Kraftübertragungsvorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Reibarbeit einer
Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einer derartigen
Kraftübertragungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvoπϊchtung, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ; ferner ein Verfahren zur Steuerung der Reibarbeit in einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einer derartigen Kraftübertragungsvorrichtung.
Kraftübertragungsvorrichtungen in Dreikanalbauweise für den Einsatz in Antriebssträngen zwischen einer Antriebsmaschine und einem Abtrieb, insbesondere einer Getriebebaueinheit, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Diese umfassen in der Regel eine hydrodynamische Komponente in Form eines hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers oder einer hydrodynamischen Kupplung, eine schaltbare Kupplung zur Umgehung der Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente sowie eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen. Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in Form eines Drehschwingungsdämpfers im Kraftfluss vom Eingang zum Ausgang jeweils sowohl der hydrodynamischen Komponente als auch der schaltbaren Kupplung nachgeordnet, so dass in jedem Betriebszustand eine Dämpfung erfolgt. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen fungiert dabei als elastische Kupplung, d.h. überträgt Drehmoment und kompensiert gleichzeitig Drehungleichförmigkeiten. Die Vorrichtung ist daher auf das maximal zu übertragende Drehmoment auszulegen. Bei Ausführung der Kraftübertragungsvorrichtung in Dreikanalbauweise wird zur Überbrückung nicht der ohnehin im Innenraum vorliegende Druck genutzt, sondern der Druck wird gezielt in der gewünschten Größe angelegt. Dazu ist der schaltbaren Kupplung eine Stelleinrichtung zugeordnet, die ein Kolbenelement umfasst, das über eine mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer betätigt wird und an den einzelnen Elementen der Kupplungseinrichtung derart wirkt, dass diese miteinander in Wirkverbindung gebracht werden, im einfachsten Fall durch Reibschluss. Die im nachgeordneten Drehschwingungsdämpfer erzeugte Dämpfungswirkung ist dabei von seiner Auslegung abhängig, wobei diese im Wesentlichen durch die Auslegung der Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung bestimmt wird. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen relativ groß baut.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftübertragungsvorrichtung mit einer schaltbaren Kupplung und einer dieser nachgeordneten Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen auszubilden, bei welcher insbesondere im Überbrückungsbetrieb das Dämp-
fungsverhalten an der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in Abhängigkeit des über die Kupplungseinrichtung übertragbaren Momentes feinfühlig ohne großen zusätzlichen Aufwand einstellbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine Kraftübertragungsvorrichtung zur Anordnung in einem Antriebsstrang zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe mit einer durch Druckmittelbeaufschlagung eines Kolbenelementes betätigbaren schaltbaren Kupplung, die unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit einem mit einer Getriebeeingangswelle drehfest gekoppelten Nabenelement verbunden ist, ist erfindungsgemäß dadurch charakterisiert, dass eine ein Reibmoment erzeugende Reibpaarung parallel zur Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen erzeugbar ist, an welcher das Reibmoment in Abhängigkeit der Größe des an der schaltbaren Kupplung anliegenden Anpressdruckes einstellbar ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit möglich, in Abhängigkeit der Anpresskraft und damit des über die schaltbare Kupplung übertragbaren Momentes gleichzeitig durch Erzeugung einer in Abhängigkeit dieses Druckes einstellbaren Reibkraft die Dämpfung zu beeinflussen. Dabei wird über die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen eine gewisse Grunddämpfung ausgeübt, und zusätzlich in Abhängigkeit die Größe der Anpresskraft, die proportional zur Kraft am Kolbenelement zur Beaufschlagung der Kupplungseinrichtung ist, eine zusätzliche Reibkraft über die Reibpaarung erzeugt, die einen variablen Dämpfungsanteil ermöglicht, der als Funktion der Größe des übertragbaren Momentes fungiert.
Das Nabenelement ist dazu drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Das Kolbenelement der schaltbaren Kupplung ist druckdicht an Anschlusselementen unter Ausbildung einer mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer in a- xialer Richtung verschiebbar geführt, wobei ein Anschlusselement vom Nabenelement gebildet wird und Flächenbereiche zur Ausbildung der wenigstens einen Reibpaarung bei Auftreten eines Axialschubes am Nabenelement zwischen dem Nabenelement und der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen vorgesehen sind. Dieser Axialschub wird dabei durch einen Druck auf das Nebenelement, insbesondere eine in axialer Richtung weisende Stirnfläche erzeugt. Der Druck entspricht vorzugsweise direkt dem in der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer des Kolbenelementes.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es somit, ohne erhebliche zusätzliche Mittel allein durch die Anordnung der einzelnen Komponenten und deren Lagerung die entsprechende Funktionalität zwischen dem übertragbaren Moment über die schaltbare Kupplung und der erzeugten Reibkraft vollautomatisch eingestellt wird und ohne zusätzlichen steuerungs- und regelungstechnischen Aufwand, sondern allein aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung zwangsweise sich ergibt.
Erfindungsgemäß kann dabei die Reibkraft zwischen einem Element der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen und dem Nabenelement eingestellt werden, wobei das Nabenelement hier als Kolben fungiert. Dieser ist wie bereits ausgeführt dazu drehfest jedoch in axialer Richtung verschiebbar geführt und an einer Stirnseite oder einem Teilbereich einer Stirnfläche mit einem Druck beaufschlagbar, der proportional oder vorzugsweise dem Druck in der Druckkammer entspricht, insbesondere bei direkter Beaufschlagung, wenn das Nabenelement die Druckkammer mit begrenzt.
Bei dem Element der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen handelt es sich vorzugsweise um den Primärteil, wobei es sich hierbei je nach Ausführung und Anbindung der einzelnen Elemente untereinander um ein Teilelement handeln kann, das entweder mit einem Element der hydrodynamischen Komponente drehfest verbunden ist oder aber einem Element der Kupplungsanordnung. Dementsprechend sind in Wirkrichtung des Kolbens bei Beaufschlagung beziehungsweise Betätigung der schaltbaren Kupplung die entsprechenden miteinander in Wirkverbindung bringbaren Flächen auszurichten. Dabei entspricht die Wirkrichtung der Beaufschlagungsrichtung des Kolbenelementes zum Schließen der Kupplung. In dieser Richtung sind die entsprechenden einen Anschlag bildenden Flächenbereiche am Nabenelement auszuführen, während die mit diesem in Wirkverbindung bringbaren Flächenbereiche eines Elementes der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen vorzugsweise entgegengesetzt ausgerichtet sind und in axialer Richtung jeweils den am Nabenelement ausgerichteten Flächenbereichen nachgeordnet sind.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung können die Reibbeiwerte der einzelnen Flächenbereiche der Reibpaarung durch Oberflächenbearbeitung, Beschichtung oder das Aufbringen spezieller Reibbeläge beeinflusst werden. Vorzugsweise finden Reibbeläge Verwendung. Diese können bei Verschleiß erneuert werden. Dabei kann sowohl der Flächenbereich an der Nabe als auch der an der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit einem derartigen Belag versehen werden.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Kraftübertragungsvorrichtung im Axialschnitt mit einer erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen eine Reibpaarung bildenden Reibstelle;
Figur 2verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem Detail gemäß Figur 1 eine mögliche Ausführung der einzelnen an der Reibpaarung beteiligten Flächenbereiche;
Figur 3 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem Detail gemäß Figur 1 eine weitere mögliche Ausführung der einzelnen an der Reibpaarung beteiligten Flächenbereiche;
Figur 1 verdeutlicht in einem Axialschnitt eine erfindungsgemäß gestaltete Kraftübertragungsvorrichtung 1. Diese umfasst zumindest einen Eingang E zur Kopplung mit einer hier nicht dargestellten Antriebsmaschine in einem Antriebsstrang und einen Ausgang A zur Verbindung mit einem Getriebe. Der Ausgang A ist daher als Getriebeeingangswelle 20 ausgeführt. Zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A ist eine schaltbare Kupplungseinrichtung 2 vorgesehen, die unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen 3, insbesondere einem Drehschwingungsdämpfer, mit einem mit dem Ausgang A, insbesondere der Getriebeeingangswelle 20 drehfest verbundenen Nabenelement 4 verbunden ist. Die Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen weist dabei zumindest einen in Kraftflussrichtung zwischen Eingang E und Ausgang A als Primärteil 5 bezeichneten Eingangsteil und einen in Kraftflussrichtung zwischen Eingang E und Ausgang A als Sekundärteil 6 bezeichneten Ausgangsteil auf, wobei der Sekundärteil 6 drehfest mit dem Nabenelement 4 verbunden ist, während der Primärteil 5 drehfest mit der schaltbaren Kupplungseinrichtung 2 verbunden ist. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 2 weist einen ersten Kupplungsteil 7 und einen zweiten Kupplungsteil 8 auf, wobei diese je nach Ausführung der Kupplung 2 vorzugsweise von einer Reiblamellenanordnung gebildet werden. Der erste Kupplungsteil 7 und der zweite Kupplungsteil 8 sind über eine Stelleinrichtung 9 wenigstens mittelbar miteinander in Wirkverbindung bringbar, insbesondere zur Erzeugung des Reibschlusses. Die Stelleinrichtung 9 umfasst ein Kolbenelement 10, welches mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 2 dient dabei der wenigstens mittelbar drehfesten Kopplung zwischen Eingang E und Ausgang A, insbesondere der Überbrückung einer zwischen Eingang E und Ausgang A angeordneten hydrodynamischen Komponente 11. Diese umfasst ein bei Leistungsübertragung vom Eingang E zum Ausgang A betrachtet als Pumpenrad P fungierendes erstes Schaufelrad und ein als Turbinenrad T fungierendes zweites Schaufelrad, wobei das
Pumpenrad P wenigstens mittelbar drehfest mit dem Eingang E verbunden ist, während das Turbinenrad T wenigstens mittelbar drehfest mit dem Ausgang A gekoppelt ist. Wenigstens mittelbar bedeutet dabei entweder direkte Kopplung oder Verbindung über weitere Übertragungseinrichtungen oder Zwischenelemente. Je nach Ausführung der hydrodynamischen Komponente 11 ist diese als hydrodynamische Kupplung oder vorzugsweise als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler 12, wie in der Figur 1 dargestellt, ausgebildet. Im letztgenannten Fall wird bei einer Änderung einer Drehzahl zwischen Eingang E und Ausgang A auch eine Änderung des Drehmomentes vorgenommen, wozu zumindest ein Leitrad L vorgesehen ist, das sich über einen Freilauf F an einem ortsfesten Element oder aber an einem rotierenden Element abstützt. Die Komponenten schaltbare Kupplung 2, hydrodynamische Komponente 11 sowie Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen sind koaxial zueinander angeordnet und koaxial zu einer Rotationsachse R der Kraftübertragungsvorrichtung 1. Die einzelnen Komponenten sind im dargestellten Fall in axialer Richtung räumlich zwischen Eingang E und Ausgang A betrachtet nebeneinander angeordnet. Je nach Ausführung ist es auch denkbar, einzelne Elemente in axialer Richtung im Erstreckungsbereich anderer zu integrieren, wobei quasi eine lneinanderanordnung in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse R stattfindet, um Bauraum in axialer Richtung zu sparen und den zur Verfügung stehenden Bauraum in radialer Richtung besser ausnutzen zu können. Die Kraftübertragungsvorrichtung 1 umfasst ferner ein Gehäuse 13, welches im dargestellten Fall als mitrotierendes Gehäuse 13 ausgebildet ist und den Eingang E bildet beziehungsweise diesen drehfest mit dem Pumpenrad P verbindet. Dazu weist das Pumpenrad P eine sogenannte Pum- penradschale 14 auf, die mit einem Deckelelement 15, welches das Turbinenrad T in axialer Richtung und radialer Richtung unter Bildung eines Innenraumes 16 umschließt, drehfest verbunden ist. Wie bereits ausgeführt, kann die Funktion des Eingangs E direkt vom Deckelelement 15 übernommen werden. Denkbar ist jedoch auch eine drehfeste Kopplung mit einem anderen rotierbaren Element. Erfindungsgemäß ist das Kolbenelement 10 in seinem in radialer Richtung innenliegenden Bereich 17 frei won einer Abstützung an einer Verbindung zwischen dem Eingang E und dem Pumpenrad P, insbesondere dem Deckelelement 15. Die Fixierung erfolgt am Nabenelement 4, wobei das Kolbenelement 10 mit seinem radial inneren Bereich 17 am Nabenelement 4 in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist, frei von einer drehfesten Verbindung mit dieser, d.h. eine drehfeste Kopplung ist nicht vorgesehen. Das Kolbenelement 10 ist ferner am Gehäuse 13, insbesondere dem drehfest mit diesem verbundenen ersten Kupplungsteil 7 und dem Nabenelement 4 in axialer Richtung verschiebbar geführt, wobei die Führung entweder direkt am ersten Kupplungsteil 7 oder aber drehfest mit einem mit diesem gekoppelten Element, insbesondere dem Deckelelement 15, erfolgt. Die Führung erfolgt druck- und flüssigkeitsdicht. Dadurch wird zwischen dem Kolbenelement 10 und dem Gehäuse 13, insbesondere dem Deckelelement 15, ein mit Druckmittel beaufschlagbarer
Druckraum 18 gebildet, der über wenigstens einen Anschluss 19 mit Druckmittel versorgt wird und eine Verschiebung des Kolbenelementes 10 in axialer Richtung bewirkt. Das Kolbenelement 10 ist somit frei von einer deckelfesten Nabe über das Nabenelement 4 auf der Getriebeeingangswelle 20 gelagert. Die Kopplung des Nabenelementes 4 mit der Eingangswelle 20 erfolgt dabei drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar, beispielsweise über form- oder kraftschlüssige Verbindungen, insbesondere eine Keilwellenverbindung. Erfindungsgemäß erfolgt bei der Druckbeaufschlagung des Kolbenelementes 10 über den Druckraum 18 auch ein Axialschub auf das Nabenelement 4, mit welcher der Sekundärteil 6 der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen drehfest verbunden ist. Dieser Axialschub wird zur Erzeugung einer zusätzlichen Reibdämpfung zwischen dem Ausgang A und dem Eingang E, insbesondere zwischen dem Nabenelement 4 und einem Element der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen, unter Ausbildung wenigstens einer Reibpaarung 53 genutzt. Das Nabenelement 4 ist dazu einteilig ausgebildet und dient der drehfesten Verbindung zwischen dem Sekundärteil 6 der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen und der Getriebeeingangswelle 20 sowie der Führung des Kolbenelementes 10 in axialer Richtung. Das Nabenelement 4 ist wie bereits ausgeführt drehfest mit der Getriebeeingangswelle 20 verbunden und gegenüber dieser in axialer Richtung verschiebbar geführt. Der Anschluss 19 ist über die Eingangswelle 20 mit Druckmittel beaufschlagbar. Zur Abdichtung des Druckraumes 18 ist das Nabenelement 4 gegenüber dem Kolbenelement 10 mittels einer ersten Dichteinrichtung 21 und gegenüber der Getriebeeingangswelle 20 mittels einer zweiten Dichteinrichtung 22 druck- und flüssigkeitsdicht geführt. Die Reibpaarung wird dabei von jeweils einem Flächenbereich 24 am Nabenelement 4, welche einen in axialer Richtung wirkenden Anschlag 23 bildet und einem Flächenbereich 31 an einem Element der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen gebildet. Im dargestellten Fall handelt es sich hierbei um das Primärteil 5 der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen beziehungsweise ein Teilelement des Primärteiles 5. Im dargestellten Fall ist das Primärteil 5 wenigstens zweiteilig ausgebildet. Dieses umfasst ein erstes Scheibenelement 25, welches drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil 8 der schaltbaren Kupplung 2 verbunden ist und ein zweites Scheibenelement 26,, welches drehfest mit dem Turbinenrad T der hydrodynamischen Komponente 11 gekoppelt ist. Im dargestellten Fall weist die Anschlagsfläche 23 am Nabenelement 4 in Wirkrichtung des Kolbenelementes 10. Das zweite Scheibenelement 26 erstreckt sich dabei in radialer.Richtung in Richtung zur Rotationsachse R bis in den radial inneren Bereich des Nabenelementes 4. Das Nabenelement 4 weist hier einen in radialer Richtung ausgebildeten Bereich 27 größeren Durchmessers auf, an welchem die drehfeste Verbindung zwischen dem Sekundärteil 6 der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen mit Möglichkeit der Relativbewegung zwischen Nabenelement 4 und Sekundärteil 6 in axialer Richtung realisiert wird. Die Mittel zur Realisierung einer Relativbewegung in axialer Richtung sind hier mit 28 bezeichnet. Das zweite Scheibenelement 26
ist bis in den Bereich des Außenumfanges 29 des Nabenelementes 4 gezogen und an dieser in axialer Richtung gesichert. Die Sicherung erfolgt hier über einen entsprechenden Sicherungsring 30. Das zweite Scheibenelement 26 in Form einer Mitnehmerscheibe erstreckt sich somit in den axialen Bereich zwischen dem Anschlag 23 und dem Sicherungsring 30. Die Reibpaarung 53 wird hier zwischen dem Flächenbereich 24 des Anschlages 23 und dem zum Nabenelement 4 bzw. in Richtung zum Anschlag gerichteten Flächenbereich 31 , welcher auch in Richtung zum Kolbenelement 10 gerichtet ist, am zweiten Scheibenelement 26 des Primärteils 5 gebildet. Die Nabenelement 4 wirkt bei Druckbeaufschlagung des Kolbenelementes 10 durch Beaufschlagung des Druckraumes 18 als Kolben für einen an dieser ausgebildeten Fläche gegenüber einem in axialer Richtung von der hydrodynamischen Komponente 11 wegweisende Flächenbereich an der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen. Die Reibpaarung 53 bildende Flächenbereiche 24 und 31 sind vorzugsweise in axialer Richtung ausgerichtet, ferner können auch in radialer Richtung ausgerichtete Flächenbereiche zusätzlich mit genutzt werden, beispielsweise ein Teilbereich am Außenumfang 29 des Nabenelementes 4, der den Innenumfang des Scheibenelementes 26 kontaktiert und somit aufgrund der Passung zwischen beiden ebenfalls einen Reibarbeitsanteil bei Axialschub auf das Nabenelement 4 erzeugt, wobei dieser Anteil jedoch fest definiert ist, während der sich an der Reibpaarung 53 einstellende Reibarbeitsanteil in Abhängigkeit der Größe des Axialschubes, welcher als Funktion des Druckes auf die am Nabenelement 4 ausgebildete Kolbenfläche 34 bei Beaufschlagung des Druckraumes 18 zur Betätigung des Kolbenelementes 10 und damit der Anpresskraft in der Kupplungseinrichtung 2 wirkt. Die Kolbenfläche 34 ist dabei vorzugsweise in radialer Richtung ausgerichtet und erstreckt sich in einer Ebene, die von der Rotationsachse R und einer Senkrechten zu dieser gebildet wird. Die Kolbenfläche 34 wird je nach Anordnung des Nabenelementes 4, insbesondere Erstreckung bis zum Innenumfang 33 des Gehäuses 15 bei Abstützung an diesem in axialer Richtung von einer Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Teilflächen gebildet, die von an der zum Gehäuse 15 gerichteten Stirnseite des Nabenelementes 4 angeordneten randoffenen Aussparungen gebildet werden oder, Durchgangsöffnungen im Nabenelement 4. Stützt sich das Nabenelement 4 nicht in axialer Richtung am Gehäuse 15 ab, kann die Kolbenfläche 34 von der zum Gehäuse 15 weisenden Stirnseite gebildet werden. Bei Druckbeaufschlagung über den Anschluss 19 des Kolbenelementes 10, insbesondere der zum Innenumfang 33 des Deckelelementes 15 gerichteten Kolbenfläche 34 wird ein Axialschub auf das Nabenelement 4 mit einer zur Kraft auf das Kolbenelement 10 proportionalen Kraft erzeugt, wobei diese sich aus den Druckverhältnissen auf die Kolbenfläche 34 ergibt. Dieser Axialschub bewirkt eine Relativbewegung zwischen dem Sekundärteil 6 der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen und dem Nabenelement 4 in axialer Richtung, wobei das zweite Scheibenelement 26 mit seinem Flächenbereich 31 durch den über den Flächenbereich 24 aufgebrachten Druck und die daraus resultierende Kraft beaufschlagt
wird. Dadurch wird eine Reibkontaktstelle während der Leistungsübertragung über die schaltbare Kupplung 2 auf die Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen zum Nabenelement 4 ermöglicht, welche quasi parallel zur in der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen vorhandenen Dämpfung fungiert. Die Reibkontaktstelle beziehungsweise der Reibpaarungs- flächenbereich 53 ergibt sich aus der Überschneidung der Flächenbereiche 24 und 31.
Bei der in der Figur 1 dargestellten Möglichkeit ist die die Reibstelle bildende Reibpaarung 53 zwischen Nabenelement 4 und dem zweiten Scheibenelement 26 vorgesehen. Denkbar wäre theoretisch auch die hier nicht dargestellte Möglichkeit zwischen erstem Scheibenelement 25 und Nabenelement 4. In diesem Fall wäre jedoch eine in axialer Richtung vom Kolbenelement 10 weggerichtete Anschlagsfläche am Nabenelement 4 vorzusehen, die dann mit der Mitnehmerscheibe 25 zusammenwirkt.
Die Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen kann dabei als mechanischer Dämpfer oder kombinierte mechanisch-hydraulische Dämpfungseinheit ausgebildet sein. Andere Möglichkeiten sind ebenfalls denkbar. Bei der dargestellten Ausführung stützen sich Primärteil 5 und Sekundärteil 6 gegeneinander über Mittel 36 zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung ab. Diese umfassen im dargestellten Fall Federeinheiten 37. Primärteil 5 und Sekundärteil 6 sind dabei in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar, wobei die Verdrehbar- keit und die Kraftübertragung über die Federeinheiten 37 realisiert wird.
Mit der erfindungsgemäßen Ausführung ist es möglich, eine proportional zur Druckkraft auf den Kolben wirkende Reibkraft im Reibflächenbereich 53 zu erzielen. Damit kann das in der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen aufgebrachte Reibmoment quasi an das über die Kupplung übertragbare Drehmoment entsprechend angepasst werden, wobei sich diese Anpassung bereits auf Grund der baulichen Gegebenheiten ergibt, indem das Nabenelement 4 als Kolbenelement wirkt und vom gleichen Druck beaufschlagt wird wie das Kolbenelement 10. Die, Reibarbeit setzt sich dabei aus einem Basisreibarbeitsanteil und dem variablen Anteil über die zusätzliche Reibpaarung 53 zusammen.
Bei der Ausführung der Kraftübertragungsvorrichtung 1 handelt es sich vorzugsweise um eine Dreikanalausführung, d.h. eine Ausführung bei weicher der Anpressdruck in der schaitbaren Kupplungseinrichtung variabel einstellbar ist, unabhängig von den Druckverhältnissen in denn übrigen Kammern und Druckräumen der Kraftübertragungsvorrichtung 1. Dies bedeutet, dass dem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 12 bereits zwei Anschlüsse zugeordnet sind, wobei ein erster Anschluss 38 mit dem Arbeitsraum 39, welcher vom Pumpenrad P und Turbinenrad T gebildet wird und hier ringförmig unter Ausnahme eines Kemraumes ver-
läuft, verbunden ist, während ein zweiter Anschluss 40 mit dem Innenraum 16 der Kraftübertragungsvorrichtung 1, welcher vom Gehäuse 13, insbesondere dem Deckelelement 15, insbesondere dem Innenumfang 33 des Deckelelementes 15 und dem Außenumfang 41 des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 12 begrenzt wird, gekoppelt ist. Über die beiden Anschlüsse und gegebenenfalls durch Kopplung mit externen Kreilaufes erfolgt die Betriebsmittelführung in der Kraftübertragungsvorrichtung. Dabei wird zwischen zentrifugaler und zentripetaler Durchströmung unterschieden. Bei zentrifugaler Durchströmung gelangt das Betriebsmittel über den ersten Anschluss 38 in den Arbeitsraum 39, von diesem in radialer Richtung nach außen in Richtung des Außenumfanges 41 im Trennspalt 42 zwischen Pumpenrad P und Turbinenrad T und von diesem in den Innenraum 16 hinein, wobei über den zweiten Anschluss 40 das Betriebsmittel entweder wiederum dem Arbeitsraum 39 zugeführt wird oder über eine externe Leitung zu Zwecken der Kühlung geführt wird. Die Kreisläufe sind dabei entweder als offene oder geschlossene Kreisläufe ausgeführt. Bei zentripetaler Durchströmung, wie beispielsweise im Betrieb bei Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente 12, erfolgt dabei eine Zufuhr von Betriebsmittel über den zweiten Anschluss 40 und wird im Innenraum 16 um den Außenumfang 41 des hydrodynamischen Drehzahl-/Dreh- momentwandlers 12 in den Bereich des Trennspaltes 42 geführt und von diesem in den Arbeitsraum 39 eingebracht. Der Abzug erfolgt radial innen in Richtung zur Rotationsachse R über den ersten Anschluss 38. Dabei kann während des Betriebes der hydrodynamischen Komponente ebenfalls ein externer Kühlkreislauf durchlaufen werden, indem kontinuierlich Betriebsmittel aus dem Arbeitsraum 39 über den ersten Anschluss 38 abgeführt wird, einem entsprechenden Kühlkreislauf zugeführt wird und über den Anschluss 40 wieder zugeführt. In Analogie kann bei Nichtbetrieb der hydrodynamischen Komponente, das heißt im überbrückten Zustand, die Betriebsmittelführung entsprechend umgekehrt werden, wobei in diesem Fall das Betriebsmittel quasi über den Innenraum 16 geführt wird und in diesem der Kühlvorgang stattfindet. Der zweite Anschluss 40 erstreckt sich hierbei ebenfalls durch die Nabenelement 4. Dazu sind in dieser eine\oder eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen angeordnet, die einen Übertritt von Betriebsmittel in den Innenraum oder von diesem nach außerhalb ermöglichen. Diese Durchgangsöffnungen sind hier beispielhaft mit 43 bezeichnet. Auch dieser Anschluss wird über die Getriebeeingangswelle 20 versorgt. Dazu weist dieser entweder zwei exzentrisch zueinander angeordnete Kanäle auf oder aber koaxial angeordnete Kanäle 44, 45, wobei der eine der beiden Kanäle, vorzugsweise der zum Anschluss an den zweiten Anschluss 40 den jeweils anderen Kanal ringförmig umschließt. Dies wird im dargestellten Fall über ein inneres Rohrelement 46 realisiert, welches mit seinem Innenumfang 47 den Versorgungskanal 45 für den Anschluss 19 bildet, während es mit seinem Außenumfang und einem weiteren Innenumfang 49 der Stützwelle 52 den Versorgungskanal 50 begrenzt, der über den Kanal 46 mit dem Innenraum 16 verbunden ist. Dieser dient zur Anbindung an den zweiten
Anschluss 40. Der erste Anschluss 38 wird über einen Versorgungskanal 51 zwischen der Stützwelle 52 des Leitrades L und dem Gehäuse 13 beziehungsweise dem Pumpenrad P, insbesondere einer Pumpenradwelle 48 realisiert.
Bei hydrodynamischer Leistungsübertragung erfolgt der Kraftfluss zwischen Eingang E und Ausgang A über die hydrodynamische Komponente 11. In diesem Fall ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 2 deaktiviert. Die Leistung wird vom Eingang E zum Ausgang A über die hydrodynamische Komponente 11 und die dieser nachgeordneten Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen realisiert. Dabei kann die Auslegung derart erfolgen, dass auch in diesem Betriebsversorgungszustand zwischen dem Nabenelement 4, insbesondere dem Flächenbereich 24 und dem Flächenbereich 31 am zweiten Scheibenelement 26 der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen eine Grundreibung erzeugt wird, so dass auch im Fall der hydrodynamischen Leistungsübertragung die Dämpfung zum einen über die als elastische Kupplung fungierende Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen erzeugt wird und ferner parallel eine Dämpfung vorzugsweise gleicher Größe realisiert wird, indem im Hinblick auf die Druckverhältnisse im Wandler das Turbinenrad in einer bestimmten axialen Position verbleibt beziehungsweise in axialer Richtung gedrückt wird. Wird die hydrodynamische Komponente überbrückt, erfolgt dies in der Regel mit Schlupf. Dies ist insbesondere bei reibschlüssigen schaltbaren Kupplungen der Fall, so dass hier der Betrieb teilweise überlagert erfolgt und die Leistung über einen gewissen Zeitraum parallel über die schaltbäre Kupplungseinrichtung 2 als auch die hydrodynamische Komponente 11 übertragen wird. Im Überbrückungsbetrieb erfolgt die Leistungsübertragung zwischen Eingang E zum Ausgang A über die schaltbare Kupplung 2 und der dieser nachgeordneten Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen, wobei, wie bereits ausgeführt, letztere als elastische Kupplung fungiert und eine Drehmomentübertragung mit gleichzeitiger Dämpfung von Drehmomentstößen ermöglicht. In diesem Fall wird zur Betätigung der schaltbaren Kupplung 2 das Kolbenelement 10 über den Druckraum 18 mit einem Druck beaufschlagt. Gleichzeitig bewirkt der Druck in dieser Druckkammer einen Axialschub auf die Nabenelement und aufgrund der miteinander in Wirkverbindung stehenden Flächenbereiche 24 und 31 einen Axialschub auf einen Teil des Primärteiles 5 der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen, so dass hier aktiv eine Relativbewegung beziehungsweise eine Bereitstellung erzeugt wird. Diese zusätzliche Reibung wird auch bei Schlupfbetrieb mit Zunahme des Axialschubes auf die Nabenelement 4 erzeugt.
Die Figur 2 verdeutlicht dabei ein Detail gemäß Figur 1, insbesondere die Ausbildung der Reibkontaktstelle in Form der Reibpaarung 53. Aufgrund der Ausbildung des Nabenelementes 4 als Abstützelement für das Kolbenelement 10 und gleichzeitiger Bereitstellung einer Kolbenfläche wird der ohnehin in dem Druckraum 18 angelegte Druck, welcher auf die Nabenele-
ment 4 wirkt, genutzt, um die zusätzliche Reibkraft, welche über den Reibflächenbereich 53 zur Verfügung gestellt wird, zu beeinflussen. In der Figur 2 ist im Detail noch einmal der die Reibpaarung 53 beschreibende Reibflächenbereich dargestellt. Dieser wird hier zwischen dem zweiten Scheibenelement 26, insbesondere der an diesem ausgebildeten Flächenbereich 31 , welcher zur Nabenelement 4 weist und in axialer Richtung zur Nabenelement hingerichtet ist sowie dem Flächenbereich 31 , welcher zum zweiten Scheibenelement 26 gerichtet ist, gebildet. Das zweite Scheibenelement 26 ist dabei zusätzlich in axialer Richtung über einen Sicherungsring 30 fixiert. In Figur 2 ist der Flächenbereich 31 mit einem Reibbelag 32 versehen. Demgegenüber verdeutlicht Figur 3 eine Ausführung gemäß Figur 2, jedoch mit Reibbelag 32 am Scheibenelement 26.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Reibarbeit, insbesondere die Beeinflussung der Dämpfungswirkung an der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen, ist dadurch charakterisiert, dass bei Anlegen eines bestimmten Druckes pιst im Druckraum 18 vorzugsweise der gleiche Druck oder ein zu diesem proportionaler Druck p4-istauf einen eine Kolbenfläche 34 bildenden Flächenbereich am als Kolbenelement fungierenden Nabenelement 4 aufgebracht wird. In Abhängigkeit der Größe dieser Fläche, insbesondere der ringförmig in Umfangsrichtung verlaufenden Fläche, ergibt sich somit eine Kraft auf die Nabe, welche mit F4-)St bezeichnet ist und proportional zur Kraft Fi0-ιstauf das Kolbenelement 10 ist. Diese Kraft bewirkt einen Axialschub, der sich an dem zweiten Scheibenelement 26 abstützt. Über diesen wird somit durch Anpressung zwischen den Flächenbereichen 31 und 32 eine Reibkraft FR erzeugt. Diese ist eine Funktion des im Druckraum 18 bereitgestellten Druckes.
Bei den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungen handelt es sich um eine besonders bevorzugte Ausgestaltung. Bei dieser kann die zusätzliche Reibkontaktstelle auf einfache Art und Weise erzeugt werden. Denkbar wäre femer die Möglichkeit, auch den Sekundärteil 6 der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen zur Erzeugung einer Reibstelle zu nutzen. In diesem Fall sollte jedoch berücksichtigt werden, dass der Axialschub direkt auf den Sekundärteil 6 zu ungewünschten Verspannungen in der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen führen kann. Grundsätzlich wäre diese Möglichkeit jedoch auch denkbar.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die in der Figur 1 dargestellte besonders vorteilhafte Ausgestaltung beschränkt. Andere Anbindungen sind ebenfalls denkbar. Entscheidend ist, dass die Möglichkeit geschaffen ist, dass der Druck auf das Kolbenelement 10 in proportionaler Art und Weise auch auf das Nabenelement 4 ausgeübt wird.
Bezugszeichenliste
Kraftübertragungsvorrichtung schaltbare Kupplung Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen Nabe Primärteil Sekundärteil erster Kupplungsteil zweiter Kupplungsteil Stelleinrichtung Kolbenelement hydrodynamische Komponente hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler Gehäuse Pumpenradschale Deckelelement Innenraum Bereich Druckraum Anschluss Eingangswelle erste Dichteinrichtung zweite Dichteinrichtung Anschlag Flächenbereich erstes Scheibenelement zweites Scheibenelement Bereich größeren Durchmessers Mittel zur Realisierung einer Relativbewegung in axialer Richtung Außenumfang Sicherungsring Flächenbereich Reibbelag Innenumfang Kolbenfläche Reibflächenbereich
6 Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung 7 Federeinheiten 8 erster Anschluss 9 Arbeitsraum 0 zweiter Anschluss 1 Außenumfang 2 Trennspalt 3 Durchgangsöffnung 4 Kanal 5 Kanal 6 Rohrelement 7 Innenumfang
48 Pumpenradwelle
49 Innenumfang
50 Versorgungskanal
51 Versorgungskanal
52 Stützwelle
53 Reibpaarung
P Pumpenrad
T Turbinenrad
L Leitrad
F Freilauf
R Rotationsachse
E Eingang
A Ausgang