DE102011009051B4

DE102011009051B4 - Vorrichtung zur Leistungsübertragung

Info

Publication number: DE102011009051B4
Application number: DE102011009051A
Authority: DE
Inventors: Dr. Menne Achim; Philipp Müller; Rolf Brockmann; Dr. Polifke Gregor
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: DE102011009051A1

Abstract

Eine Vorrichtung dient zur Leistungsübertragung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle. Die Vorrichtung umfasst eine hydrodynamische Komponente sowie eine Überbrückungskupplung zum Überbrücken der hydrodynamischen Komponente. Außerdem umfasst die Vorrichtung wenigstens zwei im Leistungsfluss in Reihe nacheinander geschaltete elastische Elemente. Die elastischen Elemente sind dabei auf demselben Radius angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungsübertragung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Vorrichtungen zur Leistungsübertragung, bestehend aus einer hydrodynamischen Komponente einerseits und parallel dazu einer Überbrückungskupplung, sind seit langem aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Vorrichtungen zur Leistungsübertragung weisen häufig einen Torsionsschwingungsdämpfer auf, welcher typischerweise aus wenigstens zwei im Leistungsfluss in Reihe hintereinander geschalteten elastischen Elementen, typischerweise Federn, besteht. Beispielhaft ist ein solcher Aufbau in der deutschen Patentschrift DE 32 18 192 C2 dargestellt. Einen ähnlichen Aufbau, bei dem zusätzlich eine weitere Masse als drehzahladaptiver Tilger mit vorgesehen ist, lässt sich beispielsweise der WO 2009/067987 A1 entnehmen. Der Aufbau ist dabei entsprechend komplex und erfordert wenigstens zwei Typen unterschiedlicher Federn.
Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weiter zu entwickeln, die Kosten zu reduzieren und den oben genannten Nachteil zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich außerdem aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht es vor, dass die elastischen Elemente auf demselben Radius angeordnet sind. Die elastischen Elemente befinden sich also nicht wie beim Stand der Technik auf zwei unterschiedlichen Radien, sondern sind auf demselben Radius, insbesondere also im selben Abstand zur Achse der rotierenden Wellen angeordnet. Bei der Auslegung von Federn, welche in Umfangsrichtung um eine Welle angeordnet sind, gibt es immer ein Optimum für jede Feder bezüglich ihres Radius, auf dem sie angeordnet ist. Ein großer Radius ermöglicht dabei entsprechend große Federwege, hat jedoch den Nachteil, dass er hohe Fliehkräfte verursacht, und dass ein weit außen liegender Radius in der Feder typischerweise mehr Bauraum für die Vorrichtung benötigt, als ein weiter innenliegender Radius.
Dadurch, dass nun bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Federn auf demselben Radius zur Achse der Antriebs- beziehungsweise Abtriebswelle angeordnet werden, ergibt sich ein Aufbau, bei dem beide Federelemente beziehungsweise beide Gruppen von Federelementen auf demselben Radius und damit im Optimum ihrer Auslegung eingesetzt werden können. Der Aufbau ist damit sehr einfach und effizient in der Planung und Auslegung und verwendet identische Federn für beide Dämpfer der Reihendämpfung, sodass hierdurch mehr gleiche Bauteile eingesetzt und Kosten eingespart werden können.
In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass die Sekundärseite der hydrodynamischen Komponente zumindest mittelbar mit einer Tilgermasse verbunden ist.
Eine solche zumindest mittelbare Anbindung eines Tilgers im Bereich der Sekundärseite der hydrodynamischen Komponente, also im Bereich des Turbinenrads, erlaubt eine effiziente Tilgung von Drehschwingungen sowohl durch die Masse des Turbinenrads selbst, im überbrückten Zustand der hydrodynamischen Komponente, als auch durch die zusätzliche Tilgermasse gemäß der beschriebenen Weiterbildung der Erfindung.
In einer vorteilhaften Ausbildung hiervon ist es ferner vorgesehen, dass die Tilgermasse in der Art eines drehzahladaptiven Tilgers ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung der Tilgermasse in der Art eines drehzahladaptiven Tilgers ist beispielsweise aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt. Im Wesentlichen beruht sie darauf, dass die Tilgermasse so angebunden ist, dass sich abhängig von der Drehzahl eine Bewegung der Tilgermasse auf einem kleineren oder größeren Radius einstellt, sodass die Tilgermasse drehzahladaptiv wirkt. Die Veränderung des Radius oder die Veränderung des Radius des Schwerpunkts der Tilgermasse kann dabei beispielsweise über elastische Elemente, Kulissenführungen oder in ähnlicher aus dem Stand der Technik bekannter Art und Weise realisiert sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich dabei aus den nachfolgend dargestellten Prinzipskizzen sowie den dazu erfolgenden Erläuterungen. Dabei zeigen:
1 eine stark schematisierte Skizze einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
2 eine Prinzipdarstellung der oberen Hälfte eines rotationssymmetrischen Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In der Darstellung der 1 ist eine Vorrichtung 1 zu erkennen, mittels welcher eine Leistungsübertragung von einer Antriebswelle 2 auf eine Abtriebswelle 3 erfolgen soll. Die Vorrichtung 1 weist dazu zwei parallel verlaufende Leistungszweige 4, 5 auf. In dem ersten Leistungszweig 4 ist eine hydrodynamische Komponente 6 angeordnet, beispielsweise ein hydrodynamischer Wandler mit einem Pumpenrad P, einem Turbinenrad T sowie einem Leitapparat L. In dem anderen Leistungszweig 5 ist eine Überbrückungskupplung 7 zum Überbrücken des Leistungsflusses durch die hydrodynamische Komponente 6 angeordnet. Der Leistungszweig 5 weist außerdem ein erstes elastisches Element 8 auf, welches beispielsweise in Form einer oder mehrerer Federn ausgebildet sein kann, und welches zur Dämpfung von Torsionsschwingungen zwischen der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 dient. Nachdem der Leistungsfluss der beiden Leistungszweige 4, 5 wieder zusammengeführt ist, findet sich ein weiteres elastisches Element 9, welches in analoger Art und Weise zum elastischen Element 8 ebenfalls zur Dämpfung von Drehschwingungen ausgebildet ist. Die elastischen Elemente beziehungsweise Federn 8, 9 sind in einem realisierten Aufbau typischerweise in Form von jeweils mehreren Federn beziehungsweise elastischen Elementen über den Umfang der Vorrichtung verteilt angeordnet. Damit entsteht ein Reihendämpfer, welcher jeweils zwei der elastischen Elemente 8, 9 im zweiten Leistungszweig 5 sowie eine gewisse Elastizität der hydrodynamischen Komponente 6 und das elastische Element 9 im ersten Leistungszweig 4 in Reihe zwischen der Antriebswelle 2 unter der Antriebswelle 3 aufweist.
Bei den typischen Aufbauten gemäß dem Stand der Technik ist dabei das eine elastische Element beziehungsweise die eine Gruppe von elastischen Elementen 9 auf einem kleineren Radius angeordnet, als die andere Gruppe von elastischen Elementen 8 im zweiten Leistungszweig 5. Dies ist hinsichtlich der Auslegung der elastischen Elemente 8, 9, insbesondere wenn diese als Spiralfedern ausgebildet sind, von Nachteil. Der erfindungsgemäße Aufbau, wie er durch die Prinzipdarstellung in der 1 erläutert ist, soll daher eine Anordnung der elastischen Elemente 8 und der elastischen Elemente 9 auf demselben Radius R aufweisen, wie dies in 2 zu erkennen ist. Die elastischen Elemente 8 und 9 sind also auf demselben Radius R und mit selbem Abstand zur Drehachse der Antriebswelle 2 beziehungsweise der Abtriebswelle 3 angeordnet. Dadurch lässt sich, wie eingangs bereits erläutert, eine ideale Auslegung der elastischen Elemente erreichen.
Der in der 1 dargestellte Aufbau soll außerdem eine Tilgermasse 10 als optionale Erweiterung aufweisen. Diese Tilgermasse 10 soll direkt oder mittelbar mit dem Turbinenrad T, also der Sekundärseite der hydrodynamischen Komponente 6 verbunden sein. Die Tilgermasse kann dabei entweder als einfaches Massenelement in diesem Bereich angeordnet sein, beispielsweise auf einem geeigneten Radius des Turbinenrads T angebracht werden. Ergänzend oder alternativ hierzu ist es außerdem denkbar, die Tilgermasse 10 oder gegebenenfalls auch eine weitere Tilgermasse in demselben Bereich in der Art eines drehzahladaptiven Tilgers auszubilden. Diese Tilgermasse 10 eines drehzahladaptiven Tilgers würde dann die Möglichkeit besitzen, entweder über elastische Elemente, über eine Kulissenführung oder dergleichen ihren Schwerpunkt in Abhängigkeit der Drehzahl auf dem Radius gegenüber der Achse der Antriebswelle 2 beziehungsweise Abtriebswelle 3 nach außen oder nach innen zu bewegen, um so bei unterschiedlichen Drehzahlen unterschiedliche Trägheitsmomente der Vorrichtung 1 zu realisieren.
Neben der hier gewählten beispielhaften Darstellung des Aufbaus mit einem hydrodynamischen Wandler als hydrodynamische Komponente 6 wäre ein identischer Aufbau selbstverständlich auch mit einer hydrodynamischen Kupplung als hydrodynamische Komponente denkbar. Dann würde im Wesentlichen nur das Leitrad L entfallen, alle anderen Komponenten und Funktionalitäten wären weiterhin in der genannten Art und Weise gegeben.
In der Darstellung der 2 ist dieser Aufbau, ebenfalls mit einem hydrodynamischen Wandler als hydrodynamische Komponente 6, nochmals dargestellt. Der Aufbau soll dabei lediglich die obere Hälfte eines im Prinzip rotationssymmetrischen Aufbaus, welcher um die hier koaxial fluchtend angeordneten Achsen der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 rotiert, darstellen. Der Aufbau umfasst auch hier die beiden Leistungszweige 4, 5, wobei die hydrodynamische Komponente 6 im ersten Leistungszweig 4 angeordnet ist. Im Bereich des Turbinenrads T kann wieder direkt oder mittelbar eine Tilgermasse 10 angeordnet sein. Diese soll hier als drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein, was durch den Doppelpfeil im Bereich der Anbindung der Tilgermasse 10 angedeutet ist. Zwischen der Überbrückungskupplung 7 und der Zusammenführung des ersten und zweiten Leistungszweigs 4, 5 ist dabei das elastische Element 8 beziehungsweise die Gruppe von elastischen Elementen 8 auf dem mit R bezeichneten Radius angeordnet. Nachdem die Leistungszweige 4, 5 zusammengeführt sind, findet sich auf demselben Radius R das zweite elastische Element 9 beziehungsweise die zweite Gruppe von elastischen Elementen 9. Diese prinzipmäßige Darstellung in 2 soll eine beispielhafte Möglichkeit zur Realisierung des erfindungsgemäßen Aufbaus in stark schematisierter Form darstellen. Ansonsten gilt für den in 2 beschriebenen Aufbau das im Rahmen der 1 oben bereits erläuterte.

Claims

Vorrichtung zur Leistungsübertragung mit 1.1 einer Antriebswelle (2); 1.2 einer Abtriebswelle (3); 1.3 einer hydrodynamischen Komponente (6); 1.4 einer Überbrückungskupplung (7) zum Überbrücken der hydrodynamischen Komponente (6); sowie 1.5 wenigstens zwei im Leistungsfluss in Reihe nacheinander geschalteten elastischen Elemente (8, 9); wobei 1.6 das erste oder eine erste Gruppe von elastische(n) Element(en) (8) im Leistungsfluss (5) nach der Überbrückungskupplung (7) parallel zum Leistungsfluss (4) durch die hydrodynamische Komponente (6) angeordnet ist; und 1.7 das zweite oder eine zweite Gruppe von elastische(n) Element(en) (9) im gemeinsamen Leistungsfluss nach der Überbrückungskupplung (7) und der hydrodynamischen Komponente (6) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass 1.8 die elastischen Elemente (8, 9) auf demselben Radius (R) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente (8, 9) zumindest teilweise als Spiralfedern ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärseite (T) der hydrodynamischen Komponente (6) zumindest mittelbar mit einer Tilgermasse (10) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (10) in der Art eines drehzahladaptiven Tilgers ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (6) als hydrodynamischer Wandler ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (6) als hydrodynamische Kupplung ausgebildet ist.