DE102007044474A1 - Dual-mass flywheel for drive train of motor vehicle, has two inertial masses connected with respect to each other with elastic effect in rotation via spring unit that has coupling characteristic continuously varied by positioning unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer primären Schwungmasse und einer sekundären Schwungmasse. Die primäre und die sekundäre Schwungmasse sind dabei über eine Federeinheit drehelastisch miteinander verbunden.The The present invention relates to a dual mass flywheel for a Powertrain of a motor vehicle with a primary flywheel and a secondary one Flywheel. The primary and the secondary Inertia are about one Spring unit torsionally connected to each other.
Zweimassenschwungräder der eingangs genannten Art werden in Kraftfahrzeugen zur Dämpfung von Drehschwingungen zwischen dem Motor und dem Antriebsstrang eingesetzt. Bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe kann beispielsweise die primäre Schwungmasse drehfest mit einer Kurbelwelle des Kraftfahrzeugs verbunden werden, während die sekundäre Schwungmasse drehfest mit einer Kupplung verbunden wird. Die Drehschwingungen der primären Schwungmasse werden dank der Federeinheit nur abgeschwächt an die sekundäre Schwungmasse übertragen. Lediglich bei Drehschwingungen im Bereich der Resonanzfrequenz des Zweimassenschwungrades kann es zu einer unerwünschten Verstärkung der Drehschwingungen anstatt einer Abschwächung kommen. Die Resonanzfrequenz des Zweimassenschwungrades und damit die Dämpfungswirkung bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Motors sind abhängig von der Kopplungscharakteristik der Federeinheit. Je weicher die Federung ist (flache Federkennlinie), desto niedriger ist bei gegebenem Trägheitsmoment die Resonanzfrequenz des Zweimassenschwungrades, so dass es auch bei niedrigen Drehzahlen nicht zu einer unerwünschten Verstärkung der Drehschwingungen kommen kann und im Betriebsbereich – also bei höheren Drehzahlen – eine bessere Isolationswirkung er zielt wird, da sich der Betriebsbereich weiter im überkritischen Bereich der Resonanzkurve befindet. Allerdings kann die Federung schon allein wegen des begrenzten Bauraumes, der nicht für entsprechend lange Federwege ausreicht, nicht beliebig weich gewählt werden. Ein weiteres Problem bei der Wahl einer geeigneten Kopplungscharakteristik sind die unterschiedlichen Anforderungen bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors. Bisher ist es nicht gelungen, Zweimassenschwungräder zu konstruieren, die in allen Betriebszuständen des Motors eine optimale Abschwächung der Drehschwingungen bewirken können. Insbesondere bei den sehr niedrigen Schwingungsfrequenzen beim Starten des Motors ist die mit einem herkömmlichen Zweimassenschwungrad erzielbare Dämpfung nicht zufrieden stellend.Dual mass flywheels the The aforementioned type are used in motor vehicles for damping of Torsional vibrations between the engine and the drive train used. In a vehicle with a manual transmission, for example, the primary flywheel rotatably connected to a crankshaft of the motor vehicle, while the secondary Flywheel is rotatably connected to a clutch. The torsional vibrations the primary Flywheels are only attenuated thanks to the spring unit secondary Transferred flywheel. Only with torsional vibrations in the range of the resonance frequency of the Dual mass flywheel can lead to unwanted amplification of Torsional vibrations instead of a weakening come. The resonance frequency of the dual mass flywheel and thus the damping effect at different Operating conditions of the motor depend on the coupling characteristic the spring unit. The softer the suspension (flat spring characteristic), the lower is the resonance frequency for a given moment of inertia the dual mass flywheel, allowing it even at low speeds not to an undesirable reinforcement the torsional vibrations can come and in the operating range - ie at higher speeds - a better one Isolation effect he aims, as the operating range continues in the supercritical Area of the resonance curve is located. However, the suspension can just because of the limited space, which is not appropriate long spring travel is sufficient, not arbitrarily soft to be selected. Another problem in choosing a suitable coupling characteristic are the different requirements for different operating states of the Engine. So far, it has not been able to construct dual-mass flywheels that in all operating states of the engine an optimal attenuation can cause the torsional vibrations. Especially at the very low vibration frequencies at startup the engine is the one with a conventional dual-mass flywheel achievable damping not satisfactory.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zweimassenschwungrad der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen immer eine optimale Abschwächung der unerwünschten Drehschwingungen zu gewährleisten vermag und hierbei einen einfachen Aufbau besitzt.Of the The present invention is therefore based on the object, a dual mass flywheel to provide the type mentioned, which at different operating conditions always an optimal mitigation of the undesirable To ensure torsional vibrations able and has a simple structure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Zweimassenschwungrad eine Stelleinrichtung aufweist, und die Kopplungscharakteristik der Federeinheit kontinuierlich veränderlich ist.These Task is inventively characterized solved, that the dual mass flywheel has an adjusting device, and the coupling characteristic of the spring unit is continuously variable.
Die Kopplungscharakteristik der Federeinheit kann somit über die Stelleinrichtung aktiv verändert und an die zu einem bestimmten Zeitpunkt herrschenden Betriebsbedingungen angepasst werden. Beispielsweise kann beim Starten des Motors eine weichere Federung zur Verfügung gestellt werden als bei hohen Drehzahlen.The Coupling characteristic of the spring unit can thus on the Actuator actively changed and the operating conditions prevailing at a given time be adjusted. For example, when starting the engine a softer Suspension available be made as at high speeds.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung zu entnehmen.advantageous embodiments The present invention is the subclaims and the following See description.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist über die Stelleinrichtung eine Vorspannung wenigstens eines Federelements der Federeinheit veränderlich. Hierbei handelt es sich um eine einfache Möglichkeit, die Kopplungscharakteristik der Federeinheit zu verändern. Durch Anlegen einer Vorspannung kann der globale Verdrehwinkel klein gehalten werden, und zwar bei gleichzeitig im Arbeitspunkt kleiner Steifigkeit. Eine Stelleinrichtung, mittels derer eine Vorspannung eines Federelements verändert werden kann, lässt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand realisieren. Beispielsweise kann das Federelement zwei Enden aufweisen, wobei das eine Ende mit der einen Schwungmasse in Wirkverbindung ist und das andere Ende mit der anderen Schwungmasse wirkverbunden ist. Um die Vorspannung des Federelements zu verändern, kann bei dieser Anordnung mittels der Stelleinrichtung eine Relativposition eines der Enden des Federelements bezüglich der zugeordneten Schwungmasse verändert werden.According to one preferred embodiment of Invention is over the adjusting device a bias of at least one spring element the spring unit variable. This is a simple way, the coupling characteristic to change the spring unit. By applying a bias, the global twist angle can be small be kept, while at the same time smaller in the operating point Rigidity. An adjusting device, by means of which a bias a spring element changed can be to realize themselves with comparatively little effort. For example, can the spring element having two ends, wherein the one end with the a flywheel is in operative connection and the other end with the other flywheel is operatively connected. To the bias of the To change spring element, can in this arrangement by means of the adjusting device a relative position one of the ends of the spring element with respect to the associated flywheel are changed.
Die Stelleinrichtung kann ein hydraulisches System oder einen Elektromotor umfassen. Sowohl ein Elektromotor als auch ein hydraulisches System eignen sich zum Antrieb einer Stelleinrichtung, beispielsweise um eine Vorspannung eines Federelements zu verändern. So kann über ein hydraulisches System ein Druck auf ein Ende eines Federelementes ausgeübt werden, um dessen Relativposition bezüglich einer diesem zugeordneten Schwungmasse zu verändern. Ein Elektromotor kann über ein Untersetzungsgetriebe ein Stellglied antreiben, beispielsweise einen Exzenter, der je nach seiner Position ein Ende des Federelements in Bezug auf die dem Federelement zugeordnete Schwungmasse verschiebt, so dass eine Vorspannung verändert wird. Ein solches Untersetzungsgetriebe ist dabei vorzugsweise koaxial zu einer Eingangswelle oder einer Ausgangswelle des Dreimassenschwungrades und diese umgreifend angeordnet.The adjusting device may comprise a hydraulic system or an electric motor. Both an electric motor and a hydraulic system are suitable for driving an adjusting device, for example, to change a bias of a spring element. Thus, pressure can be exerted on one end of a spring element via a hydraulic system in order to change its relative position with respect to a flywheel associated therewith. An electric motor can drive an actuator via a reduction gear, for example an eccentric which, depending on its position, shifts one end of the spring element with respect to the flywheel mass assigned to the spring element, so that a bias voltage is changed. Such a reduction gear is preferably coaxial with an input shaft or an output shaft of the three-mass flywheel and this order arranged gripping.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stelleinrichtung eine elektronische Regelungseinrichtung, welche die Vorspannung des Federelements in Abhängigkeit von einem Differenzverdrehwinkel zwischen der primären und der sekundären Schwungmasse regelt. Da der Verdrehwinkel von dem an das Zweimassenschwungrad anliegenden Drehmoment abhängt, kann die Kopplungscharakteristik des Zweimassenschwungrades damit an das anliegende Drehmoment und somit an die Motorlast angepasst werden.According to one preferred embodiment of Invention, the adjusting device comprises an electronic control device, which the bias of the spring element in response to a Differenzverdrehwinkel between the primary and the secondary Flywheel regulates. Since the angle of rotation of the to the dual mass flywheel applied torque can depend the coupling characteristic of the dual mass flywheel so the applied torque and thus be adapted to the engine load.
Vorzugsweise ist in der Regelungseinrichtung ein Sollwert für die Vorspannung abgespeichert, welcher von dem Differenzverdrehwinkel abhängt. Dieser Sollwert kann in Tabellenform oder in Form einer Formel zur Berechnung der Vorspannung aus dem Differenzverdrehwinkel hinterlegt sein.Preferably is stored in the control device, a desired value for the bias, which depends on the Differenzverdrehwinkel. This setpoint can be set in Table form or in the form of a formula for calculating the preload be deposited from the Differenzverdrehwinkel.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Messeinrichtung zum Messen eines Drehwinkels einer der Schwungmassen vorgesehen. Aus dem von dieser Messeinrichtung gelieferten Messwert kann dann ein Differenzverdrehwinkel berechet werden, welcher wie vorstehend beschrieben zum Regeln einer Vorspannung verwendet werden kann. Diese Vorgehensweise erlaubt eine sehr genaue und schnelle Bestimmung des momentanen Differenzverdrehwinkels.According to one embodiment The invention is at least one measuring device for measuring a Rotation angle provided one of the flywheels. From the one of this Measuring device supplied a differential torsion angle can then be calculated, which as described above for regulating a Preload can be used. This procedure allows a very accurate and fast determination of the instantaneous Differenzverdrehwinkels.
Alternativ ist es möglich, den Differenzverdrehwinkel nicht direkt durch eine Winkelmessung zu bestimmen, sondern aus einem Drehmoment zu berechnen. Auf Sensoren zur Winkelmessung kann bei dieser Ausführungsform verzichtet werden. Das Drehmoment kann beispielsweise von einer ohnehin vorhandenen Motorsteuerung berechnet werden. Diese Lösung ist kostengünstig und zudem einfach zu realisieren.alternative Is it possible, the Differenzverdrehwinkel not directly by an angle measurement but to calculate from a torque. On sensors for angle measurement can be omitted in this embodiment. The torque can, for example, from an already existing Engine control can be calculated. This solution is inexpensive and also easy to implement.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Federeinheit ein bezüglich einer Rotationsachse des Zweimassenschwungrads im Wesentlichen radial oder schräg zu einer radialen Ausrichtung angeordnetes Federelement. Besonders bevorzugt ist dabei eine Anordnung, bei der das Federelement von der Rotationsachse des Zweimassenschwungrades beabstandet ist. Gegenüber einer rotationssymmetrischen Anordnung, bei der die Federeinheit bezüglich der Rotationsachse radial angeordnet ist, hat eine solche in Bezug auf die Rotationsachse seitlich versetzte Anordnung den Vorteil, dass die Wirkung der Fliehkraft auf das Federelement verringert wird. Damit wird die Abhängigkeit der wirkenden Kräfte von der Drehzahl reduziert.According to one advantageous embodiment of the The invention comprises the spring unit with respect to a rotation axis of the dual mass flywheel substantially radially or obliquely to one Radial alignment arranged spring element. Especially preferred is an arrangement in which the spring element of the rotation axis of the dual mass flywheel is spaced. Compared to a rotationally symmetric Arrangement in which the spring unit with respect to the axis of rotation radially is arranged, has such with respect to the axis of rotation laterally staggered arrangement has the advantage that the effect of centrifugal force is reduced to the spring element. This is the dependency the acting forces reduced by the speed.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Federelement mit einer der Schwungmassen drehfest verbunden und weist an seinem radial außenseitigen Ende ein Abrollelement auf, welches an einer sich an der anderen Schwungmasse erstreckenden Kurvenbahn abrollt. Diese Kurvenbahn besitzt dabei einen bezüglich der Rotationsachse des Zweimassenschwungrades variierenden Radius, so dass das Federelement in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel der Schwungmassen relativ zueinander durch die Kurvenbahn unterschiedlich komprimiert wird. Unabhängig von einer eventuell über die Stelleinheit variierbaren Vorspannung der Feder wird somit mit rein mechanischen Mitteln eine Kopplungscharakteristik realisiert, bei der die Steifigkeit des Federelements in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel der Schwungmassen veränderlich ist. Die Geometrie der Kurvenbahn kann dabei so gestaltet werden, dass bei einem kleinen Verdrehwinkel und damit bei einem kleinen anliegenden Drehmoment eine vergleichsweise weiche Federung erzielt wird, während bei größeren Verdrehwinkeln das Federelement durch die Kurvenbahn komprimiert wird, so dass eine härtere Federung erzielt wird.According to one particularly preferred embodiment the invention, the spring element is rotatably with one of the flywheel masses connected and has at its radially outer end a rolling element on, which extends at one on the other flywheel Curve track rolls off. This curved path has one with respect to the axis of rotation of the dual mass flywheel varying radius, so that the spring element dependent on from the angle of rotation of the flywheel masses relative to each other the curved path is compressed differently. Independent of one possibly over The actuator variable bias of the spring is thus with purely mechanical means realizes a coupling characteristic, in which the stiffness of the spring element in dependence on the angle of rotation the momentum masses changeable is. The geometry of the curved path can be designed in this way that at a small angle of rotation and thus at a small angle applied torque a comparatively soft suspension is achieved while at larger angles of rotation the Spring element is compressed by the curved path, so that a tougher Suspension is achieved.
Zusätzlich kann, wie oben beschrieben, an dem radial innenseitigen Ende des Federelements über eine Stelleinrichtung eine variable Vorspannung angelegt werden. Diese Kombination erlaubt es, für jeden Betriebspunkt eine flache Kopplungskennlinie und damit eine gute Schwingungsisolation zu realisieren.In addition, as described above, at the radially inward end of the spring element via a Actuator be applied a variable bias. These Combination allows it, for everyone Operating point a flat coupling characteristic and thus a good To realize vibration isolation.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die Federeinheit wenigstens eine sich in Umfangsrichtung der Schwungmassen erstreckende Schraubenfeder, die in einer mit einer der Schwungmassen drehfest verbundenen Kammer angeordnet ist, und die bei einem Verdrehen der beiden Schwungmassen gegeneinander ausgelenkt bzw. komprimiert wird. Derartige Federeinheiten sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt und können ebenfalls analog zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen über eine Stelleinrichtung vorgespannt werden, um eine Kopplungscharakteristik der Federeinheit kontinuierlich zu verändern.According to one alternative embodiment the spring unit at least one in the circumferential direction of the flywheels extending coil spring in one with one of the flywheels rotatably connected chamber is arranged, and in a twisting the two flywheels deflected against each other or compressed becomes. Such spring units are already known from the prior art known and can also analogous to the embodiments described above via a Actuator are biased to a coupling characteristic to change the spring unit continuously.
Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben werden. Dabei zeigen die Figuren im Einzelnen:in the The present invention is based on a preferred embodiment with reference to the attached Figures described in more detail become. The figures show in detail:
Auf
der der primären
Schwungmasse
In
den
Das
Zweimassenschwungrad
Die
beiden Schwungmassen
Wie
oben bereits beschrieben wurde, verdrehen sich die beiden Schwungmassen
An
seinem radial inneren Ende ist das Federelement
Je
nach Stellung des durch den Elektromotor
Die Änderung Δφ des Differenzverdrehwinkel φ zwischen
den beiden Schwungmassen
Mit
Hilfe des in
- 1010
- Kurbelwellecrankshaft
- 1111
- ZweimassenschwungradDual Mass Flywheel
- 1212
- primäre Schwungmasseprimary flywheel
- 1414
- sekundäre Schwungmassesecondary flywheel
- 1616
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1818
- Kupplungclutch
- 2020
- Ausrückerreleaser
- 2121
- Ausrückhebelrelease lever
- 2222
- Kupplungsaktuatorclutch
- 2323
- Hebellever
- 2424
- KupplungsdruckplatteClutch Pressure Plate
- 2525
- Schwenklagerpivot bearing
- 2626
- Kupplungsscheibeclutch disc
- 2828
- Andrückfederpressing spring
- 3030
- Federeinheitspring unit
- 3131
- Verbindungselementconnecting element
- 32, 32'32 32 '
- Federelementspring element
- 3434
- Abrollelementrolling element
- 3636
- Schraubenfedercoil spring
- 3838
- Blockierelementblocking element
- 4040
- Gehäusecasing
- 4141
- Stelleinrichtungsetting device
- 4242
- Kurvenbahncam track
- 4444
- Elektromotorelectric motor
- 4646
- Statorstator
- 4848
- Rotorrotor
- 5050
- UntersetzungsgetriebeReduction gear
- 5252
- Exzentereccentric
- 5454
- Schleifkontaktesliding contacts
- dd
- Abstand Rotationsachse/Federelementdistance Axis of rotation / spring element
- rr
- Radiusradius
- xx
- Rotationsachseaxis of rotation
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