DE102020005939A1

DE102020005939A1 - DEVICE FOR REDUCING ROTATION EQUALITY IN A DRIVE TRAIN, SERIAL HYBRID DRIVE AND SYSTEM

Info

Publication number: DE102020005939A1
Application number: DE102020005939.2A
Authority: DE
Inventors: Frank Georg Haubner
Original assignee: FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Group GmbH
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2020-11-26
Also published as: DE102021004269A1

Abstract

Vorrichtung zur Reduktion der Drehungleichförmigkeit in einem Antriebsstrang,- mit einem ersten Schwungrad (4), das zum Verbinden mit einer Kurbelwelle (6) einer Verbrennungskraftmaschine eingerichtet ist, und- mit einem zweiten Schwungrad (8), das als Energiespeicher zur Reduzierung der Drehungleichförmigkeit an dem ersten Schwungrad (4) drehbar gehalten ist,- wobei das zweite Schwungrad (8) relativ zu dem ersten Schwungrad (4) um eine Rotationsachse (R) in einer ersten Richtung (R1) drehbar ist,- - wobei zwischen dem zweiten Schwungrad (8) und dem ersten Schwungrad (4) ein Schmierstoffspalt (10) gebildet ist, der dazu eingerichtet ist, einen Schmierstoff zur Drehmomentübertragung zwischen dem zweiten Schwungrad (8) und dem ersten Schwungrad (4) aufzunehmen und- wobei das zweite Schwungrad (8) dazu eingerichtet ist, während Beschleunigungsphasen der Kurbelwelle von dem ersten Schwungrad (4) Energie aufzunehmen und während Verzögerungsphasen der Kurbelwelle Energie an das erste Schwungrad (4) abzugeben.Device for reducing the rotational irregularity in a drive train, - with a first flywheel (4), which is set up to connect to a crankshaft (6) of an internal combustion engine, and - with a second flywheel (8), which acts as an energy store to reduce the rotational irregularity the first flywheel (4) is rotatably held, - the second flywheel (8) being rotatable relative to the first flywheel (4) about an axis of rotation (R) in a first direction (R1), - - wherein between the second flywheel ( 8) and the first flywheel (4) a lubricant gap (10) is formed, which is set up to receive a lubricant for torque transmission between the second flywheel (8) and the first flywheel (4) and - the second flywheel (8) is set up to absorb energy from the first flywheel (4) during acceleration phases of the crankshaft and to transfer energy to the first momentum during deceleration phases of the crankshaft wheel (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduktion der Drehungleichförmigkeit in einem Antriebsstrang, einen Seriellen Hybridantrieb und ein System.The present invention relates to a device for reducing the rotational irregularity in a drive train, a series hybrid drive and a system.

Es sind Hybridantriebe mit Range Extender bzw. serielle Hybridantrieb bekannt, bei denen der Antrieb von der Verbrennungskraftmaschine bzw. dem Verbrennungsmotor zur Elektromaschine (E-Maschine) über ein Zahnradgetriebe erfolgt, wie eine Zylinderradstufe, einen Planetengetriebesatz oder dergleichen. Hierbei kann ein vollständiger Ausgleich des Rollmoments erreicht werden, was auch als FEVCOM Prinzip bezeichnet wird. Bei diesem Prinzip erfolgt ein vollständiger Ausgleich des Rollmoments durch identische reduzierte Massenträgheitsmomente auf der Primärseite (d.h. Verbrennungskraftmaschine inklusive aller rotierenden Massen) und der Sekundärseite (d.h. E-Maschine inklusive aller rotierenden Teile) erreicht wird. Die Primärseite umfasst dabei auch die rotierenden Teile des Zahnradgetriebes, die mit Verbrennungsmotordrehzahl drehen. Gleichermaßen umfasst die Sekundärseite ebenfalls die rotierenden Teile des Zahnradgetriebes, die mit Drehzahl der E-Maschine drehen.Hybrid drives with range extenders or serial hybrid drives are known in which the drive from the internal combustion engine or the internal combustion engine to the electric machine (e-machine) takes place via a gear transmission, such as a cylinder gear set, a planetary gear set or the like. Complete compensation of the roll torque can be achieved here, which is also referred to as the FEVCOM principle. With this principle, the rolling moment is completely compensated for by identical reduced mass moments of inertia on the primary side (i.e. internal combustion engine including all rotating masses) and the secondary side (i.e. electric machine including all rotating parts). The primary side also includes the rotating parts of the gear transmission, which rotate at the combustion engine speed. The secondary side also includes the rotating parts of the gear transmission, which rotate at the speed of the electric machine.

Der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs gibt sein Drehmoment in bekannter Weise nicht konstant ab, sondern immer, wenn ein Zylinder zündet und der Gasdruck im Zylinder auf den Kolben wirkt. Die Phase vom oberen Totpunkt bis zum Ende der Expansion im unteren Totpunkt wird als Expansionsphase bezeichnet und während dieser Phase gibt der jeweilige Zylinder über die Triebwerksteile, die einem Zylinder zugeordnet werden, ein deutlich höheres Moment ab, als das mittlere Moment des Verbrennungsmotors. Die Triebwerksteile Kolben und Pleuel übertragen die Kraft auf die Kurbelwelle, diese überträgt ein Moment auf das Schwungrad.As is known, the internal combustion engine of the hybrid drive does not deliver its torque constantly, but always when a cylinder ignites and the gas pressure in the cylinder acts on the piston. The phase from top dead center to the end of the expansion at bottom dead center is called the expansion phase and during this phase the respective cylinder emits a significantly higher torque than the mean torque of the internal combustion engine via the engine parts that are assigned to a cylinder. The engine parts, pistons and connecting rods, transmit the power to the crankshaft, which transmits a torque to the flywheel.

Alle rotierenden und oszillierenden Teile werden beschleunigt und nehmen dabei Energie auf. Die oszillierenden Teile werden in der zweiten Hälfte der Expansionsphase wieder verzögert und geben die kinetische Energie ebenfalls an das rotierende Triebwerk ab. Daraus ergibt sich eine Beschleunigung der rotierenden Teile während der Expansionsphase.All rotating and oscillating parts are accelerated and absorb energy in the process. The oscillating parts are delayed again in the second half of the expansion phase and also transfer the kinetic energy to the rotating engine. This results in an acceleration of the rotating parts during the expansion phase.

Die im Schwungrad und den rotierenden Teilen gespeicherte Energie wird ferner benötigt um die weiteren Takte der 4-Takt-Verbrennungskraftmaschine durchzuführen, d.h. während Ladungswechsel, Ausstoßen von Abgas, Ladungswechsel, Ansaugen von Luft/Gemisch und Verdichtung wird dem Schwungrad (im Mittel) Energie entnommen und die Drehzahl fällt.The energy stored in the flywheel and the rotating parts is also required to carry out the further cycles of the 4-stroke internal combustion engine, i.e. During gas exchange, exhaust gas emission, gas exchange, intake of air / mixture and compression, energy is (on average) taken from the flywheel and the speed drops.

Diese Erhöhung und Reduzierung der Drehzahl werden als Drehungleichförmigkeit bezeichnet. Die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors ist in der Regel deutlich höher als die der E-Maschine.This increase and decrease in speed is referred to as rotational irregularity. The rotational irregularity of the combustion engine is usually significantly higher than that of the electric machine.

Die höhere Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors im Vergleich zur E-Maschine kann dazu führen, dass es im Zahnkontakt des Zahnradgetriebes zu einem Anlagewechsel der Zahnräder kommt. In diesem Fall ist es sogar möglich, dass die E-Maschine vom Verbrennungsmotor verzögert wird, also Energie aus der Sekundärseite über das Zahnradgetriebe auf die Primärseite übertragen wird. Diese Umkehr ist unerwünscht, da es aufgrund von Spielen im Zahnkontakt zu einem Anlagewechsel bei den Zahnrädern kommen kann.The higher rotational irregularity of the combustion engine compared to the electric machine can lead to a change of contact between the gears in the tooth contact of the gear transmission. In this case it is even possible that the electric machine is decelerated by the internal combustion engine, i.e. energy is transferred from the secondary side via the gear transmission to the primary side. This reversal is undesirable because play in the tooth contact can lead to a change in the contact between the gears.

Ein derartiger Anlagewechsel ist von akustischer Relevanz, wenn der Anlagewechsel impulsbehaftet abläuft, d.h. die Zahnflanken aufeinanderstoßen und sich nicht sanft aneinander anlegen. Der Effekt des impulsbehafteten Anlagewechsels im Zahneingriff wird umgangssprachlich als Räderrasseln bezeichnet.Such a system change is of acoustic relevance if the system change takes place with impulses, i.e. the tooth flanks butt against each other and not gently touch each other. The effect of the pulsed contact change in tooth meshing is known colloquially as wheel rattle.

Der Impuls des Anlagenwechsels kann über die Räder, Wellen und Lager in die angrenzenden Gehäuse übertragen werden und dort als breitbandige Anregung zu einer hohen Schallabstrahlung über die Gehäuseoberflächen führen. Der impulsbehaftete Anlagewechsel bzw. das Räderrasseln birgt daher die Gefahr, im Fahrbetrieb akustisch auffällig und störend zu sein.The impulse of the system change can be transmitted via the wheels, shafts and bearings into the adjacent housing and there, as a broadband excitation, lead to a high level of sound radiation over the housing surfaces. The pulsed system change or the rattling of wheels therefore harbors the risk of being acoustically noticeable and disruptive during driving.

Grundsätzlich ist es möglich, den impulsbehafteten Anlagewechsel regelungstechnisch zu reduzieren oder zu vermeiden. So kann die E-Maschine theoretisch der Drehzahl des Verbrennungsmotors folgen, wenn eine entsprechend schnelle Regelung von Moment und Drehzahl vorhanden ist. Dies erfordert jedoch eine schnelle Kommunikation zwischen den Steuergeräten von Verbrennungsmotor und E-Maschine. Eine derartige Regelung ist daher aufwändig und mit hohen Kosten verbunden.In principle, it is possible to reduce or avoid the pulsed system change in terms of control technology. The e-machine can theoretically follow the speed of the internal combustion engine if there is a correspondingly fast regulation of torque and speed. However, this requires fast communication between the control units of the combustion engine and the electric machine. Such a regulation is therefore complex and associated with high costs.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, eine Vorrichtung zur Reduktion der Drehungleichförmigkeit in einem Antriebsstrang, einen Seriellen Hybridantrieb und ein System anzugeben, welche die voranstehend genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen. Insbesondere soll ein Räderrasseln in einem seriellen Hybridantrieb vermieden werden.Against this background, the invention is based on the technical problem of specifying a device for reducing the rotational irregularity in a drive train, a serial hybrid drive and a system which do not have the above-mentioned disadvantages or at least to a lesser extent. In particular, wheel rattling should be avoided in a serial hybrid drive.

Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird jeweils gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, einen serieller Hybridantrieb nach Anspruch 5 und ein System nach Anspruch 9. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.The above-described technical problem is solved by a device according to claim 1, a serial hybrid drive according to claim 5 and a system according to claim 9. Further embodiments of the invention emerge from the dependent claims and the description below.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Reduktion der Drehungleichförmigkeit in einem Antriebsstrang, mit einem ersten Schwungrad, das zum Verbinden mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine eingerichtet ist, und mit einem zweiten Schwungrad, das als Energiespeicher zur Reduzierung der Drehungleichförmigkeit an dem ersten Schwungrad drehbar gehalten ist, wobei das zweite Schwungrad relativ zu dem ersten Schwungrad um eine Rotationsachse in einer ersten Richtung drehbar ist, wobei zwischen dem zweiten Schwungrad und dem ersten Schwungrad ein Schmierstoffspalt gebildet ist, der dazu eingerichtet ist, einen Schmierstoff zur Drehmomentübertragung zwischen dem zweiten Schwungrad und dem ersten Schwungrad aufzunehmen, wobei das zweite Schwungrad dazu eingerichtet ist, während Beschleunigungsphasen der Kurbelwelle von dem ersten Schwungrad Energie aufzunehmen und während Verzögerungsphasen der Kurbelwelle Energie an das erste Schwungrad abzugeben.According to a first aspect, the invention relates to a device for reducing the rotational irregularity in a drive train, with a first flywheel, which is set up for connection to a crankshaft of an internal combustion engine, and with a second flywheel, which acts as an energy store to reduce the rotational irregularity on the first flywheel is rotatably held, wherein the second flywheel is rotatable relative to the first flywheel about an axis of rotation in a first direction, wherein a lubricant gap is formed between the second flywheel and the first flywheel, which is configured to transfer a lubricant for torque transmission between the second flywheel and receiving the first flywheel, wherein the second flywheel is configured to absorb energy from the first flywheel during acceleration phases of the crankshaft and to output energy to the first flywheel during deceleration phases of the crankshaft.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht durch die Reduzierung der Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors eine Kopplung zwischen dem Verbrennungsmotor und einer zugeordneten, über ein Zahnradgetriebe angebundene Elektromaschine, ohne dass es zu einem Räderrasseln der Zahnräder des Zahnradgetriebes kommt.By reducing the rotational irregularity of the internal combustion engine, the device according to the invention enables a coupling between the internal combustion engine and an associated electric machine connected via a gear transmission without the gears of the gear transmission rattling.

Das zweite Schwungrad dient dazu, während der Beschleunigungsphasen der Kurbelwelle Energie aufzunehmen. Dabei wird das zweite Schwundrad durch die Rotation und Beschleunigung des ersten Schwungrads drehangetrieben. Das zweite Schwungrad dient weiter dazu, während der Verzögerungsphasen der Kurbelwelle Energie an das erste Schwungrad abzugeben. Das zweite Schwungrad dient daher als Energiepufferspeicher, dem in Beschleunigungsphasen der Kurbelwelle Energie hinzugefügt und in Verzögerungsphasen Energie entnommen wird.The second flywheel is used to absorb energy during the acceleration phases of the crankshaft. The second flywheel is driven to rotate by the rotation and acceleration of the first flywheel. The second flywheel also serves to deliver energy to the first flywheel during the deceleration phases of the crankshaft. The second flywheel therefore serves as an energy buffer store, to which energy is added in the acceleration phases of the crankshaft and energy is withdrawn in the deceleration phases.

Während der Energieübertragung dient ein zwischen dem ersten Schwungrad und dem zweiten Schwungrad angeordneter Schmierstofffilm in dem Schmierstoffspalt zur Drehmomentübertragung von dem ersten Schwungrad auf das zweite Schwungrad und umgekehrt. Der Schmierstoff wird während der Energieübertragung auf Scherung beansprucht, da während der Energieübertragung zwischen dem ersten Schwungrad und dem zweiten Schwungrad eine Differenz in der Winkelgeschwindigkeit besteht.During the energy transfer, a lubricant film arranged between the first flywheel and the second flywheel is used in the lubricant gap to transmit torque from the first flywheel to the second flywheel and vice versa. The lubricant is subjected to shear stress during energy transfer because there is a difference in angular velocity between the first flywheel and the second flywheel during energy transfer.

Das zweite Schwungrad ist daher insbesondere derart gelagert, dass es dem ersten Schwungrad voreilen oder nacheilen kann, also im Betrieb eine von dem ersten Schwundrad abweichende Winkelgeschwindigkeit bezogen auf die Rotationsachse haben kann, um die Energieübertragung zwischen den Schwungrädern zu ermöglichen.The second flywheel is therefore particularly mounted in such a way that it can lead or lag the first flywheel, i.e. during operation it can have an angular speed that differs from the first flywheel relative to the axis of rotation, in order to enable the transfer of energy between the flywheels.

Das zweite Schwundrad ist insbesondere derart gelagert, dass das erste und das zweite Schwungrad im Betrieb ohne Unwucht um die Rotationsachse rotieren.The second flywheel is in particular mounted in such a way that the first and second flywheels rotate about the axis of rotation during operation without imbalance.

Das zweite Schwungrad ist insbesondere in einem abgedichteten Raum aufgenommen.The second flywheel is in particular received in a sealed space.

Das zweite Schwungrad kann formschlüssig an dem ersten Schwungrad gehalten sein. Es kann z.B. eine axiale Verliersicherung vorhanden sein, um das zweite Schwungrad zuverlässig an dem ersten Schwungrad zu halten.The second flywheel can be held positively on the first flywheel. It can e.g. an axial captive device may be present in order to hold the second flywheel reliably on the first flywheel.

Die Rotationsachse der Vorrichtung ist im fertig montierten Zustand insbesondere koaxial zu einer Hauptachse der Kurbelwelle angeordnet.In the fully assembled state, the axis of rotation of the device is in particular arranged coaxially to a main axis of the crankshaft.

Es kann vorgesehen sein, dass die axiale Baulänge und/oder der Bauraum der Vorrichtung insgesamt nicht größer ist als der Bauraum eines konventionellen Schwungrads. Die Vorrichtung kann daher ohne Weiteres in bestehende Antriebsstrangkonzepten integriert bzw. nachgerüstet werden.It can be provided that the overall axial length and / or the installation space of the device is not greater than the installation space of a conventional flywheel. The device can therefore be easily integrated or retrofitted into existing drive train concepts.

Nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist das zweite Schwungrad ringförmig und auf einem zylinderförmigen Absatz des ersten Schwungrads aufgenommen. Das zweite Schwungrad kann auch als Trägheitsring oder Inertia-Ring bezeichnet werden.According to one embodiment of the device, the second flywheel is ring-shaped and received on a cylindrical shoulder of the first flywheel. The second flywheel can also be referred to as an inertia ring.

In dem Schmierstoffspalt kann ein Silikonöl, ein Motoröl oder ein Getriebeöl als Schmierstoff vorgesehen sein. Wenn vorliegend von einem Silikonöl bzw. Silikonölen gesprochen wird, so handelt es sich dabei insbesondere um Diorganopolysiloxane, also synthetische, siliciumbasierte Öle.A silicone oil, an engine oil or a gear oil can be provided as the lubricant in the lubricant gap. When a silicone oil or silicone oils is spoken of in the present case, it is in particular diorganopolysiloxanes, that is to say synthetic, silicon-based oils.

Das erste Schwungrad und das zweite Schwungrad können von einem zwei- oder mehrteiligen Schwungradgehäuse eingefasst sein.The first flywheel and the second flywheel can be enclosed by a two-part or multi-part flywheel housing.

Das erste Schwungrad und das zweite Schwungrad können im fertig montierten Zustand koaxial zur Kurbelwelle angeordnet sein, so dass die Rotationsachse mit der Kurbelwellenachse zusammenfällt.In the fully assembled state, the first flywheel and the second flywheel can be arranged coaxially to the crankshaft, so that the axis of rotation coincides with the crankshaft axis.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen seriellen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einem Elektromotor und einer Traktionsbatterie zur Energieversorgung des Elektromotors, mit einer Verbrennungskraftmaschine, die als Reichweitenverlängerer für den Elektromotor eingerichtet ist, und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.According to a second aspect, the invention relates to a serial hybrid drive for a motor vehicle, with an electric motor and a traction battery for supplying energy to the electric motor, with an internal combustion engine, which as Range extender is set up for the electric motor, and with a device according to the invention.

Die Verbrennungskraftmaschine ist daher insbesondere Teil eines Range Extenders.The internal combustion engine is therefore part of a range extender in particular.

Der Verbrennungsmotor kann turboaufgeladen sein.The internal combustion engine can be turbo-charged.

Der Verbrennungsmotor kann vier Zylinder oder weniger aufweisen.The internal combustion engine can have four cylinders or fewer.

Der Verbrennungsmotor kann mehr als vier Zylinder aufweisen.The internal combustion engine can have more than four cylinders.

Die Drehungleichförmigkeit ist besonders ausgeprägt für Motoren mit einer hohen Anregung aus einer hohen Gaskraft, also aufgeladene Motoren, Motoren mit kleinen Massenträgheitsmomenten im Triebwerk und Motoren mit niedriger Zylinderzahl. Derartige Motoren sind kompakt und besonders zur Verwendung in einem Range Extender geeignet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht daher durch die Reduktion der Drehungleichförmigkeit derartiger Verbrennungskraftmaschinen die Herstellung verbesserter Range Extender.The rotational irregularity is particularly pronounced for engines with high excitation from a high gas force, i.e. supercharged engines, engines with small moments of inertia in the engine and engines with a low number of cylinders. Such motors are compact and particularly suitable for use in a range extender. The device according to the invention therefore enables improved range extenders to be produced by reducing the rotational irregularity of such internal combustion engines.

Die Begriffe „Verbrennungsmotor“ und „Verbrennungskraftmaschine“ werden im vorliegenden Text synonym verwendet.The terms “internal combustion engine” and “internal combustion engine” are used synonymously in this text.

Die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Verbrennungsmotors kann mit einem Zahnradgetriebe, insbesondere einer Stirnradstufe oder einem Planetengetriebe, verbunden sein.The crankshaft of the internal combustion engine or the internal combustion engine can be connected to a gear transmission, in particular a spur gear stage or a planetary gear.

Es kann ein vollständiger Rollmomentausgleich vorgesehen sein.Complete roll moment compensation can be provided.

Es kann ein teilweiser Rollmomentausgleich vorgesehen sein.A partial roll moment compensation can be provided.

Es kann vorgesehen sein, dass keine Regelungstechnik der E-Maschine zum Ausgleich der Drehungleichförmigkeit eingesetzt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Ausgleich der Drehungleichförmigkeit rein mechanisch durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgt.It can be provided that no control technology of the electric machine is used to compensate for the rotational irregularity. In particular, it can be provided that the compensation of the rotational irregularity takes place purely mechanically by the device according to the invention.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung in Kraftfahrzeugen oder Hybridfahrzeugen beschränkt. So kann die Erfindung generell im Bezug auf rotierende Systeme Anwendung finden, die mit einer Drehungleichförmigkeit behaftet sind.The present invention is not limited to use in motor vehicles or hybrid vehicles. Thus, the invention can generally be used in relation to rotating systems that are afflicted with rotational irregularity.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung daher ein System, mit einer rotierenden Primärseite, mit einer rotierenden Sekundärseite, wobei die Primärseite und die Sekundärseite miteinander gekoppelt sind, wobei die Primär- und/oder die Sekundärseite eine Drehungleichförmigkeit aufweisen, mit einem ersten Schwungrad und mit einem zweiten Schwungrad, das als Energiespeicher zur Reduzierung der Drehungleichförmigkeit an dem ersten Schwungrad drehbar gehalten ist, wobei das zweite Schwungrad relativ zu dem ersten Schwungrad um eine Rotationsachse in einer ersten Richtung drehbar ist, wobei das zweite Schwungrad relativ zu dem ersten Schwungrad um die Rotationsachse in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung drehbar ist und wobei zwischen dem zweiten Schwungrad und dem ersten Schwungrad ein Schmierstoffspalt gebildet ist, der dazu eingerichtet ist, einen Schmierstoff zur Drehmomentübertragung zwischen dem zweiten Schwungrad und dem ersten Schwungrad aufzunehmen.According to a third aspect, the invention therefore relates to a system with a rotating primary side, with a rotating secondary side, the primary side and the secondary side being coupled to one another, the primary and / or the secondary side having a rotational nonuniformity, with a first flywheel and with a second flywheel, which is rotatably held as an energy store to reduce the rotational irregularity on the first flywheel, wherein the second flywheel is rotatable relative to the first flywheel about an axis of rotation in a first direction, the second flywheel relative to the first flywheel about the axis of rotation is rotatable in a second direction opposite to the first direction and wherein a lubricant gap is formed between the second flywheel and the first flywheel, which is configured to receive a lubricant for transmitting torque between the second flywheel and the first flywheel.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
2 Kraftverläufe an einer Kurbelwelle über dem Drehwinkel.
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

The invention is described in more detail below with the aid of a drawing showing exemplary embodiments. They each show schematically:

1 a device according to the invention;
2 Force curves on a crankshaft over the angle of rotation.
3 another embodiment of a device according to the invention
4th another embodiment of a device according to the invention
5 another embodiment of a device according to the invention
6th another embodiment of a device according to the invention
7th another embodiment of a device according to the invention

1 zeigt eine Vorrichtung 2 zur Reduktion der Drehungleichförmigkeit in einem Antriebsstrang. Die Vorrichtung 2 hat ein erstes Schwungrad 4, das zum Verbinden mit einer Kurbelwelle 6 einer Verbrennungskraftmaschine eingerichtet ist. 1 shows a device 2 to reduce the rotational irregularity in a drive train. The device 2 has a first flywheel 4th that is used to connect to a crankshaft 6th an internal combustion engine is set up.

An dem ersten Schwungrad 4 ist ein zweites Schwungrad 8 drehbar gehalten. Das zweite Schwungrad 8 ist ringförmig, also ein Trägheitsring 8 bzw. Inertia-Ring 8.On the first flywheel 4th is a second flywheel 8th held rotatable. The second flywheel 8th is ring-shaped, i.e. an inertia ring 8th or inertia ring 8th .

Das zweite Schwungrad 8 ist relativ zu dem ersten Schwungrad 4 um eine Rotationsachse R in einer ersten Richtung R1 drehbar.The second flywheel 8th is relative to the first flywheel 4th around an axis of rotation R. in a first direction R1 rotatable.

Zwischen dem zweiten Schwungrad 8 und dem ersten Schwungrad 4 ist ein Schmierstoffspalt 10 gebildet, der dazu eingerichtet ist, einen Schmierstoff zur Drehmomentübertragung zwischen dem zweiten Schwungrad 8 und dem ersten Schwungrad 4 aufzunehmen. In dem Schmierstoffspalt 10 ist ein Silikonöl oder ein Motoröl oder ein Getriebeöl als Schmierstoff vorgesehen.Between the second flywheel 8th and the first flywheel 4th is a lubricant gap 10 formed, which is configured to use a lubricant for transmitting torque between the second flywheel 8th and the first flywheel 4th record. In the lubricant gap 10 a silicone oil or a motor oil or a gear oil is provided as the lubricant.

Das zweite Schwungrad 8 ist auf einem zylinderförmigen Absatz 12 des ersten Schwungrads 4 aufgenommen.The second flywheel 8th is on a cylindrical ledge 12 of the first flywheel 4th recorded.

Das zweite Schwungrad 8 hat den inneren Radius r, die Breite b und die in radialer Richtung gemessene Dicke d.The second flywheel 8th has the inner radius r , the width b and the thickness measured in the radial direction d .

Der Kurbelwelle 6 ist eine geradverzahnte oder schrägverzahnte Stirnradstufe 14 zugeordnet.The crankshaft 6th is a straight-toothed or helical-toothed spur gear stage 14th assigned.

Während des Betriebes treibt die Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors das erste Schwungrad 4 und die Stirnradstufe 14 an. Dabei kommt es in bekannter Weise zu Drehungleichförmigkeiten, die zu einem Räderrasseln der Zahnräder führen könnten.The crankshaft drives during operation 6th of the internal combustion engine is the first flywheel 4th and the spur gear stage 14th at. In this case, rotational irregularities occur in a known manner, which could lead to rattling of the gears.

Um die Drehungleichförmigkeiten zu mindern und ein Räderrasseln zu vermeiden, nimmt das zweite Schwungrad 8 während der Beschleunigungsphasen der Kurbelwelle 6 Energie über das erste Schwungrad 4 auf, wobei diese Energie in Verzögerungsphasen der Kurbelwelle 6 wieder von dem zweiten Schwungrad 8 an das erste Schwungrad 4 abgegeben wird.In order to reduce the rotational irregularities and to avoid wheel rattling, the second flywheel takes 8th during the acceleration phases of the crankshaft 6th Energy through the first flywheel 4th on, with this energy in deceleration phases of the crankshaft 6th again from the second flywheel 8th to the first flywheel 4th is delivered.

Der Effekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 ist in 2 veranschaulicht. Hierbei ist die durch den Verbrennungsmotor erzeugte Kraft in kN über dem Kurbelwinkel der Kurbelwelle in Grad aufgetragen. Die gestrichelte Linie zeigt den Verlauf ohne zweites Schwungrad 8, während die durchgezogene Linie den Verlauf mit zweitem Schwungrad 8 beschreibt.The effect of the device according to the invention 2 is in 2 illustrated. The force generated by the internal combustion engine is plotted in kN over the crank angle of the crankshaft in degrees. The dashed line shows the course without a second flywheel 8th , while the solid line shows the course with the second flywheel 8th describes.

Es ist erkennbar, dass die Umkehr der Kraftrichtung, ersichtlich durch die Lastspitzen, die als L1 und L2 gekennzeichnet sind, durch das zweite Schwungrad 8 kompensiert werden kann. Es kommt also im System mit zweitem Schwungrad 8 nicht zur Umkehr der Kraftrichtung. Damit bleiben die Zähne der Zahnräder der Stirnradstufe 14 im Zahneingriff auf nur einer Seite der Zähne im Kontakt, so dass der Kraftfluss immer vom Verbrennungsmotor in Richtung des Getriebes 14 und der Abtriebswelle des Getriebes 14 erfolgt.It can be seen that the reversal of the direction of force, evident from the load peaks, which are identified as L1 and L2, is caused by the second flywheel 8th can be compensated. So it comes in the system with a second flywheel 8th not to reverse the direction of force. This leaves the teeth of the spur gear stage's gears 14th in meshing on only one side of the teeth in contact, so that the power flow is always from the internal combustion engine in the direction of the transmission 14th and the output shaft of the gearbox 14th he follows.

Damit findet kein impulsbehafteter Anlagewechsel statt und das „Räderrasseln“ wird vermieden.This means that there is no impulsive system change and the "rattling of wheels" is avoided.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Schwungrad 8 zweiteilig ausgebildet. Ein erster und ein zweiter Teil des zweiten Schwungrades 8 sind dabei in axialer Richtung benachbart angeordnet. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention. In this embodiment is the second flywheel 8th designed in two parts. A first and a second part of the second flywheel 8th are arranged adjacent in the axial direction.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Schwungrad 8 zweiteilig ausgebildet. Ein erster und ein zweiter Teil des zweiten Schwungrades 8 sind dabei in radialer Richtung benachbart angeordnet. 4th shows a further embodiment of a device according to the invention. In this embodiment is the second flywheel 8th designed in two parts. A first and a second part of the second flywheel 8th are arranged adjacent in the radial direction.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das zweite Schwungrad 8 ist relativ zu dem ersten Schwungrad 4 um die Rotationsachse R in einer der ersten Richtung R1 entgegengesetzten zweiten Richtung R2 drehbar. Die Schaltvorrichtung 14 ist ausgebildet und eingerichtet, eine Rotation des zweiten Schwungrades 8 relativ zum ersten Schwungrad 4 um die Rotationsachse R in der zweiten Richtung R2 freizugeben oder zu sperren. Die Schaltvorrichtung umfasst dazu eine Sägezahnstruktur und ein Gegenstück. Dies ermöglicht eine technisch einfache Umsetzung der Schaltvorrichtung 14. 5 shows a further embodiment of a device according to the invention. The second flywheel 8th is relative to the first flywheel 4th around the axis of rotation R. in one of the first directions R1 opposite second direction R2 rotatable. The switching device 14th is designed and arranged to rotate the second flywheel 8th relative to the first flywheel 4th around the axis of rotation R. in the second direction R2 enable or disable. For this purpose, the switching device comprises a sawtooth structure and a counterpart. This enables a technically simple implementation of the switching device 14th .

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst Kammern 16 zur Aufnahme und Bereitstellung von Schmiermittel für den Schmierstoffspalt 10. Dies ermöglicht eine lange Haltbarkeit der Vorrichtung und dass Wartungsinterwalle der Vorrichtung vorteilhaft lang ausfallen können. Die Kammern sind an dem zweiten Schwungrad 8 angeordnet. Die Kammern 16 weisen ein Luftvolumen zum Druckausgleich eines Schmiermitteldrucks in dem Schmierstoffspalt 10 auf. Die Vorrichtung umfasst Verbindungselemente 18. Die Kammern 16 sind über die Verbindungselemente 18 fluidkommunizierend verbunden. Die Kammern 16 und Verbindungselemente 18 sind derart angeordnet, dass sie einen Umfang des zweiten Schwungrads 8 umschließen. 6th shows a further embodiment of a device according to the invention. The device includes chambers 16 for receiving and providing lubricant for the lubricant gap 10 . This enables a long service life of the device and that maintenance intervals of the device can advantageously be long. The chambers are on the second flywheel 8th arranged. The chambers 16 have an air volume for pressure equalization of a lubricant pressure in the lubricant gap 10 on. The device comprises connecting elements 18th . The chambers 16 are about the fasteners 18th connected in fluid communication. The chambers 16 and fasteners 18th are arranged to have a circumference of the second flywheel 8th enclose.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem dritten Schwungrad 20, das zum Verbinden mit einer rotierenden Sekundärseite ist, und mit einem vierten Schwungrad 22, das als Energiespeicher zur Reduzierung der Drehungleichförmigkeit an dem dritten Schwungrad 20 drehbar gehalten ist. 7th shows a further embodiment of a device according to the invention with a third flywheel 20th , which is for connecting to a rotating secondary, and to a fourth flywheel 22nd , used as an energy store to reduce the rotational irregularity on the third flywheel 20th is rotatably held.

Das vierte Schwungrad 22 ist relativ zu dem dritten Schwungrad 20 um eine Rotationsachse R2 in einer ersten Richtung drehbar. Zwischen dem vierten Schwungrad 22 und dem dritten Schwungrad 20 ist ein Schmierstoffspalt gebildet, der dazu eingerichtet ist, einen Schmierstoff zur Drehmomentübertragung zwischen dem vierten Schwungrad 22 und dem dritten Schwungrad 20 aufzunehmen. Das vierte Schwungrad 22 ist dazu eingerichtet, während Beschleunigungsphasen von dem dritten Schwungrad 20 Energie aufzunehmen und während Verzögerungsphasen Energie an das dritte Schwungrad 20 abzugeben.The fourth flywheel 22nd is relative to the third flywheel 20th around an axis of rotation R2 rotatable in a first direction. Between the fourth flywheel 22nd and the third flywheel 20th a lubricant gap is formed which is set up to transfer a lubricant for torque transmission between the fourth flywheel 22nd and the third flywheel 20th record. The fourth flywheel 22nd is set up to do this during acceleration phases of the third flywheel 20th Absorb energy and during deceleration phases energy to the third flywheel 20th submit.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die rotierende Sekundärseite ein Elektromotor eines Reichweitenverlängerers eines teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Alternativ kann sie auch ein Generator und/oder ein Nebenaggregat sein.In this exemplary embodiment, the rotating secondary side is an electric motor of a range extender of a partially electrically operated vehicle. Alternatively, it can also be a generator and / or an auxiliary unit.

Dies ermöglicht eine zusätzliche Reduktion der Drehungleichförmigkeit.This enables an additional reduction in the rotational irregularity.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22: Vorrichtungcontraption
44th: erstes Schwungradfirst flywheel
66: Kurbelwellecrankshaft
88th: zweites Schwungrad / Trägheitsring / Inertia-Ringsecond flywheel / inertia ring / inertia ring
1010: Schm ierstoffspaltLubricant gap
1212: Absatzparagraph
1414th: SchaltvorrichtungSwitching device
1616: Tanktank
1818th: VerbindungselementeFasteners
2020th: drittes Schwungradthird flywheel
2222nd: viertes Schwungrad / Trägheitsring / Inertia-Ringfourth flywheel / inertia ring / inertia ring
RR.: RotationsachseAxis of rotation
R2R2: zweite Rotationsachsesecond axis of rotation
R1R1: DrehrichtungDirection of rotation
R2R2: DrehrichtungDirection of rotation
K1K1: KurveCurve
K2K2: KurveCurve
L1L1: LastspitzePeak load
L2L2: LastspitzePeak load
rr: Radiusradius
bb: Breitewidth
dd: Dickethickness

Claims

Device for reducing the rotational irregularity in a drive train, - With a first flywheel (4) which is designed to be connected to a crankshaft (6) of an internal combustion engine, and - With a second flywheel (8), which is rotatably held as an energy store to reduce the rotational irregularity on the first flywheel (4), - wherein the second flywheel (8) is rotatable relative to the first flywheel (4) about an axis of rotation (R) in a first direction (R1) and - wherein a lubricant gap (10) is formed between the second flywheel (8) and the first flywheel (4), which is designed to receive a lubricant for torque transmission between the second flywheel (8) and the first flywheel (4), - The second flywheel (8) being set up to absorb energy from the first flywheel (4) during acceleration phases of the crankshaft and to output energy to the first flywheel (4) during deceleration phases of the crankshaft.

Device according to Claim 1 , characterized in that - the second flywheel (8) is ring-shaped and received on a cylindrical shoulder (12) of the first flywheel (4).

Device according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that - a silicone oil, an engine oil or a gear oil is provided as a lubricant in the lubricant gap (10).

Device according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that - the second flywheel (8) is rotatable relative to the first flywheel (4) about the axis of rotation (R) in a second direction (R2) opposite to the first direction (R1).

Device according to Claim 4 , with a switching device (14) characterized in that the switching device (14) is designed and set up to enable rotation of the second flywheel (8) relative to the first flywheel (4) about the axis of rotation (R) in the second direction (R2) or to block.

Device according to one of the Claims 3 to 5 , with at least one chamber (16), characterized in that the chamber (16) is designed to receive and provide lubricant for the lubricant gap (10) and is arranged on the first flywheel (4) and / or the second flywheel (8) .

Device according to Claim 6 , characterized in that the chamber (16) has an air volume for pressure equalization of a lubricant pressure in the lubricant gap (10).

Device according to Claim 7 , with at least one second chamber and at least one connecting element (18), characterized in that the chamber (16) and the second chamber are connected via the connecting element (18) for fluid communication.

Device according to Claim 8 , characterized in that the chamber (16), the second chamber and the connecting element are arranged such that they completely enclose a circumference of the first flywheel (4) and / or the second flywheel (8).

Device according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that - the first flywheel and the second flywheel are framed by a two-part or multi-part flywheel housing and / or - the first and second flywheels are arranged in the fully assembled state coaxially to a main axis of the crankshaft and / or - the second flywheel (8) is held positively on the first flywheel (4).

Device according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the second flywheel (8) is constructed in several parts.

Device according to one of the Claims 1 to 11 - with a third flywheel (20), which is to be connected to a rotating secondary side (electric machine, generator, auxiliary unit), and - with a fourth flywheel (22), which acts as an energy store to reduce the rotational irregularity on the third flywheel (20) is rotatably held, - wherein the fourth flywheel (22) is rotatable relative to the third flywheel (20) about an axis of rotation (R2) in a first direction and - - wherein between the fourth flywheel (22) and the third flywheel (20) a lubricant gap is formed which is set up to receive a lubricant for torque transmission between the fourth flywheel (22) and the third flywheel (20), - the fourth flywheel (22) being set up during acceleration phases of the third flywheel (20 ) Take up energy and deliver energy to the third flywheel (20) during deceleration phases.

Serial hybrid drive for a motor vehicle, - with an electric motor and a traction battery for supplying energy to the electric motor, - with an internal combustion engine which is set up as a range extender for the electric motor, - with a device according to one of the Claims 1 to 12 .

Serial hybrid drive according to Claim 13 , characterized in that - the internal combustion engine is turbo-charged and / or - the internal combustion engine has four cylinders or fewer.

Serial hybrid drive according to Claim 13 or Claim 14 , characterized in that - the crankshaft of the internal combustion engine is connected to a cylinder gear stage or a planetary gear.

Serial hybrid drive based on one of the Claims 13 to 15th , characterized by - a complete rolling moment compensation.

System, - with a rotating primary side, - with a rotating secondary side, - wherein the primary side and the secondary side are coupled to one another, - wherein the primary and / or the secondary side have a rotational irregularity, - with a first flywheel and - With a second flywheel, which is rotatably held as an energy store to reduce the rotational irregularity on the first flywheel, - wherein the second flywheel is rotatable relative to the first flywheel about an axis of rotation in a first direction, and - wherein a lubricant gap is formed between the second flywheel and the first flywheel, which is configured to receive a lubricant for torque transmission between the second flywheel and the first flywheel.