DE102015106112A1 - Device for transmitting a torque, in particular for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten und einen zweiten Planetengetriebezug (1, 2), die in Serie angeordnet sind und jeweils aufweisen ein inneres Planetenrad (1a, 2a), ein äußeres Planetenrad (1b, 2b) und ein Verbindungselement (7, 16), das mit den inneren (1a, 2a) und äußeren (1b, 2b) Planetenrädern zusammenwirkt, wobei die äußeren (1b, 2b) Planetenräder der ersten und zweiten Planetengetriebezüge (1, 2) mit einem festen Element (8) verbunden sind, wobei das innere Planetenrad (1a) des ersten Planetengetriebezugs (1) einen Drehmomenteingang bildet und dazu bestimmt ist, gekoppelt zu werden beispielsweise mit einer Kurbelwelle, wobei das innere Planetenrad (2a) des zweiten Planetengetriebezugs (2) einen Drehmomentausgang bildet und dazu bestimmt ist, gekoppelt zu werden beispielsweise mit einer Eingangswelle eines Getriebes.The invention relates to a device for transmitting a torque, in particular for a motor vehicle, comprising a first and a second planetary gear train (1, 2), which are arranged in series and each having an inner planetary gear (1a, 2a), an outer planetary gear (1b , 2b) and a connecting element (7, 16) which cooperates with the inner (1a, 2a) and outer (1b, 2b) planetary gears, wherein the outer (1b, 2b) planet gears of the first and second planetary gear trains (1, 2) are connected to a fixed element (8), wherein the inner planetary gear (1a) of the first planetary gear train (1) forms a torque input and is intended to be coupled, for example with a crankshaft, wherein the inner planetary gear (2a) of the second planetary gear train (2a) 2) forms a torque output and is intended to be coupled, for example, to an input shaft of a transmission.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise ein Zweimassen-Dämpfungsschwungrad.The invention relates to a device for transmitting a torque, in particular for a motor vehicle, such as a dual-mass damping flywheel.
Das Dokument
Erste elastische Dämpfungselemente erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen den beiden Schwungrädern, um sich der Drehung eines Schwungrades in Bezug zum anderen entgegenzustellen.First elastic damping elements extend circumferentially between the two flywheels to oppose the rotation of one flywheel relative to the other.
Während des Betriebs variiert die Winkelposition des ersten Schwungrades in Bezug zum zweiten Schwungrad auf zyklische Weise um eine mittlere Winkelposition. Die mittlere Winkelposition hängt von dem Drehmoment ab, welches von dem Zweimasse-Dämpfungsschwungrad auf das Getriebe übertragen wird. Die Variationen um die mittlere Position gehen auf die Schwingungen und die Drehungleichförmigkeiten des Motors zurück.During operation, the angular position of the first flywheel relative to the second flywheel varies cyclically about a mean angular position. The mean angular position depends on the torque transmitted from the dual mass damping flywheel to the transmission. The variations around the middle position are due to the vibrations and rotational irregularities of the engine.
Ferner sind zweite elastische Dämpfungselemente zwischen den beiden Schwungrädern montiert, wobei die zweiten Dämpfungselemente mindestens eine elastische Scheibe umfassen, die geeignet ist, in Abhängigkeit von der Winkelposition des sekundären Schwungrades in Bezug zum primären Schwungrad ein positives oder negatives Drehmoment auszuüben.Further, second elastic damping elements are mounted between the two flywheels, wherein the second damping elements comprise at least one elastic disc which is adapted to exert a positive or negative torque depending on the angular position of the secondary flywheel relative to the primary flywheel.
Positionierungsmittel ermöglichen es, die Position der zweiten Dämpfungsmittel in Abhängigkeit von dem zu übertragenden mittleren Drehmoment zu variieren.Positioning means make it possible to vary the position of the second damping means in dependence on the average torque to be transmitted.
Diese Positionierungsmittel umfassen einen beweglichen Schieber, der mit der elastischen Scheibe verbunden ist, und Reibungsmittel, die zwischen einem Schieber und dem sekundären Schwungrad angeordnet sind.These positioning means comprise a movable slider connected to the elastic disc and friction means disposed between a slider and the secondary flywheel.
Um die mittlere Winkelposition stellt sich somit die Wirkung der zweiten Dämpfungsmittel zumindest teilweise der Wirkung der ersten Dämpfungsmittel entgegen, so dass die Vorrichtung in einem begrenzten Winkelbereich eine Gesamt-Steifigkeit gleich Null oder quasi gleich Null hat.The effect of the second damping means thus at least partially counteracts the effect of the first damping means about the mean angular position, so that the apparatus has a total rigidity equal to zero or virtually zero in a limited angular range.
Dies ermöglicht es, die Qualität der Dämpfung und der von der Vorrichtung durchgeführten Filterung zu verbessern.This makes it possible to improve the quality of the attenuation and the filtering performed by the device.
Die vorgenannten Reibungsmittel können bei einer Änderung des von der Vorrichtung zu übertragenden Drehmoments Stöße hervorrufen. Überdies müssen die Reibungsmittel eine größere Kraft als die von den ersten elastischen Dämpfungsmitteln ausgeübte Kraft ausüben, wobei die von den Reibungsmitteln ausgeübte Kraft überdies schwer kontrollierbar ist. Schließlich ist die Amplitude des Winkelbereichs (in dem es die zweiten Dämpfungsmittel ermöglichen, die Gesamt-Steifigkeit der Vorrichtung zu verringern) begrenzt, insbesondere geringer als 10°. Diese verschiedenen Nachteile beeinträchtigen die Qualität der Dämpfung und der Filterung.The aforementioned friction means can cause shocks when the torque to be transmitted by the device changes. Moreover, the friction means must exert a greater force than the force exerted by the first elastic damping means, and the force exerted by the friction means is also difficult to control. Finally, the amplitude of the angular range (in which the second damping means make it possible to reduce the overall rigidity of the device) is limited, in particular less than 10 °. These various disadvantages affect the quality of attenuation and filtering.
Ferner sind die ersten elastischen Dämpfungselemente während des Betriebs der Einwirkung der Zentrifugalkraft unterworfen, was die Funktion der Vorrichtung belasten kann.Further, during operation, the first elastic damping elements are subject to the action of centrifugal force, which may burden the operation of the device.
Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine einfache, wirksame und wirtschaftliche Lösung für die vorgenannten Probleme zu bieten.The object of the invention is in particular to provide a simple, effective and economical solution to the aforementioned problems.
Zu diesem Zweck schlägt sie eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vor, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten und einen zweiten Planetengetriebezug aufweist, die in Serie angeordnet sind und die jeweils ein inneres Planetenrad, ein äußeres Planetenrad und ein Verbindungselement, das mit den inneren und äußeren Planetenrädern zusammenwirkt umfassen, wobei das Verbindungselement in Bezug zu den inneren und äußeren Planetenrädern beweglich ist, wobei die äußeren Planetenräder der ersten und zweiten Planetengetriebezüge mit einem festen Element verbunden sind, wobei das innere Planetenrad des ersten Planetengetriebezugs einen Drehmomenteingang bildet und dazu bestimmt ist, beispielsweise mit einer Kurbelwelle gekoppelt zu werden, wobei das innere Planetenrad des zweiten Planetengetriebezugs einen Drehmomentausgang bildet und dazu bestimmt ist, beispielsweise mit einer Eingangswelle eines Getriebes gekoppelt zu werden, dass sie zumindest ein Anpassungselement aufweist, welches relativ zu dem festen Element drehbeweglich ist, und dass sie Positionierungsmittel aufweist, die geeignet sind, das besagte Anpassungselement zu verschieben und zu positionieren, dass sie mindestens ein erstes Dämpfungselement aufweist, welches sich in Umfangsrichtung erstreckt und zwischen dem äußeren Planetenrad des ersten Planetengetriebezugs und dem festen Element montiert ist, und dass sie mindestens ein zweites Dämpfungselement aufweist, welches sich im wesentlichen radial, in seiner radialen Position vorgespannt, erstreckt und das äußere Planetenrad des ersten Planetengetriebezugs und das Anpassungselement miteinander verbindet, wobei das von dem ersten Dämpfungselement und dem zweiten Dämpfungselement gebildet Dämpfungssystem derart ausgeführt ist, dass es eine Gesamt-Steifigkeit bildet, die zwischen dem Eingang und Ausgang des Drehmoments mit einem relativ zu der Steifigkeit des ersten Dämpfungselements verringerten Wert, beispielsweise mit einer Gesamt-Steifigkeit mit einem Wert gleich Null, in einem bestimmten Winkelbereich des Drehmomenteingangs in Bezug zum Drehmomentausgang ausgeübt wird.For this purpose, it proposes a device for transmitting a torque, in particular for a motor vehicle, characterized in that it comprises a first and a second planetary gear train, which are arranged in series and each having an inner planetary gear, an outer planetary gear and a connecting element clutch, which cooperates with the inner and outer planetary gears, wherein the connecting element is movable with respect to the inner and outer planetary gears, wherein the outer planetary gears of the first and second planetary gear trains are connected to a fixed element, wherein the inner planetary gear of the first planetary gear train has a torque input is formed and intended, for example, to be coupled to a crankshaft, wherein the inner planetary gear of the second Planetengetriebezugs forms a torque output and is intended to be coupled, for example, with an input shaft of a transmission, in that it comprises at least one adjusting element which is rotatable relative to the fixed element, and that it has positioning means adapted to displace and position the said adjusting element, that it comprises at least one first damping element which extends in the circumferential direction and between the outer planetary gear of the first planetary gear train and the fixed member is mounted, and that it comprises at least a second damping element, which is biased substantially radially, biased in its radial position, and the outer planetary gear of first planetary gear train and the matching element with each other, wherein the damping system formed by the first damping element and the second damping element is designed such that it forms an overall rigidity, which reduced between the input and output of the torque with a relative to the stiffness of the first damping element Value, for example, with a total stiffness with a value equal to zero, is applied in a certain angular range of the torque input with respect to the torque output.
So ist erfindungsgemäß das zweite Dämpfungselement geeignet, ein Drehmoment auf dem äußeren Planetenrad des ersten Planetengetriebezugs zu erzeugen. Das von dem zweiten Dämpfungselement erzeugte Drehmoment variiert zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert.Thus, according to the invention, the second damping element is suitable for generating a torque on the outer planetary gear of the first planetary gear train. The torque generated by the second damping element varies between a maximum value and a minimum value.
Der Winkelbereich, der sich zwischen der Winkelposition entsprechend dem maximalen Drehmoment und der Winkelposition entsprechend dem minimalen Drehmoment befindet, kann in eine erste Hälfte, in der das von dem weiten Dämpfungselement erzeugte Drehmoment positiv ist, gefolgt von einer zweiten Hälfte, in der das von dem zweiten Dämpfungselement erzeugte Drehmoment negativ ist, geteilt werden. Der Winkelbereich kann derart sein, dass das zweite Dämpfungselement eine negative Steifigkeit erzeugt, die sich der positiven Steifigkeit des ersten Dämpfungselements entgegenstellt.The angular range that is between the angular position corresponding to the maximum torque and the angular position corresponding to the minimum torque may be in a first half in which the torque generated by the wide damping element is positive, followed by a second half in which the second damping element generated torque is negative, to be shared. The angular range may be such that the second damping element generates a negative stiffness that opposes the positive stiffness of the first damping element.
In dem gesamten vorgenannten Winkelbereich ist die Steigung der Kurve, die das Drehmoment in Abhängigkeit von der Winkelposition des Drehmomenteingangs in Bezug zum Drehmomentausgang, d. h. die äquivalente (oder zwischen dem Drehmomenteingang und -ausgang rückgeführte) Steifigkeit des zweiten Dämpfungselements, darstellt, negativ. So erzeugt in dem Winkelbereich das zweite Dämpfungselement eine negative Steifigkeit, die sich der positiven, beispielsweise konstanten, Steifigkeit des ersten Dämpfungselements entgegenstellt. Die Gesamt-Steifigkeit, die zwischen dem Drehmomenteingang und -ausgang ausgeübt wird, hat somit einen verringerten Wert, der in Abhängigkeit von der Dimensionierung der ersten und zweiten Dämpfungselemente gleich Null oder quasi gleich Null sein kann.In the entire aforementioned angular range, the slope of the curve which is the torque as a function of the angular position of the torque input with respect to the torque output, d. H. the equivalent (or returned between the torque input and output) stiffness of the second damping element, represents negative. Thus, in the angular range, the second damping element generates a negative rigidity, which opposes the positive, for example, constant, rigidity of the first damping element. The overall stiffness exerted between the torque input and output thus has a reduced value, which may be zero or virtually zero, depending on the dimensioning of the first and second damping elements.
Die Erfindung schlägt somit eine Dämpfungsvorrichtung vor, die in einem bestimmten Winkelbereich eine verringerte Steifigkeit oder eine Steifigkeit gleich Null aufweist.The invention thus proposes a damping device which has a reduced stiffness or a rigidity equal to zero in a certain angular range.
Während des Betriebs, wenn das mittlere von der Übertragungsvorrichtung übertragene Drehmoment verändert wird, d. h. wenn der Betriebspunkt der Vorrichtung verändert wird, bewirken die Positionierungsmittel die Verschiebung des Anpassungselements, um den vorgenannten Winkelbereich wieder um den Betriebspunkt zu zentrieren.During operation, when the average torque transmitted by the transmission device is changed, d. H. when the operating point of the device is changed, the positioning means cause the displacement of the adjustment element to center the aforementioned angular range again around the operating point.
Mit anderen Worten wird, wenn das mittlere übertragene Drehmoment verändert wird, die mittlere Winkelposition des äußeren Planetenrads des ersten Planetengetriebezugs in Bezug zum festen Element verändert. Das erste Dämpfungselement wird nämlich in Abhängigkeit von dem zu übertragenden mittleren Drehmoment mehr oder weniger komprimiert. Die Positionierungsmittel und das Anpassungselement ermöglichen es nun, das zweite Dämpfungselement in seine radiale Position zurückzuführen.In other words, when the average transmitted torque is changed, the average angular position of the outer planetary gear of the first planetary gear train is changed with respect to the fixed member. Namely, the first damping element is more or less compressed depending on the average torque to be transmitted. The positioning means and the adjustment element now make it possible to return the second damping element in its radial position.
Natürlich variiert die Position des äußeren Planetenrads in Bezug zum festen Element um die mittlere Position, um die Schwingungen und die Drehungleichförmigkeiten des Motors zu dämpfen.Of course, the position of the outer planet gear relative to the fixed member varies about the middle position to dampen the vibrations and rotational nonuniformities of the engine.
Überdies ermöglicht es die Verwendung von zwei Planetengetriebezügen, das Gesamtübersetzungsverhältnis der Vorrichtung, d. h. das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit des inneren Planetenrades des zweiten Planetengetriebezugs zur Drehgeschwindigkeit des inneren Planetenrades des ersten Planetengetriebezugs, in Abhängigkeit von den Merkmalen der inneren und äußeren Planetenräder und der Verbindungselemente anzupassen.Moreover, the use of two epicyclic gear trains makes it possible to obtain the overall ratio of transmission of the device, i. H. to adjust the ratio of the rotational speed of the inner planet gear of the second planetary gear train to the rotational speed of the inner planetary gear of the first planetary gear train, depending on the characteristics of the inner and outer planet gears and the connecting elements.
Da das erste Dämpfungselement in Umfangsrichtung zwischen dem festen Element und dem äußeren Planetenrad des ersten Planetengetriebezugs angeordnet ist, ist dieses Dämpfungselement außerdem während des Betriebs nicht der Einwirkung der Zentrifugalkraft unterworfen, was die von der Vorrichtung erzielte Filterung verbessert. Es ist anzumerken, dass das Element beispielsweise mit Bezug zum Gehäuse der Kupplung des Kraftfahrzeugs als fest bezeichnet wird.In addition, since the first damper is circumferentially disposed between the fixed member and the outer planetary gear of the first planetary gear train, this damper is not subjected to the centrifugal force during operation, which improves filtering achieved by the apparatus. It should be noted that the element is referred to, for example, with reference to the housing of the clutch of the motor vehicle as solid.
Nach einem Merkmal der Erfindung umfassen die Positionierungsmittel Mittel zur Berechnung und Steuerung, die geeignet sind, die Position des Anpassungselements zu steuern, um das zweite Dämpfungselement in der Radialrichtung zu halten, beispielsweise auf Basis eines mittleren Drehmomentsollwerts, der von der Vorrichtung übertragen wird.In accordance with one feature of the invention, the positioning means comprise computation and control means adapted to control the position of the adjustment element to maintain the second damping element in the radial direction, for example on the basis of an average torque command transmitted by the device.
Vorzugsweise umfasst das erste Dämpfungselement mindestens eine gekrümmte oder gerade Schraubenfeder.Preferably, the first damping element comprises at least one curved or straight coil spring.
Ferner kann das Anpassungselement einen Anpassungskranz umfassen, der relativ zu dem festen Element drehbeweglich ist, wobei die Positionierungsmittel eine Schnecke umfassen, die in den besagten Anpassungskranz eingreift.Further, the adjustment element may comprise a fitting collar which is rotatable relative to the fixed member, the positioning means comprising a worm engaging in said fitting collar.
Ferner können die ersten und zweiten Planetengetriebezüge derart ausgeführt sein, dass das Gesamtübersetzungsverhältnis, d. h. das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit des inneren Planetenrades des zweiten Planetengetriebezugs zur Drehgeschwindigkeit des inneren Planetenrades des ersten Planetengetriebezugs, gleich 1 ist. Further, the first and second planetary gear trains may be configured such that the overall gear ratio, that is, the ratio of the rotational speed of the inner planetary gear of the second planetary gear train to the rotational speed of the inner planetary gear of the first planetary gear train is 1.
Ein solches Merkmal ermöglicht es, die Integration der Vorrichtung in die bestehenden Getriebe zu erleichtern.Such a feature makes it possible to facilitate the integration of the device in the existing transmission.
Das äußere Planetenrad des zweiten Planetengetriebezugs kann in Bezug zum festen Element feststehend sein.The outer planet gear of the second planetary gear train may be fixed with respect to the fixed member.
Nach einer Ausführungsart der Erfindung ist jeder Planetengetriebezug ein Umlaufgetriebezug, umfassend ein inneres Planetenrad, das von einem Zahnrad gebildet ist, ein äußeres Planetenrad, das von einem Zahnkranz gebildet ist, und mindestens ein Verbindungselement, das von einem Satellitenrad gebildet ist, das in das innere Planetenrad und das äußere Planetenrad des entsprechenden Umlaufgetriebezugs eingreift, wobei die Satellitenräder der beiden Umlaufgetriebezüge schwenkbar um eine Achse eines Satellitenträgers montiert sind, der den beiden Umlaufgetriebezügen gemeinsam ist.According to one embodiment of the invention, each planetary gear train is a planetary gear train comprising an inner planetary gear formed by a gear, an outer planetary gear formed by a ring gear, and at least one connecting element formed by a satellite gear disposed in the inner gear Planet gear and the outer planetary gear of the corresponding Umlaufgetriebezugs engages, wherein the satellite wheels of the two Umlaufgetriebezüge are pivotally mounted about an axis of a satellite carrier, which is common to the two planetary gear trains.
Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist jeder Planetengetriebezug ein magnetischer Planetengetriebezug, wobei die inneren und äußeren Planetenräder von einer Wechselfolge von Polen von Dauermagneten gebildet sind, wobei die Verbindungselemente der beiden Planetengetriebezüge von einem Ring gebildet sind, der den beiden Planetengetriebezügen gemeinsam ist und der ferromagnetische Polelemente umfasst, die auf dem gesamten Umfang des Ringes verteilt sind.According to a further embodiment of the invention, each planetary gear train is a magnetic planetary gear train, wherein the inner and outer planet gears are formed by an alternating sequence of poles of permanent magnets, wherein the connecting elements of the two planetary gear trains are formed by a ring which is common to the two planetary gear trains and the ferromagnetic Pol elements that are distributed over the entire circumference of the ring.
Ein magnetischer Planetengetriebezug erzeugt keinen Verschleiß, keine Stöße oder Geräusche, erfordert keine Schmierung und hat eine lange Lebensdauer.A magnetic planetary gear train generates no wear, no shocks or noises, requires no lubrication and has a long service life.
Nach einer Ausführungsvariante kann die Vorrichtung Reibmittel umfassen, die sich zwischen dem äußeren Planetenrad des ersten Planetengetriebezugs und dem Anpassungselement befinden, wobei die besagten Reibmittel geeignet sind, eine Hysterese außerhalb des bestimmten Winkelbereichs zu erzeugen.According to one embodiment, the device may comprise friction means located between the outer planetary gear of the first planetary gear train and the adjustment element, said friction means being adapted to produce hysteresis outside the predetermined angular range.
Eine solche Variante ermöglicht es, über eine starke Hysterese zu verfügen, wenn es die Betriebsbedingungen erfordern, beispielsweise beim Starten des Motors, um den Betriebspunkt herum.Such a variant makes it possible to have a strong hysteresis when operating conditions require, for example when starting the engine, around the operating point.
Schließlich kann das innere Planetenrad des ersten Planetengetriebezugs in Drehung mit einem primären Schwungrad gekoppelt sein, wobei das innere Planetenrad des zweiten Planetengetriebezugs in Drehung mit einem sekundären Schwungrad gekoppelt ist. Die Vorrichtung bildet somit ein Zweimassen-Dämpfungsschwungrad (D. V. A.).Finally, the inner planetary gear of the first planetary gear train may be coupled in rotation with a primary flywheel, wherein the inner planet gear of the second planetary gear train is coupled in rotation with a secondary flywheel. The device thus forms a dual mass damping flywheel (D.V.A.).
Die Erfindung wird besser verständlich, und weitere Details, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Studie der nachfolgenden Beschreibung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen angeführt ist, wobei:The invention will be better understood and further details, features and advantages of the invention will become apparent from the study of the following description, given by way of non-limitative example with reference to the accompanying drawings, in which:
die
Die
Das innere Planetenrad
Die Satellitenräder
Die inneren Planetenräder
Das äußere Planetenrad
Ein Anpassungskranz
Zweite elastische Dämpfungselemente
Während des Betriebs wird ein mittleres Drehmoment von dem inneren Planetenrad
Wie vorangehend ausgeführt, kann für ein selbes zu übertragendes mittleres Drehmoment die Winkelposition α des primären Schwungrades
Das Diagramm der
Es ist festzustellten, dass die charakteristische Kurve der ersten Dämpfungsmittel
Das Diagramm der
Es ist festzustellen, dass die zweiten Dämpfungsmittel
Der Winkelbereich Δα, der sich zwischen der Winkelposition entsprechend dem maximalen Drehmoment und der Winkelposition entsprechend dem minimalen Drehmoment befindet, kann in eine erste Hälfte, in der das von den zweiten Dämpfungsmitteln
So erzeugen in dem Winkelbereich Δα die zweiten Dämpfungselemente
Dies ist in dem Diagramm der
Diese Zone
Um den ordnungsgemäßen Betrieb der Vorrichtung zu gewährleisten, ist es notwendig, sich zu vergewissern, dass dieser Wert α0 dem Betriebspunkt der Vorrichtung entspricht, d. h. der Winkelposition des primären Schwungrades
Wenn das zu übertragende mittlere Drehmoment verändert wird, wird die Winkelposition des primären Schwungrades
Natürlich kann während des Betriebs die Winkelposition α des primären Schwungrades
So umfassen die inneren Planetenräder
Wie zuvor angeführt, erzeugen die magnetischen Planetengetriebezüge
Die
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