-
Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs.
-
Torsionsschwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge, insbesondere Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Üblicherweise weist der Torsionsschwingungsdämpfer einen besonders hohen Bauraumbedarf auf und kann nur sehr bauraumaufwendig in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integriert werden.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Torsionsschwingungsdämpfer zu schaffen, mittels welchem auf besonders bauraumgünstige Weise Torsionsschwingungen in einem Getriebe eines elektrischen Achssystems eines Kraftfahrzeugs gedämpft werden können.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Torsionsschwingungsdämpfer mit dem Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zeitmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer für ein Getriebe eines elektrischen Achssystems eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs. Insbesondere ist unter dem zuvor genannten Getriebe eines elektrischen Achssystems, welches auch als E-Getriebe bezeichnet wird, ein Getriebe zu verstehen, in welches wenigstens oder genau eine elektrische Maschine integriert ist, mittels welcher das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder auch als Nutzfahrzeug, ausgebildete Kraftfahrzeug, insbesondere rein elektrisch angetrieben werden kann. Somit handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug vorzugsweise um ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere um ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV). Um dem Torsionsschwingungsdämpfer besonders bauraumgünstig in das Getriebe integrieren und somit Torsionsschwingungen in dem Getriebe besonders bauraumgünstig dämpfen zu können, weist der auch als Drehschwingungsdämpfer bezeichnete Torsionsschwingungsdämpfer ein erstes Bauelement auf, welches als ein Zahnrad oder aber als eine Welle ausgebildet ist. Somit ist beispielsweise das erste Bauelement um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuse des Getriebes beziehungsweise des Torsionsschwingungsdämpfers drehbar. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist ein zweites Bauelement auf, welches als eine Welle ausgebildet ist. Das zweite Bauelement ist separat von dem ersten Bauelement ausgebildet. Außerdem ist das zweite Bauelement koaxial zu dem ersten Bauelement angeordnet. Somit ist beispielsweise das zweite Bauelement um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist außerdem wenigstens ein separat von den Bauelementen ausgebildetes Abstützelement auf, welches drehfest mit dem zweiten Bauelement verbunden und somit beispielsweise um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse mit dem zweiten Bauelement mitdrehbar ist. Der Torsionsschwingungsdämpfer umfasst außerdem Federelemente, welche vorzugsweise separat voneinander ausgebildet sind. Ganz vorzugsweise sind die Federelemente als mechanische Federn ausgebildet. Beispielsweise ist das jeweilige Federelement als eine Schraubenfeder ausgebildet. Die Federelemente sind um, insbesondere um die Drehachse verlaufender, Umfangsrichtung der Bauelemente und somit des Torsionsschwingungsdämpfers jeweils zumindest mittelbar an dem ersten Bauelement und an dem Abstützelement abgestützt, insbesondere derart, dass die Federelemente in Umfangsrichtung der Bauelemente und somit des Torsionsschwingungsdämpfers, insbesondere ausschließlich, unter Vermittlung des Abstützelements an dem zweiten Bauelement abgestützt sind. Die Federelemente sind, insbesondere in Umfangsrichtung betrachtet, elastisch verformbar, wodurch die Federelemente um die Drehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen den Bauelementen begrenzt zulassen. Da das Abstützelement drehfest mit dem zweiten Bauelement verbunden ist, ist das erste Bauelement relativ zu dem zweiten Bauelement und relativ zu dem Abstützelement unter elastischem Verformen der Federelemente, insbesondere um die Drehachse, begrenzt verdrehbar. Mit anderen Worten ist das erste Bauelement relativ zu dem Abstützelement und dem zweiten Bauelement dadurch, dass die Federelemente elastisch verformbar sind, in Umfangsrichtungsrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers und somit um die Drehachse begrenzt verdrehbar. Bei einer solchen, um die Drehachse verlaufende Relativdrehung zwischen den Bauelementen und somit zwischen dem ersten Bauelement und dem Abstützelement werden die Federelemente elastisch verformt, wodurch beispielsweise Schwingungsenergie und Verformungsenergie umgewandelt wird. Hierdurch werden
-
Torsionsschwingungen, welche auch als Drehschwingungen bezeichnet werden, gedämpft. Mit anderen Worten, aufgrund von Drehschwingungen, die auch als Torsionsschwingungen bezeichnet werden, kann es zu insbesondere um die Drehachse verlaufenden Relativdrehungen zwischen den Bauelementen kommen. Hierdurch werden die Federelemente elastisch verformt, wodurch die Drehschwingungen gedämpft werden.
-
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Das Getriebe und somit der Torsionsschwingungsdämpfer können beispielsweise in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs einer Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet sein. Die Achse weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei Fahrzeugräder auf, die beispielsweise auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sein können. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Fahrzeugräder der Achse und somit das Kraftfahrzeug mittels der zuvor genannten, elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden können, so dass die Achse auch als elektrische Achse, mithin als E-Achse bezeichnet. Beispielsweise sind das Getriebe und die elektrische Maschine Bestandteil einer Antriebseinheit, welche auch als E-Getriebe-Antriebseinheit bezeichnet wird. Während eines Betriebs der Achse beziehungsweise der Antriebseinheit kann es Torsionsschwingungsschwingungen in der Antriebseinheit kommen. Falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, können die Torsionsschwingungsschwingungen zu unerwünschten Resonanzen und gegebenenfalls Beschädigungen von Bauteilen sowie zu Geräuschen führen. Die Erfindung ermöglicht nun eine besonders bauraumgünstige Dämpfung von Torsionsschwingungsschwingungen insbesondere in der genannten Antriebseinheit. Dabei ist der erfindungsgemäße Torsionsschwingungsdämpfer ein mechanischer Torsionsschwingungsdämpfer, welcher in das Getriebe beziehungsweise in die Antriebseinheit eingebaut werden kann. Der Torsionsschwingungsdämpfer kann insbesondere über ein komplettes Drehzahl- und Leistungsband, insbesondere der Antriebseinheit, Torsionsschwingungen wirksam dämpfen beziehungsweise reduzieren, wodurch übermäßige, durch Torsionsschwingungen bewirkte Belastungen von Komponenten wie beispielsweise Zahlenrädern, lagern und Achsen der Antriebseinheit vermieden werden können.
-
In vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Federelemente in Umfangsrichtung der Bauelemente direkt an dem ersten Bauelement abgestützt sind.
-
In vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Federelemente in Umfangsrichtung der Bauelemente direkt an dem Abstützelement abgestützt sind.
-
In vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist ein separat von den Bauelementen und separat von dem Abstützelement ausgebildetes und drehfest mit dem ersten Bauelement verbundenes, zweites Abstützelement vorgesehen, wobei die Federelemente in Umfangsrichtung der Bauelemente, insbesondere direkt, an dem zweiten Abstützelement abgestützt sind.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß der ersten Ausführungsform;
- 3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers;
- 4 eine schematische und geschnittene Explosionsdarstellung einer dritten Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers; und
- 5 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Torsionsschwingungsdämpfers gemäß der dritten Ausführungsform.
-
In den Figuren sind gleich oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine erste Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers 10 für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Beispielsweise weist das vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Achsen auf, welche auch als Fahrzeugachsen bezeichnet werden. Die jeweilige Achse weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, wobei beispielsweise die jeweiligen Räder der jeweiligen Achse auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeugrichtung nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Beispielsweise ist einer der Achsen das zuvor genannte Getriebe zugeordnet, wobei beispielsweise die Fahrzeugräder der Achse, der das Getriebe zugeordnet ist, über das Getriebe antreibbar sind. Das Getriebe kann Bestandteil einer Antriebseinheit sein, welche das Getriebe und wenigstens oder genau eine elektrische Maschine aufweist. Dabei können beispielsweise die Räder der Achse, der das Getriebe zugeordnet ist, über das Getriebe von der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Somit ist das Kraftfahrzeug beispielsweise ein Hybridfahrzeug oder aber ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein batterieelektrisches Fahrzeug. Insbesondere ist die elektrische Maschine in das Getriebe integriert. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das Getriebe und die elektrische Maschine in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Beispielsweise sind die elektrische Maschine und das Getriebe und somit das Gehäuse Bestandteile der Antriebseinheit, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann.
-
Mittels des Torsionsschwingungsdämpfers 10 können Torsionsschwingungen, welche auch als Drehschwingungen bezeichnet werden, in der Antriebseinheit besonders gering gehalten werden. Hierzu weist der Torsionsschwingungsdämpfer 10 ein erstes Bauelement auf, welches bei der ersten Ausführungsform als ein Zahnrad 12 ausgebildet ist. Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 umfasst außerdem ein zweites Bauelement, welches als eine Welle 14 ausgebildet ist. Das Zahnrad 12 und die Welle 14 sind koaxial zueinander angeordnet, vorliegend derart, dass das Zahnrad 12 auf der Welle 14 angeordnet ist. Das Zahnrad 12 und die Welle 14 können um eine gemeinsame Drehachse 16 relativ zu dem zuvor genannten Gehäuse gedreht werden. Außerdem sind die Bauelemente (Zahnrad 12 und Welle 14) drehmomentübertragend miteinander gekoppelt, so dass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können. Somit kann beispielsweise das Zahnrad 12 die Welle 14 antreiben und/oder die Welle 14 kann das Zahnrad 12 antreiben. Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 weist wenigstens ein Abstützelement 18 auf, welches separat von dem Zahnrad 12 und separat von der Welle 14 ausgebildet ist. Das Abstützelement 18 weist einen Flansch 20 auf, mittels welchem das Abstützelement 18 drehfest mit der Welle 14 verbunden ist. Somit können sich die Welle 14 und das Abstützelement gemeinsam um die Drehachse 16 relativ zu dem Gehäuse drehen. Wie im Folgenden noch genau erläutert wird, fungiert das Abstützelement 18 als Federträger. Hierzu weist das Abstützelement 18 einen Abstützbereich 22 auf, welcher im Folgenden noch näher erläutert wird.
-
In Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass der Torsionsschwingungsdämpfer 10 außerdem mehrere, mechanische Federelemente 24 aufweist, welche separat voneinander, separat von den Bauelementen sowie separat von dem Abstützelement 18 ausgebildet sind. Das jeweilige, beispielsweise als Schraubenfeder ausgebildete Federelement 24 ist in um die Drehachse 16 verlaufender Umfangsrichtung der Bauelemente und somit des Torsionsschwingungsdämpfers 10 insgesamt jeweils zumindest mittelbar an dem Zahnrad 12 und an dem Abstützelement 18, insbesondere an dessen Abstützbereich 22, abgestützt. Außerdem ist das jeweilige Federelement 24 elastisch verformbar. Hierdurch lassen die Federelemente 24 um die Drehachse 16 erfolgende Relativdrehungen zwischen den Bauelementen zu, wobei durch solche, um die Drehachse 16 verlaufende Relativdrehungen zwischen den Bauelementen die Federelemente 24 elastisch verformt werden. Hierdurch werden Torsionsschwingungen gedämpft.
-
Bei der in den 1 und 2 gezeigten, ersten Ausführungsform ist das jeweilige Federelement 24 in um die Drehachse 16 verlaufender Umfangsrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 direkt an dem Zahnrad 12 abgestützt. Die Umfangsrichtung der Bauelemente und somit des Torsionsschwingungsdämpfers 10 insgesamt ist durch einen Doppelpfeil 26 veranschaulicht. Des Weiteren ist das jeweilige Federelement 24 in Umfangsrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 direkt an dem Abstützelement 18, insbesondere an dessen Abstützbereich 22, abgestützt, wobei die Federelemente 24 in Umfangsrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 ausschließlich unter Vermittlung des Abstützelements 18 an der Welle 14 abgestützt sind. Da die Federelemente 24 in Umfangsrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 an den Bauelementen abgestützt sind, derart, dass die Federelemente 24 im Gehäuse des Torsionsschwingungsdämpfers 10 direkt an dem Zahnrad 12 und direkt an dem Abstützelement 18 und unter Vermittlung des Abstützelements 18 an der Welle 14 abgestützt sind, sind die Bauelemente über die Federelemente 24 drehmomentübertragend miteinander gekoppelt. Dies bedeutet, dass ein jeweiliges Drehmoment von einem der Bauelemente über die Federelemente 24 auf das andere Bauelement übertragbar ist beziehungsweise umgekehrt. Es ist erkennbar, dass sozusagen der Torsionsschwingungsdämpfer 10 in das Zahnrad 12 integriert ist, wodurch die Torsionsschwingungen auf besonders bauraumgünstige Weise gedämpft werden können. Dabei ist das Abstützelement 18, insbesondere dessen Flansch 20, eine Art Hülse, die auf der Welle 14 angeordnet, insbesondere auf die Welle 14 aufgeschoben, ist. Insbesondere über den Flansch 20 ist das Abstützelement 18 drehfest mit der Welle 14 verbunden. Dabei kann sich das Zahnrad 12 um die Drehachse 16 relativ zu der Welle 14 und relativ zu dem Abstützelement 18 drehen.
-
Unter dem Merkmal, dass die Federelemente 24 Relativdrehungen zwischen den Bauelementen begrenzt zulassen, ist zu verstehen, dass die Bauelemente nicht etwa frei und somit unbegrenzt um die Drehachse 16 relativ zueinander verdreht werden können, sondern die Federelemente 24 begrenzen eine um die Drehachse 16 erfolgende Relativdrehung zwischen den Bauelementen, insbesondere derart, dass die Bauelemente höchstens um weniger als 360 Grad, und insbesondere höchstens um weniger als 180 Grad und ganz insbesondere höchstens um weniger als 90 Grad, um die Drehachse 16 relativ zueinander verdreht werden können.
-
3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist das zweite Bauelement die Welle 14. Das erste Bauelement ist eine zweite Welle 28, wobei die Wellen 14 und 28 über die Federelemente 24 drehmomentübertragend miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise ist das Abstützelement 18 ein erstes Gehäuse, welches als Hülse, insbesondere als Aufschiebehülse, ausgebildet sein kann. Das Abstützelement 18 ist, insbesondere über seinen Flansch 20, drehfest mit der Welle 14 verbunden, insbesondere derart, dass das Abstützelement 18 auf der Welle 14 angeordnet, insbesondere auf die Welle 14 aufgeschoben, ist.
-
Bei der zweiten Ausführungsform weist der Torsionsschwingungsdämpfer 10 ein separat von den Bauelementen und separat von dem Abstützelement 18 ausgebildetes, zweites Abstützelement 30 auf, welches vorzugsweise drehfest mit der Welle 28 verbunden ist.
-
Hierzu weist beispielsweise das zweite Abstützelement 30 einen zweiten Flansch 32 auf, mittels welchem das Abstützelement 30 drehfest mit der Welle 28 verbunden ist. Dabei ist das Abstützelement 30 auf der Welle 28 angeordnet, insbesondere auf die Welle 28 aufgeschoben, sodass beispielsweise das Abstützelement 30 ein zweites Gehäuse und/oder eine zweite Hülse, insbesondere eine zweite Aufschiebehülse, ist. Die Federelemente 24 sind in Umfangsrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 beispielsweise einerseits direkt an dem Abstützelement 18 und, insbesondere ausschließlich, über das Abstützelement 18 an der Welle 14 abgestützt. Andererseits sind beispielsweise die Federelemente 24 in Umfangsrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 direkt an dem Abstützelement 30 und, insbesondere ausschließlich, über das Abstützelement 18 an der Welle 28 abgestützt. Das Abstützelement 18 ist mit der Welle 14 um die Drehachse 16 mitdrehbar, und das Abstützelement 30 ist mit der Welle 28 um die Drehachse 16 mitdrehbar, sodass die Abstützelemente 18 und 30 um die Wellen 14 und 28 begrenzt relativ zueinander drehbar sind, insbesondere um die Drehachse 16, was durch die Federelemente 24 zugelassen wird. Werden die Bauelemente um die Drehachse 16 relativ zueinander verdreht, so werden hierdurch auch bei der zweiten Ausführungsform die Federelemente 24 elastisch verformt, wodurch Torsionsschwingungen gedämpft werden.
-
Schließlich zeigen 4 und 5 eine dritte Ausführungsform des Torsionsschwingungsdämpfers 10. Bei der dritten Ausführungsform ist das erste Bauelement als Zahnrad 12 ausgebildet, wobei das zweite Bauelement als eine Welle 14 ausgebildet ist. Insbesondere ist die Welle 14 ein Wellenträger-Hauptteil, welches auch einfach als Wellenträger bezeichnet wird. Ferner ist beispielsweise das Zahnrad 12 ein Zahnradträger oder umfasst einen Zahnradträger. Das Abstützelement 18 ist beispielsweise ein Wellenträgerschließteil, insbesondere zum Verschließen des Wellenträgerteils. Ferner ist erkennbar, dass die Federelemente 24 als Dämpferelemente fungieren, um die Torsionsschwingungen zu dämpfen.
-
Bei der dritten Ausführungsform werden das beispielsweise auch als Zahnradträger bezeichnete oder einen Zahnradträger umfassende Zahnrad 12 und die auch als Wellenträgerteil bezeichnete oder als Wellenträgerteil ausgebildete Welle 14, insbesondere in axialer Richtung der Welle 14 und somit entlang der Drehachse 16, ineinander geschoben. Die als Dämpferelemente fungierenden Federelemente 24 werden in durch Freiräume definierten Einbauräumen angeordnet. Das als Wellenträgerschließteil fungierende Abstützelement 18 wird aufgesetzt und fest mit der Welle 14 (Wellenträgerhauptteil) verbunden. Das Zahnrad 12 kann sich gegenüber dem Abstützelement 18 und der Welle 14 um die Drehachse 16 drehen, insbesondere unter elastischem Verformen der Federelemente 24 und somit entgegen jeweiligen, von den Federelementen 24 bereitgestellten Federkräften. Durch geeignete Ausführung der Federelemente 24 insbesondere im Hinblick auf ihre Kennlinien können Schwingungsamplituden hinreichend gering gehalten werden. Die Welle 14 ist beispielsweise mittels einer geeigneten Verbindungstechnik mit einer weiterführenden Getriebewelle, insbesondere drehfest, verbunden. Das Zahnrad 12 beziehungsweise dessen Zahnradträger ist beispielsweise mit einem nachfolgenden Zahnrad über Zähne des Zahnrads 12 verbunden, das heißt insbesondere drehmomentübertragend gekoppelt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 12
- Zahnrad
- 14
- Welle
- 16
- Drehachse
- 18
- Abstützelement
- 20
- Flansch
- 22
- Abstützbereich
- 24
- Federelemente
- 26
- Doppelpfeil
- 28
- Welle
- 30
- zweites Abstützelement
