DE202022002805U1

DE202022002805U1 - Pendelwippendämpfer mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang

Info

Publication number: DE202022002805U1
Application number: DE202022002805.9U
Authority: DE
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-06-10
Filing date: 2022-06-10
Publication date: 2023-06-26
Anticipated expiration: 2032-06-11

Abstract

Pendelwippendämpfer (1) mit einer Rotationsachse (2) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- eine erste Seite (4), welche mit einem ersten Außenanschluss (6) drehmomentübertragend verbunden ist und welche zumindest eine erste außenseitige Rollenbahn (8) umfasst;
- eine zweite Seite (5), welche mit einem zweiten Außenanschluss (7) drehmomentübertragend verbunden ist und welche zumindest eine zweite außenseitige Rollenbahn (10) umfasst, wobei die erste Seite (4) und die zweite Seite (5) um die Rotationsachse (2) in zumindest einer Torsionsrichtung (12,13) gegeneinander verdrehbar sind;
- zumindest zwei Wippen-Elemente (14,15);
- jeweils drei Rollen (16,17) pro Wippen-Element (14,15), wobei mittels zumindest einer ersten Rolle (16) im Zusammenspiel mit einer ersten wippenseitigen Rollenbahn (9) des betreffenden Wippen-Elements (14,15) sowie mit einer komplementären ersten außenseitigen Rollenbahn (8) der ersten Seite (4) ein erstes Kurvengetriebe (18) gebildet ist und wobei mittels zumindest einer zweiten Rolle (17) im Zusammenspiel mit einer zweiten wippenseitigen Rollenbahn (11) des betreffenden Wippen-Elements (14,15) sowie mit einer komplementären zweiten außenseitigen Rollenbahn (10) der zweiten Seite (5) ein zweites Kurvengetriebe (19) gebildet ist, wobei die Wippen-Elemente (14,15) jeweils drei der wippenseitigen Rollenbahnen (9,11) aufweisen; und
- eine zu der Anzahl der Wippen-Elemente (14,15) korrespondierende Anzahl von Energiespeicherelementen (20,21), welche zum Ausüben einer Modulationskraft (22) auf die Kurvengetriebe (18,19) zwischen den Wippen-Elementen (14,15) in einer Vorspannrichtung (23) vorgespannt sind,
wobei die Kurvengetriebe (18,19) auf voneinander verschiedenen Teilkreisen (24,25) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kurvengetriebe (18,19) derart eingerichtet sind, dass die Wippen-Elemente (14,15) im Vergleich zu einer zu der Ausrichtung der Modulationskraft (22) parallelen Modulationsachse (26) ihrer Ruhelage entgegen einer angelegten Torsionsrichtung (12,13) von dem kleineren Teilkreis (25) der betreffenden Seite (5) verkippen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pendelwippendämpfer für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest:

- eine erste Seite mit einem ersten Außenanschluss;
- eine zweite Seite mit einem zweiten Außenanschluss, wobei die Seiten in zumindest einer Torsionsrichtung gegeneinander verdrehbar sind;
- zumindest zwei Wippen-Elemente mit jeweils drei Rollenbahnen;
- jeweils drei Rollen pro Wippen-Element, wobei mittels zumindest einer ersten Rolle zur ersten Seite ein Kurvengetriebe und mittels zumindest einer zweiten Rolle zur zweiten Seite ein zweites Kurvengetriebe gebildet sind;
- eine korrespondierende Anzahl von Energiespeicherelementen, welche zum Ausüben einer Modulationskraft vorgespannt sind,

Torsionsschwingungsdämpfer sind in einen mit periodischen Störungen angeregten Antriebsstrang gezielt eingebrachte Torsionsnachgiebigkeiten in einem Wellensystem um eine Rotationsachse. Ziel hierbei ist, die in verschiedenen Betriebssituationen auftretenden störenden Schwingungsresonanzen in einen Drehzahlbereich möglichst unterhalb der Betriebsdrehzahlen zu verschieben. Das wird Modulation genannt. Zu den Torsionsschwingungsdämpfern gehören auch die sogenannten Pendelwippendämpfer. Pendelwippendämpfer umfassen zwei oder mehr Wippen-Elemente (auch Zwischenelemente genannt), welche über Kurvengetriebe mit Rollen mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite verbunden sind, sodass beim Verdrehen der Eingangsseite relativ zu der Ausgangsseite (Torsion um die Rotationsachse) diese Wippen-Elemente linear nach innen bewegt werden. Dabei bewegen die Wippen-Elemente sich geradlinig aufeinander zu und zwischen ihnen angeordnete Energiespeicherelemente (meist in Form von Druckfedern) werden dabei linear betätigt. Das an der Eingangsseite anliegende Drehmoment führt über das erste Kurvengetriebe zu der Linearbewegung der Wippen-Elemente nach radial-innen. Dadurch werden die Energiespeicherelemente linear zusammengedrückt beziehungsweise parallel betätigt. Über das zweite Kurvengetriebe zwischen den Wippen-Elementen und der Ausgangsseite wird diese Betätigung abgestützt. Dabei ist eines der Kurvengetriebe mit zwei Rollen ausgeführt, das andere nur mit einer Rolle.
Der Pendelwippendämpfer ist im Antriebsstrang angeordnet und überträgt das anliegende Drehmoment von der Eingangsseite über das erste Kurvengetriebe zu den Wippen-Elementen und über ein weiteres Kurvengetriebe zu der Ausgangsseite. Das Drehmoment an der Eingangsseite ist somit gleich groß wie an der Ausgangsseite. Oftmals sind aus Bauraumgründen die beiden Kurvengetriebe nicht auf dem gleichen Teilkreis angeordnet, also auf einer Kreisbahn mit voneinander verschiedenen Radien bezogen auf die Rotationsachse. Damit wird dasselbe Drehmoment auf voneinander unterschiedlichen Teilkreisen in das jeweilige Wippen-Element eingeleitet beziehungsweise ausgeleitet. Folglich ist die resultierende Umfangskraft, welche auf ein solches Wippen-Element wirkt, auf dem kleineren Teilkreis höher als auf dem größeren Teilkreis. Dies erzeugt ein Kippmoment an einem solchen Wippen-Element. Das Kippmoment ist bei gleich ausgeführten Wippen-Elementen daher zur gleichen Zeit gleich groß und gleichgerichtet.
Die Energiespeicherelemente werden aufgrund der mittels der Kurvengetriebe beziehungsweise mittels des Kurvengetriebes mit einer Mehrzahl von Rollen entlang einer linearen Bewegung der Wippen-Elemente zwangsgeführt geradlinig betätigt und erzeugen damit an jedem Wippen-Element ein symmetrisches Kräftepaar. Dieses Kräftepaar ist nicht dazu eingerichtet, das beschriebene Kippmoment auszugleichen. Somit wird dieses Kippmoment allein durch dasjenige Kurvengetriebe abgestützt, welches mit mehreren Rollen ausgeführt ist. Dies resultiert in unterschiedlich großen radialen Kraftkomponenten in der Kraft auf die betreffenden Rollen. Die Gesamtkraft in Umfangsrichtung wird durch das anliegende Drehmoment vorgegeben.
Bei zwei Rollen in dem betreffenden Kurvengetriebe wird eine dieser beiden Rollen entlastet und die andere Rolle stärker belastet. Weil das Kippmoment von dem übertragenen Drehmoment abhängt, nimmt diese unterschiedliche Belastung der beiden Rollen des betreffenden Kurvengetriebes mit zunehmendem Drehmoment zu. Bei maximalem Drehmoment des Pendelwippendämpfers, wenn also die Belastung auf die Rolle durch das übertragene Drehmoment am größten ist, ist damit auch die Zusatzbelastung durch das Kippmoment am größten.
Damit muss diese Rolle und die korrespondierenden Rollenbahnen eine deutlich höhere Pressung aushalten. Dies erfordert eine größere Materialdicke der Wippen-Elemente und auch größere Materialquerschnitte zwischen den Krafteinleitungspunkten der Wippen-Elemente, um die höhere Kraft zu übertragen. Außerdem müssen Rollen mit größerem Durchmesser eingesetzt werden, um die Pressung in einem für die korrespondierenden Rollenbahnen des Kurvengetriebes erträglichen Bereich zu halten. Bei Umkehr des übertragenen Drehmoments vom Zug zum Schubbetrieb des Pendelwippendämpfers wechselt das Vorzeichen des eingeleiteten Drehmoments und damit auch das Vorzeichen des Kippmoments auf die Wippen-Elemente. Demnach ist nun die andere der beiden Rollen höher belastet beziehungsweise entlastet. Damit müssen durch dieses Kippmoment beide Rollen und Rollenbahnen des betreffenden Kurvengetriebes auf eine höhere Kraft und Pressung ausgelegt werden. Dies erhöht damit die Masse der Wippen-Elemente und der Rollen. Damit können diese leichter zu Schwingungen um ihre nominale Position durch Ungleichförmigkeiten des Antriebsmoments angeregt werden. Da zudem immer jeweils eine der beiden betreffenden Rollen teilweise entlastet ist, erhöht sich die Gefahr, dass Schwingungen der Wippen-Elemente zu einem vollständigen Entlasten von deren Rollen führt. Dies führt dann, wenn eine solche Rolle wieder in Kontakt zurückkehrt, zu einer Geräuschbildung, zum Beispiel Rasseln. Dies tritt besonders im Leerlauf oder bei geringen Drehmomenten auf, wenn die Rollenkräfte relativ gering sind. Außerdem kann die kurzzeitig unbelastete Rolle durch Fliehkräfte aus ihrer nominalen Position herausgetrieben werden. Dies führt dazu, dass die anderen Rollen unter Spiel arbeiten und ebenfalls Geräusch entwickeln.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung 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 Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- eine erste Seite , welche mit einem ersten Außenanschluss drehmomentübertragend verbunden ist und welche zumindest eine erste außenseitige Rollenbahn umfasst;
- eine zweite Seite, welche mit einem zweiten Außenanschluss drehmomentübertragend verbunden ist und welche zumindest eine zweite außenseitige Rollenbahn umfasst, wobei die erste Seite und die zweite Seite um die Rotationsachse in zumindest einer Torsionsrichtung gegeneinander verdrehbar sind;
- zumindest zwei Wippen-Elemente;
- jeweils drei Rollen pro Wippen-Element, wobei mittels zumindest einer ersten Rolle im Zusammenspiel mit einer ersten wippenseitigen Rollenbahn des betreffenden Wippen-Elements sowie mit einer komplementären ersten außenseitigen Rollenbahn der ersten Seite ein erstes Kurvengetriebe gebildet ist und wobei mittels zumindest einer zweiten Rolle im Zusammenspiel mit einer zweiten wippenseitigen Rollenbahn des betreffenden Wippen-Elements sowie mit einer komplementären zweiten außenseitigen Rollenbahn der zweiten Seite ein zweites Kurvengetriebe gebildet ist, wobei die Wippen-Elemente jeweils drei der wippenseitigen Rollenbahnen aufweisen; und
- eine zu der Anzahl der Wippen-Elemente korrespondierende Anzahl von Energiespeicherelementen, welche zum Ausüben einer Modulationskraft auf die Kurvengetriebe zwischen den Wippen-Elementen in einer Vorspannrichtung vorgespannt sind,

Der Pendelwippendämpfer ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvengetriebe derart eingerichtet sind, dass die Wippen-Elemente im Vergleich zu einer zu der Ausrichtung der Modulationskraft parallelen Modulationsachse ihrer Ruhelage entgegen einer angelegten Torsionsrichtung von dem kleineren Teilkreis der betreffenden Seite verkippen.
Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse 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.
Der Pendelwippendämpfer ist zum Modulieren eines Drehmoments innerhalb des Antriebsstrangs eingerichtet. Das zu übertragende Drehmoment ist im Betrieb um die Rotationsachse ausgerichtet. Dabei ist der Pendelwippendämpfer (bevorzugt rotationssymmetrisch) zu dieser Rotationsachse ausgewuchtet.
Um die für Geräuschbildung ungünstige Entlastung der einen Rolle und die für die Pressungsauslegung ebenfalls ungünstige Überbelastung der anderen Rolle in dem betreffenden Teilkurvengetriebe mit den zwei Rollen zu vermeiden, muss das Kippmoment, welches aus den beiden unterschiedlichen Teilkreisen, über welche das Drehmoment in die Wippen-Elemente eingeleitet beziehungsweise ausgeleitet wird, an anderer Stelle abgestützt werden. Dazu wird die Zwangsführung des Wippen-Elements über das die Zwangsführung ausübende Kurvengetriebe genützt und die Tatsache, dass ein geeignetes Energiespeicherelement, welches quer zu seiner Vorspannrichtung ausgelenkt wird, eine korrigierende Rückstellkraft erzeugt.
Das Abstützen des Kippmoments, also das Erzeugen eines Gegenmoments, wird durch ein gezieltes synchrones Verkippen aller Wippen-Elemente erzielt. Das Verkippen findet um eine Achse statt, welche parallel zu der Rotationsachse ausgerichtet ist. Das Verkippen (mit einem Kippwinkel) ist dabei zudem von der bekannten linearen radial-einwärtigen Bewegung überlagert, sowie gegebenenfalls von einer seitlichen Verschiebung entlang einer Tangente zu einem Teilkreis zu der Rotationsachse und/oder einer (mitlaufenden oder gegenläufigen) Torsionsbewegung um die Rotationsachse aller Wippen-Elemente beim Ausüben der Torsion zwischen den Seiten des Pendelwippendämpfers. Weiterhin ist diese Bewegung in einem mitrotierenden Koordinatensystem betrachtet, weil die betreffenden Komponenten in den meisten Betriebszuständen währenddessen mit einer jeweiligen Drehzahl um die Rotationsachse rotieren.
Der jeweilige Kippwinkel wird in einer Ausführungsform so berechnet, dass das durch die Rückstellkräfte der Energiespeicherelemente hervorgerufene Gegenmoment (auch ein Kippmoment, gegenläufig) auf die Wippen-Elemente exakt im Gleichgewicht zu jenem Kippmoment steht, welches durch das auf unterschiedlichen Teilkreisen eingeleitete beziehungsweise ausgeleitete Drehmoment an dem jeweiligen Wippen-Element erzeugt wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass in einem Auslegungsalgorithmus für jeden Torsionswinkel des Pendelwippendämpfers die Rollenkräfte aller Rollen berechnet werden und der Kippwinkel der Wippen-Elemente gesucht wird, bei welchem die Kräfte der beiden Rollen des betreffenden Teilkurvengetriebes mit den zwei Rollen jeweils vom Betrag her die gleiche Kraft haben. Man erhält damit einen sich über dem Torsionswinkel des Pendelwippendämpfers kontinuierlich ändernden Kippwinkel der Wippen-Elemente.
Alternativ kann man auch eine Funktion vorgeben, die angibt, wie die Wippen-Elemente in Abhängigkeit des Torsionswinkel des Pendelwippendämpfers verkippt werden, um das Kippmoment, das durch die Rollenkräfte abgestützt wird, zu reduzieren, ohne es exakt auf Null bringen zu wollen.
Weiterhin ist von dem Pendelwippendämpfer eine erste Seite, welche mit dem ersten Außenanschluss drehmomentübertragend verbunden ist, und eine zweite Seite, welche mit dem zweiten Außenanschluss drehmomentübertragend verbunden ist, umfasst. Die erste Seite und/oder die zweite Seite sind bevorzugt scheibenartig oder scheibensegmentartig, besonders bevorzugt mittels Stanzen und/oder Blechumformung, aus Blech gebildet.
Zum Modulieren eines Drehmoments umfasst der Pendelwippendämpfer zumindest zwei Wippen-Elemente, eine korrespondierende Anzahl von Energiespeicherelementen (nämlich bevorzugt zwei Energiespeicherelemente bei zwei Wippen-Elementen, drei Energiespeicherelemente bei drei Wippen-Elementen und so weiter), welche zum Ausüben einer Modulationskraft auf die Wippen-Elemente und damit auf die Kurvengetriebe eingerichtet sind. Ein solches Wippen-Element ist mittels der beiden Kurvengetriebe und deren insgesamt drei Rollen an der ersten Seite und der zweiten Seite relativ zu der Umlaufrichtung (beziehungsweise die Umlaufbewegung überlagernd) bewegbar, hier also verschwenkbar, gelagert.
Die Rollenbahnen weisen hierzu eine Steigung auf, welche derart gewählt sind, dass zum Überwinden der Steigungen zusätzliche (Bewegungs-) Energie beziehungsweise Arbeit aufzuwenden ist. Die benötigte (Bewegungs-) Energie ist mittels Reduktion einer Torsionsschwingung beziehungsweise des zu modulierenden Drehmoments erzielbar. Beispielsweise ist mittels der Steigung der Rollenbahnen und/oder der Steifigkeit des Energiespeicherelements, damit einhergehend der Betrag der Modulationskraft, eine Steifigkeit beziehungsweise ein Dämpfungswert darstellbar beziehungsweise einstellbar. Somit ist eine modulierte Drehmomentübertragung von der ersten Seite zu der zweiten Seite oder umgekehrt ausführbar. Das zumindest eine Energiespeicherelement ist beispielsweise eine Schraubendruckfeder, beispielsweise mit gerader Federachse, eine Bogenfeder, oder ein Gasdruckspeicher. Das Energiespeicherelement ist durch eine Relativbewegung der ersten Seite und der zweiten Seite zueinander dehnbar oder stauchbar.
Die Energiespeicherelemente sind gebildet mittels beispielsweise einer gezielt eingestellten Materialsteifigkeit, einer Festkörperfeder, einer Druckfeder, einer Zugfeder oder einer Hebelfeder. Die Energiespeicherelemente umfassen in einer Ausführungsform eine einzige oder jeweils eine Mehrzahl von solchen Speicherelementen. In einer besonders einfachen Ausführungsform ist ein einzelnes Energiespeicherelement von einer einzigen Schraubendruckfeder oder einem Federpaket aus einer Mehrzahl von Schraubendruckfedern gebildet. In einer anderen einfachen Ausführungsform ist ein einzelnes Energiespeicherelement von zwei Zugfedern mit jeweils radialem Versatz zueinander gebildet, sodass also bei zwei Energiespeicherelementen vier Zugfedern vorgesehen sind.
Die Modulationskraft der Energiespeicherelemente presst die Rollen derart gegen ihre korrespondierenden Rollenbahnen, dass die Rollen ausschließlich (zumindest technisch) schlupffrei verlagerbar sind. Eine Rollbewegung einer (beispielsweise eingangsseitigen) Rolle eines Kurvengetriebes erzwingt somit über die betreffenden komplementären außenseitige Rollenbahn und wippenseitige Rollenbahn ein Bewegen des Wippen-Elements relativ zu der das nötige Drehmoment induzierenden Seite. Damit wiederum ist eine Rollbewegung der zumindest einen (dann beispielsweise ausgangsseitigen) Rolle des anderen Kurvengetriebes über deren komplementären außenseitige Rollenbahnen und wippenseitige Rollenbahnen erzwungen. Erzielt wird damit ein Anheben der Modulationskraft, beispielsweise durch axiales Stauchen einer Schraubendruckfeder entlang ihrer Federachse, welche beispielsweise in Vorspannrichtung ausgerichtet ist. Das heißt, die Wippen-Elemente werden mittels der Rollbewegung ihrer Rollen gegen die Modulationskraft gezwungen. Es resultiert ein dem anliegenden Drehmoment entgegenstehendes Drehmoment. Es sei darauf hingewiesen, dass (bei einem drehmoment-statischen Betrieb) ein Gleichgewichtsmoment erreicht wird, bei welchem keine Rollbewegung stattfindet, sondern das anliegende Drehmoment mittels der Reibhaftung der Rollen auf ihren Rollenbahnen der Kurvengetriebe ohne Bewegung an die jeweils andere Seite weitergeleitet wird. Über die Kurvengetriebe und die Modulationskraft ist eingestellt, welche Drehmomentsteifigkeit vorliegt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausrichtung der Modulationskraft nicht zwangsläufig mit der Vorspannrichtung des einzelnen Energiespeicherelements übereinstimmt. Beispielsweise bei drei Wippen-Elementen und drei Energiespeicherelementen ist die Modulationskraft eine Kraftkomponente der aus der Vorspannung resultierenden Vorspannkraft von zwei Energiespeicherelementen mit Ausrichtung in radialer Richtung. Die Kraftkomponente(n) in Umfangsrichtung beziehungsweise in tangentialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse werden zwischen den zwei Energiespeicherelementen antagonistisch in einer Ausführungsform unmittelbar über das betreffende Wippen-Element geleitet und heben sich daher gegenseitig auf. Alternativ wird diese Kraftkomponente in zumindest zwei der Rollen und die entsprechenden Rollenbahnen geleitet und von einer oder beiden (anschlussseitigen) Seiten des Pendelwippendämpfers aufgenommen.
Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Kurvengetriebe des Pendelwippendämpfers derart eingerichtet sind, dass die Wippen-Elemente im Vergleich zu einer zu der Ausrichtung der Modulationskraft parallelen Modulationsachse ihrer Ruhelage entgegen einer angelegten Torsionsrichtung von dem kleineren Teilkreis der betreffenden Seite verkippen.
In einer Ausführungsform ist von den drei Rollen und ihren Rollenbahnen ein fester geometrischer Schwerpunkt beziehungsweise ein Rotationszentrum des betreffenden Wippen-Elements festgelegt. In einer alternativen Ausführungsform verändert sich der geometrische Schwerpunkt mit dem Verlauf beziehungsweise mit dem anliegenden Torsionswinkel zwischen den Seiten des Pendelwippendämpfers. Das betreffende Wippen-Element verkippt mit dem zunehmenden Torsionswinkel um einen entsprechend eingerichteten Verkippwinkel um diesen Schwerpunkt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Schwerpunkt nicht zwangsläufig in einer Bauteilfläche beziehungsweise innerhalb eines Umrisses des Wippen-Elements liegt. Oftmals liegt dieser geometrische Schwerpunkt radial außerhalb des Wippen-Elements.
Beispielsweise ist der geometrische Schwerpunkt der Schnittpunkt der Vorspannkräfte der Energiespeicherelemente beziehungsweise der auf den Rollenbahnen senkrecht stehenden Bahnkräften.
In einer Ausführungsform ist von je zwei Energiespeicherelementen, welche gegen ein betrachtetes Wippen-Element vorgespannt sind, eine radial ausgerichtete resultierende Kraft, nämlich die Modulationskraft, eine Mittelachse definiert, welche bevorzugt in der Ruhelage die Rotationsachse schneidet. Sobald ein Verkippwinkel größer null anliegt, wird von der Mittelachse die Rotationsachse nicht mehr geschnitten. Die radial-einwärtige Bewegung des betrachteten Wippen-Elements ist somit von einer Verkippbewegung überlagert.
Diese Verkippbewegung beziehungsweise der Verkippwinkel ist entgegen einer angelegten Torsionsrichtung von dem kleineren Teilkreis der betreffenden Seite geneigt. Somit resultiert an dem Energiespeicherelement eine scherende Querkraft, aus welcher ein rückstellendes Drehmoment an dem betreffenden Energiespeicherelement resultiert. Und zwar liegt dabei bei einem der beiden Energiespeicherelemente des betrachteten Wippen-Elements eine Kraft an einem weiter innenliegenden Teilkreis an und bei dem anderen der beiden Energiespeicherelemente des betrachteten Wippen-Elements eine (gleich große) Kraft an einem weiter außenliegenden Teilkreis an. Damit ergibt sich aufgrund der unterschiedlich langen Hebel dieser Rückstellkräfte in der Summe ein Gegenmoment, welches genau entgegengesetzt zu dem Kippmoment ausgerichtet ist, welches aus den Teilkreisen der Rollen resultiert.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Pendelwippendämpfers vorgeschlagen, dass die Energiespeicherelemente jeweils zumindest eine Schraubendruckfeder mit gerader Federachse umfassen,
bevorzugt jeweils von einem Federpaket mit einer Mehrzahl von Schraubendruckfedern gebildet sind.
Der Vorteil einer Schraubendruckfeder ist, dass diese infolge der Verkippung in eine S-Form, also abweichend von ihrer geraden Federachse, gezwungen wird. Die Schraubendruckfeder reagiert darauf mit einer verstärkten Aufstellkraft auf der jeweiligen Kurveninnenseite der S-Form im Vergleich zu der Kurvenaußenseite. Somit wird mit einem einzigen Bauteil eine unterschiedliche Kraft an unterschiedlichen Radien bezogen auf die Rotationsachse, also an unterschiedlichen Teilkreisen bewirkt. Im Resultat greift, weil die (mittels der hier vorgeschlagenen Verkippung des Wippen-Elements bewirkte) S-Form bei allen Energiespeicherelementen gleichgerichtet ist, jeweils an einem Rand des betreffenden Wippen-Elements die höhere Aufstellkraft der zumindest einen Schraubendruckfeder an dem kleineren Teilkreis und an dem antagonistischen Rand die höhere Aufstellkraft der zumindest einen Schraubendruckfeder an dem größeren Teilkreis an. Daraus resultiert eine Momentendifferenz. Diese ist ausreichend groß, um dasjenige Kippmoment zumindest zu kompensieren, welches aus den unterschiedlichen Teilkreisen der Rollen resultiert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Federpaket mit einer Mehrzahl, beispielsweise zwei, Schraubendruckfedern eingesetzt. Die einzelnen Schraubendruckfedern sind in einer Ausführungsform unterschiedlich lang und/oder zum gegenseitigen Führen und/oder in reibendem Kontakt miteinander. In einer Ausführungsform ist einzig eine der Schraubendruckfedern auf Block bringbar. In einer Ausführungsform sind alle Schraubendruckfedern gegen eine auf Block-Belastung geschützt, beispielsweise mittels eines Anschlags bei der Federaufnahme.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Pendelwippendämpfers vorgeschlagen, dass der maximale Verkippwinkel in Schubrichtung größer ist als in Zugrichtung.
Die Zugrichtung und Schubrichtung sind nach einem Einsatz definiert, beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird die Drehmomentabgabe einer Antriebsmaschine an einen Verbraucher als Zugrichtung und die Drehmomentaufnahme durch die Antriebsmaschine von einem Verbraucher als Schubrichtung bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Bezeichnung nicht auf die Anwendung in einem Kraftfahrzeug beschränkt ist.
Bei dieser Ausführungsform ist beachtet, dass bei vielen Anwendungen das Schubmoment geringer ist als das Zugmoment. Dabei ist zugleich oftmals das Schubmoment mit einem größeren Drehmomentstoß (oder Drehmoment-Ruck) angelegt als das Zugmoment, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug bei einem Blockieren der Räder. Dann ist es wünschenswert, dass der Pendelwippendämpfer einen daraus resultierenden harten Einschlag zunächst aufnimmt und erst zeitlich verzögert beziehungsweise gestreckt weiterleitet. Daher ist in der Schubrichtung eine hohe Steifigkeit erstrebenswert. Eine hohe Steifigkeit eines Pendelwippendämpfers wird aufgrund des Kurvengetriebes dadurch erzielt, dass in Schubrichtung das Kurvengetriebe eine größere Steigung aufweist (als in der Zugrichtung). Die Energiespeicherelemente erfahren damit bei gleichem (Vorzeichen-umgekehrtem) Torsionswinkel einen längeren Verformungsweg und somit wird eine größere Kraft abgegeben. Das Gegenmoment des Pendelwippendämpfers ist somit in Schubrichtung größer als in Zugrichtung. Damit ist aber auch, wie eingangs erläutert, das Kippmoment in Schubrichtung größer als in Zugrichtung. Um die oben genannten Effekte zu erzielen, ist es daher vorteilhaft, den Verkippwinkel entsprechend zu vergrößern. Der (maximale) Verkippwinkel ist also nicht von dem (maximalen) Torsionswinkel des Pendelwippendämpfers, sondern von dem (maximalen) Verformungsweg der Energiespeicherelemente beziehungsweise deren abgegebener Modulationskraft abhängig. Damit ist eine Betragsgleichheit der Rollenkräfte erzielbar.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Pendelwippendämpfers vorgeschlagen, dass der Verlauf des Verkippwinkels über die Torsion der Seiten gegeneinander veränderlich ist,
wobei bevorzugt beim maximalen Torsionswinkel die entsprechende Zunahme des Verkippwinkels geringer ist als bei der Ruhelage.
Für einige Anwendungen ist es vorteilhaft, bis zu einem vorbestimmten Torsionswinkel des Pendelwippendämpfers den optimalen Kippwinkel über eine (wie eingangs erläutert oftmals gewünschte) Betragsgleichheit der Rollenkräfte zu bestimmen und ab diesem vorbestimmten Torsionswinkel die weitere Veränderung des Kippwinkels über eine andere Funktion vorzugeben. Beispielsweise will man bei geringem Drehmoment erreichen, dass die Rollenkräfte betragsmäßig gleich also vollständig kompensiert sind, um eine optimale Abstützung zu erreichen und entsprechende Geräuschbildung infolge einer (trotz Vorspannung durch die Energiespeicherelemente übermäßig) entlasteten Rolle zu vermeiden. Bei hohen Drehmomenten insbesondere bei einer Anschlagstufe, die nur im Falle seltener Impactereignisse erreicht wird, kann dagegen die Querauslenkung (Scherbelastung) der Energiespeicherelemente begrenzt werden. Eine daraus resultierende höhere Pressung ist beispielsweise in einer Anschlagstufe zugelassen, wenn sichergestellt ist, dass die Anzahl der Lastwechsel, bei denen diese Stufe erreicht wird, gering ist und im Bereich der Zeitfestigkeit liegt. Das heißt, dass für solche seltenen Impactereignisse nicht zwangsläufig eine Materialverstärkung notwendig ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine Materialverstärkung nicht ausschließlich eine Volumenvergrößerung, sondern auch eine veränderte Materialwahl und/oder Materialbehandlung umfasst, welche meist mit erhöhten Kosten und oft auch (trotz gegebenenfalls gleichem Bauteilvolumen) mit erhöhten Massen einhergeht.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Reibscheibe für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- eine Trägerscheibe;
- einen Reibring, welcher von der Trägerscheibe mitrotierend gehalten ist;
- eine Nabe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Trägerscheibe und einer Welle; und
- einen Pendelwippendämpfer nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,

Die hier vorgeschlagene Reibscheibe ist für eine konventionelle Verwendung (beispielsweise in einer Reibkupplung oder in einer Rutschkupplung beziehungsweise in einem Drehmomentbegrenzer) eingerichtet. Bevorzugt weist die hier vorgeschlagene Reibscheibe eine konventionelle oder im Vergleich dazu eine geringere Bauraumforderung bei gleicher Funktion auf. Besonders bevorzugt ist die Reibscheibe einzig hinsichtlich des Torsionsschwingungsdämpfers und gegebenenfalls daraus resultierenden Anpassungen, bevorzugt ohne notwendige Anpassungen, anders als eine konventionelle Reibscheibe.
Die Reibscheibe umfasst zumindest eine Trägerscheibe, welche als mechanischer Träger für zumindest eine der weiteren Komponenten der Reibscheibe eingerichtet ist. Bevorzugt ist die Trägerscheibe aus einem Metall (beispielsweise aus Stahl oder Aluminium) gefertigt.
Weiterhin umfasst die Reibscheibe einen Reibring, welcher drehmomentübertragend mit der Trägerscheibe verbunden ist. Beispielsweise ist der Reibring eine separate Komponente, beispielsweise aus einem Kunststoff, und mittels Nieten und/oder Schweißen mit der Trägerscheibe verbunden. In einer Ausführungsform ist der Reibring einstückig mit der Trägerscheibe gebildet, beispielsweise von einem Oberflächenabschnitt der Trägerscheibe. In einer Ausführungsform sind der Reibring und/oder die Trägerscheibe jeweils mehrstückig ausgeführt.
Die Trägerscheibe ist mit einer Nabe drehmomentübertragend verbunden, wobei die Nabe zum Übertragen eines Drehmoments einer Welle eingerichtet ist. Beispielsweise weist die Nabe eine Kerbverzahnung zum Aufnehmen einer korrespondierend verzahnten Welle auf, sodass das an der Welle anliegende Drehmoment mittels der Kerbverzahnung beziehungsweise dem Formschluss von der Nabe auf die Trägerscheibe übertragbar ist. In einer Ausführungsform ist die Nabe einstückig von der Trägerscheibe ausgebildet, wobei bevorzugt die Nabe und andere Funktionsabschnitte der Trägerscheibe mittels (bevorzugt Kalt-) Umformen, beispielsweise Stanzen und/oder Umkanten, aus einer Blechplatine gebildet ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Trägerscheibe und die Nabe einzig mittelbar drehmomentübertragend miteinander verbunden.
Zusätzlich umfasst die hier vorgeschlagene Reibscheibe einen Pendelwippendämpfer, welcher nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibungen ausgeführt ist. Der Pendelwippendämpfer ist je nach Ausführungsform zum Dämpfen, Tilgen und/oder Entkoppeln beziehungsweise Modulieren von (gegebenenfalls vorbestimmten) Vibrationen und Drehmomentüberhöhungen eingerichtet. Der Pendelwippendämpfer ist zu der Trägerscheibe und/oder zu der Nabe fixiert, beispielsweise ist die Trägerscheibe (bevorzugt einstückig) gebildet und der Reibring ist zu der Nabe fixiert.
Der Pendelwippendämpfer ist in Reihe zwischen die Nabe und die Trägerscheibe geschaltet. In einer Ausführungsform ist die Trägerscheibe zum Halten von zumindest einer Pendelmasse eines Fliehkraftpendels eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist die Trägerscheibe (mittelbar oder unmittelbar) über zumindest ein Wippen-Element und zumindest ein Energiespeicherelement und eine entsprechende Anzahl von Rollen (mittelbar oder unmittelbar) mit der Nabe drehmomentübertragend verbunden. In einer Ausführungsform ist die erste Seite des Pendelwippendämpfers über den ersten Außenanschluss mit der Trägerscheibe drehmomentübertragend verbunden. In einer alternativen Ausführungsform ist die zweite Seite über den zweiten Außenanschluss mit der Trägerscheibe drehmomentübertragend verbunden.
Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform die Reibscheibe eine Mehrzahl von Torsionsschwingungsdämpfern umfasst. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Reibscheibe eine (einzige oder mehrere) Hysterese-Baugruppe(n) und zwei oder mehr Dämpfervorrichtungen, beispielsweise einen Vordämpfer nach Art eines Zweimassenschwungrads und einen Mehrflanschdämpfer oder einen Pendelwippendämpfer, sowie gegebenenfalls weiterhin oder alternativ ein oder mehrere Fliehkraftpendel.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Reibkupplung für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend ein Reibpaket mit einer Reibscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, welches über einen Kupplungsbefehl lösbar zum Übertragen eines Drehmoments eingerichtet ist.
Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, in einem Antriebsstrang ein Drehmoment um die Rotationsachse von ihrer Eingangsseite auf die Ausgangsseite, und bevorzugt umgekehrt, lösbar zu übertragen. Dazu ist zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite ein axial verpressbares Reibpaket vorgesehen, welches zumindest eine Reibscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst. Beispielsweise umfasst das Reibpaket eine (axial fixierte) Gegenplatte, eine (axial verschiebbare) Anpressplatte und eine axial dazwischen angeordnete Reibscheibe. Alternativ umfasst das Reibpaket weiterhin eine oder mehrere Zwischenplatten und eine korrespondierende Anzahl von Reibscheiben, wobei dann bevorzugt eine einzige Reibscheibe wie oben beschrieben ausgeführt ist und die anderen Reibscheiben einfacher aufgebaut sind. Die Platten (Anpressplatte, Gegenplatte und gegebenenfalls Zwischenplatte(n)) sind bevorzugt mit der Eingangsseite verbunden (beispielsweise die Motorseite) und die Reibscheibe(n) mit der Ausgangsseite (entsprechend beispielsweise der Getriebeseite). Alternativ ist dies umgekehrt ausgeführt.
Das Reibpaket ist derart eingerichtet, dass dieses mittels eines Kupplungsbefehls ein Drehmoment lösbar überträgt. Der Kupplungsbefehl ist im Betrieb von dem Fahrer eines Fahrzeugs oder dem (Automatik-) Getriebe initiiert und veranlasst ein Einkuppeln beziehungsweise Auskuppeln des Reibpakets von der Reibscheibe.
Beispielsweise wird dieser Kupplungsbefehl mittels eines elektrischen Aktuators und/oder eines hydraulischen Systems und/oder mittels eines mechanischen Seilzugs als Anpresskraft beziehungsweise eine Anpresskraft (beispielsweise einer Tellerfeder) aufhebende Lösekraft in das Reibpaket eingeleitet. Somit ist ein Reibschluss mittels Verpressung des Reibpakets für eine lösbare Drehmomentübertragung steuerbar. Im unverpressten Zustand (ausgekuppelt) des Reibpakets ist kein Drehmoment oder nur ein zulässig geringes Schleppmoment zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite übertragbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Drehmomentbegrenzer für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend ein Rutschkupplungspaket mit einer Reibscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, welches zum Übertragen eines Drehmoments bis zu einer vorbestimmten Drehmomentgrenze geschlossen ist und jenseits von der vorbestimmten Drehmomentgrenze zum Durchrutschen eingerichtet ist.
Der hier vorgeschlagene Drehmomentbegrenzer ist für eine konventionelle Verwendung, beispielsweise in einem Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug, zum Beschränken eines maximal übertragbaren Drehmoments um die Rotationsachse eingerichtet. Bevorzugt weist der Drehmomentbegrenzer eine konventionelle oder im Vergleich dazu eine geringere Bauraumforderung bei gleicher Funktion auf. Besonders bevorzugt ist der Drehmomentbegrenzer einzig hinsichtlich des Rutschkupplungspakets beziehungsweise der Reibscheibe und gegebenenfalls daraus resultierenden Anpassungen, bevorzugt ohne notwendige Anpassungen, anders als ein konventioneller Drehmomentbegrenzer. In einer Ausführungsform ist der Drehmomentbegrenzer zwischen einer Verbrennerwelle und einer Rotorwelle einer elektrischen Antriebsmaschine in einem Hybrid-Antriebsstrang angeordnet. In einer Ausführungsform ist der Drehmomentbegrenzer zwischen einem Getriebe und einer elektrischen Antriebsmaschine angeordnet.
Hierfür umfasst das Rutschkupplungspaket eine Reibscheibe nach einer der Ausführungsformen gemäß der obigen Beschreibung. Das Rutschkupplungspaket ist derart eingerichtet, dass es im Betrieb zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments eingerichtet ist. Die Drehmomentübertragung erfolgt dabei bis einschließlich einer vorbestimmten Drehmomentgrenze, wobei hierzu das Rutschkupplungspaket mit der Reibscheibe verpresst ist. Liegt eine (mit der vorbestimmten Drehmomentgrenze als Bezugsgröße) Drehmomentüberhöhung an dem Rutschkupplungspaket beziehungsweise dem Drehmomentbegrenzer an, so löst sich der Reibschluss aus der Reibhaftung und es findet ein Durchrutschen statt.
Es sei darauf hingewiesen, dass für die meisten Anwendungen die Drehmomentgrenze derart definiert ist, dass eine Drehmomentüberhöhung, mit einem Drehmoment oberhalb der Drehmomentgrenze weiterhin eine Drehmomentübertragung stattfindet. Ein solches Drehmoment einer übertragbaren Drehmomentüberhöhung ist beispielsweise um bis zu 10 % größer als die vorbestimmte Drehmomentgrenze.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- zumindest eine Antriebsmaschine zum Abgeben eines Drehmoments;
- zumindest einen Verbraucher zum Aufnehmen eines Drehmoments;
- ein Getriebe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine und einem Verbraucher; und
- einen Pendelwippendämpfer nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und/oder einer Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und/oder einem Drehmomentbegrenzer nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,

Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst eine erste Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle und ein Getriebe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Verbrennerwelle und einem Verbraucher, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug die Vortriebsräder. Mittels des Pendelwippendämpfers, welcher nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgeführt ist, ist die Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Verbraucher übertragbar. Eine Drehmomentübertragung zwischen dem Verbraucher und der Verbrennerwelle ist bevorzugt in beiden Richtungen möglich, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs (Zugbetrieb) und in Gegenrichtung (Schubbetrieb) beispielsweise zum Einsatz der Motorbremse zum Entschleunigen des Kraftfahrzeugs oder zur Rekuperation dieser Entschleunigungsenergie.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Antriebsstrangs ist weiterhin eine elektrische Antriebsmaschine mit einer Rotorwelle in den Drehmomentfluss ausgangsseitig des Pendelwippendämpfers und vor den Verbraucher geschaltet. Beispielsweise ist so bei geöffneter Kupplung ein rein elektrischer Betrieb der Verbraucher ermöglicht. In einer Ausführungsform bilden die elektrische Antriebsmaschine und die Kupplung (mit dem oder ohne den Pendelwippendämpfer) gemeinsam ein sogenanntes Hybrid-Modul, welches als eine Baueinheit in den Antriebsstrang einfach integrierbar ist.
Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang, welcher den oben beschriebenen Pendelwippendämpfer umfasst, sind verringerte Torsionsschwingungen und akustische Störgeräusche innerhalb der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe beziehungsweise dem Pendelwippendämpfer erzielbar. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Masse von Komponenten des Kurvengetriebes, beispielsweise zumindest einer der Rollen und/oder des Wippen-Elements, im Vergleich zu vorbekannten Lösungen reduziert. Damit sind die Kosten und/oder der Bauraum reduziert und/oder die Eigenfrequenz des betreffenden Kurvengetriebes gegen eine Geräuschentwicklung (Rasseln) im Leerlauf verändert.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und zumindest ein Vortriebsrad, wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs das zumindest eine Vortriebsrad mittels des Antriebsstrangs 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 Torsionsschwingungen erhöht. Eine ähnliche Problemstellung ergibt sich bei der sogenannten Hybridisierung, bei welcher eine elektrische Antriebsmaschine im Betrieb immer häufiger in Einsatz gebracht wird oder sogar die Hauptdrehmomentquelle bildet und eine möglichst kleine Verbrennungskraftmaschine einzusetzen ist, welche aber deutlich häufiger dem Antriebsstrang zugeschaltet und wieder weggeschaltet werden muss. Auch bei einem rein elektrischen Antriebsstrang ist der zur Verfügung stehende Bauraum meist gering, weil viele solche Antriebsstränge ohne Dämpfungsmaßnahmen konzipiert worden sind und/oder der Bauraum für andere Komponenten wie beispielsweise einen Pulswechselrichter und/oder eine Traktionsbatterie vorgehalten werden muss. Es ist daher eine Herausforderung, eine ausreichende Vergleichmäßigung von Drehungleichförmigkeiten bei gleichzeitig geringen Teilekosten und geringem verfügbarem Bauraum bereitzustellen.
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, dessen Antriebsstrang den oben beschriebenen Pendelwippendämpfer umfasst, sind verringerte Torsionsschwingungen und verringerte akustische Störgeräusche innerhalb der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe beziehungsweise dem Pendelwippendämpfer erzielbar. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Masse von Komponenten des Kurvengetriebes, beispielsweise zumindest einer der Rollen und/oder des Wippen-Elements, im Vergleich zu vorbekannten Lösungen reduziert. Damit sind die Kosten und/oder der Bauraum reduziert und/oder die Eigenfrequenz des betreffenden Kurvengetriebes gegen eine Geräuschentwicklung (Rasseln) im Leerlauf verändert.
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 Audi A1, Volkswagen Polo, Opel Corsa oder Renault Clio. Bekannte (Mild-) Hybrid-Fahrzeuge sind Fiat Panda oder der Mazda3 (BP). Als vollelektrische Kraftfahrzeuge bekannt sind beispielsweise ein Audi Q4 e-tron oder ein BMW i3 oder VW ID.3.
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: ein Pendelwippendämpfer in Ruhelage mit einem Paar von Wippen-Elementen in einer schematischen Draufsicht;
2: der Pendelwippendämpfer gemäß 1 in einem Zug-Betrieb in einer schematischen Draufsicht;
3: der Pendelwippendämpfer gemäß 1 in einem Schub-Betrieb in einer schematischen Draufsicht;
4: ein Pendelwippendämpfer in Ruhelage mit einem Triplett von Wippen-Elementen in einer schematischen Draufsicht;
5: der Pendelwippendämpfer gemäß 4 in einem Zug-Betrieb in einer schematischen Darstellung;
6: der Pendelwippendämpfer gemäß 4 in einem Schub-Betrieb in einer schematischen Darstellung;
7: eine Reibkupplung mit einem Pendelwippendämpfer gemäß einer von 1 bis 6;
8: ein Pendelwippendämpfer gemäß einer von 1 bis 6 in einer Anordnung mit einem Drehmomentbegrenzer; und
9: ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang in einer Draufsicht.

In 1 ist ein Pendelwippendämpfer 1 in Ruhelage mit einem Paar von Wippen-Elementen 14 in einer schematischen Draufsicht gezeigt, wobei der Pendelwippendämpfer 1 zum Modulieren eines Drehmoments um eine Rotationsachse 2 eingerichtet ist. Weiterhin ist von dem Pendelwippendämpfer 1 eine erste Seite 4, welche mit dem ersten Außenanschluss 6 drehmomentübertragend verbunden ist, und eine zweite Seite 5, welche mit dem zweiten Außenanschluss 7, hier beispielsweise als eine Nabe 35 ausgeführt, drehmomentübertragend verbunden ist, umfasst. Die erste Seite 4 und/oder die zweite Seite 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel scheibenartig oder scheibensegmentartig, beispielsweise mittels Stanzen und/oder Blechumformung, beispielsweise aus Blech gebildet. die beiden Seiten 4,5 bilden mit den Wippen-Elementen 14 ein erstes Kurvengetriebe 18 und ein zweites Kurvengetriebe 19 aus.
Zum Modulieren eines Drehmoments umfasst der Pendelwippendämpfer 1 hier zwei Wippen-Elemente 14, eine korrespondierende Anzahl von Energiespeicherelementen 20 (nämlich zwei Energiespeicherelemente 20, welches zum Ausüben einer Modulationskraft 22 auf die Wippen-Elemente 14 und damit auf die Kurvengetriebe 18,19 eingerichtet sind. Ein solches Wippen-Element 14 ist mittels der beiden Kurvengetriebe 18,19 und deren insgesamt drei Rollen 16,17 an der ersten Seite 4 und der zweiten Seite 5 relativ zu der Umlaufrichtung (beziehungsweise die Umlaufbewegung überlagernd) bewegbar, hier also verschwenkbar, gelagert. Die Kurvengetriebe 18,19 umfassen wiederum jeweils eine außenseitige Rollenbahn 8,10 und eine wippenseitige Rollenbahn 9,11, welche hier darstellungsgemäß, rein der Übersichtlichkeit halber, überdimensioniert dargestellt sind. Es sei darauf hingewiesen, dass hier jeweils nur eines der ersten Kurvengetriebe 18 an lediglich einem der Wippen-Elemente 14 mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen wurde. Aufgrund der Symmetrie gilt pars-pro-toto entsprechendes für das andere Wippen-Element 14 beziehungsweise dortige Kurvengetriebe 18,19.
Die (hier zwei) ersten Rollen 16 sind dabei jeweils in einem ersten Kurvengetriebe 18 und die (hier einzige) zweite Rolle 17 in einem zweiten Kurvengetriebe 19 angeordnet, wobei in der hier gezeigten Ruhelage die ersten Rollen 16 auf einem ersten Teilkreis 24 angeordnet sind und die zweite Rolle 17 auf einem zweiten im Vergleich dazu kleineren Teilkreis 25. Die Energiespeicherelemente 20 sind radial-außen von einem dritten Teilkreis 48 begrenzt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der erste Teilkreis 24 mit dem dritten Teilkreis 48 zusammenfällt. Radial-innen sind die Energiespeicherelemente 20 von einem vierten kleineren Teilkreis 49 begrenzt.
Das Paar der Rollenbahnen 8,9 des ersten Kurvengetriebes 18 sowie das Paar der Rollenbahnen 10,11 des zweiten Kurvengetriebes 19 weisen jeweils eine Steigung auf, welche derart gewählt sind, dass zum Überwinden der Steigungen zusätzliche (Bewegungs-) Energie beziehungsweise Arbeit aufzuwenden ist. In der gezeigten Ausführungsform werden die Energiespeicherelemente 20 gestaucht. Die benötigte (Bewegungs-) Energie ist mittels Reduktion einer Torsionsschwingung beziehungsweise des zu modulierenden Drehmoments erzeugbar. Beispielsweise ist mittels der Steigung der Rollenbahnen 8,9,10,11 und/oder der Steifigkeit der Energiespeicherelemente 20, damit einhergehend der Betrag der Modulationskraft 22, eine Steifigkeit beziehungsweise ein Dämpfungswert darstellbar beziehungsweise einstellbar. Somit ist eine modulierte Drehmomentübertragung von der ersten Seite 4 zu der zweiten Seite 5 oder umgekehrt ausführbar. Die Energiespeicherelemente 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Schraubendruckfedern ausgeführt beziehungsweise zudem als Federpakete 28 derart ausgeführt. Die Schraubendruckfedern sind entlang einer geraden Federachse 27 stauchbar. Dabei ist die Federachse 27 bei dieser Ausführungsform parallel zu der Modulationskraft 22 und der Vorspannrichtung 23 der Energiespeicherelemente 20 orientiert.
Die Modulationskraft 22 der Energiespeicherelemente 20 presst die Rollen 16,17 derart gegen ihre korrespondierenden Rollenbahnen 8,9,10,11, dass die Rollen 16,17 ausschließlich (zumindest technisch) schlupffrei verlagerbar sind. Eine Rollbewegung der (beispielsweise zweiten) Rolle 17 des zweiten Kurvengetriebes 19 erzwingt somit über die betreffenden komplementären (zweite) außenseitige Rollenbahn 10 und (zweite) wippenseitige Rollenbahn 11 ein Bewegen des Wippen-Elements 14 relativ zu der das nötige Drehmoment induzierenden ersten Seite 4. Damit wiederum ist eine Rollbewegung der ersten Rollen 16 des anderen Kurvengetriebes 18 über deren komplementären außenseitige Rollenbahnen 8 und wippenseitigen Rollenbahnen 9 erzwungen. Erzielt wird damit ein Ansteigen der Modulationskraft 22 infolge des axialen Stauchens der Schraubendruckfedern entlang ihrer Federachsen 27 (vergleiche dazu 2 und 3). Das heißt, die Wippen-Elemente 14 werden mittels der Rollbewegung ihrer Rollen 16,17 gegen die Modulationskraft 22 gezwungen. Es resultiert ein dem anliegenden Drehmoment entgegenstehendes Drehmoment. Es sei darauf hingewiesen, dass hier ein Gleichgewichtsmoment dargestellt ist, bei welchem keine Rollbewegung stattfindet, sondern das anliegende Drehmoment mittels der Reibhaftung der Rollen 16,17 auf ihren Rollenbahnen 8,9,10,11 der Kurvengetriebe 18,19 ohne Bewegung an die jeweils andere Seite 4,5 weitergeleitet wird. Über die Kurvengetriebe 18,19 und die Modulationskraft 22 (beziehungsweise zunächst die Steifigkeit des Energiespeicherelements 20) ist eingestellt, welche Drehmomentsteifigkeit vorliegt.
In 2 ist der Pendelwippendämpfer 1 gemäß 1 in einem Zug-Betrieb in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Hier ist der Pendelwippendämpfer 1 mit maximaler Torsion in einer ersten Torsionsrichtung 12 um die Rotationsachse 2 aufgrund eines anliegenden (Zug-) Drehmoments gezeigt, sodass die erste Seite 4 und die zweite Seite 5 zueinander unter einem ersten (hier maximalen) Torsionswinkel 30 gegeneinander verdreht sind. Die damit resultierende erste Torsionsrichtung 12 ist darstellungsgemäß (ausgehend von der ersten Seite 4) nach rechts beziehungsweise im Uhrzeigersinn orientiert.
Die Kurvengetriebe 18,19 des Pendelwippendämpfers 1 sind derart eingerichtet, dass die Wippen-Elemente 14 im Vergleich zu einer zu der Ausrichtung der Modulationskraft 22 parallelen Modulationsachse 26 ihrer Ruhelage (vergleiche 1) entgegen der angelegten Torsionsrichtung 12 von dem kleineren Teilkreis 25 der betreffenden Seite 5 verkippen. Das betreffende Wippen-Element 14 verkippt mit dem zunehmenden Torsionswinkel 30 um einen entsprechend eingerichteten Verkippwinkel 29 um den geometrischen Schwerpunkt des jeweiligen Wippen-Elements 14.
Diese Verkippbewegung beziehungsweise der Verkippwinkel 29 ist entgegen der hier im Uhrzeigersinn drehend definierten Torsionsrichtung 12 geneigt. Damit sind die Wippen-Elemente 14 entgegen derjenigen (hier zweiten) Seite 5 verkippt, bei welcher das zugehörige (hier zweite) Kurvengetriebe 19 auf dem kleineren (hier zweiten) Teilkreis 25 angeordnet ist. Oder umgekehrt, sind damit die Wippen-Elemente 14 mit derjenigen (hier ersten) Seite 4 verkippt, bei welcher das zugehörige (hier erste) Kurvengetriebe 18 auf dem größeren (hier ersten) Teilkreis 24 angeordnet ist.
Somit resultiert an den Energiespeicherelementen 20 eine scherende Querkraft, aus welcher ein rückstellendes Drehmoment an den betreffenden Energiespeicherelementen 20 resultiert. Diese scherende Querkraft beziehungsweise die daraus resultierende S-Form der Energiespeicherelemente 20 ist mittels eines orthogonalen Rechtecks (kein Konstruktionselement) verdeutlicht. Es liegt dabei an dem jeweiligen Energiespeicherelement 20 eine Kraft an dem weiter innenliegenden Teilkreis 49, die sich von der Kraft an dem weiter außenliegenden Teilkreis 48 unterscheidet. Wenn eine größere Kraft des Energiespeicherelements 20 an dem größeren (dritten) Teilkreis 48 anliegt, wird damit in der Summe von diesem Energiespeicherelement 20 ein größeres Drehmoment erzeugt, und umgekehrt.
Das rückstellende Drehmoment ist infolge der oben beschrieben Verkipprichtung antagonistisch zu dem aus den unterschiedlich großen Teilkreisen 24,25 der Rollen 16,17 der Kurvengetriebe 18,19 ausgerichtet. Es liegt nämlich an dem links dargestellten Energiespeicherelement 20 an dem oben dargestellten Wippen-Element 14 eine größere Kraft (Rückstellkraft) an dem größeren Teilkreis 48 an als an dem kleineren Teilkreis 49. Dies ist umgekehrt bei dem rechts dargestellten Energiespeicherelement 20 an dem oben dargestellten Wippen-Element 14, wo eine kleinere Kraft an dem größeren Teilkreis 48 als an dem kleineren Teilkreis 49 anliegt. In Summe ergibt sich an dem oben dargestellten Wippen-Element 14 das antagonistische Drehmoment entgegen der Verkipprichtung, also im Uhrzeigersinn. Es sei darauf hingewiesen, dass an dem unten dargestellten Wippen-Element 14 das antagonistische Drehmoment ebenfalls entgegen der Verkipprichtung, also im Uhrzeigersinn, wirkt.
Damit ist erzielt, dass zumindest ein Teil der aus dem Unterschied der Teilkreise 24,25 der Kurvengetriebe 18,19 resultierenden Kräfte auf die (hier ersten) Rollen 16 und zugehörigen Rollenbahnen 8,9 von dem aus der Scherung der Energiespeicherelemente 20 resultierenden antagonistischen Drehmoment aufgenommen beziehungsweise aufgehoben wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform ergibt sich damit aufgrund der unterschiedlich langen Hebel dieser Rückstellkräfte in der Summe ein Gegenmoment, welches genau entgegengesetzt zu dem Kippmoment ausgerichtet ist, welches aus den Teilkreisen 24,25 der Rollen 16,17 resultiert (vergleiche dazu 1).
In 3 ist der Pendelwippendämpfer 1 gemäß 1 in einem Schub-Betrieb in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Hier ist der Pendelwippendämpfer 1 mit maximaler Torsion in einer zweiten Torsionsrichtung 13 um die Rotationsachse 2 aufgrund eines anliegenden (Schub-) Drehmoments gezeigt, sodass die erste Seite 4 und die zweite Seite 5 zueinander unter einem zweiten (hier maximalen) Torsionswinkel 31 gegeneinander verdreht sind. Die damit resultierende zweite Torsionsrichtung 13 ist darstellungsgemäß (ausgehend von der ersten Seite 4) nach links beziehungsweise entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist beachtet, dass bei vielen Anwendungen das Schubsteifigkeit größer sein soll als die Zugsteifigkeit. Dies resultiert in der stärkeren Verformung der Schraubendruckfedern (innerhalb des orthogonalen Rechtecks ersichtlich, vergleiche auch 2). Das Gegenmoment des Pendelwippendämpfers 1 ist somit in Schubrichtung größer als in Zugrichtung. Damit ist aber auch das Kippmoment und damit der Verkippwinkel 29 in Schubrichtung größer als in Zugrichtung.
In 4 ist ein Pendelwippendämpfer 1 in Ruhelage mit einem Triplett von Wippen-Elementen 15 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Der Pendelwippendämpfer 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel ohne Ausschluss der Allgemeinheit rein der Übersichtlichkeit halber weitestgehend mit der in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform identisch, sodass insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen wird und hier lediglich die Unterschiede erläutert werden.
Der Pendelwippendämpfer 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel drei Wippen-Elemente 15, welche zwischen der ersten Seite 4 und der zweiten Seite 5 angeordnet sind, mit entsprechend drei Energiespeicherelementen 21, welche zum Ausüben einer Modulationskraft 22 auf die Wippen-Elemente 15 und damit auf die Kurvengetriebe 18,19 eingerichtet sind. Die Kurvengetriebe 18,19 mit den entsprechenden Rollenbahnen 8,9,10,11 sind analog zu dem Ausführungsbeispiel in 1 bis 3 ausgeführt, ebenso die Verteilung der Rollen 16,17 pro Wippen-Elemente 15 entlang der Teilkreise 24,25. Die Energiespeicherelemente 21 sind radial-außen von dem dritten Teilkreis 48 und radial-innen von dem vierten Teilkreis 49 begrenzt und tangential zu einem Kreis um die Rotationsachse 2 angeordnet. Auch gilt für die Bezugszeichen, dass nur an jeweils einem Wippen-Elemente 15 die entsprechenden Bezugszeichen gesetzt wurden und die anderen aufgrund der Symmetrie pars-pro-toto damit umfasst sind. Die erste Seite 4 ist mit einem ersten Außenanschluss 6 drehmomentübertragend verbunden und die zweite Seite 5 ist mit einem zweiten Außenanschluss 7 drehmomentübertragend verbunden, wobei die Außenanschlüsse 6,7 zum Übertragen des eingehenden Drehmoments und/oder des modulierten Drehmoments beispielsweise an eine Trägerscheibe 33 (vergleiche 7 oder 8) eingerichtet sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausrichtung der Modulationskraft 22 hier nicht mit der Vorspannrichtung 23 des einzelnen Energiespeicherelements 21 übereinstimmt. Vielmehr ist mit drei Wippen-Elementen 15 und drei Energiespeicherelementen 21 die Modulationskraft 22 eine Kraftkomponente der aus der Vorspannung resultierenden Vorspannkraft 47 von zwei Energiespeicherelementen 21 mit Ausrichtung in radialer Richtung. Die Energiespeicherelemente 21 sind auch in diesem Ausführungsbeispiel (rein optional) als ein Federpaket 28 entlang einer geraden Federachse 27 ausgeführt, wobei hier jedes Federpaket 28 eine Mehrzahl von Schraubendruckfedern umfasst.
In 5 ist der Pendelwippendämpfer 1 gemäß 4 in einem Zug-Betrieb in einer schematischen Darstellung gezeigt. Hier ist in Analogie zu 2 der Pendelwippendämpfer 1 mit maximaler Torsion in einer ersten Torsionsrichtung 12 um die Rotationsachse 2 aufgrund eines anliegenden (Zug-) Drehmoments gezeigt, sodass die erste Seite 4 und die zweite Seite 5 zueinander unter einem ersten (hier maximalen) Torsionswinkel 30 gegeneinander verdreht sind. Die damit resultierende erste Torsionsrichtung 12 ist darstellungsgemäß (ausgehend von der ersten Seite 4) nach rechts beziehungsweise im Uhrzeigersinn orientiert.
Aufgrund der Verdrehung der Seiten 4,5 des Pendelwippendämpfers 1 gegeneinander (Torsion) folgt mittels der Kurvengetriebe 18,19 eine Verkippung der Wippen-Elemente 15. Daraus resultiert an jedem der drei Energiespeicherelementen 21 eine scherende Querkraft, aus welcher ein rückstellendes Drehmoment an den betreffenden Energiespeicherelementen 21 resultiert. Diese scherende Querkraft beziehungsweise die daraus resultierende S-Form der Energiespeicherelemente 21 ist mittels eines orthogonalen Rechtecks (kein Konstruktionselement) verdeutlicht. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Energiespeicherelemente 21 derart in die S-Form gezwungen, dass die jeweiligen Enden ein antagonistisches Gegenmoment aufbringen in gleicher Weise wie mit Bezug auf 2 beschrieben.
In 6 ist der Pendelwippendämpfer 1 gemäß 4 in einem Schub-Betrieb in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Hier ist in Analogie zu 3 der Pendelwippendämpfer 1 mit maximaler Torsion in einer zweiten Torsionsrichtung 13 um die Rotationsachse 2 aufgrund eines anliegenden (Schub-) Drehmoments gezeigt, sodass die erste Seite 4 und die zweite Seite 5 zueinander unter einem zweiten (hier maximalen) Torsionswinkel 31 gegeneinander verdreht sind. Die damit resultierende zweite Torsionsrichtung 13 ist darstellungsgemäß (ausgehend von der ersten Seite 4) nach links beziehungsweise entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls (rein optional) beachtet, dass bei vielen Anwendungen das Schubsteifigkeit größer sein soll als die Zugsteifigkeit. Dies resultiert in der stärkeren Verformung der Schraubendruckfedern (innerhalb des orthogonalen Rechtecks ersichtlich, vergleiche auch 5). Das Gegenmoment des Pendelwippendämpfers 1 ist somit in Analogie zu 3 in Schubrichtung größer als in Zugrichtung. Damit ist aber auch das Kippmoment und damit der Verkippwinkel 29 in Schubrichtung größer als in Zugrichtung.
In 7 ist eine Reibkupplung 37 mit einem Pendelwippendämpfer 1 gemäß einer von 1 bis 6 mit einer Rotationsachse 2, um welche ein Drehmoment schaltbar reibschlüssig übertragbar ist, gezeigt. Die Reibkupplung 37 umfasst ein Reibpaket 38 mit einer Gegenplatte 50 und einer Anpressplatte 51, welche gegeneinander axial verpressbar gelagert sind, sowie eine Trägerscheibe 33 mit einem Reibring 34 und hier zudem mit dem Pendelwippendämpfer 1. Das Reibpaket 38 ist mittels einer Tellerfeder 52 (bevorzugt im Normalzustand) verpresst und mittels eines Ausrückers 53 (bevorzugt aktiv) lösbar. Die Reibkupplung 37 ist beispielsweise für einen Antriebsstrang 3 in einem Kraftfahrzeug 46 (vergleiche 9) einsetzbar. Der Pendelwippendämpfer 1 ist mittels der Trägerscheibe 33 als (beispielsweise erster) Außenanschluss 6 mit dem Reibring 34 des Reibpakets 38 drehmomentübertragend verbunden. Das Drehmoment ist über eine Welle 36 (beispielsweise eine Getriebeeingangswelle 54) mittels einer Nabe 35 auf den Pendelwippendämpfer 1 übertragbar, wobei innerhalb des Pendelwippendämpfers 1 eine Modulation des Drehmoments darstellbar ist. Das modulierte Drehmoment ist mittels des ersten Außenanschlusses 6 auf die Trägerscheibe 33 übertragbar, wobei die Trägerscheibe 33 in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem ersten Außenanschluss 6 gebildet ist.
In der gezeigten Ausführungsform ist von der Reibkupplung 37 weiterhin ein Fliehkraftpendel 55 umfasst, welches zu dem Pendelwippendämpfer 1 parallel geschaltet ist. Mittels des Fliehkraftpendels 55 werden drehzahlunabhängig vorbestimmte Schwingungsfrequenzen aus dem Wellensystem mittels eingestellter Gegenfrequenzen getilgt.
In der gezeigten Ausführungsform ist rein optional links ein Motoranschluss 56 mit einer Mehrzahl von Schrauben dargestellt. Optional ist eine Zentralverschraubung vorgesehen. Optional sind Motoranschluss 56 und Getriebeeingangswelle 54 relativ zu der Anordnung des Reibpakets 38 vertauscht.
In 8 ist ein Pendelwippendämpfer 1 gemäß einer von 1 bis 6 in einer Anordnung mit einem Drehmomentbegrenzer 39 gezeigt. Der Drehmomentbegrenzer 39 ist beispielsweise in einem Antriebsstrang 3 eines Kraftfahrzeugs 46 (vergleiche 9) einsetzbar und umfasst neben dem Rutschkupplungspaket 40 den Pendelwippendämpfer 1 und (rein optional) eine Schwungscheibe 57, welche mittels des ersten Außenanschlusses 6 des Pendelwippendämpfers 1 drehmomentübertragend mit dem Pendelwippendämpfer 1 verbunden ist. Mittels der Schwungscheibe 57 ist mittels des Motoranschlusses 56 ein Drehmoment, beispielsweise einer elektrischen Antriebsmaschine 42, über eine Nabe 35 auf eine Welle 36, in diesem Ausführungsbeispiel eine Getriebeeingangswelle 54, übertragbar. Das eingehende Drehmoment ist mittels des Pendelwippendämpfers 1, welcher in Reihe zwischen der Drehmomentquelle, beispielsweise der elektrischen Antriebsmaschine 42, und dem Getriebe 45 eines Kraftfahrzeugs 46 (vergleiche 9) angeordnet ist, modulierbar.
Das Rutschkupplungspaket 40 umfasst eine Reibscheibe 32, welche hier mit der Schwungscheibe 57 fixiert ist und zwischen zwei Seitenblechen, welche von dem (hier ersten) Außenanschluss 6 umfasst sind, für einen definiert begrenzten Reibschluss verpresst ist. Optional ist dies umgekehrt. Das Rutschkupplungspaket 40 ist zentral mittels eines (hier zweiten) Außenanschlusses 7 mit einer Nabe 35 verbunden, hier rein optional mittelbar über einen Vordämpfer 58.
In 9 ist ein Kraftfahrzeug 46 mit einem Antriebsstrang 3 in einer Draufsicht schematisch gezeigt, wobei in einer Quer-Front-Anordnung eine erste Antriebsmaschine 41, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine 41, mit ihrer Verbrennerwelle 59 und rein optional eine zweite Antriebsmaschine 42, beispielsweise eine elektrische Antriebsmaschine 42, mit einer Rotorwelle 60 entlang der Motorachse 61 und quer zu der Längsachse 62 und vor der Fahrerkabine 63 des Kraftfahrzeugs 46 angeordnet sind. Dieses Konzept wird als Hybridantrieb bezeichnet. Die elektrische Antriebsmaschine 42 ist hier koaxial zu einem Pendelwippendämpfer 1 gemäß einer von 1 bis 6 und einer Reibkupplung 37 und/oder einem Drehmomentbegrenzer 39 angeordnet. Der Antriebsstrang 3 ist zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 46 mittels Antreiben eines linken Vortriebsrads 43 und eines rechten Vortriebsrads 44 (hier optional der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 46) mittels einer Drehmomentabgabe von zumindest einer der Antriebsmaschinen 41,42 eingerichtet.
Die Drehmomentübertragung von der Verbrennungskraftmaschine 41 und von der elektrischen Antriebsmaschine 42 ist (mittels der Reibkupplung 37 aktiv oder mittels des Drehmomentbegrenzers 39 passiv) unterbrechbar und mittels des integrierten Pendelwippendämpfers 1 (vgl. 7 beziehungsweise 8) sind Drehungleichförmigkeiten der Verbrennungskraftmaschine 41 frühzeitig im Antriebsstrang 3 reduziert. Die Rotorwelle 60 ist dauerhaft (oder mit einer weiteren nicht dargestellten Drehmomentkupplung trennbar) mit einem Getriebe 45 verbunden, welches beispielsweise als stufenlos veränderbar übersetzendes Umschlingungsgetriebe ausgeführt ist.
Mit dem hier vorgeschlagen Pendelwippendämpfer ist eine zielgerichtete Abstützung der Rollen und ein damit einhergehend eine Reduzierung der Masse der relativbewegten Komponenten des Pendelwippendämpfers erzielbar.
Bezugszeichenliste

1: Pendelwippendämpfer
2: Rotationsachse
3: Antriebsstrang
4: erste Seite
5: zweite Seite
6: erster Außenanschluss
7: zweiter Außenanschluss
8: erste außenseitige Rollenbahn
9: erste wippenseitige Rollenbahn
10: zweite außenseitige Rollenbahn
11: zweite wippenseitige Rollenbahn
12: erste Torsionsrichtung (Zug)
13: zweite Torsionsrichtung (Schub)
14: Wippen-Element eines Paars
15: Wippen-Element eines Tripletts
16: erste Rolle
17: zweite Rolle
18: erstes Kurvengetriebe
19: zweites Kurvengetriebe
20: Energiespeicherelement eines Paars
21: Energiespeicherelement eines Tripletts
22: Modulationskraft
23: Vorspannrichtung
24: erster Teilkreis (größer)
25: zweiter Teilkreis (kleiner)
26: Modulationsachse
27: Federachse
28: Federpaket
29: Verkippwinkel
30: erster Torsionswinkel
31: zweiter Torsionswinkel
32: Reibscheibe
33: Trägerscheibe
34: Reibring
35: Nabe
36: Welle
37: Reibkupplung
38: Reibpaket
39: Drehmomentbegrenzer
40: Rutschkupplungspaket
41: Verbrennungskraftmaschine
42: elektrische Antriebsmaschine
43: linkes Vortriebsrad
44: rechtes Vortriebsrad
45: Getriebe
46: Kraftfahrzeug
47: Vorspannkraft
48: dritter Teilkreis (größer)
49: vierter Teilkreis (kleiner)
50: Gegenplatte
51: Anpressplatte
52: Tellerfeder
53: Ausrücker
54: Getriebeeingangswelle
55: Fliehkraftpendel
56: Motoranschluss
57: Schwungscheibe
58: Vordämpfer
59: Verbrennerwelle
60: Rotorwelle
61: Motorachse
62: Längsachse
63: Fahrerkabine

Claims

Pendelwippendämpfer (1) mit einer Rotationsachse (2) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine erste Seite (4), welche mit einem ersten Außenanschluss (6) drehmomentübertragend verbunden ist und welche zumindest eine erste außenseitige Rollenbahn (8) umfasst; - eine zweite Seite (5), welche mit einem zweiten Außenanschluss (7) drehmomentübertragend verbunden ist und welche zumindest eine zweite außenseitige Rollenbahn (10) umfasst, wobei die erste Seite (4) und die zweite Seite (5) um die Rotationsachse (2) in zumindest einer Torsionsrichtung (12,13) gegeneinander verdrehbar sind; - zumindest zwei Wippen-Elemente (14,15); - jeweils drei Rollen (16,17) pro Wippen-Element (14,15), wobei mittels zumindest einer ersten Rolle (16) im Zusammenspiel mit einer ersten wippenseitigen Rollenbahn (9) des betreffenden Wippen-Elements (14,15) sowie mit einer komplementären ersten außenseitigen Rollenbahn (8) der ersten Seite (4) ein erstes Kurvengetriebe (18) gebildet ist und wobei mittels zumindest einer zweiten Rolle (17) im Zusammenspiel mit einer zweiten wippenseitigen Rollenbahn (11) des betreffenden Wippen-Elements (14,15) sowie mit einer komplementären zweiten außenseitigen Rollenbahn (10) der zweiten Seite (5) ein zweites Kurvengetriebe (19) gebildet ist, wobei die Wippen-Elemente (14,15) jeweils drei der wippenseitigen Rollenbahnen (9,11) aufweisen; und - eine zu der Anzahl der Wippen-Elemente (14,15) korrespondierende Anzahl von Energiespeicherelementen (20,21), welche zum Ausüben einer Modulationskraft (22) auf die Kurvengetriebe (18,19) zwischen den Wippen-Elementen (14,15) in einer Vorspannrichtung (23) vorgespannt sind, wobei die Kurvengetriebe (18,19) auf voneinander verschiedenen Teilkreisen (24,25) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvengetriebe (18,19) derart eingerichtet sind, dass die Wippen-Elemente (14,15) im Vergleich zu einer zu der Ausrichtung der Modulationskraft (22) parallelen Modulationsachse (26) ihrer Ruhelage entgegen einer angelegten Torsionsrichtung (12,13) von dem kleineren Teilkreis (25) der betreffenden Seite (5) verkippen.
Pendelwippendämpfer (1) nach Anspruch 1, wobei die Energiespeicherelemente (20,21) jeweils zumindest eine Schraubendruckfeder mit gerader Federachse (27) umfassen, bevorzugt jeweils von einem Federpaket (28) mit einer Mehrzahl von Schraubendruckfedern gebildet sind.
Pendelwippendämpfer (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der maximale Verkippwinkel (29) in Schubrichtung größer ist als in Zugrichtung.
Pendelwippendämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verlauf des Verkippwinkels (29) über die Torsion der Seiten (4,5) gegeneinander veränderlich ist, wobei bevorzugt beim maximalen Torsionswinkel (30,31) die entsprechende Zunahme des Verkippwinkels (29) geringer ist als bei der Ruhelage.
Reibscheibe (32) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Trägerscheibe (33); - einen Reibring (34), welcher von der Trägerscheibe (33) mitrotierend gehalten ist; - eine Nabe (35) zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Trägerscheibe (33) und einer Welle (36); und - einen Pendelwippendämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pendelwippendämpfer (1) in Reihe zwischen die Nabe (35) und die Trägerscheibe (33) geschaltet ist.
Reibkupplung (37) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend ein Reibpaket (38) mit einer Reibscheibe (32) nach Anspruch 5, welches über einen Kupplungsbefehl lösbar zum Übertragen eines Drehmoments eingerichtet ist.
Drehmomentbegrenzer (39) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend ein Rutschkupplungspaket (40) mit einer Reibscheibe (32) nach Anspruch 5, welches zum Übertragen eines Drehmoments bis zu einer vorbestimmten Drehmomentgrenze geschlossen ist und jenseits von der vorbestimmten Drehmomentgrenze zum Durchrutschen eingerichtet ist.
Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - zumindest eine Antriebsmaschine (41,42) zum Abgeben eines Drehmoments; - zumindest einen Verbraucher (43,44) zum Aufnehmen eines Drehmoments; - ein Getriebe (45) zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine (41,42) und einem Verbraucher (43,44); und - einen Pendelwippendämpfer (1) nach einem Anspruch 1 bis Anspruch 4 und/oder einer Reibkupplung (37) nach Anspruch 6 und/oder einem Drehmomentbegrenzer (39) nach Anspruch 7, wobei mittels des Pendelwippendämpfers (1) ein Drehmoment zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine (41,42) und dem Verbraucher (43,44) moduliert übertragbar ist.
Kraftfahrzeug (46), aufweisend einen Antriebsstrang (3) nach Anspruch 8 und zumindest ein Vortriebsrad (43,44), wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs (46) das zumindest eine Vortriebsrad (43,44) mittels des Antriebsstrangs (3) antreibbar ist.