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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 602 05 710 T2 ist bereits eine Kraftfahrzeugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einer Kurbelwelle, mit einem ersten Zahnrad, das mit der Kurbelwelle verbunden ist, mit zwei Ausgleichswellen, die dazu vorgesehen sind, zumindest Drehschwingungen des Verbrennungsmotors zu reduzieren, mit einem zweiten Zahnrad, das mit einer der Ausgleichswellen verbunden ist und in Wirkverbindung mit dem ersten Zahnrad steht, und mit einem Entkopplungselement, das dazu vorgesehen ist, das zweite Zahnrad von der entsprechenden Ausgleichswelle drehelastisch zu entkoppeln, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine einfache Kraftfahrzeugvorrichtung zur Reduzierung von Drehschwingungen des Verbrennungsmotors bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit zumindest einer Kurbelwelle, mit zumindest einem ersten Zahnrad, das drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist, mit zumindest einer Ausgleichswelle, die dazu vorgesehen ist, zumindest Drehschwingungen des Verbrennungsmotors zu reduzieren, mit zumindest einem zweiten Zahnrad, das drehfest mit der Ausgleichswelle verbunden ist und in Wirkverbindung mit dem ersten Zahnrad steht, und mit zumindest einem Entkopplungselement, das dazu vorgesehen ist, das erste Zahnrad von der zumindest einen Kurbelwelle und/oder das zweite Zahnrad von der zumindest einen Ausgleichswelle drehelastisch zu entkoppeln.
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Es wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Ausgleichswelle zumindest im Wesentlichen unwuchtfrei ausgebildet ist. Dadurch kann eine besonders einfache Ausgleichswelle bereitgestellt werden, die durch das Entkopplungselement als ein Tilger genutzt werden kann, wodurch besonders einfach zumindest Drehschwingungen des Verbrennungsmotors reduziert werden können. Dadurch kann eine einfache Kraftfahrzeugvorrichtung zur Reduzierung von Drehschwingungen des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden, wodurch Kosten, Gewicht und/oder Komplexität reduziert werden können. Weiter kann dadurch eine Baulänge von zumindest einem Teil der Kraftfahrzeugvorrichtung reduziert werden, die insbesondere für einen Quereinbau und bei einem Verbrennungsmotor mit fünf, sechs oder mehr Zylinder von Vorteil ist. Durch eine daraus resultierende Kompaktheit der Kraftfahrzeugvorrichtung kann weiter ein Package, eine Aggregats- und/oder eine Nebenaggregatsanordnung verbessert werden. Unter einer „Ausgleichswelle” soll insbesondere ein von der Kurbelwelle angetriebenes Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, ein Betriebsgeräusch und/oder eine Vibration des Verbrennungsmotors zu reduzieren. Unter einer „Wirkverbindung” soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, mittels der ein Drehmoment übertragbar ist. Unter einer „drehelastischen Entkopplung” soll insbesondere eine Entkopplung verstanden werden, bei der eine Rotation, insbesondere eine Rotationsänderung zweier verbundener Bauteile, insbesondere zwischen Zahnrad und Welle, zeitversetzt übertragen wird und/oder bei der eine nachlaufende Drehmomentübertragung stattfindet. Vorzugsweise werden durch die drehelastische Entkopplung besonders Drehzahlschwankungen und Drehzahlstöße gedämpft und/oder abgefedert, wodurch Drehschwingungen reduziert werden. Das Entkopplungselement kann vorteilhafterweise zusätzlich auch zumindest teilweise eine biegeelastische Entkopplung bereitstellen, wodurch insbesondere axiale und winkelbedingte Fluchtungsfehler ausgeglichen werden können.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Ausgleichswelle als ein ausgleichsmassenfreier Drehstab ausgebildet ist. Dadurch kann die Ausgleichswelle weiter vereinfacht werden. Unter einem „Drehstab” soll insbesondere ein zylindrisches, längliches Element verstanden werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Entkopplungselement axial zwischen dem ersten Zahnrad und der Kurbelwelle und/oder axial zwischen dem zweiten Zahnrad und der zumindest im Wesentlichen unwuchtfreien Ausgleichswelle angeordnet ist. Dadurch kann das erste Zahnrad von der Kurbelwelle oder das zweite Zahnrad von der Ausgleichswelle besonders vorteilhaft drehelastisch entkoppelt werden. Unter einem „axial angeordneten Entkopplungselement” soll insbesondere ein Entkopplungselement verstanden werden, das ein Drehmoment zwischen zwei verbundenen Bauteilen, insbesondere zwischen Zahnrad und Welle, in axialer Richtung von einem Bauteil auf das andere Bauteil überträgt.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine Kraftfahrzeugvorrichtung mit einem Entkopplungselement und
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2 eine Kraftfahrzeugvorrichtung mit zwei alternativ ausgebildeten Entkopplungselementen.
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Die 1 zeigt eine Kraftfahrzeugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder aufweist. Der Verbrennungsmotor ist als ein Hubkolbenmotor ausgebildet. Die Kraftfahrzeugvorrichtung umfasst einen Kurbeltrieb 16a, der eine Kurbelwelle 10a und ein Zahnrad 11a, das mit der Kurbelwelle 10a dreh- und verschiebefest verbunden ist, aufweist. Das Zahnrad 11a ist an einer vorderen Kurbelwange 17a der Kurbelwelle 10a angeordnet. Zur Dämpfung von Schwingungen des Verbrennungsmotors weist die Kraftfahrzeugsvorrichtung eine Ausgleichseinheit 18a auf, die zu einer Reduzierung von Drehschwingungen des Verbrennungsmotors eine Ausgleichswelle 12a aufweist. Zur Anbindung an den Kurbeltrieb 16a weist die Ausgleichseinheit 18a ein Zahnrad 13a auf, das mit der Ausgleichswelle 12a dreh- und verschiebefest verbunden ist und in Wirkverbindung mit dem Zahnrad 11a des Kurbeltriebs 16a steht. Das Zahnrad 11a des Kurbeltriebs 16a und das Zahnrad 13a der Ausgleichseinheit 18a kämmen miteinander. Die Ausgleichswelle 12a wird mittels den Zahnrädern 11a, 13a durch die Kurbelwelle 10a angetrieben. Die Ausgleichswelle 12a ist als eine Antriebswelle ausgebildet, die Nebenaggregate der Kraftfahrzeugvorrichtung, wie beispielsweise eine Kraftstoffpumpe, antreibt.
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Die Ausgleichswelle 12a ist unwuchtfrei ausgebildet. Sie weist keine Unwuchten auf. Die Augleichswelle 12a umfasst einen Massenschwerpunkt, durch den eine Rotationsachse 19a der Ausgleichswelle 12a verläuft. Die Rotationsachse 19a der Ausgleichswelle 12a entspricht einer Rotationsachse des Zahnrads 13a der Ausgleichseinheit 18a. Sie verläuft parallel versetzt zu einer Rotationsachse 20a der Kurbelwelle 10a. Die Ausgleichswelle 12a ist als ein ausgleichsmassenfreier Drehstab ausgebildet. Sie ist ausgleichsmassenlos. Die Ausgleichswelle 12a weist keine Ausgleichsmassen auf. Die Ausgleichswelle 12a weist eine Querschnittsform auf, die als ein Kreis ausgebildet ist. Grundsätzlich kann die Querschnittsform der Ausgleichswelle 12a auch als eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende geometrische Form, wie beispielsweise als ein Rechteck, als ein Teilkreis oder Ähnliches ausgebildet sein.
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Zur Ausbildung der tilgenden, unwuchtfreien Ausgleichswelle 12a weist die Kraftfahrzeugvorrichtung ein Entkopplungselement 14a auf. Das Entkopplungselement 14a entkoppelt drehelastisch das Zahnrad 13a der Ausgleichseinheit 18a von der Ausgleichswelle 12a der Ausgleichseinheit 18a. Es verbindet drehelastisch das Zahnrad 13a mit der Ausgleichswelle 12a. Das Entkopplungselement 14a überträgt eine Drehmomentänderung und eine Drehzahländerung des Zahnrads 13a der Ausgleichseinheit 18a und damit der Kurbelwelle 10a zeitversetzt auf die Ausgleichswelle 12a der Ausgleichseinheit 18a. Das Entkopplungselement 14a überträgt Drehzahlstöße des Zahnrads 13a und damit der Kurbelwelle 10a zeitversetzt auf die Ausgleichswelle 12. Die Ausgleichswelle 12a läuft einer Drehzahländerung und einer Drehmomentänderung der Kurbelwelle 10a nach. Das Zahnrad 13a der Ausgleichseinheit 18a treibt die unwuchtfreie Ausgleichswelle 12a der Ausgleichseinheit 18a mittels des Entkopplungselements 14a drehelastisch an.
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Das Entkopplungselement 14a ist axial zwischen dem Zahnrad 13a der Ausgleichseinheit 18a und der unwuchtfreien Ausgleichswelle 12a der Ausgleichseinheit 18a angeordnet. Das Entkopplungselement 14a ist bezüglich der Rotationsachse 19a zwischen dem Zahnrad 13a und der Ausgleichswelle 12a angeordnet. Es ist außerhalb des Zahnrads 13a der Ausgleichseinheit 18a angeordnet. Das Entkopplungselement 14a umfasst ein fest mit dem Zahnrad 13a der Ausgleichseinheit 18a verbundenes erstes axiales Ende 21a und ein fest mit der Ausgleichswelle 12a verbundenes zweites axiales Ende 22a. Das Ende 21a ist ständig und direkt mit dem Zahnrad 13a und das Ende 22a ständig und direkt mit der Ausgleichswelle 12a verbunden. Das Entkopplungselement 14a weist eine Rotationsachse auf, die der Rotationsachse des Zahnrads 13a und der Rotationsachse 19a der Ausgleichswelle 12a entspricht. Es verbindet das Zahnrad 13a und die Ausgleichswelle 12a spielfrei miteinander.
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Das Entkopplungselement 14a ist aus einem nachgiebigen Material gebildet. Es ist elastisch ausgebildet. Das Entkopplungselement 14a ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Kautschuk gebildet. Grundsätzlich kann das Entkopplungselement 14a auch aus einem, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendem Material gebildet werden. Weiter ist es denkbar, das Entkopplungselement 14a als eine Feder auszubilden.
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Grundsätzlich kann die Ausgleichseinheit 18a der Kraftfahrzeugvorrichtung auch mehrere Ausgleichswellen 12a aufweisen, die mittels eines Zahnrads von der Kurbelwelle 10a angetrieben werden, wobei die Zahnräder von einem Entkopplungselement 14a drehelastisch von dem jeweiligen Zahnrad entkoppelt sind. Weiter ist es auch denkbar, dass die Kraftfahrzeugvorrichtung mehrere Entkopplungselemente 14a aufweist, die zur zusätzlichen drehelastischen Entkopplung des Zahnrads 13a von der Ausgleichswelle 12a vorgesehen sind. Zusätzlich oder alternativ kann die Kraftfahrzeugvorrichtung ein oder mehrere Entkopplungselemente 14a aufweisen, das bzw. die die Kurbelwelle 10a des Kurbeltriebs 16a von dem Zahnrad 11a des Kurbeltriebs 16a drehelastisch entkoppelt bzw. entkoppeln. Das Entkopplungselement 14a kann dann beispielsweise axial zwischen dem Zahnrad 11a und der vorderen Kurbelwange 17a angeordnet werden.
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In der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der 1 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 2 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 verwiesen werden.
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Die 2 zeigt eine alternativ ausgebildete Kraftfahrzeugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor in einer Vorderansicht, d. h. auf eine Stirnfläche von Zahnrädern 11b, 13b schauend. Im Unterschied zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Kraftfahrzeugvorrichtung ein erstes Entkopplungselement 14b und ein zweites Entkopplungselement 15b auf, wobei das erste Entkopplungselement 14b einer unwuchtfreien Ausgleichswelle 12b und das zweite Entkopplungselement 15b einer Kurbelwelle 10b zugeordnet sind.
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Das erste Entkopplungselement 14b entkoppelt drehelastisch die unwuchtfreie Ausgleichswelle 12b einer Ausgleichseinheit 18b von dem Zahnrad 13b der Ausgleichseinheit 18b und das zweite Entkopplungselement 15b die Kurbelwelle 10b eines Kurbeltriebs 16b von dem Zahnrad 11b des Kurbeltriebs 16b.
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Das Entkopplungselement 14b ist im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel radial zwischen dem Zahnrad 13b der Ausgleichseinheit 18b und der unwuchtfreien Ausgleichswelle 12b der Ausgleichseinheit 18b angeordnet. Es ist innerhalb des Zahnrads 13b angeordnet. Das Entkopplungselement 14b umgibt eine Rotationsachse des Zahnrads 13b. Das Entkopplungselement 14b ist radial zwischen einer Verzahnung 23b des Zahnrads 13b und der Rotationsachse des Zahnrads 13b angeordnet. Es ist bezüglich einer Senkrechten zur Rotationsachse des Zahnrads 13b zwischen der Verzahnung 23b und der Ausgleichswelle 12b angeordnet. Das Entkopplungselement 14b ist radial zwischen der Verzahnung 23b und einem Mittelpunkt des Zahnrads 13b angeordnet.
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Das Entkopplungselement 15b ist radial zwischen dem Zahnrad 11b des Kurbeltriebs 16b und der Kurbelwelle 10b des Kurbeltriebs 16b angeordnet. Es ist innerhalb des Zahnrads 11b angeordnet. Das Entkopplungselement 15b umgibt eine Rotationsachse des Zahnrads 11b, die einer Rotationsachse der Kurbelwelle 10b entspricht. Das Entkopplungselement 15b ist radial zwischen einer Verzahnung 24b des Zahnrads 11b und der Rotationsachse des Zahnrads 11b angeordnet. Es ist radial zwischen der Verzahnung 24b und einem Mittelpunkt des Zahnrads 11b angeordnet. Das Entkopplungselement 15b ist bezüglich einer Senkrechten zur Rotationsachse des Zahnrads 11b zwischen der Verzahnung 24b und der Kurbelwelle 10b angeordnet.
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Grundsätzlich kann die Kraftfahrzeugvorrichtung lediglich ein Entkopplungselement 14b, 15b aufweisen, das radial zwischen dem Zahnrad 13b und der Ausgleichswelle 12b oder radial zwischen dem Zahnrad 11b und der Kurbelwelle 10b angeordnet ist. Weiter ist es denkbar, dass die Kraftfahrzeugvorrichtung zusätzlich mindestens ein Entkopplungselement aufweist, das axial zwischen dem Zahnrad 13b und der Ausgleichswelle 12b und/oder axial zwischen dem Zahnrad 11b und der Kurbelwelle 10b angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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