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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einem Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle, wobei zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle eine ein Zweimassenschwungrad und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Wandlerüberbrückungskupplung enthaltende Drehmomentübertragungseinrichtung und eine in der Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehene lösbare Verbindung zwischen auf der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle angeordneten Baugruppen dieser vorgesehen sind. Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine und insbesondere einem als Automatgetriebe ausgebildeten Getriebe enthalten in der Regel einen zwischen Brennkraftmaschine und Automatgetriebe angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler als Anfahrelement. Hierbei enthalten Drehmomentwandler zur Einsparung von Energie eine Wandlerüberbrückungskupplung, die bei höheren Drehzahlen die fluidische Drehmomentübertragung überbrückt. Im Zuge des Downsizings der Brennkraftmaschine beispielsweise mit Zylinderabschaltung und Reduzierung der Anzahl der Zylinder sind an der Kurbelwelle höhere Schwungmassen und eine effiziente Drehschwingungsisolation nötig. Hierzu sind beispielsweise aus der
EP 2 700 846 A1 und der
WO 2013/046006 A1 Drehmomentübertragungseinrichtungen bekannt, die ein Zweimassenschwungrad mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler kombinieren. Aufgrund der axialen Anordnung des Zweimassenschwungrads und des Drehmomentwandlers nebeneinander ist ein großer Bauraum nötig. Desweiteren gestaltet sich eine Verbindung zwischen vor der Montage von Brennkraftmaschine und Getriebe am Montageband oder während einer Reparatur an der Kurbelwelle und an der Getriebeeingangswelle angeordneten Baugruppen schwierig.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen Antriebsstrang mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung vorzuschlagen, deren Baugruppen während einer Montage von Brennkraftmaschine und Getriebeeingangswelle einfach miteinander verbunden werden können. Desweiteren ist Aufgabe der Erfindung, eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit geringem axialem Bauraumanspruch vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Der vorgeschlagene Antriebsstrang enthält eine Brennkraftmaschine, beispielsweise einen Verbrennungsmotor mit zwei bis sechs Zylindern mit einer Kurbelwelle und einem Getriebe, bevorzugt ein Automatgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle. Zwischen der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehen, die ein Zweimassenschwungrad und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Wandlerüberbrückungskupplung enthält. Das Zweimassenschwungrad enthält ein um eine Drehachse verdrehbar angeordnetes Eingangsteil mit einer Primärschwungmasse und ein koaxial zum Eingangsteil angeordnetes Ausgangsteil mit einer Sekundärschwungmasse. Ein- und Ausgangsteil sind entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegeneinander um die Drehachse relativ verdrehbar. Die Federeinrichtung kann über den Umfang auf einem oder mehreren Durchmessern angeordnete, über den Umfang verteilt angeordnete, gegebenenfalls ineinander geschachtelte Federelemente, beispielsweise gerade kurze und/oder lange Bogenfedern enthalten. Durch entsprechende Anordnung der Federelemente kann eine ein- oder mehrstufige Dämpfungswirkung des Zweimassenschwungrads erzielt werden. Die Sekundärschwungmasse kann als separate Schwungmasse ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Masse des Drehmomentwandlers, insbesondere des Gehäuses einschließlich Pumpenrad als Sekundärschwungmasse dienen. Insbesondere die als Bogenfedern ausgebildeten Federelemente können in einer von dem Eingangsteil gebildeten Ringkammer untergebracht sein. Das Eingangsteil kann aus Blech, das heißt aus mehreren miteinander verbundenen Blechteilen gebildet und direkt mit der Kurbelwelle verbunden sein.
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Der Drehmomentwandler enthält ein koaxial zu dem Eingangsteil des Zweimassenschwungrads oder unter Ausgleich eines gegebenenfalls Achsversatzes um eine eigene Drehachse, beispielsweise die Drehachse der Getriebeeingangswelle angeordnetes, mit dem Zweimassenschwungrad drehschlüssiges Gehäuse, in welchem in bevorzugter Weise direkt ein Pumpenrad integriert ist, welches bei Drehantrieb um die Drehachse fluidisch mittels eines Wandlerfluids Drehmoment auf ein Turbinenrad überträgt. Zur Drehmomenterhöhung bei niedrigen Drehzahlen kann zwischen Pumpenrad und Turbinenrad ein Leitrad angeordnet sein.
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Es versteht sich, dass der erfinderische Gedanke einen eine Drehmomentübertragungseinrichtung enthaltenden Antriebsstrang als auch eine Drehmomentübertragungseinrichtung als separaten Gegenstand umfasst. Desweiteren sind von dem erfinderischen Gedanken die jeweiligen an der Kurbelwelle aufgenommenen und dem Getriebe zugeordneten Baugruppen umfasst, soweit sie ein Verbindungselement der lösbaren Verbindung enthalten.
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Die Drehmomentübertragungseinrichtung enthält eine lösbare Verbindung, um diese vor einer Montage am Montageband eines den vorgeschlagenen Antriebsstrang enthaltenden Kraftfahrzeugs in eine an der Kurbelwelle aufgenommene Baugruppe und in eine an dem Getriebe, beispielsweise an der Getriebeeingangswelle aufgenommene Baugruppe aufteilen und später wieder verbinden zu können. Die lösbare Verbindung kann während einer Wartung oder Reparatur des Kraftfahrzeugs wieder gelöst werden, um Brennkraftmaschine und Getriebe wieder reversibel trennen zu können. Die lösbare Verbindung ist insbesondere im Drehmomentfluss nach der Federeinrichtung und vor dem Gehäuse des Drehmomentwandlers vorgesehen. Hierbei bildet das Gehäuse mit dem Turbinenrad im Wesentlichen die Sekundärschwungmasse des Zweimassenschwungrads. Infolgedessen erfolgt hier eine Auftrennung der Drehmomentübertragungseinrichtung in eine an der Kurbelwelle angeordneten Baugruppe und eine dem Getriebe zugeordneten Baugruppe innerhalb des Zweimassenschwungrads.
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Um die lösbare Verbindung in einfacher Weise von außen durch das Getriebe- oder Motorgehäuse zugänglich zu machen, ist die Wandlerüberbrückungskupplung am Außenumfang des Turbinenrads und des Pumpenrads vorgesehen. Die lösbare Verbindung wird dabei auf der radialen Höhe der Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet. Hierdurch wird eine Anordnung der lösbaren Verbindung außerhalb des einen großen axialen Bauraum einnehmenden aus Pumpenrad und Turbinenrad gebildeten Wandlertorus vorgesehen, so dass die lösbare Verbindung mit dem Wandlertorus, insbesondere mit dem Turbinenrad axial überschneidend und radial außen gut von außen zugänglich vorgesehen werden kann. Die Wandlerüberbrückungskupplung ist auf großem Durchmesser angeordnet und kann daher große Drehmomente übertragen. In vorteilhafter Weise ist die Wandlerüberbrückungskupplung direkt in das Turbinenrad und in das Pumpenrad integriert, indem das Turbinenrad radial außen einen Ringflansch aufweist und zwischen dem Gehäuse und dem Pumpenrad eine zu diesem Ringflansch komplementär ausgebildete Reibfläche vorgesehen ist. An dem Ringflansch und/oder an der Ringfläche können Reibbeläge vorgesehen sein. Das Turbinenrad ist gegenüber dem Pumpenrad abhängig von einem angelegten Druck oder einem Stromfluss des Wandlerfluids axial verlagerbar, so dass die Wandlerüberbrückungskupplung durch Einfluss des strömenden oder druckbeaufschlagten Wandlerfluids betätigbar ist.
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Die lösbare Verbindung kann aus über den Umfang verteilt angeordneten, an den Baugruppen jeweils komplementär zueinander ausgebildeten Verbindungselementen beispielsweise Schraubverbindungen, Rastverbindungen oder dergleichen ausgebildet sein. Die lösbare Verbindung kann zwischen den beiden Baugruppen radial wirksam ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die Verbindungselemente jeweils mittels eines von radial außen herangeführten Werkzeugs miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden können. Beispielsweise kann ein von radial außen herangeführter Schrauber über den Umfang verteilt angeordnete Verbindungselemente, beispielsweise ein Blechteil wie Blechlasche oder dergleichen einer Baugruppe mit einem beispielsweise mit dem Gehäuse verbundenen wie beispielsweise verschweißten Verschraubungsblock der anderen Baugruppe mittels einer Schraube verbinden.
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In einer alternativen Ausführungsform der Drehmomentübertragungseinrichtung ist die lösbare Verbindung in Umfangsrichtung wirksam ausgebildet. Gegenüber einer von radial außen ausgebildeten lösbaren Verbindung ist hierbei die Betätigungsachse zur Verbindung und Trennung der Verbindungselemente um einen vorgegebenen Winkel, bevorzugt 90° verdreht. Dies bedeutet, dass das entsprechende Werkzeug im Idealfall tangential oder in einem vorgegebenen Winkel zur Senkrechten der Drehachse herangeführt wird.
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In vorteilhafter Weise wird die lösbare Verbindung zwischen einem die Federeinrichtung ausgangsseitig beaufschlagenden Flanschteil und dem Gehäuse des Drehmomentwandlers vorgesehen. Hierbei kann die lösbare Verbindung zwischen einem direkt eine Federeinrichtung des Zweimassenschwungrads beaufschlagenden Flanschteil und dem Gehäuse des Drehmomentwandlers gebildet sein. Das Flanschteil kann aus parallel zur Drehachse angeordneten Blechstreifen oder einem Rohrabschnitt mit entsprechend axial erweiterten, zwischen die Federelemente eingreifenden Armen und axial erweiterten Armen zur Ausbildung von Verbindungselementen zur Bildung der lösbaren Verbindung gebildet sein. Hierbei können die axial erweiterten Arme zur Beaufschlagung von in einer Ringkammer untergebrachten Federelementen axial in die Ringkammer eingreifen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der lösbaren Verbindung kann von radial innen in eine Ringkammer des Eingangsteils des Zweimassenschwungrads mit in der Ringkammer über den Umfang verteilt angeordneten Federelementen ein Flanschteil mittels radial erweiterter Arme zwischen die Federelemente eingreifen und die Federelemente in Umfangsrichtung ausgangsseitig beaufschlagen. Hierbei sind über den Umfang verteilt angeordnete Blechstreifen oder ein rohrabschnittförmiges Blechteil vorgesehen, welche einerseits mit dem Flanschteil verbunden, beispielsweise vernietet sind und andererseits Verbindungselemente zur Ausbildung der lösbaren Verbindung bilden. Die Verbindung des Flanschteils mit den Blechstreifen oder dem Blechteil ist dabei radial innerhalb der lösbaren Verbindung vorgesehen. Unter dem Begriff Blechteile sind auch die Blechstreifen zu verstehen. Die lösbare Verbindung ist axial innerhalb eines Bauraums des Turbinenrads angeordnet.
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Um den axialen Bauraum der Drehmomentübertragungseinrichtung zu verringern, überschneidet die Federeinrichtung des Zweimassenschwungrads einen axialen Bauraum des Turbinenrads zumindest teilweise. Hierbei kann die Federeinrichtung radial außerhalb des axialen Ausdehnungsmaximums des Turbinenrads, bevorzugt auf radialer Höhe der lösbaren Verbindung angeordnet sein.
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Zur verbesserten Drehschwingungsisolation kann zusätzlich zu dem Zweimassenschwungrad innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses auf radialer Höhe der Wandlerüberbrückungskupplung innerhalb eines axialen Bauraums des Turbinenrads zumindest ein Fliehkraftpendel angeordnet sein. Bei Verwendung mehrerer Fliehkraftpendel können diese auf unterschiedliche Tilgerordnungen abgestimmt sein, um beispielsweise Hauptschwingungsordnungen einer Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung bei ab- und zugeschalteten Zylindern abzudecken.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können Federeinrichtung, lösbare Verbindung, Wandlerüberbrückungskupplung und gegebenenfalls zumindest ein Fliehkraftpendel auf radial gleicher Höhe, das heißt axial in Linie angeordnet sein.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des oberen Teils eines um eine Drehachse angeordneten Antriebsstrangs,
- 2 eine gegenüber der Drehmomentübertragungseinrichtung des in 1 gezeigten Antriebsstrangs abgeänderte Drehmomentübertragungseinrichtung in derselben schematischen Darstellung
und
- 3 eine weitere, gegenüber den Drehmomentübertragungseinrichtungen der 1 und 2 abgeänderte Drehmomentübertragungseinrichtung in derselben Darstellung.
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung den oberen Teil des um die Drehachse d angeordneten Antriebsstrangs 1 mit der nur angedeuteten Brennkraftmaschine 2 mit der Kurbelwelle 3, der Drehmomentübertragungseinrichtung 4 und dem ebenfalls nur angedeuteten Getriebe 5 mit der Getriebeeingangswelle 6.
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Die Drehmomentübertragungseinrichtung 4 stellt die Funktionen einer Drehschwingungsentkopplung der drehzahlbehafteten Brennkraftmaschine 2 und eines Anfahrelements bereit. Hierzu sind das Zweimassenschwungrad 7 und der hydrodynamische Drehmomentwandler 8 vorgesehen.
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Der Drehmomentwandler 8 enthält das Gehäuse 9 mit dem Pumpenrad 10, dem Turbinenrad 11 und dem über einen nicht dargestellten Freilauf mit dem Getriebegehäuse verbundenen Leitrad 12. Zur Überbrückung der verlustbehafteten fluidischen Übertragung von Drehmoment über das Pumpenrad 10 und das Turbinenrad 11 weist das Turbinenrad 11 radial außen den radial erweiterten Ringflansch 13 und das Pumpenrad 10 am Übergang zum Gehäuse 9 die Ringfläche 14 auf, die bei axialer Verlagerung des Turbinenrads 11 gegenüber dem Pumpenrad 10 aufgrund einer Steuerung des Wandlerfluids schaltbar einen Reibeingriff bilden und damit die Wandlerüberbrückungskupplung 15 bilden. Der Drehmomentwandler 8 ist verdrehbar auf der Getriebeeingangswelle 6 aufgenommen.
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Das Zweimassenschwungrad 7 weist das um die Drehachse d verdrehbare Eingangsteil 16 auf, welches mit der Kurbelwelle 3 verbunden ist und die Primärschwungmasse 17 des Zweimassenschwungrads 7 bildet. Die Sekundärschwungmasse 26 ist durch das Gehäuse 9 des Drehmomentwandlers 8 gebildet. Zwischen dem Eingangsteil 16 und dem Gehäuse 9 ist in Umfangsrichtung wirksam die Federeinrichtung 18 mit den über den Umfang verteilt angeordneten Federelementen 19 wie beispielsweise Bogenfedern vorgesehen. Die Federelemente 19 sind in der vom Eingangsteil 16 gebildeten Ringkammer 20 aufgenommen und werden von Anprägungen des Eingangsteils 16 eingangsseitig beaufschlagt. Die ausgangsseitige Beaufschlagung erfolgt mittels des Flanschteils 21, dessen radial erweiterte Arme 27 von radial innen zwischen die Federelemente 19 eingreifen.
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Zwischen der Federeinrichtung 18 und dem Gehäuse 9 ist die lösbare Verbindung 22 auf radialer Höhe der Wandlerüberbrückungskupplung 15 und axial innerhalb des Bauraums des Turbinenrads 11 vorgesehen. Die lösbare Verbindung 22 wird mittels der über den Umfang verteilt angeordneten Verbindungselemente 23, 24 gebildet, die mittels der Schrauben 25 unter Einwirkung eines von radial außen durch eine Kupplungsglocke oder dergleichen eingeführten Werkzeugs verbunden werden. Die Verbindungselemente 23 sind radial innen mit dem Flanschteil 21 verbunden, wie hier vernietet. Die Verbindungselemente 23 sind an die Form des Turbinenrads 11 angeglichen und um dieses bis zu den Verbindungselementen 24 herumgeführt. Die Verbindungselemente 24 sind als Verbindungsblöcke mit einem Innengewinde für die Schrauben 25 mit dem Gehäuse 8 verbunden wie verschweißt.
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Durch die lösbare Verbindung 22 kann die aus dem Eingangsteil 16 mit der Federeinrichtung 18 gebildete Baugruppe vor Verbindung von Brennkraftmaschine 2 und Getriebe 5 mit der Kurbelwelle verbunden sein, während der Drehmomentwandler 8 auf der Getriebeeingangswelle 6 des Getriebes 5 aufgenommen ist. Die Verbindung zwischen Brennkraftmaschine 2 und Getriebe 5 erfolgt mittels der lösbaren Verbindung 22.
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Die 2 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse d angeordneten, der Drehmomentübertragungseinrichtung 4 der 1 ähnlichen Drehmomentübertragungseinrichtung 4a in schematischer Darstellung. Im Unterschied zu der lösbaren Verbindung 22 der 1 enthält die lösbare Verbindung 22a die als Verbindungselemente 23a mit über den Umfang verteilt angeordneten Blechstreifen 21a ausgebildet sind. Die Blechstreifen 21a sind axial ausgerichtet und greifen axial zwischen die Federelemente 19a der Federeinrichtung 18a ein und sind direkt mittels der Schrauben 25a mit den Verbindungselementen 24a des Gehäuses 9a verbunden.
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Im Unterschied zu der Drehmomentübertragungseinrichtung 4a der 2 ist in 3 in derselben Darstellung die Drehmomentübertragungseinrichtung 4b dargestellt, deren lösbare Verbindung 22b in Umfangsrichtung lösbar angeordnet ist. Hierzu sind die Blechstreifen 21b mit ihrer Breitseite zwischen die Federelemente 19b der Federeinrichtung 18b axial eingeführt und mit ihrer Breitseite als senkrecht zur Drehachse d angeordnete Verbindungselemente 23b mit den Verbindungselementen 24b des Gehäuses 9b mittels der in Umfangsrichtung angeordneten Schrauben 25b verschraubt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Kurbelwelle
- 4
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 4a
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 4b
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 5
- Getriebe
- 6
- Getriebeeingangswelle
- 7
- Zweimassenschwungrad
- 8
- Drehmomentwandler
- 9
- Gehäuse
- 9a
- Gehäuse
- 9b
- Gehäuse
- 10
- Pumpenrad
- 11
- Turbinenrad
- 12
- Leitrad
- 13
- Ringflansch
- 14
- Ringfläche
- 15
- Wandlerüberbrückungskupplung
- 16
- Eingangsteil
- 17
- Primärschwungmasse
- 18
- Federeinrichtung
- 18a
- Federeinrichtung
- 18b
- Federeinrichtung
- 19
- Federelement
- 19a
- Federelement
- 19b
- Federelement
- 20
- Ringkammer
- 21
- Flanschteil
- 21a
- Blechstreifen
- 21b
- Blechstreifen
- 22
- lösbare Verbindung
- 22a
- lösbare Verbindung
- 22b
- lösbare Verbindung
- 23
- Verbindungselement
- 23a
- Verbindungselement
- 23b
- Verbindungselement
- 24
- Verbindungselement
- 24a
- Verbindungselement
- 24b
- Verbindungselement
- 25
- Schraube
- 25a
- Schraube
- 25b
- Schraube
- 26
- Sekundärschwungmasse
- 27
- Arm
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2700846 A1 [0001]
- WO 2013/046006 A1 [0001]
