DE19804227A1

DE19804227A1 - Überbrückungskupplung mit einer Ausgleichsschwungmasse am Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19804227A1
Application number: DE19804227A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Sudau
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2018-02-05
Also published as: US6026940A; DE19804227B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Überbrückungskupplung gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.

In der DE 41 21 586 A1 ist, vorzugsweise in Fig. 1 oder 2, jeweils eine Überbrückungs kupplung an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler behandelt, die axial zwi schen dem Wandlergehäuse und dem Turbinenrad angeordnet ist. Die Überbrückungs kupplung weist einen Kolben auf, der drehbar und axial verschiebbar auf einer Turbi nennabe angeordnet ist und über eine Nietverbindung an antriebsseitigen Ansteuermit teln für elastische Elemente einer Dämpfungseinrichtung angreift, wobei er mit diesen Ansteuermitteln ein antriebsseitiges Übertragungselement eines Torsionsschwingungs dämpfers der Überbrückungskupplung bildet. Die elastischen Elemente in Form von Um fangsfedern koppeln die antriebsseitigen Ansteuermittel mit einem abtriebsseitigen An steuermittel in Form einer Nabenscheibe, die mit einer Innenverzahnung versehen ist, über welche sie mit der Außenverzahnung eines Trägers, der mit der Turbinennabe drehfest ist, gekoppelt ist. Das abtriebsseitige Ansteuermittel bildet zusammen mit der Halterung ein abtriebsseitiges Übertragungselement des Torsionsschwingungsdämpfers der Überbrückungskupplung.

Bei diesem Torsionsschwingungsdämpfer wirken die relativ zueinander über die Dämp fungseinrichtung aneinander angreifenden Übertragungselemente derart, daß ein kompletter Frequenzbereich gefiltert werden kann. Torsionsschwingungen einer be stimmten Ordnung kann dagegen nicht entgegengewirkt werden.

In der DE 196 18 864 A1 ist, beispielsweise in Fig. 1, ein Torsionsschwingungsdämpfer beschrieben, der mit einem antriebsseitigen Übertragungselement in Form einer ersten Schwungmasse und einem relativ hierzu drehbaren abtriebsseitigen Übertragungsele ment in Form einer zweiten Schwungmasse ausgebildet ist. Beide Schwungmassen wei sen Ansteuermittel für elastische Elemente einer Dämpfungseinrichtung auf, die in Um fangsrichtung zwischen den Schwungmassen wirksam sind. Das abtriebsseitige Übertra gungselement weist eine Aussparung auf, in welcher eine Ausgleichsschwungmasse entlang einer Führungsbahn bewegbar angeordnet ist. Sowohl die Führungsbahn als auch die Ausgleichsschwungmasse sind jeweils mit einer Krümmung ausgebildet, so daß bei Einleitung einer Torsionsschwingung eine Abwälzbewegung der Ausgleichs schwungmasse entlang der Führungsbahn erfolgt. Mit einer derartigen Einrichtung ist, wegen der beiden über eine Dämpfungseinrichtung miteinander verbundenen Schwungmassen, einerseits ein kompletter Frequenzbereich filterbar, das heißt, Ampli tuden unterschiedlicher Ordnung werden gedämpft, während andererseits aufgrund der Ausgleichsschwungmasse Torsionsschwingungen einer bestimmten Ordnung bei be stimmten Amplitudengrößen hervorragend um einen bestimmten Betrag verringerbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Torsionsschwingungsdämpfer an der Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers so auszubil den, daß von einem Antrieb, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, gelieferte Torsionsschwingungen so weit als möglich ausfilterbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an gegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Ausbildung des Torsionsschwingungsdämpfers an einer Überbrückungskupp lung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers um eine Ausgleichsschwungmasse kann die Beschleunigung an der Getriebeeingangswelle über den gesamten Drehzahlbe reich und Funktionsbereich reduziert werden. Die Ausgleichsschwungmasse ist hierbei auf eine bestimmte Ordnung der Schwingungsanregung abstimmbar. Durch Anordnung der Ausgleichsschwungmasse auf der Seite des Turbinenrades ist die Ausgleichs schwungmasse auch während der Schaltvorgänge an der Überbrückungskupplung wirk sam, wodurch die Schlupfphase beim Einkuppeln deutlich verringert werden kann, da der auf das Getriebe übertragene Einkuppelstoß reduziert ist.

Durch die Ausbildung der Ausgleichsschwungmasse mit einem axialen Mittenzapfen und beidseits an diesen angrenzenden Sicherungsflanschen, deren Außenabmessungen die Bemessung der Aussparung senkrecht zur Führungsbahn überschreiten, wird sicher gestellt, daß die Ausgleichsschwungmasse die Aussparung und damit die Führungsbahn nicht verlassen kann. Um eine derartige Ausgleichsschwungmasse dennoch in die Aus sparung einbringen zu können, ist dieser anspruchsgemäß einer Einführung zugeordnet, die sich radial innerhalb der Aussparung befindet. Bei geringer Drehzahl der Übertra gungselemente des Torsionsschwingungsdämpfers, beispielsweise während der Abstell phase des Motors, in der die Ausgleichsschwungmasse lediglich geringer Fliehkraftwir kung unterliegt und unter Umständen nicht mehr an der Führungsbahn anliegt, soll verhindert werden, daß die Ausgleichsschwungmasse nach radial innen fällt und damit in den Bereich der Einführung gelangt, von wo aus sie das Übertragungselement verlas sen könnte. Zur Vermeidung dieser Situation schließt sich ein radial zwischen der Aus sparung und der Einführung vorgesehener Zugang über eine Verbindung an die Aus sparung an, wobei dieser Zugang bewirken soll, daß die Ausgleichsschwungmasse in der Aussparung verbleibt. Hierzu ist entweder anspruchsgemäß eine flache Verbindung denkbar, welche die Ausgleichsschwungmasse aufgrund ihrer zumeist vorhandenen Bewegung in Richtung der Führungsbahn und damit mit einer Komponente senkrecht zur Radialrichtung nicht in die Einführung fallen läßt, so daß die Ausgleichsschwung masse von der Brennkraftmaschine über die Einführung hinweggezogen wird und so im Endlagenabschnitt der Aussparung zum Liegen kommt. Ebenso ist denkbar, zwischen Zugang und Aussparung eine steile Verbindung vorzusehen, bei welcher aufgrund einer im Erstreckungsbereich der Verbindung noch ansteigenden Bahn sowie eines kleinen Radius an dieser Stelle die Ausgleichsschwungmasse bei ihrer Bewegung in Richtung der Führungsbahn über den Zugang hinweggezogen wird.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch einen hydrodynamischen Drehmo mentwandler mit Überbrückungskupplung und Torsionsschwingungsdämpfer mit Ausgleichsschwungmasse;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen die Ausgleichsschwungmasse aufnehmenden Träger.

In Fig. 1 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler dargestellt mit einem Lagerzap fen 1, von dem aus sich ein Primärflansch 3 nach radial außen erstreckt. Dieser ist fest verbunden mit einer Pumpenschale 5, die ihrerseits an ihrem radial inneren Ende eine Wandlernabe 7 trägt. Durch die bislang beschriebenen Bauteile wird ein Wandlergehäu se 9 gebildet.

Die Pumpenschale 5 nimmt eine Beschaufelung zur Bildung des Pumpenrades 11 auf, das mit einem Turbinenrad 13 zusammenwirkt, das ebenfalls eine Beschaufelung auf weist. Dieses ist an einer Turbinennabe 15 befestigt, die über eine Innenverzahnung 16 verfügt, über welche sie mit einer in üblicher Weise ausgebildeten Abtriebswelle ver bunden ist. Eine derartige Abtriebswelle ist beispielsweise in der eingangs genannten DE 41 21 586 A1 dargestellt und beschrieben.

Die Turbinennabe 15 ist zwischen einem Axiallager 17 und einem Axiallager 19 einge spannt, wobei das Axiallager 17 die Turbinennabe vom Primärflansch 3 trennt. Das Axiallager 19 seinerseits fixiert zusammen mit einem weiteren Axiallager 21, das sich im Bereich der Wandlernabe 7 am Wandlergehäuse 9 abstützt, ein Leitrad 23, das zusam men mit dem Pumpenrad 11 und dem Turbinenrad 13 den hydrodynamischen Wand lerkreis 24 bildet.

Axial zwischen dem Primärflansch 3 und dem Turbinenrad 13 ist eine Überbrückungs kupplung 25 vorgesehen, die einen Kolben 27 aufweist, der drehbar und axial ver schiebbar auf der Turbinennabe 15 gelagert ist. Dieser Kolben 27 trägt in seinem radial äußeren Bereich einen Reibbelag 29, der mit einer am Primärflansch 3 vorgesehenen Reibfläche 31 zusammenwirkt. Die Kolbenrückseite ist durch den Wandlerkreis 24 druckbelastbar, so daß der Kolben 27 über seinen Reibbelag 29 an der Reibfläche 31 zur Anlage kommt, und ein am Wandlergehäuse 9 eingeleitetes Drehmoment auf den Kolben 27 übertragbar ist. Für einen Abhub des Kolbens 27 vom Primärflansch 3 kann über eine Kammer 35 gesorgt werden, die sich axial zwischen dem Primärflansch 3 und dem Kolben 27 befindet, und die über Nutungen 33 im Axiallager 17 mit Druckmittel versorgbar ist. Auch hierzu gibt die eingangs erwähnte DE 41 21 586 A1 Hinweise, weshalb auf eine Darstellung verzichtet worden ist.

Der Kolben 27 weist eine Nietverbindung 37 mit antriebsseitigen Ansteuermitteln 39 in Form von Deckblechen auf, mit denen er zusammen ein antriebsseitiges Übertragungse lement 40 bildet. Die antriebsseitigen Ansteuermittel 39 greifen über elastische Elemen te 41, bei denen es sich vorzugsweise um in Umfangsrichtung orientierte Federn han delt, an einem abtriebsseitigen Ansteuermittel 43 in Form einer Nabenscheibe an, die eine Innenverzahnung 45 aufweist, über welche sie mit einer Außenverzahnung 47 ei ner Halterung 49 in Eingriff steht. Die Turbinennabe 15 nimmt einen Träger 51 für eine Ausgleichsschwungmasse 54 fest auf, wobei dieser zusammen mit dem abtriebsseitige Ansteuermittel 43 und der Halterung 49 ein abtriebsseitiges Übertragungselement 52 bildet. Torsionsschwingungen, die vom Wandlergehäuse 9 über den Kolben 27 eingelei tet worden sind, werden demnach eine Auslenkung der Ausgleichsschwungmasse 54 entgegengesetzt zur Wirkrichtung der Torsionsschwingungen verursachen, wodurch sich die Tilgerfunktion dieser Ausgleichsschwungmasse entfaltet. Die grundsätzliche Funktionsweise einer derartigen Ausgleichsschwungmasse an einem Torsionsschwin gungsdämpfer ist in der eingangs genannten DE 196 18 864 AI bereits beschrieben, weshalb an dieser Stelle nicht nochmals darauf eingegangen wird.

Fig. 2 zeigt die Ausbildung des Trägers 51 im Erstreckungsbereich einer Aussparung 53, die im radial äußeren Bereich als Führungsbahn 55 für die Ausgleichsschwungmasse 54 wirksam ist. Die Ausgleichsschwungmasse 54 wird bei zunehmender Auslenkung aus ihrer Mittellage in Umfangsrichtung immer weiter nach radial innen gezwungen, was gegen die an liegende Fliehkraft erfolgen muß, so daß sich bei zunehmender Auslen kung der Eindruck ergibt, die Auslenkung erfolge gegen eine Feder zunehmender Stei figkeit.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Ausgleichsschwungmasse 54 einen Mittenzap fen 57 auf, über den sie in der Aussparung 53 geführt ist. Beidseits axial angrenzend an diesen Mittenzapfen 57 sind Sicherungsflansche 59 vorgesehen, die in ihrem Durchmes ser größer als die radiale Erstreckung der Aussparung 53 ausgebildet sind, und dadurch ein Herausfallen der Ausgleichsschwungmasse 54 aus der Aussparung 53 wirkungsvoll verbinden. Um dennoch die Ausgleichsschwungmasse 54 problemlos in die Ausspa rung 53 einbringen zu können, ist, wie Fig. 2 zeigt, radial innerhalb der Aussparung 53 eine Einführung 61 vorgesehen, deren Durchmesser so ausgebildet ist, daß ein Siche rungsflansch 59 axial durchschiebbar und damit die Ausgleichsschwungmasse 54 ein setzbar ist. Bei Drehbewegung des Torsionsschwingungsdämpfers gelangt die Aus gleichsschwungmasse 54 infolge der Fliehkraft über einen die Einführung 61 an die Aussparung 53 koppelnden Zugang 63 nach radial außen, wobei dieser Zugang 63 als Engstelle ausgebildet ist, und zu beiden Seiten eine Verbindung 65,67 zur Ausspa rung 53 aufweist. Die Verbindung 65 ist gemäß der linken Seite der Darstellung in Fig. 2 flach verlaufend, gemäß der Abbildung auf der rechten Seite dagegen sehr steil. Der Hintergrund dieser Verbindung liegt darin, daß bei geringerer Drehzahl des Trägers 51, beispielsweise beim Abstellen der Brennkraftmaschine, die auf die Ausgleichsschwung masse 54 wirkende Fliehkraft so gering ist, daß die Ausgleichsschwungmasse 54 mögli cherweise nicht mehr an der Führungsbahn 55 radial außen anliegt. Da aufgrund von Torsionsschwingungen gleichzeitig aber stets eine Komponente in Verlaufsrichtung der Führungsbahn 55 auf die Ausgleichsschwungmasse 54 einwirkt, wird diese über die flache Verbindung 65 in Richtung zur seitlichen Erstreckung der Aussparung 53 geleitet, um bei noch weiterem Absinken der Drehzahl in diesen Abschnitt 70 der Aussparung 53 zu fallen. Einen ähnliche Effekt bewirkt die steile Verbindung 67, wobei diese allerdings wegen ihrer am Zugang 63 noch ansteigenden Bahn und des kleinen Radius dafür sorgt daß die Ausgleichsschwungmasse 54 über den Zugang 63 gezogen wird und in den entsprechenden Abschnitt 72 der Aussparung 63 fällt. Dadurch wird auch beim Abstellen des Motors verhindert, daß die Ausgleichsschwungmasse in die Einführung 61 zurückfällt und möglicherweise den Träger 51 verlassen kann.

Bezugszeichenliste

1

Lagerzapfen

3

Primärflansch

5

Pumpenschale

7

Wandlernabe

9

Wandlergehäuse

11

Pumpenrad

13

Turbinenrad

15

Turbinennabe

16

Innenverzahnung

17

,

19

Axiallager

21

Axiallager

23

Leitrad

24

Wandlerkreis

25

Überbrückungskupplung

27

Kolben

29

Reibbelag

31

Reibfläche

33

Nutungen

35

Kammer

37

Nietverbindung

39

antriebss. Ansteuermittel

40

antriebss. Übertragungselement

41

elastische Elemente

43

abtriebss. Ansteuermittel

45

Innenverzahnung

47

Außenverzahnung

49

Halterung

51

Träger

52

abtriebss. Übertragungselement

53

Aussparung

54

Ausgleichsschwungmasse

55

Führungsbahn

57

Mittenzapfen

59

Sicherungsflansche

61

Einführung

63

Zugang

65

,

67

Verbindung

70

,

72

Abschnitte

Claims

1. Überbrückungskupplung an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Torsionsschwingungsdämpfer, der ein antriebsseitiges Übertragungselement und ein relativ hierzu drehbares, abtriebsseitiges Übertragungselement aufweist, die jeweils mit Ansteuermitteln für elastische Elemente einer Dämpfungseinrichtung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem abtriebsseitigen Übertragungselement (52) ein Träger (51) für eine Aus gleichsschwungmasse (54) zugeordnet ist, der mit dem Turbinenrad (13) drehfest verbunden und zur Aufnahme der Ausgleichsschwungmasse (54) wenigstens mit einer Aussparung (53) versehen ist, die zumindest in ihrem Kontaktbereich mit der Ausgleichsschwungmasse (54) eine Führungsbahn (55) aufweist, die eine Bewegung der Ausgleichsschwungmasse (54) mit zumindest einer Komponente senkrecht zur Radialrichtung am Träger (51) zuläßt.

2. Überbrückungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (51) der Ausgleichsschwungmasse (54) axial zwischen einem Kol ben (27) der Überbrückungskupplung (25) und dem Turbinenrad (13) angeordnet und mit seinem radial inneren Ende mit dem abtriebsseitigen Ansteuermittel (43) der elastischen Elemente (41) drehfest verbunden ist.

3. Überbrückungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsschwungmasse (54) einen axialen Mittenzapfen (57) aufweist, mit dem sie die Aussparung (53) durchgreift, und mit beidseits an diesen Mittenzap fen (57) angrenzenden Sicherungsflanschen (59) versehen ist, die mit ihren Außen abmessungen die Aussparung (53) senkrecht zur Führungsbahn (55) größenmä ßig überschreiten.

4. Überbrückungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussparung (53) eine Einführung (61) für die Ausgleichsschwungmasse (54) zugeordnet ist, die sich radial innerhalb der Aussparung (53) befindet und über ei nen Zugang (63) mit dieser verbunden ist.

5. Überbrückungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang (63) über eine flache Verbindung (65) in die Aussparung (53) über geht.

6. Überbrückungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang (63) über eine steile Verbindung (67) zur Aussparung (53) verfügt, wodurch er bis unmittelbar in den Übergangsbereich zur Aussparung (53) nur un wesentlich breiter als der Außendurchmesser des Mittenzapfens (57) ist.