DE10024281A1

DE10024281A1 - Drehschwingungsgedämpftes Getriebe

Info

Publication number: DE10024281A1
Application number: DE2000124281
Authority: DE
Inventors: Peter Schiele
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2001-11-22

Abstract

Das drehschwingungsgedämpfte Getriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit Lepelletier-Radsatz ohne hydrodynamischen Wandler und mit in das Getriebe integrierter Anfahrkupplung, das ein Zweimassenschwungrad mit Planetenübersetzung aufweist, ist mit einem in das Getriebe integriertem Torsionsdämpfer versehen, der zwischen Getriebeeingangswelle und einem ersten Radsatz angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein drehschwin gungsgedämpftes Getriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit Lepelletier-Radsatz ohne hydrodynamischen Wandler und mit in das Getriebe integrierter Anfahrkupplung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der periodische Verbrennungsprozeß von Hubkolbenmoto ren erzeugt systembedingt Drehschwingungen. Diese übertra gen sich auf das Getriebe, den Antriebsstrang und die ange triebene Achse. Die Kupplung verbindet den Motor kraft schlüssig mit dem Getriebe. Neben dieser eigentlichen Funk tion hat die Kupplungsscheibe mit dem darin integrierten Torsionsdämpfer aber auch die Aufgabe, die auftretenden Schwingungen zu dämpfen. Damit können die unerwünschten Begleiterscheinungen, wie Getrieberasseln und Dröhnen der Karosserie vermieden oder zumindest reduziert werden. Theo retisch ist die vollständige Dämpfung durch eine entspre chende Steifigkeit des Torsionsdämpers leicht zu bewerk stelligen. In der Praxis ist dies aber durch den zur Verfü gung stehenden Raum in der Kupplung undurchführbar.

Störende Geräusche beeinträchtigten den Komfort und sorgen in zunehmendem Maße für hohe Gewährleistungskosten bei den Automobilherstellern. Verantwortlich dafür sind Gewichtsreduzierungen und die Optimierung der Fahrzeuge im Windkanal. Geringere Windgeräusche lassen andere Ge räuschquellen stärker hervortreten und führen zu Beanstan dungen. Motoren, die auf hohes Drehmomentniveau bei niedri gen Drehzahlen ausgelegt sind, tragen zu mehr Schwingungen bei. Die Schwingungsdämpfung aber ist problematisch, da sich der Drehzahlbereich des Motors mit der Resonanzfre quenz des Antriebsstrangs überschneidet.

Die als Drehschwingungsdämpfer wirkenden Torsionsdämp fer werden vorwiegend in Handschaltgetrieben in Verbindung mit dem Schwungrad und der Kupplungsscheibe zwischen dem Motor und dem Getriebe eingebaut. Ferner werden auch bei Automatgetrieben, insbesondere im Zusammenhang mit Diesel motoren Torsionsdämpfer, im hydrodynamischen Wandler an der Wandlerkupplung verwendet, um die Drehungleichförmigkeit bei geschlossener Wandlerkupplung vom Triebstrang zu ent koppeln. Dies ist erforderlich, um die Anforderungen an den Komfort, d. h. geringes Brummen und Dröhnen im Fahrzeug, sowie die Verbrauchsreduktion durch frühes Schließen der Wandlerkupplung erfüllen zu können.

Durch das Prinzip des Zweimassenschwungrades, durch welches das konventionelle Kupplungsschwungrad in zwei Scheiben unterteilt wird, von denen der eine Teil mit der Kurbelwelle verbunden ist und dadurch das Massenträgheits moment des Motors erhöht, während der andere Teil dem Ge triebe zugeordnet wird und dort das Massenträgheitsmoment erhöht, läßt sich eine geänderte Zuordnung der Massenträg heitsmomente und damit eine Verschiebung der Resonsanzdreh zahl erreichen. Wird das Getriebemassenträgheitsmoment er höht, so sinkt die Resonanzdrehzahl unter die Leerlaufdreh zahl und liegt damit außerhalb des Betriebsdrehzahlbereichs des Motors. Schwingungen und damit laute Geräusche können dann nicht mehr entstehen.

Ein Beispiel eines Planeten-Zweimassenschwungrades ist in der Schrift System Partners 99 in einem Artikel "Das Sachs-Planeten-Zweimassenschwungrad" von Benedikt Schauder und Bernhard Schierling auf Seiten 64 bis 70 beschrieben. Der wesentliche Anteil des Momentenflusses bei diesem be kannten Planeten-Zweimassenschwungrad wird über das Primär schwungrad und einen Federsatz an ein Hohlrad weitergelei tet, welches direkt mit der Sekundärschwungmasse verbunden ist. Im Federsatz erfolgt eine starke Reduzierung der Dre hungleichförmigkeit. Die Räder des zugeordneten Planetenge triebes werden bei hohen Drehungleichförmigkeiten stark beschleunigt und wirken durch ihren Trägheitswiderstand und ihre Dämpfung diesen Schwingungen entgegen. Dabei sind die Planetenräder durch Wellfedern axial vorgespannt, wobei die Lagerung dieser Räder auf Achszapfen erfolgt, die beim Um formen des Primärbleches einbaufertig gezogen werden. Zwi schen Primär- und Sekundärmasse ist eine Gleitlagerung vor gesehen, wobei Axiallagerung und Radiallagerung getrennt voneinander ausgeführt sind.

Ein weiteres Beispiel eines Zweimassenschwungrades mit Torsiondämpfung ist aus der DE-A 198 41 495 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung zur Drehmomentübertragung und zur Tor sionsdämpfung weist eine erste Schwungscheibe und eine zweite Schwungscheibe auf, wobei die beiden Schwungscheiben koaxial zueinander angeordnet sind, sich um eine gemeinsame Achse drehen und relativ gegeneinander verdrehbar sind. Zwischen den beiden Schwungscheiben ist ein Torsionsdämpfer angeordnet, der eine mit entweder der ersten Schwungscheibe oder der zweiten Schwungscheibe rotierende Mitnehmerschei beneinheit, eine mit der jeweils anderen Schwungscheibe rotierende Dämpfernabe und eine zwischen der Mitnehmer scheibeneinheit und der Dämpfernabe eine elastische Ver drehbarkeit gegeneinander ermöglichende Federeinheit auf weist. Die Mitnehmerscheibeneinheit weist einen radialen äußeren Umfang und einen radialen inneren Umfang bezüglich der Achse auf, mit einer unmittelbar an dem radialen inne ren Umfang der Mitnehmerscheibeneinheit angeordneten ersten Kupplung, welche die Mitnehmerscheibeneinheit mit einer der Schwungscheiben verbindet und mit einer unmittelbar an dem radialen äußeren Umfang der Mitnehmerscheibeneinheit ange ordneten zweiten Kupplung, welche die Mitnehmerscheibenein heit mit einer der Schwungscheiben verbindet.

Damit soll eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung und zur Torsionsdämpfung mit hoher und stabiler Strukturfe stigkeit zwischen einer Antriebsscheibeneinheit des Tor sionsdämpfers und der sich daran anschließenden Schwungs cheibe ermöglicht werden.

Ein weiteres Beispiel einer Torsionsdämpfung für Kraftfahrzeuge ist aus der DE A 199 39 097 bekannt. Der darin beschriebenen Torsionsdämpfer weist zwei koaxial drehbar zueinander gelagerte Teile mit zwischen ihnen ein gefügten umfangsmäßig wirksamen elastischen Mitteln auf, die in einem ringförmigen Hohlraum aufgenommen sind, der um eine mittige Nabe eines der Teile herum ausgebildet ist, mit einem an dieser Nabe angeordneten Zentriertmittel zur Zentrierung des anderen Teils und einer Reibungseinheit, die eine Reibscheibe umfaßt, die mit Spiel mit einem der Teile in Eingriff kommt und gegen eine Reibfläche des ande ren Teils unter der Beanspruchung durch ein axial wirksames elastisches Mittel angedrückt wird. Der um die mittige Nabe herum verfügbare Zwischenraum, der sich axial zwischen ei nem Flansch des Teils, der ihn trägt, und einer Auflage scheibe erstreckt, wird vollständig von der Reibungseinheit eingenommen, wobei ein Innenring des anderen Teils und das Zentriermittels dieses Rings wenigstens einen L-förmigen Lagerring mit einem radialen Schenkel umfassen, der ein axiales Sicherungsmittel bildet. Dadurch soll mit einem Minimum an Mitteln eine kompakte und effiziente Baueinheit gebildet werden, die die Möglichkeit einer Platzeinsparung im Bereich der Achse des Dämpfers bietet, vor allem durch die Möglichkeit, den Innenring an die mittige Nabe anzunä hern, wobei er gleichzeitig derart angeordnet ist, dass gegenüber dem Flansch, der diese Nabe trägt, eine ringför mige Aufnahme für Elemente der Reibungseinheit, sowie eine geeignete Reibauflagefläche gebildet werden.

Bei einem Getriebekonzept ohne hydrodynamischen Wand ler, bei dem der Anfahrvorgang über eine im Getriebe inte grierte Schaltkupplung erfolgt, kann weiterhin ein Tor sionsdämpfer zwischen Motor und Getriebe eingesetzt werden, jedoch muß dieser Torsionsdämpfer aufwendig gekapselt sein, um die Fettfüllung im Torsionsdämpfer über dessen gesamte Lebensdauer zu erhalten und ein Eindringen von Schmutz zu verhindern. Zudem ist die motorseitige rotatorische Masse relativ gering oder muß zusätzlich erhöht werden, um einen zufriedenstellenden Motorrundlauf zu gewährleisten. Zusätz liche rotatorische Trägheiten, die am Triebstrang rein aus Komfortgründen vorgesehen werden, verschlechtern jedoch die Triebstrangdynamik und erhöhen das Gewicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dreh schwingungsgedämpftes Getriebe für Kraftfahrzeuge vorzu schlagen, bei dem keine zusätzlichen rotatorischen Motor trägheitsmomente erforderlich sind, bei dem die Kapselung und die Fettfüllung des Torsionsdämpfer entfallen, das ein günstiges Verhältnis der rotatorischen Massen vor und hin ter dem Torsionsdämpfer aufweist und bei dem die rotatori schen Massen zur Vergrößerung des Wirkungsbereiches verän derbar sind.

Ausgehend von einem Getriebe der eingangs näher ge nannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestal tungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung sieht also vor, dass in einem dreh schwingungsgedämpften Getriebe für Kraftfahrzeuge, das ins besondere ein Getriebe mit Lepelletier-Radsatz ist, in dem eine Anfahrkupplung integriert ist, sodass der hydrodynami sche Wandler entfällt und das einem Zweimassenschwungrad mit Planetenübersetzung zugeordnet ist, der Torsionsdämpfer in das Getriebe dadurch integriert ist, dass er zwischen Getriebeeingangswelle und dem ersten Radsatz angeordnet ist.

Die Integration des Torsionsdämpfers, d. h. des Dreh schwingungsdämpfers in das Getriebe bietet den Vorteil, dass keine zusätzlichen rotatorischen Motorträgheitsmomente erforderlich sind, da die feste Anbindung der Getriebeein gangswelle an den Motor und die Anbindung des integrierten Torsionsdämpfers an die Getriebeeingangswelle das rotatori sche Motorträgheitsmoment erhöht, indem die vorhandenen Massen von Getriebebauteilen als Primärschwungmassen mit verwendet werden.

Es ist ferner keine Fettfüllung und keine Kapselung des Torsionsdämpfer erforderlich, da die Schmierung vom Getriebeölkreislauf mit übernommen wird, wodurch ein deut lich geringerer Bauaufwand bei gleicher Funktion erzielbar ist.

Ein weiterer Vorteil besteht in dem günstigen Vehält nis der rotatorischen Massen vor und nach dem Torsionsdämp fer, wodurch dieser leichter abstimmbar ist und der Appli kationsaufwand verringert wird.

Der integrierte Torsionsdämpfer ist zugleich als hy draulisch unterstützt wirkender Torsionsdämpfer realisier bar, beispielsweise in Form eines hydraulisch unterstützten Federdämpfers (System H. T. D.).

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Lepelletier-Getriebekonzept mit inte griertem Torsionsdämpfer mit zusätzlichem Planetensatz;

Fig. 2 ein Lepelletier-Getriebekonzept mit inte griertem Torsionsdämpfer und Darstellung der motorseitigen und abtriebsseitigen rotatori schen Trägheiten für den vierten Gang und

Fig. 3 ein Lepelletier-Getriebekonzept mit inte griertem Torsionsdämpfer und Darstellung der motorseitigen und abtriebsseitigen rotatori schen Trägheiten für den vierten Gang.

Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich insbesondere für ein Getriebe mit Lepelletier-Radsatz, da hierbei der Torsionsdämpfer problemlos zwischen Getriebeeingangswelle und dem ersten Radsatz eingebaut werden kann, wie aus Fig. 1 bis 3 hervorgeht. Die beiden benötigten Massen eines Zweimassenschwungrades sind hierbei bereits vorhanden, d. h. zum einen die Getriebeeingangswelle samt den motor seitigen rotatorischen Massen und zum anderen die rotatori schen Massen des ersten und des zweiten Radsatzes samt dem Triebstrang. Zudem ist durch den ersten Radsatz schon eine Planetenradübersetzung vorhanden, welche vom ersten bis dritten Gang wirksam ist, wobei die mit E bezeichnete Kupp lung nicht geschaltet ist (Fig. 1 und 2). Ab dem vierten Gang ist die Kupplung E geschaltet (Fig. 3), wodurch sich die rotatorische Massenträgheit nach dem Torsionsdämpfer wesentlich ändert und der Wirkungsbereich des Torsionsdämp fers somit in gangabhängige Bereiche unterteilt wird, d. h. dass die rotatorischen Massenträgheiten jeweils gangabhän gig sind, wie es aus den beigefügten Fig. 2 und 3 für den ersten Gang und den vierten Gang ersichtlich ist.

Damit kann die Anforderung an veränderbare rotatori sche Massen zur Vergrößerung des Wirkbereiches problemlos erfüllt werden.

Der Torsionsdämpfer kann als hydraulisch wirkender Dämpfer ausgebildet sein, da er an die Getriebehydraulik anbindbar ist oder an die Ölversorgung durch dynamischen Druck mit einem Auffangblech und rotierender Getriebeein gangswelle. Damit kann die Dämpfung drehzahlabhängig und/oder momentenabhängig eingestellt werden und erfolgen. Der Torsionsdämpfer kann auch als hydraulisch unterstützter Federdämpfer ausgebildet sein, wie es in den Fig. 1 bis 3 angedeutet ist. Es ist ferner eine Dämpfung durch Reibele mente denkbar, die an und für sich bekannt sind.

Die Integration des Torsionsdämpfers ins Getriebe kann auch bei Schaltgetrieben und herkömmlichen Automatgetrieben mit hydraulischem Wandler, Strömungskupplung oder Anfahr kupplung erfolgen.

Claims

1. Drehschwingungsgedämpftes Getriebe für Kraftfahr zeuge, insbesondere mit Lepelletier-Radsatz ohne hydrodyna mischen Wandler und mit in das Getriebe integrierter An fahrkupplung, das ein Zweimassenschwungrad mit Planeten übersetzung aufweist, dadurch gekennzeich net, dass in das Getriebe ein Torsionsdämpfer inte griert ist, der zwischen Getriebeeingangswelle und einem ersten Radsatz angeordnet ist.

2. Drehschwingungsgedämpftes Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tor sionsdämpfer in den ersten Radsatz integriert ist.

3. Drehschwingungsgedämpftes Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer ein hydraulischer Dämpfer ist, der mit der Getriebehydraulik verbunden ist.

4. Drehschwingungsgedämpftes Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadrch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer ein hydraulisch unterstütztes Federelement ist.

5. Drehschwingungsgedämpftes Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer Reibelemente aufweist.

6. Drehschwingungsgedämpftes Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass der Torsionsdämpfer mit der Getriebehydrau lik oder der Ölversorgung zur drehzahlabhängigen und/oder momentenabhängigen Einstellung der Dämpfungswirkung verbun den ist.