DE4444200A1 - Torsionsschwingungsdämpfer mit Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

In der DE 36 30 398 C2 ist ein Zweimassenschwungrad beschrieben, durch wel­ ches auch größere Torsionsschwingungen, die bei Einleitung eines durch einen Antrieb, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor auf ein antriebsseitiges Übertragungselement des Zweimassenschwungrades eingeleiteten Drehmomen­ tes mit übertragen werden, reduzierbar sind. Die Reduzierung erfolgt bei Übertra­ gung der jeweiligen Torsionsschwingung vom antriebsseitigen zum abtriebsseiti­ gen Übertragungselement über einen Federsatz, der durch eine Reibungsvorrich­ tung unterstützt wird.

Im Gegensatz zu einem massiven Schwungrad sind die beiden Schwungmassen eines Zweimassenschwungrades relativ leicht, so daß der großen primärseitigen Masse, die sich aus dem Antrieb und der primärseitigen Schwungmasse zusam­ mensetzt, lediglich eine kleine sekundärseitige Schwungmasse entgegenwirkt, die sich getriebeseitig abstützt. Dadurch ist das Widerstandsmoment für den Antrieb, das durch die Trägheit der Primärseite und einem durch die Wirkung der Federn, der Reibung sowie der Trägheit der Sekundärschwungmasse gebildeten Reakti­ onsmoment bestimmt ist relativ klein, so daß es Gleichlaufschwankungen des Antriebs nur wenig zu glätten vermag. Die Gleichlaufschwankungen bewirken Drehmomentschwankungen an der Motorfront, an der Nebenaggregate, wie bei­ spielsweise ein Generator angeschlossen sind. Die Drehmomentschwankungen können eine Schädigung dieser Aggregate bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer so auszubilden, daß dieser bei massearmer Ausbildung Gleichlaufschwankungen des Antriebs bestmöglich entgegenwirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch Einbau eines Getriebes in den Torsionsschwingungsdämpfer ist das bei Einleitung einer Torsionsschwingung mit derselben verknüpfte Moment teilbar, und zwar vorzugsweise in einen ersten Teil, der versucht, das abtriebsseitige Übertragungselement in Richtung des antriebsseitigen Übertragungselementes zu beschleunigen und in einen in vorbestimmbarer Richtung wirkenden zweiten Teil. Die beiden Teilmomente liegen an einander entgegengesetzten Seiten der Feder­ einrichtung an, die anspruchsgemäß eine Federkonstante aufweist, die an einem Verformungsmoment, das sich durch das maximal vom Antrieb einleitbare Mo­ ment, vergrößert um den getriebebedingten Übersetzungsfaktor ergibt, ausgerich­ tet ist. Da die beiden auf die Federeinrichtung einwirkenden Teilemomente in Summe dem antriebsseitigen Moment entsprechen, wird aufgrund der auf das größere Verformungsmoment abgestimmten Federkonstante das Differenzmo­ ment über die Federeinrichtung von dem anspruchsgemäßen Element des Ge­ triebes auf das abtriebsseitige Übertragungselement geleitet, ohne daß es zu ei­ ner stärkeren Verformung der Federeinrichtung kommt. Dadurch bedingt, führen das Getriebeelement und das abtriebsseitige Übertragungselement sowie, bei entsprechender Koppelung des Getriebeelementes mit dem antriebsseitigen Über­ tragungselement, das letztgenannte und das abtriebsseitige Übertragungselement eine nur geringe Relativdrehung gegeneinander aus. Hierdurch entsteht annä­ hernd die Wirkung einer aus antriebsseitigem Übertragungselement, Getriebeele­ ment und abtriebsseitigem Übertragungselement zusammengesetzte Gesamtma­ sse, wodurch das Massenträgheitsmoment, das Gleichlaufschwankungen des Antriebs entgegenwirkt, scheinbar erhöht ist gegenüber einem Torsionsschwin­ gungsdämpfer, bei dem größere Relativbewegungen zwischen den einzelnen Massen möglich sind. Dadurch ergeben sich geringe Drehmomentschwankungen an der Motorfront. Auf diese Weise ist die Belastung von an der Motorfront angeschlossenen Nebe­ naggregaten soweit reduzierbar, daß zumindest annähernd die Gleichförmig­ keitsgüte erreichbar ist, die bei Verwendung eines massiven Schwungrades vor­ liegt, ohne aber dessen Nachteile, die hauptsächlich in der fehlenden Ausfilterung von Schwingungen sehr tiefer Frequenz liegt, in Kauf nehmen zu müssen.

Anspruch 2 zeigt eine vorteilhafte Schaltungsvariante für das Getriebe, bei wel­ cher das als Zwischenmasse wirksame Element zum Aufbau eines dem an­ triebsseitigen Moment entgegenwirkenden Teilmomentes vorgesehen ist.

Anspruch 3 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des Getriebes, da durch das wenigstens eine Planetenrad auf besonders einfache Weise eine Umlenkung der Wirkrichtung eines mit diesem in Eingriff stehenden weiteren Teils des Planeten­ getriebes, wie beispielsweise eines Hohlrades, gegenüber dem antriebsseitigen Teil, wie einem Sonnenrad, erzielbar ist. So kann beispielsweise das Hohlrad, wenn dieses über einen Federsatz sowie über eine Reibvorrichtung mit einem als abtriebsseitiges Übertragungselement wirksamen Planetenträger verbunden ist, in entgegengesetzter Richtung wie das antriebsseitige Sonnenrad angetrieben wer­ den.

Um den Vorteil des Planetengetriebes voll ausnutzen zu können, ist die Federein­ richtung gemäß Anspruch 4 zwischen der Zwischenmasse und einem der Über­ tragungselemente, vorzugsweise dem abtriebsseitigen anzuordnen, da auf diese Weise die Zwischenmasse mit durch das Planetengetriebe vorgebbarer Überset­ zung gegenüber dem antriebsseitigen Übertragungselement antreibbar ist. Die Übersetzung ist gemäß Anspruch 5 vorteilhafterweise derart zu wählen, daß die Zwischenmasse für eine Auslenkung aus ihrer Ruhelage ein möglichst großes Moment erforderlich macht, wodurch der Eindruck großer Trägheit entsteht. Die Zwischenmasse wirkt demnach infolge der getriebeseitigen Übersetzung wie eine ansonsten wesentliche größere Masse und vermindert dadurch die Belastung der Motorfront. Vorzugsweise wird die Übersetzung betragsmäßig größer 1 gewählt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem auf ein antriebsseitiges Übertragungselement rückgekoppelten Planetengetriebe im Schnitt.

In Fig. 1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer dargestellt, der an seiner linken Seite eine Schwungmasse 1 aufweist, die zur Einleitung einer Antriebsbewegung dient und im Umfangsbereich mit einem Zahnkranz 2 für ein nicht gezeigtes Star­ territzel wirksam ist. Die Schwungmasse 1 ist als antriebsseitiges Übertragungse­ lement 3 wirksam.

Die Schwungmasse 1 ist an einer Nabe 4, die auf einer nicht dargestellten Kur­ belwelle einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, durch Nieten 5 gemeinsam mit einem ebenfalls auf der Nabe 4 angeordneten Sonnenrad 7 eines Planetengetrie­ bes 102 und einem Flansch 8 befestigt. Das Planetengetriebe 102 weist zwei beiderseits des Sonnenrades 7 angeordnete Planetenträger 9 auf, von denen der in Fig. 2 linke bis an den Flansch 8 nach radial innen reicht, während der rechte Planetenträger mit seinem radial inneren Ende an einem ein Lager 60 gegen Wärmeeinleitung schützenden Hitzeschild 61 jeweils L-förmigen Querschnittes zur Anlage kommt, dessen nach radial innen bis zum inneren Lagerring greifender Arm 62 eine Dichtfunktion gegenüber einer nachfolgend ausführlicher beschrie­ benen, mit Fett zumindest teilweise befüllten Kammer 44 ausübt.

Die beiden Planetenträger 9 sind mit einer Mehrzahl von auf gleichen Durchmes­ sern angeordneten Lagerungen, beispielsweise Nadellagern 1 8, auf denen jeweils ein zwischen den beiden Planetenträgern 9 angeordnetes Planetenrad 20 gelagert ist, versehen und in axialer Richtung durch Hülsen 103 in festem Abstand zuein­ ander gehalten und werden durch in den Hülsen 103 angeordnete Nieten 21 fest gegen die beiden Enden der jeweiligen Hülse 103 gezogen. Die Nieten 21 verbin­ den weiterhin eine Scheibe 22 drehfest mit dem von der Primärschwungmasse 1 abgewandten Planetenträger 9, wobei eine an der Scheibe 22 angeformte Schul­ ter 23 an der vom Planetenträger 9 abgewandten Seite am Hitzeschild 61 zur Anlage kommt.

Die Planetenräder 20 sind einerseits mit dem Sonnenrad 7 in Eingriff und käm­ men andererseits mit einem ebenfalls zwischen den beiden Planetenträgern 9 an­ geordneten, als Zwischenmasse 50 wirksamen Hohlrad 24. Dieses weist radial außerhalb seines Zahneingriffs mit den Planetenrädern 20 mit vorbestimmten Winkelabständen zueinander ausgebildete, nicht gezeigte Ausnehmungen auf, in denen jeweils eine Federeinrichtung 28 eingesetzt ist, die eine Mehrzahl von Fe­ dern 30 aufweist, die untereinander in durch die DE 41 28 868 A1 bekannter Weise durch Gleitschuhe 33 miteinander verbunden sind. Die Federeinrichtung 28 stützt sich einerends am Hohlrad 24, anderenends an den Planetenträgern 9 ab, und zwar jeweils über nicht gezeigte Ansteuermittel.

Die Federeinrichtung 28 befindet sich in axialer Richtung zwischen den beiden Planetenträgern 9, die im radiel äußeren Bereich untereinander sowie mit einem Schwungrad 38 einer zweiten Schwungmasse 45 fest verbunden sind. Die Plane­ tenträger 9 begrenzen die bereits genannte Kammer 44, die Teil der Schwung­ masse 45 ist, die Zahnräder 7, 20 und 24 sowie die Federeinrichtung 28 auf­ nimmt und mit pastenförmigem Medium zumindest teilweise gefüllt ist. Durch die Planetenträger 9 wird eine Sicherung der Zahnräder 20 und 24 in axialer Rich­ tung bewirkt. Die weitere Schwungmasse 45 dient als abtriebsseitiges Übertra­ gungselement 46, das in nicht gezeigter Weise zur Aufnahme einer reib- oder formschlüssigen Kupplung vorgesehen ist.

Das Planetengetriebe 102 ist als auf das antriebsseitige Übertragungselement 3 rückgekoppeltes Getriebe 100 wirksam, bei welchen die Planetenräder 20 als Getriebeteil 101 wirksam sind, durch den die Drehrichtung des Hohlrades 24 gegenüber derjenigen des Sonnenrades 7 umkehrbar ist.

Der Torsionsschwingungsdämpfer arbeitet wie folgt:
Bei Einleitung eines Drehmomentes, dem bei Verwendung eines Verbrennungs­ motors als Antrieb Torsionsschwingungen überlagert sind, auf die antriebsseitige Schwungmasse 1 wird die hierdurch ausgelöste Bewegung auf das Sonnenrad 7 geleitet, das aufgrund seiner Verzahnung mit den Planetenrädern 20 dieselben antreibt. Während das Drehmoment über die Planetenräder 20 auf den Planeten­ träger 9 und damit auf das ausgangsseitige Übertragungselement 46 ohne eine Änderung der Drehrichtung weitergeleitet wird, sorgt der Torsionsschwingungs­ dämpfer für eine betragsmäßige Reduzierung der mit dem Drehmoment einge­ brachten Torsionsschwingungen. Hierbei wird, da der Planetenträger 9 aufgrund seiner Trägheit zunächst noch drehfest wirkt, die Bewegung des Sonnenrades 7 in eine Drehung der Planetenräder 20 um das jeweilige Nadellager 18 sowie in eine Bewegung der Nadellager 18 selbst und damit des Hohlrades 24 um die Drehachse 54 umgesetzt. Dadurch wird das der Torsionsschwingung zugeordne­ te Moment verzweigt, und zwar in ein erstes Teilmoment, das über die Planeten­ räder 20 auf die Planetenträger 9 gelangt und in ein zweites Teilmoment, das auf das als Zwischenmasse 50 wirksame Hohlrad 24 übertragen wird. Ist das der am Sonnenrad 7 eingeleiteten Torsionsschwingung zugeordnete Moment beispiels­ weise gemäß Fig. 1 im Uhrzeigersinn orientiert, dann bewirkt über die Drehung der Planetenräder 20 ein im Gegenuhrzeigersinn wirksames erstes Teilmoment eine Auslenkung des Hohlrades 24 aus seiner Ruhestellung im Gegenuhrzeiger­ sinn, während die Planetenträger 9 durch ein im Uhrzeigersinn wirksames zweites Teilmoment angetrieben werden. Beide Teilmomente bewirken Reaktionsmomen­ te, bestehend aus Feder-, Trägheits- und Reibmoment mit allerdings unterschied­ licher Richtung, welche sich in ihrer Wirkung teilweise kompensieren. Hierdurch kommt es zu einer relativ geringen Verformung der Federn 30 der Federeinrich­ tung 28 und damit zu kleinen Relativdrehungen zwischen der Zwischenmasse 50 und der abtriebsseitigen Schwungmasse 45 und damit auch zwischen der an­ triebs- und der abtriebsseitigen Schwungmasse. Damit wird das Massenträg­ heitsmoment für den Antrieb gegenüber einem Torsionsschwingungsdämpfer, bei dem die einzelnen Massen weniger steif miteinander verbunden sind, scheinbar erhöht, wodurch Gleichlaufschwankungen des Antriebs wirksam glättbar sind.

Das Planetengetriebe 102 ist so ausgebildet, daß ein Teil eines mit einer Torsi­ onsschwingung verknüpften Momentes auf das Hohlrad 24 und ein anderer Teil auf die Planetenträger 9, die mit den abtriebsseitigen Übertragungselement 46 verbunden sind, geleitet wird, was vorzugsweise dadurch erzielbar ist, daß die Übersetzung des Planetengetriebes betragsmäßig größer als 1 gewählt wird. Die Rückwirkung des Hohlrades 24 auf das Sonnenrad 7 und damit auf das an­ triebsseitige Übertragungselement 3 ist dadurch hoch.

Um das zuvor genannte vorteilhafte Übersetzungsverhältnis größer 1 zu errei­ chen, darf die Federeinrichtung 28 nicht direkt zwischen die beiden Übertragung­ selemente 3, 46 geschaltet sein, da ansonsten das als Zwischenmasse 50 wirk­ same Hohlrad ohne Übersetzung angetrieben würde und demnach ein Teil des durch die Rückkopplung des Getriebes 100 auf das antriebsseitige Übertragung­ selement 3 gewonnenen Vorteils verschenkt würde. Vorzugsweise ist die Feder­ einrichtung 28 dagegen zwischen die Zwischenmasse 50 und das abtriebsseitige Übertragungselement 46 zu schalten, so daß das einer Torsionsschwingung zu­ geordnete Moment nach Übertragung durch die Planetenräder 20 zuerst eine Übersetzung erfährt, bevor es auf die Zwischenmasse 50 einerseits und auf das abtriebsseitige Übertragungselement 46 andererseits übertragen wird.

Dieses Moment bewirkt eine Bewegung der Planetenträger 9 relativ zu dem Hohl­ rad 24, wobei die sich an den nicht gezeigten Ansteuermitteln von Hohlrad 24 und Planetenträgern 9 abstützende Federeinrichtung 28 eine Verformung der Fe­ dern 30 und, dadurch bedingt, eine Bewegung der Gleitschuhe 33 entlang ihrer Führungsbahn hervorruft. Der Betrag des Verformungsweges der Federeinrich­ tung 28 ist verständlicherweise von der Übersetzung des Planetengetriebes 102 und damit vom Verhältnis der Zähnezahlen von Sonnenrad 7 und Hohlrad 24 ab­ hängig.

Da die Kammer 44 in der abtriebsseitigen Schwungmasse 45 mit pastenförmi­ gem Medium gefüllt ist, wird bei der besagten Abrollbewegung der Planetenrä­ der 20 zwischen Sonnenrad 7 und Hohlrad 24 sowie bei der Verformung der Fe­ dereinrichtung 28 das pastenförmige Medium verdrängt, wobei dieses im Bereich der Verzahnung beim Ineingrifftreten zweier Zähne in axialer Richtung nach au­ ßen gepreßt wird, wo es auf die Innenseiten der Planetenträger 9 trifft und, be­ dingt durch die Drehbewegung des Torsionsschwingungsdämpfers, nach radial außen weggeführt wird. Bei Verformung der Federn 30 und der dadurch beding­ ten Annäherung der Gleitschuhe 33 aneinander wird das pastenförmige Medium ebenfalls in Richtung zu den Innenseiten der Planetenträger 9 herausgedrückt. Bei zunehmender Auslenkgeschwindigkeit der Planetenträger 9 erhöht sich auch die Verdrängungsgeschwindigkeit des pastenförmigen Mediums sowohl zwischen den Verzahnungen als auch im Bereich der Federeinrichtung 28, wodurch aller­ dings auch der Widerstand, den das Medium dieser Verdrängung entgegensetzt, ansteigt. Hierdurch ist die durch das Medium hervorgerufene Dämpfung von der jeweiligen Winkelgeschwindigkeit, mit der die Planetenträger 9 relativ zu dem Hohlrad 24 bewegt werden, abhängig.

Claims (5)

1. Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere für Kupplungen von Kraftfahr­ zeugen mit einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Übertragungse­ lement, von denen wenigstens eines Ansteuermittel für eine Federeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Übertragungsele­ ment (3, 46) über die Federeinrichtung (28) mit wenigstens einem Ele­ ment (7, 9, 24) eines ein einer Torsionsschwingung zugeordnetes, eingeleite­ tes Moment in Teilmomente verzweigenden Getriebes (100) verbunden ist, das zwischen dem antriebs- und dem abtriebsseitigen Übertragungsele­ ment (3, 46) wirksam ist, wobei bei Einleitung dieses Momentes ein demsel­ ben entsprechendes, aus der Summe der Teilmomente gebildetes Differenz­ moment eine Verformung der Federeinrichtung (28) bewirkt, deren Federkon­ stante auf ein Verformungsmoment ausgelegt ist, das dem um die Überset­ zung vergrößerten antriebsseitigen Moment entspricht.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, bei dem jedem Übertragung­ selement jeweils eine Schwungmasse zugeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß das Element (Hohlrad 24) des Getriebes (100) als Zwischenma­ sse (50) wirksam ist, deren Auslenkrichtung aus einer vorbestimmten Ruhe­ lage bei Einleitung eines einer Torsionsschwingung zugeordneten Momentes durch zumindest einen Getriebeteil (101) gegenüber der Wirkrichtung des eingeleiteten Momentes umkehrbar ist.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Getriebe (100) als Planetengetriebe (102) ausgebildet ist, bei dem wenigstens ein Planetenrad (20) als Getriebeteil (101) vorgesehen ist, durch welchen das als Zwischenmasse (50) wirksame Hohlrad (24) in einer Richtung um die Drehachse des Planetengetriebes (102) antreibbar ist, die der Drehrichtung des antriebsseitigen Übertragungselementes (3) entgegen­ gesetzt ist.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein jeweils nicht als Zwischenmasse (50) wirksames Ele­ ment (7, 9, 24) des Getriebes (100) mit dem antriebs- oder abtriebsseitigen Übertragungselement (3, 46) ohne Relativbewegung ist, während das jeweils als Zwischenmasse (50) vorgesehene Element (7, 9, 24) über die Federeinrich­ tung (28) zu einer Relativbewegung gegenüber den Übertragungselemen­ ten (3, 46) befähigt ist.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zwischenmasse (50) gegenüber dem antriebsseitigen Übertra­ gungselement (3) mit einer Übersetzung antreibbar ist, durch welche das zum Auslenken der Zwischenmasse (50) aus ihrer Ruhelage benötigte Moment gegenüber einem Zustand ohne Übersetzung vergrößert ist.