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Die Erfindung betrifft einen hybridischen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Drehschwingungsdämpfer hierzu gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
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Hybridische Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen sind hinreichend bekannt und enthalten eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, wobei jeweils die Brennkraftmaschine oder die Elektromaschine oder diese in Kombination dem Antrieb des Kraftfahrzeugs dienen können und die Elektromaschine zusätzlich die Brennkraftmaschine starten kann und im Schubbetrieb rekuperieren kann. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise im Leerlauf die Batterie beziehungsweise den Akkumulator des Bordsystems mittels eines Antriebs der Elektromaschine laden. Beispielsweise kann die Elektromaschine bezogen auf ein Getriebe der Brennkraftmaschine abgewandt, beispielsweise einer Getriebeausgangswelle oder vor dem Getriebe beispielsweise einer Getriebeeingangswelle zugeordnet sein. Zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe ist ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet, um Drehungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine zu dämpfen. Der Drehschwingungsdämpfer ist mittels einer Ausgangsnabe mit einer Getriebeeingangswelle direkt oder beispielsweise unter Vorschaltung einer Reibungskupplung oder Doppelkupplung drehschlüssig mittels einer Verzahnung verbunden. Insbesondere im Leerlauf der Brennkraftmaschine beispielsweise bei einem Ladevorgang der Batterie kann ein Verzahnungsklappern an der Verzahnung auftreten.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen hybridischen Antriebsstrangs und eines Drehschwingungsdämpfers hierzu.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Die von diesen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Gegenstände der Ansprüche 1 und 3 wieder.
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Der vorgeschlagene hybridische Antriebsstrang enthält eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine, wobei Brennkraftmaschine und Elektromaschine jeweils für sich einzeln oder in Kombination Drehmoment auf Antriebsräder übertragen und zwischen der Brennkraftmaschine und einem Getriebe ein Drehschwingungsdämpfer mit einem um eine Drehachse angeordneten Eigangsteil und einem entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegenüber diesem um die Drehachse begrenzt verdrehbaren Ausgangsteil vorgesehen ist. Um ein Verzahnungsklappern insbesondere in einem Leerlauf der Brennkraftmaschine während eines Ladevorgangs einer Batterie mittels der Elektromaschine zu vermeiden, ist die Federeinrichtung aus unter Last komprimierten, über den Umfang verteilt angeordneten Bogenfedern und einem bei einem Leerlauf der Brennkraftmaschine und/oder einem Ladebetrieb der Brennkraftmaschine wirksamen Vordämpfer gebildet. Es kann zudem vorgesehen sein, den Vordämpfer hysteresefrei zu betreiben, das heißt, in einem Betriebsbereich des Vordämpfers auf eine Reibeinrichtung zu verzichten.
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Die Aufgabe wird im Weiteren durch einen Drehschwingungsdämpfer insbesondere für den vorgeschlagenen hybridischen Antriebsstrang gelöst, welcher ein um eine Drehachse angeordnetes Eigangsteil und ein entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung gegenüber diesem um die Drehachse begrenzt verdrehbares Ausgangsteil mit einer Ausgangsnabe enthält. Die Federeinrichtung ist aus unter Last komprimierten, über den Umfang verteilt angeordneten, von dem Eingangsteil beaufschlagten Bogenfedern und einem zwischen einem Flanschteil zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Bogenfedern und dem Eingangsteil wirksam angeordneten Vordämpfer mit zwischen dem Flanschteil und beidseitig dessen angeordneten Seitenscheiben in Umfangsrichtung von diesen beaufschlagten, über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern gebildet, wobei zumindest eine der Seitenscheiben in die entgegengesetzten Stirnseiten der von dem Flanschteil beaufschlagten Stirnseiten der Bogenfedern eingreift.
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Das Flanschteil kann die Bogenfedern mit einem Freiwinkel in Höhe eines Arbeitswinkels des Vordämpfers beaufschlagen und der Arbeitswinkel kann zwischen dem Flanschteil und den Seitenteilen beispielsweise mittels zwischen dem Flanschteil und den Seitenteilen angeordneter, die Seitenscheiben verbindenden und in Langlöchern des Flanschteils geführten Stufenbolzen begrenzt sein.
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Mit anderen Worten dient der Drehschwingungsdämpfer der Schwingungsisolation in einem hybridischen Antriebsstrang neben dem Betrieb unter Last im Leerlauf der Brennkraftmaschine bei gleichzeitig lastfreier Elektromaschine beziehungsweise Laden der Batterie beziehungsweise Akkumulators mit wenig Last. Insbesondere sind von der Erfindung serielle, seriell-parallel und leistungsverzweigte hybridische Antriebsstränge umfasst.
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Dabei ist die Federkennlinie der Bogenfederdämpferstufe mit einer Grundreibung verlagert. Um den Antriebsstrang im Leerlauf wirkungsvoll zu entkoppeln ist eine möglichst reibungsfreie Vorisolation vorgesehen. Für den Vordämpfer sind Federkennlinien mit sehr niedrigen Steigungen vorgesehen. Dieser Vordämpfer wirkt vor dem eigentlichen Hauptdämpfer mit den Bogenfedern, das heißt, bei kleineren Verdrehwinkein zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil.
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Durch die Verwendung kann insbesondere bei seriellen, seriell-parallelen und leistungsverzweigten Hybridanwendungen eine ausreichende Drehschwingungsisolation erzielt werden, obwohl in der Regel nur eine kleine Sekundärmasse vor dem Getriebe vorgesehen ist und die maßgebliche Sekundärmasse von der Elektromaschine gebildet ist. Da diese hinter dem Getriebe angeordnet sein kann, erfolgt dabei vor dem Getriebe keine ausreichende Isolation. Die Schwingungsanregung des Antriebsstrangs im Leerlauf oder das Laden mit wenig Last an der Elektromaschine wird daher durch den Vordämpfer isoliert und ein Verzahnungsklappern vermieden. Eine Anregung des Antriebsstrangs durch die Brennkraftmaschine in diesen Betriebszuständen kann zudem weiter verbessert werden, wenn auf eine Grundreibung des Drehschwingungsdämpfers in diesen Betriebszuständen verzichtet wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform des Vordämpfers ist daher unabhängig von der Grundreibung des Drehschwingungsdämpfers mit einer Kennlinie mit möglichst flacher Steigung.
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Beispielsweise weist der Drehschwingungsdämpfer ein Eingangsteil mit einer Primärschwungmasse, Bogenfedern und entsprechenden Bogenfederanschlägen zur eingangsseitigen Beaufschlagung dieser auf. Zwischen den Bogenfederanschlägen und den Stirnseiten der Bogenfedern ist kein oder ein zu vernachlässigendes Spiel vorgesehen. Am Ausgangsteil ist ein Flanschteil mit radial erweiterten Armen vorgesehen, die die Stirnseiten der Bogenfedern mit einem vorgegebenen Freiwinkel ausgangsseitig beaufschlagen. Innerhalb dieses Freiwinkels wirkt der Vordämpfer. Zwischen die Stirnseiten im Bereich der eingangsseitigen Beaufschlagungsbereiche greift ein Eingangselement des Vordämpfers im Wesentlichen ohne Verdrehwinkel ein. Das Eingangselement kann aus zwei axial beabstandeten, beispielsweise mittels Stufenbolzen miteinander verbundenen Seitenscheiben gebildet sein. Beide Seitenscheiben weisen im Umfang verteilte Federfenster auf, die einerseits über den Umfang verteilt angeordnete Schraubendruckfedern betätigen und andererseits diese axial gesichert mittels radial außen angeordneter Fensterflügel aufnehmen. Zwischen den Seitenscheiben ist das Flanschteil angeordnet. Das Flanschteil weist Federfenster für die Aufnahme und Beaufschlagung der Schraubendruckfedern und entsprechende Langlöcher für die Stufenbolzen auf. Das Flanschteil kann sich reibungsfrei beziehungsweise reibungsarm gegenüber den Seitenscheiben begrenzt verdrehen und wird dabei mit der Druckfederkraft beaufschlagt. Die Steigung der Schraubendruckfedern wird so ausgelegt, dass eine ausreichende Isolation der Anregungen im Leerlauf und anderen Betriebspunkten mit niedriger Last sichergestellt ist.
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Bei höheren über den Drehschwingungsdämpfer zu übertragenden Drehmomenten wird der zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil zur Wirkung des Vordämpfers eingestellte Freiwinkel überbrückt. Die Länge der Langlöcher ist dabei so eingestellt, dass die Stufenbolzen und Stufenbolzenfenster Anschläge bilden, nachdem der Freiwinkel aufgebraucht ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Schraubendruckfedern bei einem Kontakt zwischen Stufenbolzen und Langlöchern noch einen Restweg aufweisen, das heißt eine Blocklage dieser vermieden wird.
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Die Seitenscheiben können über zwei axial gegenüberliegende, sich an dem Eingangsteil elastisch beispielsweise mittels einer Tellerfeder abstützende Reibringe axial positioniert sein. Diese Reibringe erzeugen eine Grundreibung, die der Vordämpferkennlinie nicht überlagert ist, sondern erst im Bereich der Hauptdämpferkennlinie wirkt. Die Höhe der Reibung kann deshalb auf die Anforderungen anderer Betriebspunkte abgestimmt werden. Wird keine Grundreibung benötigt, kann eine sehr schwache Tellerfeder, um Vordämpfer und Flanschteil axial in einer definierten Position zu halten, vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 den oberen Teil eines um eine Drehachse verdrehbaren Drehschwingungsdämpfers im Schnitt,
- 2 eine Ansicht des Drehschwingungsdämpfers der 1 bei abgenommenem Deckelteil,
- 3 eine Ansicht des Drehschwingungsdämpfers der 1 bei abgenommener vorderer Seitenscheibe,
- 4 eine Ansicht des Drehschwingungsdämpfers der 1 mit Sicht auf das Flanschteil und
- 5 eine Ansicht des Drehschwingungsdämpfers der 1 mit Sicht auf das Scheibenteil des Eingangsteils.
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Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d angeordneten Drehschwingungsdämpfers 1 im Schnitt mit dem Eingangsteil 2 und dem entgegen der Federeinrichtung 4 begrenzt verdrehbaren Ausgangsteil 3. Die Federeinrichtung 4 ist aus den Bogenfedern 5, 6 und dem Vordämpfer 7 mit den über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern 8 gebildet und ist in der von dem Scheibenteil 9 und dem Deckelteil 10 gebildeten Ringkammer 11 aufgenommen.
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Das Ausgangsteil 3 enthält das Flanschteil 12 und die Ausgangsnabe 13. Das Flanschteil 12 ist zwischen den Reibringen 14, 15, die von der Tellerfeder 16 axial vorgespannt sind, axial positioniert. Die Reibringe 14, 15 bilden die Grundreibung zwischen dem Eingangsteil 2 und dem Ausgangsteil 3.
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Unter Last verdrehen sich das Eingangsteil 2 und das Ausgangsteil 3 entgegen der Wirkung der Bogenfedern 5, 6 um die Drehachse d. Bei geringen Lasten ist der Vordämpfer 7 wirksam. Hierzu greift das Flanschteil 12 mit einem Freiwinkel in die Bogenfedern 5, 6 ein, der den Arbeitsbereich des Vordämpfers 7 festlegt. Der Vordämpfer 7 ist aus den beiden Seitenscheiben 17, 18, die mittels nicht dargestellter Stufenbolzen miteinander verbunden sind und axial zwischen sich das Flanschteil 12 aufnehmen, gebildet. Die Schraubendruckfedern 8 sind jeweils in Federfenstern der Seitenscheiben 17, 18 und des Flanschteils 12 aufgenommen und von diesen in Umfangsrichtung beaufschlagt. Die Seitenscheibe 17 greift radial außen ohne Freiwinkel zwischen die Stirnseiten der Bogenfedern 5, 6 ein. Die Kennlinie der Schraubendruckfedern 8 ist klein gegenüber der Kennlinie der Bogenfedern 5, 6, so dass sich das Flanschteil 12 an den Bogenfedern 5, 6 abstützt und bei anliegenden kleinen Drehmomenten die Bogenfedern 5, 6 noch nicht komprimiert werden, während sich zwischen dem Flanschteil 12 und den Seitenscheiben 17, 18 die Wirkung des Vordämpfers 7 entfaltet. Hierbei tritt lediglich eine Relativverlagerung zwischen den Seitenscheiben 17, 18 und dem Flanschteil 12 auf, so dass im Bereich der Wirkung des Vordämpfers 7 eine Grundreibung zwischen dem Flanschteil 12 und dem Eingangsteil 2 unwirksam ist.
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Die 2 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 in Ansicht bei abgenommenem Deckelteil 10 mit Sicht auf die Seitenscheibe 17 des Vordämpfers 7, die mittels der radial erweiterten Arme 19 ohne Umfangsspiel zwischen die Stirnseiten der Bogenfedern 5 eingreift und die Schraubendruckfedern 8 in Federfenstern aufnimmt. Die Stufenbolzen 20 dienen der axialen Verbindung mit der zweiten Seitenscheibe 18 (1).
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Die 3 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 in Ansicht bei abgenommenem Deckelteil 10 und abgenommener Seitenscheibe 17 mit Sicht auf das Flanschteil 12, welches mit einem Freiwinkel mittels der radial erweiterten Arme 21 zwischen die Stirnseiten der Bogenfedern eingreift und in Federfenstern die Schraubendruckfedern 8 aufnimmt. Das Flanschteil weist Langlöcher 22 auf, durch die die Stufenbolzen 20 greifen.
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Die 4 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 in Ansicht mit Sicht auf das Flanschteil 12 bei entfernten Schraubendruckfedern 8 und entfernten Stufenbolzen 20 mit den Langlöchern 22 und den Federfenstern 23 für die Schraubendruckfedern 8.
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Die 5 zeigt den Drehschwingungsdämpfer 1 der 1 in Ansicht mit abgenommenem Deckelteil 10, abgenommenem Flanschteil 12 und abgenommenen Seitenscheiben 17, 18 mit Sicht auf das Scheibenteil 9, dessen Beaufschlagungseinrichtungen 24, beispielsweise Anprägungen ohne Umfangsspiel zwischen die Stirnseiten der Bogenfedern 5 eingreifen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Eingangsteil
- 3
- Ausgangsteil
- 4
- Federeinrichtung
- 5
- Bogenfeder
- 6
- Bogenfeder
- 7
- Vordämpfer
- 8
- Schraubendruckfeder
- 9
- Scheibenteil
- 10
- Deckelteil
- 11
- Ringkammer
- 12
- Flanschteil
- 13
- Ausgangsnabe
- 14
- Reibring
- 15
- Reibring
- 16
- Tellerfeder
- 17
- Seitenscheibe
- 18
- Seitenscheibe
- 19
- Arm
- 20
- Stufenbolzen
- 21
- Arm
- 22
- Langloch
- 23
- Federfenster
- 24
- Beaufschlagungsbereich
- d
- Drehachse
