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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel und einen mit diesem ausgestatteten hydrodynamischen Drehmomentwandler mit 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.
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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.
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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.
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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 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.
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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.
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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.
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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 Pendelrollbahnen abrollen. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Fliehkraftpendels und eines Drehmomentwandlers mit einem Fliehkraftpendel. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Stabilisierung der Pendelrollen auf den Pendelrollbahnen zu erzielen. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Synchronisierung der Pendelrollen zu erzielen.
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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.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält einen um eine Drehachse angeordneten Pendelrollenträger und über den Umfang verteilt an diesem angeordnete Pendelrollen. Die Pendelrollen können beispielsweise als Scheiben aus Blech gebildet sein und rund, elliptisch, in Tropfenform oder ähnlicher Form ausgebildet sein. Die Pendelrollen sind verliergesichert an dem Pendelrollenträger aufgenommen. Unter Fliehkrafteinwirkung des um die Drehachse drehenden Pendelrollenträgers bilden die Pendelrollen mittels einer Wälzfläche mit einer Wälzfläche einer Pendelrollbahn des Pendelrollenträgers einen Wälzkontakt. Beispielsweise kann der Pendelrollenträger einteilig aus einem einzigen Scheibenteil als Pendelflansch oder zweiteilig oder mehrteilig aus Scheibenteilen wie Seitenteilen aus Blech gebildet sein, wobei die Pendelrollen axial zwischen diesen in einzelnen Pendelräumen wie Trägerabschnitten getrennt voneinander aufgenommen sind. Die Scheibenteile sind miteinander fest verbunden, beispielsweise vernietet oder verschweißt. Eines oder mehrere 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.
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Unter Fliehkrafteinwirkung verlagern sich Pendelrollen gegen die Pendelrollbahnen und verlagern sich dort zur Tilgung von Drehschwingungen. Über der Drehachse des Pendelrollenträgers befindliche Pendelrollen sind in bevorzugter Weise bei zu geringer Fliehkraft gegen eine radiale Verlagerung nach radial innen geschützt. Hierzu können entsprechende Anschläge, beispielsweise weiche Anschlagpuffer, Federelemente oder dergleichen vorgesehen sein.
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Das Fliehkraftpendel 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 Pendelrollen beziehungsweise Pendelmassen, unterschiedliche Laufbahnen beziehungsweise Pendelrollbahnen und/oder dergleichen vorgesehen werden.
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In dem vorgeschlagenen Fliehkraftpendel sind die Pendelrollen axial in einem Trägerabschnitt eines als Pendelflansch ausgebildeten Scheibenteils oder zumindest zweier Scheibenteile untergebracht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein Kontaktbereich zwischen Pendelrollen und Scheibenteilen wärme- und/oder oberflächenbehandelt sein. Beispielsweise können entsprechende Kontaktbereiche, beispielsweise Vorsprünge der Pendelrollen, Stifte und/oder die in den Trägerabschnitten befindlichen Bereiche der Scheibenteile oder die gesamten Bauteile – Scheibenteile und/oder Pendelrollen gehärtet, bevorzugt randschichtgehärtet sein. Alternativ oder zusätzlich können an zumindest einem Kontaktbereich Beschichtungen, beispielsweise Schichten aus diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können ein Teil der Wälzflächen oder alle Wälzflächen entsprechend wärme- oder oberflächenbehandelt sein.
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Um beispielsweise die Anlageflächen zwischen den Scheibenteilen und den Pendelrollen zur axialen Führung der Pendelrollen zu vermindern, können stirnseitige Kontaktbereiche zwischen Pendelrollen und Scheibenteilen nicht parallel, beispielsweise ballig ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die den Wälzkontakt bildenden Wälzflächen der Pendelrollen und des oder der Scheibenteile zueinander in axiale Richtung nicht parallel ausgebildet sein. Beispielsweise können die Vorsprünge der Pendelrollen oder die Pendelrollbahnen der Scheibenteile ballig ausgebildet sein.
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In dem vorgeschlagenen Fliehkraftpendel sind die Pendelrollen in Umfangsrichtung elastisch miteinander gekoppelt. Dies bedeutet, dass eine Bewegung wie Abrollbewegung der Pendelrollen auf ihren Pendelrollbahnen synchronisiert erfolgen kann und insbesondere bei kleinen Drehzahlen oder stehendem Pendelrollenträger die Pendelrollen auf ihren Pendelrollbahnen gehalten werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein Fliehkraftpendel Koppelglieder enthalten, die an den Pendelrollen verdrehbar aufgenommen sind. Die Koppelglieder verbinden dabei beispielsweise zwei benachbarte Pendelrollen elastisch miteinander, indem diese in Umfangsrichtung elastisch miteinander verbunden sind. Die Koppelglieder können in Umfangsrichtung mit Spalten versehen sein, in denen ein Federelement, beispielsweise Schraubenfedern, Gummipuffer oder dergleichen aufgenommen, beispielsweise in den Koppelgliedern eingehängt, verspannt oder in sonstiger Weise an diesen verliersicher befestigt sind, so dass die Spalte eine elastische Annäherung und/oder Entfernung der Koppelglieder gegeneinander ermöglichen. Hierbei können die Koppelglieder selbst starr ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Koppelglieder selbst in Umfangsrichtung elastisch ausgebildet sein.
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Um Anschläge der Koppelglieder gegeneinander elastisch zu gestalten, können an in Umfangsrichtung aufeinander zuweisenden Flächen der Koppelglieder elastische Anschläge, beispielsweise Dämpfungsmittel wie Anschlagpuffer oder dergleichen vorgesehen sein. Die verdrehbare Aufnahme der Koppelglieder an den Pendelrollen kann in besonders vorteilhafter Weise an der Drehachse der Pendelrolle entlang der Pendelrollbahn des Pendelrollenträgers vorgesehen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Fliehkraftpendels kann der Pendelrollenträger als einen Pendelflansch bildendes Scheibenteil ausgebildet sein, welcher Ausnehmungen mit radial außen ausgebildeten Pendelrollbahnen aufweist, wobei über den Umfang verteilt jeweils eine Pendelrolle an einer für diese ausgebildeten Pendelrollbahn unter Fliehkrafteinfluss des drehenden Pendelflanschs einen Wälzkontakt bildet. Hierbei können die Pendelrollen im Wesentlichen axial bündig in dem Pendelflansch aufgenommen sein. Einseitig oder in bevorzugter Weise beidseitig des Pendelflanschs können die Koppelglieder an den Pendelrollen verdrehbar befestigt sein. Beispielsweise können die Pendelrollen axial erweiterte, bevorzugt an deren Drehachse angeordnete Vorsprünge aufweisen, an denen die Koppelglieder verdrehbar aufgenommen sind. Alternativ können die Pendelrollen bevorzugt an deren Drehachse Öffnungen aufweisen, in die Zapfen der Koppelglieder oder axial gegenüberliegende Koppelglieder verbindende Stifte verdrehbar eingebracht sind.
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Die Koppelglieder können aus Schubstangen, als Scheiben wie Blech- oder Kunststoffscheiben oder dergleichen ausgebildet sein. Beispielsweise können die Koppelglieder als Masseelemente ausgebildet sein. Die Masse der einer Pendelrolle zugeordneten Koppelglieder kann mit der Masse der Pendelrollen vergleichbar ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die Masse der Masseelemente das 0,1-fache bis 10-fache, bevorzugt das 0,3-fache bis 3-fache gegenüber der Masse der Pendelrollen betragen kann. Bei einer beidseitigen Anordnung von Masseelementen an einem Pendelflansch kann diese Masse auf zwei axial gegenüberliegende Masseelemente oder auf ein einziges Masseelement bezogen sein.
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Mit anderen Worten wird die Rollbewegung der Pendelrollen des Fliehkraftpendels mittels eines elastischen und/oder dämpfenden Elements gekoppelt. Die Koppelung kann dabei im Betrieb des Fliehkraftpendels je nach Auslegung Zug- und/oder Druckkräfte übertragen. Um unabhängig von der Drehzahl des Fliehkraftpendels eine Radialkraft auf die Pendelrollen aufzubringen, können elastische Koppelelemente wie Koppelglieder vorgespannt eingebaut sein.
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Durch eine Koppelung der Pendelrollen können nachstehende Vorteile erzielt werden:
- – synchrone beziehungsweise synchronere Bewegung der Pendelrollen,
- – Vermeidung des Abhebens der Pendelrollen von den Rollbahnen bei niedrigen Drehzahlen des Pendelrollenträgers oder bei stehendem Pendelrollenträger,
- – Vermeidung des gegenseitigen Anschlagens bei großen Beschleunigungen des Pendelrollenträgers, beispielsweise bei Kupplungs- oder Getriebeschaltungen,
- – gezielte Beeinflussbarkeit der Tilgerordnung durch Überlagerung von Flieh- und Federkräften.
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Die Koppelung mittels elastischen und/oder dämpfenden Koppelelementen erfolgt vorzugsweise mittelbar über ein mit der Rolle verbundenes Element, beispielsweise ein Masseelement. Das Koppelelement ist dabei idealer Weise im Drehzentrum einer Pendelrolle gelagert. Ein Lager, beispielsweise ein Gleitlager oder Wälzlager in der Pendelrolle, kann die Funktion des Fliehkraftpendels durch Verringerung der Reibung verbessern.
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Zur Vermeidung von Geräuschen können zwischen den Koppelementen vorgesehene Federelemente, beispielsweise Druckfedern auf Block gehen, so dass die Koppelelemente nicht gegeneinander schlagen. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Blocklage können dämpfende Elemente, beispielsweise Elemente aus Elastomeren zwischen den Koppelelementen angebracht sein.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Drehmomentwandler enthält weiterhin das vorgeschlagene Fliehkraftpendel und optional einen Drehschwingungsdämpfer. Zur verbesserten Schwingungsisolation von Drehschwingungen, einem verbesserten Schutz des Fliehkraftpendels, zur verbesserten Raumausnutzung und dergleichen Insbesondere bei einer Ausbildung der Wandlerüberbrückungskupplung mit radial außen in das Turbinenrad und das Pumpenrad integrierten Reibflächen können Pendelmassen beziehungsweise Pendelrollen des Fliehkraftpendels auf radialer Höhe der Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet sein. Hierdurch kann beispielsweise durch axiale Überschneidung des Fliehkraftpendels und des Wandlertorus axialer Bauraum eingespart werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Drehmomentwandlers kann der Pendelrollenträger 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.
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Entgegen der Wirkungsrichtung des Drehmomentwandlers vom Eingangsteil zum Ausgangsteil mit dem Turbinenrad nachgeschalteten Fliehkraftpendel kann dieses axial zwischen einer der Kurbelwelle zugewandten Wandung des Gehäuses und dem Turbinenrad, also in geometrischer Anordnung zwischen Eingangsteil und Turbinenrad, angeordnet sein. Die Nabe des Fliehkraftpendels kann dabei mit einem endseitigen Abschnitt der Getriebeeingangswelle einen Drehschluss bilden und damit das Ausgangsteil des Drehmomentwandlers bilden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Pendelrollenträger als Pendelflansch einteilig oder mehrteilig ausgebildet. Beispielsweise kann dieser aus einem die Pendelrollen axial führenden ersten Scheibenteil und einem zweiten, die Pendelrollbahnen aufweisenden Scheibenteil wie Führungsflanschen gebildet sein. Die beiden Scheibenteile können dabei radial innerhalb der Pendelrollen nach deren Einbringung in einen von den Scheibenteilen gebildeten Arbeitsraum miteinander verbunden beispielsweise vernietet sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erste der beiden miteinander verbundenen Scheibenteile mit der Nabe verbunden.
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Ein in Wirkrichtung zwischen Turbinenrad und Fliehkraftpendel optional angeordneter 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 Pendelrollenträger direkt oder mit der Nabe verbunden sein. In vorteilhafter Weise können der Pendelrollenträger und das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers gemeinsam mit der Nabe verbunden, beispielsweise vernietet sein.
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Der hydrodynamische Drehmomentwandler mit Wandlerüberbrückungskupplung, Fliehkraftpendel und dem optionalen Drehschwingungsdämpfer kann als separate Baueinheit ausgebildet sein, der während der Montage des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise auf die Getriebeeingangswelle aufgefädelt wird.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 den oberen Teil eines um eine Drehachse angeordneten Drehmomentwandlers mit einem Fliehkraftpendel mit miteinander gekoppelten Pendelrollen im Schnitt,
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2 eine Teilansicht des Fliehkraftpendels der 1 und
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3 ein leicht gegenüber dem Fliehkraftpendel der 1 und 2 abgeändertes Fliehkraftpendel in der Darstellung der 2.
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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, das Fliehkraftpendel 4 und den Drehschwingungsdämpfer 13 auf und ist zu Herstellung der hydrodynamischen Kopplung des Pumpenrads 3 mit dem Turbinenrad 10 während des Betriebs zumindest teilweise mit hydraulischem Fluid befüllt.
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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.
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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.
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Das Fliehkraftpendel 4 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. Das Fliehkraftpendel 4 dient als Ausgangsteil des Drehmomentwandlers 1 und weist über den Umfang verteilte Pendelrollen 29 und den Pendelrollenträger 30 auf. Der Pendelrollenträger 30 ist aus dem Pendelflansch 31 gebildet. Der radial außen vorgesehene Trägerabschnitt 34 nimmt die über den Umfang verteilt angeordneten Pendelrollen 29 auf.
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Hierzu sind in dem Pendelflansch 31 Ausnehmungen 36 vorgesehen, die radial außen für jede Pendelrolle 29 eine Pendelrollbahn 35 aufweisen, mit der die Pendelrollen 29 unter Fliehkrafteinwirkung des drehenden Pendelrollenträgers 30 einen Wälzkontakt ausbilden. Mittels des Drehlagers 32, beispielsweise eines Gleit- oder Wälzlagers sind die beidseitig des Pendelflanschs 31 angeordneten Koppelglieder 33 mit den Pendelrollen 29 bevorzugt an deren Drehachse D entlang den Pendelrollbahnen 35 verdrehbar verbunden. Die drehbare Verbindung ist dabei durch den Stift 49 gebildet, der an beiden Enden die Koppelglieder 33 aufnimmt. Die Koppelglieder 33 sind als Masseelemente 50 ausgebildet, die eine vergleichbare Masse mit der Masse der Pendelrollen aufweisen. Die Koppelglieder 33 sind – in nicht einsehbarer Weise – mit den in Umfangsrichtung benachbarten Koppelgliedern in Umfangsrichtung elastisch gekoppelt.
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Die Nabe 5 ist mit dem stirnseitigen Endbereich der Getriebeeingangswelle 6 drehschlüssig verbunden wie verzahnt und nimmt das Fliehkraftpendel 4 auf. Hierzu ist der Pendelflansch 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.
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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.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass zwischen Pumpenrad 3 und Turbinenrad 10 zur Drehmomenterhöhung bei Differenzdrehzahlen das Leitrad 46 angeordnet ist, welches mittels des Freilaufs 47 an dem Leitradstutzen 48 aufgenommen ist.
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Die 2 zeigt eine Teilansicht des Fliehkraftpendels 4 der 1 aus der Ansicht X. Der um die Drehachse d verdrehbar angeordnete Pendelflansch 31 nimmt an den Ausnehmungen 36 die Pendelrollen 29 auf, die mit den Pendelrollbahnen 35 der Ausnehmungen 36 einen Wälzkontakt bilden. Die Pendelrollen 29 sind über den Umfang verteilt in ihren Ausnehmungen 36 angeordnet. Die Pendelrollen 29 nehmen jeweils beidseitig gegenüber dem Pendelflansch 31 angeordnete Koppelglieder 33 um die Drehachse D verdrehbar auf. Die Koppelglieder 33 sind mittels der Federelemente 51, beispielsweise in Aufnahmen 52 verliersicher aufgenommene Druckfedern 53 in Umfangsrichtung elastisch miteinander gekoppelt. Durch eine Vorspannung der Federelemente 51 werden die Pendelrollen 29 radial gegen die Pendelrollbahnen gedrückt, so dass diese selbst bei stehendem Pendelflansch 31 an ihren Positionen verbleiben. Abhängig von der Ausbildung der Masse der Koppelglieder, der Federkapazität und/oder dergleichen ist der tilgenden Wirkung des Fliehkraftpendels 4 eine dämpfende Wirkung der Koppelglieder 33 überlagert, die zur Abstimmung der Tilgung und Dämpfung von Drehschwingungen, beispielsweise der Abstimmung der Schwingungsordnung des Fliehkraftpendels 4 dienen kann. Ein Anschlagen der Koppelglieder 33 gegeneinander wird gegebenenfalls durch eine Blocklage der Federelemente 51 verhindert beziehungsweise vermindert.
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3 zeigt eine Teilansicht des dem Fliehkraftpendel 4 der 1 und 2 ähnlichen Fliehkraftpendels 4a in der Darstellung der 2. Im Unterschied zu dem Fliehkraftpendel 4 der 2 sind an dem Fliehkraftpendel 4a in Umfangsrichtung elastische Anschläge 54a durch an den Koppelgliedern 33a vorgesehene Anschlagpuffer 55a gebildet, die bevorzugt aus einem Elastomer gebildet und fest an einer einer Kontaktfläche des benachbarten Koppelglieds gegenüberliegenden Kontaktfläche aufgenommen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 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
- Pendelrolle
- 30
- Pendelrollenträger
- 31
- Pendelflansch
- 32
- Drehlager
- 33
- Koppelglied
- 33a
- Koppelglied
- 34
- Trägerabschnitt
- 35
- Pendelrollbahn
- 36
- Ausnehmung
- 37
- Ausgangsteil
- 38
- Nabenflansch
- 38a
- Niet
- 39
- Eingangsteil
- 40
- Niet
- 41
- Federelement
- 42
- Einzug
- 43
- Lamelle
- 46
- Leitrad
- 47
- Freilauf
- 48
- Leitradstutzen
- 49
- Stift
- 50
- Masseelement
- 51
- Federelement
- 52
- Aufnahme
- 53
- Druckfeder
- 54a
- Anschlag
- 55a
- Anschlagpuffer
- d
- Drehachse
- D
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- 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]
