DE102008005023A1

DE102008005023A1 - Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008005023A1
Application number: DE102008005023A
Authority: DE
Inventors: Eugen Kombowski
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2008-08-21
Also published as: US20080202880A1; US9140347B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung mit einer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordneten Nabe, insbesondere einer Turbinenradnabe eines Turbinenrades einer hydrodynamischen Maschine, die unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit einer Dämpfernabe gekoppelt ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit einer mechanischen Anschlageinrichtung ausgestattet ist, die wirksam wird, sobald eine auslegungsgemäße Maximalbelastung der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen überschritten wird und die Anschlageinrichtung zwischen der Turbinenradnabe und der Dämpfernabe angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung mit einer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordneten Nabe, insbesondere einer Turbinenradnabe eines Turbinenrades einer hydrodynamischen Maschine, die unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit einer Dämpfernabe gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtungen 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 Maschine in Form eines hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers oder einer hydrodynamischen Kupplung, eine schaltbare Kupplung zur Umgehung der Leistungsübertragung über die hydrodynamische Maschine 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 Maschine 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 und ist daher auf das maximal zu übertragende Drehmoment auszulegen. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen umfasst im Kraftfluss vom Eingang zum Ausgang der Kraftübertragungsvorrichtung betrachtet einen Eingangsteil und einen Ausgangsteil, die konzentrisch angeordnet und über Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung miteinander gekoppelt sind, wobei der Eingangsteil und der Ausgangsteil in Umfangsrichtung relativ zueinander aufgrund der Kopplung miteinander begrenzt verdrehbar sind. Die Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung sind daher im Hinblick auf ein zulässiges Maximalmoment ausgelegt und bei Auftreten dieses und größerer Momente enorm hohen Belastungen ausgesetzt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiterzuentwickeln, dass diese eine höhere Lebensdauer als herkömmliche Kraftübertragungsvorrichtungen aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Aufgabe wird bei einer Kraftübertragungsvorrichtung mit einer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordneten Nabe, insbesondere einer Turbinenradnabe eines Turbinenrades einer hydrodynamischen Maschine, die unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit einer Dämpfernabe gekoppelt ist, dadurch gelöst, dass der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen eine mechanische Anschlageinrichtung zur Verdrehwinkelbegrenzung zugeordnet ist, die wirksam wird, sobald eine auslegungsgemäße Maximalbelastung der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen überschritten wird. Erfindungsgemäß ist diese mechanische Anschlageinrichtung nicht innerhalb der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen vorgesehen, sondern zwischen der Dämpfernabe und der Turbinenradnabe. Dies bietet den Vorteil, dass zum einen die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen wirksam gegen Überlast geschützt wird, wobei als Überlast jede Belastung anzusehen ist, welche die auslegungsgemäße Dämpferkapazität übersteigt und ferner die kraftübertragenden Komponenten des Dämpfers und zwar einschließlich der Federelemente, die im Dämpfer wirksam sind, geschützt werden. Durch die Anordnung der Anschlageinrichtung zwischen Turbinenradnabe und Dämpfernabe wird diese in einen Bereich verlegt, der zum einen möglichst nah an der Rotationsachse der Kraftübertragungsvorrichtung liegt und ferner durch eine kompakte Bauweise charakterisiert ist, wobei der zur Verfügung stehende Bauraum zur Ausbildung verstärkter Elemente der Anschlageinrichtung genutzt werden kann, ohne dass zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Die mögliche massivere Ausführung führt zu einer höheren Steifigkeit und auch Dauerhaltbarkeit der entsprechenden Elemente der Anschlageinrichtung, die sehr hohen Belastungen ausgesetzt sind. Die einzelnen Elemente der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen können je nach Ausführung unabhängig von der Anschlageinrichtung ausgestaltet werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftübertragungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlageinrichtung Anschlagelemente, insbesondere in Form von sogenannten Anschlagfingern an der Turbinenradnabe umfasst, die sich in Zwischenräume zwischen Anschlagbegrenzungselementen an der Dämpfernabe erstrecken und bei Verdrehung um die auslegungsgemäße Maximalbelastung mit den Anschlagbegrenzungselementen zusammenwirken. Der einzelne Zwischenraum an der Dämpfernabe wird dabei in Umfangsrichtung von zwei Anschlagbegrenzungselementen begrenzt. Über die Wahl der Abstände zwischen zwei einander benachbart angeordneten Anschlagelementen in Umfangsrichtung und den Anschlagelementen und den zugehörigen Anschlagbegrenzungselementen bzw. den Abstand zwischen zwei einander in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Anschlagbe grenzungselementen und der Breite eines Anschlagelementes kann der maximale Verdrehwinkel zwischen der Turbinenradnabe und der Dämpfernabe eingestellt werden.
Die Kraftübertragungsvorrichtung umfasst mindestens einen Eingang und einen Ausgang, wobei der Ausgang von einer Getriebeeingangswelle gebildet werden kann. Die Dämpfernabe ist mit dem Ausgang gekoppelt, vorzugsweise direkt drehfest verbunden. Die Kopplung des Turbinenrades mit der Dämpfernabe und damit mit dem Ausgang erfolgt indirekt über die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere die Kopplung des Turbinenrades mit einem Eingangsteil der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen. Der Eingangsteil umfasst dabei vorzugsweise ein scheibenförmiges Element in Form einer sogenannten Mitnehmerscheibe, die frei von einer direkten drehfesten Kopplung mit der Dämpfernabe ist. Die Kopplung zwischen dem Turbinenrad und dem Eingangsteil erfolgt über die Turbinenradnabe. Zwischen dieser und dem Eingangsteil sind Kopplungselemente vorgesehen, die vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung ermöglichen, Andere Ausführungen sind denkbar, beispielsweise auch ein Kraftschluss. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird jedoch ein Formschluss gewählt. Dazu werden an dem Eingangsteil und der Turbinenradnabe zueinander komplementäre Mitnahmeelemente ausgebildet, die als Kopplungselemente bezeichnet werden und vorzugsweise in Form von wechselseitig angeordneten Vorsprüngen und Ausnehmungen gebildet werden, die ineinander greifen und damit eine Leistungsübertragung ermöglichen. Für die Anordnung der Kopplungselemente und der Elemente der Anschlageinrichtung in axialer Richtung zwischen Eingang und Ausgang betrachtet, bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Vorzugsweise werden jedoch Anordnungen gewählt, die durch eine Platz sparende Anordnung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung charakterisiert sind. Die Wahl der Anordnungsmöglichkeit hängt dabei auch von der Funktionszuordnung ab.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung ist dadurch charakterisiert, dass wenigstens einem, vorzugsweise mehreren Kopplungselementen die Funktion der Anschlagelemente zugeordnet wird, so dass die Kopplungselemente mit den Anschlagelementen quasi eine bauliche Einheit bilden beziehungsweise diese selbst bilden. Die Funktionskonzentration ermöglicht eine besonders bauraumoptimierte Anordnung in einer axialen Ebene, die durch die Rotationsachse und eine Senkrechte zu dieser charakterisiert ist. Erfolgt eine Funktionstrennung, welche unter Umständen sinnvoll sein kann, sind die Kopplungselemente und die Anschlagelemente an der Turbinenradnabe vorzugsweise in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet. Bei Funktionskonzentration erfolgt vorzugsweise eine Anordnung frei von Versatz in axialer Richtung zueinander.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung mit Funktionskonzentration, erfolgt die Kopplung zwischen der Turbinenradnabe und dem Eingangsteil sowie die Anordnung der Anschlageinrichtung in einer axialen Ebene, d. h. in radialer Richtung ineinander. In diesem Fall sind vorzugsweise an der Turbinenradnabe an einer Ringfläche, die in axialer Richtung ausgerichtet ist beziehungsweise in axiale Richtung weist, sich in axialer Richtung von dieser weg erstreckende und in radialer Richtung ausgerichtete Kopplungselemente angeordnet, die mit dazu komplementären in radialer Richtung in Richtung zur Rotationsachse weisenden Kopplungselementen am Eingangsteil der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen zusammenwirken, indem diese in die Zwischenräume zwischen zwei einander benachbart angeordneten Kopplungselementen an der Mitnehmerscheibe eingreifen. In der gleichen axialen Ebene ist vorzugsweise die mechanische Anschlageinrichtung angeordnet, insbesondere die Anschlagelemente an der Turbinenradnabe und die Begrenzungselemente an der Dämpfernabe, wobei die Anschlagelemente an der Turbinenradnabe vorzugsweise direkt von einigen Kopplungselementen gebildet werden. Die Ausbildung erfolgt zur Vermeidung von Unwuchten symmetrisch. Dies bedeutet, dass jedes n-te Kopplungselement (mit n > 1) an der Turbinenradnabe als Anschlagelement ausgebildet ist. Bei Ausführung in einer axialen Ebene sind dabei die entsprechenden Eingriffsbereiche und die in diese eingreifenden Elemente vorzugsweise in radialer Richtung ausgebildet. Die Anschlagelemente am Turbinenrad werden an den in axialer Richtung beabstandet zur Ringfläche angeordneten Kopplungselementen gebildet, die gleichzeitig einen Eingriff in den Eingangsteil der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen ermöglichen. Damit sind alle miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elementen hinsichtlich des Wirkbereiches in einer axialen Ebene angeordnet. Ein Versatz ist wie bereits ausgeführt sowohl in axialer als auch in radialer Richtung möglich.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf eine konkrete Ausführung einer Kraftübertragungsvorrichtung mit einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere einem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler oder einer hydrodynamischen Kupplung und einer der hydrodynamischen Maschine zugeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung mit jeweils bei Leistungsübertragung zwischen Eingang und Ausgang betrachtet zwischen der schaltbaren Kupplungseinrichtung und dem Ausgang beziehungsweise der hydrodynamischen Maschine und dem Ausgang angeordneter Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen beschränkt. Entscheidend ist, dass sich das Turbinenrad sowie auch die Dämpfernabe am Ausgang, insbesondere der diesen bildenden Getriebeeingangswelle, abstützen beziehungsweise mit dieser wenigstens mittelbar, das heißt entweder direkt oder unter Zwischenschaltung weiterer Elemente, auch Übersetzungseinrichtungen, gekoppelt sind. Die erfindungsgemäße Lösung ist für alle Ausführungen mit einer dem Turbinenrad beziehungsweise der schaltbaren Kupplung nachgeordneten Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen geeignet.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht einen Axialschnitt durch eine Kraftübertragungsvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit erfindungsgemäßer Anschlageinrichtung;
2 verdeutlicht eine Draufsicht gemäß 1 auf eine Mitnehmerscheibe mit einer Dämpfernabe und einer Turbinenradnabe der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen;
3 verdeutlicht einen vergrößerten Ausschnitt gemäß 2 im Schnitt durch die Verbindungsebene der Anschlageinrichtung, insbesondere in Draufsicht auf die Anschlagbegrenzungselemente an der Dämpfernabe;
4 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung die Anordnung der Wirkbereiche der Anschlageinrichtung und der Kopplung zwischen Turbinenradnabe und Eingangsteil der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einer Ebene;
5a bis 5c verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand einer Abwicklung die Lagezuordnung der Anschlagelemente, Anschlagbegrenzungselemente und Kopplungselemente in einzelnen Betriebszuständen zueinander;
6a verdeutlicht beispielhaft in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Modifizierung einer Ausführung gemäß 4 mit in axialer Richtung und radialer Richtung versetzter Anordnung der mechanischen Anschlageinrichtung und der Kopplungselemente;
6b verdeutlicht beispielhaft eine Ausführung mit Funktionstrennung zwischen den Kopplungselementen und den Elementen der mechanischen Anschlageinrichtung.
Die 1 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeuges im Axialschnitt eine Kraftübertragungsvorrichtung 2, welche zwischen einer nicht dargestellten Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine, von welcher eine Kurbelwelle ausgeht, und einem Getriebe angeordnet ist. Die 2 und 3 betreffen weitere Ansichten, weshalb die nachfolgende Erläuterung sich auf die 1 bis 3 bezieht. Die Kraftübertragungsvorrichtung 2 umfasst mindestens einen Eingang E und einen Ausgang A. Die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist dabei beispielsweise über ein Antriebsblech, welches auch als Flexplate bezeichnet wird, drehfest mit dem Eingang E verbunden. Die Kraftübertragungsvorrichtung 2 umfasst eine hydrodynamische Maschine 3, insbesondere einen hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 4, über welchen bei Leistungsübertragung zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A ein hydrodynamischer Leistungszweig 5 beschreibbar ist. Ferner vorgesehen ist eine Einrichtung zur wenigstens teilweisen Umgehung der Leistungsübertragung über den hydrodynamischen Leistungszweig 5. Diese ist in Form einer schaltbaren Kupplungseinrichtung 6 ausgeführt, wobei bei Leistungsübertragung allein über die schaltbare Kupplungseinrichtung 6 zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A diese einen zweiten Leistungszweig 7 beschreibt. Der hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentwandler 4 umfasst mindestens ein als Pumpenrad P fungierendes erstes Schaufelrad und ein als Turbinenrad T fungierendes zweites Schaufelrad, wobei das Turbinenrad T mit dem Ausgang A wenigstens mittelbar drehfest verbunden ist, während das Pumpenrad P wenigstens mittelbar drehfest mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 2 gekoppelt ist. Wenigstens mittelbar bedeutet, dass die Kopplung direkt oder unter Zwischenordnung weiterer Übertragungselemente oder Bauteile erfolgt. Die Leistungsübertragung kann dabei jeweils über den einzelnen Leistungszweig 5 oder 7 oder aber über beide Leistungszweige 5, 7 in Leistungsverzweigung gemeinsam erfolgen. Der Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung 2 wird in der Regel von einer Welle gebildet, welche gleichzeitig auch als Getriebeeingangswelle 8 fungiert. Die Kopplung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 6 und der hydrodynamischen Maschine 3 mit der Getriebeeingangswelle 8 erfolgt dabei nicht direkt sondern über eine Vorrichtung 9 zur Dämpfung von Schwingungen. Diese umfasst einen Eingangsteil 10 und einen Ausgangsteil 11, die über Mittel 12 zur Feder und/oder Dämpfungskopplung miteinander gekoppelt sind. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen 9 fungiert dabei als elastische Kupplungseinrichtung, welche gleichzeitig in der Lage ist, Schwingungen zu kompensieren. Eingangsteil 10 und Ausgangsteil 11 können dabei ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Der Eingangsteil 10 umfasst im einfachsten Fall eine Mitnehmerscheibe 13. Der Ausgangsteil 11 umfasst oder bildet einen Dämpferflansch 14, wobei die Mitnehmerscheibe 13 in bekannter Art und Weise unter Zwischenschaltung von Energiespeicherelementen 15, insbesondere Bogenfedern oder anderen elastischen Elementen mit dem Dämpferflansch 14 der Vorrichtung 9 zur Dämpfung von Schwingungen gekoppelt ist. Diese Energiespeicherelemente 15 bilden die Mittel 12 zur Feder- und Dämpfungskopplung. Der Ausgangsteil 11, insbesondere der Dämpferflansch 14, ist drehfest mit einer Dämpfernabe 16 verbunden. Die drehfeste Verbindung erfolgt vorzugsweise durch Stoffschluss mittels einer Schweißverbindung. Die Dämpfernabe 16 ist drehfest mit der Getriebeeingangswelle 8 des Getriebes und damit dem Ausgang A verbunden. Die drehfeste Kopplung erfolgt vorzugsweise am radial inneren Bereich, beispielsweise durch eine Keilwellenverbindung oder eine andere Art des Form- oder Kraftschlusses.
Das Turbinenrad T ist mit einer Turbinenradnabe 17 drehfest verbunden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise mittels Nietverbindungselementen. Die Turbinenradnabe 17 ist drehbar zur Eingangswelle 8 angeordnet. Zwischen dem Turbinenrad T und dem Pumpenrad P ist bei Ausführung als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler 4 in bekannter Art und Weise zumindest ein Leitrad L angeordnet. Die Kopplung des Turbinenrades T mit dem Eingangsteil 10 der Vorrichtung 9 zur Dämpfung von Schwingungen erfolgt durch Kopplung der Turbinenradnabe 17 mit der Mitnehmerscheibe 13. Die Verbindung erfolgt formschlüssig, vorzugsweise direkt drehfest. Dieser Formschluss wird über an der Mitnehmerscheibe 13 angeordnete Kopplungselemente 18, in den Ansichten gemäß 2 und 3 als 18.1 bis 18.8 bezeichnet, die mit dazu komplementär ausgeführten Kopplungselementen 19, insbesondere 19.1 bis 19.8 an der Turbinenradnabe 17 in Wirkverbindung bringbar sind, realisiert. Diese Kopplungselemente 18.1 bis 18.8 sind vorzugsweise als in axialer und/oder radialer Richtung erstreckende Vorsprünge im Bereich des Innenumfanges 39 an der Mitnehmerscheibe 13 ausgebildet, die unter Ausbildung von Zwischenräumen in Umfangsrichtung einander benachbart angeordnet sind. Die Zwischenräume zwischen den Kopplungselementen 18.1 bis 18.8 werden mit 20.1 bis 20.8 bezeichnet und die Zwischenräume zwischen den Kopplungselementen 19.1 bis 19.8 an der Turbinenradnabe mit 21.1 bis 21.8. Erfindungsgemäß ist der Vorrichtung 9 zur Dämpfung von Schwingungen eine mechanische Anschlageinrichtung 22 zur Begrenzung der Verdrehbarkeit von Eingangsteil 10 und Ausgangsteil 11 in Umfangsrichtung zueinander zugeordnet, die wirksam wird, sobald eine auslegungsgemäße Maximalbelastung der Vorrichtung 9 zur Dämpfung von Schwingungen überschritten wird. Diese mechanische Anschlageinrichtung 22 ist erfindungsgemäß zwischen der Turbinenradnabe 17 und der Dämpfernabe 16 vorgesehen. Dazu sind an der Turbinenradnabe 17 Anschlagelemente 23, insbesondere 23.1 bis 23.4 vorgesehen, welche vorzugsweise in Form von sogenannten Anschlagfingern ausgestaltet sind, das heißt in axialer Richtung an einer Ringfläche 24 der Turbinenradnabe 17 angeordnete und sich in axialer und/oder radialer Richtung erstreckende Vorsprünge, die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Anschlag finger wirken mit Anschlagbegrenzungselementen 25.1 bis 25.4 an der Dämpfernabe 16 zusammen, wobei die Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 in die Zwischenräume 26.1 bis 26.4 zwischen den einzelnen Anschlagbegrenzungselementen 25.1 bis 25.4 hineinragen und diese Zwischenräume 26.1 bis 26.4 sich in Umfangsrichtung erstrecken, vorzugsweise kreissegmentbogenförmig ausgestaltet sind und eine begrenzte Verdrehbarkeit der Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 in Umfangsrichtung bis zum Erreichen der Anschlagbegrenzungselemente 25.1 bis 25.4, insbesondere die von diesen gebildeten Anschlagsflächen 27.11 bis 27.42 zum Anliegen gelangen. Dabei können die Funktionen der drehfesten Kopplung zwischen der Mitnehmerscheibe 13 und der Turbinenradnabe 17 sowie der mechanischen Anschlagseinrichtung 22 räumlich und funktional getrennt erfüllt werden oder aber zusammengefasst werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung werden jedoch die Funktion der Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 auf einen Teil der Kopplungselemente 19.1 bis 19.8 übertragen. Dies erfolgt dadurch, dass ein Teil der Kopplungselemente, hier 19.2, 19.4, 19.6 und 19.8, die Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 bilden, indem diese vergrößert ausgeführt sind beziehungsweise derart ausgeführt sind, dass diese zusätzlich in die Zwischenräume 26.1 bis 26.4 zwischen den Anschlagbegrenzungselementen 25.1 bis 25.4 an der Dämpfernabe 16 eingreifen.
Durch die Verlagerung der Verdrehwinkelbegrenzung in den Nabenbereich besteht die Möglichkeit, zum einen die Elemente der Verdrehwinkelbegrenzung verstärkt auszuführen, da hier ohnehin hinsichtlich der Materialstärke das erforderliche Material zur Verfügung steht und ferner auch kein zusätzlicher Bauraum beansprucht werden muss. Durch die im Querschnitt massiver ausgeführten Anschlagelemente beziehungsweise Anschlagbegrenzungselemente kann eine höhere Steifigkeit und Dauerhaltbarkeit dieser erzielt werden, was gerade in dem Bereich besonders sinnvoll ist, um hier auch bei hohen Belastungen keinerlei Beschädigungen an der Verdrehwinkelbegrenzung in Form der mechanischen Anschlageinrichtung 22 zu erhalten.
Die 1 verdeutlicht eine derartige Ausführung im Axialschnitt anhand einer Kraftübertragungsvorrichtung. 2 verdeutlicht demgegenüber die Turbinenradnabe 17, die Mitnehmerscheibe 13 und die Dämpfernabe 16 unter Weglassung aller übrigen Teile in einer Draufsicht vom Eingang E her betrachtet im zusammengebauten Zustand. Die Mitnehmerscheibe 13, insbesondere das Eingangsteil 10, hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe. Diese weist im radial äußeren Bereich mehrere Verzahnungsbereiche 30, 31, 42, 43 auf. Die se dienen dazu, die Mitnehmerscheibe 13 drehfest, jedoch axial verschiebbar mit einem Kupplungsteil 32, insbesondere dem bei Leistungsübertragung vom Eingang E zum Ausgang A ausgangsseitigen Kupplungsteil 32 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 6 zu verbinden. Bei Ausführung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 6 in Form einer reibschlüssigen Kupplung, insbesondere Lamellenkupplung, dienen die Verzahnungsbereiche 30 und 31 zur drehfesten, jedoch axial verschiebbaren Kopplung mit einer Reiblamelle 33 gemäß 1. Ferner weist die Mitnehmerscheibe 13 vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Fenster 34, 35, 40, 41 auf, die in bekannter Art und Weise zur Aufnahme der Energiespeicherelemente der Mittel 12 zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung dienen. Radial innen, das heißt im Bereich des Innenumfanges 39, weist die Mitnehmerscheibe 13 eine Durchgangsöffnung 36 auf. Die Dämpfernabe 16 ist konzentrisch zur Mitnehmerscheibe 13 angeordnet und erstreckt sich teilweise durch die Durchgangsöffnung 36. Die Dämpfernabe 16 ist ferner mit einer Innenverzahnung 37 ausgeführt. Die Innenverzahnung 37 ist innen an einem wesentlichen rohrförmigen Dämpfernabenkörper ausgebildet, von welchem in 2 eine Ringfläche 38 sichtbar ist. An dieser Ringfläche 38 sind die beispielhaft vier Anschlagbegrenzungselemente 25.1 bis 25.4 angeordnet. Diese erstrecken sich in axialer und/oder radialer Richtung und weisen jeweils die Gestalt eines Kreisbogensegmentes auf, wobei die Anschlagbegrenzungselemente 25.1 bis 25.4 gleichmäßig über den Umfang einer axialen oder radialen Ringfläche 38 verteilt unter Ausbildung der Zwischenräume 26.1 bis 26.4 angeordnet sind. Der einzelne gebildete Zwischenraum 26.1 bis 26.4 ist ebenfalls ferner vorzugsweise kreisbogensegmentförmig ausgeführt. In diese Zwischenräume 26.1 bis 26.4 ragt dabei jeweils ein Anschlagelement 23.1 bis 23.4 hinein. Diese Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 in Form der Anschlagfinger an der Turbinennabe 17 erstrecken sich ebenfalls in axialer und/oder radialer Richtung. Die Anschlagfinger 23.1 bis 23.4 sind dabei einstückig mit der Turbinenradnabe 17 verbunden bzw. ausgeführt und gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Durch die Abstände in Umfangsrichtung zwischen den Anschlagfingern 23.1 und 23.4 und den Anschlagbegrenzungselementen 25.1 bis 25.4 beziehungsweise zwischen deren in Umfangsrichtung weisenden Anschlagsflächen 27.11 bis 27.42 und 28.11 bis 28.42 wird die Größe des relativen Verdrehwinkels zwischen der Mitnehmerscheibe 13 und der Dämpfernabe 16 über die Kopplung der Mitnehmerscheibe 13 der Turbinenradnabe 17 und damit direkt der Turbinenradnabe 17 und der Dämpfernabe 16 festgelegt.
Die 3 verdeutlicht noch einmal einen Ausschnitt aus 2 in vergrößerter Darstellung, in welchem die Mitnehmerscheibe 13, Dämpfernabe 16 und Turbinenradnabe 17 sowie die daran angeordneten Anschlagelemente 23.1 bis 23.4, Anschlagbegrenzungselemente 25.1 bis 25.4 und Kopplungselemente 18.1 bis 18.8 und 19.1 bis 19.8 angeordnet sind. Die Dar stellung erfolgt hier in einem Schnitt in der Draufsicht durch die Dämpfernabe 16. Daraus ersichtlich ist, dass die Kopplungselemente 18.1 bis 18.8 im Bereich der Durchgangsöffnung 36, das heißt im radial inneren Bereich der Mitnehmerscheibe 13 des Eingangsteiles 10 angeordnet sind und sich in radialer Richtung erstrecken. Die Erstreckung in radialer Richtung nach innen erfolgt derart, dass die Kopplungselemente 18.1 bis 18.8 frei von einer möglichen Kopplung oder Berührung mit der Dämpfernabe 16 sind. Dies bedeutet, die Kopplungselemente 18.1 bis 18.8 sind zumindest durch einen Innendurchmesser oder Innenumfang charakterisiert, der größer ist als der Außenumfang in dieser Ebene im Bereich der Dämpfernabe 16. Eine Wechselwirkung mit den Anschlagbegrenzungselementen 25.1 bis 25.4 an der Dämpfernabe 16 ist somit ausgeschlossen. Die Kopplung mit der Turbinenradnabe 17 erfolgt über den Eingriff in die Zwischenräume 21.1 bis 21.8 an der Turbinenradnabe 16 zwischen den Kopplungselementen 19.1 bis 19.8. Die Kopplung erfolgt vorzugsweise frei von Spiel, so dass hier eine vollständig drehfeste Verbindung und Formschluss realisiert werden kann. Erfindungsgemäß erfolgt bei einer Ausführung gemäß der 1 bis 3 aufgrund der Funktionskonzentration an den Kopplungselementen 19.1 bis 19.8 durch Ausbildung der Kopplungselemente 19.2, 19.4, 19.6, 19.8 gleichzeitig als Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 die Realisierung der Verdrehwinkelbegrenzung mit der Dämpfernabe 16, indem die Anschlagelemente 23.1 bis 23.4, die von den Kopplungselementen 19.2, 19.4, 19.6, 19.8 gebildet werden, in radialer Richtung vergrößert ausgebildet werden, so dass ein Eingriff in die Zwischenräume 26.1 bis 26.4 möglich ist. Vorzugsweise wird, wie in der 3 dargestellt, die Anordnung der drehfesten Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe 13 und Turbinenradnabe 17 sowie der Verdrehwinkelbegrenzung zwischen Dämpfernabe 16 und Turbinenradnabe 17 in einer Ebene erfolgen, welche durch die theoretische Rotationsachse R der Kraftübertragungsvorrichtung und einer Senkrechten dazu beschreibbar ist. Dies ist schematisch in einem Axialschnitt in der 4 wiedergegeben. Daraus ist ersichtlich, dass die Kopplung beziehungsweise der Eingriff zwischen den einzelnen Elementen Dämpfernabe 16 und Turbinenradnabe 17 sowie Mitnehmerscheibe 13 in einer Ebene E erfolgt und somit in axialer Richtung möglichst wenig Bauraum benötigt.
Bei der in 3 dargestellten Ausführung ist dabei das zweite Kopplungselement 19.2, 19.4, 19.6, 19.8 verstärkt ausgeführt. Je nach Ausführung und Anordnung erfolgt die Verstärkung in radialer und/oder axialer Richtung.
Für eine Ausführung gemäß der 1 bis 4 sind beispielhaft in den 5a bis 5c anhand einer Abwicklung die Zustände in den einzelnen Betriebszuständen dargestellt. Aus Vereinfachungsgründen sind die sich aus den Anschlagelementen 23.1–23.4, dem An schlagbegrenzungselement 25.1 bis 25.4 sowie den Kopplungselementen 18.1–18.8, 19.1–19.8 sich ergebenden Verzahnungen quasi abgewickelt dargestellt. Die durchgängige Linie verdeutlicht dabei die Ausführung der Kopplungselemente 18.1 bis 18.8, hier beispielhaft 18.2 bis 18.6 an der Mitnehmerscheibe 13. Die unterbrochene Liniendarstellung verdeutlicht die Ausführung der Anschlagbegrenzungselemente 25.1 bis 25.4 an der Nabe, hier beispielhaft 25.2 und 25.3, und die punktierte Darstellung verdeutlicht die Ausführung der Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 an der Turbinenradnabe 17. Daraus ist ersichtlich, dass die Ausgestaltung der Kopplungselemente 18.1 bis 18.8 mit gleicher Verzahnungshöhe erfolgt, während die Ausgestaltung der Anschlagelemente 23.1 bis 23.4, hier 23.1 und 23.2, die von den Kopplungselementen 19.2 und 19.4 gebildet werden, mit einer größeren Höhe in radialer Richtung erfolgt, so dass ein Eingriff in die Zwischenräume 26.1 bis 26.4, hier 26.1 und 26.2, zwischen den Anschlagbegrenzungselementen 25.1 und 25.2 bzw. 25.2 und 25.3 an der Dämpfernabe 16 möglich ist, während die restlichen Kupplungselemente 19.3, 19.5 in ihrer Verzahnungshöhe denen der Kopplungselemente 18.1 bis 18.8 entsprechen und sich nicht bis in die Zwischenräume 26.1 und 26.2 erstrecken.
Die 5a verdeutlicht dabei den unbelasteten Zustand mit Darstellung der Lagezuordnung der einzelnen Elemente an Dämpfernabe 16, Turbinenradnabe 17, Mitnehmerscheibe 13 zueinander. Die Kopplungselemente 19.2 bis 19.5 und damit auch die Anschlagelemente 23.1 und 23.2 greifen in die Zwischenräume 20.2 bis 20.5 zwischen den Kopplungselementen 18.2 bis 18.6 ein. Die Anschlagelemente 23.1 und 23.2, die von den Kopplungselementen 19.2 und 19.4 gebildet werden, greifen hier in die Zwischenräume 26.1 und 26.2 ein, sind jedoch in Umfangsrichtung mit ihren zu den Anschlagflächen 27.21 beziehungsweise 27.22 und 27.31 an den Anschlagbegrenzungselementen 25.2 und 25.3 weisenden Flächen 28.11, 28.12, 28.21, 28.22 beabstandet angeordnet, so dass hier ebenfalls keinerlei Berührung erfolgt. Der Abstand zwischen den Anschlagflächen 27.21 und dem benachbarten Anschlagelement, insbesondere der Anschlagfläche 28.12 beziehungsweise 27.22 und 28.21 beziehungsweise 27.21 und 28.22 charakterisiert dabei den möglichen Verdrehwinkel. Je nach Betriebsrichtung ist hier der Verdrehwinkel in Zug- oder der Verdrehwinkel in Schubrichtung gemeint. Der mögliche Verdrehwinkelbereich in Zugrichtung ist mit I und der in Schubrichtung mit II bezeichnet.
Im belasteten Zustand bei Leistungsübertragung über den hydrodynamischen Leistungszweig 5, das heißt im Wandlerbetrieb, wird das Moment über das Turbinenrad T übertragen. Die Kopplungselemente 19.1 bis 19.8 übertragen dabei das maximale Dämpfermoment auf die Mitnehmerscheibe 13, die Anschlagelemente 23.1, 23.2 bei Erreichen des Grenzverdrehwin kels I beziehungsweise II durch Anlage an den Anschlagsflächen 27.21 beziehungsweise das Übermoment.
Die 5c verdeutlicht demgegenüber die Leistungsübertragung über die Kraftübertragungsvorrichtung 2 im mechanischen Leistungszweig 7, das heißt über die schaltbare Kupplungseinrichtung 6 unter Umgehung des hydrodynamischen Leistungszweiges 5. In diesem Fall wird das Moment über die Mitnehmerscheibe 13 eingeleitet. Diese wirkt auf die Kopplungselemente 19.1 bis 19.8 und damit auch auf die Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 und gelangt mit an diesen ausgebildeten Anschlagsflächen in Kontakt, wodurch eine Drehmomentübertragung ermöglicht wird. In diesem Fall wird ferner über die Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 nach Erreichen des maximalen Verdrehwinkels I der Anschlag an den Anschlagbegrenzungselementen 25.1 bis 25.4 der Dämpfernabe 16 erreicht. Die Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 übertragen dann nur das Übermoment.
Die Ausführungen gemäß den 1 bis 5 stellen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen dar. Beispielhaft sind jedoch noch in den 6a und 6b mögliche Anordnungen und Zuordnungen der Anschlagelemente 23.1 bis 23.4, Anschlagbegrenzungselemente 25.2 bis 25.4 sowie der Kopplungselemente 18.1 bis 18.8, 19.1 bis 19.8 zueinander dargestellt. Diese können, wie bereits ausgeführt, je nach Anordnungsart in einer Ebene oder aber in unterschiedlichen axialen und radialen Ebenen angeordnet sein.
Die 6a verdeutlicht dabei eine Möglichkeit mit Anordnung in zwei unterschiedlichen axialen Ebenen, wobei hier der Eingriff der Mitnehmerscheibe 13 mit der Turbinenradnabe 17 über die Kopplungselemente 18.1 bis 18.8, 19.1 bis 19.8 axial versetzt zur Anschlagbegrenzung zwischen Turbinenradnabe 17 und Dämpfernabe 16, d. h. den Anschlagbegrenzungselementen 25.1 bis 25.4 und den Anschlagelementen 23.1 bis 23.4 erfolgt.
Demgegenüber verdeutlicht die 6b eine Ausführung ohne Funktionskonzentration. Daraus ist ersichtlich, dass die Funktionszuordnung direkt nur zu den Kopplungselementen 19.1 bis 19.8 zur drehfesten Verbindung und den Anschlagelementen 23.1 bis 23.4 zur Realisierung der Verdrehwinkelbegrenzung erfolgt. In diesem Fall sind in der Regel die Kopplungselemente 19.1 bis 19.8 und die Anschlagelemente 23.1 bis 23.4 in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet, im dargestellten Fall beispielhaft in radialer Richtung zueinander versetzt.

1: Antriebsstrang
2: Kraftübertragungsvorrichtung
3: hydrodynamische Maschine
4: hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler
5: hydrodynamischer Leistungszweig
6: schaltbare Kupplungseinrichtung
7: zweiter Leistungszweig
8: Getriebeeingangswelle
9: Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
10: Eingangsteil
11: Ausgangsteil
12: Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung
13: Mitnehmerscheibe
14: Dämpferflansch
15: Energiespeicherelemente
16: Dämpfernabe
17: Turbinenradnabe
18.1–18.8: Kopplungselemente
19.1–19.8: Kopplungselemente
20.1–20.8: Zwischenraum
21.1–21.8: Zwischenraum
22: mechanische Anschlageinrichtung
23.1–23.4: Anschlagelemente
24: Ringfläche
25.1–25.4: Anschlagbegrenzungselemente
26.1–26.4: Zwischenraum
27.1.1–27.4.2: Anschlagflächen
28.1.1–28.4.2: Anschlagflächen
30: Verzahnungsbereich
31: Verzahnungsbereich
32: Kupplungsteil
33: Reiblamelle
34: Fenster
35: Fenster
36: Durchgangsöffnung
37: Innenverzahnung
38: Ringfläche
E: Eingang
A: Ausgang
P: Pumpenrad
T: Turbinenrad
L: Leitrad
I: Verdrehwinkel Zugbetrieb
II: Verdrehwinkel Schubbetrieb

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung (2) mit einer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordneten Nabe, insbesondere einer Turbinenradnabe (17) eines Turbinenrades (T) einer hydrodynamischen Maschine (3), die unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung (9) zur Dämpfung von Schwingungen mit einer Dämpfernabe (16) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (9) zur Dämpfung von Schwingungen mit einer mechanischen Anschlageinrichtung (22) ausgestattet ist, die wirksam wird, sobald eine auslegungsgemäße Maximalbelastung der Vorrichtung (9) zur Dämpfung von Schwingungen überschritten wird und die mechanische Anschlageinrichtung (22) zwischen der Turbinenradnabe (17) und der Dämpfernabe (16) angeordnet ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlageinrichtung (22) an der Turbinenradnabe (17) angeordnete Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) umfasst, die sich in Zwischenräume (26.1 bis 26.4) zwischen Anschlagbegrenzungselementen (25.1 bis 25.4) an der Dämpfernabe (16) erstrecken, wobei die Größe der Zwischenräume (26.1 bis 26.4) in Umfangsrichtung betrachtet die Breite der Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) überschreitet.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) an der Turbinenradnabe (17) in axialer Richtung ausgerichtet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) an der Turbinenradnabe (17) in radialer Richtung ausgerichtet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbegrenzungselemente (25.1 bis 25.4) an der Dämpfernabe (16) in radialer Richtung ausgerichtet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbegrenzungselemente (25.1 bis 25.4) an der Dämpfernabe (16) in axialer Richtung ausgerichtet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) an der Turbinenradnabe (17) und der Anschlagbegrenzungselemente (25.1 bis 25.4) an der Dämpfernabe (16) jeweils in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) an der Turbinenradnabe (17) und/oder die Anschlagbegrenzungselemente (25.1 bis 25.4) an der Dämpfernabe (16) als kreisbogensegmentförmige Elemente ausgebildet sind, die mit der jeweiligen Nabe (16, 17) eine bauliche Einheit bilden.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Turbinenradnabe (17) und einem Eingangsteil (10) der Vorrichtung (9) zur Dämpfung von Schwingungen Kopplungselemente (18.1 bis 18.8; 19.1 bis 19.8) zur Realisierung einer drehfesten Verbindung vorgesehen sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungselemente (19.1 bis 19.8) an der Turbinenradnabe (17) und die Kopplungselemente (18.1 bis 18.8) am Eingangsteil (10) jeweils einander beabstandet in Umfangsrichtung unter Ausbildung von Zwischenräumen (20.1 bis 20.8; 21.1 bis 21.8) angeordnet sind und die Kopplungselemente (19.1 bis 19.8) in die Zwischenräume (20.1 bis 20.8) zwischen den Kopplungselementen (18.1 bis 18.8) am Eingangsteil (10) eingreifen.
Kraftübertragungsvorrichtung 82) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff frei von Spiel erfolgt.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kopplungselement (19.2, 19.4, 19.6, 19.8) an der Turbinenradnabe (17) ein Anschlagelement (23.1–23.4) der Anschlageinrichtung (22) bildet.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die die Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) bildenden Kopplungselemente (19.2, 19.4, 19.6, 19.8) wechselweise mit den restlichen Kopplungselemente (19.1, 19.3, 19.5, 19.7) an der Turbinenradnabe (17) in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbegrenzungselemente (25.1 bis 25.4) an der Dämpfernabe (16), die Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) an der Turbinenradnabe (17) und die Kopplungselemente (18.1 bis 18.8, 19.1 bis 19.8) am Eingangsteil (10) der Vorrichtung (9) zur Dämpfung von Schwingungen und der Turbinenradnabe (17) frei von Versatz zueinander in axialer Richtung betrachtet angeordnet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbegrenzungselemente (25.1 bis 25.4) an der Dämpfernabe (16), die Anschlagelemente (23.1 bis 23.4) an der Turbinenradnabe (17) und die Kopplungselemente (18.1 bis 18.8, 19.1 bis 19.8) am Eingangsteil (10) der Vorrichtung (9) zur Dämpfung von Schwingungen und der Turbinenradnabe (17) mit Versatz zueinander in axialer und/oder radialer Richtung betrachtet angeordnet sind.