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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, die beispielsweise zu einer Kupplungsvorrichtung, wie etwa zu einer Reibungskupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug gehört.
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Die Dokumente
DE 10 2006 028 552 und
DE 10 2011 086 532 offenbaren jeweils eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein Drehmomenteingangselement aufweist, das für die Kopplung an die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist und Führungsscheiben und eine Reibplatte umfasst, sowie ein Drehmomentausgangselement, das von einer gerillten mittleren Nabe gebildet ist und für die Kopplung an eine Getriebeeingangswelle vorgesehen ist. Das Drehmomenteingangselement ist in Bezug auf das Drehmomentausgangselement schwenkbar. Zwischen dem Drehmomenteingangselement und dem Drehmomentausgangselement sind elastische Organe und Reibmittel angebracht, die ein Hysteresemoment erzeugen können. Darüber hinaus ist ein Halter drehbar an das Drehmomentausgangselement gekoppelt, wobei Pendelmassen beweglich an dem Halter angebracht sind.
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Wenn die Reibmittel zur Erzeugung eines geringen Hysteresemoments ausgebildet sind, ist festgestellt worden, dass die Vorrichtung um die Resonanzfrequenz der Vorrichtung einen relativ geringen Wirkungsgrad hat, wobei diese Resonanzfrequenz im Allgemeinen bei einer niedrigen Betriebsdrehzahl des Motors erreicht wird, wobei die Vorrichtung jedoch bei hohen Betriebsdrehzahlen des Motors relativ wirksam ist.
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Wenn die Reibmittel umgekehrt zur Erzeugung eines hohen Hysteresemoments ausgestaltet sind, hat die Vorrichtung dann für die hohen Betriebsdrehzahlen des Motors über die Resonanzfrequenz der Vorrichtung hinaus einen relativ geringen Wirkungsgrad, wobei die Vorrichtung für niedrige Betriebsdrehzahlen des Motors, insbesondere um die Resonanzfrequenz der Vorrichtung, jedoch relativ wirksam ist.
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Es besteht somit ein Bedarf, über eine Vorrichtung zu verfügen, die in allen Betriebsphasen des Motors wirksam arbeiten kann.
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine einfache, wirksame und wirtschaftliche Lösung zu diesem Problem zu bieten.
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Dazu schlägt sie eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug vor, die Folgendes aufweist:
- - ein Drehmomenteingangselement mit einer Reibplatte,
- - ein Zwischenelement, wobei das Drehmomenteingangselement und das Zwischenelement entlang einer Drehachse zueinander drehbeweglich angebracht sind,
- - einen primären Torsionsdämpfer, der zwischen dem Drehmomenteingangselement und dem Zwischenelement angeordnet ist,
- - Pendeldämpfungsmittel, die stromabwärts des primären Torsionsdämpfers liegen,
- - Reibmittel, die ein Hysteresemoment erzeugen können, das dem zu den Pendeldämpfungsmitteln übertragenen Drehmoment entgegenwirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittel in einem ersten Winkelausschlagbereich des Zwischenelements in Bezug auf das Drehmomenteingangselement ein erstes Hysteresemoment erzeugen können und über diesen ersten Winkelausschlagbereich hinaus ein zweites Hysteresemoment erzeugen können, wobei das zweite Hysteresemoment größer ist als das erste Hysteresemoment.
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Derartige Reibmittel ermöglichen eine Anpassung des erzeugten Hysteresemoments in Abhängigkeit von dem Ausschlag des Zwischenelements in Bezug auf das Drehmomenteingangselement. Wenn der Motor bei einer Drehzahl nahe der Resonanzfrequenz der Vorrichtung betrieben wird, ist der Winkelausschlag des Zwischenelements in Bezug auf das Drehmomenteingangselement hoch und liegt über dem ersten Winkelausschlagbereich. Bei dieser Betriebsdrehzahl des Motors ist das Hysteresemoment hoch, so dass der Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert wird.
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Wenn der Motor umgekehrt bei einer höheren Drehzahl betrieben wird, die insbesondere von der Resonanzfrequenz entfernt ist, ist der Ausschlag des Zwischenelements in Bezug auf das Drehmomenteingangselement geringer und liegt im vorgenannten Winkelbereich. Bei Betriebsdrehzahlen des Motors, die von der Resonanzfrequenz der Vorrichtung entfernt sind, ist somit das Hysteresemoment niedrig, so dass der Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert wird.
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Die Drehmomentschwingung, der der Pendel ausgesetzt ist, wird somit durch die Reibvorrichtung für die Resonanzfrequenz des primären Dämpfers, jedoch nicht außerhalb davon, stark verringert. Die Leistungen des Pendels sind dadurch optimiert.
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Der primäre Torsionsdämpfer kann so angeordnet sein, dass er Kräfte zum Zurückstellen in eine relative Ruhewinkelstellung ausübt, wenn sich das Zwischenelement in Bezug auf das Drehmomenteingangselement dreht.
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Der primäre Torsionsdämpfer kann bei einer bestimmten Rotationsfrequenz eine Resonanzdrehmomentschwingung erzeugen, wobei die Pendeldämpfungsmittel so angeordnet sein können, dass sie der Resonanzdrehmomentschwingung des primären Torsionsdämpfers entgegenwirken.
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Die Reibmittel können stromabwärts des Drehmomenteingangselements angeordnet sein.
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Die Reibmittel können stromaufwärts der Pendeldämpfungsmittel angeordnet sein.
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Die Reibmittel können ein Hysteresemoment zwischen dem Drehmomenteingangselement und dem Zwischenelement ausüben.
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Die Pendeldämpfungsmittel können einen Halter aufweisen, an dem die Pendelmassen beweglich angebracht sind.
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Die Pendeldämpfungsmittel können stromabwärts des primären Torsionsdämpfers angeordnet sein.
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Die Vorrichtung kann ein Drehmomentausgangselement aufweisen, das so angeordnet ist, dass es von dem Zwischenelement in Drehung versetzt wird.
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Falls erwünscht kann die Vorrichtung einen sekundären Torsionsdämpfer oder Vordämpfer aufweisen, der zwischen dem Zwischenelement und dem Drehmomentausgangselement angeordnet ist.
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Die Pendeldämpfungsmittel können vorzugsweise mit dem Drehmomentausgangselement verbunden sein.
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Die Pendeldämpfungsmittel können stromabwärts des sekundären Torsionsdämpfers angeordnet sein.
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Darüber hinaus kann das Drehmomenteingangselement an die Reibplatte gekoppelte Führungsscheiben aufweisen, wobei das Zwischenelement eine ringförmige Abdeckung aufweist, die axial zwischen den Führungsscheiben angebracht ist.
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Das Drehmomentausgangselement umfasst vorzugsweise eine Nabe.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung eine erste Reibscheibe, die drehbar an eine der Führungsscheiben gekoppelt sein kann, und eine zweite Reibscheibe aufweisen, die drehbar an die ringförmige Abdeckung gekoppelt sein kann, wobei die erste Reibscheibe axial zwischen der Abdeckung und der zweiten Reibscheibe eingeschoben ist, wobei die zweite Reibscheibe axial zwischen der ersten Reibscheibe und der entsprechenden Führungsscheibe eingeschoben ist, wobei zumindest ein Winkelspiel zwischen der ersten Reibscheibe und der entsprechenden Führungsscheibe und/oder zwischen der zweiten Reibscheibe und der ringförmigen Abdeckung vorgesehen ist, so dass in dem ersten Winkelausschlagbereich das oben genannte Winkelspiel nicht vollständig beseitigt oder aufgehoben wird und zwischen lediglich einer der ersten und zweiten Reibscheibe einerseits und der ringförmigen Abdeckung oder der entsprechenden Führungsscheibe andererseits Reibung erzeugt wird und das oben genannte Winkelspiel über den ersten Winkelausschlagbereich hinaus beseitigt oder aufgehoben wird, wobei eine Reibung zwischen der ersten Reibscheibe und der zweiten Reibscheibe, zwischen der ersten Reibscheibe und der Abdeckung und zwischen der zweiten Reibscheibe und der entsprechenden Führungsscheibe erzeugt wird.
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Auf diese Weise sind die aktiven Reibungsflächen und somit das erzeugte Hysteresemoment größer, wenn der Ausschlag der Abdeckung in Bezug auf die Führungsscheiben insbesondere bei Betriebsdrehzahlen des Motors nahe der Resonanzfrequenz der Vorrichtung groß ist, d.h. über den ersten Winkelausschlagbereich hinaus liegt, und sind geringer, wenn der Ausschlag insbesondere bei von der Resonanzfrequenz der Vorrichtung entfernten Motorbetriebsdrehzahlen gering ist, d.h. in dem ersten vorbestimmten Winkelausschlagbereich liegt.
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In diesem Fall kann jede Reibscheibe einen ringförmigen Reibabschnitt aufweisen, ausgehend von dem sich mindestens eine Kopplungslasche erstreckt, wobei die Lasche dazu vorgesehen ist, mit oder ohne Umfangsspiel in einer Öffnung der entsprechenden Führungsscheibe oder der ringförmigen Abdeckung in Eingriff zu sein.
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Die drehbare Kopplung der ersten Reibscheibe und/oder der zweiten Reibscheibe kann somit durch Anschlagen der Kopplungslasche an dem entsprechenden Umfangsende der Öffnung nach der Beseitigung eines möglichen Spiels erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung eine erste Reibscheibe, die drehbar an eine der Führungsscheiben gekoppelt sein kann, und eine zweite Reibscheibe aufweisen, die in Bezug auf die Führungsscheiben und auf die ringförmige Abdeckung frei drehbar angebracht ist, wobei die erste Reibscheibe axial zwischen der Abdeckung und der zweiten Reibscheibe eingeschoben ist, die zweite Reibscheibe axial zwischen der ersten Reibscheibe und der entsprechenden Führungsscheibe eingeschoben ist, wobei die Führungsscheibe, die ringförmige Abdeckung und die erste Reibscheibe aus Metall bestehen und die zweite Reibungsschiebe aus Kunststoff besteht, wobei ein Winkelspiel zwischen der ersten Reibscheibe und der entsprechenden Führungsscheibe vorgesehen ist, so dass in dem ersten Winkelausschlagbereich das oben genannte Winkelspiel nicht beseitigt oder aufgehoben wird und eine Reibung zwischen der zweiten Reibscheibe einerseits und der entsprechenden Führungsscheibe oder der ersten Reibscheibe andererseits erzeugt wird und über den ersten Winkelausschlagbereich hinaus das vorgenannte Winkelspiel beseitigt oder aufgehoben wird und eine Reibung zwischen der ersten Reibscheibe und der Abdeckung erzeugt wird.
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In diesem Fall kann die erste Reibscheibe einen ringförmigen Reibabschnitt aufweisen, ausgehend von dem sich mindestens eine Kopplungslasche erstreckt, wobei die Lasche dazu vorgesehen ist, mit Umfangsspiel in einer Öffnung der entsprechenden Führungsscheibe in Eingriff zu sein.
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Darüber hinaus kann der Halter der Pendeldämpfungsmittel drehbar an das Drehmomentausgangselement gekoppelt sein.
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Der sekundäre Dämpfer kann außerdem eine erste und eine zweite Hilfsführungsscheibe aufweisen, die drehbar an das Zwischenelement gekoppelt sind, eine ringförmige Hilfsabdeckung, die axial zwischen den Hilfsführungsscheiben eingeschoben und drehbar an das Drehmomentausgangselement gekoppelt ist, und mindestens ein elastisches Organ, das zwischen den Hilfsführungsscheiben und der Hilfsabdeckung angebracht ist und der Drehung der Hilfsführungsscheiben in Bezug auf die Hilfsabdeckung entgegenwirken kann.
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Die Vorrichtung kann darüber hinaus ein erstes Lager aufweisen, das drehbar an eine erste Führungsscheibe gekoppelt ist, sowie ein zweites Lager, das drehbar an eine zweite Führungsscheibe gekoppelt ist, wobei die Nabe in Anlage an dem ersten Lager und an dem zweiten Lager gehalten ist.
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Auf diese Weise können Reibungen zwischen diesen verschiedenen Elementen erzeugt werden, wenn sich diese zueinander drehen.
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Die Vorrichtung kann auch eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale aufweisen:
- - die Nabe wird durch mindestens eine elastische Scheibe, die zwischen einer der Führungsscheiben und einem der Lager angebracht und eine axiale Kraft ausüben kann, die dazu neigt, das Lager gegen die Nabe zu pressen, in Anlage an dem ersten Lager und dem zweiten Lager gehalten,
- - die Drehmomentübertragungsvorrichtung gehört zu einer Kupplungsvorrichtung, wie etwa zu einer Reibungskupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
- - das Drehmomentausgangselement oder die Nabe besteht aus Metall,
- - das Drehmomentausgangselement oder die Nabe weist Innenrillen auf, die sich axial erstrecken und an komplementäre Rillen der Abtriebswelle gekoppelt sein können,
- - die Führungsscheiben bestehen aus Metall,
- - die Führungsscheiben sind über Säulchen drehbar aneinander gekoppelt,
- - die Führungsscheiben sind über das erste und das zweite Lager schwenkbar um das Drehmomentausgangselement oder die Nabe angebracht,
- - das erste und das zweite Lager bestehen aus Kunststoff,
- - die Reibplatte ist über Niete an einer der Führungsscheiben befestigt,
- - die Reibplatte weist einen ringförmigen Halter auf, dessen radial innerer Umfang an einer der Führungsscheiben befestigt ist, sowie ringförmige Beläge, die auf der einen und auf der anderen Seite des Halters angebracht sind, wobei die Beläge z.B. über Niete an dem Halter befestigt sind,
- - die ringförmige Abdeckung besteht aus Metall,
- - die ringförmige Abdeckung weist am radial inneren Umfang eine Verzahnung auf, die mit einem bestimmten Umfangsspiel mit einer entsprechenden Außenverzahnung des Drehmomenteingangselements oder der Nabe in Eingriff ist,
- - die Innenverzahnung der Abdeckung bildet im Wesentlichen radiale Vorsprünge, die mit komplementären Außenvertiefungen der Nabe zusammenwirken sollen, so dass ein Eingriff gebildet ist,
- - die elastischen Organe des primären Dämpfers liegen in Fenster der Führungsscheiben und in Fenster der ringförmigen Abdeckung,
- - die elastischen Organe des primären Dämpfers liegen ohne Umfangsspiel und/oder vorgespannt in den entsprechenden Fenstern der Führungsscheiben und in den entsprechenden Fenstern der ringförmigen Abdeckung,
- - der Vordämpfer weist elastische Organe auf, beispielsweise gerade Druckfedern,
- - die Hilfsführungsscheiben des Vordämpfers bestehen aus Kunststoff, das möglicherweise faserverstärkt ist,
- - die Hilfsabdeckung des Vordämpfers weist an ihrem radial inneren Umfang Drehkopplungsmittel auf, die mit dem Drehmomentausgangselement oder der Nabe zusammenwirken können, z.B. mit einer Außenrille des Drehmomentausgangselements oder der Nabe, so dass eine Drehkopplung gewährleistet ist,
- - eine elastische axiale Druckscheibe gelangt an eine der Hilfsführungsscheiben des Vordämpfers in Anlage,
- - die elastische Scheibe ist axial zwischen einer der Führungsscheiben und der Hilfsführungsscheibe angebracht,
- - die elastischen Scheiben bestehen aus Federstahl,
- - wobei mindestens eine der elastischen Scheiben z.B. durch Zusammenwirkung von Laschen und komplementären Kerben drehfest mit einer der Führungsscheiben verbunden ist,
- - das erste Lager ist über axiale Finger, die durch Verrastung mit einer komplementären gerippten Innenkontour der Führungsscheibe zusammenwirken, drehfest mit einer der Führungsscheiben verbunden,
- - das erste Lager weist eine radiale Reibungsfläche auf, die an einen radialen Absatz des Drehmomentausgangselements oder der Nabe in Anlage gelangen kann,
- - das zweite Lager ist über Finger, die mit einer komplementären gerippten Kontur der zweiten Führungsscheibe zusammenwirken, drehfest mit einer der Führungsscheiben verbunden,
- - das zweite Lager weist eine kegelstumpfartige Reibungsfläche auf, die an eine kegelstumpfartige Fläche des Drehmomentausgangselements oder der Nabe in Anlage gelangen kann,
- - eine axiale elastische Druckscheibe, die vorzugsweise aus Federstahl besteht, ist axial zwischen der ersten Führungsscheibe und dem ersten Lager angebracht,
- - das erste und das zweite Lager bestehen aus Kunststoff, das möglicherweise faserverstärkt ist,
- - die Reibmittel können das zweite Hysteresemoment in einem zweiten Winkelausschlagbereich bilden,
- - der erste Winkelausschlagbereich ist enger als der zweite Winkelausschlagbereich,
- - der erste Winkelausschlagbereich liegt in dem zweiten Winkelausschlagbereich,
- - der erste Winkelausschlagbereich ist größer als 0,5 Grad,
- - der erste Winkelausschlagbereich beträgt zwischen 0,5 Grad und 1 Grad und beträgt beispielsweise im Wesentlichen 0,7 Grad.
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Der stromaufwärtige und der stromabwärtige Teil sind bezogen auf den Übertragungsweg des Drehmoments ausgehend von der Quelle, d.h. von dem stromaufwärtigen Teil (bei einem Kraftfahrzeug dem Motor) zu interpretieren.
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Beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die als nicht einschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben ist, wird die Erfindung besser verstanden und werden weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung offensichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 bis 8 eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, insbesondere
- - 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Vorrichtung,
- - 2 und 3 axiale Schnittansichten der Vorrichtung,
- - 4 eine Vorderansicht eines Teils der Vorrichtung,
- - 5 eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Vorrichtung,
- - 6 eine Vorderansicht eines Teils der Vorrichtung, die die Drehkopplung zwischen der ersten Reibscheibe und der entsprechenden Führungsscheibe zeigt,
- - 7 eine Ansicht des Ausschnitts D7 aus 6,
- - 8 eine Vorderansicht eines Teils der Vorrichtung, die die Drehkopplung zwischen der zweiten Reibscheibe und der ringförmigen Abdeckung zeigt,
- - 9 eine Ansicht des Ausschnitts D9 aus 8,
- - 10 ein Diagramm, das die Erregung des Drehmomentausgangselements oder der Getriebeeingangswelle in Abhängigkeit von der Drehzahl des Fahrzeugmotors zeigt,
- - 11 bis 13 eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, insbesondere
- - 11 eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Vorrichtung,
- - 12 eine axiale Schnittansicht der Vorrichtung,
- - 13 eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Vorrichtung.
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Die 1 bis 7 veranschaulichen eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die zu einer Kupplungsvorrichtung, etwa zu einer Reibungskupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug gehört.
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Die Vorrichtung 1 erstreckt sich entlang einer Achse X und ist dazu vorgesehen, ein Drehmoment zwischen einer Schwungscheibe, die mit einer (nicht gezeigten) Antriebswelle, wie etwa einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors fest verbunden ist, und einer (nicht gezeigten) Abtriebswelle, wie etwa einer Getriebeeingangswelle, zu übertragen.
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Die Kupplungsvorrichtung 1 weist einen primären Dämpfer A1 und einen sekundären Dämpfer A2 auf, der auch als Vordämpfer bezeichnet wird, wobei die beiden Dämpfer zwischen einer Reibplatte 2, die dazu vorgesehen ist, drehbar an die Antriebswelle gekoppelt zu sein, und einer radial inneren Nabe 3, die beispielsweise aus Metall besteht und für die Kopplung an eine Abtriebswelle vorgesehen ist, in Reihe geschaltet sind.
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Die Reibplatte 2 ist insbesondere dazu vorgesehen, zwischen der Schwungscheibe und einer beweglichen Druckplatte (die nicht gezeigt sind) geklemmt zu sein. Die Nabe 3 weist Innenrillen 4 auf, die sich axial erstrecken und an komplementäre Rillen der Abtriebswelle gekoppelt werden können.
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Der primäre Dämpfer A1 weist eine erste und eine zweite Führungsscheibe 5, 6 auf, die z.B. aus Metall bestehen und über Säulchen 7 drehbar aneinander gekoppelt sind. Die Führungsscheiben 5, 6 sind über ringförmige Lager 8, 9, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen, um die Nabe 3 schwenkbar angebracht. Die Reibplatte 2 ist über Niete 10 (1) an der ersten Führungsscheibe 5 befestigt. Die Reibplatte 2 weist einen ringförmigen Halter 11 auf, dessen radial innerer Umfang an der ersten Führungsscheibe 5 befestigt ist, sowie ringförmige Beläge 12, die auf der einen und auf der anderen Seite des Halters angebracht sind, wobei die Beläge über Niete 13 an dem Halter 11 befestigt sind.
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Eine ringförmige Abdeckung 14, die z.B. aus Metall besteht, ist axial zwischen den beiden Führungsscheiben 5, 6 eingeschoben. Die ringförmige Abdeckung 14 weist am radial inneren Umfang eine Verzahnung 15 auf, die mit einem vorbestimmten Umfangsspiel mit einer entsprechenden Außenverzahnung 16 der Nabe 3 in Eingriff ist.
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Der primäre Dämpfer A1 weist einerseits elastische Organe 17 auf, insbesondere Schraubendruckfedern mit hoher Steifigkeit, die in Fenster 18 der Führungsscheiben 5, 6 und in Fenster 19 der ringförmigen Abdeckung 14 aufgenommen sind.
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Die elastischen Organe 17 sind ohne Umfangsspiel und/oder vorgespannt in den Fenstern 18 der Führungsscheiben 5, 6 und in den Fenstern 19 der ringförmigen Abdeckung 14 aufgenommen. Die elastischen Organe 17 werden somit bei der Drehung der Führungsscheiben 5, 6 in Bezug auf die Abdeckung 14 komprimiert.
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Der sekundäre Dämpfer oder Vordämpfer A2 verbindet die ringförmige Abdeckung 14 des primären Dämpfers A1 und die Nabe 3.
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Der Vordämpfer A2 weist eine erste und eine zweite Hilfsführungsscheibe 20, 21 auf, wobei eine Hilfsabdeckung 22 axial zwischen den Hilfsführungsscheiben 20, 21 eingeschoben ist. Die ringförmige Hilfsabdeckung 22 weist radial innere Zähne 23 (1) auf, die mit der Außenverzahnung 16 der Nabe 3 zusammenwirken können, so dass die Hilfsabdeckung 22 und die Nabe 3 ohne Winkelspiel oder nahezu ohne Winkelspiel gekoppelt sind.
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Elastische Organe 24, wie etwa Schraubendruckfedern, sind umfangsmäßig zwischen radial äußere Laschen der Hilfsabdeckung 22 vorgespannt angebracht. Im Betrieb können die Enden der elastischen Organe 24 zum einen an den Hilfsführungsscheiben 20, 21 und zum anderen an den Laschen 25 der Hilfsabdeckung 22 in Anlage gelangen, so dass sie der Drehung der Scheiben 20, 21 in Bezug auf die Abdeckung 22 entgegenwirken.
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Die Hilfsführungsscheiben 20, 21 bestehen z.B. aus Kunststoff, das möglicherweise faserverstärkt ist. Die Hilfsführungsscheibe 22 bildet eine Anlagescheibe.
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Die Vorrichtung 1 weist außerdem eine Reibscheibe 26 auf, die aus einem ersten und einem zweiten Abschnitt 27, 28 besteht.
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Der erste Abschnitt 26 besteht aus Metall und weist einen ringförmigen Bereich auf, ausgehend von dem sich Laschen 29 axial erstrecken und sich mit Umfangsspiel zwischen die Außenzähne 16 der Nabe 3 einschieben. Auf diese Weise kann der erste Abschnitt 27 in einem gewissen Ausmaß zur Nabe 3 schwenken, und über einen vorbestimmten Ausschlag hinaus ist der erste Abschnitt 27 durch Anlage der Laschen 29 an den Außenzähnen 3 der Nabe 3 drehbar an die Nabe 3 gekoppelt.
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Der zweite Abschnitt 28 besteht aus Kunststoff und hat eine Ringform. Der zweite Abschnitt 28 weist außerdem axiale Laschen 30 auf, die in Kerben 31 des ersten Abschnitts 27 eingreifen, so dass der erste und der zweite Abschnitt 27, 28 drehbar gekoppelt werden.
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Die Vorrichtung 1 weist außerdem Pendeldämpfungsmittel (2) mit einem ringförmigen Halter 32 auf, der drehbar an die Nabe 3 gekoppelt ist, wobei Pendelmassen 33 z.B. über Rollen und Streben in an sich bekannter Weise beweglich an dem Halter 31 angebracht sind, wobei diese Massen 33 zur Verbesserung der Filterung der Schwingungen und Drehungsungleichförmigkeiten vorgesehen sind.
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Das erste Lager 8 ist mit herkömmlichen Mitteln, z.B. axiale Finger 34, die durch Verrastung mit einer komplementären gerippten Innenkontur 35 der Führungsscheibe 5 zusammenwirken, drehfest mit der Führungsscheibe 5 verbunden. Das erste Lager 8 weist eine radiale Reibungsfläche 36 auf, die an einen radialen Absatz 37 der Nabe 3 in Anlage gelangen kann (1 und 2). Das erste Lager 8 ist an der Zentrierung der Führungsscheibe 5 auf die Nabe 3 beteiligt.
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Das zweite Lager 9 ist mit herkömmlichen Mitteln, z.B. Finger 38, die mit einer komplementären gerippten Kontur 39 der Führungsscheibe 6 zusammenwirken, drehfest mit der Führungsscheibe 6 verbunden. Das zweite Lager 9 weist eine kegelstumpfartige Reibungsfläche 40 auf (2 und 3), die an eine kegelstumpfartige Fläche 41 der Nabe 3 in Anlage gelangen kann. Das zweite Lager 9 ist an der Zentrierung der Führungsscheibe 6 auf die Nabe 3 beteiligt.
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Eine erste axiale elastische Druckscheibe 42, die vorzugsweise aus Federstahl besteht, ist axial zwischen der Führungsscheibe 5 und dem Lager 8 angebracht, so dass einerseits die Flächen 36, 37 und andererseits die Flächen 40, 41 in Anlage gehalten werden.
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Diese Flächen können ein Hysteresemoment durch Reibung erzeugen.
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Eine zweite axiale elastische Druckscheibe 43, die vorzugsweise aus Federstahl besteht, ist axial zwischen der Führungsscheibe 5 und einer radialen Fläche des zweiten Abschnitts 28 der Reibscheibe 26 angebracht.
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Eine dritte axiale elastische Druckscheibe 44, die vorzugsweise aus Federstahl besteht, ist axial zwischen der Führungsscheibe 5 und einer radialen Fläche der Hilfsführungsscheibe 20 oder der Anlagescheibe angebracht.
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Die zweite und dritte elastische Druckscheibe 43, 44 sind mit herkömmlichen Mitteln, z.B. durch Zusammenwirkung von Laschen und komplementären Kerben, drehfest mit der ersten Führungsscheibe 5 verbunden.
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Wie in 5 besser zu sehen ist, weist die Vorrichtung ferner Reibscheiben 45 und 46 auf, die an die Führungsscheibe 6 bzw. an die ringförmige Abdeckung 14 gekoppelt sind.
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Die Reibscheibe 45 weist insbesondere einen ringförmigen Abschnitt 47 mit zwei radialen entgegengesetzten Flächen auf, wobei sich Laschen 48 ausgehend von dem radial äußeren Umfang des ringförmigen Abschnitts 47 erstrecken. Jede Lasche 48 ist umgebogen, so dass im axialen Schnitt ein C gebildet ist, wobei jede Lasche 48 mit oder ohne Spiel in komplementär geformte Öffnungen 49 der Führungsscheibe 6 in Eingriff ist.
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Die Reibscheibe 46 weist ferner einen ringförmigen Abschnitt 50 mit zwei radialen entgegengesetzten Flächen auf, wobei sich Laschen 51 ausgehend von dem radial äußeren Umfang des ringförmigen Abschnitts 50 erstrecken. Jede Lasche 51 ist mit oder ohne Spiel in komplementär geformte Öffnungen 52 der ringförmigen Abdeckung 14 in Eingriff. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei den Öffnungen 52 um Kerben, die an den radial inneren Rändern der Fenster 19 der ringförmigen Abdeckung 14 ausgebildet sind.
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Bei einer Ausführungsform ist ein Umfangs- oder Winkelspiel zwischen den Laschen 48 der Reibscheibe 45 und den entsprechenden Öffnungen 49 der Führungsscheibe 6 ausgebildet, wobei die Laschen 51 der Reibscheibe 46 ohne Umfangsspiel in den entsprechenden Öffnungen 52 der ringförmigen Abdeckung 14 angebracht sind.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Umfangs- oder Winkelspiel zwischen den Laschen 51 der Reibscheibe 46 und den entsprechenden Öffnungen 52 der ringförmigen Abdeckung 14 ausgebildet, wobei die Laschen 48 der Reibscheibe 45 ohne Umfangsspiel in den entsprechenden Öffnungen 49 der Führungsscheibe 6 angebracht sind.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist schließlich ein Umfangs- oder Winkelspiel zwischen den Laschen 48 der Reibscheibe 45 und den entsprechenden Öffnungen 49 der Führungsscheibe 6 ausgebildet, wobei auch ein Umfangs- oder Winkelspiel zwischen den Laschen 51 der Reibscheibe 46 und den entsprechenden Öffnungen 52 der ringförmigen Abdeckung 14 ausgebildet ist.
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Bei der nachfolgend gezeigten und beschriebenen Ausführungsform ist das Gesamtwinkelspiel J1 (7), das zwischen den Laschen 48 der Reibscheibe 45 und den entsprechenden Öffnungen 49 der Führungsscheibe 6 gebildet ist, größer als 0,5°, beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 1° und liegt z.B. in einer Größenordnung von 0,7°.
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Auch bei dieser Ausführungsform beträgt das Gesamtwinkelspiel J2 (9), das zwischen den Laschen 51 der Reibscheibe 46 und den entsprechenden Öffnungen 52 der ringförmigen Abdeckung 14 gebildet ist, null oder nahezu null und beträgt vorzugsweise weniger als 0,5°. Ein derartiges Spiel entspricht dann lediglich einem Montagespiel.
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Wenn im Betrieb die Vorrichtung 1 geringfügig erregt wird, ist der Winkelausschlag der Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5, 6 gering und nicht ausreichend für die Beseitigung des Winkelspiels J1.
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Bei dieser Ausführungsform ist somit aufgrund des fehlenden Spiels J2 die Reibungsscheibe 45 nicht drehbar an die Führungsscheibe 6 gekoppelt, und die Reibungsscheibe 46 ist drehbar an die Abdeckung 14 gekoppelt.
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In dieser Betriebsphase dreht sich die Reibungsscheibe 45 mit der Abdeckung 14 und der Reibungsscheibe 46, wobei die Reibungsscheibe 46 gegen die Führungsscheibe 6 reibt. Die aktiven Reibungsflächen und somit das erzeugte Hysteresemoment sind bei dieser Betriebsart relativ begrenzt.
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Wenn umgekehrt die Vorrichtung 1 stark erregt wird, ist der Winkelausschlag der Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5, 6 groß und für die Beseitigung des Winkelspiels J1 ausreichend.
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Die Reibungsscheibe 45 ist dann drehbar an die Führungsscheibe 6 gekoppelt, wobei die Reibungsscheibe 46 auch drehbar an die Abdeckung 14 gekoppelt ist.
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In dieser Betriebsphase dreht sich die Reibungsscheibe 45 mit der Führungsscheibe 6, und die Reibungsscheibe 46 dreht sich mit der Abdeckung 14. Somit werden Reibungen erzeugt:
- - zwischen der Reibungsscheibe 45 und der Abdeckung 14,
- - zwischen der Reibungsscheibe 45 und der Reibungsscheibe 46,
- - zwischen der Reibungsscheibe 46 und der Führungsscheibe 6.
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Es ist somit festzustellen, dass die aktiven Reibungsflächen und somit das erzeugte Hysteresemoment bei dieser Betriebsart hoch sind.
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Derartige Reibmittel ermöglichen eine Anpassung des erzeugten Hysteresemoments in Abhängigkeit von dem Ausschlag der Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5, 6 und somit auch in Abhängigkeit von der Betriebsdrehzahl des Motors. Mit anderen Worten, wenn der Motor bei einer Drehzahl nahe der Resonanzfrequenz der Vorrichtung 1 betrieben wird, ist der Ausschlag der Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5, 6 groß und liegt jenseits des vorgenannten ersten Winkelausschlagbereichs. Bei dieser Betriebsdrehzahl des Motors ist somit das Hysteresemoment hoch, so dass der Wirkungsgrad der Vorrichtung 1 verbessert wird.
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Wenn umgekehrt der Motor bei einer von der Resonanzfrequenz der Vorrichtung 1 entfernten Drehzahl betrieben wird, insbesondere bei hoher Drehzahl, ist der Ausschlag der ringförmigen Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5, 6 geringer und liegt in dem vorgenannten ersten Ausschlagbereich. Bei hoher Betriebsdrehzahl des Motors ist somit das Hysteresemoment niedrig, so dass der Wirkungsgrad der Vorrichtung 1 verbessert wird.
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Das Diagramm aus 10 zeigt die Erregung unterschiedlicher Elemente in Abhängigkeit von der Drehzahl des Fahrzeugverbrennungsmotors, wobei insbesondere:
- - Kurve C1 die Erregung auf Höhe der Motorabtriebswelle zeigt, die an die Führungsscheiben 5, 6 gekoppelt ist,
- - Kurve C2 die gedämpfte Erregung einer Getriebeeingangswelle einer Reibungsvorrichtung aus dem Stand der Technik zeigt, die Pendelmassen und Reibungsmittel aufweist, die ein Hysteresemoment in einer Größenordnung von 10 N.m erzeugen können,
- - Kurve C3 die gedämpfte Erregung einer Getriebeeingangswelle einer Reibungsvorrichtung aus dem Stand der Technik zeigt, die Pendelmassen und Reibmittel aufweist, die ein Hysteresemoment in einer Größenordnung von 20 N.m erzeugen können,
- - Kurve C4 die Erregung einer Getriebeeingangswelle zeigt, die an eine Nabe 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gekoppelt ist, welche mit Reibmitteln ausgestattet ist, die ein variables Hysteresemoment erzeugen können, das z.B. zwischen 10 N.m und 30 N.m beträgt, wobei das Hysteresemoment von dem Ausschlag der ringförmigen Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5,6 abhängig ist.
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Wie zuvor angegeben, ist im Stand der Technik festzustellen, dass ein niedriges Hysteresemoment (Kurve C2) eine Verringerung der Erregung der Getriebeeingangswelle (und somit eine Verbesserung des Betriebs der Vorrichtung) bei hohen Motordrehzahlen ermöglicht, welche erheblich höher sind als die Resonanzfrequenz der Vorrichtung, dies jedoch zu schlechten Ergebnissen (starke Erregung) im Bereich der Resonanzfrequenz führt, die hier bei einer Motordrehzahl in einer Größenordnung von 1800 Umdrehungen pro Minute erreicht wird.
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Umgekehrt ermöglicht im Stand der Technik eines höheres Hysteresemoment (Kurve C3) eine Verringerung der Erregung der Getriebeeingangswelle (und somit eine Verbesserung des Betriebs der Vorrichtung) im Bereich der Resonanzfrequenz, erzeugt jedoch eine starke Erregung bei hohen Motordrehzahlen, die erheblich höher sind als die Resonanzfrequenz der Vorrichtung.
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Mit diesem Diagramm kann auch festgestellt werden, dass im Rahmen der Erfindung (Kurve C4) die Hysteresemomente, die sich in Abhängigkeit von dem Ausschlag der ringförmigen Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5, 6 unterscheiden, eine Häufung der oben genannten Vorteile ermöglichen, nämlich das Erhalten einer geringen Erregung im Bereich der Resonanzfrequenz aufgrund eines hohen Hysteresemoments (das beispielsweise zwischen 20 und 60 N.m beträgt) und das Erhalten einer geringen Erregung außerhalb der Resonanzfrequenz aufgrund eines geringen Hysteresemoments (das beispielsweise zwischen 3 und 20 N.m beträgt).
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Die 11 bis 13 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich von derjenigen, die bezugnehmend auf die 1 bis 10 dargelegt ist, dadurch unterscheidet, dass die Reibungsscheibe 46 keine Kopplungslaschen 51 aufweist und in Bezug auf die Abdeckung 14 und die Führungsscheiben 5, 6 frei drehbar angebracht ist.
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Wie zuvor weist die Reibungsscheibe 45 Kopplungslaschen 47 auf, die mit Umfangsspiel J1 in entsprechende Öffnungen 49 der Führungsscheibe 6 eingreifen.
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Wenn im Betrieb die Vorrichtung 1 nur wenig erregt wird, ist der Winkelausschlag der Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5, 6 gering und reicht für eine Beseitigung des Winkelspiels J1 nicht aus.
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Die Reibungsscheibe 45 ist somit nicht drehbar an die Führungsscheibe 6 gekoppelt.
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In dieser Betriebsphase reibt aufgrund der jeweiligen Reibungskoeffizienten die Reibungsscheibe 46 entweder an der anderen Reibungsscheibe 45 oder an der Führungsscheibe 6, und die Reibungsscheibe 45 dreht sich mit der ringförmigen Abdeckung 14. In diesem Fall ist das erzeugte Hysteresemoment aufgrund der Beschaffenheit der aktiven Reibungsflächen (Kunststoff-Metall-Kontakt) gering.
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Wenn umgekehrt die Vorrichtung 1 stark erregt wird, ist der Winkelausschlag der Abdeckung 14 in Bezug auf die Führungsscheiben 5, 6 groß und ausreichend für die Beseitigung des Winkelspiels J1.
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Die Reibungsscheibe 45 ist dann drehbar an die Führungsscheibe 6 gekoppelt.
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In dieser Betriebsphase reibt die Reibungsscheibe 45 gegen die ringförmige Abdeckung 14, und die Reibungsscheibe 46 dreht sich mit der Reibungsscheibe 45 und der Führungsscheibe 6. In diesem Fall ist das Hysteresemoment aufgrund der Beschaffenheit der aktiven Reibungsflächen (Metall-Metall-Kontakt) hoch.
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Hier kann also die Hysterese variiert werden, ohne die Anzahl der Kontaktflächen zu verändern und indem die Reibungskoeffizienten der Reibungsschnittstellen beeinflusst werden.
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Somit ist wie zuvor das erzeugte Hysteresemoment bei einem großen Ausschlag zwischen der ringförmigen Abdeckung 14 und den Führungsscheiben 6 höher als bei einem geringen Winkelausschlag.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028552 [0002]
- DE 102011086532 [0002]
