Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinan- der verdrehbar sind, einen Antriebsstrang mit einer solchen Drehmomentübertragungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebsstranges.

Durch die stoßweise Kraftübertragung vom Kolben über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle werden im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges prinzipbedingt kurzzeitig Drehmomentspitzen und dadurch Drehmomentschwankungen erzeugt, die zu Ge- räuschentwicklungen und Verschleiß führen können. Zur Dämpfung der Drehschwingungen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen ist eine Vielzahl von Drehschwingungsdämpfern bekannt. Statt heute nicht mehr verwendeter großer träger Massen als Schwungräder werden üblicherweise Zweimassenschwungräder (ZMS), Fliehkraftpendel (FKP) oder Kombinationen daraus verwendet. Bei einem Zweimassen- Schwungrad wird neben der Bogenfedern zur Kopplung der Primär- mit der Sekundärseite ein Reibungsdämpfer, meist basierend auf trockener Reibung, als zusätzlicher Dämpfer zwischen Primär- und Sekundärseite angeordnet.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit verbesserten, insbesondere steuerbaren, Dämpfungseigenschaften bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antriebsstrang mit verbesserter Dämpfung sowie ein verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen.

Dieses Problem wird durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 , einen Antriebsstrang nach Anspruch 9 sowie ein Arbeitsverfahren nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, die gegen die Kraft eines Energiespeichers relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Primärseite und die Sekundärseite durch einen Reibungsdämpfer, dessen Dämpfungseigen- Schäften im Betrieb steuerbar sind, miteinander gekoppelt sind. Der Reibungsdämpfer ist vorzugsweise ein viskoser Dämpfer oder umfasst neben einem Dämpfer mit trockener Reibung einen steuerbaren viskosen Dämpfer.

Der viskose Reibungsdämpfer umfasst vorzugsweise ein elektrorheologisches Medium. Durch die Verwendung des elektrorheologischen Mediums als viskoses Medium in einem viskosen Dämpfer kann die viskose Dämpfung gesteuert oder geregelt werden. Unter Theologischen Eigenschaften eines Mediums wie einer Flüssigkeit wird dessen Verformungs- und Fließverhalten verstanden. Elektrorheologische Flüssigkeiten (ERF) besitzen die Fähigkeit, ihre Theologischen Eigenschaften unter dem Ein- fluss meist eines elektrischen oder auch eines magnetischen Feldes zu verändern. Hierbei erhöht sich die scheinbare Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit mit steigender Feldstärke. Dieser Effekt stellt sich mit einer hohen Dynamik und in einer kurzen Ansprechzeit ein. Die Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit kann daher durch ein elektrisches Steuersignal und eine entsprechende Umsetzung des Steuersignals in ein elektrisches Feld sehr schnell und mit einem großen Dynamikbe- reich gesteuert werden.

Elektrorheologische Flüssigkeiten bestehen meist aus einer Suspension

polarisierbarer Partikel und einer nichtleitenden Trägerflüssigkeit. Die Größe der Partikel relevanter Flüssigkeiten beträgt 1 ...15 μιτι und ihr Volumenanteil 30 bis 50 %.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind physikalischen Eigenschaften des elektrorheologischen Mediums durch ein elektrisches Ausgangssignal veränderbar ist, das von einem (mitrotierenden) Empfänger bereitgestellt wird, der mit einem (karosseriefesten) Sender, der durch ein elektrisches Eingangssignal oder Steuersignal steuerbar ist, veränderbar.

Die mittels Funkstrecke an das mechatronische Dämpfersystem übertragenen elektri- sehen oder magnetischen Steuersignale werden durch das elektrorheologisch arbeitende Medium verstärkt und zur Beeinflussung der Dämpferfunktion verwendet.

Der Energiespeicher umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens eine Feder, die Primärseite und Sekundärseite miteinander verbindet, wobei das

elektrorheologische Medium die Feder zumindest teilweise umgibt und dabei als Rei- bungsdämpfer, insbesondere viskoser Reibungsdämpfer, wirkt. Das

elektrorheologische Medium ersetzt oder ergänzt das Schmierfett zur Schmierung der Feder, die insbesondere eine Bogenfeder oder eine Anordnung von koaxialen Bogenfedern ist. Über die veränderbare Viskosität des Schmiermittels wird eine zusätzliche viskose Reibung zwischen den koaxialen Bogenfedern sowie zwischen den (äußeren) Bogenfedern und der Primärseite sowie der Sekundärseite bewirkt.

Der Reibungsdämpfer umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung ein mit der Primärseite gekoppeltes Dämpferlager und einen mit der Sekundärseite gekoppelten Gleitflansch, die jeweils Flächen umfassen, die durch einen Spalt voneinander beabstandet gegeneinander verschiebbar und/oder verdrehbar sind, wobei der Spalt zumindest teilweise mit dem elektrorheologischen Medium gefüllt ist. Der Spalt ist vorzugsweise als umlaufende Nut ausgebildet. Das Dämpferlager und der Gleitflansch sind jeweils eigenständige Teile der Primär- bzw. Sekundärseite und können daher bezüglich ihrer Geometrie und Anordnung für ihren Einsatzzweck als Dämpferelemente optimiert werden. Der Gleitflansch ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine Scheibe, die in eine zumindest teilweise umlaufenden Nut des Dämpferlagers an der Primärseite ragt. Diese Anordnung kann auch geometrisch umgekehrt sein. Eine derartige Gestaltung lässt sich einfach und kostengünstig fertigen und montieren.

Der Reibungsdämpfer umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung ein zwischen Primärseite und Sekundärseite angeordnetes Wälzlager, wobei das

elektrorheologische Medium zumindest in Teilen des Wälzlagers aufgenommen ist und dabei als viskoser Reibungsdämpfer wirkt. Das Wälzlager ein zwischen Primärseite und Sekundärseite wird also zusätzlich zum Einbringen viskoser Dämpfung in das System verwendet. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Bauelement, abgesehen von der elektrischen Ansteuerung des elektrorheologischen Mediums, mit zusätzlich benötigtem Bauraum vorzusehen ist. Diese Variante beansprucht daher nur minimalen zusätzlichen Bauraum.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung umfasst in einer Ausführungsform der Erfin- dung Mittel zur Erzeugung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes, wobei das Feld zumindest Teile des elektrorheologischen Mediums des Reibungsdämpfers durchdringt. Die Mittel sind insbesondere Platten (Kondensatorplatten) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes oder Spulen zur Erzeugung eines magnetischen Feldes oder Kombinationen davon. Die elektrische Energie zur Erzeugung des jeweiligen Feldes kann über Drähte und Schleifkontakte oder insbesondere Berührungslos beispielsweise über magnetische Übertragungsmittel auf die rotierenden Baugruppen übertragen werden.

Das oben genannte Problem wird auch gelöst durch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges umfassend eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebsstranges bei dem durch Steuerung des elektrischen Eingangssignals des Senders die Dämpfungseigenschaf- ten, insbesondere eine viskose Dämpfung, des Reibungsdämpfers aufgrund eines gemessenen und/oder simulierten Betriebszustandes des Antriebsstranges gesteuert wird.

Im Dämpfer befindet sich erfindungsgemäß ein elektrorheologisch arbeitendes Medium, welches durch Anlegen elektrischer oder magnetischer Signale seine Viskosität nennenswert ändern kann. Durch das elektrorheologische Medium können Bauteile im Dämpfer ge- oder entkoppelt bzw. kann deren Übertragungsverhalten wesentlich be- einflusst werden. So kann zum Beispiel ein Kopplung/Entkopplung von Massen (Pri- mär- und Sekundärmasse) oder Reibelementen (Reibsteuerscheibe) erfolgen oder es können zum Beispiel Federspeicher hinsichtlich ihrer Federsteifigkeit verändert werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass das Dämpferfett elektrorheologische Eigenschaften besitzt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das elektrorheologische Medium unabhängig vom Dämpferfett ist. Das elektrorheologische Medium in Ringräumen mit engen Beabstandungen (< 10 mm) zum zu beeinflussenden Bauteil arbeitet, wobei das zu beeinflussende Bauteil ein weitgehend ringförmiger Flansch sein kann. Der Schmierstoff des Dämpferlagers besitzt dazu elektrorheologische Eigenschaften.

Die Übertragung von Informationen und Steuerungssignalen an das Dämpfersystem erfolgt vorzugsweise über eine Funkstrecke . Neben Informationen/Signalen kann auch Energie über diese Strecke an das rotierende Bauteil übertragen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Drehmomentübertragungseinrichtung in einer Schnittdarstellung als

Prinzipskizze,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Drehmomentübertragungseinrichtung in einer Schnittdarstellung als

Prinzipskizze,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Drehmomentübertragungseinrichtung in einer Schnittdarstellung als

Prinzipskizze.

Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung 1 . Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 wird in Einbaulage im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Fahrzeugkupplung angeordnet. Das von dem Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment wird über die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 und die Fahrzeugkupplung auf ein Schaltgetriebe und von diesem über ein Differenzial und weitere Antriebswellen auf angetriebene Räder eines Kraftfahrzeuges übertragen. Die Drehmomentübertragungseinrichtung überträgt das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors somit auf die Antriebsräder. Mittels der Fahrzeugkupplung kann das An- triebsmoment wahlweise unterbrochen werden und mittels des Fahrzeuggetriebes können unterschiedliche Übersetzungen eingestellt werden. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse R. Die Rotationsachse R ist auch die Rotationsachse der Kurbelwelle des nicht dargestellten Verbrennungsmotors. Im Folgenden wird unter der axialen Richtung eine Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der ra- dialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse R verstanden. Die Um- fangsrichtung ist eine Drehung um die Rotationsachse R.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 umfasst im Wesentlichen ein Zweimassenschwungrad 2, dessen Primärseite 3 mit der nicht dargestellten Kurbelwelle ver- bunden, beispielsweise verschraubt ist, und dessen Sekundärseite 4 mit einer Sekundärschwungmasse 5 verbunden ist. Die Sekundärschwungmasse 5 ist zugleich Eingangsteil der nicht dargestellten Fahrzeugkupplung. Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst einen Federaufnahmeraum 6, in dem Bogenfedern 7 als Energiespeicher angeordnet sind. Die Primärseite 3 ist das Eingangsteil der Drehmomentübertragungs- einrichtung 1 und wird in Einbaulage mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verschraubt. Die Bogenfedern 7 stützen sich jeweils mit einem Federende an der Primärseite und mit dem anderen Federende an einem Sekundärflansch 8 ab. Der Sekundärflansch 8 ist mit der Sekundärschwungmasse 5 fest verbunden, beispielsweise vernietet. Der Sekundärflansch 8 ist gegen die Kraft der Bogenfedern 7 als Energie- Speicher relativ zur Primärseite 3 verdrehbar, so dass bei einer Relativverdrehung die Bogenfedern 7 als Energiespeicher Energie aufnehmen und wieder abgeben können und so als Schwingungstilger wirken. Der Federaufnahmeraum 6 wird gebildet, indem ein Primärmassedeckel 10 mit einem Primärmasseflansch 9 verschweißt wird, wobei ein torusförmig umlaufender Federaufnahmeraum 6 entsteht. Der Federaufnahme- räum 6 kann radial nach innen abgedichtet sein, so dass ein komplett nach außen abgedichteter Federaufnahmeraum 6 entsteht. Eine derartige vollständige Abdichtung ist aber nicht zwingend.

Die Sekundärschwungmasse 5 ist gegenüber der Primärseite 3 mit einem Lager 1 1 , das ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager, Nadellager oder dergleichen, aber auch ein Gleitlager sein kann, gelagert und zentriert. Erfindungsgemäß ist nun vorge- sehen, dass in dem Federaufnahmeraum 6 ein elektrorheologisches Medium 12, zum Beispiel als Dämpferfett, eingebracht ist. Da elektrorheologische Medium kann von einer Konsistenz sein, das dieses nicht aufgrund der Schwerkraft aus dem oberen Bereich des Federaufnahmeraums 6 herausfließt, alternativ kann wie zuvor dargestellt der Federaufnahmeraum 6 entsprechend abgedichtet sein.

Die Sekundärseite 4 ist mit einem Empfänger 13 versehen, der ein elektromagnetisches Signal 19 eines Senders 14, der drehfest am Fahrzeug angeordnet ist, empfangen kann. Der mitrotierende Empfänger 13 setzt ein elektromagnetisches Signal, das durch den Sender 14 übertragen worden ist, in eine elektrische Stellgröße um, mit der die Viskosität des elektrorheologischen Mediums 12 verändert werden kann. Diese Umsetzung erfolgt beispielsweise über Kondensatorplatten, die ein elektrisches Feld erzeugen, oder über Spulen zur Erzeugung eines magnetischen Feldes. Durch ein auf Sender 14 angelegtes elektrisches Steuersignal, das durch ein hier nicht dargestelltes Steuergerät in dem Fahrzeug bereitgestellt wird, kann die Viskosität des elektrorheo- logischen Mediums 12 verändert werden, so dass die viskose Dämpfung des Zweimassenschwungrades 2 verändert wird.

Fig. 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel. Es entspricht im Wesentlichen dem der Fig. 1 mit dem Unterschied, dass die Sekundärseite mit einem scheibenförmigen Gleitflansch 16 versehen ist, der mit einem an der Primärseite 3 angeordneten Dämp- ferlager 17, welches mit dem elektrorheologischen Medium 12 versehen ist, zusammenwirkt. Bei einer Relativverdrehung der Primärseite 3 gegenüber der Sekundärseite 4 gleitet der Gleitflansch 16 in einem Spalt des Dämpferlagers 17 gegen die Viskosität des elektrorheologischen Mediums 12. Die Eigenschaften des elektrorheologischen Mediums 12, insbesondere dessen Viskosität, können wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 über ein elektrisches Signal, das von einem Sender 14 zu einem Empfänger 13 übertragen wird, gesteuert werden. Der Spalt ist so breit, dass der Abstand der Wände des Dämpferlagers 17 gegenüber dem Dämpferflansch 16 kleiner als 10 mm ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das im Wesentli- chen dem der Fig. 1 entspricht. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das elektrorheologische Medium 12 hier als Lagerschmierstoff in dem Lager 11 angeordnet und kann wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen in seinen Eigenschaften, insbesondere seiner Viskosität, über ein elektrisches Signal, das von einem Sender 14 auf einen Empfänger übertragen wird, gesteuert werden.

Bezugszeichenliste Drehmomentübertragungseinrichtung

Zweimassenschwungrad

Primärseite

Sekundärseite

Sekundärschwungmasse

Federaufnahmeraum

Bogenfedern

Sekundärflansch

Primärmasseflansch

Primärmassedeckel

Lager

elektrorheologisches Medium

Empfänger

Sender

Steuersignal

Gleitflansch

Dämpferlager

elektromagnetisches Signal