DE102016225865A1 - Torsional vibration damping arrangement for the drive train of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfasst einen zur Drehung um eine Drehachse (A) anzutreibenden Eingangsbereich (50) und einen Ausgangsbereich (55), wobei zwischen dem Eingangsbereich (50) und dem Ausgangsbereich (55) ein erster Drehmomentübertragungsweg (47) und parallel dazu ein zweiter Drehmomentübertragungsweg (48) sowie eine Koppelanordnung (51) vorgesehen sind, wobei im ersten Drehmomentübertragungsweg (47) eine Phasenschieberanordnung (44) vorgesehen ist, wobei die Koppelanordnung (51) als ein Fluidgetriebe (60) ausgebildet ist.A torsional vibration damping arrangement for the drivetrain of a vehicle, comprising an input section (50) to be driven for rotation about an axis of rotation (A) and an output section (55), a first torque transmission path (47) between the input section (50) and the output section (55) a second torque transmission path (48) and a coupling arrangement (51) are provided in parallel therewith, wherein a phase shifter arrangement (44) is provided in the first torque transmission path (47), wherein the coupling arrangement (51) is designed as a fluid transmission (60).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen zur Drehung um eine Drehachse anzutreibenden Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich, wobei zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich ein erster Drehmomentübertragungsweg und parallel dazu ein zweiter Drehmomentübertragungsweg sowie eine Koppelanordnung zur Überlagerung der über die Drehmomentübertragungswege geleiteten Drehmomente vorgesehen sind, wobei im ersten Drehmomentübertragungsweg eine Phasenschieberanordnung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten bezüglich über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen ist.The present invention relates to a torsional vibration damping arrangement for the drive train of a vehicle, comprising an input range to be driven for rotation about an axis of rotation and an output range, wherein between the input range and the output range a first torque transmission path and parallel thereto a second torque transmission path and a coupling arrangement for superposition of the torque transmission paths are provided in the first torque transmission path, a phase shifter arrangement for generating a phase shift of rotational irregularities guided over the first torque transmission path with respect to rotational irregularities conducted over the second torque transmission path.
Aus der deutschen Patentanmeldung
In zumindest einem der Drehmomentübertragungswege ist eine Phasenschieberanordnung vorgesehen, welche nach Art eines Schwingungsdämpfers, also mit einem Primärelement und einem durch die Kompressibilität einer Federanordnung bezüglich diesem drehbaren Zwischenelement, aufgebaut ist. Insbesondere dann, wenn dieses Schwingungssystem in einen überkritischen Zustand übergeht, also mit Schwingungen angeregt wird, die über der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems liegen, tritt eine Phasenverschiebung von bis zu 180° auf. Dies bedeutet, dass bei maximaler Phasenverschiebung die vom Schwingungssystem abgegebenen Schwingungsanteile bezüglich der vom Schwingungssystem aufgenommenen Schwingungsanteile um 180° phasenverschoben sind. Da die über den anderen Drehmomentübertragungsweg geleiteten Schwingungsanteile keine oder ggf. eine andere Phasenverschiebung erfahren, können die in den zusammengeführten Drehmomentanteilen enthaltenen und bezüglich einander dann phasenverschobenen Schwingungsanteile einander destruktiv überlagert werden, so dass im Idealfall das in den Ausgangsbereich eingeleitete Gesamtdrehmoment ein im Wesentlichen keine Schwingungsanteile enthaltenes statisches Drehmoment ist. Dabei ist die Koppelanordnung als ein Planetengetriebe ausgeführt.In at least one of the torque transmission paths, a phase shifter arrangement is provided, which is constructed in the manner of a vibration damper, that is to say with a primary element and by means of the compressibility of a spring arrangement with respect to this rotatable intermediate element. In particular, when this vibration system is in a supercritical state, that is excited with vibrations that are above the resonant frequency of the vibration system, a phase shift of up to 180 ° occurs. This means that at maximum phase shift, the vibration components emitted by the vibration system are phase-shifted by 180 ° with respect to the vibration components picked up by the vibration system. Since the vibration components routed via the other torque transmission path experience no or possibly a different phase shift, the vibration components contained in the merged torque components and then phase-shifted with respect to each other can be destructively superimposed on one another, so that in an ideal case the total torque introduced into the output region has essentially no vibration components contained static torque is. In this case, the coupling arrangement is designed as a planetary gear.
Auch aus der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung vorzusehen, welche bei einfachem Aufbau ein verbessertes Schwingungsdämpfungsverhalten aufweist.It is the object of the present invention to provide a torsional vibration damping arrangement which, with a simple construction, has an improved vibration damping behavior.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen zur Drehung um eine Drehachse (A) anzutreibenden Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich, wobei zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich zueinander parallel ein erster Drehmomentübertragungsweg zur Übertragung eines ersten Drehmomentanteils und ein zweiter Drehmomentübertragungsweg zur Übertragung eines zweiten Drehmomentanteils eines zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich zu übertragenden Gesamtdrehmomentes vorgesehen sind, eine Phasenschieberanordnung wenigstens im ersten Drehmomentübertragungsweg, zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten bezüglich über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten, wobei die Phasenschieberanordnung ein Schwingungssystem mit einem Primärelement und einem gegen die Rückstellwirkung einer Dämpferelementanordnung bezüglich des Primärelements um die Drehachse (A) drehbaren Zwischenmasse umfasst, eine Koppelanordnung zur Zusammenführung des über den ersten Drehmomentübertragungsweg übertragenen ersten Drehmomentanteils und des über den zweiten Drehmomentübertragungsweg übertragenen zweiten Drehmomentanteils und zur Weiterleitung des zusammengeführten Drehmoments an den Ausgangsbereich, wobei die Koppelanordnung ein erstes Eingangselement, verbunden mit dem ersten Drehmomentübertragungsweg, ein zweites Eingangselement, verbunden mit dem zweiten Drehmomentübertragungsweg und ein Ausgangselement, verbunden mit dem Ausgangsbereich umfasst, wobei die Koppelanordnung als ein Fluidgetriebe ausgeführt ist. Dabei umfasst das Fluidgetriebe zumindest ein Gehäuseelement, einen ersten Zylinder und einen zweiten Zylinder, die beide in dem Gehäuseelement angeordnet sind und mittels einer Verbindungsöffnung miteinander verbunden sind , sowie ein Kolbenpaar, umfassend einen ersten Kolben und einen zweiten Kolben, die in den jeweiligen Zylindern des Gehäuseelements mittels eines Wirkmediums zueinander gegenläufig verschiebbar sind. Dabei ist einer von den beiden Kolben mit dem Ausgang der Phasenschieberanordnung verbunden und stellt somit das erste Eingangselement der Koppelanordnung dar, wohingegen der andere der beiden Kolben mit dem direkten Drehmomentübertragungsweg verbunden ist, der somit das zweite Eingangselement der Koppelanordnung darstellt. Das Gehäuseelement stellt das Ausgangselement der Koppelanordnung dar und ist vorteilhaft mit dem Ausgangsbereich, beispielsweise mit einer Anfahrkupplung oder einem Getriebe, verbunden. Wird nun von dem Eingangsbereich ein Drehmoment mit Drehschwingungen eingeleitet, so zweigt sich das Drehmoment auf den ersten und den zweiten Drehmomentübertragungsweg auf. Im ersten Drehmomentübertragungsweg ist die Phasenschieberanordnung vorgesehen, wohingegen der zweite Drehmomentübertragungsweg direkt, also starr von der Eingangsseite her verläuft. Bei der Drehmomentübertragung von dem Eingangsbereich zu dem Ausgangsbereich wird der zweite Kolben, der mit dem direkten, also steifen Drehmomentübertragungsweg verbunden ist, in dem zweiten Zylinder des Gehäuseelements verschoben und übt über seine Kolbenfläche auf das Wirkmedium eine Kraft aus. Da der zweite Zylinder mittels der Verbindungsöffnung mit dem ersten Zylinder verbunden ist, übt das Wirkmedium eine gegen gerichtete Kraft auf die Fläche des ersten Kolbens aus, der eine zu dem zweiten Kolben entgegenlaufende Bewegung ausführt und das Schwingungssystem, das vorwiegend aus Federn besteht, vorspannt. Wenn sich zwischen den beiden Kolbenflächen ein Kraftgleichgewicht eingestellt hat, wirkt auf das Ausgangselement mittels des Gehäuseelements, genauer mittels der Zylinderrückwände, eine resultierende Kraft und damit ein resultierendes Drehmoment an dem Ausgangselement. Folglich wird ein statisches Moment von dem Eingangsbereich zu dem Ausgangsbereich übertragen. Der im statischen Drehmoment enthaltene dynamische Anteil, die Drehschwingungen, werden im Idealfall durch ein Schwingen des Wirkmediums gegen das Schwingungssystem, dem Feder-Masse-System, ausgelöscht und nicht auf den Ausgangsbereich übertragen.According to the invention, this object is achieved by a torsional vibration damping arrangement for a drive train of a vehicle, comprising an input region to be driven for rotation about a rotation axis and an output region, between the input region and the output region parallel to each other a first torque transmission path for transmitting a first torque component and a second torque transmission Torque transmission path for transmitting a second torque component of a total torque to be transmitted between the input portion and the output range, a phase shifter assembly at least in the first torque transmission path, for generating a phase shift of rotational irregularities conducted over the first torque transmission path with respect to rotational irregularities conducted via the second torque transmission path, the phase shifter assembly being a vibration system with a primary element and a g egen the restoring effect of a damper element arrangement with respect to the primary element about the axis of rotation (A) rotatable intermediate mass comprises a coupling arrangement for combining the transmitted over the first Drehmomentübertragungsweg first torque component and transmitted via the second Drehmomentübertragungsweg second torque component and for forwarding the combined torque to the output range, said the coupling arrangement comprises a first input element connected to the first torque transmission path, a second input element connected to the second torque transmission path and an output element connected to the output range, wherein the coupling arrangement is designed as a fluid transmission. In this case, the fluid transmission comprises at least one housing element, a first Cylinder and a second cylinder, both of which are arranged in the housing member and are connected to each other by means of a connection opening, and a pair of pistons, comprising a first piston and a second piston, which are mutually displaceable in the respective cylinders of the housing member by means of an active medium in opposite directions. In this case, one of the two pistons is connected to the output of the phase shifter arrangement and thus represents the first input element of the coupling arrangement, whereas the other of the two pistons is connected to the direct torque transmission path, which thus represents the second input element of the coupling arrangement. The housing element represents the output element of the coupling arrangement and is advantageously connected to the output area, for example to a starting clutch or a transmission. If a torque with torsional vibrations is introduced from the input area, then the torque branches to the first and the second torque transmission path. In the first torque transmission path, the phase shifter arrangement is provided, whereas the second torque transmission path runs directly, ie rigidly from the input side. In the torque transmission from the input region to the output region of the second piston, which is connected to the direct, ie rigid torque transmission path, displaced in the second cylinder of the housing member and exerts a force on its piston surface on the active medium. Since the second cylinder is connected to the first cylinder by means of the connection opening, the active medium exerts a counteracting force on the surface of the first piston, which performs a counter to the second piston movement and biases the vibration system, which consists mainly of springs. If a force equilibrium has been established between the two piston surfaces, a resultant force and thus a resulting torque acting on the output element acts on the output element by means of the housing element, more precisely by means of the cylinder rear walls. Consequently, a static moment is transmitted from the input area to the output area. The dynamic component contained in the static torque, the torsional vibrations are ideally extinguished by swinging the active medium against the vibration system, the spring-mass system, and not transmitted to the output range.
Durch ein Verhältnis der Kolbenflächen des ersten und des zweiten Zylinders kann ein Übersetzungsverhältnis der Koppelanordnung eingestellt werden. Diese Art der Übersetzungsänderung ist im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Ausführungsformen, bei denen die Koppelanordnung als ein Planetengetriebe oder ein Hebelgetriebe ausgeführt ist, kostengünstig und schnell umzusetzen, da lediglich die wirksame Kolbenfläche geändert werden muss.By a ratio of the piston surfaces of the first and second cylinders, a transmission ratio of the coupling arrangement can be adjusted. This type of ratio change is compared to the known in the prior art embodiments, in which the coupling arrangement is designed as a planetary gear or a lever mechanism, implement cost and quickly, since only the effective piston area must be changed.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Zylinder in dem Gehäuseelement einen gebogen oder geraden Verlauf aufweisen.It may also be advantageous if the cylinders have a curved or straight course in the housing element.
Weiter kann als Wirkmedium ein inkompressibles Medium, wie beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit, ein Öl oder jede andere bekannte und geeignete Flüssigkeit oder auch ein viskoses Medium verwendet werden.Further, as the active medium, an incompressible medium, such as a hydraulic fluid, an oil or any other known and suitable liquid or even a viscous medium can be used.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn mehrere Fluidgetriebe in Umfangsrichtung um die Drehachse A gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sind.It may also be advantageous if a plurality of fluid transmission are distributed uniformly or non-uniformly in the circumferential direction about the axis of rotation A.
Auch kann ein Übersetzungsverhältnis des Fluidgetriebes durch ein Verhältnis der Kolbenflächen des ersten und des zweiten Kolbens bestimmt werden.Also, a gear ratio of the fluid transmission may be determined by a ratio of the piston areas of the first and second pistons.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
-
1 das Grundprinzip einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit zwei parallelen Drehmomentübertragungswegen als Stand der Technik. -
2 das Grundprinzip einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit einem Planetengetriebe als Koppelanordnung als Stand der Technik -
3 eine Schwingungsdämpfungsanordnung in einem linearen Modell mit einer Hebelkoppelanordnung als Stand der Technik -
4 -8 verschiedene Übersetzungen wie in3 dargestellt als Stand der Technik -
9 eine erfindungsgemäße Schwingungsdämpfungsanordnung in einem linearen Modell mit einem Fluidgetriebe als Koppelanordnung -
10 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit einem Fluidgetriebe als -
11 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung aus10 als Draufsicht im Bereich der Koppelanordnung.
-
1 the basic principle of a torsional vibration damping arrangement with two parallel torque transmission paths as prior art. -
2 the basic principle of a torsional vibration damping arrangement with a planetary gear as a coupling arrangement as prior art -
3 a vibration damping arrangement in a linear model with a lever coupling arrangement as prior art -
4 -8th different translations as in3 represented as prior art -
9 a vibration damping arrangement according to the invention in a linear model with a fluid transmission as a coupling arrangement -
10 a sectional view of a torsional vibration damping arrangement according to the invention with a fluid transmission as -
11 a torsionalvibration damping arrangement 10 as a plan view in the region of the coupling arrangement.
Mit Bezug auf die
Die in der
In dem ersten Drehmomentübertragungsweg
Aus der vorangehenden Beschreibung wird erkennbar, dass das Schwingungssystem
Dabei ist eine Übersetzung der Koppelanordnung, eine Federkennlinie und eine Trägheit der Zwischenmasse
In der
Die
Hierbei ist noch die Definition der Übersetzung i zu konkretisieren.Here, the definition of the translation i has to be specified.
Bei einem rotierendes System bedeutet das Übersetzungsverhältnis:
i = Drehmoment am Abtrieb / Drehmoment im PhasenschieberwegFor a rotating system, the gear ratio means:
i = torque at output / torque in phase shift path
Bei einem linearen System bedeutet das Übersetzungsverhältnis:
i = Kraft am Abtrieb / Kraft im PhasenschieberwegFor a linear system, the gear ratio means:
i = power at the output / force in the phase shift path
Hierbei sollen die Winkeleinflüsse vernachlässigt werden. Die Betrachtung soll für kleine Winkel gelten.Here, the angle influences should be neglected. The consideration should apply to small angles.
Dabei gilt für die nachfolgenden Übersetzungsverhältnisse Folgendes.The following applies to the following transmission ratios.
0<i<1 bedeutet eine Anbindung des Ausgangselements
i=1 bedeutet eine Anbindung des Ausgangselements
i>1 bedeutet eine Anbindung des Ausgangselements
i=∞ bedeutet eine Anbindung des Ausgangselements
i<0 bedeutet eine Anbindung des Ausgangselements
Durch eine Verschiebung der gelenkigen Anbindung des Ausgangselements
Bei einer idealen Auslegung der Übersetzung befindet sich die gelenkige Anbindung des Ausgangselements
Die
Die Ansteuerung erfolgt über einen ersten Kolben
Eine Übersetzung wird durch das Verhältnis der Kolbenflächen
i = 1 + (AK2_direkt / AK1_phasenverschoben) oder
i = 1 + |(Kolbenweg_direkt / Kolbenweg_phasenverschoben)| A translation is determined by the ratio of piston areas
i = 1 + (AK2_direkt / AK1_phasenverschoben) or
i = 1 + | (piston_path_direct / piston_path_phase_shifted) |
Hierbei können durch eine Anpassung der Kolbenflächen nur Übersetzungen i, gemäß obiger Definition, im Bereich >=1 erreicht werden. Das grundlegende Prinzip ist eine hydraulische Kraftübersetzung. Die Anordnung der Kolben
Die
Beim Anlegen eines Drehmomentes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.1.
- Primärelementprimary element
- 22
- Sekundärelementsecondary element
- 3.Third
- DämpferelementanordnungDamper element assembly
- 4.4th
- Federsatzspring set
- 55
- Zwischenmasseintermediate mass
- 66
- Planetengetriebeplanetary gear
- 88th
- Planetenradträgerplanet
- 99
- Antriebshohlraddrive internal gear
- 1010
- DrehschwingungsdämpfungsanordnungTorsional vibration damping arrangement
- 1111
- abtriebsseitiges Planetenradoutput-side planetary gear
- 1212
- Abtriebshohlradoutput ring
- 1313
- Planetenradplanet
- 1717
- Koppelelementcoupling element
- 2020
- erstes Eingangselementfirst input element
- 2828
- Gelenkverbindungarticulation
- 2929
- Koppelgelenkcoupling joint
- 3030
- zweites Eingangselementsecond input element
- 3636
- Verbindungsöffnungconnecting opening
- 4040
- Ausgangselementoutput element
- 4444
- PhasenschieberanordnungPhase shifter arrangement
- 4747
- erster Drehmomentübertragungswegfirst torque transmission path
- 4848
- zweiter Drehmomentübertragungswegsecond torque transmission path
- 5050
- Eingangsbereichentrance area
- 5151
- Koppelanordnungcoupling arrangement
- 5555
- Ausgangsbereichoutput range
- 5656
- Schwingungssystemvibration system
- 6060
- Fluidgetriebefluid transmission
- 6161
- Antriebsaggregatpower unit
- 6262
- Kolbenpaarpiston pair
- 6363
- Getriebetransmission
- 6464
- Gehäuseelementhousing element
- 6565
- erster Kolbenfirst piston
- 66 66
- zweiter Kolbensecond piston
- 6767
- erster Zylinderfirst cylinder
- 6868
- zweiter Zylindersecond cylinder
- 6969
- ZylinderrückwandCylinder rear panel
- 7070
- Wirkmediumactive medium
- 7171
- Hydraulikflüssigkeithydraulic fluid
- 7575
- Kolbendichtungpiston seal
- 7676
- Kolbendichtungpiston seal
- 8080
- ZylinderinnenraumCylinder interior
- AA
- Drehachseaxis of rotation
- AK1AK1
- Kolbenfläche erster ZylinderPiston surface of the first cylinder
- AK2AK2
- Kolbenfläche zweiter ZylinderPiston surface second cylinder
- d1d1
- Durchmesser erster KolbenDiameter of the first piston
- d2d2
- Durchmesser zweiter KolbenDiameter second piston
- Mgesmges
- Gesamtdrehmomenttotal torque
- Ma1Ma1
-
Drehmomentanteil 1
Torque share 1 - Ma1Ma1
-
Drehmomentanteil 2
Torque share 2 - Mausmouse
- Ausgangsdrehmomentoutput torque
- Fgesfges
- Gesamtkrafttotal power
- Fa1fa1
-
Kraftanteil 1
Force share 1 - Fa2f a2
-
Kraftanteil 2
Force share 2 - FausFaus
- Ausgangskraftoutput power
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102011086982 A1 [0004]DE 102011086982 A1 [0004]
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