DE112008001363T5 - Doppeldämpfungsschwungrad mit Planetengetriebe - Google Patents
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Abstract
Doppeldämpfungsschwungrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei Schwungmassen (10, 14), die um dieselbe Achse drehbeweglich und durch einen Torsionsdämpfer (18) miteinander verbunden sind, welcher Federmittel (28) und ein Planetenradgetriebe umfasst, das aus drei Elementen besteht, die ein Sonnenrad (20), ein äußeres Hohlrad (22) und einen Planetenträger (24), dessen Zahnräder (25) sich mit dem Sonnenrad (20) und mit dem Hohlrad (22) in Eingriff befinden, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (28) in einem ortsfesten Gestell (26) angeordnet und mit einem ersten der drei Elemente des Planetenradgetriebes verbunden sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Doppeldämpfungsschwungrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das zwei Schwungmassen umfasst, die um dieselbe Achse drehbeweglich und durch einen Torsionsdämpfer miteinander verbunden sind, welcher Federmittel und ein Planetenradgetriebe umfasst.
- Es ist bereits ein Doppeldämpfungsschwungrad dieses Typs bekannt, insbesondere durch das Dokument
FR-A-2714131 - Ein Vorteil der Verwendung eines Planetenradgetriebes im Torsionsdämpfer eines Doppeldämpfungsschwungrades ist es, die Übertragung eines Drehmoments zwischen den zwei Schwungmassen mit einem Übersetzungsverhältnis, das durch das Planetenradgetriebe bestimmt wird, zu ermöglichen. Die in dem Dokument
FR-A-2714131 - Die vorliegende Erfindung hat insbesondere das Ziel, diese Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
- Sie schlägt zu diesem Zweck ein Doppeldämpfungsschwungrad vom oben genannten Typ vor, das zwei Schwungmassen umfasst, die um dieselbe Achse drehbeweglich und durch einen Torsionsdämpfer miteinander verbunden sind, welcher Federmittel und ein Planetenradgetriebe umfasst, das aus drei Elementen besteht, die ein Sonnenrad, ein äußeres Hohlrad und einen Planetenträger, dessen Zahnräder sich mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad in Eingriff befinden, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel in einem ortsfesten Gestell angeordnet sind und einem der drei Elemente des Planetengetriebes zugeordnet sind.
- Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Doppeldämpfungsschwungrades ist, dass die Federmittel des Torsionsdämpfers nicht mit den Schwungmassen drehend angetrieben werden und daher im Betrieb nicht Fliehkräften ausgesetzt sind.
- Bei diesem Doppeldämpfungsschwungrad sind die Federmittel einerseits an dem Element des Planetengetriebes und andererseits an dem ortsfesten Gestell abgestützt, wobei die Rotation dieses Elements bezüglich des ortsfesten Gestells durch die Federmittel begrenzt wird.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Federmittel eine Schraubenfeder, welche in dem ortsfesten Gestell um das besagte Element herum angebracht ist und welche sich im Ruhezustand über ungefähr 360° um die Drehachse der Schwungmassen herum erstreckt.
- In diesem Falle kann die Winkelauslenkung des Elements 120° beiderseits einer Ruheposition erreichen, wobei die zulässige Winkelauslenkung zwischen den zwei Schwungmassen von dem Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes abhängig ist und zum Beispiel 80° beiderseits einer Ruheposition betragen kann, wenn das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 1,5 ist, was Leistungen entspricht, welche diejenigen der gegenwärtigen Doppeldämpfungsschwungräder weit übertreffen.
- Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfassen die Federmittel des Torsionsdämpfers mehrere Federn, die in dem ortsfesten Gestell stirnseitig aneinander angrenzend über ungefähr 360° angebracht sind.
- Die Feder oder die Federn des Torsionsdämpfers können Federn sein, die im freien Zustand gekrümmt sind, um ihre Montage in dem ortsfesten Gestell zu erleichtern.
- Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung umfasst dieses Doppeldämpfungsschwungrad einen Vordämpfer, welcher zwischen der primären Schwungmasse und dem Element des Planetengetriebes, welches mit dieser primären Schwungmasse verbunden ist, angeordnet ist.
- Dieses Merkmal ermöglicht es, die Schwingungen und das azyklische Rotationsverhalten im Leerlauf und bei sehr geringen Lasten zu absorbieren und zu dämpfen.
- Das Doppeldämpfungsschwungrad gemäß der Erfindung kann in einem Kraftfahrzeug auf klassische Weise zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angebracht sein. Es kann auch vollständig oder teilweise in dem Verbrennungsmotor enthalten sein, was den Vorteil aufweist, dass die Schmierung der Zahnräder des Planetengetriebes durch das Schmieröl des Motors gewährleistet wird.
- Ein anderer Vorteil des Doppeldämpfungsschwungrades gemäß der Erfindung ist es, dass ermöglicht wird, beim Anlassen und beim Abstellen des Motors problemlos die Resonanzfrequenz zu durchlaufen, indem die sekundäre Schwungmasse bezüglich der primären Schwungmasse blockiert wird, was sehr einfach durch Blockieren des Elements des Planetengetriebes auf dem ortsfesten Gestell erfolgen kann.
- Alternativ dazu ist es möglich, das Element des Planetengetriebes bezüglich des ortsfesten Gestells vollständig freizugeben, um somit die sekundäre Schwungmasse vollständig von der primären Schwungmasse zu lösen und beim Anlassen und beim Abstellen des Motors ohne Schwierigkeit die Resonanzfrequenz zu durchlaufen.
- Beim Studium der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung besser verständlich, und weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile derselben werden deutlicher sichtbar, wobei die Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, wobei:
-
1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Doppeldämpfungsschwungrades gemäß der Erfindung ist; -
2 eine Vorderansicht des Torsionsdämpfers dieses Doppeldämpfungsschwungrades in einer Ruheposition ist; - die
3 und4 zu2 ähnliche Ansichten sind, die den Torsionsdämpfer in zwei unterschiedlichen Betriebspositionen zeigen; - die
5 bis9 Ausführungsformen der Erfindung zeigen. - Das in
1 schematisch dargestellte Doppeldämpfungsschwungrad umfasst eine primäre Schwungmasse10 , die am Ende einer Antriebswelle12 wie etwa der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors M befestigt ist, und eine sekundäre Schwungmasse14 , welche koaxial zu der primären Schwungmasse10 angeordnet ist und welche zum Beispiel über eine Kupplung E mit der Eingangswelle eines Getriebes BV verbunden ist, wobei die zwei Schwungmassen10 ,14 über einen Vordämpfer16 und über einen Torsionsdämpfer18 drehfest miteinander verbunden sind. - Gemäß der Erfindung umfasst der Torsionsdämpfer
18 ein Planetenradgetriebe, das aus einem Sonnenrad20 , einem äußeren Hohlrad22 und einem Planetenradträger24 , dessen Zahnräder25 sich im Eingriff mit einer Außenverzahnung des Sonnenrades20 und mit einer Innenverzahnung des Hohlrades22 befinden, besteht. - In dem Beispiel von
1 ist der Vordämpfer16 , welcher von einem klassischen Typ ist, zwischen der primären Schwungmasse10 und dem Planetenradträger24 angeordnet. Die Achse des Sonnenrades20 ist mit der sekundären Schwungmasse14 fest verbunden, welche auf klassische Weise an der primären Schwungmasse10 zentriert und drehbar geführt sein kann. Das äußere Hohlrad22 ist in einem ortsfesten Gestell26 drehbar geführt, welches das Planetengetriebe umgibt. - Der Torsionsdämpfer
18 umfasst in diesem Beispiel außerdem eine Schraubenfeder28 , welche das äußere Hohlrad des Planetengetriebes umgibt und welche sich über ungefähr 360° um die Drehachse des Doppeldämpfungsschwungrades erstreckt, wobei diese Feder28 zum Beispiel in einer ringförmigen Kammer des ortsfesten Gestells26 gelagert und geführt ist. - Die Enden der Feder
28 stützen sich einerseits an einer radialen Klaue30 des ortsfesten Gestells26 und andererseits an einer radialen Klaue32 des äußeren Hohlrades22 ab, wobei sich die radiale Klaue30 des Gestells26 nach innen erstreckt, während sich die radiale Klaue32 des Hohlrades22 nach außen erstreckt. - Auf bekannte Weise kann sich die radiale Klaue
32 des Hohlrades22 in einer diametralen Ebene der Endwindungen der Feder28 erstrecken, während das Gestell26 dann zwei radiale Klauen30 aufweist, welche sich beiderseits der diametralen Klaue32 des Hohlrades22 erstrecken, wie dies bei den Torsionsdämpfern mit Umfangsfedern oft vorgesehen ist. - Die Feder
28 des Torsionsdämpfers kann im freien Zustand gekrümmt sein, um ihre Anbringung um das Hohlrad22 herum zu erleichtern. Alternativ dazu kann es sich um eine im freien Zustand gerade Feder handeln, welche für ihre Anbringung um das Hohlrad22 herum gekrümmt wird. - Bei einer anderen Ausführungsform kann die Feder
28 durch zwei oder mehrere Federn ersetzt sein, die stirnseitig aneinander angrenzend angebracht sind, wobei diese Federn im freien Zustand gekrümmt oder geradlinig sind. - Das beschriebene Doppeldämpfungsschwungrad funktioniert wie folgt:
Im Leerlaufbetrieb oder bei geringen Lasten werden die Schwingungen und das azyklische Rotationsverhalten durch den Vordämpfer16 absorbiert und gedämpft, während die Feder28 des Torsionsdämpfers18 in dem in2 dargestellten Zustand verbleibt, in dem sie sich über ungefähr 360° um das Hohlrad22 herum erstreckt, wobei ihre beiden Enden an der radialen Klaue30 des ortsfesten Gestells und an der radialen Klaue32 des Hohlrades22 abgestützt sind. - Wenn das von dem Doppeldämpfungsschwungrad übertragene Drehmoment zunimmt, werden die Schwingungen und die azyklischen Bewegungen, die von der Antriebswelle
12 auf die primäre Schwungmasse10 übertragen werden, durch die Feder28 absorbiert, welche in der direkten Richtung, wie in3 dargestellt, oder in der entgegengesetzten Richtung, wie in4 dargestellt, zusammengedrückt wird, wobei diese Schwingungen und azyklischen Bewegungen durch Reibungsmittel gedämpft werden, die auf klassische Weise in dem Torsionsdämpfer18 zwischen den zwei Schwungmassen angebracht sind, wobei diese Reibungsmittel dem Fachmann wohlbekannt sind und aus Gründen der Klarheit in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. - In den
3 und4 befindet sich die Feder28 in einem Zustand maximaler Kompression, wobei ihre Windungen aneinander anliegen oder im Wesentlichen aneinander anliegen. - In diesem Zustand beträgt die Drehung des Hohlrades
22 bezüglich des ortsfesten Gestells26 zum Beispiel ungefähr 120°. Die entsprechende Drehung der sekundären Schwungmasse bezüglich der primären Schwungmasse wird durch das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes bestimmt. Wenn dieses Verhältnis zum Beispiel 1,5 beträgt (was bedeutet, dass die Rotationsgeschwindigkeit der sekundären Schwungmasse14 gleich dem 1,5-fachen der Rotationsgeschwindigkeit der primären Schwungmasse10 ist), hat die mögliche maximale Winkelauslenkung der sekundären Schwungmasse14 bezüglich der primären Schwungmasse10 eine Größe von 80° beiderseits einer Mittelposition, wenn die Winkelauslenkung des Hohlrades22 bezüglich des ortsfesten Gestells 120° beiderseits einer Mittelposition beträgt. Die Schwingungsdämpfungseigenschaften, die sich daraus ergeben, sind wesentlich besser als diejenigen eines klassischen Doppeldämpfungsschwungrades. - Das Durchlaufen der Resonanzfrequenz, welches ein Problem ist, mit dem man bei allen Doppeldämpfungsschwungrädern beim Abstellen und beim Anlassen des Motors des Fahrzeugs konfrontiert wird, kann bei dem Doppeldämpfungsschwungrad gemäß der Erfindung auf sehr einfache Weise bewerkstelligt werden, indem entweder ein Blockieren der Rotation des äußeren Hohlrades
22 oder eine Freigabe dieses äußeren Hohlrades erfolgt, wobei die sekundäre Schwungmasse dann entweder drehfest bezüglich der primären Schwungmasse oder frei drehbar bezüglich dieser primären Schwungmasse beim Durchlaufen der Resonanzfrequenz ist. - Das Blockieren des äußeren Hohlrades
22 kann durch Blockieren seiner radialen Klaue32 oder durch Anwendung eines Bremsschuhes an diesem äußeren Hohlrad erfolgen. Die Freigabe seiner Drehung ist auf einfache Weise durch Zurückziehen der radialen Klaue30 des ortsfesten Gestells beim Durchlaufen der Resonanzfrequenz realisierbar. - Wenn das erfindungsgemäße Doppeldämpfungsschwungrad auf klassische Weise in einem Kraftfahrzeug zwischen dem Motor und dem Getriebe angebracht ist, muss das Planetengetriebe des Torsionsdämpfers in einer dichten Kammer angeordnet sein, die eine Schmierflüssigkeit enthält.
- Wenn das erfindungsgemäße Doppeldämpfungsschwungrad vollständig oder wenigstens teilweise in dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs enthalten ist, ist diese dichte Kammer nicht mehr erforderlich, und die Schmierung der Bestandteile des Planetengetriebes wird direkt durch das Motoröl gewährleistet.
- Man kann bei dem erfindungsgemäßen Doppeldämpfungsschwungrad auch ein elektrorheologisches oder magnetorheologisches Fluid als Energie ableitendes Element verwenden, wobei diese Fluide Suspensionen von Feststoffpartikeln sind, deren mechanische Eigenschaften durch ein äußeres elektrisches Feld oder Magnetfeld einstellbar sind.
- Bei der Ausführungsform von
5 ist die primäre Schwungmasse10 mit dem Hohlrad22 drehfest verbunden, und der Planetenradträger24 wird von den Federmitteln28 gehalten, die in einer Kammer eines ortsfesten Elements26 angeordnet sind. - Diese Ausführung unterscheidet sich von derjenigen von
1 darin, dass die Verbindungen der primären Schwungmasse10 und des Gestells mit dem Planetenradträger und mit dem Hohlrad umgekehrt vorgesehen sind, wobei die sekundäre Schwungmasse14 mit dem Sonnenrad20 verbunden bleibt. - In
6 ist die Ausführung von5 wiederzufinden, welcher eine zweite Stufe von Planetenrädern25' hinzugefügt wurde. Die Planetenräder25 der ersten Stufe stehen im Eingriff mit dem Hohlrad22 , und die Planetenräder25' stehen im Eingriff mit dem Sonnenrad20 , wobei die Planetenräder25 und25' auf demselben Träger24 gelagert sind. - Diese doppelte Stufe von Zahnrädern bietet eine größere Freiheit bei der Wahl der Übersetzungsverhältnisse des Planetengetriebes, bei einem geringen radialen Platzbedarf. Die Drehrichtungen des Eingangs und des Ausgangs des Planetengetriebes sind entgegengesetzt.
- In
7 ist die Ausführung von6 wiederzufinden, mit einer Änderung der Kontakte des Hohlrades22 und der Planetenräder25 von der Außenseite zur Innenseite der Planetenräder. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Drehrichtungen des Eingangs und des Ausgangs des Planetengetriebes dieselben sind. - Die in
8 dargestellte Vorrichtung ist diejenige von1 mit Hinzufügung einer zweiten Stufe von Planetenrädern25' wie in6 . Die Drehrichtungen des Eingangs und des Ausgangs des Getriebes sind identisch. Die Wahl der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes ist in einem weiteren Bereich möglich, bei einem geringen radialen Platzbedarf. - Bei der Ausführungsform von
9 ist die Anordnung von5 wiederzufinden, mit Kegelrädern mit einem Kegelwinkel von 45° vom Typ derjenigen, die in einem Differentialgetriebe verwendet werden. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ist gleich 1, die Drehrichtungen des Eingangs und des Ausgangs sind entgegengesetzt, und der Platzbedarf ist minimal. - Bei allen in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sind die Schwungmassen miteinander vertauschbar, das heißt, die primäre Schwungmasse
10 kann mit dem Sonnenrad20 verbunden sein, und die sekundäre Schwungmasse14 kann mit dem Hohlrad22 oder mit dem Planetenradträger24 verbunden sein. - Zusammenfassung
- Doppeldämpfungsschwungrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine primäre Schwungmasse, die mit einer Antriebswelle (
12 ) verbunden ist, eine sekundäre Schwungmasse (14 ), die über eine Kupplung E mit einem Getriebe BV verbunden ist, und einen Torsionsdämpfer (18 ), der die zwei Schwungmassen (10 ,14 ) drehfest verbindet, wobei der Torsionsdämpfer ein Planetenradgetriebe umfasst, dessen äußeres Hohlrad (22 ) mit einer Feder (28 ) zur Absorption der Schwingungen und des azyklischen Rotationsverhaltens zusammenwirkt, wobei diese Feder um das Hohlrad (22 ) herum in einem ortsfesten Gestell (26 ) angebracht ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - FR 2714131 A [0002, 0003]
Claims (16)
- Doppeldämpfungsschwungrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei Schwungmassen (
10 ,14 ), die um dieselbe Achse drehbeweglich und durch einen Torsionsdämpfer (18 ) miteinander verbunden sind, welcher Federmittel (28 ) und ein Planetenradgetriebe umfasst, das aus drei Elementen besteht, die ein Sonnenrad (20 ), ein äußeres Hohlrad (22 ) und einen Planetenträger (24 ), dessen Zahnräder (25 ) sich mit dem Sonnenrad (20 ) und mit dem Hohlrad (22 ) in Eingriff befinden, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (28 ) in einem ortsfesten Gestell (26 ) angeordnet und mit einem ersten der drei Elemente des Planetenradgetriebes verbunden sind. - Doppeldämpfungsschwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (
28 ) an dem besagten ersten Element (22 ) und an dem ortsfesten Gestell (26 ) abgestützt sind. - Doppeldämpfungsschwungrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation des ersten Elements (
22 ) relativ zum ortsfesten Gestell (26 ) durch die Federmittel (28 ) begrenzt wird. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (
22 ) eine radiale Klaue (32 ) umfasst, an welchem sich die Federmittel (28 ) abstützen. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel eine Schraubenfeder (
28 ) umfassen, die in dem ortsfesten Gestell (26 ) um das erste Element (22 ) herum angebracht ist. - Doppeldämpfungsschwungrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schraubenfeder (
28 ) im Ruhezustand über ungefähr 360° in dem ortsfesten Gestell (26 ) erstreckt. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel mehrere Federn umfassen, die in dem ortsfesten Gestell stirnseitig aneinander angrenzend angebracht sind.
- Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schwungmassen (
10 ,14 ) mit dem Sonnenrad (20 ) verbunden ist, die andere Schwungmasse mit dem Planetenradträger (24 ) des Planetengetriebes verbunden ist und die Federmittel um das Hohlrad (22 ) herum angeordnet sind. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schwungmassen (
10 ,14 ) mit dem Sonnenrad (20 ) verbunden ist und die andere Schwungmasse mit dem Hohlrad (22 ) verbunden ist, wobei der Planetenradträger (24 ) durch die Federmittel (28 ) an einem ortsfesten Gestell (26 ) gehalten wird. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stufen von Planetenrädern (
25 ,25' ) auf dem Planetenradträger (24 ) gelagert sind, wobei die Planetenräder (25 ) einer Stufe mit einem der Elemente des Planetengetriebes im Eingriff stehen und die Planetenräder (25' ) der anderen Stufe mit einem anderen Element dieses Getriebes im Eingriff stehen. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder des Planetengetriebes Kegelräder mit einem Kegelwinkel von 45° sind.
- Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vordämpfer (
16 ) zwischen der primären Schwungmasse (10 ) und dem Element des Planetengetriebes, welches mit dieser Schwungmasse verbunden ist, angeordnet ist. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelauslenkung des ersten Elements (
22 ) um die Drehachse ungefähr 120° beiderseits einer Ruheposition beträgt. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe in einer dichten Kammer angeordnet ist, die ein Schmierfluid enthält, oder wenigstens teilweise in einem Verbrennungsmotor enthalten ist, wobei die Schmierung des Planetengetriebes durch das Motoröl gewährleistet wird.
- Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel zum Blockieren oder zur freien Rotation des ersten Elements (
22 ) des Planetengetriebes beim Durchlaufen einer Resonanzfrequenz umfasst. - Doppeldämpfungsschwungrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer (
18 ) Mittel zur Ableitung von Energie umfasst, die aus einem elektrorheologischen oder magnetorheologischen Fluid bestehen.
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