DE102012018034A1

DE102012018034A1 - Torsionsdämpfervorrichtung und Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012018034A1
Application number: DE102012018034.9A
Authority: DE
Inventors: Herbert Meyer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-02-20
Also published as: WO2014040688A1

Abstract

Es wird eine sehr kompakte Torsionsdämpfervorrichtung (6) zum Koppeln eines drehbar gelagerten Primärteils (3-1) mit einem drehbar gelagerten Sekundärteil (5-1) vorgeschlagen, mit einer primärseitigen Befestigungseinrichtung (6-1) zur Befestigung an dem Primärteil (3-1), einer Federeinrichtung (6-2), einer Fliehkraftpendeleinrichtung (6-3) und einer sekundärseitigen Befestigungseinrichtung (6-4) zur Befestigung an dem Sekundärteil (5-1). Die sekundärseitige Befestigungseinrichtung (6-4) ist dabei als Flansch ausgebildet ist, welcher über die Federeinrichtung (6-2) derart mit der primärseitigen Befestigungseinrichtung (6-1) gekoppelt ist, dass diese relativ zueinander um einen begrenzten Drehwinkel verdreht werden können. Zugleich ist an der sekundärseitige Befestigungseinrichtung (6-4) die Fliehkraftpendeleinrichtung (6-3) befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Torsionsdämpfervorrichtung zum Koppeln eines drehbar gelagerten Primärteils, insbesondere eines Rotors einer Elektromaschine, mit einem drehbar gelagerten Sekundärteil, insbesondere der Eingangswelle eines Getriebes.
Die Verwendung von Torsionsdämpfern zur Reduzierung von Schwingungen und Vibrationen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen ist seit längerem bekannt. Bei der Einführung von Hybridantrieben im Mittelklasse- und Kleinwagensegment erweist sich die Unterbringung sämtlicher Antriebskomponenten aufgrund des stark reduzierten Bauraums häufig als problematisch. Bei der Entwicklung moderner Antriebskonzepte stellt daher eine kompakte Bauform aller Einzelkomponenten des Antriebsstrangs zunehmend einen wichtigen Aspekt dar.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Torsionsdämpfervorrichtung sowie eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche sich durch ein sehr kompakte Bauform auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch die Torsionsdämpfervorrichtung und die Antriebsvorrichtung gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine Torsionsdämpfervorrichtung gemäß dem Anspruch 1 zum Koppeln eines drehbar gelagerten Primärteils mit einem drehbar gelagerten Sekundärteil weist eine primärseitige Befestigungseinrichtung zur Befestigung an dem Primärteil, eine Federeinrichtung, eine Fliehkraftpendeleinrichtung und eine sekundärseitige Befestigungseinrichtung zur Befestigung an dem Sekundärteil auf. Die Torsionsdämpfervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die sekundärseitige Befestigungseinrichtung als Flansch ausgebildet ist, welcher über die Federeinrichtung derart mit der primärseitigen Befestigungseinrichtung gekoppelt ist, dass diese relativ zueinander um einen begrenzten Drehwinkel verdreht werden können. Die Torsionsdämpfereinrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass an der als Flansch ausgebildeten sekundärseitigen Befestigungseinrichtung zugleich auch die Fliehkraftpendeleinrichtung befestigt ist.
Gemäß der Erfindung ist der als Flansch ausgebildeten sekundärseitigen Befestigungseinrichtung eine Doppelfunktion zugewiesen: Zum Einen ist der Flansch über die Federeinrichtung mit der sekundärseitigen Befestigungseinrichtung drehmomentübertragen gekoppelt. Zum Zweiten ist dient der Flansch als Befestigungselement bzw. als Aufnahmeelement für die Fliehkraftpendeleinrichtung. Durch diese Doppelfunktion des Verbindungselements ergibt sich für die Torsionsdämpfervorrichtung ein sehr kompakter Aufbau. Durch die Ausbildung als Flansch zeichnet sich die primärseitige Befestigungseinrichtung durch eine einfache Konstruktion, einfache und kostengünstige Herstellbarkeit und durch eine geringe Anzahl von Einzelkomponenten aus, was sich ferner auch günstig auf das Gewicht der Torsionsdämpfervorrichtung auswirkt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Torsionsdämpfervorrichtung nach Anspruch 2 ist die sekundärseitige Befestigungseinrichtung als einstückiger Flansch ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Torsionsdämpfervorrichtung nach Anspruch 3 ist die Fliehkraftpendeleinrichtung radial außerhalb der Federeinrichtung an der sekundärseitigen Befestigungseinrichtung befestigt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Torsionsdämpfervorrichtung nach Anspruch 4 ist bei einem Kraftfluss vom Primärteil zum Sekundärteil das Fliehkraftpendel im Kraftfluss nach der Federeinrichtung angeordnet.
In einer Ausgestaltung der Torsionsdämpfervorrichtung nach Anspruch 5 weist die sekundärseitige Befestigungseinrichtung eine Nabe zur Befestigung am Sekundärteil auf.
Diese Ausgestaltungen der Torsionsdämpfervorrichtung zeichnen sich durch eine hohe Effizienz hinsichtlich der Dämpfung von Drehschwingungen, geringe Herstellungskosten und einen sehr kompakten Aufbau aus.
Eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 6 weist eine Antriebseinrichtung mit einem drehbar gelagerten Primärteil, eine Abtriebseinrichtung mit einem drehbar gelagerten Sekundärteil sowie eine Torsionsdämpfervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auf, wobei die primärseitige Befestigungseinrichtung mit dem Primärteil verbunden ist und die sekundärseitige Befestigungseinrichtung mit dem Sekundärteil verbunden ist.
Hinsichtlich der Vorteile einer solchen Antriebsvorrichtung wird auf die Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 5 verwiesen. Diese gelten Analog für die Antriebsvorrichtung.
In einer Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7 weist die Antriebseinrichtung eine Elektromaschine auf, wobei es sich bei dem Primärteil um den Rotor der Elektromaschine handelt. Ferner weist die Abtriebseinrichtung ein Getriebe auf, wobei es sich bei dem Sekundärteil um eine Getriebeeingangswelle handelt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8 weist die Antriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine auf, welche mit dem Rotor der Elektromaschine trieblich gekoppelt ist.
Die Antriebsvorrichtung zeichnet sich insbesondere durch eine sehr kompakte Bauweise und eine hohe Variabilität hinsichtlich des Antriebs aus.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
1 eine schematische Seitenansicht (senkrecht zur Drehachse A) einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Torsionsdämpfervorrichtung;
2 eine schematische Frontalansicht (in Richtung der Drehachse A) der Antriebsvorrichtung mit Torsionsdämpfervorrichtung.
In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 1 für eine Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist bezüglich einer Drehachse A nur jeweils eine Hälfte der Antriebsvorrichtung dargestellt. Die Figuren sind dabei rein schematischer Natur und beschränken sich auf die Darstellung der zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bestandteile. Den Figuren können weder genauen Abmessungen, Größenverhältnisse oder die exakte Formgebung der Bestandteile entnommen werden.
Unter Bezug auf 1 weist die Antriebsvorrichtung 1 eine Antriebseinrichtung 2 mit einer Elektromaschine 3 und einer Brennkraftmaschine 4 auf. Die Elektromaschine umfasst einen Rotor 3-1 und einen Stator 3-2. Eine Kurbelwelle 4-1 der Brennkraftmaschine 4 ist mit dem Rotor 3-1 der Elektromaschine, beispielsweise über eine geeignete Flanschverbindung (in 1 durch eine einfache Schraubverbindung angedeutet), trieblich bzw. drehfest verbunden. Die Brennkraftmaschine 4 und die Elektromaschine 3 sind daher bezüglich des Drehmoments seriell geschaltet. Die Antriebseinrichtung 2 kann jedoch alternativ lediglich eine einzige Elektromaschine oder eine einzige Brennkraftmaschine, oder mehrere Elektromaschinen und Brennkraftmaschinen aufweisen.
Die Antriebvorrichtung 1 weist ferner eine Abtriebseinrichtung 5 auf, welche im Ausführungsbeispiel als ein Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle 5-1 ausgebildet ist.
Der Rotor 3-1 der Elektromaschine 3 gilt als drehbar gelagertes Primärteil der Antriebsvorrichtung 1, während die Getriebeeingangswelle 5-1 des Getriebes 5 als drehbargelagertes Sekundärteil der Antriebsvorrichtung 1 anzusehen ist.
Die Antriebsvorrichtung weist eine Torsionsdämpfervorrichtung 6 auf, zum Koppeln des drehbar gelagerten Rotors 3-1 der Elektromaschine 3 mit der drehbar gelagerten Getriebeeingangswelle 5-1 des Getriebes 5. Im Ausführungsbeispiel weisen die Antriebseinrichtung 2, die Abtriebseinrichtung 5 und die Torsionsdämpfervorrichtung 6 eine gemeinsame Drehachse A auf (in 1 als strichpunktierte Linie dargestellt).
Die Torsionsdämpfervorrichtung 6 weist eine primärseitige Befestigungseinrichtung 6-1 zur Befestigung an dem Rotor 3-1 der Elektromaschine 3, eine Federeinrichtung 6-2 in Form einer Feder 6-2, eine Fliehkraftpendeleinrichtung 6-3 und eine sekundärseitige Befestigungseinrichtung 6-4 zur Befestigung an der Getriebeeingangswelle 5-1 auf.
Wie in 1 in Verbindung mit 2 zu erkennen ist, ist die sekundärseitige Befestigungseinrichtung 6-4 als einstückiger Flansch 6-4 ausgebildet. Beispielsweise kann es sich um ein gepresstes und gestanztes Blechteil handeln. Der Flansch 6-4 weist einen einstrangigen Querschnitt auf (siehe 1). Dies bedeutet, dass er sich ausgehend von der Drehachse A in einem Strang, das heißt ohne weitere Verzweigungen, radial nach außen erstreckt.
Am Flansch 6-4 sind Ausnehmungen 6-5 zur Platzierung der Aufnahmekäfige 6-1 und der darin angeordneten Federn 6-2 vorgesehen.
Am Flansch 6-4 ist ferner eine Nabe 6-6 zum drehfesten Koppeln mit der Getriebeeingangswelle 5-1 ausgebildet. Die drehmomentfeste Kopplung kann beispielsweise über eine Innenverzahnung der Nabe 6-6 und eine entsprechende Außenverzahnung auf Seiten der Getriebeeingangswelle 5-1 realisiert werden. Jedoch sind auch andere, gängige drehmomentfeste Welle-Nabe-Verbindungen möglich.
Sowohl die Nabe 6-6 als auch die Ausnehmungen 6-5 können durch Stanzen erzeugt werden.
Am Flansch ist ferner die Fliehkraftpendeleinrichtung 6-3 befestigt. Deren grundsätzlicher Aufbau ist hinreichend bekannt, sodass auf eine detaillierte Beschreibung hier verzichtet wird. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 6-3 ist ausgehend von der der Drehachse A radial außerhalb der Ausnehmungen 6-5 für die Aufnahmekäfige 6-1 und die darin angeordneten Federn 6-2 am Flansch 6-4 angeordnet.
Wie in 1 in Kombination mit 2 zu erkennen ist, ist die primärseitige Befestigungseinrichtung 6-1 im Ausführungsbeispiel als ein oder mehrere Aufnahmekäfige 6-1 für die Federeinrichtung 6-2 ausgeführt. Die Aufnahmekäfige 6-1 sind drehfest am Rotor 3-1 der Elektromaschine 3 befestigt. Die Federn 6-2 sind den Aufnahmekäfigen 6-1 angeordnet und werden von diesen gehaltert. Die Aufnahmekäfige 6-1 sind dabei so ausgebildet, dass der Flansch 6-4 seitlich, in Rotationsrichtung in den Aufnahmekäfig 6-1 eindringen und so mit der darin angeordneten Feder in Kontakt gebracht ist. Durch relatives Verdrehen des Flansches 6-4 und der Aufnahmekäfige 6-1 bzw. des Rotors 3-1 kommt es zunächst zu einer Stauchung der Federn 6-2. Ist die maximale Stauchung der Feder 6-2 erreicht, liegt eine starre, drehmomentübertragende Kopplung von Flansch 6-4 bzw. der Getriebeeingangswelle 5-1 und der Aufnahmekäfige 6-1 bzw. des Rotors 3-1 vor.
Bei Betrieb der Antriebseinrichtung 2 (Elektromaschine und/oder Brennkraftmaschine) ergibt sich ein Kraftfluss (Drehmomentfluss) vom Rotor 3-1 der Elektromaschine 3 über die Aufnahmekäfige 6-1, die Federn 6-2, den Flansch 6-4 und die Nabe 6-6 auf die Getriebeeingangswelle 5-1. Dabei ist das Fliehkraftpendel 6-3 im Kraftfluss nach der Federeinrichtung 6-2 angeordnet.
Durch die Doppelfunktion des Flansches – als Koppelelement zwischen Aufnahmekäfig 6-1 und Getriebeeingangswelle 5-1 einerseits und als Halter für das Fliehkraftpendel 6-3 andererseits – zeichnen sich die Torsionsdämpfereinrichtung 6 und die Antriebsvorrichtung 1 in axialer Richtung durch einen äußerst kompakten Aufbau aus und eine reduzierte Anzahl an Einzelbauteilen auf. Die Konstruktion des Flansches als einstückiges Blechteil ermöglicht ferner eine kostengünstige Fertigung.

Claims

Torsionsdämpfervorrichtung (6) zum Koppeln eines drehbar gelagerten Primärteils (3-1) mit einem drehbar gelagerten Sekundärteil (5-1), mit: – einer primärseitigen Befestigungseinrichtung (6-1) zur Befestigung an dem Primärteil (3-1), – einer Federeinrichtung (6-2), – einer Fliehkraftpendeleinrichtung (6-3), und – einer sekundärseitigen Befestigungseinrichtung (6-4) zur Befestigung an dem Sekundärteil (5-1), dadurch gekennzeichnet, dass die sekundärseitige Befestigungseinrichtung (6-4) als Flansch ausgebildet ist, welcher über die Federeinrichtung (6-2) derart mit der primärseitigen Befestigungseinrichtung (6-1) gekoppelt ist, dass diese relativ zueinander um einen begrenzten Drehwinkel verdreht werden können, und an dem zugleich auch die Fliehkraftpendeleinrichtung (6-3) befestigt ist.
Torsionsdämpfervorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei die sekundärseitige Befestigungseinrichtung (6-4) als einstückiger Flansch ausgebildet ist.
Torsionsdämpfervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung (6-3) radial außerhalb der Federeinrichtung (6-2) an der sekundärseitigen Befestigungseinrichtung (6-4) befestigt ist.
Torsionsdämpfervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei einem Kraftfluss vom Primärteil (3-1) zum Sekundärteil (5-1) das Fliehkraftpendel (6-3) im Kraftfluss nach der Federeinrichtung (6-2) angeordnet ist.
Torsionsdämpfervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die sekundärseitige Befestigungseinrichtung (6-4) eine Nabe (6-6) zur Befestigung am Sekundärteil (5-1) aufweist.
Antriebvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit – einer Antriebseinrichtung (4) mit einem drehbar gelagerten Primärteil (3-1), – einer Abtriebseinrichtung (5) mit einem drehbar gelagerten Sekundärteil (5-1), – einer Torsionsdämpfervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die primärseitige Befestigungseinrichtung (6-1) mit dem Primärteil (3-1) verbunden ist und die sekundärseitige Befestigungseinrichtung (6-4) mit dem Sekundärteil (5-1) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei – die Antriebseinrichtung (2) eine Elektromaschine (3) aufweist und es sich bei dem Primärteil (3-1) um den Rotor der Elektromaschine (3) handelt, und wobei – die Abtriebseinrichtung (5) ein Getriebe aufweist und es bei dem Sekundärteil (5-1) um eine Getriebeeingangswelle handelt.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die Antriebseinrichtung (2) eine Brennkraftmaschine (4) aufweist, welche mit dem Rotor (3-1) der Elektromaschine (3) trieblich verbunden ist.