WO2020103979A1 - Torsionsschwingungsdämpfer in einem fahrzeug, zahnradanordnung mit einem torsionsschwingungsdämpfer und getriebe mit einer zahnradanordnung - Google Patents

Torsionsschwingungsdämpfer in einem fahrzeug, zahnradanordnung mit einem torsionsschwingungsdämpfer und getriebe mit einer zahnradanordnung

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WO2020103979A1
WO2020103979A1 PCT/DE2019/100988 DE2019100988W WO2020103979A1 WO 2020103979 A1 WO2020103979 A1 WO 2020103979A1 DE 2019100988 W DE2019100988 W DE 2019100988W WO 2020103979 A1 WO2020103979 A1 WO 2020103979A1
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WO
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component
vibration damper
tooth
area
gear
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Application number
PCT/DE2019/100988
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Krause
Benjamin Vögtle
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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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
    • F16F15/121—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 using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/123—Wound springs
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/14—Construction providing resilience or vibration-damping
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/0006—Vibration-damping or noise reducing means specially adapted for gearings
    • F16H2057/0012—Vibration-damping or noise reducing means specially adapted for gearings for reducing drive line oscillations

Definitions

  • the invention relates to a vibration damper in a vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a gear arrangement with such a vibration damper and a transmission with such a gear arrangement with such a vibration damper.
  • Another known option is to block the structure-borne sound path
  • the object of the present invention is to improve vibration damping.
  • the noise generation should be reduced, especially in the gear arrangement and in the transmission.
  • the gear arrangement should become more reliable and the durability of the transmission should be increased.
  • At least one of these tasks is solved by a vibration damper with the features of claim 1. Accordingly, a vibration damper in a vehicle, which is provided for reducing vibrations in a frequency range, is proposed, comprising one by a first
  • First component rotatable about the axis of rotation
  • a second component which can be rotated to a limited extent with respect to the action of at least one energy storage element, the first component being assigned a first toothing region and the first component being rotatable via the first toothing region with a third toothing region on the one which is rotatable relative to the first component third component can be in meshing engagement, the frequency range being between 150 Hz and 2000 Hz.
  • the frequency range of the vibrations which are reduced by the vibration damper can preferably be between 250 Hz and 1500 Hz.
  • Vibrations can manifest themselves as structure-borne noise.
  • the vibrations can mainly arise from the meshing engagement and the interaction of both components that results when the first and third components rotate.
  • the vibrations are mainly caused by the non-uniformity of the gear engagement.
  • the frequency range of the vibrations is determined by at least one of the following vibrational influences: a.
  • Gear range The gear stiffness indicates the relationship between the load behavior and the deformation behavior within the gear meshing
  • the first toothing region can be arranged indirectly or directly on the first component.
  • the first toothing region can be formed in one piece from the first component.
  • the first toothing region can be arranged on an intermediate component that is connected to the first component, in particular non-rotatably connected, preferably permanently connected.
  • the vibration damper can be operated wet.
  • Vibration damper can be operated at least partially or completely, preferably directly or indirectly spray-oiled, in a fluid.
  • Vibration damper effective in the circumferential direction.
  • the vibration damper can be designed as a torsional vibration damper.
  • the vibration damper can dampen torsional vibrations.
  • the vibration damper can in the
  • the first component can be a gear.
  • the first component can transmit a drive torque coming from an electric motor.
  • the second component can be a gear.
  • the second component can be fixedly connected to a housing or can be made in one piece with it.
  • the third component can have a third axis of rotation which is offset with respect to the first axis of rotation.
  • the third axis of rotation can be parallel to the first axis of rotation.
  • the energy storage element can be a coil spring.
  • Energy storage element can be a compression spring or an arc spring. At least two circumferentially offset from one another can be arranged
  • Energy storage elements can be arranged.
  • the energy storage element or the energy storage elements can be effective in the circumferential direction.
  • Energy storage element can or the energy storage elements can
  • Operation cause a torque between the first and second components.
  • the coil spring can be received in a spring channel.
  • the energy storage element can be at least partially surrounded by a sliding shell. The sliding shell can reduce or specifically cause friction between the energy storage element and the respective component.
  • the energy storage element can have a single-stage or multi-stage characteristic curve.
  • the energy storage element can be combined with another
  • the coil spring can have an inner spring.
  • the first component can be rotated to a limited extent with respect to the second component up to a limit rotation angle
  • the first toothing region comprises at least a first tooth and a second tooth which is offset with respect to this by a first pitch angle, the limit rotation angle being less than or equal to the first pitch angle is.
  • the limit rotation angle applies to one direction of rotation.
  • Direction of rotation can be a different limit rotation angle or the same
  • Limit rotation angle are present.
  • the limit rotation angle can be determined by a
  • Angle of rotation limitation must be specified.
  • the angle of rotation limitation can be effected by the energy storage element and / or by an angle of rotation stop.
  • the second component is assigned a second toothing area with at least one third tooth and a fourth tooth which is offset with respect to this by a second pitch angle, wherein the second component can be in meshing engagement with a fourth component via the second toothing area.
  • Gear region can be arranged indirectly or directly on the second component.
  • the second toothing region can be formed in one piece from the second component.
  • the second toothed region can be arranged on an intermediate component connected to the second component, in particular connected in a rotationally fixed manner, preferably firmly connected.
  • the limit rotation angle is less than or equal to the second division angle.
  • the limit rotation angle is less than or equal to half the first and / or second division angle.
  • the first component and the second component are arranged coaxially.
  • the second component can be fixed radially with respect to the first component.
  • the second component can be radially immovable compared to the first component.
  • the energy storage element is arranged radially inside or outside of the first toothing region with respect to the first axis of rotation.
  • At least one of the aforementioned tasks is solved by a gearwheel arrangement with a vibration damper with at least one of the preceding features.
  • the gear arrangement comprises at least the first component, the second component and the third component.
  • At least one of the aforementioned tasks is solved by a transmission with such a gear arrangement, the transmission having a transmission input that can initiate a drive torque and a transmission output that can derive a drive torque.
  • the gearbox can run wet.
  • the transmission can contain a fluid that lubricates the
  • the transmission input can be indirectly or directly connected to an electric motor.
  • the electric motor can provide the drive torque.
  • the transmission may include a differential gear.
  • the transmission output can have a first and a second output shaft.
  • the first output shaft can be connected to a first vehicle wheel and the second output shaft can be connected to a second vehicle wheel.
  • Figure 1 A half section through a transmission with a vibration damper in a special embodiment of the invention.
  • Figure 2 A half section through a transmission with a vibration damper in a further special embodiment of the invention.
  • Figure 3 A half section through a transmission with a vibration damper in a further special embodiment of the invention.
  • Figure 4a A schematic representation of a vibration damper in a further special embodiment of the invention in the neutral position.
  • Figure 4b A schematic representation of the vibration damper from Figure
  • Figure 1 shows a half section through a transmission 14 with a
  • Vibration damper 10 in a special embodiment of the invention.
  • the gear 14 is designed as a compact differential gear.
  • the electric motor coming and connected to the transmission input shaft 16 represents a transmission input 18.
  • the electric motor transmits a drive torque to the transmission input shaft 16.
  • the drive torque is transmitted via a gearwheel arrangement 12 from the transmission input 18 to a transmission output 20.
  • the transmission output 20 comprises a first output shaft 22 and a second output shaft 24.
  • the first output shaft 22 is connected to a first vehicle wheel and the second output shaft 24 is connected to a second vehicle wheel.
  • the drive torque can thereby be provided to the first and second vehicle wheels.
  • the transmission 10 can be running wet.
  • the transmission has a first transmission housing 26 and a second transmission housing 28 which is firmly connected to it, for example screwed as shown here.
  • a fluid is contained within the first and second gear housings 26, 28, which a
  • Lubrication of the gear assembly 12 can cause.
  • the fluid can be an oil.
  • the transmission input shaft 16 is connected to a planetary gear 30.
  • the transmission input shaft 16 is firmly connected to a sun gear 32.
  • the sun gear 32 is positively connected to a first planet gear 36 forming a first component 34 via a toothing forming a toothing engagement.
  • the first component 34 is rotatable about a first axis of rotation 100.
  • the first component 34 is assigned a first toothed area 38, the first component 34 being connected to a third one via the first toothed area 38
  • the third component 37 has a third axis of rotation 102 which is offset from and parallel to the first axis of rotation 100.
  • the first planet gear 36 is assigned a vibration damper 10 for reducing vibrations in a frequency range.
  • the frequency range of the vibrations is between 150 Flz and 2000 Hz, preferably between 250 Hz and 1500 Hz.
  • the vibrations can manifest themselves as structure-borne noise.
  • Vibrations can mainly arise from the meshing engagement and the interaction of the two components that results when the first and third components 34, 37 rotate.
  • the vibrations are mainly caused by the non-uniformity of the gear engagement.
  • the frequency range of the vibrations is determined by at least one of the following vibrational influences: a.
  • the vibration damper 10 has an energy storage element 40 which, for example, a coil spring, preferably a compression spring or a
  • the energy storage element 40 is arranged radially within the first toothed region 38 with respect to the first axis of rotation 100. At least two circumferentially offset from one another can be arranged
  • Energy storage elements 40 may be arranged. When actuated, the energy storage elements 40 can produce a torque between the first and second components 34, 42.
  • the vibration damper 10 is preferably operated wet running here.
  • the vibration damper 10 can be operated at least partially or completely, preferably directly or indirectly spray-oiled, in a fluid.
  • the fluid is in particular the fluid received in the first and second gear housings 26, 28.
  • the vibration damper is preferably effective in the circumferential direction.
  • the vibration damper can be designed as a torsional vibration damper.
  • the vibration damper can dampen torsional vibrations.
  • Vibration damper can wipe out and / or absorb and / or dampen the vibrations occurring in the frequency range.
  • a second component 42 here designed as a second and fixedly connected to the first planet gear 36, second planet gear 44 is the effect of
  • Energy storage element 40 can be rotated to a limited extent with respect to the first component 34.
  • the first and second components 34, 42 are arranged coaxially to one another and are fixed radially to one another and arranged radially immovably.
  • the first axis of rotation 100 assigned to the first component 34 is identical to a second axis of rotation assigned to the second component 42.
  • the first and second component 34, 42 together form a step planet.
  • the second component 42 has a second toothing region 46, via which the second component 42 with a fourth component 48, which is a Flohlrad 50, in Gear engagement is available.
  • the ring gear is firmly connected to the second gear housing 28.
  • the second toothing region 46 is made in one piece from the second component 42
  • the first toothing region 38 is also formed in one piece from the first component 34 and is therefore arranged directly on the first component 34.
  • Energy storage element 40 is arranged radially outside of second toothed area 38 with respect to first axis of rotation 100.
  • the first and second components 34, 42 are each rotatably received about the first axis of rotation 100 on a planet gear carrier 52, which in turn is connected to the first and second output shafts 22, 24 via a differential gear 54.
  • FIG. 2 shows a half section through a transmission 14 with a vibration damper 10 in a further special embodiment of the invention.
  • the vibration damper 10 includes several about the third axis of rotation 102 in
  • Energy storage elements 40 arranged circumferentially, which are effectively arranged between the ring gear 50 as the first component 34 and the second gear housing 28 as the second component 42.
  • the second component 42 is made in one piece with the second gear housing 28.
  • the energy storage elements 40 are arranged radially outside of a first toothed area 38 assigned to the first component 34.
  • the first component 34 is in meshing engagement with the third gear portion 39 on the third component 37 which is rotatable relative to the first component 34.
  • the energy storage elements 40 are each designed as a coil spring.
  • the coil springs are received in a spring channel 55 and one
  • Sliding shell 56 at least partially surrounded.
  • the sliding shell can reduce or specifically cause friction between the respective energy storage element 40 and the respective component.
  • Vibration damper 10 in a further special embodiment of the
  • the transmission 14 is a manual transmission in which a two-speed stage 58 and a countershaft 60 is assigned to a differential gear, not shown here.
  • the countershaft 60 is connected to a drive shaft 64 via a gear 62 connected to it.
  • the gear 62 comprises a first component 34, which has a first
  • Gear region 38 is in meshing engagement with a third gear region 39 on the drive shaft 64 designed as a third component 37.
  • the first component 34 can be rotated to a limited extent by means of energy storage elements 40 that act on the circumference with respect to a second component 42 that is also assigned to the gear 62.
  • the energy storage elements 40 are partially surrounded by a sliding shell 56 and received in a spring channel 66.
  • the energy storage elements 40 are each designed as coil springs.
  • FIG. 4a shows a schematic illustration of a vibration damper 10 in a further special embodiment of the invention in the neutral position.
  • the first component 34 is opposite the second component 42 in
  • the energy storage element 40 is effectively arranged between the first component 34 and the second component 42.
  • the first component 34 comprises a first toothed area 38
  • FIG. 4b shows a schematic illustration of the vibration damper 10 from FIG. 4a in a maximally deflected position.
  • the first component 34 can be rotated to a limited extent with respect to the second component 42 up to a limit rotation angle 68.
  • the limit rotation angle 68 specifies the maximum mutual rotation for a relative direction of rotation, here when the second component 42 is rotated counterclockwise. A different limit rotation angle or the same limit rotation angle can be present in the other direction of rotation.
  • the first toothed area 38 has a first tooth 72 and a second tooth 74 which is offset with respect to this by a first pitch angle 70.
  • the limit rotation angle 68 is preferably less than or equal to the first division angle 70. In particular, the limit rotation angle 68 is less than or equal to half the first

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer (10) in einem Fahrzeug, der zur Verringerung von in einem Frequenzbereich liegenden Schwingungen vorgesehen ist, aufweisend ein um eine erste Drehachse (100) drehbares erstes Bauteil (34), ein gegenüber dem ersten Bauteil (34) entgegen der Wirkung von wenigstens einem Energiespeicherelement (40) begrenzt verdrehbares zweites Bauteil (42), wobei dem ersten Bauteil (34) ein erster Verzahnungsbereich (38) zugeordnet ist und das erste Bauteil (34) über den ersten Verzahnungsbereich (38) mit einem dritten Verzahnungsbereich (39) an dem gegenüber dem ersten Bauteil (34) verdrehbaren dritten Bauteil (37) in Verzahnungseingriff stehen kann, wobei der Frequenzbereich zwischen 150 Hz und 2000 Hz liegt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Zahnradanordnung (12) mit einem derartigen Schwingungsdämpfer (10) und ein Getriebe (14) mit einer solchen Zahnradanordnung (12) mit einem derartigen Schwingungsdämpfer (10).

Description

Beschreibungseinleitung
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Zahnradanordnung mit einem derartigen Schwingungsdämpfer und ein Getriebe mit einer solchen Zahnradanordnung mit einem derartigen Schwingungsdämpfer.
Bei modernen, elektrifizierten Fahrzeugantrieben wird das NVFI-Verhalten der Getriebe immer wichtiger. Die Geräusche, die durch die Getriebe abgestrahlt werden, werden nicht mehr durch die Geräusche des Verbrennungsmotors überdeckt. Eine der bekannten Quellen für Getriebegeräusche ist die Anregung von Schwingungen durch die Ungleichförmigkeit des Verzahnungseingriffs. Bekannte Maßnahmen zur Reduzierung der Anregung sind die Optimierung der
Verzahnungsparameter und sogenannte Zahnflankenkorrekturen. Speziell diese Korrekturen optimieren oft nur bestimmte Lastbereiche und führen in anderen Lastbereichen zur Verschlechterung des NVH-Verhaltens.
Eine weitere bekannte Möglichkeit ist, den Körperschallpfad zu sperren,
beispielsweise durch Kunststoff-Elemente an den Lagerstellen der Wellen oder Zahnräder. Diese haben jedoch den Nachteil, dass bei hohen Lasten eine
entsprechend hohe Verformung auftritt, die zur Verschiebung der Wellen und somit zu einer nicht zu vernachlässigenden Verschlechterung des Verzahnungseingriffs führt. In der Folge können noch höheren Anregungen und Geräuschen oder gar Dauerhaltbarkeitsproblemen auftreten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Schwingungsdämpfung zu verbessern. Die Geräuschbildung soll verringert werden, insbesondere in der Zahnradanordnung und in dem Getriebe. Die Zahnradanordnung soll zuverlässiger werden und die Haltbarkeit des Getriebes soll erhöht werden. Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Schwingungsdämpfer in einem Fahrzeug, der zur Verringerung von in einem Frequenzbereich liegenden Schwingungen vorgesehen ist, vorgeschlagen, aufweisend ein um eine erste
Drehachse drehbares erstes Bauteil, ein gegenüber dem ersten Bauteil entgegen der Wirkung von wenigstens einem Energiespeicherelement begrenzt verdrehbares zweites Bauteil, wobei dem ersten Bauteil ein erster Verzahnungsbereich zugeordnet ist und das erste Bauteil über den ersten Verzahnungsbereich mit einem dritten Verzahnungsbereich an dem gegenüber dem ersten Bauteil verdrehbaren dritten Bauteil in Verzahnungseingriff stehen kann, wobei der Frequenzbereich zwischen 150 Hz und 2000 Hz liegt.
Dadurch können Schwingungen durch den Verzahnungseingriff verringert werden. Die durch den Betrieb eines Elektroantriebs, mit dem dabei vorliegenden
Drehzahlbereich, der üblicherweise bis 8000 U/min oder sogar bis 15.000 U/min geht, auftretenden Schwingungen in der Verzahnung können dadurch optimal verringert werden.
Der Frequenzbereich der Schwingungen, die von dem Schwingungsdämpfer verringert werden, kann bevorzugt zwischen 250 Hz und 1500 Hz liegen. Die
Schwingungen können sich als Körperschall äußern. Die Schwingungen können hauptsächlich durch den Verzahnungseingriff und die sich bei Drehung des ersten und dritten Bauteils ergebende Zusammenwirkung beider Bauteile entstehen.
Insbesondere werden die Schwingungen hauptsächlich durch die Ungleichförmigkeit des Verzahnungseingriffs verursacht.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Frequenzbereich der Schwingungen durch wenigstens einen der folgenden Schwingungseinflüsse festgelegt: a. Eine veränderliche Verzahnungssteifigkeit des jeweiligen
Verzahnungsbereichs. Die Verzahnungssteifigkeit gibt das Verhältnis aus dem Lastverhalten und dem Verformungsverhalten innerhalb des Verzahnungseingriffs an
b. Abweichungen der Verzahnungskontur des Verzahnungseingriffs von der exakten Evolventengeometrie c. die Überdeckungsveränderung unter Last durch vorausgehenden und nachfolgenden Zahneingriff des jeweiligen Verzahnungsbereichs d. Ein- und Austrittsstoß beim Zahneingriff
e. die Oberflächenstruktur und Rauheit der Zahnflanken des jeweiligen
Verzahnungsbereichs
f. Verformungen und Verlagerungen des jeweiligen Verzahnungsbereichs
Der erste Verzahnungsbereich kann mittelbar oder unmittelbar an dem ersten Bauteil angeordnet sein. Der erste Verzahnungsbereich kann einteilig aus dem ersten Bauteil ausgeformt sein. Der erste Verzahnungsbereich kann an einem mit dem ersten Bauteil verbundenen, insbesondere drehfest verbundenen, bevorzugt fest verbundenen, Zwischenbauteil angeordnet sein.
Der Schwingungsdämpfer kann nass laufend betrieben sein. Dabei kann der
Schwingungsdämpfer wenigstens teilweise oder vollständig, bevorzugt direkt oder indirekt spritzbeölt, in einem Fluid betrieben sein. Bevorzugt ist der
Schwingungsdämpfer in Umfangsrichtung wirksam. Der Schwingungsdämpfer kann als Torsionsschwingungsdämpfer ausgeführt sein. Der Schwingungsdämpfer kann Torsionsschwingungen dämpfen. Der Schwingungsdämpfer kann die in dem
Frequenzbereich auftretenden Schwingungen tilgen und/oder absorbieren und/oder dämpfen.
Das erste Bauteil kann ein Zahnrad sein. Das erste Bauteil kann ein von einem Elektromotor kommendes Antriebsdrehmoment übertragen. Das zweite Bauteil kann ein Zahnrad sein. Das zweite Bauteil kann mit einem Gehäuse fest verbunden oder einteilig mit diesem ausgeführt sein. Das dritte Bauteil kann eine dritte Drehachse aufweisen, die gegenüber der ersten Drehachse versetzt ist. Die dritte Drehachse kann parallel zu der ersten Drehachse liegen.
Das Energiespeicherelement kann eine Schraubenfeder sein. Das
Energiespeicherelement kann eine Druckfeder oder eine Bogenfeder sein. Es können wenigstens zwei umfangsseitig versetzt zueinander angeordnete
Energiespeicherelemente angeordnet sein. Das Energiespeicherelement kann oder die Energiespeicherelemente können in Umfangsrichtung wirksam sein. Das
Energiespeicherelement kann oder die Energiespeicherelemente können bei
Betätigung ein Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten Bauteil bewirken. Die Schraubenfeder kann in einem Federkanal aufgenommen sein. Das Energiespeicherelement kann zumindest teilweise von einer Gleitschale umgeben sein. Die Gleitschale kann eine Reibung zwischen dem Energiespeicherelement und dem jeweiligen Bauteil verringern oder gezielt bewirken.
Das Energiespeicherelement kann eine einstufige oder mehrstufige Kennlinie aufweisen. Das Energiespeicherelement kann mit einem weiteren
Energiespeicherelement parallel und/oder in Reihe wirksam verschaltet sein. Die Schraubenfeder kann eine Innenfeder aufweisen.
In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das erste Bauteil gegenüber dem zweiten Bauteil bis zu einem Grenzverdrehwinkel begrenzt verdrehbar und der erste Verzahnungsbereich umfasst wenigstens einen ersten Zahn und einen gegenüber diesem über einen ersten Teilungswinkel versetzt angeordneten zweiten Zahn, wobei der Grenzverdrehwinkel kleiner gleich dem ersten Teilungswinkel ist.
Der Grenzverdrehwinkel gilt dabei für eine Verdrehrichtung. In die andere
Verdrehrichtung kann ein anderen Grenzverdrehwinkel oder der gleiche
Grenzverdrehwinkel vorliegen. Der Grenzverdrehwinkel kann durch eine
Verdrehwinkelbegrenzung vorgegeben sein. Die Verdrehwinkelbegrenzung kann durch das Energiespeicherelement und/oder durch einen Drehwinkelanschlag bewirkt werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist dem zweiten Bauteil ein zweiter Verzahnungsbereich mit wenigstens einem dritten Zahn und einem gegenüber diesem über einen zweiten Teilungswinkel versetzt angeordneten vierten Zahn zugeordnet, wobei das zweite Bauteil über den zweiten Verzahnungsbereich mit einem vierten Bauteil in Verzahnungseingriff stehen kann. Der zweite
Verzahnungsbereich kann mittelbar oder unmittelbar an dem zweiten Bauteil angeordnet sein. Der zweite Verzahnungsbereich kann einteilig aus dem zweiten Bauteil ausgeformt sein. Der zweite Verzahnungsbereich kann an einem mit dem zweiten Bauteil verbundenen, insbesondere drehfest verbundenen, bevorzugt fest verbundenen, Zwischenbauteil angeordnet sein. ln einer speziellen Ausführung der Erfindung ist der Grenzverdrehwinkel kleiner gleich dem zweiten Teilungswinkel. Insbesondere ist der Grenzverdrehwinkel kleiner gleich dem halben ersten und/oder zweiten Teilungswinkel.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind das erste Bauteil und das zweite Bauteil koaxial angeordnet. Das zweite Bauteil kann gegenüber dem ersten Bauteil radial festgelegt sein. Das zweite Bauteil kann gegenüber dem ersten Bauteil radial unverschieblich sein.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist das Energiespeicherelement in Bezug auf die erste Drehachse radial innerhalb oder außerhalb von dem ersten Verzahnungsbereich angeordnet.
In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist das
Energiespeicherelement in Bezug auf die erste Drehachse radial außerhalb oder innerhalb von dem zweiten Verzahnungsbereich angeordnet.
Wenigstens eine der zuvor genannten Aufgaben wird durch eine Zahnradanordnung mit einem Schwingungsdämpfer mit wenigstens einem der vorangehenden Merkmale gelöst. Die Zahnradanordnung umfasst zumindest das erste Bauteil, das zweite Bauteil und das dritte Bauteil.
Wenigstens eine der zuvor genannten Aufgaben wird durch ein Getriebe mit einer derartigen Zahnradanordnung gelöst, wobei das Getriebe einen Getriebeeingang, der ein Antriebsdrehmoment einleiten kann und einen Getriebeausgang, der ein Antriebsdrehmoment ausleiten kann, aufweist. Das Getriebe kann nass laufend sein. Dabei kann das Getriebe ein Fluid enthalten, welches eine Schmierung der
Zahnräder bewirken kann.
Der Getriebeeingang kann mit einem Elektromotor mittelbar oder unmittelbar verbunden sein. Der Elektromotor kann das Antriebsdrehmoment bereitstellen.
Das Getriebe kann ein Differentialgetriebe umfassen. Der Getriebeausgang kann eine erste und zweite Abtriebswelle aufweisen. Die erste Abtriebswelle kann mit einem ersten Fahrzeugrad und die zweite Abtriebswelle kann mit einem zweiten Fahrzeugrad verbunden sein. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
Figurenbeschreibung Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : Einen Halbschnitt durch ein Getriebe mit einem Schwingungsdämpfer in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2: Einen Halbschnitt durch ein Getriebe mit einem Schwingungsdämpfer in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 3: Einen Halbschnitt durch ein Getriebe mit einem Schwingungsdämpfer in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 4a: Eine schematische Darstellung eines Schwingungsdämpfers in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung in Neutralstellung.
Figur 4b: Eine schematische Darstellung des Schwingungsdämpfers aus Figur
4a in einer maximal ausgelenkten Position.
Figur 1 zeigt einen Halbschnitt durch ein Getriebe 14 mit einem
Schwingungsdämpfer 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Getriebe 14 ist als Kompaktdifferentialgetriebe ausgeführt. Eine von einem
Elektromotor kommende und mit diesem verbundene Getriebeeingangswelle 16 stellt einen Getriebeeingang 18 dar. Der Elektromotor überträgt ein Antriebsdrehmoment auf die Getriebeeingangswelle 16.
Das Antriebdrehmoment wird über eine Zahnradanordnung 12 ausgehend von dem Getriebeeingang 18 an einen Getriebeausgang 20 übertragen. Der Getriebeausgang 20 umfasst eine erste Abtriebswelle 22 und eine zweite Abtriebswelle 24. Die erste Abtriebswelle 22 ist mit einem ersten Fahrzeugrad und die zweite Abtriebswelle 24 ist mit einem zweiten Fahrzeugrad verbunden. Das Antriebsdrehmoment kann dadurch dem ersten und zweiten Fahrzeugrad bereitgestellt werden. Das Getriebe 10 kann nass laufend sein. Das Getriebe weist ein erstes Getriebegehäuse 26 und ein mit diesem fest verbundenes, beispielsweise wie hier gezeigt verschraubtes, zweites Getriebegehäuse 28 auf. Innerhalb von dem ersten und zweiten Getriebegehäuse 26, 28 ist ein Fluid enthalten, welches eine
Schmierung der Zahnradanordnung 12 bewirken kann. Das Fluid kann ein Öl sein.
Die Getriebeeingangswelle 16 ist mit einem Planetengetriebe 30 verbunden. Die Getriebeeingangswelle 16 ist dabei mit einem Sonnenrad 32 fest verbunden. Das Sonnenrad 32 ist mit einem, ein erstes Bauteil 34 bildendes, ersten Planetenrad 36 formschlüssig über eine einen Verzahnungseingriff bildende Verzahnung verbunden. Das erste Bauteil 34 ist dabei um eine erste Drehachse 100 drehbar. Dem ersten Bauteil 34 ist ein erster Verzahnungsbereich 38 zugeordnet ist, wobei das erste Bauteil 34 über den ersten Verzahnungsbereich 38 mit einem dritten
Verzahnungsbereich 39 an dem gegenüber dem ersten Bauteil 34 verdrehbaren und ein drittes Bauteil 37 bildendes Sonnenrad 32 in Verzahnungseingriff steht. Das dritte Bauteil 37 weist eine dritte Drehachse 102 auf, die gegenüber der ersten Drehachse 100 versetzt und parallel zu dieser ist.
Dem ersten Planetenrad 36 ist ein Schwingungsdämpfer 10 zur Verringerung von in einem Frequenzbereich liegenden Schwingungen zugeordnet. Der Frequenzbereich der Schwingungen liegt zwischen 150 Flz und 2000 Hz, bevorzugt zwischen 250 Hz und 1500 Hz. Die Schwingungen können sich als Körperschall äußern. Die
Schwingungen können hauptsächlich durch den Verzahnungseingriff und die sich bei Drehung des ersten und dritten Bauteils 34, 37 ergebende Zusammenwirkung beider Bauteile entstehen. Insbesondere werden die Schwingungen hauptsächlich durch die Ungleichförmigkeit des Verzahnungseingriffs verursacht.
Der Frequenzbereich der Schwingungen wird durch wenigstens einen der folgenden Schwingungseinflüsse festgelegt: a. Eine veränderliche Verzahnungssteifigkeit des jeweiligen
Verzahnungsbereichs 38, 39.
b. Abweichungen der Verzahnungskontur des Verzahnungseingriffs von der exakten Evolventengeometrie
c. die Überdeckungsveränderung unter Last durch vorausgehenden und
nachfolgenden Zahneingriff des jeweiligen Verzahnungsbereichs 38, 39 d. Ein- und Austrittsstoß beim Zahneingriff
e. die Oberflächenstruktur und Rauheit der Zahnflanken des jeweiligen
Verzahnungsbereichs 38, 39
f. Verformungen und Verlagerungen des jeweiligen Verzahnungsbereichs 38, 39
Der Schwingungsdämpfer 10 weist ein Energiespeicherelement 40 auf, welches beispielsweise eine Schraubenfeder, bevorzugt eine Druckfeder oder eine
Bogenfeder, sein kann. Das Energiespeicherelement 40 ist in Bezug auf die erste Drehachse 100 radial innerhalb von dem ersten Verzahnungsbereich 38 angeordnet. Es können wenigstens zwei umfangsseitig versetzt zueinander angeordnete
Energiespeicherelemente 40 angeordnet sein. Die Energiespeicherelemente 40 können bei Betätigung ein Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 34, 42 bewirken.
Der Schwingungsdämpfer 10 ist hier bevorzugt nass laufend betrieben. Dabei kann der Schwingungsdämpfer 10 wenigstens teilweise oder vollständig, bevorzugt direkt oder indirekt spritzbeölt, in einem Fluid betrieben sein. Das Fluid ist insbesondere das in dem durch das erste und zweite Getriebegehäuse 26, 28 aufgenommene Fluid. Bevorzugt ist der Schwingungsdämpfer in Umfangsrichtung wirksam. Der Schwingungsdämpfer kann als Torsionsschwingungsdämpfer ausgeführt sein. Der Schwingungsdämpfer kann dabei Torsionsschwingungen dämpfen. Der
Schwingungsdämpfer kann die in dem Frequenzbereich auftretenden Schwingungen tilgen und/oder absorbieren und/oder dämpfen.
Ein zweites Bauteil 42, hier als zweites und mit dem ersten Planetenrad 36 fest verbundenes, zweites Planetenrad 44 ausgeführt, ist über die Wirkung des
Energiespeicherelements 40 gegenüber dem ersten Bauteil 34 begrenzt verdrehbar. Das erste und zweite Bauteil 34, 42 sind koaxial zueinander angeordnet und radial gegenseitig festgelegt und radial unverschieblich angeordnet. Die dem ersten Bauteil 34 zugeordnete erste Drehachse 100 ist identisch zu einer dem zweiten Bauteil 42 zugeordneten zweiten Drehachse. Das erste und zweite Bauteil 34, 42 bilden zusammen einen Stufenplaneten.
Das zweite Bauteil 42 weist einen zweiten Verzahnungsbereich 46 auf, über welchen das zweite Bauteil 42 mit einem vierten Bauteil 48, welches ein Flohlrad 50 ist, in Verzahnungseingriff steht. Das Hohlrad ist mit dem zweiten Getriebegehäuse 28 fest verbunden.
Der zweite Verzahnungsbereich 46 ist einteilig aus dem zweiten Bauteil 42
ausgeformt und damit an dem zweiten Bauteil 42 unmittelbar angeordnet. Auch der erste Verzahnungsbereich 38 ist einteilig aus dem ersten Bauteil 34 ausgeformt und damit an dem ersten Bauteil 34 unmittelbar angeordnet. Das
Energiespeicherelement 40 ist in Bezug auf die erste Drehachse 100 radial außerhalb von dem zweiten Verzahnungsbereich 38 angeordnet.
Das erste und zweite Bauteil 34, 42 sind jeweils um die erste Drehachse 100 verdrehbar an einem Planetenradträger 52 aufgenommen, der wiederum über ein Differentialgetriebe 54 mit der ersten und zweiten Abtriebswelle 22, 24 verbunden ist.
In Figur 2 ist ein Halbschnitt durch ein Getriebe 14 mit einem Schwingungsdämpfer 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Schwingungsdämpfer 10 umfasst mehrere um die dritte Drehachse 102 in
Umfangsrichtung angeordnete Energiespeicherelemente 40, die wirksam zwischen dem Hohlrad 50 als erstes Bauteil 34 und dem zweiten Getriebegehäuse 28 als zweites Bauteil 42 angeordnet sind. Das zweite Bauteil 42 ist dabei mit dem zweiten Getriebegehäuse 28 einteilig ausgeführt.
Die Energiespeicherelemente 40 sind radial außerhalb von einem dem ersten Bauteil 34 zugeordneten ersten Verzahnungsbereich 38 angeordnet. Das erste Bauteil 34 steht über den ersten Verzahnungsbereich 38 mit einem dritten Verzahnungsbereich 39 an dem gegenüber dem ersten Bauteil 34 verdrehbaren dritten Bauteil 37 in Verzahnungseingriff.
Die Energiespeicherelemente 40 sind jeweils als Schraubenfeder ausgeführt. Die Schraubenfedern sind in einem Federkanal 55 aufgenommen und von einer
Gleitschale 56 zumindest teilweise umgeben. Die Gleitschale kann eine Reibung zwischen dem jeweiligen Energiespeicherelement 40 und dem jeweiligen Bauteil verringern oder gezielt bewirken.
Figur 3 zeigt einen Halbschnitt durch ein Getriebe 14 mit einem
Schwingungsdämpfer 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der
Erfindung. Das Getriebe 14 ist ein Schaltgetriebe, bei dem einer Zweigangstufe 58 und einem hier nicht gezeigten Differentialgetriebe eine Vorgelegewelle 60 zugeordnet ist. Die Vorgelegewelle 60 ist über ein mit dieser verbundenes Zahnrad 62 mit einer Antriebswelle 64 verbunden.
Das Zahnrad 62 umfasst ein erstes Bauteil 34, das über einen ersten
Verzahnungsbereich 38 mit einem dritten Verzahnungsbereich 39 an der als drittes Bauteil 37 ausgeführten Antriebswelle 64 in Verzahnungseingriff steht. Das erste Bauteil 34 ist über umfangsseitig wirksame Energiespeicherelemente 40 gegenüber einem ebenfalls dem Zahnrad 62 zugeordneten zweiten Bauteil 42 begrenzt verdrehbar. Die Energiespeicherelemente 40 sind teilweise von einer Gleitschale 56 umgeben und in einem Federkanal 66 aufgenommen. Die Energiespeicherelemente 40 sind jeweils als Schraubenfedern ausgeführt.
In Figur 4a ist eine schematische Darstellung eines Schwingungsdämpfers 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung in Neutralstellung dargestellt. Das erste Bauteil 34 ist gegenüber dem zweiten Bauteil 42 in
Neutralstellung. Das Energiespeicherelement 40 ist wirksam zwischen dem ersten Bauteil 34 und zweiten Bauteil 42 angeordnet.
Das erste Bauteil 34 umfasst einen ersten Verzahnungsbereich 38, der
beispielsweise mit einem dritten Verzahnungsbereich eines dritten Bauteils in
Verzahnungseingriff stehen kann.
Figur 4b zeigt eine schematische Darstellung des Schwingungsdämpfers 10 aus Figur 4a in einer maximal ausgelenkten Position. Das erste Bauteil 34 ist gegenüber dem zweiten Bauteil 42 bis zu einem Grenzverdrehwinkel 68 begrenzt verdrehbar. Der Grenzverdrehwinkel 68 gibt dabei die maximale gegenseitige Verdrehung für eine relative Verdrehrichtung vor, hier bei Verdrehung des zweiten Bauteils 42 entgegen dem Uhrzeigersinn. In die andere Verdrehrichtung kann ein anderer Grenzverdrehwinkel oder der gleiche Grenzverdrehwinkel vorliegen.
Der erste Verzahnungsbereich 38 weist einen ersten Zahn 72 und gegenüber diesem über einen ersten Teilungswinkel 70 versetzt angeordneten zweiten Zahn 74 auf. Der Grenzverdrehwinkel 68 ist bevorzugt kleiner gleich dem ersten Teilungswinkel 70. Insbesondere ist der Grenzverdrehwinkel 68 kleiner gleich dem halben ersten
Teilungswinkel 70. Bezugszeichenliste
10 Schwingungsdämpfer
12 Zahnradanordnung
14 Getriebe
16 Getriebeeingangswelle
18 Getriebeeingang
20 Getriebeausgang
22 erste Abtriebswelle
24 zweite Abtriebswelle
26 erstes Getriebegehäuse
28 zweites Getriebegehäuse
30 Planetengetriebe
32 Sonnenrad
34 erstes Bauteil
36 erstes Planetenrad
37 drittes Bauteil
38 erster Verzahnungsbereich
39 dritter Verzahnungsbereich
40 Energiespeicherelement
42 zweites Bauteil
44 zweites Planetenrad
46 zweiter Verzahnungsbereich
48 viertes Bauteil 50 Hohlrad
52 Planetenradträger
54 Differentialgetriebe
55 Federkanal
56 Gleitschale
58 Zweigangstufe
60 Vorgelegewelle
62 Zahnrad
64 Antriebswelle
66 Federkanal
68 Grenzverdrehwinkel 70 erster Teilungswinkel
72 erster Zahn
74 zweiter Zahn
100 erste Drehachse
102 dritte Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Schwingungsdämpfer (10) in einem Fahrzeug, der zur Verringerung von in einem Frequenzbereich liegenden Schwingungen vorgesehen ist, aufweisend ein um eine erste Drehachse (100) drehbares erstes Bauteil (34),
ein gegenüber dem ersten Bauteil (34) entgegen der Wirkung von wenigstens einem Energiespeicherelement (40) begrenzt verdrehbares zweites Bauteil (42),
dadurch gekennzeichnet, dass
dem ersten Bauteil (34) ein erster Verzahnungsbereich (38) zugeordnet ist und das erste Bauteil (34) über den ersten Verzahnungsbereich (38) mit einem dritten Verzahnungsbereich (39) an dem gegenüber dem ersten Bauteil (34) verdrehbaren dritten Bauteil (37) in Verzahnungseingriff stehen kann, wobei der Frequenzbereich zwischen 150 Flz und 2000 Hz liegt.
2. Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzbereich der Schwingungen durch wenigstens einen der folgenden Schwingungseinflüsse festgelegt wird: a. Eine veränderliche Verzahnungssteifigkeit des jeweiligen
Verzahnungsbereichs (38, 39). b. Abweichungen der Verzahnungskontur des Verzahnungseingriffs von der exakten Evolventengeometrie c. die Überdeckungsveränderung unter Last durch vorausgehenden und nachfolgenden Zahneingriff des jeweiligen Verzahnungsbereichs (38, 39) d. Ein- und Austrittsstoß beim Zahneingriff e. die Oberflächenstruktur und Rauheit der Zahnflanken des jeweiligen Verzahnungsbereichs (38, 39) f. Verformungen und Verlagerungen des jeweiligen Verzahnungsbereichs (38, 39)
3. Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (34) gegenüber dem zweiten Bauteil (42) bis zu einem Grenzverdrehwinkel (68) begrenzt verdrehbar ist und der erste
Verzahnungsbereich (38) wenigstens einen ersten Zahn (72) und einen gegenüber diesem über einen ersten Teilungswinkel (70) versetzt
angeordneten zweiten Zahn (74) umfasst, wobei der Grenzverdrehwinkel (68) kleiner gleich dem ersten Teilungswinkel (70) ist.
4. Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Bauteil (42) ein zweiter
Verzahnungsbereich (46) mit wenigstens einem dritten Zahn und gegenüber diesem über einen zweiten Teilungswinkel versetzt angeordneten vierten Zahn zugeordnet ist, wobei das zweite Bauteil (42) über den zweiten
Verzahnungsbereich (46) mit einem vierten Bauteil in Verzahnungseingriff stehen kann.
5. Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzverdrehwinkel (68) kleiner gleich dem zweiten Teilungswinkel ist.
6. Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzverdrehwinkel (68) kleiner gleich dem halben ersten und/oder zweiten Teilungswinkel ist.
7. Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (34) und das zweite Bauteil (42) koaxial angeordnet sind.
8. Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (40) in Bezug auf die erste Drehachse (100) radial innerhalb oder außerhalb von dem ersten Verzahnungsbereich (38) angeordnet ist.
9. Zahnradanordnung (12) mit einem Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zumindest umfassend das erste Bauteil (34), das zweite Bauteil (42) und das dritte Bauteil (37).
10. Getriebe (14) mit einer Zahnradanordnung (12) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (14) einen Getriebeeingang (18), der ein Antriebsdrehmoment einleiten kann und einen Getriebeausgang (20), der ein Antriebsdrehmoment ausleiten kann, aufweist.
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