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Die Erfindung betrifft einen Pendelwippendämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, mit einem Primärbestandteil, einem relativ zu dem Primärbestandteil begrenzt verdrehbaren Sekundärbestandteil und zumindest einem pendelbar an dem Primärbestandteil und dem Sekundärbestandteil aufgehängten, zur Drehmomentübertragung dienenden Wippenelement, wobei das zumindest eine Wippenelement mittels eines in Führungsbahnen wälzend aufgenommenen / gelagerten ersten Rollenkörpers mit dem Primärbestandteil gekoppelt ist (indem der erste Rollenkörper in Führungsbahnen des Primärbestandteils und des zumindest einen Wippenelementes wälzend gelagert / aufgenommen ist) und/oder mittels eines ebenfalls in Führungsbahnen wälzend aufgenommenen / gelagerten zweiten Rollenkörpers mit dem Sekundärbestandteil gekoppelt ist (indem der zweite Rollenkörper in Führungsbahnen des Sekundärbestandteils und des zumindest einen Wippenelementes wälzend gelagert / aufgenommen ist), und wobei das zumindest eine Wippenelement durch zumindest eine Druckfeder federnd abgestützt ist. Zudem betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang für ein (hybrides) Kraftfahrzeug mit diesem Pendelwippendämpfer.
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Unter einem Pendelwippendämpfer ist erfindungsgegenständlich eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung zu verstehen, die mehrere pendelbar aufgenommene Wippenelemente aufweist, deren Bewegungen im Betrieb dämpfend auf die im Antriebsstrang entstehenden Drehschwingungen wirken. Zumindest die Wippenelemente dieses Pendelwippendämpfers sind im Momentenfluss zwischen dem Primärbestandsteil und dem Sekundärbestandteil (drehmomentübertragend) eingesetzt.
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Pendelwippendämpfer sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die
WO 2018/ 215 018 A1 einen Torsionsschwingungsdämpfer mit Drehmomentbegrenzer, der bevorzugt in einer Kupplungsscheibe einer Kupplung eingesetzt ist. Weiterer Stand der Technik ist in diesem Zusammenhang auch aus der
DE 10 2015 211 899 A1 bekannt. Insbesondere offenbart die
DE 10 2018 108 441 A1 einen Pendelwippendämpfer, der auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist.
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Es hat sich weiterhin gezeigt, dass unterschiedliche Situationen im Betrieb des jeweiligen Antriebsstranges dazu führen, dass deutlich mehr Moment über den Pendelwippendämpfer übertragen werden muss als im Nennbetrieb. Beispiele dafür sind Fehlzündungen eines einzelnen Zylinders in der Verbrennungskraftmaschine oder ein Reibkoeffizientensprung während einer Bremsung des Kraftfahrzeuges. Demnach kann es bei einer Fehlzündung je nach Drehzahl und übertragenem Moment zu einem Impactmoment kommen, das 20-fach höher liegt als das eigentliche Motormoment. Aber auch im Schubbetrieb kann es zu einem Impactmoment kommen, wenn sich etwa bei einer Bremsung der Reibpartner zum Reifen des Kraftfahrzeuges ändert. Dies tritt beispielsweise beim Übergang von vereistem Asphalt zu nicht vereistem Asphalt auf. Insbesondere bei Antriebssträngen, bei denen Verbrennungsmotor und Elektromotor fest gekoppelt sind und nicht voneinander getrennt werden können, kann das komplette Impactmoment durch den Pendelwippendämpfer geleitet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Pendelwippendämpfer zur Verfügung zu stellen, der zur beschädigungsfreien Aufnahme und Weiterleitung von im Betrieb auftretenden hohen Drehmomentspitzen ausgelegt ist.
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Dies wird erfindungsgemäß durch einen Pendelwippendämpfer gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei ein an dem Primärbestandteil angebrachter Anschlag derart mit einem an dem Sekundärbestandteil angebrachten Gegenanschlag zusammenwirkt, dass der Primärbestandteil und der Sekundärbestandteil nach Umsetzen eines bestimmten elastischen Federweges (und vorzugsweise vor Erreichen eines vollständigen elastischen Komprimierens) der zumindest einen Druckfeder in einer Umfangsrichtung / Drehrichtung zueinander (weiter bevorzugt direkt aneinander) abgestützt sind.
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Dadurch wird der Pendelwippendämpfer mit einem möglichst robusten Impactschutz / Überlastschutz ausgestattet, der bauraumsparend in den Pendelwippendämpfer integriert ist.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Der Anschlag ist durch eine radial nach innen vorstehende Lasche ausgebildet. Dadurch ist der Anschlag möglichst bauraumsparend ausgebildet. Jene Lasche ist weiter bevorzugt an einem aus einem Metallblech (Stahlblech) ausgeformten (ein- oder mehrteiligen) Massering stanz- und/oder biegetechnisch ausgeformt. Dadurch ist der Anschlag auch effizient herstellbar.
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Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Gegenanschlag an einem Flanschblech des Sekundärbestandteils ausgebildet ist. Dadurch lässt sich der Gegenanschlag ebenfalls möglichst bauraumsparend ausbilden. Jenes Flanschblech ist weiter bevorzugt an einem Ausgangsflansch des Sekundärbestandteils angenietet. Damit ist das Flanschblech auch einfach montierbar.
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Ist das (im Wesentlichen plattenförmige und/oder radial verlaufende) Flanschblech derart angeordnet, dass der Gegenanschlag in Umfangsrichtung benachbart zu dem Anschlag, jedoch in radialer Richtung sowie in axialer Richtung auf gleicher Höhe mit dem Anschlag positioniert ist, wird eine möglichst kurze axiale Bauweise erzielt.
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Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Anschlag an einem den Primärbestandteil zumindest teilweise mit ausbildenden (ein- oder mehrteiligen) Massering ausgeformt ist. Dadurch ist der Anschlag geschickt an bestehende Elemente des Primärbestandteils integrierbar.
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Diesbezüglich ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der Massering einen vollständig umlaufenden / durchgängigen (oder alternativ aus mehreren in Umfangsrichtung aneinander anschließenden Teilsegmenten bestehenden) Ringbereich aufweist, wobei die den Anschlag ausbildende Lasche stoffeinteilig mit diesem Ringbereich (/ mit einem Teilsegment) ausgeformt ist. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.
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Auch ist es von Vorteil, wenn in einem Übergangsbereich zwischen dem Anschlag und dem Ringbereich eine die Steifigkeit (Drehsteifigkeit) gezielt gegenüber dem Ringbereich herabsetzende Schwächungsstelle (vorzugsweise in Form einer Aussparung / eines Durchgangslochs) eingebracht ist. Dadurch wird die Belastbarkeit des Überlastschutzes weiter verbessert.
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Somit ist es auch zweckdienlich, wenn der Anschlag an einem durchgängig umlaufenden (oder alternativ aus mehreren in Umfangsrichtung aneinander anschließenden Teilsegmenten bestehenden) Anschlagsringbereich angeordnet ist und dieser Anschlagsringbereich mittels eines gelochten Übergangsbereiches mit einem mit zumindest einem Ringelement des Primärbestandteils weiter verbundenen Ringbereich gekoppelt ist.
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Sind mehrere Anschläge und mehrere, jeweils einem Anschlag zugeordnete Gegenanschläge in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, wird der Überlastschutz möglichst robust ausgebildet. Demnach ist es von Vorteil, wenn mehrere den Anschlag aufweisende Laschen in Umfangsrichtung abwechselnd mit mehreren den Gegenanschlag aufweisenden Federblechen angeordnet sind.
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Weiter bevorzugt weist der Primärbestandteil ein (in Umfangsrichtung durchgängig / einteilig ausgebildetes oder aus mehreren in Umfangsrichtung aneinander anschließenden Teilsegmenten bestehendes) Ringelement auf, welches Ringelement mit seiner radialen Innenseite unmittelbar mehrere mit ersten Rollenkörpern in (wälzendem) Kontakt stehende (erste) Führungsbahnen ausbildet. Hiermit wird der Aufbau des Pendelwippendämpfers weiter vereinfacht.
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Diesbezüglich hat es sich auch als zweckmäßig herausgestellt, wenn zumindest einer der ersten Rollenkörper in (wälzendem) Kontakt mit einer (zweiten) Führungsbahn des pendelbar aufgenommenen Wippenelementes des Pendelwippendämpfers steht.
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Vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn das Ringelement an einem mit der Kurbelwelle verschraubten Eingangsflansch des Primärbestandteils befestigt ist. Dadurch wird die Montage des Pendelwippendämpfers weiter vereinfacht.
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Als zweckmäßig hat es sich dabei auch herausgestellt, wenn der Sekundärbestandteil einen Ausgangsflansch aufweist, welcher Ausgangsflansch mehrere mit zweiten Rollenkörpern in (wälzendem) Kontakt stehende (vierte) Führungsbahnen ausbildet. Auch dadurch wird der Pendelwippendämpfer im Aufbau weiter vereinfacht, zugleich jedoch möglichst robust ausgeführt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der zweiten Rollenkörper in (wälzendem) Kontakt mit einer (dritten) Führungsbahn des pendelbar aufgenommenen Wippenelementes des Pendelwippendämpfers steht. Die Wippenelemente weisen somit vorzugsweise zumindest eine (zweite) Führungsbahn, die mit dem zumindest einen ersten Rollenkörper in Kontakt steht, und eine weitere (dritte) Führungsbahn, die mit dem zumindest einen zweiten Rollenkörper in Kontakt steht, auf. Dadurch wird der Aufbau möglichst kompakt gehalten.
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In einer alternativen Ausführung ist es auch von Vorteil, wenn an dem Wippenelement zwei Zwischenanschläge vorgesehen sind, wovon ein erster Zwischenanschlag (des Wippenelementes) mit dem Anschlag des Primärbestandteils zusammenwirkt / direkt mit diesem in Anlage bringbar ist und ein zweiter Zwischenanschlag (des Wippenelementes) mit dem Gegenanschlag des Sekundärbestandteils zusammenwirkt / direkt mit diesem in Anlage bringbar ist. Damit wird der Aufbau des Pendelwippendämpfers vereinfacht, die Anzahl der vorhandenen Bauteile reduziert und die axiale Bauweise des Pendelwippendämpfers weiter verkürzt. Primärbestandteil und Sekundärbestandteil sind demnach alternativ indirekt relativ zueinander abgestützt. Weiter bevorzugt ist der zweite Zwischenanschlag des Wippenelementes radial innerhalb des ersten Zwischenanschlags angeordnet.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine, einem erfindungsgemäßen Pendelwippendämpfer nach einem der vorherigen Ausführungen, wobei der Primärbestandteil des Pendelwippendämpfers an einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angebracht ist, mit einer elektrischen Antriebsmaschine und mit einer zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine wirkend eingesetzten Trennkupplung.
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Der Pendelwippendämpfer ist dann besonders effektiv wirkend eingesetzt, wenn die Trennkupplung zwischen dem Sekundärbestandteil des Pendelwippendämpfers und der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebsstrang nach zumindest eine der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei die Kurbelwelle quer, vorzugsweise senkrecht, oder parallel zu einer Fahrzeuglängsachse ausgerichtet ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt ist folglich erfindungsgemäß ein Pendelwippendämpfer mit einem Impactschutz ausgestattet. Der Pendelwippendämpfer, insbesondere als Ersatz für ein Zweimassenschwungrad, ist daher mit einem Schutz vor außerordentlichen Drehmomentspitzen / Impacts ausgestattet, um die Druckfedern vor diesem hohen Drehmoment zu schützen. Hierzu weist der Pendelwippendämpfer einen Massering mit Anschlägen und Anschlagflansche (Flanschbleche) als Gegenstücke auf. Der Massering ist Teil der Primärmasse (Primärbestandteil) und bietet den Anschlagflanschen einen Anschlag im Fall eines Impacts, bevor die Druckfedern auf Block gehen. Die Anschlagflansche sind an der Sekundärmasse (Sekundärbestandteil) montiert und somit in Umfangsrichtung zur Primärmasse relativ bewegbar. Bei einem bevorzugten Pendelwippendämpfer liegen die Wippenbleche / Pendelwippen / Wippenelemente im Momentenfluss, wohingegen Energiespeicher (aufweisend mehrere Druckfedern), die die Pendelwippen gegeneinander vorspannen, außerhalb des Momentenflusses liegen. Es ist jedoch prinzipiell gemäß weiterer Ausführungen auch möglich, dass sich der jeweilige Energiespeicher im Momentenfluss befindet.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Pendelwippendämpfers nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wie er in einem erfindungsgemäßen Hybridantriebsstrang einsetzbar ist, wobei der Pendelwippendämpfer in der linken Darstellungshälfte mit als Gegenanschläge fungierenden Flanschblechen und in der rechten Darstellungshälfte ohne diese Flanschbleche veranschaulicht ist, wodurch vorhandene Wippenelemente seitens ihrer Abstützung an einer Federeinheit gut zu erkennen sind,
- 2 eine Vorderansicht des Pendelwippendämpfers nach 1, wobei ein Ausgangsflansch sowie die daran befestigten Flanschbleche ausgeblendet sind, um eine zwischen einem Primärbestandteil und einem Sekundärbestandteil wirkend eingesetzte Reibeinrichtung erkennen zu lassen,
- 3 eine perspektivische Darstellung eines dem Primärbestandteil des Pendelwippendämpfers zugeordneten Masserings,
- 4 eine Vorderansicht des Masserings nach 3,
- 5 eine Längsschnittdarstellung des Masserings nach den 3 und 4,
- 6 eine Längsschnittdarstellung des Pendelwippendämpfers nach 1,
- 7 eine Explosionsdarstellung des Pendelwippendämpfers der 1,
- 8 eine Längsschnittdarstellung des Pendelwippendämpfers nach 1, wobei die Schnittebene derart gewählt ist, dass ein den Primärbestandteil mit einem der Wippenelemente koppelnder erster Rollenkörper mit geschnitten ist,
- 9 eine Schnittdarstellung eines in dem Pendelwippendämpfer eingesetzten Wippenelementes, wodurch ein zwei voneinander beabstandete Wippenbleche verbindendes Nietelement näher zu erkennen ist,
- 10 eine perspektivische Darstellung des in 9 eingesetzten Nietelementes,
- 11 eine perspektivische Darstellung des gemäß 9 geschnittenen Wippenelementes,
- 12 eine perspektivische Darstellung einer der Reibeinrichtung zugehörigen Stützscheibe,
- 13 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Pendelwippendämpfers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, das sich im Wesentlichen durch die Ausbildung des Masserings von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet,
- 14 eine perspektivische Darstellung des in 13 eingesetzten Masserings,
- 15 eine Vorderansicht des Masserings nach 14,
- 16 eine Explosionsdarstellung des Pendelwippendämpfers nach 13,
- 17 eine Längsschnittdarstellung des Pendelwippendämpfers des ersten Ausführungsbeispiels, ähnlich zu 8, wobei der Primärbestandteil drehfest mit einer schematisch dargestellten Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, sowie
- 18 eine Vorderansicht eines den Pendelwippendämpfer nach einem der 1 bis 16 aufweisenden erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen daher ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Mit 18 ist zunächst ein prinzipieller Aufbau eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsstranges 20 dargestellt. Dieser Hybridantriebsstrang 20 umfasst einen Pendelwippendämpfer 1 nach einem der beiden in den 1 bis 16 veranschaulichten Ausführungsbeispiele. Der Hybridantriebsstrang 20 ist in 18 in einem teilweise veranschaulichten Kraftfahrzeug 21 eingesetzt. Der Hybridantriebsstrang 20 dient zum Antreiben mehrerer zu erkennender Räder 37 des Kraftfahrzeuges 21.
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Der Hybridantriebsstrang 20 weist weiterhin eine Verbrennungskraftmaschine 22, vorzugsweise in Form eines Otto- oder Dieselmotors, auf, die wahlweise über Kupplungen 25, 28a und 28b mit einem Getriebe 38 koppelbar ist. Das Getriebe 38 ist vorzugsweise als ein Automatikgetriebe umgesetzt. Das Getriebe 38 weist seitens seiner beiden Getriebeeingangswellen 39a, 39b zwei eine Doppelkupplungseinrichtung ausbildende Kupplungen 28a, 28b auf. Mittels dieser beiden (Teilkupplungen der Doppelkupplungseinrichtung bildenden) Kupplungen 28a, 28b ist entweder die erste Getriebeeingangswelle 39a (über erste Kupplung 28a) oder die zweite Getriebeeingangswelle 39b (über zweite Kupplung 28b) mit einem zentralen Träger 27 koppelbar.
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Der Träger 27 ist permanent mit einem Rotor 26 einer elektrischen Antriebsmaschine 24 drehverbunden. Die elektrische Antriebsmaschine 24 ist in dieser Ausführung achsparallel zu dem Träger 27 angeordnet, wobei der Träger 27 wiederum koaxial zu einer Kurbelwelle 23 der Verbrennungskraftmaschine 22 angeordnet ist. Die Kurbelwelle 23 ist vereinfacht als Drehachse eingezeichnet. In dieser Ausführung ist der Rotor 26 auf einer Rotorwelle 40 angebracht und die Rotorwelle 40 ist über eine Verzahnungsstufe 41 (Stirnverzahnungsstufe) mit dem Träger 27 permanent rotatorisch gekoppelt.
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Der Träger 27 ist ferner mit einem ausgangsseitigen (zweiten) Kupplungsbestandteil 42b der Trennkupplung 25 verbunden. Ein eingangsseitiger (erster) Kupplungsbestandteil 42a der Trennkupplung 25 ist wiederum mit dem Pendelwippendämpfer 1 gekoppelt. Der Pendelwippendämpfer 1 ist somit zwischen der Kurbelwelle 23 und der Trennkupplung 25 / dem ersten Kupplungsbestandteil 42a der Trennkupplung 25 wirkend eingesetzt.
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Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass die Trennkupplung 25 bevorzugt als eine Reibkupplung ausgeführt ist. Auch die erste und die zweite Kupplung 28a, 28b sind vorzugsweise Reibkupplungen, weiter bevorzugt als Reiblamellenkupplungen, ausgebildet.
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Wie etwa in Verbindung mit 17 für den Pendelwippendämpfer 1 des ersten Ausführungsbeispiels auch hervorgeht, ist ein Primärbestandteil 2 des Pendelwippendämpfers 1 unmittelbar an die Kurbelwelle 23 angeschraubt. Auf die Abbildung der jeweiligen Schrauben zur Fixierung des Primärbestandteils 2 an der Kurbelwelle 23 ist der Übersichtlichkeit halber verzichtet.
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Ein gegenüber dem Primärbestandteil 2 schwingungsgedämpft aufgenommener Sekundärbestandteil 3 des Pendelwippendämpfers 1 ist mit dem ersten Kupplungsbestandteil 42a permanent verbunden. Der Sekundärbestandteil 3 ist bevorzugt über eine Zwischenwelle 43 mit diesem ersten Kupplungsbestandteil 42a verbunden.
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Wie des Weiteren aus 18 ersichtlich, ist das Getriebe 38 des Hybridantriebsstrangs 20 ausgangsseitig über eine Differentialstufe 44 mit den Rädern 37 des Kraftfahrzeuges 21 verbunden, um die Räder 37 in dem jeweiligen Antriebszustand / Betriebszustand des Hybridantriebsstranges 20 anzutreiben.
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Mit den 1 bis 16 sind die beiden bevorzugten Ausführungsbeispiele des in 18 eingesetzten Pendelwippendämpfers 1 veranschaulicht. Ein erstes Ausführungsbeispiel des Pendelwippendämpfers 1 ist in den 1 bis 12 veranschaulicht; ein zweites Ausführungsbeispiel des Pendelwippendämpfers 1 ist mit den 13 bis 16 veranschaulicht. Die beiden Ausführungsbeispiele sind jedoch im Wesentlichen hinsichtlich ihres Aufbaus identisch, weswegen der Kürze wegen nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsbeispielen beschrieben sind.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial, radial und Umfangsrichtung auf eine zentrale Drehachse 59 des Pendelwippendämpfers 1, die im Betrieb koaxial zu der Kurbelwelle 23 ausgereichtet ist, bezogen sind. Unter axial / axialer Richtung ist folglich eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 59, unter radial / radialer Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 59 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer gedachten, konzentrisch zu der Drehachse 59 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.
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Wie zunächst für das erste Ausführungsbeispiel in den 6 bis 8 zu erkennen, ist der Primärbestandteil 2 des Pendelwippendämpfers 1 mehrteilig ausgebildet. Der Primärbestandteil 2 weist einen scheibenförmigen Eingangsflansch 10 auf, der im Betrieb direkt an die Kurbelwelle 23 angeschraubt ist. Der Eingangsflansch 10 ist mit mehreren (hier drei) bogenförmig verlaufenden, in einer Umfangsrichtung verteilt angeordneten Aussparungen 17 versehen. In diese Aussparungen 17 ragt jeweils eine nachfolgend näher beschriebene Federeinheit 15 (axial) hinein.
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Des Weiteren ist mit dem Eingangsflansch 10 ein Ringelement 4 drehfest verbunden. Dieses Ringelement 4 steht wiederum mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Wippenelementen 9, wie nachfolgend näher erläutert, in Wechselwirkung.
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Auch weist der Primärbestandteil 2 einen Geberring 19 auf, der über eine Verzahnung 45 verfügt. Jene Verzahnung 45 ist derart ausgebildet, dass sie durch einen entsprechenden Sensor zur Detektion der Drehzahl, weiter bevorzugt gar zur Detektion der Drehwinkellage des Primärbestandteils 2 dient.
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Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass die Verzahnung 45 nicht zwangsweise vorhanden sein braucht und auch nicht zwangsweise als Teil des Geberrings 19 ausgebildet sein braucht. In weiteren Ausführungen kann demzufolge der Geberring 19 auch weggelassen werden oder als Teil des Masserings 33 oder als ein weiteres separates Teil ausgebildet sein, z.B. aus dünnerem Material gefertigt als das Ringelement 4 und / oder der Massering 33. Auch ist in weiteren Ausführungen ein Starter-Zahnkranz statt des Geberring 19 / statt der Verzahnung 45 vorhanden, entweder mit oder ohne Geberverzahnung bzw. Geberkontur.
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Zudem weist der Primärbestandteil 2 einen erfindungsgemäßen, nachfolgend näher beschriebenen Massering 33 auf, der einen Anschlag 51 für den Sekundärbestandteil 3 im Sinne eines Überlastschutzes der Federeinheiten 15 bildet. Die Bestandteile - Eingangsflansch 10, Ringelement 4, Geberring 19 und Massering 33 - des Primärbestandteils 2 sind über mehrere Nietbolzen 46 (6) miteinander verbunden. In weiteren Ausführungen sind diese Bestandteile des Primärbestandteils 2 statt über eine Vernietung (durch die Nietbolzen 46) alternativ allesamt oder zumindest teilweise miteinander verschweißt oder verklebt.
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Der Primärbestandteil 2 ist über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Wippenelemente 9 mit dem Sekundärbestandteil 3 gekoppelt und in einem begrenzten Drehwinkelbereich relativ zu diesem verdrehbar. Die Wippenelemente 9 sind jeweils gleich ausgebildet. Jedes der drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten Wippenelemente 9 weist, wie in den 7 und 9 bis 11 gezeigt, zwei axial beabstandete Wippenbleche 34a, 34b auf. Diese beiden Wippenbleche 34a, 34b sind bevorzugt als Gleichteile ausgeführt. Die beiden Wippenbleche 34a, 34b sind über zwei Nietelemente 35 miteinander verbunden. Die Nietelemente 35 sind gemäß 10 als umformbare Blechsegmente ausgeführt. Nietnasen 47 dieser Nietelemente 35 durchdringen das jeweilige Wippenblech 34a, 34b axial und sind von einer rückwärtigen Seite zur form- und kraftschlüssigen Fixierung der beiden Wippenbleche 34a, 34b aneinander umgeformt.
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Die Nietelemente 35 sind in weiteren Ausführungen alternativ auch als Rundbolzen ausgeführt oder gar als üblicher Niet / Nietbolzen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Wippenbleche 34a, 34b so umgeformt sind, dass die Wippenbleche 34a und 34b im Bereich der dritten Führungsbahnen 13 so zueinander beabstandet sind, dass die die vierten Führungsbahnen 14 tragenden Bereiche des Ausgangsflansches 11 dazwischen weiterhin begrenzt verdrehbar sind.
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8 lässt auch erkennen, dass das Ringelement 4 über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete erste Rollenkörper 6 mit den Wippenelementen 9 gekoppelt ist. Das Ringelement 4 weist mehrere in Umfangsrichtung verteilte erste Führungsbahnen 7 auf, die jeweils einen ersten Rollenkörper 6 wälzend aufnehmen. Die ersten Führungsbahnen 7 sind an einer radialen Innenseite 5 des Ringelementes 4 eingebracht.
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In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass das Ringelement 4 in weiteren Ausführung, etwa zur besseren Materialausnutzung, segmentiert ist und demzufolge nicht wie hier vollständig umlaufend / einteilig ausgebildet ist, sondern aus mehreren in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Teilsegmenten aufgebaut ist. Als vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn die Teilsegmente in Form von rollenbahntragenden (d.h. jeweils die erste Führungsbahn 7 tragende) Inserts auf dem Primärbestandteil 2 / dem Ringelement 4 befestigt sind.
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Jeder erste Rollenkörper 6 befindet sich zudem mit einer auf einer radialen Außenseite der Wippenbleche 34a, 34b unmittelbar angebrachten zweiten Führungsbahn 8 in wälzendem Kontakt. Je Wippenblech 34a, 34b sind zwei zweite Führungsbahnen 8 vorhanden, wobei zwei jeweils axial deckungsgleich angeordnete zweite Führungsbahnen 8 denselben ersten Rollenkörper 6 aufnehmen. Je Wippenelement 9 sind zwei erste Rollenkörper 6 vorhanden. Somit sind in Gänze sechs erste Rollenkörper 6 vorhanden.
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Jedes Wippenelement 9 befindet sich zudem mit einem weiteren zweiten Rollenkörper 12 im wälzenden Kontakt. Der zweite Rollenkörper 12 ist radial innerhalb der ersten Rollenkörper 6 angeordnet. Der zweite Rollenkörper 12 befindet sich in wälzendem Kontakt mit einer dritten Führungsbahn 13 des jeweiligen Wippenbleches 34a, 34b. Zudem befindet sich der zweite Rollenkörper 12 in wälzendem Kontakt mit einer vierten Führungsbahn 14, die wiederum an einem Ausgangsflansch 11 des Sekundärbestandteils 3 ausgebildet ist.
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Dadurch sind die beiden Bestandteile - Primärbestandteil 2 und Sekundärbestandteil 3 - über die Wippenelemente 9 und die entsprechenden Rollenkörper 6, 12 miteinander drehgekoppelt, wobei in Abhängigkeit der Lage der Wippenelemente 9 diese beiden Bestandteile 2, 3 in unterschiedlichen relativen Drehpositionen angeordnet sind. Während die ersten Rollenkörper 6 den Primärbestandteil 2 mit den Wippenelementen 9 rotatorisch koppeln, sind die zweiten Rollenkörper 12 zum Koppeln der Wippenelemente 9 mit dem Sekundärbestandteil 3 eingesetzt.
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Des Weiteren sind in Umfangsrichtung zwischen den zueinander beabstandeten Wippenelementen 9 Energiespeicher in Form der (mechanischen) Federeinheiten 15 eingesetzt. Jede Federeinheit 15 weist zumindest eine Druckfeder 52, hier gar zwei Druckfedern 52 in Form von Schraubendruckfedern auf. Die beiden Druckfedern 52 sind parallel wirkend eingesetzt und miteinander verschachtelt / koaxial angeordnet.
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Durch jede der drei Federeinheiten 15 sind folglich die beiden in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Wippenelemente 9 in Umfangsrichtung federelastisch zueinander (in ihrer Pendelbewegung) abgestützt.
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Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass die eingesetzten Federeinheiten 15 somit nicht entlang eines Drehmomentübertragungspfades von dem Primärbestandteil 2 hin zu dem Sekundärbestandteil 3 angeordnet sind. In weiteren Ausführungen ist es jedoch auch möglich, diese Federeinheit 15 im Drehmomentenfluss anzuordnen und folglich den Primärbestandteil 2 und/oder den Sekundärbestandteil 3 über die Federeinheiten 15 an dem jeweiligen Wippenelement 9 zur Drehmomentübertragung abzustützen.
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Auch sei angemerkt, dass in weiteren Ausführungen zwischen zwei Wippenelementen 9 auch mehr als eine Federeinheit 15 als Energiespeicher eingesetzt ist, die dann, je nach der Beschaffenheit des zur Verfügung stehenden Bauraumes, wahlweise radial oder axial versetzt sind.
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Des Weiteren ist in den 2, 7 und 12 eine Reibeinrichtung 32 zu erkennen, die ebenfalls in dem Pendelwippendämpfer 1 ausgeführt ist. Diese Reibeinrichtung 32 weist unter anderem eine Stützscheibe 36 auf und wirkt zwischen dem Primärbestandteil 2 und dem Sekundärbestandteil 3 derart, dass durch sie eine Relativbewegung zwischen dem Primärbestandteil 2 und dem Sekundärbestandteil 3 gedämpft wird.
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Auch ist in 7 zu erkennen, dass der Sekundärbestandteil 3 neben dem Ausgangsflansch 11 ein fest mit diesem verbundenes Nabenelement 16 aufweist. Das Nabenelement 16 ist jenes Teil des Sekundärbestandteil 3, das in dem Hybridantriebsstrang 20 nach 18 unmittelbar mit der Zwischenwelle 43, die zu der Trennkupplung 25 führt, verbunden ist.
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Auch weist der Sekundärbestandteil 3 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Flanschbleche 31 auf, die sich in Form von Platten in radialer Richtung erstrecken. Die Flanschbleche 31 sind an dem Ausgangsflansch 11 befestigt, nämlich angenietet. Jedes Flanschblech 31 bildet einen mit dem Anschlag 51 zusammenwirkenden Gegenanschlag 53 aus. Somit wird durch zusammen Wirkung des Masserings 33 mit den Flanschblechen 31, wie nachfolgend näher beschrieben, der erfindungsgemäße Überlastschutz für die Federeinheiten 15 / Druckfedern 52 zur Verfügung gestellt.
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Der Massering 33 weist, wie wiederum in den 3 bis 5 detailliert dargestellt, einen radial außenliegenden, vollständig umlaufenden Ringbereich 54 auf. Dieser Ringbereich 54 bildet auf typische Weise einen Massekörper aus, um dem Primärbestandteil 2 eine entsprechende Schwungmasse zu verleihen. In weiteren Ausführungen ist der Massering 33 auch alternativ aus mehreren in Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Teilsegmenten aufgebaut.
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Zu seiner radialen Innenseite bildet der Massering 33 einen ebenfalls vollständig umlaufenden sowie durchgängigen Anschlagsringbereich 58 aus. An diesem Anschlagsringbereich 58 stehen radial nach innen mehrere (hier drei) in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Laschen 50 ab. Diese Laschen 50 sind in dem ersten Ausführungsbeispiel mit prinzipiell als optional anzusehenden Einbuchtungen 48 versehen. Die Laschen 50 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Jede Lasche 50 bildet zumindest einen Anschlag 51 zu einer Umfangsseite hin aus. In diesem Ausführungsbeispiel bilden gar die einander abgewandten Umfangsseiten jeder Lasche 50 einen Anschlag 51 aus, sodass jede Lasche 50 insgesamt zwei Anschläge 51 aufweist.
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Radial zwischen dem (radial innenliegenden) Anschlagsringbereich 58 und dem radial außerhalb dieses Anschlagsringbereiches 58 angeordneten (radial außenliegenden) Ringbereich 54 ist ein Übergangsbereich 55 umgesetzt, der im wesentlichen U-förmig / bogenförmig verläuft. Dieser Übergangsbereich 55 ist somit relativ zu dem Ringbereich 54 bzw. dem Anschlagsringbereich 58 axial ausgestellt.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass der Übergangsbereich 55 gezielt hinsichtlich seiner Steifigkeit, nämlich seiner Drehsteifigkeit (in Umfangsrichtung), schwächer als der Ringbereich 54 ausgebildet ist. Zu diesem Zwecke sind in dem Übergangsbereich 55 in mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Umfangsbereichen Schwächungsstellen 56 eingebracht. Jede Schwächungsstelle 56 ist konkret als eine Aussparung 57 umgesetzt, besonders mit dieser Aussparung 57 ausgestattet. Es ist ferner zu erkennen, dass die jeweilige Aussparung 57 zu einer radialen Innenseite, d. h. einer den Anschlägen 51 radial zugewandten Seite, des sich U-förmig erstreckenden Übergangsbereiches 55 angeordnet ist. Die jeweilige Aussparung 57 bildet ein den Übergangsbereich 55 durchdringendes Durchgangsloch aus. Dadurch ist der jeweilige Anschlag 51 gezielt relativ zu dem Ringbereich 54 über eine bestimmte Elastizität gekoppelt.
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Mit 6 geht dann wiederum besonders gut hervor, dass der Massering 33 zu der an den Ringbereich 54 direkt anschließenden radialen Seite des Übergangsbereiches 55 hin durch die Nietbolzen 46, unter Ausbildung einer Nietverbindung, mit den weiteren Bestandteilen des Primärbestandteils 2 verbunden ist. Zur Aufnahme der Nietbolzen 46 sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Nietlöcher 60 vorhanden.
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Der Massering 33 ist vorteilhafterweise stoffeinteilig ausgebildet. Der Massering 33 ist dazu bevorzugt aus einem Metallblech / Stahlblech hergestellt.
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Mit den 1, 7 und 8 sei zudem nochmals auf die Wechselwirkung der Anschläge 51 mit den Gegenanschlägen 53 hingewiesen. Jedes Flanschblech 31 bildet zu seinen zwei in Umfangsrichtung abgewandten Umfangsseiten einen Gegenanschlag 53 aus, sodass jedes Flanschblech 31 in Summe zwei Gegenanschläge 53 aufweist.
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Die Flanschbleche 31 erstrecken sich derart, dass sie mit ihren die Gegenanschläge 53 bildenden Abschnitten sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung auf gleicher Höhe mit den durch die Laschen 50 gebildeten Anschläge 51 auf gleicher Höhe befindlich sind und somit in Umfangsrichtung / Drehrichtung in Anlage bringbar sind. Demzufolge bildet die Lasche 50 einen gezielten Anschlag 51, an den ein Gegenanschlag 53 des Flanschbleches 31 in Anlage bringbar ist. Anschlag 51 und Gegenanschlag 53 sind in ihrer Position derart gewählt, dass sie bei einer Relativverdrehung von Primärbestandteil 2 zu Sekundärbestandteil 3 aneinander in Kontakt gelangen bevor die Druckfedern 52 auf Block laufen / vollständig elastisch komprimiert sind.
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In einer alternativen Ausführung sind an dem jeweiligen Wippenelement 9 zwei Zwischenanschläge vorgesehen, wovon ein erster Zwischenanschlag des Wippenelementes 9 mit dem Anschlag 51 zusammenwirkt / direkt mit diesem in Anlage bringbar ist und ein zweiter Zwischenanschlag des Wippenelementes 9 mit dem Gegenanschlag 53 zusammenwirkt / direkt mit diesem in Anlage bringbar ist. Der zweite Zwischenanschlag des Wippenelementes 9 befindet sich dann radial innerhalb des ersten Zwischenanschlags.
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Zudem kann der Anschlag 51 theoretisch auch an der Blechnabe / dem Nabenelement 16 befestigt sein, anstatt an dem durchgängig umlaufenden Anschlagringbereich 58.
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Mit 7 geht in Bezug auf die Flanschbleche 31 weiterhin hervor, dass jedes Flanschblech 31 eine axiale / axial (in Bezug auf den die Gegenanschläge 53 ausbildenden Abschnitt) ausgestellte Vertiefung 30 ausbildet und im Bereich dieser Vertiefung 30 an den Ausgangsflansch 11 angenietet ist. Die Vertiefung 30 ist bevorzugt in weiteren Ausführungen auch lediglich lokal um die Nietöffnungen herum, anstatt mittig im Flanschblech 31, wie hier umgesetzt, ausgebildet, um eine weitere Steigerung der Impactverträglichkeit hervorzurufen. Die Flanschbleche 31 sind dann bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff DD12 hergestellt.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das jeweilige Flanschblech 31 ein Fenster 49 ausbildet, wie bei schrittweise in 1 wiederum zu erkennen.
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In Verbindung mit 8 ist des Weiteren zu erkennen, dass es hinsichtlich des Nabenelementes 16 ebenfalls zweckmäßig ist, wenn dieses mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete (axiale) Durchgangslöcher 18 aufweist, die derart dimensioniert sind, dass sie größer als ein Schraubenkopf der den Eingangsflansch 10 an der Kurbelwelle 23 anbringenden Schraube dimensioniert sind.
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Zurückkommend auf 18 sei zudem darauf hingewiesen, dass der Hybridantriebsstrang 20 bevorzugt derart eingesetzt ist, dass die Kurbelwelle 23 und folglich auch der Träger 27 mit den Kupplungen 28a, 28b sowie die Trennkupplung 25 koaxial und quer, nämlich senkrecht, zu einer Fahrzeuglängsachse 29 des Kraftfahrzeuges 21 angeordnet sind. In weiteren Ausführungen ist jedoch auch eine Ausrichtung dieser Bestandteile längs / parallel zu der Fahrzeuglängsachse 29 umgesetzt.
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Mit den 13 bis 16 ist schließlich das zweite Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Demnach sind die Flanschbleche 31 auch ohne Fenster 49 ausbildbar. Des Weiteren ist der Massering 33 seitens seiner radial nach innen vorspringenden Laschen 50 mit einem gleichbleibenden Innendurchmesser, statt wie in dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer radialen Ausnehmung / Einbuchtung 48, ausgebildet. Auch sind je Wippenelement 9 gar vier Nietelemente 35 vorgesehen.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, ist folglich erfindungsgemäß eine Dämpfungseinheit (Pendelwippendämpfer 1) mit einem separatem Impactschutz umgesetzt, um die Druckfedern 52, wie beispielsweise in einem Pendelwippendämpfer oder einer Kupplungsscheibe, vor diesem hohen Moment zu schützen. Gelöst wird dies mit einem Massering 33 mit Anschlägen 51 und Anschlagflanschen (Flanschbleche 31) als Gegenstücke. Um in einem Pendelwippendämpfer 1, welcher auch als Dämpfungseinheit zwischen Verbrennungskraftmaschine 22 und Getriebe 38 verwendet werden soll, das notwendige Massenträgheitsmoment zu erreichen, wird der Massering 33 verwendet, der gezielt mit einer weiteren Funktion versehen ist, indem gezielt Anschläge 51 an diesem Massering 33 vorhanden sind. Der Massering 33 ist somit Teil der Primärmasse (Primärbestandteil 2) und bietet den Anschlagflanschen einen Anschlag 51 im Fall eines Impacts, bevor die Druckfedern 52 auf Block fahren würden.
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Die Anschlagflansche werden an die Sekundärmasse (Sekundärbestandteil 3) montiert und haben somit eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zur Primärmasse. Je nach zu übertragenem Moment gibt es dabei einen bestimmten Verdrehwinkel zwischen Sekundär- und Primärmasse. Im Normalbetrieb kommen dabei die Anschläge 51 nicht in Berührung, das Moment wird dabei also nicht über die Anschlagflansche übertragen. Kommt es allerdings zu einem Impact, welches weit über dem eigentlichen Motormoment liegt, ist der Verdrehwinkel so groß, dass die Anschlagflansche gegen den Massering 33 mit den Anschlägen 51 fahren, dadurch wird das Moment über die Anschlagflansche übertragen und die Druckfedern 52 nicht weiter belastet. Der Massering 33, der auf einem möglichst großen Durchmesser liegt, hat dabei eine umso geringere Umfangskraft auszuhalten, je größer der Durchmesser und dadurch auch der Hebelarm des Moments ist.
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Um eine weichere Anbindung umzusetzen, ist der Massering 33 zudem spannungsoptimiert gestaltet. Der Massering 33 selbst ist geschlossen und besitzt Nietlöcher 60, um mit der restlichen Primärmasse verbunden werden zu können. Die Nietlöcher 60 und der geschlossene Ring (Ringbereich 54) bilden somit eine möglichst steife Einheit, damit es an diesen Stellen zu keinen hohen Verformungen kommt. Die Anschläge 51 selbst sind am Massering 33 herausgestellt und sind nicht durchgängig mit dem geschlossenen Massering 33 verbunden. Das heißt zwischen den Anschlägen 51 und dem geschlossenen Ring gibt es Aussparungen 57. Dadurch sind die Anschläge 51 im Vergleich zum geschlossenen Ring und dem Bereich der Vernietungen deutlich weicher angebunden. Hier kann also eine höhere Verformung stattfinden, damit ein Impactmoment ausgehalten werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pendelwippendämpfer
- 2
- Primärbestandteil
- 3
- Sekundärbestandteil
- 4
- Ringelement
- 5
- Innenseite
- 6
- erster Rollenkörper
- 7
- erste Führungsbahn
- 8
- zweite Führungsbahn
- 9
- Wippenelement
- 10
- Eingangsflansch
- 11
- Ausgangsflansch
- 12
- zweiter Rollenkörper
- 13
- dritte Führungsbahn
- 14
- vierte Führungsbahn
- 15
- Federeinheit
- 16
- Nabenelement
- 17
- Aussparung
- 18
- Durchgangsloch
- 19
- Geberring
- 20
- Hybridantriebsstrang
- 21
- Kraftfahrzeug
- 22
- Verbrennungskraftmaschine
- 23
- Kurbelwelle
- 24
- elektrische Antriebsmaschine
- 25
- Trennkupplung
- 26
- Rotor
- 27
- Träger
- 28a
- erste Kupplung
- 28b
- zweite Kupplung
- 29
- Fahrzeuglängsachse
- 30
- Vertiefung
- 31
- Flanschblech
- 32
- Fahrteinrichtung
- 33
- Massering
- 34a
- erstes Wippenblech
- 34b
- zweites Wippenblech
- 35
- Nietelement
- 36
- Stützscheibe
- 37
- Rad
- 38
- Getriebe
- 39a
- erste Getriebeeingangswelle
- 39b
- zweite Getriebeeingangswelle
- 40
- Rotorwelle
- 41
- Verzahnungsstufe
- 42a
- erster Kupplungsbestandteil
- 42b
- zweiter Kupplungsbestandteil
- 43
- Zwischenwelle
- 44
- Differentialstufe
- 45
- Verzahnung
- 46
- Nietbolzen
- 47
- Nietnase
- 48
- Einbuchtung
- 49
- Fenster
- 50
- Lasche
- 51
- Anschlag
- 52
- Druckfeder
- 53
- Gegenanschlag
- 54
- Ringbereich
- 55
- Übergangsbereich
- 56
- Schwächungsstelle
- 57
- Aussparung
- 58
- Anschlagsringbereich
- 59
- Drehachse
- 60
- Nietloch