DE112007002122B4

DE112007002122B4 - Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen und Kraftübertragungseinrichtung mit einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen

Info

Publication number: DE112007002122B4
Application number: DE112007002122.5T
Authority: DE
Inventors: Stephan Maienschein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: WO2008046377A2; WO2008046377A3; DE112007002122A5

Abstract

Vorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen mit einem Primärteil (7), welches mit einem antriebsseitigen Bauelement wenigstens mittelbar drehfest verbindbar ist, einem Sekundärteil (8), welches mit einem abtriebsseitigen Bauteil wenigstens mittelbar drehfest verbindbar ist und die über Mittel (9) zur Drehmomentübertragung und Mittel (10) zur Dämpfungskopplung miteinander verbunden sind, wobei die Mittel (9) zur Drehmomentübertragung einen Rampenmechanismus (13) umfassen; wobei die Mittel (10) zur Dämpfungskopplung parallel zum Rampenmechanismus (13) geschaltet sind, wobei die Mittel (10) zur Drehmomentübertragung eine dem Rampenmechanismus (13) zugeordnete Einrichtung (21) zur Erzeugung einer Axialkraft auf den Rampenmechanismus (13) umfassen, wobei die Einrichtung (21) zur Erzeugung einer Axialkraft zumindest ein, über eine mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (52) mit einer beaufschlagbaren Kolbenfläche (23) umfasst, die gegenüber einem Element des Rampenmechanismus (13) verschiebbar ist oder dieses bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner eine Kraftübertragungseinrichtung mit einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen.
Vorrichtungen zur Dämpfung von Schwingungen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus EP 1 566 566 A1 bekannt. Diese dienen neben der Drehmomentübertragung auch der Dämpfung von Schwingungen, insbesondere der Kompensation von Drehmomentstößen. Hauptanwendungsgebiet sind Kraftfahrzeuge. Bekannt sind verschiedene Systeme, die auf dem Prinzip der Reibdämpfung oder der hydraulischen Dämpfung beruhen. Diese umfassen in der Regel einen so genannten Primärteil und wenigstens einen Sekundärteil, die über Mittel zur Feder- oder Dämpfungskupplung miteinander gekoppelt sind, wobei von diesen Mitteln auch die Funktion der Drehmomentübertragung mit übernommen wird. Primärteil und Sekundärteil sind daher in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar, wobei über die Federelemente und eventuell bei hydraulischer Dämpfung über entsprechende Dämpfungskammern der Schwingungsabbau realisiert wird. Eine andere bekannte Ausführung derartiger als Torsionsschwingungsdämpfer bezeichneter Vorrichtungen zur Dämpfung von Schwingungen sind durch eine Rampenfunktion charakterisiert, über welche ein Axialschub von einer Scheibe des Torsionsschwingungsdämpfers auf die zweite Scheibe ausgeübt wird. Die Schwingungsenergie kann dabei vorübergehend über eine axial wirkende Feder gespeichert werden. Der Axialschub wird dadurch erzeugt, dass an mindestens einer der beiden Teile - Primärteil oder Sekundärteil - an der zum jeweils anderen Teil - Sekundärteil oder Primärteil - gerichteten Stirnseite eine linsenförmige sich in Umfangsrichtung erstreckende Vertiefung angebracht ist. Derartige linsenförmige Vertiefungen werden in der Fachwelt häufig auch als Doppelrampe bezeichnet. In dieser ist dann wenigstens ein Wälzkörper angeordnet, der auch am tiefsten Punkt die Nachbarscheibe stirnseitig berührt. Der Wälzkörper ist im einfachsten Fall als Kugel ausgebildet. Derartige Systeme sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 100 17 688 A1 vorbekannt. Bei diesen Ausführungen wird der Rampenmechanismus von zwei Kurvenscheiben gebildet, wobei eine Kurvenscheibe mit dem Primärteil drehfest verbunden ist oder dieses bildet und die andere Kurvenscheibe mit dem Sekundärteil drehfest gekoppelt ist oder diese bildet.
Ein Nachteil der bekannten Systeme mit Mitteln zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung zwischen Primärteil und Sekundärteil besteht darin, dass zum einen die von der Antriebsmaschine eingeleitete Drehungleichförmigkeit zum Getriebe hin isoliert werden muss, gleichzeitig aber auch das erforderliche mittlere Motormoment zu übertragen ist. Dazu werden Federeinheiten eingesetzt, die bezüglich ihres möglichen Federvolumens und damit ihrer Kapazität durch den verfügbaren Bauraum begrenzt sind. Dies führt insbesondere bei Motoren mit hohen abgebbaren Momenten zu sehr steifen Federelementen, was jedoch dem Erfordernis einer weichen Schwingungsisolation widerspricht.
Bei Ausführungen der Schwingungsdämpfer auf Doppelrampenbasis besteht der Nachteil ferner darin, dass das Federelement quasi integriert ist und nur eine vorübergehende Zwischenspeicherung der Schwingungsenergie erfolgt. Diese muss dann über den Rampenmechanismus wieder abgeführt werden. Ferner ist die Wirkung durch die Geometrie der Doppelrampe, den Wirkradius und die axiale Federsteifigkeit der Elemente bestimmt. Daher wirken derartige Doppelrampentorsionsschwingungsdämpfer in der Regel nur in einem sehr engen Frequenzbereich auch dämpfend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere mit einem Rampenmechanismus derart zu verbessern, dass zum einen die genannten Nachteile gegenüber dem Stand der Technik vermieden werden und ferner die Ausführung durch einen geringen konstruktiven Aufwand charakterisiert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 charakterisiert. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, umfassend zumindest ein Primärteil, das mit einem antriebsseitigen Bauteil in einem Antriebsstrang verbindbar ist und einem Sekundärteil, das mit einem abtriebsseitigen Bauteil in einem Antriebsstrang verbindbar oder verbunden ist, umfasst Mittel zur Drehmomentübertragung und zur Dämpfungskopplung zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil. Die Mittel zur Drehmomentübertragung umfassen dabei einen Rampenmechanismus. Erfindungsgemäß sind die Mittel zur Dämpfungskopplung, welche zumindest eine Federeinheit umfassen, parallel zu den Mitteln zur Drehmomentübertragung angeordnet und gestaltet. Dies bedeutet, dass jede der Mittel, insbesondere der Mittel zur Drehmomentübertragung und der Mittel zur Dämpfungskopplung, mit dem Primärteil gekoppelt sind und ferner mit dem Sekundärteil oder einem mit dem Sekundärteil drehfest gekoppelten Element. Primärteil und Sekundärteil werden beispielsweise von scheibenförmigen Elementen bzw. Schwungrädern gebildet. Durch die parallele Anordnung sind die Funktionen zwischen den Mitteln zur Drehmomentübertragung und den Mitteln zur Dämpfungskopplung klar getrennt. Entsprechend der Größe des übertragbaren Momentes über die Mittel zur Drehmomentübertragung wird das Drehmoment vorzugsweise vollständig über die Mittel zur Drehmomentübertragung übertragen, während die Mittel zur Dämpfungskopplung nur noch zur Schwingungsisolation beziehungsweise den Abbau von Schwingungen vorgesehen sind. Die Einzelsysteme zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung können hinsichtlich ihrer Aufgaben unabhängig voneinander in optimaler Weise ausgelegt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, die Größe des übertragbaren Momentes zu steuern.
Um eine Drehmomentübertragung in Höhe des mittleren anliegenden Eingangsmomentes zu gewährleisten, sind Mittel zur Erzeugung einer auf den Rampenmechanismus wirkenden Axialkraft vorgesehen, die in das zu übertragende Drehmoment am Rampenmechanismus übersetzt werden. Die Axialkraft kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise bereitgestellt werden, denkbar sind beispielsweise rein mechanische Lösungen oder hydraulische, wobei auch Kombinationen möglich sind. Im einfachsten Fall wird die Axialkraft, welche proportional zum zu übertragenden Moment ist, hydraulisch erzeugt. Dazu ist dem Rampenmechanismus eine Druckkammer zugeordnet, ferner ein Kolbenelement, welches über die Druckkammer mit dem entsprechenden Druck beaufschlagt wird, der proportional zur Axialkraft ist und der am Rampenmechanismus wirksam wird.
Der Rampenmechanismus umfasst dazu im einfachsten Fall zwei Rampenelemente in Form von entsprechend geformten Kurvenscheiben. Im einfachsten Fall in Form von scheibenförmigen Elementen, die in Umfangsrichtung wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von linsenartigen Vertiefungen an den zueinander weisenden Stirnseiten aufweisen, wobei die linsenförmigen Vertiefungen jeweils eine Art Keilfläche an den Einzelnen Rampenelementen, insbesondere den zueinander weisenden Stirnseiten der Rampenelemente bilden, die gegeneinander verschiebbar sind. Die Verschiebung erfolgt hier in Umfangsrichtung. Die Ausbildung der linsenförmigen Vertiefungen erfolgt vorzugsweise an in axialer Richtung ausgerichteten Flächen. Die Ausbildung erfolgt ferner in Umfangsrichtung vorzugsweise symmetrisch aus Gründen der Unabhängigkeit gegenüber der Drehrichtung. Denkbar wäre es auch, die Vertiefungen an radial ausgerichteten Flächenbereichen vorzusehen. Die Keilflächen verlaufen dabei in Umfangsrichtung. Die Lage der Einzelnen Keilfläche charakterisierende Winkelabweichung erfolgt gegenüber einer Ebene, in welcher die Rotation erfolgt, d.h. in einer Ebene, die durch die Rotationsachse und eine Senkrechte dazu in vertikaler Richtung charakterisiert ist. Dabei bewirkt eine auf ein Rampenelement ausgeübte Axialkraft einen Axialschub auf das andere Rampenelement, welches sich auch in Umfangsrichtung relativ zum jeweils anderen Rampenelement verdreht, wobei über die Wälzelemente an die Rampenflächen der Reibkontakt aufrechterhalten und somit Leistung übertragen wird. Das andere Rampenelement stützt sich dabei an einem Element ab, dass in axialer Richtung frei von einer Verschiebemöglichkeit ist. Bei der an einem Rampenelement angelegten Axialkraft handelt es sich immer um eine Gegenkraft zur bedingt durch die Einleitung eines Drehmomentes bestimmter Größe am anderen Rampenelement erzeugten Axialkraft.
Die Erzeugung der erforderlichen Axialkraft erfolgt im einfachsten Fall wie bereits ausgeführt über einen auf eine Kolbenfläche aufbringbaren Druck, wobei die Kolbenfläche wiederum auf eines der beiden Rampenelemente wirkt oder sogar von diesem gebildet wird und somit einen Axialschub des jeweils anderen Rampenelementes bedingt. Durch die freie Einstellbarkeit der Axialkraft kann das übertragbare Moment hinsichtlich seiner Größe frei gesteuert werden. Dabei kann in der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen dem Einzelnen Rampenelement eine separate Einrichtung zur Erzeugung einer zum gewünschten zu übertragenden Drehmoment proportionalen Axialkraft zugeordnet werden oder es werden Systeme in der Umgebung der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in Einbaulage genutzt. D.h. einem Rampenelement kann entweder ein eigens dafür vorgesehener Druckraum zugeordnet werden, der über eine Druckmittelquelle mit einem Druck, der proportional zur gewünschten zu erzeugenden Axialkraft ist, beliebig beaufschlagt wird oder entlastet wird. Ferner können gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung bei Integration in so genannten Kraftübertragungseinrichtungen ohnehin vorhandene Druckräume für diese Funktion genutzt werden. Durch die Steuerung des Druckes im Druckraum kann das Drehmoment im Rampenmechanismus so eingestellt werden, dass es im Wesentlichen dem mittleren übertragbaren Eingangsmoment am Primärteil entspricht. Damit wird der gesamte Mechanismus quasi im Gleichgewicht gehalten. Eine relative Verdrehung zwischen den Eingangs- und Ausgangsteilen, das heißt Primärteil und Sekundärteil wie bei einem herkömmlichen System aufgrund eines veränderten mittleren Momentes ist nicht oder nur bedingt zum Beispiel durch Toleranzen erforderlich.
Durch die Funktionstrennung kann die Federeinheit zur Schwingungsisolation gegenüber Federeinheiten herkömmlicher Systeme mit wesentlich geringerer Kapazität ausgebildet werden, da das mittlere Eingangsmoment durch den Rampenmechanismus übertragen wird. Durch die konstruktive Entkopplung der Funktionen, Übertragen des mittleren Eingangsmomentes durch einen Rampenmechanismus und Schwingungsisolation durch ein parallel geschaltetes Federelement ist es möglich, die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen steuerbar zu gestalten. Insbesondere kann die Größe des übertragbaren Momentes über den Rampenmechanismus durch die Größe der an einem Rampenelement angelegten Axialkraft als Gegenkraft zur über das eingeleitete Drehmoment ausgebildeten Axialkraft gesteuert werden.
Die Steuerung der Axialkraft zur Einstellung bzw. Steuerung der Größe des übertragbaren Momentes kann verschiedenartig erfolgen. Die Steuerung kann in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe für das gewünschte zu übertragende Moment und/oder in Abhängigkeit eines aktuellen Istwertes einer das gewünschte zu übertragende Drehmoment wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe, wie beispielsweise eine das Eingangsmoment an einer Kraftübertragungseinrichtung beschreibenden Größe oder das abgegebene Moment an einer Antriebsmaschine erfolgen. Die letztgenannten Möglichkeiten setzen die Erfassung der Istwerte voraus.
Die Steuerung des übertragbaren Momentes durch die Steuerung der Axialkraft kann gemäß einer Weiterentwicklung Bestandteil einer Regelung des mittleren übertragbaren Momentes sein. In diesem Fall wird das in die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen eingeleitete Moment überwacht bzw. ein Istwert einer dieses wenigstens mittelbar beschreibenden Größe und mit einem Sollwert verglichen, wobei bei Abweichung eine Änderung der Axialkraft als Stellgröße vorgenommen wird, die über die Einrichtung zur Steuerung der Axialkraft realisiert wird.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einer Kraftübertragungseinrichtung, umfassend eine hydrodynamische Komponente und eine Einrichtung zur Überbrückung der Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente, angeordnet. Dabei wird als Kolben ein Element der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen verwendet und ferner als Druckraum ein in der Kraftübertragungseinrichtung ohnehin vorhandener Druckraum, so dass hier eine hohe Funktionskonzentration stattfindet. Zusätzlich wird ein weiteres Element der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, vorzugsweise das Primärteil, sowohl als Betätigungseinrichtung für die Überbrückungskupplung genutzt, indem dieses als Kolbenelement fungiert, als auch als Bestandteil der Kupplung selbst ausgeführt, indem dieses als reibflächentragendes Kolbenelement ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:

1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand einer Prinzipskizze eines Antriebsstranges den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsge mäßen Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen;
2 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Ausführung einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen;
3 verdeutlicht eine Schnittdarstellung A-A gemäß 2.

Die 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung das Grundprinzip und den Grundaufbau einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen anhand einer Anordnung in einem Antriebsstrang 2. Die Anordnungsmöglichkeit im Antriebsstrang 2 ist beispielhaft und dient lediglich der Verdeutlichtung der Funktionsweise. Der Antriebsstrang 2 umfasst dazu eine Antriebsmaschine 3, die wenigstens mittelbar mit einer Getriebebaueinheit 4 koppelbar ist; deren Ausgang oder Ausgänge wiederum mit den anzutreibenden Rädern 6 verbunden sind. Die Kopplung erfolgt hier beispielhaft über eine Kupplung 5 und eine zwischen dem Ausgang der Kupplung 5 und dem Eingang der Getriebebaueinheit 4 angeordneten Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen, die in der Verbindung zwischen der Antriebsmaschine 3 und der Getriebebaueinheit 4 angeordnet ist. Die Kupplung 5 kann verschiedenartig ausgeführt sein, hier beispielhaft als Reibkupplung. Die Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen dient dabei neben der Drehmomentübertragung auch der Schwingungsdämpfung. Daher fungiert diese quasi wie eine elastische Kupplung. Die Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen umfasst dazu ein Primärteil 7 und ein Sekundärteil 8, die über Mittel 9 zur Drehmomentübertragung und Mittel 10 zur Dämpfungskopplung miteinander gekoppelt sind. Das Primärteil 7 ist dabei bei Leistungsübertragung zwischen der Antriebsmaschine 3 und der Getriebebaueinheit 4 betrachtet mit dem antriebsseitigen Teil 11 des Antriebsstranges 2 verbunden, während der Sekundärteil 8 mit dem abtriebsseitigen Teil 12 des Antriebsstranges 2 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Primärteil 7 und dem antriebsseitigen Teil 11 des Antriebsstranges 2 kann lösbar beziehungsweise schaltbar erfolgen. Erfindungsgemäß umfassen die Mittel 9 zur Drehmomentübertragung einen mechanischen Rampenmechanismus 13, welcher mindestens eine Rampe 14, in der Regel in Form einer Doppelrampe aufweist. Diese dient der Drehmomentübertragung auf mechanischem Weg zwischen dem Primärteil 7 und dem Sekundärteil 8. Parallel zum Rampenmechanismus 13 sind die Mittel zur Dämpfungskopplung 10 angeordnet. Diese umfassen zumindest eine elastische Federeinheit 15. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen ist somit durch eine Funktionstrennung zwischen der eigentlichen Drehmomentübertragung über den Rampenmechanismus 13 und der eigentlichen Dämpfungsfunktion durch die elastische Federeinheit 15 charakterisiert. Ferner wird ein Teil der Schwingungen durch die innere Reibung im System gedämpft. Durch die Entkopplung der Mittel 10 zur Dämpfungskopplung von den Mitteln 9 zur Drehmomentübertragung und die dadurch erfolgende Funktionstrennung besteht die Möglichkeit, die Drehmomentübertragung 9 zu steuern. Der Rampenmechanismus 13 umfasst im einfachsten Fall zwei Rampenelemente 16 und 17, wobei jeweils eines der Rampenelemente 16 mit dem Primärteil 7 verbunden ist beziehungsweise dieses bildet und das jeweils andere Rampenelement 17 mit dem Sekundärteil 8 durch drehfeste Verbindung eine bauliche Einheit bildet beziehungsweise vom Sekundärteil 8 gebildet wird. Die Rampenelemente 16 und 17 und damit Primärteil 7 und Sekundärteil 8 sind koaxial zueinander angeordnet und in Umfangsrichtung drehbar gelagert. An der Rampe 14 wird eine Axialkraft F_axial in ein Drehmoment M übersetzt. Für die Rampenfunktion entscheidend sind die an den Rampenelementen 16 und 17 ausgebildeten Rampen 39, 40, welche die Flächenbereiche 18 und 19 beschreiben, die parallel zueinander angeordnet und axial gegeneinander verschiebbar sind, wobei die Flächenbereiche 18 und 19 in einem Winkel zur Wirkung der Axialkraft F_axial ausgerichtet sind. Diese bilden quasi eine Art Keilflächen, die unter Krafteinwirkung gegeneinander verschiebbar sind und das Drehmoment über ein dabei zwischen diesen eingeklemmtes Wälzelement 20 übertragen. Die Mittel zur Drehmomentübertragung 9 umfassen dazu ferner Mittel 21 zur Erzeugung der erforderlichen Axialkraft F_axial in Form einer auf ein Kolbenelement 23 wirkenden Anpresskraft. Das Kolbenelement 23 ist dazu in einer mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer 52 geführt. Die Mittel 21 umfassen dazu im einfachsten Fall eine Druckmittelquelle 22, welche einen Beaufschlagungsdruck für einen Kolben 23, welcher an einem der beiden Rampenelemente 16 oder 17 wirksam wird oder aber von diesen selbst gebildet wird, bereitstellt und ferner Mittel 24 zur Steuerung des Beaufschlagungsdruckes an dem Einzelnen Rampenelement 16 beziehungsweise 17 oder dem mit diesem gekoppelten Kolbenelement 23. Der Begriff Druckmittelquelle ist dabei allgemein zu verstehen. Die Druckmittelquelle 22 kann dabei nur zur Ausbildung einer Druckrampe dienen oder aber neben einer Erhöhung auch eine Änderung in Richtung Verringerung ermöglichen. In diesem Fall ist keine separate Entlastungseinrichtung erforderlich.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 gestaltet sich dabei wie folgt: Das Primärteil 7 ist mit dem antriebsseitigen Teil 11 des Antriebsstranges 2 verbunden und das Sekundärteil 8 mit dem abtriebsseitigen Teil 12. Bei Einleitung eines Drehmomentes am Primärteil 7 wird dieses je nach Größe der Anpresskraft der Rampenelemente 16 und 17 gegeneinander vom Rampenelement 16 über das Wälzelement 20 auf das Rampenelement 17 und damit vom Primärteil 7 zum Sekundärteil 8 übertragen. Da das Rampenelement 16, drehfest mit einem antriebsseitigen Bauteil gekoppelt ist und in der Regel in axialer Richtung festgestellt, wird bei Verdrehung ein aufgrund des am Rampenelement 16 eingeleiteten Drehmomentes eine Relativverdrehung des Rampenelementes 16 in Umfangsrichtung gegenüber dem Rampenelement 17 bewirkt, wobei zwischen diesen, insbesondere zwischen den beiden Keilflächen 18, 19 von erstem und zweitem Rampenelement 16, 17, die dann gegeneinander verschoben sind, eine Axialkraft F_axial-ein auf das zweite Rampenelement 17 erzeugt wird, was zu einer Verschiebung in axialer Richtung führt. Um Drehmoment übertragen zu können muss die Axialkraft F_axial-ein am zweiten Rampenelement 17 abgestützt werden, weshalb diesem Mittel 21 zur Erzeugung der erforderlichen Axialkraft F_axial in Form einer auf ein Kolbenelement 23 wirkenden Anpresskraft zur Abstützung der eingeleiteten Axialkraft F_axial-ein zugeordnet sind. Je nach Größe der an diesem erzeugten Gegenkraft F_axial wird über die Wälzelemente 20 die eingeleitete Axialkraft F_axial-ein in ein Drehmoment umgewandelt. Die Leistungsübertragung erfolgt dabei über die Berührungsflächen des Einzelnen Wälzkörpers beziehungsweise Wälzelementes 20 mit den Einzelnen Flächenbereichen 18 und 19. Je nach Größe der Anpresskraft zwischen den beiden Rampenelementen 16 und 17, das heißt der Kraft, die in axialer Richtung wirkt und der eingeleiteten Axialkraft F_axial-ein entgegengerichtet ist, wird Drehmoment übertragen. Vorzugsweise ist das System derart konfiguriert, dass zumindest immer das mittlere Eingangsmoment Mein-mittei über die Vorrichtung 1 übertragen wird. Durch die parallel geschaltete Federeinheit 15 werden die Schwingungen nicht in das Rampensystem 13 hineingetragen, sondern an den Federeinheiten durch elastische Verformung abgebaut. Das einzelne Federelement beziehungsweise die Federeinheiten 15 sind dabei zwischen dem Primärteil 7, insbesondere dem ersten Rampenelement 16, dem Sekundärteil 8 oder einem mit dem Sekundärteil 8 gekoppelten Element angeordnet.
Verdeutlicht die 1 lediglich in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und das Grundprinzip einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen, verdeutlicht 2 eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung in einer Kraftübertragungseinrichtung 25 in Form einer kombinierten Wandler-Überbrückungskupplungseinheit, welche in der Regel in Kombination mit Automatgetrieben in Fahrzeugen zur Anwendung gelangt. Diese kann auch als Anfahreinheit bezeichnet werden und umfasst eine hydrodynamische Komponente 26, welche im dargestellten Fall als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler 27 ausgeführt ist. Dieser umfasst ein als Pumpenrad P fungierendes Primärrad und ein als Turbinenrad T fungierendes Sekundärrad, wobei bei Ausführung als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler ferner mindestens ein Leitrad L vorgesehen ist. Die Kraftübertragungseinrichtung 25 umfasst einen Eingang E und einen Ausgang A, wobei das Pumpenrad P wenigstens mittelbar drehfest mit dem Eingang E verbunden ist.
Vorzugsweise erfolgt die Verbindung immer drehfest beispielsweise über eine entsprechende Pumpenradschale 28. Das Turbinenrad T ist dabei wenigstens mittelbar drehfest mit dem Ausgang A gekoppelt. Die Kopplung erfolgt hier beispielsweise über eine Abtriebsnabe 29. Der hydrodynamischen Komponente 26, insbesondere dem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 27, ist eine Einrichtung 30 zur Überbrückung der hydrodynamischen Leistungsübertragung zugeordnet. Diese ist in Form einer Überbrückungskupplung, vorzugsweise als Reibkupplung 31 ausgeführt und umfasst eine erste Reibflächenanordnung 32 und eine zweite Reibflächenanordnung 33, die miteinander über eine Betätigungseinrichtung 35 in Wirkverbindung bringbar sind. Die erste Reibflächenanordnung 32 ist dabei drehfest mit dem Pumpenrad P beziehungsweise der Verbindung zwischen dem Eingang E und dem Pumpenrad P oder aber mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinrichtung 25 verbunden. Die zweite Reibflächenanordnung 33 ist mit dem Ausgang A wenigstens mittelbar drehfest verbunden. Die Kopplung erfolgt hier ebenfalls über die Abtriebsnabe 29. Die Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen ist im Gehäuse 34 der Kraftübertragungseinrichtung 25 integriert, wobei dieses Gehäuse vom Gehäuse der hydrodynamischen Komponente 26 gebildet wird, insbesondere der die Reibkupplung 31 beziehungsweise die Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen in axialer sowie radialer Richtung und in Umfangsrichtung umschließenden Pumpenradschale 28. Zur Betätigung der Reibkupplung 31 und damit der Erzeugung einer Wirkverbindung zwischen der ersten und zweiten Reibflächenanordnung 32 und 33 ist die Betätigungseinrichtung 35 vorgesehen. Diese wird im dargestellten Fall von der Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen mit gebildet bzw. ist in dieser integriert. Dazu ist die Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen als Kolbenelement 36 ausgeführt, welches gleichzeitig auch die zweite Reibflächenanordnung 33 bildet beziehungsweise die entsprechenden Reibflächen trägt. Das Primärteil 7 und das Sekundärteil 8, insbesondere die beiden Rampenelemente 16 und 17, sind hier als Kurvenscheiben 37 und 38 ausgebildet, wobei diese jeweils eine stirnseitig angeordnete und in Umfangsrichtung bogenförmig ausgeführte segmentartige Rampe 39 und 40 bilden. Die Rampen 39, 40 werden dabei im Axialschnitt im Querschnitt betrachtet jeweils an den zueinander weisenden Stirnseiten durch Einarbeitung von Vertiefungen gebildet. Im Axialschnitt betrachtet bilden die beiden Rampenelemente 16, 17 somit im Bereich der Rampen 39 und 40 einen vergrößerten Innenraum zur Aufnahme des Wälzelementes 20. In Umfangsrichtung im abgewickelten Zustand gemäß der Schnittdarstellung A - A gemäß 2 in der 3 betrachtet bilden diese die gegeneinander bei Verdrehung in Umfangsrichtung relativ zueinander verschiebbaren Flächenbereiche 18 und 19 in Umfangsrichtung aus, die letztendlich durch linienförmige Berührung zwischen den Wälzelementen 20 und den Flächenbereichen 18 und 19 eine Drehmomentübertragung ermöglichen.
Das zweite Rampenelement 17 ist hier gegenüber dem ersten Rampenelement 16 und der Abtriebsnabe 29 zur Vermeidung des Einflusses von Druckmittel zwischen den beiden Rampenelementen dichtend geführt. Dabei ist der Sekundärteil 8 und damit das zweite Rampenelement 17 drehfest mit der Abtriebsnabe 29 verbunden. Die Führung des zweiten Rampenelementes 17 erfolgt am ersten Rampenelement 16, insbesondere einer in radialer Richtung zur Rotationsachse R der hydrodynamischen Komponente 26 gerichteten Fläche 41 am ersten Rampenelement 16. Dabei wird in axialer Richtung ein Druck auf das Rampenelement 17 ausgeübt. Als Kolbenelement 23 fungiert das zweite Rampenelement 17, als Kolben der Betätigungseinrichtung 35 das erste Rampenelement 16 im Zusammenwirken mit dem zweiten Rampenelement 17. Der erforderliche Druck wird vom Druck in der Kammer 52 zwischen der Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen und der hydrodynamischen Komponente 26, insbesondere dem Außenumfang 42 der hydrodynamischen Komponente 26 gebildet. Dieser Druckraum ist hier mit 43 bezeichnet und ohnehin vorhanden, so dass dieser auch genutzt werden kann. Dieser Druck auf die zur hydrodynamischen Komponente 26 gewandte Stirnseite 44 des zweiten Rampenelementes 17 wird in einen Axialschub über die Wälzelemente 20 am ersten Rampenelement 16 umgesetzt, welches sich dann relativ zum zweiten Rampenelement 17 in axialer Richtung in Richtung zum Innenumfang 45 des Gehäuses 34 bewegt und damit in Richtung von der hydrodynamischen Komponente 26 weg. Damit wird gleichzeitig auch das Federsystem 15 mit in axialer Richtung verschoben, welches mit einem drehfest mit der Abtriebsnabe 29 gekoppelten Element verbunden ist und sich zwischen dieser sowie dem Primärteil 7 und damit dem ersten Rampenelement 16 abstützt. Da das Sekundärteil 8, insbesondere das zweite Rampenelement 17 ebenfalls drehfest mit der Abtriebsnabe 29 verbunden ist, stützt sich die Federeinheit 15 somit zwischen Primärteil 7 und Sekundärteil 8 ab. Durch die Axialbewegung wird die zweite Reibflächenanordnung 33, die von der von der hydrodynamischen Komponente 26 wegweisenden Stirnfläche 46 an dem ersten Rampenelement 16 getragen wird, gegenüber der ersten Reibflächenanordnung 32 bewegt und beide miteinander in Wirkverbindung gebracht. Im einfachsten Fall wie hier dargestellt, ist die Überbrückungskupplung als Einscheibenkupplung ausgeführt, wobei die Kopplung über ein reibflächentragendes Element erfolgt, wobei hier die erste Reibflächenanordnung 32 vom Gehäuse gebildet wird und die zweite Reibflächenanordnung 33 von einem Belag an der Stirnfläche 46 des ersten Rampenelementes 16.
Das dargestellte System, insbesondere die Kraftübertragungseinrichtung 25, ist als Zweikanalsystem ausgeführt. Dies ist im Wesentlichen durch zwei Anschlüsse für die hydrodynamische Komponente 26 charakterisiert, die mit Kammern und Druckräumen koppelbar sind. Ein erster Druckraum 47 wird zwischen der Betätigungseinrichtung 35, welche hier von der Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen gebildet wird, insbesondere dem ersten Rampenelement 16 mit seiner zur Gehäuseinnenwandung weisenden Stirnfläche 46 und dem Innenumfang 45 des Gehäuses 34, welcher zur hydrodynamischen Komponente 26 gerichtet ist, gebildet. Der zweite Druckraum 48 wird dabei vom Außenumfang 42 der hydrodynamischen Komponente und der Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen begrenzt und vom Druckraum 43 gebildet. Dieser ist mit dem Arbeitsraum 49 der hydrodynamischen Komponente 26 gekoppelt. Dabei entspricht der Druck im Arbeitsraum 49 in der Regel auch dem im Druckraum 48. Dem ersten Druckraum 47 und im Arbeitsraum 49 sind Anschlüsse zugeordnet. Diese sind hier mit 50 und 51 bezeichnet. Dabei dient der erste Anschluss 50 der Kopplung mit dem ersten Druckraum 47 und der zweite Anschluss 51 mit dem Arbeitsraum 49. Über die Richtung der Betriebsmittelzufuhr und die Steuerung des Druckes über diese Anschlüsse 50, 51 können die Drücke in den Druckräumen 47 und 48 beziehungsweise im Arbeitsraum 49 gesteuert werden. Dabei wird bei einer hydrodynamischen Komponente 26 in Form eines hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 27 bei gewünschter mechanischer Leistungsübertragung das Betriebsmittel in der hydrodynamischen Komponente belassen und die Durchströmungsrichtung von zentripetal in zentrifugal geändert, so dass hier Betriebsmittel über den Anschluss 51 dem Arbeitsraum 49 zugeführt wird und Betriebsmittel aus dem Arbeitraum in den Druckraum 48 geführt wird. Der externe Kühlkreislauf des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 27 erfolgt in der Regel über die Überbrückungskupplung 30 durch entsprechende Kühlnuten in den Druckraum 47, aus welchem dieser über den Anschluss 50 abgeführt werden kann und wird je nach Ausbildung des Kühlsystems entweder auch nach außerhalb oder aber dem Arbeitsraum 49 wieder zugeführt wird. Durch die Steuerung des Druckes im Arbeitsraum 49 bzw. dem Druckraum 48 wird eine dem Druck proportionale Axialkraft auf das zweite Rampenelement 17 erzeugt, welches einem übertragbaren Moment über die Vorrichtung 1 proportional ist. Gleichzeitig dient der Druck der Erzeugung der Anpresskraft für die Betätigungseinrichtung 35 zur Betätigung der Einrichtung 30 zur Überbrückung.
Die Ausführung gemäß der 2 stellt dabei eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung mit hoher Funktionskonzentration und minimaler Bauteilanzahl dar. Dabei wird der ohnehin vorhandene Raum 48 als Druckraum zur Beaufschlagung der Vorrichtung 1 zur Dämpfung von Schwingungen beziehungsweise zur Erzeugung der Axialkraft genutzt. Ausführungen mit einem separaten Druckraum, der separat ansteuerbar ist, unabhängig von der Ansteuerung über die hydrodynamische Komponente 26, sind ebenfalls denkbar, jedoch durch zusätzlichen axialen Bauraumbedarf charakterisiert.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
2: Antriebsstrang
3: Antriebsmaschine
4: Getriebebaueinheit
5: Kupplung
6: Kopplung
7: Primärteil
8: Sekundärteil
9: Mittel zur Drehmomentübertragung
10: Mittel zur Dämpfungskopplung
11: antriebsseitiger Teil
12: abtriebsseitiger Teil
13: Rampenmechanismus
14: Rampe
15: elastische Federeinheit
16: erstes Rampenelement
17: zweites Rampenelement
18: Flächenbereich
19: Flächenbereich
20: Wälzelement
21: Mittel zur Erzeugung einer Axialkraft
22: Druckmittelquelle
23: Kolben
24: Mittel zur Steuerung des Beaufschlagungsdruckes
25: Wandlerüberbrückungseinheit/Kraftübertragungseinrichtung
26: hydrodynamische Komponente
27: Drehzahl-/Drehmomentwandler
28: Pumpenradschale
29: Abtriebsnabe
30: Einrichtung zur Überbrückung
31: Reibkupplung
32: erste Reibflächenanordnung
33: zweite Reibflächenanordnung
34: Gehäuse
35: Betätigungseinrichtung
36: Kolbenelement
37: Kurvenscheibe
38: Kurvenscheibe
39: Rampe
40: Rampe
41: Fläche
42: Außenumfang
43: Druckraum
44: Stirnseite
45: Innenumfang
46: Stirnfläche
47: erster Druckraum
48: zweiter Druckraum
49: Arbeitsraum
50: Anschluss
51: Anschluss
52: mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer
E: Eingang
A: Ausgang
P: Pumpenrad
T: Turbinenrad
L: Leitrad

Claims

Vorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen mit einem Primärteil (7), welches mit einem antriebsseitigen Bauelement wenigstens mittelbar drehfest verbindbar ist, einem Sekundärteil (8), welches mit einem abtriebsseitigen Bauteil wenigstens mittelbar drehfest verbindbar ist und die über Mittel (9) zur Drehmomentübertragung und Mittel (10) zur Dämpfungskopplung miteinander verbunden sind, wobei die Mittel (9) zur Drehmomentübertragung einen Rampenmechanismus (13) umfassen; dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur Dämpfungskopplung parallel zum Rampenmechanismus (13) geschaltet sind, wobei die Mittel (10) zur Drehmomentübertragung eine dem Rampenmechanismus (13) zugeordnete Einrichtung (21) zur Erzeugung einer Axialkraft auf den Rampenmechanismus (13) umfassen, wobei die Einrichtung (21) zur Erzeugung einer Axialkraft zumindest ein, über eine mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (52) mit einer beaufschlagbaren Kolbenfläche (23) umfasst, die gegenüber einem Element des Rampenmechanismus (13) verschiebbar ist oder dieses bildet.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Axialkraft steuerbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (21) zur Erzeugung der Axialkraft eine mit der, mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (52) koppelbare Druckmittelquelle (22) oder eine Entlastungseinrichtung und Mittel (24) zur Steuerung des Druckes in der Kammer (52) umfasst.
Vorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus (13) zwei Rampenelemente (16, 17) in Form von Scheibenelementen umfasst, die koaxial zueinander angeordnet und in Umfangsrichtung drehbar gelagert sind, welche Rampen (39, 40) aufweisen, die durch in Umfangsrichtung verlaufende linsenartige Vertiefungen in den zueinander weisenden Stirnseiten der beiden Rampenelemente (16, 17) gebildet werden, wobei die Leistungsübertragung an den die Rampen (39, 40) bildenden Flächen (18, 19) durch Wälzelemente (20) erfolgt, die in jeder Lage der die Rampen (39, 40) zueinander einen zumindest linienförmigen Kontakt mit dem jeweiligen Rampenelement (16, 17) ermöglichen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rampenelemente (16, 17) als Kurvenscheibe (37, 38) ausgebildet sind und die einzelne Rampe symmetrisch in Umfangsrichtung ausgeführt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rampenelement (17) gegenüber dem ersten Rampenelement (16) in axialer Richtung verschiebbar ist, jedoch drehfest mit einem abtriebsseitigen Bauteil verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rampenelement (16) gegenüber dem zweiten Rampenelement (17) in axialer Richtung verschiebbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rampenelement (17) gemeinsam mit dem ersten Rampenelement (16) in axialer Richtung verschiebbar ist, jedoch das zweite Rampenelement (17) mit einem antriebsseitigen Bauteil drehfest verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur Dämpfungskopplung wenigstens eine Federeinheit (15) umfassen, die sich in Umfangsrichtung betrachtet am Primärteil (7) und einem drehfest mit dem Ausgang der Vorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen verbundenen Sekundärteil (8) in Umfangsrichtung abstützt.
Kraftübertragungseinrichtung (25), umfassend einen Eingang (E) und einen Ausgang (A), eine hydrodynamische Komponente (26) und eine der hydrodynamischen Komponente (26) zugeordnete Einrichtung (30) zur Überbrückung des hydrodynamischen Leistungsflusses, umfassend eine erste mit dem Eingang (E) verbundene Reibflächenanordnung (32) und eine mit dieser über eine Betätigungseinrichtung (35) in Wirkverbindung bringbare zweite Reibflächenanordnung (33), die mit dem Ausgang (A) wenigstens mittelbar drehfest verbunden ist und eine Vorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zwischen dem Ausgang der Einrichtung (30) zur Überbrückung und dem Ausgang (A) der Kraftübertragungseinrichtung (25).
Kraftübertragungseinrichtung (25) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rampenelement (16) mit der Betätigungseinrichtung (35) eine bauliche Einheit bildet.
Kraftübertragungseinrichtung (25) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rampenelement (16) der zweiten Reibflächenanordnung (33) eine bauliche Einheit bildet.
Kraftübertragungseinrichtung (25) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (52) vom Zwischenraum zwischen der Vorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen und der hydrodynamischen Komponente (26) gebildet wird.