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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Eingangsteil und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung begrenzt um die Drehachse gegenüber diesem verdrehbaren Ausgangsteil, wobei in dem Drehschwingungsdämpfer eine einen Reibeingriff mit einem vorgegebenen Reibmoment einstellende Drehmomentbegrenzungseinrichtung vorgesehen ist, bei der zumindest zwei Reibbeläge gegenüber zugehörigen Gegenreibflächen axial vorgespannt sind.
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Aus den Druckschriften
DE 10 2021 100 266 A1 ,
DE 10 2020 110 231 A1 ,
DE 10 2020 100 390 A1 ,
DE 10 2019 133 617 A1 ,
DE 10 2020 132 171 A1 ,
DE 10 2018 103 536 A1 ,
DE 10 2017 115 902 A1 und
WO 2021/190696 A1 sind Drehschwingungsdämpfer für Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen mit einem Eingangsteil und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung begrenzt gegenüber diesem verdrehbaren Ausgangsteil bekannt, die jeweils der Federeinrichtung nachgeschaltet eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung aufweisen, bei der zumindest zwei Reibbeläge mit Gegenreibflächen einen Reibeingriff bilden, der das anstehende Drehmoment bis zu einem vorgegebenen Grenzmoment überträgt. Bei einem das Grenzmoment überschreitenden Drehmoment rutschen die Reibbeläge gegenüber den Gegenreibflächen, so dass das übertragbare Drehmoment auf das Grenzmoment beschränkt wird. Hierbei ist es für den Drehschwingungsdämpfer und die nachfolgenden Antriebsstrangbauteile wichtig, dass das Grenzmoment über die Nutzung der Drehmomentbegrenzungseinrichtung gleichmäßig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Drehschwingungsdämpfer mit einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, einen derartigen Drehschwingungsdämpfer vorzuschlagen, dessen Grenzmoment über die Nutzung der Drehmomentbegrenzungseinrichtung konstant ist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Der vorgeschlagene Drehschwingungsdämpfer dient der Drehschwingungsisolation in einem Antriebsstrang, insbesondere in einem Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Drehschwingungsdämpfer kann beispielsweise direkt an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufgenommen, in einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung, einem Rotor einer Elektromaschine zugeordnet oder in anderer Weise im Antriebsstrang vorgesehen sein. Das Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers ist um eine Drehachse verdrehbar angeordnet. Ein Ausgangsteil ist entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung begrenzt um die Drehachse gegenüber dem Eingangsteil angeordnet.
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Der Drehschwingungsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ein eine Ringkammer für die Federeinrichtung bildendes und die Federeinrichtung eingangsseitig beaufschlagendes Eingangsteil und ein die Federeinrichtung ausgangsseitig beaufschlagendes Flanschteil enthalten. Das Flanschteil kann mit einer Ausgangsnabe und zumindest einem Teil der Sekundärschwungmasse verbunden sein, wobei ein weiterer Teil oder im Wesentlichen die gesamte Sekundärschwungmasse in einer der Ausgangsnabe nachgeschalteten Antriebstrangeinrichtung, beispielsweise einer Doppelkupplung, einem Rotor oder dergleichen vorgesehen sein kann. Alternativ kann das Flanschteil mit einer Sekundärschwungmasse verbunden sein, die mit einer Kupplungsdruckplatte eine Reibungskupplung bildet.
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In weiteren Ausführungsformen kann der Drehschwingungsdämpfer innerhalb einer Reib- oder Doppelkupplung angeordnet sein oder eine Kupplungsscheibe mit eingangsseitigen Reibbelägen, einem Eingangsflansch oder dergleichen bilden, wobei das Ausgangsteil eine Ausgangsnabe enthält oder mit einer solchen verbunden ist. Die Drehmomentbegrenzungseinrichtung ist hierbei bevorzugt der zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil angeordneten Federeinrichtung nachgeschaltet.
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Die Federeinrichtung kann über den Umfang verteilt und über den Umfang auf einem einzigen oder mehreren Durchmessern angeordnete Schraubendruckfedern, beispielsweise kurze lineare oder lange auf ihren Einsatzdurchmesser vorgebogene Bogenfedern oder Federpakete mit mehreren ineinander geschachtelten Schraubendruckfedern enthalten. Die Federeinrichtung und damit der Drehschwingungsdämpfer kann mehrere Dämpferstufen mit unterschiedlichen Steifigkeiten über den Verdrehwinkel zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil enthalten. Die Schraubendruckfedern oder Federpakete können hierzu parallel oder seriell wirksam angeordnet sein oder bei verschiedenen Verdrehwinkeln eingangsseitig und ausgangsseitig beaufschlagt sein.
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Dem Eingangsteil und/oder insbesondere dem Ausgangsteil kann zumindest ein Fliehkraftpendel mit über den Umfang verteilt mittels Pendellagern im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Drehschwingungsdämpfers pendelfähig aufgehängten Pendelmassen zugeordnet sein.
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Innerhalb des Drehschwingungsdämpfers, insbesondere radial innerhalb der Federeinrichtung nachgeschaltet ist eine einen Reibeingriff mit einem vorgegebenen Reibmoment einstellende Drehmomentbegrenzungseinrichtung. Die Drehmomentbegrenzungseinrichtung ist hierbei in den Drehmomentfluss des Drehschwingungsdämpfers geschaltet und überträgt über den Reibeingriff das an dem Eingangsteil anstehende Drehmoment auf das Ausgangsteil und umgekehrt. Der Reibeingriff ist auf ein vorgegebenes Grenzmoment ausgelegt. Wird dieses Grenzmoment überschritten, rutschen die Reibpartner des Reibeingriffs um die Drehachse gegeneinander und das über den Drehschwingungsdämpfer übertragbare Drehmoment wird auf das Grenzmoment beschränkt. Der Reibeingriff wird hierbei mittels zumindest zweier Reibbeläge und ihren zugehörigen Gegenreibflächen eingestellt, die jeweils eine axial vorgespannte Reibpaarung bilden. Um ein gleichmäßiges Verhalten der Drehmomentbegrenzungseinrichtung über einen Nutzungsparameter dieser, beispielsweise der Betriebszeit, einer Laufstrecke der sich bei aktiver Drehmomentbegrenzungseinrichtung gegeneinander verdrehenden Reibbeläge und Gegenreibflächen, beispielsweise bei einem gegebenenfalls vorhandenen Einlaufen der Reibpaarungen mit sich über einen zeitlichen Verlauf des Nutzungsparameters der Drehmomentbegrenzungseinrichtung änderndem Reibeigenschaften, beispielsweise dem Reibwert und/oder ein sich über den Nutzungsparameter wie beispielsweise die Betriebszeit änderndes Langzeitverhalten der Reibeigenschaften mit sich an den Reibbelägen und/oder an den Gegenreibflächen und damit ein sich über den Nutzungsparameter änderndes Grenzmoment zu vermeiden, weisen zumindest zwei Reibpaarungen aus einem Reibbelag und einer Gegenreibfläche sich über den Nutzungsparameter zumindest annähernd kompensierende Reibeigenschaften auf. Hierbei können die Eigenschaften der Gegenreibflächen, beispielsweise deren Fläche, Material, Textur wie Oberflächengestaltung, -rauigkeit und dergleichen unterschiedlich wie gegenläufig und/oder bevorzugt die Reibbeläge mit unterschiedlichen Reibwerkstoffen mit sich zumindest annähernd über den Nutzungsparameter der Drehmomentbegrenzungseinrichtung kompensierenden Reibwerten entsprechend ausgewählt und zur Erzielung eines im Wesentlichen gegenläufigen Reibwertverhaltens aufeinander abgestimmt sein. Unter zumindest annähernd kompensierenden Reibeigenschaften der Reibpaarungen ist ein zeitlicher Verlauf dieser über den Nutzungsparameter wie beispielsweise die Betriebszeit zu verstehen, der zumindest gegenüber einer Ausbildung von gleichen Reibpaarungen verbessert ist, das heißt einen gleichmäßigeren Verlauf des Grenzmoments über den Nutzungsparameter ermöglicht. Unter einem Nutzungsparameter ist in bevorzugter Weise die aktive Zeit der Drehmomentbegrenzungseinrichtung beziehungsweise in einer weiteren, von dem erfinderischen Gedanken umfassten Betrachtungsweise das sich kompensierende Verhalten der Reibpaarungen über die Laufstrecke der sich gegeneinander verdrehenden Reibpartner bei aktiver Drehmomentbegrenzungseinrichtung zu verstehen. Beispielsweise können zur Kompensation der sich ändernden Reibeigenschaften der Reibpartner zumindest ein Reibbelag mit sich über den Nutzungsparameter vergrö-ßernden und zumindest ein Reibbelag mit sich über den Nutzungsparameter verringernden Reibwerten miteinander kombiniert sein. Reibbeläge mit derart unterschiedlichem Verhalten können durch unterschiedliche Herstellung, beispielsweise mittels Wickel-, Massepress- oder 3D-Druckverfahren hergestellte Reibbeläge mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren wie beispielsweise Herstellungstemperaturprogrammen, Lösungsmittelmengen wie beispielsweise Wassermengen, Druckprogrammen oder dergleichen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können unterschiedliche Materialzusammensetzungen, beispielsweise unterschiedliche Anteile von Faserstoffen wie beispielsweise Glas-, Kunststoff- wie beispielsweise Aramid- und/oder Kohlefasern oder -partikel, Füllstoffen, Harzen und dergleichen und/oder unterschiedliche Oberflächenbehandlungen vorgesehen sein.
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Die Einstellung des Reibeingriffs erfolgt beispielsweise in einer Anordnung, bei der ein flanschförmiges Bauteil von zwei miteinander verbundenen, das flanschförmige Bauteil unter Zwischenlegung zweier unterschiedlicher Reibbeläge zwischen sich aufnehmenden Stützscheiben axial eingespannt ist. Beispielsweise kann der Reibeingriff zwischen einem zwischen zwei axial beabstandeten Stützscheiben axial eingespannten Flanschteil eingestellt sein, wobei auf einer Seite des Flanschteils ein erster Reibbelag mit einem ersten Reibwerkstoff mit einem Reibwertverhalten über den Nutzungsparameter und auf der anderen Seite ein zweiter Reibbelag mit einem zum Reibwertverhalten des ersten Reibwerkstoffs gegenläufigen Reibwertverhalten über den Nutzungsparameter angeordnet ist. Beispielsweise kann das Flanschteil bevorzugt im Bereich dessen Außenumfangs neben der Ausbildung des bevorzugt im Bereich seines Innenumfangs ausgebildeten Reibeingriffs zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Federeinrichtung vorgesehen sein. Hierbei können die Stützscheiben mit einer Ausgangsnabe oder einer mit einer Kupplungsdruckplatte eine Reibungskupplung bildenden Sekundärschwungmasse verbunden sein.
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Die Reibbeläge können an dem Flanschteil angeordnet sein, wobei jeweils zugehörige Gegenreibflächen drehfest den Stützscheiben zugeordnet sind. Alternativ kann das Flanschteil beidseitig Gegenreibflächen ausbilden, die mit den Stützscheiben drehfest zugeordneten Reibbelägen den Reibeingriff bilden.
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Die axiale Vorspannung der Reibbeläge gegenüber ihren Gegenreibflächen kann mittels zumindest eines axial wirksamen Federelements vorgesehen sein, welches zwischen zumindest einem Reibbelag und einer Stützscheibe angeordnet ist. Hierbei kann die entsprechende, gegenüber dem Reibbelag wirksame Gegenreibfläche an einer drehfest mit der betreffenden Stützscheibe verbundenen Gegenreibscheibe angeordnet sein, wobei die Gegenreibscheibe drehfest mit der Stützscheibe verbunden und axial zwischen der Gegenreibscheibe und der betreffenden Stützscheibe das axial wirksame Federelement, beispielsweise eine Tellerfeder angeordnet ist. Das Federelement kann ebenfalls mit der betreffenden Stützscheibe drehfest verbunden sein. Alternativ zu der Verwendung eines axial wirksamen Federelements, kann das Flanschteil selbst axial elastisch wirksam ausgebildet sein, indem es in dem zwischen die Stützscheiben eintauchenden Bereich einen tellerfederartigen Kraftrand aufweist, der axial zwischen den beiden Stützscheiben vorgespannt ist, wobei beispielsweise an dem Flanschteil beidseitig Reibbeläge oder Gegenreibflächen ausgebildet sein können und die Stützscheiben entsprechend Gegenreibflächen oder Reibbeläge enthalten.
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In einer alternativen Ausführungsform der Drehmomentbegrenzungseinrichtung kann der Reibeingriff mittels einer Lamellenkupplung mit mehreren wechselweise geschichteten Lamellen mit unterschiedlichen Reibwertentwicklungen über den Nutzungsparameter vorgesehen sein. Hierbei sind die wechselweise mit unterschiedlichen, in bevorzugter Weise sich kompensierenden Reibwertentwicklungen bestückten Lamellen an einem ersten aus- oder eingangsseitig der Drehmomentbegrenzungseinrichtung verbundenen Lamellenträger und die die Gegenreibflächen enthaltenden Lamellen an einem zweiten komplementär aus- oder eingangsseitig verbundenen Lamellenträger drehfest aufgenommen. Die Lamellen mit den Reibbelägen und die Lamellen mit den Gegenreibflächen sind wechselweise zu einem Lamellenpaket geschichtet, welches axial beidseitig beispielsweise von einer Tellerfeder zwischen zwei Axialanschlägen vorgespannt ist.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 den oberen Teil eines um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Drehschwingungsdämpfers mit einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung in schematischer Schnittdarstellung und
- 2 ein Diagramm zur Darstellung der Reibwertentwicklung der Reibbeläge über einen Nutzungsparameter der Drehmomentbegrenzungseinrichtung.
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Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Drehschwingungsdämpfers 1 in schematischer Schnittdarstellung. Das, die Ringkammer 3 bildende Eingangsteil 2 ist radial innen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und nimmt radial außen die Federeinrichtung 4 mit den über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern 5 in der Ringkammer 3 auf und beaufschlagt die Federeinrichtung 4 in Umfangsrichtung.
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Das Ausgangsteil 6 enthält radial innerhalb der Federeinrichtung 4 die Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 und die Ausgangsnabe 8. Die Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 ist zwischen der Federeinrichtung 4 und der Ausgangsnabe 8 wirksam angeordnet und enthält das die Federeinrichtung 4 ausgangsseitig in Umfangsrichtung beaufschlagende Flanschteil 9 und die beiden axial beabstandeten und radial innen miteinander und mit der Ausgangsnabe 8 verbundenen, beispielsweise vernieteten Stützscheiben 10, 11. Das Flanschteil 9 und die Stützscheiben 10, 11 überschneiden sich radial, wobei das Flanschteil 9 zwischen den Stützscheiben axial eingespannt ist. Der Reibeingriff 12 der Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 ist zwischen dem Flanschteil 9 und den Stützscheiben 10, 11 unter Zwischenlegung der Reibbeläge 13, 14 ausgebildet.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Reibbelag 13 fest mit der Stützscheibe 10 verbunden und der Reibbelag 14 drehfest und axial begrenzt verlagerbar in die Stützscheibe 11 eingehängt. Zwischen der Stützscheibe 11 und dem Reibbelag 14 ist das axial wirksame Federelement 15, beispielsweise eine Tellerfeder axial eingespannt und in bevorzugter Weise drehfest mit der Stützscheibe 11 verbunden, um Relativverdrehungen zwischen Federelement und Reibbelag 14 beziehungsweise Stützscheibe 11 zu vermeiden. Das Flanschteil 9 ist axial schwimmend angeordnet, so dass die Reibbeläge 13, 14 im Wesentlichen mit derselben Vorspannkraft gegen die Gegenreibflächen 16, 17 des Flanschteils axial vorgespannt sind und den Reibeingriff 12 zwischen der Federeinrichtung 4 und der Ausgangsnabe 8 bis zu einem vorgegebenen Grenzmoment ausbilden, so dass der Drehschwingungsdämpfer 1 Drehmoment bis zum Grenzmoment überträgt und die Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 bei Drehmomenten über dem Grenzmoment rutscht.
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Abhängig von ihren Reibwerkstoffen, ihrer Herstellung, Alterung und/oder dergleichen zeigen die Reibbeläge 13, 14 über zumindest einen Nutzungsparameter der Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7, beispielsweise deren aktive Zeit, Betriebszeit, über Laufstrecken bei einer Verdrehung zwischen den Reibbelägen 13, 14 und den Gegenreibflächen 16, 17 bei aktiver Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 und dergleichen ein variables Reibwertverhalten. Um das Grenzmoment über diesen zumindest einen Nutzungsparameter zumindest annähernd konstant zu halten, sind Reibbeläge 13, 14 mit unterschiedlichem Reibwertverhalten über den Nutzungsparameter vorgesehen, die sich über den Nutzungsparameter im Wesentlichen komplementär verhalten, so dass sich das unterschiedliche Reibwertverhalten zumindest annähernd kompensiert, wodurch das Grenzmoment über den Nutzungsparameter zumindest konstanter ausgebildet ist als bei einer Verwendung identischer Reibbeläge.
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Die 2 zeigt unter Bezug auf den Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 das Diagramm 18 des Reibwerts R der Reibbeläge 13, 14 über den Nutzungsparameter N, beispielsweise die Betriebszeit oder den Laufweg der Reibbeläge 13, 14 bei aktiver Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7.
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Die Kurve 19 zeigt den Reibwertverlauf R1 (N) des Reibbelags 13 über den Nutzungsparameter N. Der Reibwertverlauf R1 (N) ist degressiv ausgebildet, das heißt zu Beginn des Nutzungsparameters N weist der Reibbelag 13 einen hohen Reibwert auf, der während der Einlaufphase bis zu einem asymptotischen Verlauf mit dem Reibwert R1L abfällt. Die Kurve 20 zeigt den Reibwertverlauf R2(N) über den Nutzungsparameter N. Der Reibwertverlauf R2(N) ist progressiv ausgebildet und steigt während der Einlaufphase stark an und nähert sich asymptotisch bei langen Nutzungsparametern dem Reibwert R2L. Durch Parallelschaltung der Reibmomente der Reibbeläge 13, 14 in der Drehmomentbegrenzungseinrichtung 7 addieren sich die Reibwerte der Reibbeläge 13, 14 bei gleichen Nutzungsparametern, so dass sie sich gegenseitig zu dem in der Kurve 21 dargestellten hier in idealer Weise geradlinig dargestellten Reibwert RGrenz des Grenzmoments über den Nutzungsparameter N kompensieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Eingangsteil
- 3
- Ringkammer
- 4
- Federeinrichtung
- 5
- Schraubendruckfeder
- 6
- Ausgangsteil
- 7
- Drehmomentbegrenzungseinrichtung
- 8
- Ausgangsnabe
- 9
- Flanschteil
- 10
- Stützscheibe
- 11
- Stützscheibe
- 12
- Reibeingriff
- 13
- Reibbelag
- 14
- Reibbelag
- 15
- Federelement
- 16
- Gegenreibfläche
- 17
- Gegenreibfläche
- 18
- Diagramm
- 19
- Kurve
- 20
- Kurve
- 21
- Kurve
- d
- Drehachse
- N
- Nutzungsparameter
- R
- Reibwert
- RGrenz
- Reibwert
- R1L
- Reibwert
- R1(N)
- Reibwertverlauf
- R2L
- Reibwert
- R2(N)
- Reibwertverlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102021100266 A1 [0002]
- DE 102020110231 A1 [0002]
- DE 102020100390 A1 [0002]
- DE 102019133617 A1 [0002]
- DE 102020132171 A1 [0002]
- DE 102018103536 A1 [0002]
- DE 102017115902 A1 [0002]
- WO 2021190696 A1 [0002]
