverhältnis der zwei Rampengetriebe zwischen der Flanschscheibe und den Wippenelementen sowie zwischen der Mitnehmerscheibe und den Wippenelementen ausgelegt werden.
-
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 zumindest einen Verbraucher; und
- - einen Pendelwippendämpfer nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
wobei die zumindest eine Antriebsmaschine und der zumindest eine Verbraucher mittels des Pendelwippendämpfers gegen Torsionsschwingungen gedämpft drehmomentübertragend verbunden sind.
-
Der Antriebsstrang ist zum Abgeben eines Drehmoments, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zum Vortrieb des selbigen, eingerichtet, wobei von der zumindest einen Antriebsmaschine in zumindest einem Betriebszustand die Drehmomentquelle gebildet ist. Das Drehmoment wird dann mittels der Maschinenwelle über ein Getriebe einem Verbraucher, in einem Kraftfahrzeug beispielsweise (unter anderem) zumindest einem Vortriebsrad, zur Verfügung gestellt. Der Pendelwippendämpfer ist beispielsweise zwischen einer (einzigen) Maschinenwelle und dem Getriebe im Drehmomentfluss angeordnet. Wie oben bereits beschrieben, ist (beispielsweise in einem Hybrid-Fahrzeug) der Pendelwippendämpfer zwischen den Maschinenwellen angeordnet, wobei eine Maschinenwelle eine Verbrennerwelle einer Verbrennungskraftmaschine und die andere Maschinenwelle eine Rotorwelle einer elektrischen Antriebsmaschine ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist kein Zweimassenschwungrad vorgesehen und die Vergleichmäßigung des Drehmoments allein mittels des Pendelwippendämpfers erzielt, wobei bevorzugt der Pendelwippendämpfer im Drehmomentfluss an der Stelle eines Zweimassenschwungrads angeordnet ist.
-
Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang ist eine geringe Geräuschemission und ein guter Schutz von empfindlichen Komponenten (beispielsweise einer elektrischen Antriebsmaschine) vor Torsionsschwingungen erzielbar. Mittels der Sicherungsanschläge ist zudem eine ausreichende Funktionssicherheit bauraumneutral geschaffen. Zugleich ist der Pendelwippendämpfer kostengünstig fertigbar und weist einen geringen axialen und zumindest unveränderten radialen Bauraumbedarf auf.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs antreibbar ist.
-
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.
-
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.
-
Gerade bei Hybrid-Fahrzeugen mit elektrischen Antriebsmaschinen ist es gewünscht, die elektrische Antriebsmaschine von Momentenschwankungen der Verbrennungskraftmaschine zu entkoppeln. Dafür ist ein Pendelwippendämpfer besonders vorteilhaft, weil damit beispielsweise mit steigendem Drehmoment eine zunehmende Weichheit des Antriebsstrangs einstellbar ist. Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang ist eine geringe Geräuschemission und ein guter Schutz von empfindlichen Komponenten (beispielsweise einer elektrischen Antriebsmaschine) vor Torsionsschwingungen erzielbar. Außerdem ist der Pendelwippendämpfer kostengünstig fertigbar. Zugleich ist der Pendelwippendämpfer in einer Ausführungsform, in welcher ein konventionell eingesetztes Zweimassenschwungrad ersetzt ist, zudem ein (zumindest axialer) Bauraumgewinn erzielbar.
-
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.
-
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: in einer geschnittenen Draufsicht ein Pendelwippendämpfer mit einem maximalen Verdrehwinkel;
- 2: in einer Schnittansicht der Pendelwippendämpfer gemäß 1; und
- 3: ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang.
-
In 1 ist in einer geschnittenen Draufsicht ein Pendelwippendämpfer 1 mit einem maximalen Verdrehwinkel (beispielsweise einem Schubwinkel) gezeigt. Die Schnittebene liegt zwischen dem (gemäß der Darstellung) vorderen (zweiten) Teilabschnitt 18 der Wippenelemente 6 und der Flanschscheibe 4 sowie Mitnehmerscheibe 3, wobei die Wälzkörper 7 und die (hier rein optional jeweils drei) Axialbolzen 32 der Wippenelemente 6 geschnitten sind. Es sei darauf hingewiesen, dass hier aufgrund der Wiederholungen gleicher Komponenten jeweils nur einmal (pars-prototo) bezeichnet sind. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass ohne Ausschluss der Allgemeinheit rein der besseren Verständlichkeit halber auf die Begriffe Zugmoment und Schubmoment Bezug genommen wird, wie sie in einem Antriebsstrang 23 eines Kraftfahrzeugs 31 (vergleiche 3) etabliert sind, also das Zugmoment mit einer Antriebsmaschine als Drehmomentquelle und das Schubmoment mit der Antriebsmaschine als Drehmomentsenke. Im Nachfolgenden wird zudem (rein optional) die Mitnehmerscheibe 3 als motorseitig und die Flanschscheibe 4 als getriebeseitig beschrieben.
-
Für viele Anwendungsfälle ist in Schubrichtung ein maximaler Verdrehwinkel 14 geringer beziehungsweise eine Übertragungskennlinie (zumindest im Mittel) härter als in Zugrichtung. Bei dieser Ausführungsform sind (rein optional) drei Wippenelemente 6 um jeweils 120° [einhundert und zwanzig Grad von 360°] zueinander versetzt konzentrisch zu der Verdrehachse 2 angeordnet. Die Wippenelemente 6 sind gegeneinander mittels der (hier rein optional als Schraubendruckfedern ausgeführten) Energiespeicherelemente 5 abgestützt. Radial-außen ist eine Mitnehmerscheibe 3 gebildet, welche hier (rein optional) Ring-artig gebildet ist und Öffnungen aufweist, welche jeweils eine (hier insgesamt sechs) erste scheibenseitige Rollenbahnen 8 umfassen. Die Mitnehmerscheibe 3 umfasst (beispielsweise zum radial-außenseitigen) Anschließen an eine (beispielsweise verbrennerseitige) Welle beziehungsweise an ein Schwungrad einen (dann beispielsweise verbrennerseitigen) Anschluss 19. Zentral ist eine Flanschscheibe 4 vorgesehen. Die Flanschscheibe 4 weist ebenfalls Öffnungen auf, welche jeweils eine (hier insgesamt drei) zweite scheibenseitige Rollenbahnen 9 umfassen. Die Flanschscheibe 4 umfasst (beispielsweise zum zentralen) Anschließen an eine (beispielsweise getriebeseitige) Welle einen (dann beispielsweise getriebeseitigen) Anschluss 20, welcher hier rein optional mittels kranzartig angeordneten Durchgangsbohrungen zum Aufnehmen eine Mehrzahl von Schrauben eingerichtet ist. Die Flächennormalen der scheibenseitigen Rollenbahnen 8,9 weisen im Mittel radial-einwärts. Die Wippenelemente 6 sind jeweils mittels komplementärer wippenseitiger Rollenbahnen 10,11, deren Flächennormalen der scheibenseitigen Rollenbahnen 8,9 im Mittel radial-auswärts weisen, über die zwischen den komplementären Paaren von Rollenbahnen (also erste Rollenbahnen 8,10 und zweite Rollenbahnen 9,11) abwälzbaren Wälzkörper 7 abgestützt. Es ist dabei insgesamt ein solches Rampengetriebe geschaffen, dass aus einer Neutrallage 33 der Flanschscheibe 4 relativ zu der Mitnehmerscheibe 3 die Wippenelemente 6 radial-einwärts gezwungen werden und in der Folge die Energiespeicherelemente 5 gestaucht werden. Die minimale Vorspannung der Energiespeicherelemente 5 beziehungsweise der radiale Vektoranteil der Vorspannkraft in der Neutrallage 33 ist ausreichend, um die Wälzkörper 7 definiert, also schlupffrei, an den Rollenbahnen 8,10,9,11 zu halten. Eine relative Bewegung ist einzig mittels Abwälzen der Wälzkörper 7 möglich.
-
Zum Schutz der Energiespeicherelemente 5, der Wälzkörper 7 und/oder der relativen Zuordnung von den Wälzkörpern 7 zu den zugehörigen Rollenbahnen 8,10,9,11 ist hier (rein optional beidseits) bei einem vorbestimmten maximalen, beispielsweise Schub-seitigen, Verdrehwinkel 14 ein Schubanschlag 34 und bei einem vorbestimmten maximalen, beispielsweise Zug-seitigen, Verdrehwinkel 15 ein Zuganschlag 35 gebildet. Jeder der Anschläge 34,35 ist von einem flanschseitigen Sicherungsanschlag 13 und einem mitnehmerseitigen Sicherungsanschlag 12 gebildet. Damit ist der Pendelwippendämpfer 1 in der Anschlagsituation (wie hier gezeigt mit maximalem Verdrehwinkel, beispielsweise Schubwinkel) kurzgeschlossen. Das Drehmoment wird also unmittelbar von der Flanschscheibe 4 auf die Mitnehmerscheibe 3 (beziehungsweise bei maximalem Zugwinkel umgekehrt) übertragen. Die Wippenelemente 6, Wälzkörper 7, Rollenbahnen 8,10,9,11 und Energiespeicherelemente 5 sind dann vor einem übermäßigen Drehmoment geschützt.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass der Pendelwippendämpfer 1 auch umgekehrt einsetzbar ist, wobei die Zugrichtung und Schubrichtung umgekehrt sind und/oder die Mitnehmerscheibe 3 getriebeseitig und die Flanschscheibe 4 motorseitig angeordnet ist.
-
Bei dieser Ausführungsform ist die Flanschscheibe 4 eine einzige (rein optional ebene) Scheibe, wie auch die Mitnehmerscheibe 3. Die Sicherungsanschläge 12,13 sind als Zahn-artige Fortsätze der Scheiben mit Erstreckung in radialer Richtung und mit (rein optional beidseits) Anschlagflächen in Umlaufrichtung gebildet. Damit ist ein sehr geringer axialer Bauraum erzielt (vergleiche 2).
-
Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform weist die Flanschscheibe 4 (rein optional einzig Schub-seitig) eine Ausnehmung 16 auf, mittels welcher bei einem maximalen Verdrehwinkel 14 eine Kollision mit dem in Umlaufrichtung benachbarten Energiespeicherelement 5 ausgeschlossen ist, bevor die korrespondierenden Sicherungsanschläge 12,13 miteinander in Kontakt kommen.
-
In 2 ist in einer Schnittansicht der Pendelwippendämpfer 1 gemäß 1 in der Neutrallage 33 gezeigt. In dieser Schnittebene liegt ein Axialbolzen 32, welcher die beiden Teilabschnitte 17,18 des betreffenden Wippenelements 6 miteinander verbindet. Ebenso ist in dieser Schnittebene ein (flanschseitiger) Wälzkörper 7 angeordnet, welcher radial-innen auf der (zwei-geteilten) wippenseitigen Rollenbahn 11 und radial-außen auf der flanschseitigen Rollenbahn 9 abwälzend abgestützt ist. Die Mitnehmerscheibe 3 und die Flanschscheibe 4 sind axial zwischen den beiden Teilabschnitten 17,18 der Wippenelemente 6 angeordnet und weisen keine solche axiale Ausdehnung auf, welche sich über die Wippenelemente 6 und über die Energiespeicherelemente 5 hinaus erstreckt. Vielmehr ist in dieser vorteilhaften Ausführungsform sowohl die Mitnehmerscheibe 3 als auch die Flanschscheibe 4 eben und einstückig ausgeführt. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Mitnehmerscheibe 3 und/oder die Flanschscheibe 4 Rippen oder ähnliche Elemente, beispielsweise zum Versteifen, wobei die axiale Ausdehnung dann ebenfalls nicht über diejenige Ausdehnung der Wippenelemente 6 und/oder der Energiespeicherelemente 5 hinausragt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Mitnehmerscheibe 3 und/oder die Flanschscheibe 4 mehrstückig gebildet.
-
In 3 ist ein Kraftfahrzeug 31 mit einem Antriebsstrang 23 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 31 weist eine Längsachse 36 und eine Motorachse 37 auf, wobei die Motorachse 37 quer vor der Fahrerkabine 38 angeordnet ist. Der Antriebsstrang 23 umfasst eine erste Baugruppe 21 und eine zweite Baugruppe 22. Die Erste Baugruppe 21 umfasst eine erste Antriebsmaschine 24, welche vorzugsweise als Verbrennungskraftmaschine 24 ausgeführt ist, und eine erste Maschinenwelle 26 (dann beispielsweise die Verbrennerwelle 26). Die zweite Baugruppe 22 umfasst hier eine elektrische Antriebsmaschine 25 (hier als sogenanntes Hybridmodul ausgeführt) mit einer Rotorwelle 27 sowie ein Getriebe 28 (hier beispielsweise ein Umschlingungsgetriebe [CVT]). Die Verbrennerwelle 26 ist mittels eines Pendelwippendämpfers 1 über eine Rotorwelle 27 mit einem Getriebe 28 (eingangsseitig) drehmomentübertragend verbunden. Ausgangsseitig ist das Getriebe 28 mit einem linken Vortriebsrad 29 und einem rechten Vortriebsrad 30 verbunden. Mittels beider Antriebsmaschinen 24,25 beziehungsweise über deren Maschinenwellen 26,27 ist gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten ein (Zug-) Drehmoment für den Antriebsstrang 23 abgebbar. Die Vortriebsräder 29,30 sind von den Antriebsmaschinen 24,25 somit mit einer (bevorzugt veränderbaren) Übersetzung versorgbar. Es ist aber auch ein (Schub-) Drehmoment aufnehmbar, beispielsweise mittels der Verbrennungskraftmaschine 24 zum Motorbremsen und/oder mittels der elektrischen Antriebsmaschine 25 zur Rekuperation von Bremsenergie. Mittels des Pendelwippendämpfers 1 ist eine gewünschte Drehmomentsteifigkeit des Antriebsstrangs 23, hier im Speziellen der Verbrennerwelle 26 im Übergang in die Rotorwelle 27, vorbestimmt moduliert, beispielsweise ergänzend oder ersatzweise für ein Zweimassenschwungrad.
-
Mit dem hier vorgeschlagenen Pendelwippendämpfer ist bei hoher Funktionssicherheit ein axial kompakter Aufbau geschaffen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Pendelwippendämpfer
- 2
- Verdrehachse
- 3
- Mitnehmerscheibe
- 4
- Flanschscheibe
- 5
- Energiespeicherelement
- 6
- Wippenelement
- 7
- Wälzkörper
- 8
- mitnehmerseitige Rollenbahn
- 9
- flanschseitige Rollenbahn
- 10
- äußere wippenseitige Rollenbahn
- 11
- innere wippenseitige Rollenbahn
- 12
- mitnehmerseitiger Sicherungsanschlag
- 13
- flanschseitiger Sicherungsanschlag
- 14
- Schub-seitiger Verdrehwinkel
- 15
- Zug-seitiger Verdrehwinkel
- 16
- Ausnehmung
- 17
- erster Teilabschnitt
- 18
- zweiter Teilabschnitt
- 19
- verbrennerseitiger Anschluss
- 20
- getriebeseitiger Anschluss
- 21
- erste Baugruppe
- 22
- zweite Baugruppe
- 23
- Antriebsstrang
- 24
- Verbrennungskraftmaschine
- 25
- elektrische Antriebsmaschine
- 26
- Verbrennerwelle
- 27
- Rotorwelle
- 28
- Getriebe
- 29
- linkes Vortriebsrad
- 30
- rechtes Vortriebsrad
- 31
- Kraftfahrzeug
- 32
- Axialbolzen
- 33
- Neutrallage
- 34
- Schubanschlag
- 35
- Zuganschlag
- 36
- Längsachse
- 37
- Motorachse
- 38
- Fahrerkabine
