DE102012214571A1

DE102012214571A1 - Drehschwingungsdämpfungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012214571A1
Application number: DE102012214571.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Lorenz; Cora Carlson; Ingrid Hoffelner; Tobias Höche
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2014-02-20
Also published as: WO2014026814A1

Abstract

Eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfasst einen zur Drehung um eine Drehachse A anzutreibenden Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich, sowie einen ersten Drehmomentübertragungsweg und parallel dazu einen zweiten Drehmomentübertragungsweg, die von dem Eingangsbereich ausgehen und eine, mit dem Ausgangsbereich in Verbindung stehende Koppelanordnung zur Überlagerung der über die beiden Drehmomentübertragungswege geleiteten Drehmomente und eine Phasenschieberanordnung für den ersten Drehmomentübertragungsweg zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten bezüglich über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten. Dabei ist die Phasenschieberanordnung aus zumindest zwei Federeinheiten gebildet, die in axialer Richtung um die Drehachse A radial parallel zueinander angeordnet sind und mit einer gegenüber der Phasenschieberanordnung radialen Positionierung der Koppelanordnung um die Drehachse A.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung, für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen zur Drehung um eine Drehachse anzutreibenden Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich, wobei zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich ein erster Drehmomentübertragungsweg und parallel dazu ein zweiter Drehmomentübertragungsweg sowie eine Koppelanordnung zur Überlagerung der über die Drehmomentübertragungswege geleiteten Drehmomente vorgesehen sind, wobei im ersten Drehmomentübertragungsweg eine Phasenschieberanordnung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten bezüglich über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen ist.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2011 007 118 A1 ist eine gattungsgemäße Drehschwingungsdämpfungsanordnung bekannt, welche das in einen Eingangsbereich beispielsweise durch eine Kurbelwelle eines Antriebsaggregates eingeleitete Drehmoment in einen über einen ersten Drehmomentübertragungsweg übertragenen Drehmomentenanteil und einen über einen zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehmomentenanteil aufteilt. Bei dieser Drehmomentenaufteilung wird nicht nur ein statisches Drehmoment aufgeteilt, sondern auch die im zu übertragenen Drehmoment enthaltenen Schwingungen bzw. Drehungleichförmigkeiten, beispielsweise generiert durch die periodisch auftretenden Zündungen in einem Antriebsaggregat, werden anteilig auf die beiden Drehmomentübertragungswege aufgeteilt. In einer Koppelanordnung werden die über die beiden Drehmomentübertragungswege übertragenen Drehmomentenanteile wieder zusammengeführt und dann als ein Gesamtdrehmoment in den Ausgangsbereich, beispielsweise eine Reibkupplung oder dergleichen, eingeleitet.
In zumindest einem der Drehmomentübertragungswege ist eine Phasenschieberanordnung vorgesehen, welche nach Art eines Schwingungsdämpfers, also mit einer Primärseite und einer durch die Kompressibilität einer Federanordnung bezüglich dieser verdrehbaren Sekundärseite, aufgebaut ist. Insbesondere dann, wenn dieses Schwingungssystem in einen überkritischen Zustand übergeht, also mit Schwingungen angeregt wird, die über der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems liegen, tritt eine Phasenverschiebung von bis zu 180° auf. Dies bedeutet, dass bei maximaler Phasenverschiebung die vom Schwingungssystem abgegebenen Schwingungsanteile bezüglich der vom Schwingungssystem aufgenommenen Schwingungsanteile um 180° phasenverschoben sind. Da die über den anderen Drehmomentübertragungsweg geleiteten Schwingungsanteile keine oder ggf. eine andere Phasenverschiebung erfahren, können die in den zusammengeführten Drehmomentenanteilen enthaltenen und bezüglich einander dann phasenverschobenen Schwingungsanteile einander destruktiv überlagert werden, so dass im Idealfall das in den Ausgangsbereich eingeleitete Gesamtdrehmoment einem ein im Wesentlichen keine Schwingungsanteile enthaltenes statisches Drehmoment ist.
Ausgehend vom erläuterten Stand der Technik ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung so weiterzubilden, dass diese ein noch weiter verbessertes Schwingungsdämpfungsverhalten aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Drehschwingungsdämpfungsanordnung, welche zusätzlich das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 umfasst, gelöst.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen zur Drehung um eine Drehachse anzutreibenden Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich, wobei zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich ein erster Drehmomentübertragungsweg und parallel dazu ein zweiter Drehmomentübertragungsweg sowie eine, mit dem Ausgangsbereich in Verbindung stehende Koppelanordnung zur Überlagerung der über die Drehmomentübertragungswege geleiteten Drehmomente vorgesehen sind und wobei im ersten Drehmomentübertragungsweg eine Phasenschieberanordnung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten bezüglich über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen ist.
Dabei besteht die Phasenschieberanordnung zumindest aus einer ersten Federeinheit und einer zweiten Federeinheit, welche axial gestaffelt sind und wobei die Koppelanordnung und die Phasenschieberanordnung zumindest teilweise axial überdeckend angeordnet sind.
Diese Ausführungsform der Anordnung der Phasenschieberanordnung zu der Koppelanordnung ist besonders vorteilhaft für ein Einsparen von einem axialen Bauraum.
Dabei kann eine Primärmasse der Drehschwingungsdämpfungsanordnung drehfest mit beispielsweise hier einer Kurbelwelle und ebenfalls drehfest mit einem Ansteuerblech der ersten Federeinheit verbunden sein. Die Primärmasse bildet hierbei auch einen Planetenradträger an dem mit einem Planetenradbolzen ein gestuftes oder ungestuftes Planetenrad der Koppelanordnung befestigt ist. Diese Befestigung des Planetenrades an die Primärmasse ist hinsichtlich einer steifen Anbindung, einer genauen Funktionsweise, einer kostengünstigen Herstellung und einer geringen Teileanzahl als besonders vorteilhaft anzusehen. Diese Komponenten ergeben zusammen mit dem Planetenrad eine Primärseite der Drehschwingungsdämpfungsanordnung.
Bei einem Drehmomentverlauf in axialer Richtung um die Drehachse A wird im ersten Drehmomentübertragungsweg eine erste Federeinheit über die Primärmasse und das Ansteuerblech mit einem ersten Drehmoment, das von einem Antriebsaggregat, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor kommt, beaufschlagt. Von der ersten Federeinheit gelangt das erstes Drehmoment über eine erste Nabenscheibe, einem Abstandsstück und zumindest einem Abdeckblech der zweiten Federeinheit in eine zweite Federeinheit, welche axial gestaffelt zu der ersten Federeinheit positioniert ist. Die zweite Federeinheit führt das erste Drehmoment über eine zweite Nabenscheibe, die an ihrer radial inneren Seite gegenüber einem Zwischenflansch mit einem Lager drehbar um die Drehachse A gelagert ist und einem damit verbundenen Antriebshohlradträger, auf dem drehfest ein Antriebshohlrad positioniert ist, zu dem Planetenrad, das dabei radial um die Drehachse A der Phasenschieberanordnung vorgelagert ist.
Im zweiten Drehmomentübertragungsweg gelangt ein zweites Drehmoment über die Primärmasse und dem Planetenradbolzen direkt an das Planetenrad, das gestuft oder ungestuft sein kann. An diesem Planetenrad werden das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment wieder zusammengeführt. Mittels eines Abtriebshohlrades, das drehfest an einem Abtriebshohlradträger befestigt ist, kann das Drehmoment über den Abtriebshohlradträger und dem Zwischenflansch, der an seiner radial inneren Seite gegenüber einem Adapter mit einem Lager drehbar um die Achse A gelagert ist, an ein Sekundärschwungrad geleitet werden. Dabei bildet das Sekundärschwungrad den Ausgangsbereich der Drehschwingungsdämpfungsanordnung. Von hier aus kann das Drehmoment an eine Reibkupplung, einen Wandler oder an ein ähnliches Bauteil weitergeführt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausführung umfasst die Koppelanordnung ein erstes und ein zweites Eingangsteil, in die über den ersten und den zweiten Drehmomentübertragungsweg geführte Drehmomente eingeleitet werden, sowie eine Überlagerungseinheit, in der die eingeleiteten Drehmomente wieder zusammengeführt werden und ein Ausgangsteil, das das zusammengeführt Drehmoment zum Beispiel an eine Reibkupplung weiterführt. Das erste Eingangsteil ist in seiner Wirkrichtung auf der einen Seite mit der Phasenschieberanordnung und auf der anderen Seite mit der Überlagerungseinheit verbunden. Das zweite Eingangsteil ist in seiner Wirkrichtung auf der einen Seite mit dem Eingangsbereich und auf der anderen Seite mit der Überlagerungseinheit verbunden. Die Überlagerungseinheit wiederum ist in ihrer Wirkrichtung auf der einen Seite sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Eingangsteil und auf der anderen Seite mit dem Ausgangsteil verbunden. Das Ausgangsteil bildet den Ausgangsbereich und kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Reibkupplung aufnehmen.
Um in einfacher Art und Weise die Phasenverschiebung in einem der Drehmomentübertragungswege erlangen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Phasenschieberanordnung ein Schwingungssystem mit einer Primärmasse und einer gegen die Wirkung einer Federanordnung bezüglich der Primärmasse um die Drehachse A drehbaren Sekundärmasse umfasst. Ein derartiges Schwingungssystem kann also nach Art eines an sich bekannten Schwingungsdämpfers aufgebaut sein, bei dem insbesondere durch Beeinflussung der primärseitigen Masse und der sekundärseitigen Masse bzw. auch der Steifigkeit der Federanordnung die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems definiert eingestellt werden kann und damit auch festgelegt werden kann, bei welcher Frequenz ein Übergang in den überkritischen Zustand auftritt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Phasenschieberanordnung und die Koppelanordnung zumindest teilweise in einen Nassraum aufgenommen werden, der zumindest teilweise mit einem Fluid befüllt ist. Dabei umfasst der Nassraum zumindest teilweise einen Innenbereich der Drehschwingungsdämpfungsanordnung. Die äußere Begrenzung des Nassraumes kann durch zumindest ein Gehäuseabschnitt bildendes Element, wie beispielsweise die Primärmasse und ein getriebeseitiges Deckblech erfolgen. Die Abdichtung erfolgt bevorzugt mittels Dichtelemente im radial inneren Bereich um die Drehachse A, um eine Reibungsreduzierung an den Dichtelementen, verursacht durch dazu relativ verdrehbare Elementen, zu erreichen. Bevorzugt können die Dichtelemente zwischen dem getriebeseitigem Deckblech und dem Sekundärschwungrad, sowie zwischen einem Zwischenflansch und dem Adapter positioniert werden. Die Positionierung der Dichtelemente kann bevorzugt so gewählt werden, dass eine Verschraubung der Drehschwingungsdämpfungsanordnung an beispielsweise die Kurbelwelle der Verbrennungsmaschine, durch eine Durchgriffsöffnung radial innerhalb der Dichtelemente mittels zumindest einer Kurbelwellenschraube erfolgen kann. Dies stellt einen Vorteil hinsichtlich der Montage der Drehschwingungsdämpfungsanordnung an das Antriebsaggregat dar. Der Nassraum kann zu einer Verschleiß- und Reibungsminimierung bevorzugt mit einem Schmiermittel wie Öl oder Fett befüllt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Drehschwingungsdämpfungsanordnung kann die Koppelanordnung zumindest weitgehend radial innerhalb der Phasenschieberanordnung angeordnet werden, wobei sich die Phasenschieberanordnung und die Koppelanordnung zumindest abschnittweise axial überlappen. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung, bei einer Anregung der Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit einer niedrigen Hauptmotorordnung, bei denen eine Eigenfrequenz sehr hoch liegt. Um einen Betrieb bei einer niedrigen Drehzahl zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Eigenfrequenz zu einer niedrigeren Drehzahl zu verschieben. Durch die Ausgestaltung mit der ersten und der zweiten Federeinheit, die beide radial außen positioniert sind und als ein Federsatz bezeichnet werden können, ist es möglich einen ersten Kennlinienbereich abzubilden, der mit einer sehr geringen Federsteifigkeit ausgeführt sein kann. Damit ist es möglich, gegebenen falls in einer Kombination mit einer Erhöhung einer Primärmassenträgheit, beispielsweise durch einen Zusatzmassering an der Primärmasse, die Eigenfrequenz deutlich abzusenken.
Durch eine entsprechende Abstimmung einer Zwischenmassenträgheit und einer Koppelgetriebeübersetzung in einer Verbindung mit einer notwendigen geringen Federsteifigkeit in einem unteren Drehzahl-, bzw. Momentenbereich kann die Federsteifigkeit bei einer höheren Drehzahl-, bzw. Momentenbereich deutlich steifer ausgeführt sein, um zu gewährleisten, dass auch ein maximales Motormoment über den Federsatz übertragen werden kann. Eine sehr progressive Auslegung der Federkennlinie wird in der Leistungsverzweigung zudem durch die Drehmomentenaufteilung auf zwei Zweige, wodurch über den einen Federsatzzweig weniger Moment zu übertragen ist, unterstützt. Weiter vorteilhaft ist, dass die radial weit außen liegenden Federsätze bei den niedrigen Drehzahlen sehr reibungsarm arbeiten und somit die erforderliche Entkopplungsarbeit auch leisten können. Bei höheren Drehzahlen wirkt ein resultierende Anstieg der Reibung im Federsatzzweig der Leistungsverzweigung zudem positiv, da die Entkopplung in diesem Zweig verschlechtert wird, was bei einer Auslegung auf den niedrigen Drehzahlbereich günstig auf die Gesamtentkopplung wirkt. Bei einer Auslegung der Koppelgetriebeübersetzung auf sehr niedrige Drehzahlen ist ein Schwinganteil der über den zweiten Leistungszweig ohne Federnsatz geht, sehr groß. Dadurch wird ein Schwingungsniveau an der Sekundärseite erhöht. Wenn die Schwinganteile im Federsatzzweig bei höheren Drehzahlen ebenfalls größer sind, funktioniert auch in diesem Bereich eine Auslöschung. Deshalb wirkt eine reibungsbedingte Verschlechterung der Entkoppelung durch radial außen liegende Federn bei höheren Drehzahlen positiv auf das Schwingungsniveau an der Sekundärseite der Leistungsverzweigung.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Koppelanordnung zumindest weitgehend radial außerhalb der Phasenschieberanordnung angeordnet ist, wobei sich die Phasenschieberanordnung und die Koppelanordnung zumindest abschnittsweise überlappen.
Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, um die für die Leistungsfähigkeit besonders wichtigen Parameter optimal auslegen zu können. Zu einer Optimierung der Leistungsverzweigung auf eine vorgegebene Fahrzeugkonfiguration ist neben der Koppelgetriebeübersetzung, die nahezu bauraumneutral festgelegt werden kann, eine möglichst große Veränderlichkeit der Federkennlinie der Federsätze, die möglichst reibungsarm auszuführen sind, sowie eine möglichst große Zwischenmassenträgheit notwendig. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Federsätze der Phasenschieberanordnung möglichst reibungsarm und damit möglichst weit radial innen positioniert sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Koppelanordnung ein Summationsgetriebe. In diesem Summationsgetriebe werden das erste Drehmoment, das über den ersten Drehmomentübertragungsweg läuft und das zweite Drehmoment, das über den zweiten Drehmomentübertragungsweg läuft zu einem Drehmoment zusammengeführt und an den Ausgangsbereich geleitet.
In einer weiteren, zu der vorherig genannten Ausführungsform kann das Summationsgetriebe vorteilhaft als ein Planetengetriebe ausgeführt sein. Dabei kann das Planetengetriebe ein Planetenrad, einen Planetenradbolzen, sowie ein Antriebshohlrad und ein Abtriebshohlrad umfassen. Der Planetenradbolzen kann dabei vorteilhaft mit der Primärmasse drehfest verbunden werden. Das Planetenrad, das gestuft oder ungestuft sein kann, wird auf dem Planetenradbolzen drehbar gelagert. Das erste Drehmoment kann beispielsweise über die Primärmasse und die Phasenschieberanordnung mit Hilfe des Antriebshohlrades zu dem Planetenrad geleitet werden. Das zweite Drehmoment kann direkt von der Primärmasse in den Planetenradbolzen und weiter an das Planetenrad geleitet werden. An dem Planetenrad wird das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment wieder zusammen geführt und mit dem Abtriebshohlrad dem Ausgangsbereich, an dem beispielsweise eine Reibkupplung oder ein Wandler oder ein ähnliches Bauteil befestigt sein kann, zugeführt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Eingang der Phasenschieberanordnung eine Stützscheibe bilden, die mit einem Ende des Planetenradbolzens der Koppelanordnung drehfest verbunden ist. Dabei kann der Eingang der Phasenschieberanordnung durch die erste Nabenscheibe gebildet werden. Durch eine drehfeste Verbindung, vorteilhaft durch eine kostengünstige Vernietung des einen Endes des Planetenradbolzens mit der Nabenscheibe ausgeführt, wirkt diese Verbindung auf den Planetenradbolzen als eine Abstützung. Das andere Ende des Planetenradbolzens ist dabei drehfest mit der Primärmasse verbunden. Folglich wird der Planetenradbolzen beidseitig gelagert und ist somit steif an der Primärmasse befestigt. Damit ist das gestufte oder ungestufte Planetenrad, das durch den Planetenradbolzen drehbar gelagert wird, auch steif an die Primärmasse befestigt. Dies ist vorteilhaft für ein genaues Entkopplungsverhalten der Koppelanordnung und damit vorteilhaft für eine genaue Abstimmung und Funktionsweise der Drehschwingungsdämpfungsanordnung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ausgang der Phasenschieberanordnung mit zumindest einem Gehäuseabschnitt bildenden Element verbunden. Dieses Element kann aus mehreren einzelnen Bauteilen wie beispielsweise einem motorseitigen Dichtblech, einem Anlasserzahnkranz, einem Zwischenelement und einem getriebeseitigen Deckblech bestehen. Eine aus diesen Bauteilen gebildete sogenannte Zwischenmasse ist drehfest mit der zweiten Nabenscheibe verbunden. Durch diese Ausgestaltung der Zwischenmasse kann eine große Zwischenmassenträgheit erzielt werden, ohne eine Gesamtmassenträgheit der Drehschwingungsdämpfungsanordnung wesentlich zu erhöhen. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da eine hohe Zwischenmassenträgheit für die Leistungsfähigkeit der Drehschwingungsdämpfungsanordnung günstiger ist als eine große Massenträgheit bei der Primärmasse.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigt in:
1 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit einer Phasenschieberanordnung die radial außerhalb einer Koppelanordnung positioniert ist.
2 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit einer Phasenschieberanordnung, die radial innerhalb einer Koppelanordnung positioniert ist.
In 1 ist eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 dargestellt, welche nach dem Prinzip der Leistungs- bzw. Drehmomentenaufzweigung arbeitet. Die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 kann in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs zwischen einem Antriebsaggregat und dem folgenden Teil des Antriebsstrangs, also beispielsweise ein Anfahrelement 65 wie eine Reibungskupplung, ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder dergleichen, angeordnet werden.
Die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 umfasst einen allgemein mit 50 bezeichneten Eingangsbereich. Dieser Eingangsbereich 50 kann beispielsweise durch eine Verschraubung 61 an eine Kurbelwelle 19 eines als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Antriebsaggregates 60 angebunden werden. Im Eingangsbereich 50 zweigt sich das von dem Antriebsaggregat 60 aufgenommene Drehmoment in einen ersten Drehmomentübertragungsweg 47 und einen zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 auf. Im Bereich einer allgemein mit der Bezugsziffer 41 bezeichneten Koppelanordnung werden die über die beiden Drehmomentübertragungswege 47, 48 geleiteten Drehmomentenanteile mittels eines ersten Eingangsteils 53 und eines zweiten Eingangsteils 54 in die Koppelanordnung 41 eingeleitet und dort wieder zusammengeführt. Über ein Abtriebsholrad 11 und ein Zwischenblech 17, das auch als ein Ausgangsteil 49 bezeichnet werden kann, welche drehfest miteinander verbunden sind, wird das Drehmoment zu einem Zwischenflansch 62 geleitet, der wiederum drehfest mit dem Zwischenblech 17 verbunden ist. Von dort gelangt das Drehmoment zu einem Sekundärschwungrad 13, das drehfest mit dem Zwischenflansch 62 verbunden ist und einen Ausgangsbereich 55 bildet.
In dem ersten Drehmomentübertragungsweg 47 ist ein allgemein mit der Bezugsziffer 56 bezeichnetes Schwingungssystem integriert. Das Schwingungssystem 56 ist als Phasenschieberanordnung 43 wirksam und umfasst eine, beispielsweise an das Antriebsaggregat 60, anzubindende Primärmasse 1. Die Primärmasse 1 und ein Deckblech 12, welche drehfest, bevorzugt mittels einer Schraubverbindung 96, miteinander verbunden sind, umschließen nach radial außen hin im Wesentlichen vollständig einen Raumbereich 69, in welchem in Bezug auf die Anordnung eine erste Federeinheit 57, eine zweite Federeinheit 58, sowie die Koppelanordnung 41 aufgenommen sind. Die erste Federeinheit 57 und die zweite Federeinheit 58 können dabei eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und ggf. auch ineinander geschachtelt angeordneten Federelementen 66 und 67 umfassen, wobei jedes Federelement 66 und 67 vorzugsweise wenigstens eine Schraubendruckfeder umfasst. Die erste Federeinheit 57 stützt sich einerseits an einem Ansteuerblech 82, das drehfest vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung 64 mit der Primärmasse 1 verbunden ist und andererseits an einer als Zentralscheibe ausgebildeten ersten Nabenscheibe 5 ab. Die zweite Federeinheit 58 stützt sich einerseits an zumindest einem Abdeckblech 6, das drehfest vornehmlich mit einer Nietverbindung 71 mit der ersten Nabenscheibe 5 verbunden ist und andererseits an einer zweiten Nabenscheibe 70 ab. Die zweite Nabenscheibe 70 ist drehfest mit einem Antriebsholradträger 72, vornehmlich mittels einer Schraubverbindung 73 verbunden. An dem Antriebsholradträger 72 ist ein Antriebsholrad 8 drehfest positioniert.
Ein Drehmomentverlauf im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 kann von der Kurbelwelle 19 kommend über die Primärmasse 1 und das Ansteuerblech 82 in die erste Federeinheit 57 verlaufen. Von der ersten Federeinheit 57 wird das erste Drehmoment über die erste Nabenscheibe 5 in zumindest ein Abdeckblech 6 und von dort in die zweite Federeinheit 58 geführt. Von der zweiten Federeinheit 58 gelangt das erste Drehmoment über die zweite Nabenscheibe 70, den Antriebsholradträger 72 und das Antriebsholrad 8 in das Planetenrad 46.
Ein Drehmomentverlauf im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 verläuft von der Kurbelwelle 19 über die Primärmasse 1, die hier auch als Planetenradträger 9 gebildet ist, und einen Planetenradbolzen 52 in das Planetenrad 46. Somit treffen sich am Planetenrad 46 der erste Drehmomentübertragungsweg 47 und der zweite Drehmomentübertragungsweg 48 und werden dort wieder zusammen geführt. Über ein Abtriebsholrad 11 gelangt das zusammengeführte Drehmoment vom Planetenrad 46 in ein Zwischenblech 17 und von dort in einen Zwischenflansch 62, der das zusammengeführt Drehmoment an das Sekundärschwungrad 13 weiter führt. Hier kann das zusammengeführt Drehmoment beispielsweise an eine anzuflanschende Kupplung oder einen Drehmomentwandler abgegeben werde.
Die in dieser 1 beschriebene Ausführungsform der Drehschwingungsdämpfungsanordnung ist besonders vorteilhaft bei einer Anregung mit einer niedrigen Hauptmotorordnung, bei der eine Eigenfrequenz sehr hoch liegt. Um einen Betrieb bei einer niedrigen Drehzahl zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Eigenfrequenz zu einer niedrigeren Drehzahl zu verschieben. Durch eine Ausführungsform mit zwei außen liegenden Federeinheiten 57 und 58 ist es möglich einen ersten Kennlinienbereich abzubilden, der mit einer sehr geringen Federsteifigkeit ausgeführt ist. Damit ist es möglich, gegebenenfalls in einer Kombination mit einer Erhöhung eines Massenträgheitsmomentes der Primärmasse 1, die Eigenfrequenz deutlich abzusenken. Durch eine entsprechende Abstimmung der Parameter von einer Massenträgheit des Antriebsholradträgers 72, der auch als eine Zwischenmasse 34 bezeichnet werden kann und eine Koppelgetriebeübersetzung in Verbindung mit einer notwendigen geringen Federsteifigkeit in einem unteren Drehzahl-/Momentenbereich kann die Federsteifigkeit bei einer höheren Drehzahl-/Momentenbereich deutlich steifer ausgeführt sein, um zu gewährleisten, dass auch das max. Moment über die Federeinheiten 57 und 58 übertragen werden kann. Solch eine sehr progressive Auslegung der Federkennlinie wird in der Leistungsverzweigung zudem durch die Aufteilung des Moments auf zwei Zweige, wodurch über einen Momentenzweig über die Federeinheiten 57 und 58 weniger Moment zu übertragen ist, unterstützt. Außerdem ist sichergestellt, dass die radial weit außen liegenden Federeinheiten 57 und 58 bei den niedrigen Drehzahlen sehr reibungsarm arbeiten und somit die erforderliche Entkopplungsarbeit auch leisten können. Bei höheren Drehzahlen wirkt der resultierende Anstieg der Reibung in dem Zweig der Federeinheiten 57 und 58 zudem positiv, da die Entkopplung in diesem Zweig durch die erhöhte Reibung verschlechtert wird, was bei der Auslegung auf den niedrigen Drehzahlbereich günstig auf die Gesamtentkopplung wirkt. Bei einer Auslegung einer Übersetzung der Koppelanordnung 41 auf sehr niedrige Drehzahlen ist ein Schwinganteil der über den zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 (ohne Federn) geht, sehr groß. Dadurch wird ein Schwingungsniveau an dem Sekundärschwungrad 13 erhöht. Wenn dann die Schwinganteile in dem zweiten Drehmomentübertragungsweg nach den beiden Federeinheiten 57 und 58 bei höheren Drehzahlen ebenfalls größer sind, funktioniert auch in diesem Drehzahlbereich eine Auslöschung. Deshalb wirkt eine reibungsbedingte Verschlechterung der Entkopplung durch radial außen liegende Federeinheiten 57 und 58 bei höheren Drehzahlen positiv auf das Schwingungsniveau an dem Sekundärschwungrad 13.
Ein Nassraumes 63, in dem sich die Phasenschieberanordnung 43 und die Koppelanordnung 41 befinden, wird durch zwei Dichtelemente, hier einem Zwischenblechdichtelement 81 und einem Sekundärdichtelement 15 gegenüber einem Trockenraum 74 abgedichtet. Dabei dichtet das Zwischenblechdichtelement 81 radial außen gegen das Zwischenblech 17 und radial innen gegen einen Adapter 21 ab. Das Sekundärdichtelement 15 dichtet radial außen gegen ein getriebeseitiges Deckblech 12, das nach radial innen verlängert und mit einem abgewinkelten Flansch versehen ist und radial innen gegen einen Flansch des Sekundärschwungrades 13 ab. Durch diese Anordnung der Dichtelemente kann eine Verschraubung 61, hier durch eine Kurbelwellenschraube 28 gebildet, mit der die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 an die Kurbelwelle 19 verschraubt wird, frei zugänglich bleiben. Das ist besonders vorteilhaft bei der Montage, da eine Durchführungsöffnung 83 in dem Zwischenflansch 62 in axialer Flucht zu der Kurbelwellenschraube 28 zu einer Durchführung eines Montagewerkzeuges für die Kurbelwellenschraube 28 positioniert werden kann.
In 2 ist eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 wie in 1 dargestellt, jedoch ist die Koppelanordnung 41 in radialer Richtung um die Drehachse A der Phasenschieberanordnung 43 nachgelagert. Auch der erste Drehmomentübertragungsweg 47 unterscheidet sich zu dem der 1.
In 2 wird der erste Drehmomentübertragungsweg 47 von der Kurbelwelle 19 an die damit drehfest verbundene Primärmasse 1b geleitet. Über den Planetenradbolzen 52, der vorzugsweise einerseits mittels einer Nietverbindung 78 mit der Primärmasse 1b und andererseits vorzugsweise mittels einer Vernietung 85 mit der ersten Nabenscheibe 5 der ersten Federeinheit 57 verbunden ist, gelangt das erste Drehmoment in die erste Federeinheit 57, die bevorzugt aus zumindest einer Schraubenfeder gebildet sein kann. Durch diese beidseitige Nietverbindung 78 und Vernietung 85 des Planetenradbolzens 52 wird dieser sehr steif an die Primärmasse 1b befestigt, was sich vorteilhaft auf eine Wirkweise der Koppelanordnung 41 auswirkt. Die erste Nabenscheibe 5 wirkt dabei wie eine Stützscheibe 59, der einem Wegknicken des Planetenradbolzens 52 entgegen wirkt. Von der ersten Federeinheit 57 wird das erste Drehmoment im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 in zumindest ein Abdeckblech 92 der ersten Federeinheit 57, welches drehfest mit der ersten Nabenscheibe 5 verbunden ist, geleitet. Das Abdeckblech 92 der ersten Federeinheit 57 führt das erste Drehmoment über ein Abstandsstück 32, das einerseits drehfest, vorzugsweise mittels einer Nietverbindung 76 mit dem Abdeckblech 92 der ersten Federeinheit 57 und andererseits drehfest vorzugsweise mittels Nietverbindung 77 mit dem Abdeckblech 6b der zweiten Federeinheit 58 verbunden ist, zu dem Abdeckblech 6b. Von dort gelangt das erste Drehmoment in die zweite Federeinheit 58. Von der zweiten Federeinheit 58 wird das Drehmoment über die zweite Nabenscheibe 70 der zweiten Federeinheit 58 in ein Zwischenelement 7 geleitet. Dieser Verbindungsbereich von der zweiten Nabenscheibe 70 und dem Zwischenelement 7 kann auch als Ausgang 91 der Phasenschieberanordnung bezeichnet werden. An dem Zwischenelement 7 ist drehfest das Antriebshohlrad 8 positioniert. Über dieses Antriebshohlrad 8 wird das erste Drehmoment im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 an das Planetenrad 46 geleitet. An dieses Planetenrad 46 wird auch das zweite Drehmoment des zweiten Drehmomentübertragungsweges 48 geführt.
Dabei ist, wie bereits ausgeführt, anzumerken, dass in dieser vorteilhaften Ausführungsform die Nabenscheibe 5 in einem Bereich eines Einganges 90 eine Stützscheibe 59 bildet, die mit dem Planetenradbolzen 52 drehfest, vorzugsweise mittels der Vernietung 85, verbunden ist und dadurch den Planetenradbolzen 52 zusätzlich abstützt. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich eine steife Anbindung des Planetenradbolzens 52 und damit eine steife Lagerung des Planetenrades 46 positiv auf die Wirkweise der Koppelanordnung 41 auswirkt.
Der zweite Drehmomentübertragungsweg 48 wird wie in 1 von der Primärmasse 1 über ein zweites Eingangsteil 54 in den Planetenradbolzen 52 an das Planetenrad 46 geführt. Das am Planetenrad 46 zusammengeführt Drehmoment des ersten Drehmomentübertragungsweges 47 und des zweites Drehmomentübertragungsweges 48 wird von dem Abtriebshohlrad 11 am Planetenrad 46 abgegriffen und über einen Verbindungsflansch 22, der auch als ein Ausgangsteil 49 der Koppelanordnung gesehen werden kann, an dem drehfest das Abtriebshohlrad 11 positioniert ist, an das damit drehfest verbundene Sekundärschwungrad 13 geleitet. Dieses Sekundärschwungrad 13 bildet den Ausgangsbereich 55. An dieses Sekundärschwungrad 13 können beispielsweise eine Reibkupplung oder ein Drehmomentwandler, die beide hier nicht dargestellt sind, befestigt werden.
Für eine Optimierung der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 ist eine möglichst große Veränderlichkeit der einzelnen Federeinheiten, hier mit der ersten und der zweiten Federeinheit 57 und 58 gebildet, und eine möglichst große Massenträgheit der Zwischenmasse 34 vorteilhaft.
Dabei sind die Federeinheiten 57 und 58 in Ihrer Wirkweise möglichst reibungsarm auszuführen. Durch die Anordnung der Federeinheiten 57 und 58 möglichst weit radial innen um die Drehachse A kann die auf die Federeinheiten wirkende Fliehkraft gering gehalten werden, was sich positiv auf das vorteilhaft niedrige Reibungsniveau auswirkt.
Die Federeinheiten 57 und 58 sind hier seriell geschaltet. Damit kann mit jeder einzelnen Federeinheit eine Stufe dargestellt werden. Mit dieser Variante ist deshalb eine Vielstufigkeit einer Federkennlinie umsetzbar, was für eine Funktion bzw. Optimierung der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 sehr vorteilhaft ist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, die erste Federeinheit 57 und die zweite Federeinheit 58 in ihrer wirkweise parallel zu schalten oder eine beliebige Kombination aus Serien- und Parallelschaltung umzusetzen. Damit können sich sowohl Vorteile bezüglich der Funktion als auch bezüglich der Herstellung/Montage bzw. Kosten durch einen bauraumgleichen Baukasten für unterschiedliche Umgebungsbedingungen (Fahrzeugkonfigurationen) ergeben.
Durch eine Ausführungsform der Zwischenmasse 34 als komplett umlaufender Topf, bestehend aus einem motorseitigen Dichtblech 31, dem Zwischenelement 7, einem Anlasserzahnkranz 35, und einem motorseitigen Dichtblech 12, die alle mit der zweiten Nabenscheibe 70 der zweiten Federeinheit 58 direkt oder mit den genannten Teilen drehfest verbunden sind, kann eine sehr große Massenträgheit der Zwischenmasse 34 erzielt werden. Dabei wird eine Gesamtmassenträgheit der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 nicht wesentlich erhöht, da die Primärseite mit der Primärmasse 1b mit einer entsprechend geringeren Massenträgheit ausgeführt werden kann. Weil die große Massenträgheit an der Zwischenmasse 34 in der Regel für eine Leistungsfähigkeit der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 günstiger ist als eine große Massenträgheit der Primärmasse 1b ist diese Ausführung sehr vorteilhaft. Die Massenträgheit des Sekundärschwungrades 13 bleibt hiervon unberührt.
Weiterhin ist in 2 die konstruktive Ausführung der Koppelanordnung Pos. 41 vorteilhaft, da das Planetenrad 46 möglichst radial außen um die Drehachse A sitzt und dadurch nur geringe Mengen eines Schmiermittels wie Öl oder Fett nötig sind, da diese durch die Zentrifugalkraft nach außen zu dem dort positionierten Planetenrad 46 gedrückt werden.
Ein Nassraumes 63, der zumindest teilweise die Phasenschieberanordnung 43 und die Koppelanordnung 41 aufnimmt und durch das motorseitiges Dichtblech 31, das Zwischenelement 7 und das getriebeseitiges Dichtblech 12 nach außen gegenüber einem Trockenraum 74, der den, die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 umgebenden Raum bildet, begrenzt wird, wird durch drei Dichtelemente, hier mit einem Dichtelement 27, einem Nabenscheibendichtelement 16 und einem Sekundärdichtelement 15 abgedichtet. Dabei sind die Dichtelemente 27, 16 und 15 vorteilhaft möglichst radial weit innen angeordnet um eine Reibung zu reduzieren. Das Dichtelement 27 dichtet einerseits gegen eine radial nach innen verlaufende Verlängerung des motorseitigen Dichtbleches 31 und andererseits gegen einen flanschartigen Fortsatz 79 der Primärmasse 1b ab. Das Nabenscheibendichtelement 16 dichtet radial außen gegen einen nach radial innen abgewinkelten Flansch 80, der durch die erste Nabenscheibe 5 gebildet wird und radial innen gegen eine flanschartige Ausgestaltung des Verbindungsflansches 22 ab. Das Sekundärdichtelement 15 dichtet radial außen gegen das getriebeseitige Deckblech 12 und radial innen gegen eine flanschartige Ausformung des Sekundärschwungrades 13 ab.
Durch diese Anordnung der Dichtelemente 27, 15 und 16 möglichst radial innen kann die Reibung reduziert werden. Durch diese Anordnung der Dichtelemente kann eine Verschraubung 61, hier durch eine Kurbelwellenschraube 28 gebildet, mit der die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 an die Kurbelwelle 19 verschraubt wird, frei zugänglich bleiben. Das ist besonders vorteilhaft bei der Montage, da eine Durchführungsöffnung 83 in dem Zwischenflansch 62 in axialer Flucht zu der Kurbelwellenschraube 28 zu einer Durchführung eines Montagewerkzeuges für die Kurbelwellenschraube 28 positioniert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Primärmasse
1b: Primärmasse
2a: Deckblechfortführung
4: Federanordnung
5: erste Nabenscheibe
6: Abdeckblech
6b: Abdeckblech
7: Zwischenelement
8: Antriebshohlrad
9: Planetenradträger
10: Drehschwingungsdämpfungsanordnung
11: Abtriebshohlrad
12: getriebeseitiges Deckblech
13: Sekundärschwungrad
15: Sekundärdichtelement
16: Nabenscheibendichtelement
17: Zwischenblech
19: Kurbelwelle
21: Adapter
22: Verbindungsflansch
27: Dichtelement
28: Kurbelwellenschraube
31: motorseitiges Dichtblech
32: Abstandsstück
34: Zwischenmasse
35: Anlasserzahnkranz
41: Koppelanordnung
43: Phasenschieberanordnung
46: Planetenrad
47: erster Drehmomentübertragungsweg
48: zweiter Drehmomentübertragungsweg
49: Ausgangsteil
50: Eingangsbereich
52: Planetenradbolzen
53: erstes Eingangsteil
54: zweites Eingangsteil
55: Ausgangsbereich
56: Schwingungssystem
57: erste Federeinheit
58: zweite Federeinheit
59: Stützscheibe
60: Antriebsaggregat
61: Verschraubung
62: Zwischenflansch
63: Nassraum
64: Schraubverbindung
65: Anfahrelement
66: Federelement
67: Federelement
69: Raumbereich
70: zweite Nabenscheibe
71: Nietverbindung
72: Antriebshohlradträger
73: Schraubverbindung
74: Trockenraum
76: Nietverbindung
77: Nietverbindung
78: Nietverbindung
79: flanschartiger Fortsatz
80: Flansch
81: Zwischenblechdichtelement
82: Ansteuerblech
83: Durchführungsöffnung
85: Vernietung
86: Überlagerungseinheit
90: Eingang
91: Ausgang
92: Abdeckblech
95: Federsatz
96: Schraubverbindung
97: Summationsgetriebe
98: Planetengetriebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011007118 A1 [0002]

Claims

Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend – einen zur Drehung um eine Drehachse (A) anzutreibenden Eingangsbereich (50) und einen Ausgangsbereich (55) und – einen ersten Drehmomentübertragungsweg (47) und parallel dazu einen zweiten Drehmomentübertragungsweg (48), die beide von dem Eingangsbereich (50) ausgehen und – eine, mit dem Ausgangsbereich (55) in Verbindung stehende Koppelanordnung (41) zur Überlagerung der über die Drehmomentübertragungswege (47; 48) geleiteten Drehmomente und – eine Phasenschieberanordnung (43) für den ersten Drehmomentübertragungsweg (47) zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg (47) geleiteten Drehungleichförmigkeiten bezüglich über den zweiten Drehmomentübertragungsweg (48) geleiteten Drehungleichförmigkeiten dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschieberanordnung (43) zumindest aus einer ersten Federeinheit (57) und einer zweiten Federeinheit (58) besteht, welche axial gestaffelt sind und wobei die Koppelanordnung (41) und die Phasenschieberanordnung (43) zumindest teilweise axial überdeckend angeordnet sind.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelanordnung (41) ein erstes Eingangsteil (53), ein zweites Eingangsteil (54), eine Überlagerungseinheit (86) und ein Ausgangsteil (49) umfasst, wobei das erste Eingangsteil (53) mit der Phasenschieberanordnung (43) und der Überlagerungseinheit (86) verbunden ist und das zweite Eingangsteil (54) mit dem Eingangsbereich (50) und der Überlagerungseinheit (86) verbunden ist und die Überlagerungseinheit (86) sowohl mit dem ersten Eingangsteil (53), als auch mit dem zweiten Eingangsteil (54) und dem Ausgangsteil (49) verbunden ist und wobei das Ausgangsteil (49) den Ausgangsbereich (55) bildet.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschieberanordnung (43) ein Schwingungssystem (56) mit einer Primärmasse (1) und einem gegen die Wirkung einer Federanordnung (4) bezüglich der Primärmasse (1) um die Drehachse (A) drehbaren Zwischenelement (7) umfasst.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschieberanordnung (43) und die Koppelanordnung (41) zumindest teilweise in einen Nassraum (63) aufgenommen werden, der zumindest teilweise mit einem Fluid befüllt ist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelanordnung (41) zumindest weitgehend radial innerhalb der Phasenschieberanordnung (43) angeordnet ist, wobei sich die Phasenschieberanordnung (43) und die Koppelanordnung zumindest abschnittweise axial überlappen.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelanordnung (41) zumindest weitgehend radial außerhalb der Phasenschieberanordnung (43) angeordnet ist, wobei sich die Phasenschieberanordnung (43) und die Koppelanordnung (41) zumindest abschnittweise überlappen.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelanordnung (41) ein Summationsgetriebe (97) umfasst.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Summationsgetriebe (97) ein Planetengetriebe (98) mit einem Planetenrad (46), einem Planetenradbolzen (52), sowie einem Antriebshohlrad (8) und einem Abtriebshohlrad (11) umfasst.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (90) der Phasenschieberanordnung (43) eine Stützscheibe (59) bildet, die mit einem Ende des Planetenradbolzens(52) der Koppelanordnung (41) drehfest verbunden ist.
Drehschwingungsdämpfungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (91) der Phasenschieberanordnung (43) mit zumindest einem Gehäuseabschnitt bildenden Element verbunden ist.