WO2014202071A1 - Vorrichtung zur dämpfung von drehschwingungen in einem antriebsstrang eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Vorrichtung zur dämpfung von drehschwingungen in einem antriebsstrang eines kraftfahrzeuges Download PDF

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WO2014202071A1
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WO
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planetary gear
shaft
centrifugal pendulum
transmission input
input shaft
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PCT/DE2014/200238
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Inventor
Franz Kurth
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/131—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses
    • F16F15/13157—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses with a kinematic mechanism or gear system, e.g. planetary
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers

Definitions

  • the invention relates to a device for damping torsional vibrations in a drive train of a motor vehicle having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for damping torsional vibrations in a drive train of a motor vehicle with the features of the preamble of claim 7.
  • the drive train is preferably located between an internal combustion engine and a transmission of the motor vehicle.
  • Nonuniformities which are registered for example via an internal combustion engine in a drive train of a motor vehicle, can lead to torsional vibrations and thus undesirable vibrations and noise. Therefore, various damping systems for reducing torsional vibrations are already known from the prior art, which generally include a dual-mass flywheel and / or a centrifugal pendulum.
  • a dual-mass flywheel damping is effected via two rotating masses which are torsionally coupled by means of at least one spring.
  • the centrifugal pendulum has at least one eccentrically arranged rotating mass, whose position is variable with respect to the rotational speed with respect to the axis of rotation.
  • the dual-mass flywheel and the centrifugal pendulum are often used in combination.
  • the centrifugal pendulum motor side be arranged on the dual mass flywheel, wherein preferably the swing order of the centrifugal pendulum with the main excitation order of the engine always coincides to achieve a damping effect over the entire speed range of the engine.
  • the design of a centrifugal pendulum for torsional vibration damping geometric limits are set. The limits relate in particular to the size of the pendulum masses. To compensate for particularly large rotational irregularities or torsional vibrations, such as occur in a drive train of a motor vehicle having an engine with a low number of cylinders (2 or 3 cylinders), it is therefore an increased damping effect to achieve by further design measures.
  • a vibration damper for damping torsional vibrations in a drive train of a motor vehicle which - in the manner of a centrifugal force pendulum - comprises a flywheel on which at least two pendulum masses are movably mounted, so that they travel along predetermined paths of movement can move relative to the flywheel.
  • the vibration absorber is proposed in this document to connect the flywheel rotationally via a planetary gear with a drive train shaft. In this way, a reduction or a translation from slow to fast is to be effected, which makes the use of a dual-mass flywheel dispensable.
  • the flywheel is this rotatably connected to a sun gear and the drive train shaft rotatably connected to a ring gear of the planetary gear.
  • the present invention has the object, a device and a method for damping torsional vibrations in a drive train of a motor vehicle in such a way that the effectiveness of the damping is further increased.
  • large repayment or restoring moments are to be effected by means of small pendulum masses of a centrifugal device.
  • the equipment and the method should be flexible and allow optimal coordination with the actual conditions.
  • the proposed device for damping torsional vibrations in a drive train of a motor vehicle device comprises a centrifugal pendulum device and a planetary gear, wherein the centrifugal pendulum device is coupled to a shaft of the planetary gear.
  • the planetary gear comprises two further shafts for coupling to a drive shaft and a transmission input shaft, wherein the two further shafts are torsionally coupled via a spring-damping device.
  • the centrifugal pendulum device By coupling the centrifugal pendulum device with the tarpaulin gear amplification of the restoring moments of the centrifugal pendulum device can be achieved.
  • three shafts of the planetary gear are used in the present case, so that - depending on the specific embodiment of the device, as set forth below - the restoring moments of the centrifugal pendulum over the connected shaft on two other waves of the planetary gear / or be reduced.
  • the restoring moments of the centrifugal pendulum device can have both a retarding and accelerating effect on at least one further shaft of the planetary gear. The concrete effect depends in particular on the type of connection chosen.
  • the three shafts of the planetary gear are formed as a sun gear, ring gear and planet carrier, which are arranged coaxially. Thereby a compact construction in the axial direction is achieved.
  • the three shafts of the planetary gear rotate in this case about a common axis.
  • the device By using all three shafts of the planetary gear, it is possible to switch the device between a drive shaft connected to an internal combustion engine, for example in the form of a crankshaft, and a transmission input shaft.
  • the drive shaft and the transmission input shaft are preferably rotatably connected to the two other shafts of the planetary gear for this purpose.
  • the two other shafts of the planetary gear are torsionally coupled via the spring-damping device, so that they are relatively limited rotationally movable.
  • a rotational movement of the two shafts relative to one another which is triggered by rotational irregularities in the drive train, is thereby converted into a rolling motion of at least one planet of the planetary gear supported on the planet carrier. If there are no rotational irregularities, all three shafts of the planetary gear in the block rotate around the common axis. This has the consequence that the rolling motions in the planetary gear are relatively low.
  • the spring-damping device with two shafts of the planetary gear forms a two-mass flywheel.
  • the two shafts are the torsionally soft coupled via the spring-damping device two waves. They serve as primary and secondary mass of the dual mass flywheel.
  • the device is a combination of centrifugal pendulum device, planetary gear and dual mass flywheel, via which a particularly effective damping of torsional vibrations can be achieved.
  • the centrifugal pendulum device may optionally be connected to the first, the second or the third shaft. Depending on the particular concrete embodiment, different effects can be achieved, which allow an improved tuning of the device to the actual circumstances or requirements.
  • the centrifugal pendulum device may be coupled to a sun gear designed as a shaft of the planetary gear, which leads in comparison to the other two formed as a planet carrier and ring gear shafts of the planetary gear, the smallest torque.
  • the restoring moments of the centrifugal pendulum device have a retarding effect on the planet carrier and an accelerating effect on the ring gear, since the torques of ring gear and planet carrier are opposite to each other.
  • a translation of the restoring torque of the centrifugal pendulum device is effected on the planet carrier, so that large restoring moments can be generated with small pendulum masses.
  • the further involvement of the device in the drive train of a motor vehicle can be done in two ways.
  • the ring gear of the planet carrier may be rotatably connected to the drive shaft, while the planet carrier of the planetary gear is rotatably connected to the transmission input shaft.
  • the restoring moment of the centrifugal pendulum device acts delaying on the drive shaft and at the same time accelerating to the transmission input shaft.
  • the centrifugal pendulum device can be coupled to a shaft formed as a ring gear of the planetary gear.
  • the drive and the gear shaft can in turn be connected in two alternative ways.
  • the planet carrier may be rotatably connected to the drive shaft, while the sun gear with the Transmission input shaft is rotatably connected.
  • the sun gear with the Transmission input shaft is rotatably connected.
  • the reverse connection of drive and transmission input shaft is possible.
  • the planet carrier is rotatably connected to the transmission input shaft and the sun gear to the drive shaft.
  • the centrifugal pendulum device can be coupled to a trained as a planet carrier shaft of the planetary gear.
  • the restoring moments of the centrifugal pendulum device are distributed to the two other formed as a ring gear and sun gear shafts of the planetary gear. Regardless of the type of connection of the drive and transmission input shaft to the planet carrier, the restoring moments of the centrifugal pendulum device have a retarding effect on both the drive and the transmission input shaft. An increase in torque does not take place here.
  • connection type of the centrifugal pendulum device and the drive and transmission input shaft on the planetary gear can therefore achieve different effects.
  • a total of six different types of connection can be displayed if the three shafts of the planetary gear are designed as Sonnerad, ring gear and planet carrier.
  • the connection type can therefore be selected according to the particular circumstances required.
  • a drive train for a motor vehicle with a device according to the invention and a drive shaft and a transmission input shaft are proposed, which are each coupled to a further shaft of the planetary gear. Since the device is able to compensate for particularly large rotational irregularities, it is further proposed that the motor vehicle has a 2-cylinder or 3-cylinder internal combustion engine and / or the drive shaft is a crankshaft connected to the engine. Because in this application, the advantages of the invention described above come particularly well to fruition.
  • the centrifugal pendulum device used in a device according to the invention preferably has at least one eccentrically arranged pendulum mass, which is connected to a shaft of the planetary gear in such a way that its position with respect to the rotation axis is variable as a function of speed.
  • the compound of the pendulum mass with the shaft can be done via the shaft itself or a rotatably connected thereto disc. The required to achieve a restoring moment change in position of the pendulum mass is then relative to the shaft and / or to the disc.
  • a method for damping torsional vibrations in a drive train of a motor vehicle using a centrifugal pendulum device and a planetary gear is further proposed.
  • the centrifugal pendulum device is coupled to a shaft of the planetary gear.
  • two further shafts of the planetary gear via which a drive shaft and a transmission input shaft can be coupled to the planetary gear, coupled torsionally soft via a spring-damping device.
  • the inventive method thus uses three shafts of a planetary gear, which preferably rotate about a common axis.
  • the three shafts are therefore preferably a sun gear, a ring gear and a planet carrier.
  • the three-shaft operation of the planet carrier allows different types of connection with respect to the connection of the centrifugal pendulum device.
  • a drive shaft for example a crankshaft, and a transmission input shaft can also be connected to one of the two further shafts of the planetary gear in such a way that the restoring torque of the centrifugal pendulum device causes a deceleration and / or an acceleration of the at least one another wave and thus causes the drive and / or transmission input shaft. In this way, an increased damping effect can be achieved.
  • the planetary gear is used to translate a remindstellmonnents the centrifugal pendulum device on a coupled to the planetary gear drive shaft and / or transmission input shaft.
  • an increase of the restoring torque and thus an increase of the damping effect is achieved.
  • the increased damping effect makes it possible that small pendulum masses can be used to compensate for large torsional vibrations.
  • the centrifugal pendulum device is coupled to the sun gear of the planetary gear, while the drive shaft and the transmission input shaft in each case with one of the remaining shafts, ie rotatably connected to the ring gear or the planet carrier of the planetary gear.
  • the planetary gear for distributing a restoring torque of the centrifugal pendulum device is used on a coupled to the planetary gear drive shaft and transmission input shaft.
  • a retarding effect can be transmitted in this way to both the drive shaft and the transmission input shaft.
  • the centrifugal pendulum device is coupled to the planet carrier of the planetary gear, while the drive shaft and the transmission input shaft in each case with one of the remaining waves, d. H. with the sun or the ring gear of the planetary gear, rotatably connected.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic representation of a device according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a simplified schematic representation of a device according to the invention according to a second exemplary embodiment
  • Figure 3 is a simplified schematic representation of a device according to the invention according to a third embodiment
  • Figure 4 is a simplified schematic representation of a device according to the invention according to a fourth embodiment.
  • the device according to the invention is in each case part of a drive train of a motor vehicle. It is connected between a trained as a crankshaft drive shaft 6 and a transmission input shaft 7. Furthermore, the exemplary embodiments of FIGS. 1 to 4 have in common that the device in each case comprises a centrifugal pendulum device 1 and a planetary gear 2 with a sun gear, a ring gear and a planet carrier, which rotate about a common axis A during operation of the device. The sun gear, the ring gear and the planet carrier thus form three shafts 3, 4, 5 of the planetary gear 2.
  • the centrifugal pendulum device 1 is connected to the formed as a sun gear shaft 3 of the planetary gear 2.
  • the sun gear is formed as a hollow shaft and surrounds the transmission input shaft 7.
  • the transmission input shaft 7 is connected to the planet carrier formed as a shaft 5 of the planetary gear 2, on which a plurality of planets 9 are supported, in the operation of the device - in each case in engagement with the sun gear and standing as a ring gear shafts 3, 4 standing - perform a circumferential movement about the axis A. Trained as a ring gear shaft 4 is connected to the drive shaft 6.
  • a spring-damping device 8 which causes a torsionally soft coupling of the ring gear 4 with the planet carrier 5, so that the ring gear 4, the planet carrier 5 and the sun gear 3 in the block order the axis A rotate when no rotational irregularities or torsional vibrations occur in the drive train. A rolling movement of the planet 9 does not take place.
  • the centrifugal pendulum device 1 is in turn coupled to the sun gear 3.
  • the drive shaft 6 connected to the planet carrier 5 and the transmission input shaft 7 with the ring gear 4 of the planetary gear 2. Only the connection of the drive shaft 6 and the transmission input shaft 7 are therefore reversed.
  • This variant is particularly relevant because it optimally takes account of an antiphase oscillation of engine and transmission.
  • the centrifugal pendulum device 1 is coupled to the ring gear 4 of the planetary gear 2, while the drive shaft 6 with the planet carrier 5 and the transmission input shaft 7 are connected to the sun gear 3.
  • the transmission input shaft 7 has an extension for torsionally flexible coupling with the drive shaft 6 via the spring damping device 8. Unlike the Embodiments of Figures 1 and 2 acts in this connection type a lower accelerating torque on the transmission input shaft. 7
  • the embodiment of Figure 4 shows another type of connection.
  • the centrifugal pendulum device 1 is connected to the planet carrier 5, while the drive shaft 6 with the ring gear 4 and the transmission input shaft 7 are connected to the sun gear 3 of the planetary gear 2.
  • this type of connection there is a distribution of the restoring moment of the centrifugal pendulum device 1 to the drive shaft 6 and the transmission input shaft 7.At both shafts 6, 7 act delaying moments. A torque increase does not take place altogether.
  • the connections of the drive shaft 6 and the transmission input shaft 7 can be reversed again, while the coupling of the centrifugal pendulum device 1 with the planet carrier 5 of the planetary gear 2 is maintained.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine Fliehkraftpendeleinrichtung (1) und ein Planetengetriebe (2), wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung (1) mit einer Welle (3, 4, 5) des Planetengetriebes (2) gekoppelt ist. Erfindungsgemäß umfasst das Planetengetriebe (2) zwei weitere Wellen (3, 4, 5 ) zur Kopplung mit einer Antriebswelle (6) und einer Getriebeeingangswelle (7), wobei die zwei weiteren Wellen (3, 4, 5) über eine Feder-Dämpfungseinrichtung (8) torsionsweich gekoppelt sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.

Description

Bezeichnung der Erfindung
VORRICHTUNG ZUR DÄMPFUNG VON DREHSCHWINGUNGEN IN EINEM ANTRIEBSSTRANG EINES KRAFTFAHRZEUGES
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7. Der Antriebsstrang befindet sich vorzugsweise zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe des Kraftfahrzeuges.
Gebiet der Erfindung
Drehungleichförmigkeiten, die beispielsweise über einen Verbrennungsmotor in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingetragen werden, können zu Drehschwingungen und damit zu unerwünschten Vibrationen und Geräuschen führen. Aus dem Stand der Technik sind daher bereits verschiedene Dämpfungssysteme zur Reduktion von Drehschwingungen bekannt, die in der Regel ein Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel umfassen. Bei einem Zweimassenschwungrad wird die Dämpfung über zwei rotierenden Massen bewirkt, die mittels wenigstens einer Feder torsionsweich gekoppelt sind. Das Fliehkraftpendel besitzt wenigstens eine exzentrisch angeordnete rotierende Masse, deren Lage in Bezug auf die Rotationsachse drehzahlabhängig veränderbar ist. Zur Optimierung der Dämpfungswirkung werden oftmals das Zweimassenschwungrad und das Fliehkraftpendel in Kombination eingesetzt. Beispielsweise kann das Fliehkraftpendel motorseitig am Zweimassenschwungrad angeordnet sein, wobei vorzugsweise die Schwingordnung des Fliehkraftpendels mit der Haupterregerordnung des Motors stets übereinstimmt, um eine Dämpfungswirkung im gesamten Drehzahlbereich des Motors zu erzielen. Der Auslegung eines Fliehkraftpendels zur Drehschwingungsdämpfung sind jedoch geometrische Grenzen gesetzt. Die Grenzen betreffen insbesondere die Größe der Pendelmassen. Zum Ausgleich besonders großer Drehungleichförmigkeiten bzw. Drehschwingungen, wie sie beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges auftreten, das einen Motor mit geringer Zylinderzahl (2 oder 3 Zylinder) besitzt, gilt es demnach eine erhöhte Dämpfungswirkung durch weitere konstruktive Maßnahmen zu erzielen.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2009 049 879 A1 ist ein Schwingungstilger zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bekannt, der - nach Art eines Fliehkraftpendels - eine Schwungmasse umfasst, an der wenigstens zwei Pendelmassen beweglich befestigt sind, so dass sie sich entlang vorgegebener Bewegungsbahnen relativ zur Schwungmasse bewegen können. Zur Verstärkung bzw. Erhöhung eines Tilgungsmomentes des Schwingungstilgers wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, die Schwungmasse über ein Planetengetriebe mit einer Triebstrangwelle rotatorisch zu verbinden. Auf diese Weise soll eine Untersetzung bzw. eine Übersetzung vom Langsamen ins Schnelle bewirkt werden, die den Einsatz eines Zweimassenschwungrads entbehrlich macht. Die Schwungmasse ist hierzu drehfest mit einem Sonnenrad und die Triebstrangwelle drehfest mit einem Hohlrad des Planentengetriebes verbunden.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges derart weiterzubilden, dass die Effektivität der Dämpfung weiter erhöht wird. Insbesondere sollen große Tilgungs- oder Rückstellmomente mittels kleiner Pendelmassen einer Fliehkrafteinrichtung bewirkt werden. Ferner sollen die Vornchtung und das Verfahren flexibel einsetzbar sein und eine optimale Abstimmung mit den tatsächlichen Gegebenheiten ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe werden eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Die zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagene Vorrichtung umfasst eine Fliehkraftpendeleinrichtung und ein Planetengetriebe, wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer Welle des Planetengetriebes gekoppelt ist. Erfindungsgemäß umfasst das Planetengetriebe zwei weitere Wellen zur Kopplung mit einer Antriebswelle und einer Getriebeeingangswelle, wobei die zwei weiteren Wellen über eine Feder-Dämpfungseinrichtung torsionsweich gekoppelt sind.
Durch die Kopplung der Fliehkraftpendeleinrichtung mit dem Planentengetriebe ist eine Verstärkung der Rückstellmomente der Fliehkraftpendeleinrichtung erzielbar. Im Unterschied zum Stand der Technik werden vorliegend jedoch drei Wellen des Planetengetriebes genutzt, so dass - in Abhängigkeit von der konkreten Ausgestaltung der Vorrichtung, wie nachfolgend dargelegt - die Rückstellmomente der Fliehkraftpendeleinrichtung über die mit ihr verbundene Welle auf zwei weitere Wellen des Planetengetriebes über- und/oder untersetzt werden. Denn die Rückstellmomente der Fliehkraftpendeleinrichtung können sowohl eine verzögernde als auch beschleunigende Wirkung auf wenigstens eine weitere Welle des Planetengetriebes haben. Die konkrete Wirkung hängt insbesondere von der jeweils gewählten Anschlussart ab.
Vorzugsweise sind die drei Wellen des Planetengetriebes als Sonnenrad, Hohlrad und Planetenträger ausgebildet, die koaxial angeordnet sind. Dadurch wird eine in axialer Richtung kompakt bauende Anordnung erzielt. Die drei Wellen des Planetengetriebes rotieren in diesem Fall um eine gemeinsame Achse.
Indem alle drei Wellen des Planetengetriebes genutzt werden, ist es möglich, die Vorrichtung zwischen eine mit einem Verbrennungsmotor verbundene Antriebswelle, beispielsweise in Form einer Kurbelwelle, und eine Getriebeeingangswelle zu schalten. Die Antriebswelle und die Getriebeeingangswelle sind hierzu bevorzugt drehfest mit den zwei weiteren Wellen des Planetengetriebes verbunden. Demgegenüber sind die zwei weiteren Wellen des Planetengetriebes über die Feder-Dämpfungseinrichtung torsionsweich gekoppelt, so dass sie relativ zueinander begrenzt drehbeweglich sind. Eine Drehbewegung der beiden Wellen relativ zueinander, die durch Drehungleichförmigkeiten im Antriebsstrang ausgelöst wird, wird dabei in eine Wälzbewegung wenigstens eines am Planetenträger abgestützten Planeten des Planetengetriebes umgesetzt. Liegen keine Drehungleichförmigkeiten vor, rotieren alle drei Wellen des Planetengetriebes im Block um die gemeinsame Achse. Dies hat zur Folge, dass die Wälzbewegungen im Planetengetriebe verhältnismäßig gering sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet die Feder-Dämpfungseinrichtung mit zwei Wellen des Planetengetriebes ein Zweimassenschwungrad aus. Bei den zwei Wellen handelt es sich um die über die Feder-Dämpfungseinrichtung torsionsweich gekoppelten zwei Wellen. Sie dienen als Primär- und Sekundärmasse des Zweimassenschwungrads. In dieser Ausgestaltung stellt die Vorrichtung eine Kombination aus Fliehkraftpendeleinrichtung, Planetengetriebe und Zweimassenschwungrad dar, über welche eine besonders effektive Dämpfung von Drehschwingungen erzielbar ist. Die sich hieraus ergebenden Vorteile kommen insbesondere bei Einsatz der Vorrichtung in Kraftfahrzeugen mit 2- oder 3-Zylinder- Verbrennungsmotoren zum Tragen, da selbst große Drehungleichförmigkeiten bzw. Drehschwingungen mit kleinen Pendelmassen ausgleichbar sind.
Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann wahlweise mit der ersten, der zweiten oder der dritten Welle verbunden sein. In Abhängigkeit von der jeweiligen konkreten Ausgestaltung können unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, die eine verbesserte Abstimmung der Vorrichtung auf die tatsächlichen Gegebenheiten bzw. Erfordernisse ermöglichen.
Beispielsweise kann die Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer als Sonnenrad ausgebildeten Welle des Planetengetriebes gekoppelt sein, die im Vergleich zu den beiden weiteren als Planetenträger und Hohlrad ausgebildeten Wellen des Planetengetriebes das kleinste Drehmoment führt. In dieser Ausgestaltung haben die Rückstellmomente der Fliehkraftpendeleinrichtung eine verzögernde Wirkung auf den Planetenträger und eine beschleunigende Wirkung auf das Hohlrad, da die Drehmomente von Hohlrad und Planetenträger einander entgegengesetzt sind. Zugleich wird eine Übersetzung des Rückstellmomentes der Fliehkraftpendeleinrichtung auf den Planetenträger bewirkt, so dass mit kleinen Pendelmassen große Rückstellmomente erzeugt werden können.
Bei Kopplung der Fliehkraftpendeleinrichtung mit dem Sonnenrad, kann die weitere Einbindung der Vorrichtung in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges auf zwei Arten erfolgen. Beispielsweise kann das Hohlrad des Planetenträgers mit der Antriebswelle drehfest verbunden sein, während der Planetenträger des Planetengetriebes mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist. In dieser Ausgestaltung wirkt das Rückstellmoment der Fliehkraftpendeleinrichtung verzögernd auf die Antriebswelle und zugleich beschleunigend auf die Getriebeeingangswelle.
Alternativ ist es möglich, das Hohlrad mit der Getriebeeingangswelle und den Planetenträger mit der Antriebswelle drehfest zu verbinden. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass in besonderem Maße Drehungleichförmigkeiten der Antriebswelle ausgeglichen werden, da die Rückstellmomente am Planetenträger größer als am Hohlrad sind.
Ferner kann die Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer als Hohlrad ausgebildeten Welle des Planetengetriebes gekoppelt sein. In dieser Ausgestaltung können die Antriebs- und die Getriebewelle wiederum auf zwei alternative Arten angeschlossen werden. Beispielsweise kann der Planetenträger mit der Antriebswelle drehfest verbunden sein, während das Sonnenrad mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen wirkt dann auf die Getriebeeingangswelle ein verringertes beschleunigendes Moment. Ferner ist der umgekehrte Anschluss von Antriebs- und Getriebeeingangswelle möglich. In diesem Fall ist der Planetenträger mit der Getriebeeingangswelle und das Sonnerad mit der Antriebswelle drehfest verbunden.
Darüber hinaus kann die Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer als Planetenträger ausgebildeten Welle des Planetengetriebes gekoppelt sein. In dieser Ausgestaltung werden die Rückstellmomente der Fliehkraftpendeleinrichtung auf die beiden weiteren als Hohlrad und Sonnenrad ausgebildeten Wellen des Planetengetriebes verteilt. Unabhängig von der Anschlussart der Antriebs- und Getriebeeingangswelle am Planetenträger haben die Rückstellmomente der Fliehkraftpendeleinrichtung eine verzögernde Wirkung sowohl auf die Antriebs- als auch auf die Getriebeeingangswelle. Eine Momentenerhöhung findet dabei nicht statt.
In Abhängigkeit von der jeweils gewählten Anschlussart der Fliehkraftpendeleinrichtung sowie der Antriebs- und Getriebeeingangswelle am Planetengetriebe lassen sich demnach unterschiedliche Wirkungen erzielen. Insgesamt sind sechs verschiedene Anschlussarten darstellbar, wenn die drei Wellen des Planetengetriebes als Sonnerad, Hohlrad und Planetenträger ausgebildet sind. Die Anschlussart kann demnach entsprechend den jeweils erforderlichen Gegebenheiten gewählt werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie einer Antriebswelle und einer Getriebeeingangswelle vorgeschlagen, die jeweils mit einer weiteren Welle des Planetengetriebes gekoppelt sind. Da die Vorrichtung besonders große Drehungleichförmigkeiten auszugleichen vermag, wird ferner vorgeschlagen, dass das Kraftfahrzeug einen 2- oder 3-Zylinder-Verbrennungsmotor aufweist und/oder die Antriebswelle eine mit dem Motor verbundene Kurbelwelle ist. Denn in dieser Anwendung kommen die vorstehend beschriebenen Vorteile der Erfindung besonders gut zum Tragen. Die bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz gelangende Fliehkraftpendeleinrichtung weist vorzugsweise wenigstens eine exzentrisch angeordnete Pendelmasse auf, die mit einer Welle des Planetengetriebes derart verbunden ist, dass deren Lage in Bezug auf die Rotationsachse drehzahlabhängig veränderbar ist. Die Verbindung der Pendelmasse mit der Welle kann dabei über die Welle selbst oder eine hiermit drehfest verbundene Scheibe erfolgen. Die zur Erzielung eines Rückstellmomentes erforderliche Lageveränderung der Pendelmasse erfolgt dann relativ zur Welle und/oder zur Scheibe.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Verfahren zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges unter Verwendung einer Fliehkraftpendeleinrichtung und eines Planetengetriebes vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird die Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer Welle des Planetengetriebes gekoppelt. Erfindungsgemäß werden zwei weitere Wellen des Planetengetriebes, über welche eine Antriebswelle und eine Getriebeeingangswelle mit dem Planetengetriebe koppelbar sind, über eine Feder-Dämpfungseinrichtung torsionsweich gekoppelt. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt somit drei Wellen eines Planetengetriebes, die vorzugsweise um eine gemeinsame Achse rotieren. Bei den drei Wellen handelt es sich demnach bevorzugt um ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger. Der Dreiwellenbetrieb des Planetenträgers ermöglicht verschiedene Anschlussarten in Bezug auf den Anschluss der Fliehkraftpendeleinrichtung. In Abhängigkeit von der jeweils gewählten Anschlussart der Fliehkraftpendeleinrichtung, können ferner eine Antriebswelle, beispielsweise eine Kurbelwelle, und eine Getriebeeinganswelle mit jeweils einer der beiden weiteren Wellen des Planetengetriebes derart verbunden werden, dass das Rückstellmoment der Fliehkraftpendeleinrichtung eine Verzögerung und/oder eine Beschleunigung der wenigstens einen weiteren Welle und damit der Antriebs- und/oder Getriebeeingangswelle bewirkt. Auf diese Weise kann eine erhöhte Dämpfungswirkung erzielt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Planetengetriebe zur Übersetzung eines Rückstellmonnents der Fliehkraftpendeleinrichtung auf eine mit dem Planetengetriebe gekoppelten Antriebswelle und/oder Getriebeeingangswelle eingesetzt. In diesem Fall wird eine Verstärkung des Rückstellmomentes und damit eine Erhöhung der Dämpfungswirkung erzielt. Die erhöhte Dämpfungswirkung macht es möglich, dass zum Ausgleich großer Drehschwingungen kleine Pendelmassen eingesetzt werden können. Hierzu wird vorzugsweise die Fliehkraftpendeleinrichtung mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt, während die Antriebswelle und die Getriebeeingangswelle jeweils mit einer der verbleibenden Wellen, d. h. mit dem Hohlrad oder dem Planetenträger des Planetengetriebes, drehfest verbunden werden.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Planetengetriebe zur Verteilung eines Rückstellmomentes der Fliehkraftpendeleinrichtung auf eine mit dem Planetengetriebe gekoppelten Antriebswelle und Getriebeeingangswelle eingesetzt wird. Eine verzögernde Wirkung kann auf diese Weise sowohl auf die Antriebswelle als auch auf die Getriebeeingangswelle übertragen werden. Hierzu wird vorzugsweise die Fliehkraftpendeleinrichtung mit dem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt, während die Antriebswelle und die Getriebeeingangswelle jeweils mit einer der verbleibenden Wellen, d. h. mit dem Sonnenrad oder dem Hohlrad des Planetengetriebes, drehfest verbunden werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels
Figur 2 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, Figur 3 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels und
Figur 4 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung jeweils Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges. Sie ist zwischen einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle 6 und einer Getriebeeingangswelle 7 geschaltet. Des Weiteren haben die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 4 gemein, dass die Vorrichtung jeweils eine Fliehkraftpendeleinrichtung 1 sowie ein Planetengetriebe 2 mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger umfasst, die im Betrieb der Vorrichtung um eine gemeinsame Achse A rotieren. Das Sonnenrad, das Hohlrad und der Planetenträger bilden demnach drei Wellen 3, 4, 5 des Planetengetriebes 2 aus. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 mit der als Sonnenrad ausgebildeten Welle 3 des Planetengetriebes 2 verbunden. Das Sonnenrad ist als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die Getriebeeingangswelle 7. Die Getriebeeingangswelle 7 ist mit der als Planetenträger ausgebildeten Welle 5 des Planetengetriebes 2 verbunden, an dem mehrere Planeten 9 abgestützt sind, die im Betrieb der Vorrichtung - jeweils in Eingriff mit den als Sonnenrad und als Hohlrad ausgebildeten Wellen 3, 4 stehend - eine umlaufende Bewegung um die Achse A ausführen. Die als Hohlrad ausgebildete Welle 4 ist mit der Antriebswelle 6 verbunden. Ferner ist eine Feder-Dämpfungseinrichtung 8 vorgesehen, welche eine torsionsweiche Kopplung des Hohlrades 4 mit dem Planetenträger 5 bewirkt, so dass das Hohlrad 4, der Planetenträger 5 und das Sonnenrad 3 im Block um die Achse A rotieren, wenn keine Drehungleichförmigkeiten bzw. Drehschwingungen im Antriebsstrang auftreten. Eine Wälzbewegung der Planeten 9 findet nicht statt.
Dreht die Antriebswelle 6 jedoch ungleichförmig, werden Drehschwingungen in den Antriebsstrang eingetragen, die zu einer Drehbewegung des Hohlrades 4 relativ zum Planetenträger 5 führen. Diese wird wiederum in eine Wälzbewegung der Planeten 9 umgesetzt. Somit wird nur die Relativbewegung zwischen der Antriebswelle 6 und der Getriebeeingangswelle 7 auf die mit dem Sonnenrad 3 gekoppelte Fliehkraftpendeleinrichtung 1 übersetzt. Das über die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 bewirkte Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehschwingungen wird zugleich auf die Antriebswelle 6 und die Getriebeeingangswelle 7 übertragen, wobei die Antriebswelle 6 eine Verzögerung und die Getriebeeingangswelle 7 eine Beschleunigung erfährt, da die Drehmomente von Hohlrad 4 und Planetenträger 5 einander entgegengesetzt sind.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 wiederum mit dem Sonnenrad 3 gekoppelt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist hier die Antriebswelle 6 mit dem Planetenträger 5 und die Getriebeeingangswelle 7 mit dem Hohlrad 4 des Planetengetriebes 2 verbunden. Lediglich der Anschluss der Antriebswelle 6 und der Getriebeeingangswelle 7 sind demnach vertauscht. Diese Variante ist besonders relevant, da sie einer gegenphasigen Schwingung von Motor und Getriebe in optimaler Weise Rechnung trägt. Dadurch, dass die Rückstellmomente am Planetenträger 5 größer als am Hohlrad 4 sind, wirken diese insbesondere auf die Antriebswelle 6.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 mit dem Hohlrad 4 des Planetengetriebes 2 gekoppelt, während die Antriebswelle 6 mit dem Planetenträger 5 und die Getriebeeingangswelle 7 mit dem Sonnenrad 3 verbunden sind. Die Getriebeeingangswelle 7 weist eine Verlängerung zur torsionsweichen Kopplung mit der Antriebswelle 6 über die Feder-Dämpfungseinrichtung 8 auf. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 2 wirkt bei dieser Anschlussart eine geringeres beschleunigendes Moment auf die Getriebeeingangswelle 7.
In einer nicht dargestellten Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Figur 3 können die Anschlüsse der Antriebswelle 6 und der Getriebeeingangswelle 7 vertauscht werden, während die Kopplung der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 mit dem Hohlrad 4 des Planetengetriebes 2 beibehalten wird.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 4 zeigt eine weitere Anschlussart. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ist am Planetenträger 5 angeschlossen, während die Antriebswelle 6 mit dem Hohlrad 4 und die Getriebeeingangswelle 7 mit dem Sonnenrad 3 des Planetengetriebes 2 verbunden sind. Bei dieser Anschlussart erfolgt eine Verteilung des Rückstellmomentes der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 auf die Antriebswelle 6 und die Getriebeeingangswelle 7.Auf beide Wellen 6, 7 wirken verzögernde Momente. Eine Momentenerhöhung findet insgesamt nicht statt. In einer nicht dargestellten Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Figur 4 können die Anschlüsse der Antriebswelle 6 und der Getriebeeingangswelle 7 wiederum vertauscht werden, während die Kopplung der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 mit dem Planetenträger 5 des Planetengetriebes 2 beibehalten wird.
Bezugszeichenliste
1 . Fliehkraftpendeleinnchtung
2. Planetengetriebe
3 Welle, Sonnenrad
4 Welle, Hohlrad
5 Welle, Planetenträger
6 Antriebswelle
7 Getriebeeingangswelle
8 Feder-Dämpfungseinrichtung
9 Planet
A Achse

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine Fliehkraftpendeleinrichtung (1 ) und ein Planetengetriebe (2), wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung (1 ) mit einer Welle (3, 4, 5) des Planetengetriebes (2) gekoppelt ist, wobei das Planetengetriebe (2) zwei weitere Wellen (3, 4, 5) zur Kopplung mit einer Antriebswelle (6) und einer Getriebeeingangswelle (7) um- fasst, wobei die zwei weiteren Wellen (3, 4, 5) über eine Feder- Dämpfungseinrichtung (8) torsionsweich gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftpendeleinrichtung (1 ) mit einer als Sonnenrad ausgebildeten Welle (3) des Planetengetriebes (2) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Feder- Dämpfungseinrichtung (8) mit zwei Wellen (3, 4, 5) des Planetengetriebes (2) ein Zweimassenschwungrad ausbildet.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie einer Antriebswelle (6) und einer Getriebeeingangswelle (7), die jeweils mit einer weiteren Welle (3, 4, 5) des Planetengetriebes (2) gekoppelt sind.
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