DE102015215882A1

DE102015215882A1 - Fliehkraftpendeleinrichtung und hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102015215882A1
Application number: DE102015215882.9A
Authority: DE
Inventors: Stephan Maienschein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23
Also published as: CN106468329A; CN106468329B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung (2) und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1) mit einem um die Getriebeeingangswelle (6) angeordneten Gehäuse (14), einem in das Gehäuse (14) integrierten Pumpenrad (3), wobei das Gehäuse (14) ein gegenüber diesem verdrehbar angeordnetes Turbinenrad (10), eine zwischen Pumpenrad (3) und Turbinenrad (10) wirksam angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung (9), gegebenenfalls einen Drehschwingungsdämpfer (13) und eine Fliehkraftpendeleinrichtung (2) aufnimmt. Zur Verbesserung der Wirkung der Fliehkraftpendeleinrichtung (2) ist einem Fliehkraftpendel (4) der Fliehkraftpendeleinrichtung (2) ein weiterer Drehschwingungstilger (44) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit dieser und einem um die Getriebeeingangswelle angeordneten Gehäuse, einem in das Gehäuse integrierten Pumpenrad, wobei das Gehäuse ein gegenüber diesem verdrehbar angeordnetes Turbinenrad, eine zwischen Pumpenrad und Turbinenrad wirksam angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung und gegebenenfalls einen Drehschwingungsdämpfer aufnimmt.
Fliehkraftpendel sind aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen hinreichend bekannt. Hierbei ist um eine Drehachse beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes oder dergleichen ein Trägerteil verdrehbar aufgenommen. An dem Trägerteil sind über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet, die in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse gegenüber dem Trägerteil pendelnd an dem Trägerteil aufgehängt sind. Durch diese pendelnde Aufhängung bilden die Pendelmassen im Fliehkraftfeld des drehenden Trägerteils einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger, indem die Pendelmassen durch entsprechende Auslenkung dem Antriebsstrang während Drehmomentspitzen Energie entziehen und bei Drehmomentminima zuführen.
Beispielsweise können – wie aus der WO2014/082629 A1 bekannt – axial zwischen zwei Seitenteilen, die das Trägerteil bilden, über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sein. Alternativ können – wie aus der DE 10 2012 221 949 A1 bekannt – Pendelmassenteile beidseitig des Trägerteils angeordnet sein. Axial gegenüber liegende Pendelmassenteile sind dabei mittels Verbindungsmitteln miteinander zu Pendelmassen verbunden, wobei die Verbindungsmittel entsprechend ausgesparte Ausnehmungen des Trägerteils durchgreifen.
Ein Fliehkraftpendel kann – wie beispielsweise anhand der oben genannten Druckschriften WO2014/082629 A1 , DE 10 2012 221 949 A1 offenbart – an einem Einmassenschwungrad, beispielsweise einem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad vorgesehen sein. Wie beispielsweise aus den Druckschriften WO2014/023303 A1 und DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere, eine Fliehkraftpendeleinrichtung bildende Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift WO2014/114 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein.
Desweiteren sind hydrodynamische Drehmomentwandler aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen bekannt und sind vorzugsweise zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet. Dabei wird zum Anfahren des Kraftfahrzeuges bevorzugt die Wandlerfunktion des Drehmomentwandlers mit Drehmomentüberhöhung genutzt, indem das Drehmoment vom Gehäuse, das mittels der Kurbelwelle von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, über das Pumpenrad geleitet wird. Das Pumpenrad treibt dabei ein Turbinenrad an, welches das Drehmoment über ein Ausgangsteil unter Abstützung an einem Leitrad zur Momentenerhöhung auf eine Getriebeeingangswelle des Getriebes überträgt. Bei höheren Drehzahlen wird eine zwischen Pumpenrad und Turbinenrad wirksam angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung geschlossen, so dass das Drehmoment unter Überbrückung der Wandlerkomponenten direkt vom Gehäuse über das Ausgangsteil auf die Getriebeeingangswelle übertragen wird und somit der sich verschlechternde Wirkungsgrad der Wandlerkomponenten bei höheren Drehzahlen eliminiert wird.
Die verwendeten Brennkraftmaschinen, beispielsweise 4-Zylinder-Diesel-Motoren, weisen hohe Drehungleichförmigkeiten auf, so dass in dem Gehäuse des Drehmomentwandlers ein oder mehrere Drehschwingungsdämpfer vorgesehen sind, die je nach deren Anordnung bei offener und/oder geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung zwischen dem Gehäuse und dem Ausgangsteil beziehungsweise zwischen Turbinenrad und dem Ausgangsteil des Drehmomentwandlers wirksam sind. Dabei ist unter einem Drehschwingungsdämpfer in bekannter Weise eine Anordnung mit einem Eingangs- und einem Ausgangsteil zu verstehen, die entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung begrenzt gegeneinander verdrehbar sind. Derartige Drehschwingungsdämpfer können mehrere Dämpferstufen enthalten, die zueinander seriell und/oder parallel angeordnet sind.
Zur verbesserten Schwingungsisolation der Drehschwingungen der Brennkraftmaschine ist weiterhin die Verwendung von Fliehkraftpendeln im Gehäuse des Drehmomentwandlers bekannt, die in Verbindung mit Drehschwingungsdämpfern wirksam im Gehäuse integriert sind. Beispielsweise ist aus der WO 2010/043194 A1 ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit mehreren, in offenem und geschlossenem Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung wirksamen Dämpferanordnungen und einem Fliehkraftpendel bekannt, wobei das Fliehkraftpendel direkt mit dem Turbinenrad verbunden ist. Aus der DE 198 04 227 A1 ist ein Drehmomentwandler mit an einem der Wandlerüberbrückungskupplung zugeordneten Drehschwingungsdämpfer angeordneten Ausgleichsmassen bekannt, die auf Pendellaufbahnen abrollen.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Fliehkraftpendeleinrichtung und eines Drehmomentwandlers mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung. Insbesondere soll eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit verbesserter Wirkung vorgeschlagen werden.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen beziehungsweise nebengeordneten Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
Die vorgeschlagene Fliehkraftpendeleinrichtung enthält einen um eine Drehachse angeordneten Pendelträger und ein Fliehkraftpendel, welches über den Umfang verteilt an dem Pendelträger angeordnete Pendelelemente aufweist.
Der Pendelträger wie Pendelelementträger kann aus einem einzigen als Pendelflansch ausgebildeten Scheibenteil ausgebildet sein, welcher beidseitig über den Umfang verteilt angeordnete Pendelelemente aufnimmt. Axial gegenüberliegende Pendelelemente können miteinander fest miteinander verbunden sein. Der Pendelelementträger kann aus zwei oder mehreren Scheibenteilen gebildet sein, wobei jeweils zwei Scheibenteile axial zwischen sich Pendelabschnitte aufweisen, zwischen denen axial und über den Umfang verteilt Pendelelemente aufgenommen sind.
Die Pendelelemente können als Pendelrollen ausgebildet sein, welche eine Pendellaufbahn aufweisen, mit der sie an dem Pendelelementträger abwälzen und damit monofilar ausgebildete Pendelbewegungen gegenüber dem Pendelelementträger ausführen. Die Pendelelemente können als bifilar an dem Pendelelementträger aufgehängte Pendelmassen ausgebildet sein, wobei die Pendelmassen mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager an dem Pendelelementträger aufgehängt sind. Die Pendellager sind als komplementär zueinander ausgebildete Pendellaufbahnen der Pendelmassen und des Pendelelementträgers ausgebildet, auf denen ein zwischen den Pendellaufbahnen eines Pendellagers angeordneter Wälzkörper, beispielsweise eine Pendelrolle abwälzt.
Die Pendelelemente können beispielsweise als Scheiben aus Blech gebildet sein und rund, elliptisch, in Tropfenform oder ähnlicher Form ausgebildet sein. Die Pendelelemente sind verliergesichert an dem Pendelträger aufgenommen. Unter Fliehkrafteinwirkung des um die Drehachse drehenden Pendelträgers bilden die Pendelelemente mittels einer Wälzfläche mit einer Wälzfläche einer Pendellaufbahn des Pendelträgers einen Wälzkontakt. Beispielsweise kann der Pendelträger zweiteilig aus Scheibenteilen wie Seitenteilen aus Blech gebildet sein, wobei die Pendelelemente axial zwischen diesen in einzelnen Pendelräumen getrennt voneinander aufgenommen sein können. Hierbei enthält beispielsweise ein Scheibenteil die Pendellaufbahnen, indem beispielsweise dessen Außenumfang entsprechend ausgestanzt und umgeformt ist. Das andere Scheibenteil wird an dieses angelegt und dient der axialen Sicherung der Pendelelemente. Radial innerhalb der Pendelelemente kann eines der Scheibenteile, beispielsweise das Scheibenteil mit den Rollenbahnen einen axialen Kragen zur radialen Begrenzung der Pendelräume aufweisen. Beide Scheibenteile sind miteinander fest verbunden, beispielsweise vernietet oder verschweißt. Eines oder beide Scheibenteile sind drehangetrieben, beispielsweise von einer Kurbel- oder Getriebeeingangswelle oder in ein Aggregat, beispielsweise eingangs- und/oder ausgangsseitig in eine Kupplungsscheibe, einen Drehmomentwandler, eine Reibungskupplung, eine Doppelkupplung, eine Elektromaschine oder dergleichen integriert.
Die Wälzfläche der Pendelelemente kann gegenüber der Wälzfläche der Pendellaufbahn einen über den Umfang aus einer zumindest einer Linienberührung gebildeten Wälzkontakt aufweisen. Dies bedeutet, dass die Wälzflächen in axiale Richtung zueinander nicht parallel ausgebildet sind. Beispielsweise kann die Wälzfläche der Pendelelemente ballig ausgebildet sein.
Die vorgeschlagene Fliehkraftpendeleinrichtung weist in vorteilhafter Weise einen weiteren Drehschwingungstilger, insbesondere einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger auf.
Um eine bauraumsparende Anordnung der Fliehkraftpendeleinrichtung zu erzielen, können das Fliehkraftpendel und der Drehschwingungstilger sich axial überschneidend und/oder radial übereinander angeordnet sein. Beispielsweise kann das Fliehkraftpendel radial außerhalb des Drehschwingungstilgers angeordnet sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Drehschwingungstilger auf dem Pendelträger des Fliehkraftpendels aufgenommen sein.
Der Drehschwingungstilger kann beispielsweise als Feder/Massetilger ausgebildet sein, bei dem in Umfangsrichtung eine oder mehrere Massen in Umfangsrichtung begrenzt verdrehbar angeordnet sind und zwischen diesen Massen und einem Trägerteil, beispielsweise dem Pendelträger des Fliehkraftpendels eine Federeinrichtung geschaltet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform einer Fliehkraftpendeleinrichtung kann der Drehschwingungstilger als weiteres Fliehkraftpendel ausgebildet sein. Dieses Fliehkraftpendel kann beispielsweise als weiteres, zweites, dem ersten Fliehkraftpendel entsprechendes Rollenpendel mit monofilarer Führung von Pendelelementen an entsprechend beispielsweise an einem separaten Pendelträger oder demselben Pendelträger ausgebildeten Pendellaufbahnen ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das weitere Fliehkraftpendel über den Umfang verteilt angeordnete, mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager pendelfähig an einem separat ausgebildeten oder an dem Pendelträger des ersten Fliehkraftpendels aufgenommene Pendelmassen enthalten.
Das zweite Fliehkraftpendel enthält an Pendellagern gegenüber dem Pendelträger im Fliehkraftfeld pendelfähig aufgenommene Pendelmassen. Jeweils zwei in Umfangsrichtung pro Pendelmasse vorgesehene Pendellager sind aus Laufbahnen in dem Pendelträger und in den Pendelmassen gebildet, auf denen jeweils ein Wälzkörper, beispielsweise ein Pendelelement abwälzt. Hieraus ergeben sich eine Anordnung und ein Pendelverhalten der Pendelmassen gegenüber dem Pendelträger im Sinne eines bifilar aufgehängten Pendels. Durch die Form der Laufbahnen ist dabei die Pendelbewegung vorgegeben, beispielsweise einer Pendelbahn, die einem Pendel mit trapezförmigen oder parallel angeordneten Fäden oder einer Freiform, beispielsweise mit über den Schwingwinkeln unterschiedlichen Bahnradien und dergleichen entsprechen. Die Pendelmassen können axial zwischen zwei Scheibenteilen eines entsprechend ausgebildeten Pendelträgers angeordnet sein. Hierbei sind die Pendellager durch axial fluchtende Laufbahnen der Scheibenteile und der Pendelmassen gebildet, wobei sich axial auf diesen Laufbahnen ein Wälzkörper erstreckt. Alternativ können beidseitig an einem als Pendelflansch ausgebildeten Pendelträger Pendelmassen angeordnet sein, wobei axial gegenüberliegende Pendelmassen mittels den Pendelflansch an entsprechenden Ausnehmungen durchgreifenden Verbindungsmitteln verbunden sind. Hierbei werden die Pendellager aus Laufbahnen der axial gegenüberliegenden Pendelmassen und eine Laufbahn des Pendelflanschs sowie einen sich über diese erstreckenden Wälzkörper gebildet.
Unter Fliehkrafteinwirkung verlagern sich die Pendelelemente beziehungsweise Pendelmassen der Fliehkraftpendel gegen die Pendellaufbahnen beziehungsweise gegen die Laufbahnen und verlagern sich dort zur Tilgung von Drehschwingungen. Über der Drehachse des Pendelträgers befindliche Pendelelemente sind in bevorzugter Weise bei zu geringer Fliehkraft gegen eine radiale Verlagerung nach radial innen gesichert. Hierzu können entsprechende Anschläge, beispielsweise weiche Anschlagpuffer, Federelemente oder dergleichen vorgesehen sein.
Die Fliehkraftpendeleinrichtung ist auf zumindest eine vorgegebene Schwingungsordnung, beispielsweise eine Hauptschwingungsordnung der Brennkraftmaschine abgestimmt. Ist in der Brennkraftmaschine eine Zylinderabschaltung vorgesehen, kann das Fliehkraftpendel auf mehrere Schwingungsordnungen, nämlich auf die Schwingungsordnung der vollen Zylinderanzahl und auf die Schwingungsordnungen der Brennkraftmaschine mit den übrigen betriebenen Zylindern abgestimmt sein. Dies kann beispielsweise durch unterschiedliche Massen der Pendelelemente beziehungsweise Pendelmassen, unterschiedliche Laufbahnen beziehungsweise Pendellaufbahnen und/oder dergleichen vorgesehen werden.
Mit anderen Worten wird die Aufgabe durch eine Kombination eines Rollenpendels mit einem weiteren Drehschwingungstilger, beispielsweise einem Festfrequenztilger, beispielsweise einem Feder/Massetilger oder einem drehzahladaptiven Drehschwingungstilger, beispielsweise ein weiteres Rollenpendel oder ein bifilares Fliehkraftpendel gelöst.
In einer vorteilhaften Ausführungsform können die Pendelelemente und Pendelmassen an einem gemeinsamen Pendelträger bauraumgünstig angeordnet sein. Je nach verfügbarem Bauraum können die Pendelelemente einerseits und die Pendelmassen andererseits auch an mehreren Pendelträgern angebracht sein, insbesondere dann, wenn aus Wirkungsgründen zwischen den Drehschwingungstilgern wie Fliehkraftpendeln Federelemente, Massenelemente und/oder weitere Funktionselemente angeordnet sein sollen.
Die in einem Pendelträger oder in separaten Pendelträgern aufgenommenen Pendelelemente und Pendelmassen der Fliehkraftpendel können beispielsweise axial überlappend und/oder radial überlappend und/oder radial übereinander angeordnet sein.
Die kombinierten Drehschwingungstilger wie Fliehkraftpendel oder Fliehkraftpendel und Festfrequenztilger können insbesondere für Anwendungen mit Brennkraftmaschine wie Verbrennungsmotoren mit Zylinderabschaltung (ZAS) auf unterschiedliche Schwingungsordnungen ausgelegt beziehungsweise abgestimmt sein.
Die Verhältnisse der beiden Drehschwingungstilger können bezüglich ihrer Gesamtmasse auf eine Massenverteilung von 10:1 und bezüglich ihres Gesamtvolumens auf eine Volumenverteilung von 10:1 begrenzt sein.
Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn Steifigkeiten zwischen, vor oder nach den Drehschwingungstilgern auf 200Nm/°, vorzugsweise auf 100 Nm/°, insbesondere auf 50 Nm/° begrenzt sind.
Weiterhin hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Masseträgheitsmomente zwischen den Drehschwingungstilgern auf 0,2 kgm², vorzugsweise auf 0,1 kgm², insbesondere auf 0,05 kgm² begrenzt sind.
Der vorgeschlagene hydrodynamische Drehmomentwandler ist um eine Drehachse zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes wirksam angeordnet. Der Drehmomentwandler kann ein Gehäuse, beispielsweise ein torusförmiges Gehäuse aufweisen, welches um eine Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Das Gehäuse kann auf einem beispielsweise in Form eines Rohrabschnitts ausgebildeten Leitradstutzen gelagert und gegenüber diesem nach außen abgedichtet sein. Das Gehäuse kann von der Kurbelwelle drehangetrieben ausgebildet sein, wobei in das Gehäuse ein Pumpenrad integriert sein kann. Hierzu können an eine vorgeformte Wandlerschale Lamellen aufgenommen, beispielsweise in das Gehäuse eingehängt und dicht verlötet sein.
Über ein in dem Gehäuse vorgehaltenes hydraulisches Fluid, beispielsweise ATF wird von dem Pumpenrad ein Turbinenrad angetrieben. Das Turbinenrad ist drehschlüssig mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Insoweit dient das Pumpenrad als Eingangsteil und das Turbinenrad als Ausgangsteil des Drehmomentwandlers. Zwischen Pumpenrad und Turbinenrad kann ein Leitrad mittels eines Freilaufs gehäusefest beispielsweise am Leitradstutzen aufgenommen sein.
Zur Überbrückung der hydrodynamischen Kopplung zwischen Pumpenrad und dem Turbinenrad ist eine zwischen Pumpenrad und Turbinenrad wirksam angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung vorgesehen, welche im geschlossenen Zustand den Drehmomentfluss reibschlüssig vom Gehäuse auf die Getriebeeingangswelle überträgt, im geöffneten Zustand die hydrodynamische Kopplung zwischen Pumpenrad und Turbinenrad schaltet und im schlupfenden Zustand das Drehmoment in ein über die Wandlerüberbrückungskupplung übertragenes Teilmoment und ein über die hydrodynamische Kopplung übertragenes Teilmoment aufteilt. Die Wandlerüberbrückungskupplung wird bevorzugt durch Änderungen der Flüsse oder Drücke des im Gehäuse vorgehaltenen Fluids bewirkt. Die Flüsse des Fluids werden von außen mittels entsprechender Steuereinrichtungen gesteuert und können über Öffnungen beispielsweise in der Getriebeeingangswelle, Spalten zwischen Getriebeeingangswelle und Leitradstutzen und/oder dergleichen zu- und abgeführt werden. Die Wandlerüberbrückungskupplung kann eine zwischen Gehäuse und Turbinenrad angeordnete Lamellenkupplung sein.
Die Wandlerüberbrückungskupplung kann eine zwischen Gehäuse und Turbinenrad angeordnete Reibungskupplung, beispielsweise eine Lamellenkupplung sein oder aus einem einzigen, mit einer Gegenreibfläche einen Reibschluss bildenden Reibbelag gebildet sein. Die Wandlerüberbrückungskupplung kann einen axial verlagerbaren Kolben mit einer Reibfläche enthalten, der mit einer Gegenreibfläche einen Reibschluss bilden kann. Hierbei kann der Kolben drehfest mit der Turbine verbunden sein und mit einer am Gehäuse angeordneten Gegenreibfläche einen Reibschluss bilden. Alternativ kann der Kolben drehfest mit dem Turbinenrad verbunden sein und mit einer Gegenreibfläche des Turbinenrads einen Reibschluss bilden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wandlerüberbrückungskupplung zwischen Außenumfängen des Pumpenrads und des Turbinenrads angeordnet. Hierdurch können zusätzliche Bauteile, beispielsweise Lamellen der Wandlerüberbrückungskupplung, Kolben und dergleichen eingespart werden. Desweiteren steht durch Wegfall dieser Bauteile zusätzlicher axialer Bauraum zur Verfügung, so dass der Drehmomentwandler axial besonders schmal ausgebildet werden kann. Das Turbinenrad der auf diese Weise ausgebildeten Wandlerüberbrückungskupplung ist so steif ausgebildet, dass die an der Wandlerüberbrückungskupplung am Reibschluss radial außerhalb der Lamellen des Turbinenrads auftretenden Kräfte übertragen werden können. Die Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung erfolgt in bevorzugter Weise, indem an beiden Seiten der Turbinenschale unterschiedliche Fluidströme oder Differenzdrücke eingestellt werden. Das Turbinenrad kann auf der Getriebeeingangswelle verdrehbar und axial begrenzt verlagerbar gelagert sein. Beispielsweise kann die Lagerung mittels einer Buchse vorgesehen sein, die die Getriebeeingangswelle gegenüber dem Turbinenrad abdichtet, so dass zwischen Turbinenrad und Pumpenrad einerseits und dem übrigen Volumen des Gehäuses andererseits unterschiedliche Fluidströme oder Flussrichtungen oder Druckdifferenzen zur Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplung eingestellt werden können.
Der Drehmomentwandler enthält weiterhin die vorgeschlagene Fliehkraftpendeleinrichtung und optional einen Drehschwingungsdämpfer. Zur verbesserten Schwingungsisolation von Drehschwingungen, einem verbesserten Schutz der Fliehkraftpendeleinrichtung, zur verbesserten Raumausnutzung und dergleichen kann die Fliehkraftpendeleinrichtung zwischen Turbinenrad und Getriebeeingangswelle angeordnet sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann zwischen Turbinenrad und Getriebeeingangswelle beziehungsweise zwischen Turbinenrad und Fliehkraftpendeleinrichtung wirksam angeordnet sein. Dies bedeutet, dass das Fliehkraftpendel sowohl dem Turbinenrad als auch der Wandlerüberbrückungskupplung nachgeschaltet ist. Weiterhin ist gegebenenfalls das Fliehkraftpendel dem Drehschwingungsdämpfer nachgeschaltet. Dies bedeutet, dass ein Pendelträger von Pendelmassen oder Pendelrollen mit dem Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers verbunden oder aus diesem gebildet sein kann oder der Pendelträger direkt oder mittels einer Nabe mit der Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbunden ist. Das Turbinenrad kann dabei mittels seiner Masse schwingungstilgend wirken. Desweiteren wirkt der gegebenenfalls eingesetzte Drehschwingungsdämpfer bezüglich Drehschwingungen dämpfend, so dass die Fliehkraftpendeleinrichtung auf verbleibende Restschwingungen ausgelegt werden kann. Dies ist insbesondere deswegen von Vorteil, weil Drehschwingungsspitzen, die zu Anschlägen und hohen Belastungen der Fliehkraftpendeleinrichtung führen können, vermieden beziehungsweise zumindest verringert werden können. Desweiteren kann von Vorteil sein, dass das an dieser Stelle wirksam angeordnete Fliehkraftpendel speziell auf die verbleibenden Restschwingungen ausgelegt werden kann.
Insbesondere bei einer Ausbildung der Wandlerüberbrückungskupplung mit radial außen in das Turbinenrad und das Pumpenrad integrierten Reibflächen können Pendelmassen beziehungsweise Pendelelemente des Fliehkraftpendels auf radialer Höhe der Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet sein. Hierdurch kann beispielsweise durch axiale Überschneidung der Fliehkraftpendeleinrichtung und des Wandlertorus axialer Bauraum eingespart werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentwandlers kann der Pendelträger auf einer Nabe aufgenommen, beispielsweise mit dieser vernietet sein. Die Nabe ist mit der Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbunden und weist hierzu beispielsweise ein Innenprofil wie Innenverzahnung auf, welche mit einem Außenprofil wie Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle einen Drehschluss bildet.
Entgegen der Wirkungsrichtung des Drehmomentwandlers vom Eingangsteil zum Ausgangsteil mit dem Turbinenrad nachgeschalteter Fliehkraftpendeleinrichtung kann diese axial zwischen einer der Kurbelwelle zugewandten Wandung des Gehäuses und dem Turbinenrad, also in geometrischer Anordnung zwischen Eingangsteil und Turbinenrad, angeordnet sein. Die Nabe der Fliehkraftpendeleinrichtung kann dabei mit einem endseitigen Abschnitt der Getriebeeingangswelle einen Drehschluss bilden und damit das Ausgangsteil des Drehmomentwandlers bilden.
Der Pendelträger beispielsweise des als Rollenpendel ausgebildeten Fliehkraftpendels und gegebenenfalls des Fliehkraftpendels mit bifilar angeordneten Pendelmassen kann einteilig ausgebildet sein. Hierzu weisen die Pendelelemente die Pendellaufbahnen beidseitig radial übergreifende Abschnitte auf, so dass diese gegenüber dem Pendelträger axial geführt sind. Derartige Pendelelemente werden in die Pendellaufbahnen bildende Ausschnitte des Pendelträgers von radial innen eingehängt. Eine Verliersicherung kann eine Verlagerung nach radial innen ausschließen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Pendelträger mehrteilig ausgebildet. Beispielsweise kann dieser aus einem die Pendelelemente axial führenden ersten Scheibenteil und einem zweiten, die Pendellaufbahnen aufweisenden Scheibenteil gebildet sein. Die beiden Scheibenteile können dabei radial innerhalb der Pendelelemente nach deren Einbringung in einen von den Scheibenteilen gebildeten Arbeitsraum miteinander verbunden beispielsweise vernietet sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erste der beiden miteinander verbundenen Scheibenteile mit der Nabe verbunden.
Der in Wirkrichtung zwischen Turbinenrad und Fliehkraftpendeleinrichtung angeordnete Drehschwingungsdämpfer weist ein Eingangsteil auf, welches mit dem Turbinenrad verbunden, beispielsweise vernietet ist. Der Nietkreis dieser Vernietung ist bevorzugt radial innerhalb der Lamellen des Turbinenrads vorgesehen. Das Eingangsteil kann aus einem ringförmigen Blechteil gestanzt und geformt sein. Hierbei können die Elemente der Federeinrichtung, beispielsweise kurze Schraubendruck- oder Bogenfedern, radial außen umgreifend an dem Blechteil vorgesehen sein. Das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers kann mit dem Pendelträger direkt oder mit der Nabe verbunden sein. In vorteilhafter Weise können der Pendelträger und das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers gemeinsam mit der Nabe verbunden, beispielsweise vernietet sein.
Der hydrodynamische Drehmomentwandler mit Wandlerüberbrückungskupplung, Fliehkraftpendeleinrichtung und gegebenenfalls Drehschwingungsdämpfer kann als separate Baueinheit ausgebildet sein, der während der Montage des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise auf die Getriebeeingangswelle aufgefädelt wird. beziehungsweise auf die Getriebeeingangswelle aufgefädelt wird.
Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 den oberen Teil eines um eine Drehachse angeordneten Drehmomentwandlers im Schnitt,
2 einen Teilschnitt durch die Fliehkraftpendeleinrichtung der 1 entlang der Schnittlinie A-A der 1.
Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d der Getriebeeingangswelle 6 verdrehbar angeordneten Drehmomentwandlers 1. Das Gehäuse 14 nimmt das Pumpenrad 3, das Turbinenrad 10, die Wandlerüberbrückungskupplung 9, die Fliehkraftpendeleinrichtung 2 mit dem als Rollenpendel mit den monofilar abwälzenden Pendelelementen 29 ausgebildeten Fliehkraftpendel 4 und mit dem als Fliehkraftpendel 4a mit den bifilar aufgehängten Pendelmassen 29a ausgebildeten Drehschwingungstilger 44 sowie den Drehschwingungsdämpfer 13 auf und ist zur Herstellung der hydrodynamischen Kopplung des Pumpenrads 3 mit dem Turbinenrad 10 während des Betriebs zumindest teilweise mit hydraulischem Fluid befüllt.
Das Gehäuse 14 ist mittels der Befestigungsmittel 15 mittels einer Flexplate oder dergleichen drehfest und axial elastisch mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden. Das Pumpenrad 3 ist in das Gehäuse 14 integriert. Das Gehäuse 14 ist aus der Wandlerschale 16 und der Wandung 17 mit dem axialen Ansatz 18 gebildet, welche radial außen dicht miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt sind. Die Wandlerüberbrückungskupplung 9 ist in das Turbinenrad 10 und das Pumpenrad 3 integriert. Hierzu ist das Turbinenrad 10 radial erweitert und weist den Kupplungsflansch 19 auf. An dem Übergang zwischen dem mit dem axialen Ansatz 18 verschweißten Ansatz 21 der Wandlerschale 16 und dem Pumpenrad 3 ist der Ringabschnitt 20 vorgesehen. An dem Kupplungsflansch 19 und/oder an dem Ringabschnitt 20 ist der Reibbelag 22, beispielweise ein Papierbelag vorgesehen, der den Reibeingriff mit der Gegenreibfläche der Wandlerüberbrückungskupplung 9 bildet. Die Wandlerüberbrückungskupplung 9 wird mittels eines Fluidstroms zwischen der zwischen Turbinenrad 10 und Pumpenrad 3 eingeschlossenen Kammer 23 einerseits und der von dieser mittels der Buchse 24 zwischen Getriebeeingangswelle 6 und Turbinenrad 10 abgetrennten Kammer 25 betätigt, wobei der Fluidstrom über den Spalt 26 und die Hohlbohrung 27 der Getriebeeingangswelle 6 zugeführt beziehungsweise abgeführt wird. Der Fluidstrom durchströmt die Kammern 23, 25 mit unterschiedlichen Anströmgeschwindigkeiten des Turbinenrads 10, so dass dieses einen Auftrieb erhält und geöffnet wird. Der Fluidstrom wird insbesondere bei geöffneter und schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung 9 aufrechterhalten. In besonders vorteilhafter Weise sind in dem Reibbelag 22 und/oder in dessen Gegenreibfläche Nuten wie Kühlnuten vorgesehen, die auch bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung 9 einen vorgegebenen Fluidstrom aufrechterhalten und damit die Wandlerüberbrückungskupplung 9 im Bereich des Reibeingriffs kühlen.
Die Fliehkraftpendeleinrichtung 2 ist in der Kammer 25 axial zwischen der Wandung 17 und dem Turbinenrad 10 angeordnet und nimmt im Wesentlichen den radial zur Verfügung stehenden Raum bis zum Innenumfang des axialen Ansatzes 18 ein. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 2 dient als Ausgangsteil des Drehmomentwandlers 1 und weist über den Umfang verteilte Pendelelemente 29 und den Pendelträger 30 auf. Der Pendelträger 30 ist aus den beiden Scheibenteilen 31, 32 gebildet, die radial innerhalb mittels der Niete 33 miteinander verbunden sind. Der radial außerhalb der Niete 33 gebildete Trägerabschnitt 34 nimmt die über den Umfang verteilt angeordneten Pendelelemente 29 jeweils verliergesichert auf. Das Scheibenteil 31 weist radial außen für jedes Pendelelement 29 eine Pendellaufbahn 35 auf, auf der sich der Außenumfang des Pendelelements 29 unter Fliehkraftwirkung abstützt und bei auftretenden Drehschwingungen abwälzt. Abhängig von der beispielsweise in Umfangsrichtung bogenförmigen Ausbildung der Pendellaufbahnen 35 wird das Pendelelement 29 dabei entgegen der Fliehkraft auf einen kleineren Durchmesser verlagert, so dass unter Umwandlung und Zwischenspeicherung der kinetischen Energie einer Drehmomentspitze in potentielle Energie der Verlauf des Drehmoments geglättet wird. Das Scheibenteil 32 dient der axialen Sicherung der im Wesentlichen auf radialer Höhe der Wandlerüberbrückungskupplung 9 angeordneten Pendelelemente 29. Die Pendelelemente 29 sind im Kontaktbereich zu den Pendellaufbahnen ballig ausgebildet. Zwischen den Scheibenteilen 31, 32 ist radial außen der Spalt 36 vorgesehen, um beispielsweise die dynamische Fluidführung an den Pendelelementen 29 zu verbessern.
Der Drehschwingungstilger 44 in Form des Fliehkraftpendels 4a ist in den Pendelträger 30 des Fliehkraftpendels 4 integriert. Hierzu sind an dem Scheibenteil 31 Ausnehmungen 49 mit Laufbahnen 50 vorgesehen, in die der Wälzkörper 51 eingebracht ist. Die beidseitig des Pendelträgers 30 angeordneten Pendelmassen 29a weisen Ausnehmungen 52 mit Laufbahnen 53 auf, die mit den Wälzkörpern 51 unter Fliehkrafteinwirkung des um die Drehachse d drehenden Pendelträgers 30 einen Wälzkontakt bilden. Die Wälzkörper 51 sind gestuft ausgebildet und bilden auf ihren kleineren Durchmessern den Wälzkontakt mit den Pendelmassen 29a und an ihrem größeren Durchmesser den Wälzkontakt mit dem Scheibenteil 32. Die axial gegenüberliegend angeordneten Pendelmassen 29a sind mittels nicht dargestellter, Ausnehmungen des Scheibenteils 31 durchgreifender Verbindungsmittel fest miteinander verbunden.
Die Nabe 5 ist mit dem stirnseitigen Endbereich der Getriebeeingangswelle 6 drehschlüssig verbunden wie verzahnt und nimmt die Fliehkraftpendeleinrichtung 2 auf. Hierzu ist das Scheibenteil 31 an dem radial erweiterten Nabenflansch 38 der Nabe 5 mittels derselben Niete 38a aufgenommen wie das Ausgangsteil 37 des optionalen Drehschwingungsdämpfers 13. Das Ausgangsteil 37 des Drehschwingungsdämpfers 13 und das mit dem Turbinenrad 10 mittels der Niete 40 verbundene Eingangsteil 39 sind entgegen der Wirkung der über den Umfang verteilt angeordneten Federelemente 41 wie beispielsweise Schraubendruckfedern gegeneinander relativ um die Drehachse d verdrehbar, so dass der Drehschwingungsdämpfer 13 verbleibende Drehschwingungen, die nach der hydraulischen Kopplung zwischen Pumpenrad 3 und Turbinenrad 10 sowie durch die Tilgerfunktion der Masse des Turbinenrads noch verbleiben, dämpft. Das nachgeschaltete Fliehkraftpendel 4 tilgt wiederum die nach dem Drehschwingungsdämpfer 13 noch verbleibenden Drehschwingungen.
Der Drehschwingungsdämpfer 13 ist radial im Bereich des Einzugs 42 des Turbinenrads 10 zwischen dessen Lagerung auf der Getriebeeingangswelle 6 und dessen Bauch mit der maximalen axialen Erweiterung der Lamellen 43 platzsparend aufgenommen. Das Eingangsteil 39 ist dabei außerhalb des Durchmessers der Federelemente 41 um diese zumindest deren Außendurchmesser übergreifend gelegt, so dass diese radial abgestützt und axial verliersicher in dem Eingangsteil 39 aufgenommen sind.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass zwischen Pumpenrad 3 und Turbinenrad 10 zur Drehmomenterhöhung bei Drehzahldifferenzen das Leitrad 46 angeordnet ist, welches mittels des Freilaufs 47 an dem Leitradstutzen 48 aufgenommen ist.
Die 2 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse d verdrehbaren Fliehkraftpendeleinrichtung 2 entlang der Schnittlinie A-A der 1. An dem Scheibenteil 31 des gemeinsamen Pendelträgers 30 sind radial außen die über den Umfang verteilt angeordneten, kreisförmigen Pendelelemente 29 des als Rollenpendel ausgebildeten Fliehkraftpendels 4 untergebracht. Die Pendelelemente 29 stützen sich mit ihren Außenumfängen radial an den Pendellaufbahnen 35 ab und sind damit monofilar von diesen geführt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind über den Umfang zwölf Pendelelemente 29 verteilt angeordnet. Die Pendelelemente 29 sind jeweils in durch den Innenumfang mittels der axial eingezogenen und das mittels der Niete 33 mit dem Scheibenteil 31 in nicht dargestellter Weise verbundenen Scheibenteil 32 (1) in den auf ihren Pendellaufbahnen 35 begrenzten Bereichen des Trägerabschnitts 34 aufgenommen.
Radial innerhalb der Niete 33 und damit radial innerhalb der Pendelelemente 29 sind über den Umfang verteilt die Pendelmassen 29a des Fliehkraftpendels 4a an dem Pendelträger 30 aufgenommen. Hierzu sind pro Pendelmasse 29a – jeweils zwei axial gegenüberliegend angeordnete Pendelmassen 29a mittels der Verbindungsmittel 54 zu einem Pendelmassenpaar verbunden – zwei Pendellager 45 mit Ausnehmungen 49, 52 mit Laufbahnen 50, 53 im Scheibenteil 31 und in den Pendelmassen vorgesehen, auf denen die Wälzkörper 51 abwälzen. Durch die bogenförmige Ausbildung der Laufbahnen 50, 53 ist eine bifilare Aufhängung der Pendelmassen 29a an dem Scheibenteil 31 vorgesehen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind acht, zu vier über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen verbundene, beidseitig des Scheibenteils 31 angeordnete Pendelmassen 29a vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Drehmomentwandler
2: Fliehkraftpendeleinrichtung
3: Pumpenrad
4: Fliehkraftpendel
4a: Fliehkraftpendel
5: Nabe
6: Getriebeeingangswelle
9: Wandlerüberbrückungskupplung
10: Turbinenrad
13: Drehschwingungsdämpfer
14: Gehäuse
15: Befestigungsmittel
16: Wandlerschale
17: Wandung
18: Ansatz
19: Kupplungsflansch
20: Ringabschnitt
21: Ansatz
22: Reibbelag
23: Kammer
24: Buchse
25: Kammer
26: Spalt
27: Hohlbohrung
29: Pendelelement
29a: Pendelmasse
30: Pendelträger
31: Scheibenteil
32: Scheibenteil
33: Niet
34: Trägerabschnitt
35: Pendellaufbahn
36: Spalt
37: Ausgangsteil
38: Nabenflansch
38a: Niet
39: Eingangsteil
40: Niet
41: Federelement
42: Einzug
43: Lamelle
44: Drehschwingungstilger
45: Pendellager
46: Leitrad
47: Freilauf
48: Leitradstutzen
49: Ausnehmung
50: Laufbahn
51: Wälzkörper
52: Ausnehmung
53: Laufbahn
54: Verbindungsmittel
A-A: Schnittlinie
d: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/082629 A1 [0003, 0004]
DE 102012221949 A1 [0003, 0004]
WO 2014/023303 A1 [0004]
DE 102013201981 A1 [0004]
WO 2014/114280 A1 [0004]
EP 2600030 A1 [0004]
WO 2010/043194 A1 [0007]
DE 19804227 A1 [0007]

Claims

Fliehkraftpendeleinrichtung (2) mit einem Fliehkraftpendel (4) mit einem um eine Drehachse (d) angeordneten Pendelträger (30) und über den Umfang verteilt angeordneten Pendelelementen (29), welche verliergesichert an dem Pendelträger (30) aufgenommen sind und unter Fliehkrafteinwirkung des um die Drehachse (d) drehenden Pendelträgers (30) mit einer Pendellaufbahn (35) des Pendelträgers (30) einen Wälzkontakt bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftpendeleinrichtung (2) einen weiteren Drehschwingungstilger (44) aufweist.
Fliehkraftpendeleinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (4) und der Drehschwingungstilger (44) sich axial überschneidend angeordnet sind.
Fliehkraftpendeleinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Fliehkraftpendel (4) und Drehschwingungstilger (44) radial übereinander angeordnet sind.
Fliehkraftpendeleinrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (4) radial außerhalb des Drehschwingungstilgers (44) angeordnet ist.
Fliehkraftpendeleinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungstilger (44) auf dem Pendelträger (30) aufgenommen ist.
Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungstilger (44) als weiteres Fliehkraftpendel (4a) ausgebildet ist.
Fliehkraftpendeleinrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Fliehkraftpendel (4a) über den Umfang verteilt angeordnete, mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager (45) pendelfähig an einem Pendelträger (30) aufgenommene Pendelmassen (29a) enthält.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) mit einem um eine Drehachse (d) angeordneten Gehäuse (14) und einem in das Gehäuse (14) integrierten Pumpenrad (3), wobei das Gehäuse (14) ein gegenüber diesem verdrehbar angeordnetes Turbinenrad (10), eine zwischen Pumpenrad (3) und Turbinenrad (10) wirksam angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung (9), gegebenenfalls einen Drehschwingungsdämpfer (13) und eine Fliehkraftpendeleinrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 aufnimmt.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftpendeleinrichtung (2) als Ausgangsteil des Drehmomentwandlers (1) ausgebildet ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerüberbrückungskupplung (9) zwischen Außenumfängen des Pumpenrads (3) und des Turbinenrads (10) angeordnet ist.