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Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer für einen Fahrzeugantriebsstrang. Dabei umfasst der Fahrzeugantriebsstrang einen Verbrennungsmotor, einen Torsionsschwingungsdämpfer, eine elektrische Maschine, und eine Getriebeanordnung. Diese Anordnung wird auch als eine Hybridantriebsanordnung bezeichnet. Dabei kann das in das Getriebe einzuleitende Drehmoment von dem Verbrennungsmotor oder von der elektrischen Maschine oder von beiden erzeugt werden.
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Fahrzeuge mit bekannten Antriebsträngen weisen zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe üblicherweise einen Torsionsschwingungsdämpfer oder ein Zweimassenschwungrad und ein Anfahrelement wie eine trockene Kupplung oder eine nasse Anfahrkupplung auf, die in der Lage sind, die Drehmomentübertragung des Motors mit dem Getriebe herzustellen oder zu unterbrechen. Diese Bauteile befinden sich meist in einer so genannten Getriebeglocke und stellen eine Drehverbindung zwischen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Getriebeeingangswelle her.
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Fahrzeuge mit Hybridgetrieben benötigen je nach Anordnung der elektrischen Maschine im Antriebstrang kein Anfahrelement zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe. Der Verbrennungsmotor und das Getriebe können somit axial deutlich näher aneinander angeordnet werden, da zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe lediglich der Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen ist, der Drehschwingungen vom Verbrennungsmotor reduzieren soll.
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Dabei offenbart die
DE102009042605 A1 einen Hybridantriebsstrang, bei dem zwischen Motor und Getriebe lediglich ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen ist, jedoch kein Anfahrelement.
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Diese Anordnung spart axialen Bauraum, führt jedoch dazu, dass radiale Lageabweichungen zwischen der Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle Taumelbewegungen zwischen den beiden Wellen erzeugen. Dadurch steigt die Belastung der Lager, der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle deutlich an. Da der Verbrennungsmotor und das Getriebe in der Regel zwei separate Baugruppen bilden, die separate Gehäuse aufweisen, welche erst bei der Montage aneinander montiert werden, sind Lageabweichungen zwischen einer Drehachse der Kurbelwelle und einer Drehachse der Getriebeeingangswelle und damit einhergehende zusätzliche Lagerlasten auf Grund dieses Drehachsenversatzes nur schwer vermeidbar.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Torsionsschwingungsdämpfer für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang vorzusehen, der die genannten Lageabweichung der Drehachse der Kurbelwelle zu der Drehachse der Getriebeeingangswelle ausgleicht, um damit die auftretenden Lagerkräfte zu reduzieren.
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Die vorliegende Aufgabe wird gelöst durch einen Torsionsschwingungsdämpfer für einen Kraftfahrzeugantriebstrang mit einem um eine Drehachse (A) drehbaren Primärelement und einem um eine Drehachse (B) drehbaren Sekundärelement, wobei die Drehachse (A) und die Drehachse (B) nahezu koaxial zueinander sind, wobei das Primärelement gegen eine Kraft einer Energiespeichereinrichtung relativ zu dem Sekundärelement verdrehbar ist, wobei das Primärelement fest mit einem Wellenende einer ersten Welle verbunden ist, wobei die erste Welle mittels eines ersten Lagers an einer ersten Gehäusebaugruppe drehbar gelagert ist, wobei weiter die erste Welle eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, wobei das Sekundärelement mittels einer Steckverzahnungsverbindung an einer zweiten Welle drehfest verbunden ist, wobei die zweite Welle mittels des zweiten Lagers an einer zweiten Gehäusebaugruppe gelagert ist, wobei die erste Gehäusebaugruppe axial gestaffelt zu der zweiten Gehäusebaugruppe vorgesehen ist, wobei ein Abstand des Wellenendes zu dem zweiten Lager größer ist als eine Breite des Torsionsschwingungsdämpfers und kleiner ist als zweimal die Breite des Torsionsschwingungsdämpfers oder dass der Torsionsschwingungsdämpfer mit der Breite zumindest teilweise das zweite Lager axial überlappt, wobei jeweils das Sekundärelement zu dem Primärelement taumelbeweglich vorgesehen ist.
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Des Weiteren wird die Aufgabe durch einen Hybridantriebstrang mit einem Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gelöst, wobei die zweite Gehäusebaugruppe einen Elektromotor umfasst, wobei der Elektromotor einen Stator und einen Rotor vorsieht, wobei der Rotor für eine Drehmomentübertragung mit der zweiten Welle verbunden ist.
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Dabei kann es weiter vorteilhaft sein, dass das Primärelement selbst oder das Primärelement mit einem mit dem Primärelement fest verbundenen Element radial au-ßen eine Kammer bilden in der die Energiespeichereinrichtung und zumindest teilweise das Sekundärelement aufgenommen sind, wobei das Sekundärelement beidseitig mittels elastischer Dichtungsanordnungen taumelbeweglich zur Kammer abgedichtet ist. Dabei ist das mit dem Primärelement fest verbundene Element auch als ein Deckblech bekannt. Die beidseitig am Sekundärelement vorgesehene Dichtungsanordnung dichtet die Kammer für die Energiespeichereinrichtung ab, in der beispielsweise ein viskoses Medium wie Fett zur Schmierung vorgesehen ist. Dabei kann die Dichtungsanordnung auch Taumelbewegungen des Sekundärelementes ausgleichen.
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Auch kann es vorgesehen sein, dass die zweite Gehäusebaugruppe ein drittes Lager vorsieht, wobei die zweite Welle mittels des dritten Lagers an der zweiten Gehäusebaugruppe verdrehbar gelagert wird, wobei das zweite und das dritte Lager mit einem Abstand (dLL) axial voneinander beabstandet vorgesehen sind.
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Dabei kann es weiter vorteilhaft sein, wenn der Abstand dLL des zweiten Lagers zu dem dritten Lager kleiner oder gleich dreimal der Breite bT des Torsionsschwingungsdämpfers ist. Dabei bestimmt sich hier die Breite bT des Torsionsschwingungsdämpfers von einer Kontaktfläche zu dem Wellenende der ersten Welle bis zu einem Deckblech, das drehfest mit der Primärseite verbunden ist oder auch durch die Primärseite gebildet wird.
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Weiter kann die Steckverzahnungsverbindung zwischen dem Sekundärelement und der zweiten Welle im Bereich des zweiten Lagers vorgesehen sein.
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Um das Sekundärelement noch taumelbeweglicher mit der zweiten Welle drehfest zu verbinden kann es vorgesehen sein, dass die Steckverzahnungsverbindung im Bereich zwischen dem zweiten und dem dritten Lager oder im Bereich des dritten Lagers vorgesehen ist. Hierdurch verlängert sich der Bereich des Sekundärelements, das in die zweite Welle eintaucht und bewirkt hiermit, dass die eingetauchte Länge des Sekundärelements als ein taumelelastischer Bereich genutzt werden kann. Von daher kann hierzu gesagt werden, dass je weiter sich die Steckverzahnungsverbindung in die zweite Welle erstreckt, desto taumelweicher das Sekundärelement im Bereich des Torsionsschwingungsdämpfers ist und damit ein Achsversatz zwischen der Drehachse A und der Drehachse B unter Verringerung von Lagerbelastungen und Bauteilbelastungen ausgeglichen werden kann.
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Dabei kann die Steckverzahnungsverbindung durch eine Außenverzahnung an dem Sekundärelement und durch eine korrespondierende Innenverzahnung an der zweiten Welle gebildet werden. Dabei ist eine Breite bAS der Außenverzahnung der ersten Welle nur so breit auszuführen, dass ein zu übertragenes Drehmoment sicher übertragen werden kann. Dabei ist eine freie Länge IF des Sekundärelements wegen einer möglichst hohen Taumelelastizität möglichst lange auszuführen.
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Dabei kann das Sekundärelement aus einer Nabenscheibe und aus einer Abtriebsnabe gebildet werden, wobei die Nabenscheibe zumindest teilweise in die Kammer hineinragt, wobei die Nabenscheibe mittels einer Lageranordnung zu dem Primärelement zumindest radial gelagert ist, wobei zwischen der Nabenscheibe und der Abtriebsnabe eine Taumelausgleichsanordnung vorgesehen ist. Hierdurch kann der beschriebene Achsversatz der Drehachse A zu der Drehachse B weiter ausgeglichen werden, um Lagerbelastungen zu reduzieren.
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Dabei kann die zweite Gehäusebaugruppe eine Getriebeanordnung umfassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren dargestellt. Dabei zeigt die:
- 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsanordnung
- 2 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
- 3 eine weitere konstruktive Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
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Die 1 zeigt einen Torsionsschwingungsdämpfer 1 in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine 40 und einer Getriebeanordnung 50. Ein Ausgang der Verbrennungskraftmaschine 40 wird hier mittels einer ersten Welle 9 gebildet, die um eine Drehachse A drehbar ist und die auch als eine Kurbelwelle 41 bekannt ist. Dabei ist hier die erste Welle 9 mittels eines ersten Lagers 11 an einer ersten Gehäusebaugruppe 14 verdrehbar gelagert. Ein Wellenende 9a der ersten Welle 9 ist dabei mit einem Primärelement 2 des Torsionsschwingungsdämpfers 1 drehfest verbunden. Dabei bildet hier das Primärelement 2 mit einem Deckblech 22, das drehfest mit dem Primärelement 2 verbunden ist, eine Kammer 7, in der eine Energiespeichereinrichtung 6 aufgenommen ist. Ein Sekundärelement 3, das hier durch eine Nabenscheibe 30 und durch eine mit der Nabenscheibe 30 fest verbundene Abtriebsnabe 35 gebildet wird, bildet einen Ausgang des Torsionsschwingungsdämpfers 1. Dabei wird hier die Kammer 7, in der auch ein viskoses Medium wie Fett zur Schmierung vorgesehen sein kann, durch beidseitig an der Nabenscheibe 30 vorgesehene Dichtungsanordnungen 28; 29 abgedichtet. Die Abtriebsnabe 35 sieht dabei eine Außenverzahnung 26 vor, wobei die Außenverzahnung 26 in eine korrespondierende Innenverzahnung 27 einer zweiten Welle 10 steckt und zusammen eine Steckverzahnungsverbindung 25 bilden. Die zweite Welle 10 ist dabei mittels eines zweiten Lagers 12 und eines dritten Lagers 13 an einer zweiten Gehäusebaugruppe 15 um eine Drehachse B verdrehbar gelagert. Dabei kann die zweite Welle 10 eine bekannte Getriebeeingangswelle 41 sein. Es ist hier weiter anzuführen, dass sich hier, wie auch in allen weiteren Ausführungsbeispielen, zwischen der ersten Gehäusebaugruppe 14 und der zweiten Gehäusebaugruppe 15 lediglich ein Torsionsschwingungsdämpfer 1 befindet und nicht wie oftmals bekannt noch zusätzlich eine Anfahrkupplung. Dadurch kann ein Abstand dL des Wellenendes 9a der ersten Welle 9, an dem auch die Primärmasse 2 des Torsionsschwingungsdämpfers 1 befestigt ist, zu dem zweiten Lager 12 kurz ausgeführt werden.
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Hierbei ist der Abstand dL des Wellenendes 9a zu dem zweiten Lager 12 zwar größer als eine Breite bT des Torsionsschwingungsdämpfers 1, jedoch kleiner als zweimal die Breite bT des Torsionsschwingungsdämpfers 1.
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Dabei sieht die Abtriebsnabe 35 eine freie Länge IF und anschließend eine Länge IS für die Außenverzahnung 26 vor.
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Bei einer Montage der ersten Gehäusebaugruppe 14, also der Verbrennungskraftmaschine 40, mit der zweiten Gehäusebaugruppe 15, also der Getriebeanordnung 50, werden die beiden Drehachsen A und B zusammengeführt. Idealerweise verlaufen die beiden Drehachsen A und B koaxial. In der Realität gibt es jedoch durch Lagetolreanzen und Bearbeitungstoleranzen immer eine Abweichung der beiden Drehachsen A und B zueinander. Dies bedeutet, dass das Primärelement 2, das fest mit der ersten Welle verbunden ist, zu dem Sekundärelement 3, das drehfest mit der zweiten Welle 10 verbunden ist, jeweils um zueinander versetzte Drehachsen A und B drehen. Durch diesen Drehachsenversatz können Taumelbewegungen vor allem an der Nabenscheibe 30 und der Abtriebsnabe 35 entstehen. Diese Taumelbewegungen können zu erhöhten Bauteilbelastungen und Lagerbelastungen führen. Dies wird dadurch noch verstärkt, da sich zwischen der ersten Gehäusebaugruppe 14 und der zweiten Gehäusebaugruppe 15 nur der Torsionsschwingungsdämpfer 1 befindet und nicht zusätzlich noch eine Anfahrkupplung. Das Fehlen der Anfahrkupplung bewirkt, dass der Abstand zwischen der ersten Gehäusebaugruppe 14 und der zweiten Gehäusebaugruppe 15 geringer ausfällt als mit einer Anfahrkupplung. Vorteilhaft entsteht dadurch eine kompakte Baueinheit. Jedoch wirkt sich der geringe Abstand zwischen der ersten Gehäusebaugruppe 14 zu der zweiten Gehäusebaugruppe 15 nachteilig auf die Taumelbewegungen der Nabenscheibe 30 zu dem Primärelement 2 aus, da je kürzer die Abstände zueinander sind, desto weniger können Taumelbewegungen durch die vorhandenen Bauteile ausgeglichen werden. Dies bedeutet, dass ein kurzer Abstand zwischen der ersten und zweite Gehäusebaugruppe 14; 15 eine wesentlich starrere Verbindung darstellt als bei einer zusätzlichen Verwendung einer Anfahrkupplung, die zusätzlich einen Versatzausgleich bewirken kann. Von daher wird erfindungsgemäß hier vorgesehen, dass der Bereich der Steckverzahnungsverbindung 25 möglichst weite von dem Primärelement 2 entfernt vorgesehen ist, um eine möglichst lange freie Länge IF des Sekundärelements 3 zu erhalten. Eine möglichst lange freie Länge IF bewirkt eine zusätzliche elastische Komponente und kann dadurch die Taumelbewegungen bedingt durch den Versatz der Drehachsen A und B vorteilhafter ausgleichen. Hierdurch können vor allem die Bauteilbelastungen der Bauteile von Sekundärelement 3 und Primärelement 2, sowie die Lagerbelastungen, vor allem des ersten und des zweiten Lagers 11; 12 reduziert werden. Weiter sieht die 1 hier einen Elektromotor 60 vor, der in der zweiten Gehäusebaugruppe 15 vorgesehen ist. Dabei ist ein Stator 61 des Elektromotors 60 drehfest mit der zweiten Gehäusebaugruppe und ein Rotor 62 drehfest mit der zweiten Welle 10, hier die Getriebeingangswelle 51, verbunden. Dabei kann der Rotor 62 auch auf eine andere, hier nicht abgebildete Welle der Getriebeanordnung 50 ein Drehmoment übertragen. Es ist nicht zwingend, dass der Rotor 62 der Elektromaschine 60 auf die getriebeeingangswelle 41 wirkt, sondern lediglich ein mögliches Ausführungsbeispiel.
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Die 2 zeigt einen vergleichbaren Aufbau eines Torsionsschwingungsdämpfer 1 in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine 40 und einer Getriebeanordnung 50, wie bereits in der 1 beschrieben. Insoweit wird auch für den Aufbau auf die Bereits in der 1 angesprochenen Bezugszeichen verwiesen. Im Unterschied zu der 1 ist die Steckverzahnungsverbindung 25 hier zwischen dem zweiten Lager 12 und einem dritten Lager 13 der Getriebeanordnung 50 vorgesehen. Dabei sind die beiden Lager 12; 13 mit einem Abstand dLL voneinander beabstandet. Dabei ist hier vorgesehen, dass sich die Steckverzahnungsverbindung 25 nahezu mittig zwischen dem zweiten und dem dritten Lager 12; 13 befindet, um eine möglichst große freie Länge IF des Sekundärelements zu erhalten, um einen möglichst vorteilhaften Taumelausgleich zwischen dem Sekundärelement 3 und dem Primärelement zu bewirken. Hier nicht dargestellt, kann sich die Steckverzahnungsverbindung 25 auch im Bereich des dritten Lagers 13 befinden, um eine möglichst große freie Länge IF des Sekundärelements zu erhalten.
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Die 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer 1, wie bereits in der 1 beschrieben. Im Unterschied zu der 1 ist hier in der gezeigten Ausführungsform an der Nabenscheibe 30 eine zusätzliche Taumelausgleichsanordnung 19 vorgesehen, womit die Nabenscheibe 30 zu der Abtriebsnabe 35 taumelelastisch verbunden ist. Dabei ist hier weiter eine Lageranordnung 20 zwischen der Nabenscheibe 30 und dem Primärelement 2 vorgesehen. Dabei kann die Lageranordnung 20 die Nabenscheibe 30 zu dem Primärelement 2 radial, und bei Bedarf auch axial lagern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 2
- Primärelement
- 3
- Sekundärelement
- 6
- Energiespeichereinrichtung
- 7
- Kammer
- 9
- Erste Welle
- 9a
- Wellenende
- 10
- Zweite Welle
- 11
- Erstes Lager
- 12
- Zweites Lager
- 13
- Drittes Lager
- 14
- Erste Gehäusebaugruppe
- 15
- Zweite Gehäusebaugruppe
- 19
- Taumelausgleichsanordnung
- 20
- Lageranordnung
- 25
- Steckverzahnungsverbindung
- 26
- Außenverzahnung
- 27
- Innenverzahnung
- 28
- Dichtungsanordnung
- 29
- Dichtungsanordnung
- 30
- Nabenscheibe
- 35
- Abtriebsnabe
- 40
- Verbrennungskraftmaschine
- 50
- Getriebeanordnung
- 60
- Elektromotor
- A
- Drehachse
- B
- Drehachse
- bT
- Breite Torsionsschwingungsdämpfer
- bAS
- Breite Außenverzahnung Sekundärelement
- dL
- Abstand Wellenende zu Lager
- dLL
- Abstand zweites Lager zu drittem Lager
- IS
- Länge Steckverzahnungsverbindung
- IF
- freie Länge Sekundärelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009042605 A1 [0004]
