DE102019126440A1

DE102019126440A1 - Damping device as impact protection; Transmission; as well as drive unit

Info

Publication number: DE102019126440A1
Application number: DE102019126440.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2021-04-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung (1) für ein in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang einsetzbares Getriebe (20), mit einer Welle (2), auf welcher ein einer Übersetzungsstufe (3) des Getriebes (20) zuordenbares Zahnrad (4) befestigt und ein Scheibenelement (5) entlang der Welle (2) beabstandet zu dem Zahnrad (4) angeordnet ist, sowie einer Speichereinheit (6) zum Speichern von stoßartigen Drehmomentschwankungen, wobei die Speichereinheit (6) derart aufgebaut und mit dem Scheibenelement (5) wirkverbunden ist, dass eine durch eine Drehmomentschwankung erzeugte stoßartige Rotationsbewegung des Scheibenelementes (5) eine axiale Kompression einer Feder (7) der Speichereinheit (6) bewirkt. Zudem betrifft die Erfindung ein Getriebe (20) mit dieser Dämpfungsvorrichtung (1) sowie eine Antriebseinheit (15) mit diesem Getriebe (20).

The invention relates to a damping device (1) for a transmission (20) that can be used in a motor vehicle drive train, with a shaft (2) on which a gearwheel (4) that can be assigned to a transmission stage (3) of the transmission (20) and a disk element (5) are attached ) is arranged along the shaft (2) at a distance from the gearwheel (4), as well as a storage unit (6) for storing sudden torque fluctuations, the storage unit (6) being constructed in such a way and operatively connected to the disk element (5) that a through a torque fluctuation generated sudden rotational movement of the disk element (5) causes an axial compression of a spring (7) of the storage unit (6). The invention also relates to a gear (20) with this damping device (1) and a drive unit (15) with this gear (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung zum Dämpfen stoßartiger Drehmomentschwankungen für einen hybriden oder rein elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugantriebsstrang, vorzugsweise einen Antriebsstrang eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebe mit dieser Dämpfungsvorrichtung sowie eine Antriebseinheit.The invention relates to a damping device for damping sudden torque fluctuations for a hybrid or purely electrically driven motor vehicle drive train, preferably a drive train of a car, truck, bus or other commercial vehicle. The invention also relates to a transmission with this damping device and a drive unit.

Prinzipiell besteht der Nachteil bei hybriden oder rein elektrisch angetriebenen Antriebssträngen darin, dass ein Übertragungsweg eines Drehmoments zwischen der Rotorwelle der elektrischen Maschine und den Abtriebsrädern relativ kurz ist. Selbst wenn diese Antriebsstränge mit Getrieben ausgestattet sind, sind die eingesetzten Getriebe mit relativ wenigen Verzahnungsstufen ausgestattet, wodurch sich stoßartige Drehmomentschwankungen seitens der Abtriebsräder des Fahrzeuges relativ direkt und stark auf die Rotorwelle der elektrischen Maschine auswirken.In principle, the disadvantage of hybrid or purely electrically driven drive trains is that a torque transmission path between the rotor shaft of the electrical machine and the output gears is relatively short. Even if these drive trains are equipped with gears, the gears used are equipped with relatively few toothing stages, which means that sudden torque fluctuations on the part of the output gears of the vehicle have a relatively direct and strong effect on the rotor shaft of the electrical machine.

Auf einem entfernten Gebiet des Standes der Technik in Form der DE 10 2018 115 186 A1 sind Elektromotoren mit so genannten Überlastschutzkupplungen bekannt. Bei einem Überschreiten eines Grenzdrehmomentes kommt es dabei zu einem selbständigen Öffnen der Überlastschutzkupplung.In a remote area of the prior art in the form of DE 10 2018 115 186 A1 electric motors with so-called overload protection clutches are known. If a limit torque is exceeded, the overload protection clutch opens automatically.

Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannten Ausführungen besteht darin, dass die vorhandenen Überlastschutzkupplungen meist als Reibkupplungen realisiert sind und somit eine beschränkte Lebensdauer aufweisen. Zudem sind die eingesetzten Kupplungen relativ aufwändig ausgebildet, was einen relativ großen Herstellaufwand mit sich bringt. Bei Vorsehen der Überlastschutzkupplungen in einem Getriebe wird des Weiteren ein eigener und relativ großer Bauraum benötigt.A disadvantage of the designs known in principle from the prior art is that the existing overload protection clutches are mostly implemented as friction clutches and thus have a limited service life. In addition, the clutches used are designed to be relatively complex, which entails a relatively high manufacturing cost. If the overload protection clutches are provided in a transmission, a separate and relatively large installation space is also required.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Dämpfungsvorrichtung für einen rein elektrischen oder hybriden Antriebsstrang zur Verfügung zu stellen, die eine verlängerte Betriebszeit aufweist sowie im Aufbau möglichst einfach gehalten ist. It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and, in particular, to provide a damping device for a purely electric or hybrid drive train that has a longer operating time and is as simple as possible in construction.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist eine Dämpfungsvorrichtung für ein in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang einsetzbares Getriebe beansprucht. Die Dämpfungsvorrichtung weist eine Welle, auf welcher ein einer Übersetzungsstufe des Getriebes zuordenbares (erstes) Zahnrad befestigt und ein Scheibenelement entlang der Welle beabstandet zu dem Zahnrad angeordnet ist, sowie eine Speichereinheit zum Speichern von stoßartigen Drehmomentschwankungen auf, wobei die Speichereinheit derart aufgebaut und mit dem Scheibenelement wirkverbunden ist, dass eine durch eine Drehmomentschwankung (bei Überschreiten eines Auslösedrehmomentes) erzeugte stoßartige Rotationsbewegung des Scheibenelementes, eine axiale Kompression einer Feder der Speichereinheit bewirkt.This is achieved according to the invention by the subject matter of claim 1. Accordingly, a damping device for a transmission that can be used in a motor vehicle drive train is claimed. The damping device has a shaft on which a (first) gear can be assigned to a transmission stage of the transmission and a disk element is arranged along the shaft at a distance from the gear, as well as a storage unit for storing sudden torque fluctuations, the storage unit being constructed in this way and with the Disk element is operatively connected that a sudden rotational movement of the disk element generated by a torque fluctuation (when a release torque is exceeded) causes an axial compression of a spring of the storage unit.

Durch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung ist diese unmittelbar an einer Welle vorgesehen, die einen einfachen Aufbau aufweist und in bestehende Getriebe platzsparend integrierbar ist. Durch die direkte Umwandlung der Drehmomentschwankung in die Federkompression, wird ein Mechanismus geschaffen, der auch möglichst langlebig ist.Due to the design of the damping device according to the invention, it is provided directly on a shaft which has a simple structure and can be integrated into existing gearboxes in a space-saving manner. By converting the torque fluctuations directly into spring compression, a mechanism is created that is as durable as possible.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous designs are claimed with the subclaims and explained in more detail below.

Ist das Scheibenelement unmittelbar als ein Parksperrenrad (einer Parksperreneinrichtung) umgesetzt, wird die Speichereinheit möglichst kompakt auf der Welle integriert. Diesbezüglich ist es somit auch von Vorteil, wenn das Scheibenelement mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, radial abstehende Sperrzähne aufweist, zwischen denen jeweils ein Sperrhebel einer Parksperrenvorrichtung einrasten kann.If the disk element is implemented directly as a parking lock gear (a parking lock device), the storage unit is integrated as compactly as possible on the shaft. In this regard, it is therefore also advantageous if the disk element has a plurality of radially protruding locking teeth that are distributed in the circumferential direction and between which a locking lever of a parking lock device can engage.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn zur Wandlung der stoßartigen Rotationsbewegung des Scheibenelementes, in eine auf die Feder einwirkende Axialbewegung eine Mitnehmerscheibe vorhanden ist, welche über einen Rampenmechanismus mit dem Scheibenelement gekoppelt ist. Dadurch kommt es zu einer robust Bewegungskopplung des Scheibenelementes mit einem die Feder komprimierenden / verschiebenden Element.Furthermore, it is advantageous if, in order to convert the jerky rotational movement of the disk element into an axial movement acting on the spring, a driver disk is present which is coupled to the disk element via a ramp mechanism. This results in a robust movement coupling of the disk element with an element compressing / displacing the spring.

Diesbezüglich ist es folglich auch zweckmäßig, wenn der Rampenmechanismus derart umgesetzt ist, dass es bei einer begrenzten Relativverdrehung zwischen dem Scheibenelement und der Mitnehmerscheibe zu einer axialen Verschiebung der Mitnehmerscheibe kommt. Die Mitnehmerscheibe liegt weiter bevorzugt unmittelbar an einem axialen Ende der Feder an. Dadurch wird eine einfache sowie direkte Umwandlung der Rotationsbewegung in die axiale Verstellbewegung der Feder realisiert.In this regard, it is consequently also expedient if the ramp mechanism is implemented in such a way that, in the event of a limited relative rotation between the disk element and the driver disk, there is an axial displacement of the driver disk. The driver plate is more preferably in direct contact with one axial end of the spring. As a result, a simple and direct conversion of the rotational movement into the axial adjustment movement of the spring is realized.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Mitnehmerscheibe mit einer Hubbegrenzung versehen ist, welche derart ausgebildet ist, dass die Mitnehmerscheibe innerhalb eines begrenzten axialen Verschiebeweges verschiebbar ist, innerhalb des Verschiebewegs sie (die Mitnehmerscheibe) jedoch permanent an dem Scheibenelement abgestützt ist. Die Mitnehmerscheibe ist somit mittels der Hubbegrenzung davor gesichert, sich von dem Scheibenelement vollständig axial zu lösen und frei relativ zu diesem zu verdrehen. Dadurch wird die Funktionssicherheit der Speichereinheit weiter verbessert. Es wird somit der Verdrehwinkel zwischen der Mitnehmerscheibe und dem Scheibenelement begrenzt.In addition, it is advantageous if the drive plate is provided with a stroke limiter which is designed in such a way that the drive plate can be displaced within a limited axial displacement path, but within the displacement path it (the drive plate) is permanently supported on the disk element. The drive plate is thus by means of the Stroke limitation secured against being completely axially detached from the disk element and freely rotating relative to it. This further improves the functional reliability of the storage unit. The angle of rotation between the driver disk and the disk element is thus limited.

Ist die Speichereinheit axial zwischen dem Zahnrad und dem Scheibenelement angeordnet, wird diese möglichst geschickt in einem ohnehin vorhandenen axialen Zwischenraum der Welle integriert.If the storage unit is arranged axially between the gear wheel and the disk element, it is integrated as cleverly as possible in an axial space between the shaft that is already present.

Als zweckmäßig hat es sich zudem herausgestellt, wenn die Feder aus einer Mehrzahl an axial nebeneinander angeordneten Federscheiben zusammengesetzt ist. Die Federscheiben sind vorzugsweise als so genannte Wellfedern realisiert, d.h. als Federscheiben, die sich in Umfangsrichtung wellenförmig erstrecken. Es sind jedoch auch andere Federarten umsetzbar.It has also proven to be useful if the spring is composed of a plurality of spring washers arranged axially next to one another. The spring washers are preferably implemented as so-called corrugated springs, i.e. as spring washers which extend in a wave-like manner in the circumferential direction. However, other types of springs can also be implemented.

Eine noch optimiertere Platzausnutzung wird erzielt, wenn das Zahnrad, die Speichereinheit sowie das Scheibenelement axial zwischen zwei auf der Welle mit angebrachten Wälzlagern angeordnet sind.An even more optimized use of space is achieved if the gear wheel, the storage unit and the disk element are arranged axially between two roller bearings attached to the shaft.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebe für einen hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei sich mit dem auf der Welle aufgenommenen ersten Zahnrad ein zweites Zahnrad in Zahneingriff befindet und die Welle als eine Getriebeeingangswelle, Getriebeausgangswelle ohne Zwischenwelle umgesetzt ist.Furthermore, the invention relates to a transmission for a hybrid or purely electric motor vehicle drive train, with a damping device according to the invention according to at least one of the embodiments described above, wherein a second gear is in mesh with the first gear received on the shaft and the shaft is a gear input shaft, Transmission output shaft is implemented without an intermediate shaft.

Auch betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein hybrides oder rein elektrisches Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine und diesem Getriebe, wobei eine Rotorwelle der elektrischen Maschine direkt oder indirekt mit der Welle der Dämpfungsvorrichtung gekoppelt ist.The invention also relates to a drive unit for a hybrid or purely electric motor vehicle, with an electric machine and this transmission, a rotor shaft of the electric machine being coupled directly or indirectly to the shaft of the damping device.

In anderen Worten ausgedrückt, ist folglich erfindungsgemäß ein Impact-Schutz für unterschiedliche Getriebeanwendungen zur Verfügung gestellt. Dieser insbesondere bei großen Massen (schweren Rotorwellen) effektiv wirkende Impact-Schutz weist bevorzugt eine Rampenkontur auf, die bei einer Momentenüberhöhung eine Mitnehmerscheibe gegenüber dem Parksperrenrad / der Welle verschiebt. Dadurch wird ein Stoß über eine Feder abgeschwächt.In other words, impact protection is consequently made available according to the invention for different transmission applications. This impact protection, which is effective especially with large masses (heavy rotor shafts), preferably has a ramp contour which, in the event of an excessive torque, moves a drive plate relative to the parking lock gear / the shaft. This weakens a shock via a spring.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.

Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen, in einem teilweise dargestellten Getriebe eingesetzten Dämpfungsvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei sich eine in der Dämpfungsvorrichtung integrierte Speichereinheit in einem deaktivierten Zustand befindet,
2 eine Seitenansicht der Dämpfungsvorrichtung, ähnlich zu 1, wobei sich die Speichereinheit bei Kompression ihrer Feder in einem aktivierten Zustand befindet,
3 eine Längsschnittdarstellung der Dämpfungsvorrichtung in dem deaktivierten Zustand der Speichereinheit,
4 eine Längsschnittdarstellung der Dämpfungsvorrichtung in dem aktivierten Zustand der Speichereinheit,
5 eine perspektivische Ansicht der Dämpfungsvorrichtung von einer der Speichereinheit zugewandten Stirnseite eines Parksperrenrads,
6 eine perspektivische Darstellung der Dämpfungsvorrichtung von einer der Speichereinheit abgewandten Stirnseite des Parksperrenrads, sowie
7 eine perspektivische Explosionsdarstellung der in den 1 bis 6 gezeigten Dämpfungsvorrichtung.

Show it:

1 a side view of a damping device according to the invention, used in a partially shown transmission according to a preferred embodiment, wherein a memory unit integrated in the damping device is in a deactivated state,
2 a side view of the damping device, similar to FIG 1 , the storage unit being in an activated state when its spring is compressed,
3 a longitudinal sectional view of the damping device in the deactivated state of the storage unit,
4th a longitudinal sectional view of the damping device in the activated state of the storage unit,
5 a perspective view of the damping device from an end face of a parking lock gear facing the storage unit,
6th a perspective view of the damping device from an end face of the parking lock gear facing away from the storage unit, as well as
7th an exploded perspective view of the FIGS 1 to 6th shown damping device.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are merely of a schematic nature and serve exclusively for the understanding of the invention. The same elements are provided with the same reference symbols.

Mit den 1 bis 6 ist eine erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung 1 als Bestandteil eines Getriebes 20 dargestellt. Das Getriebe 20 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich teilweise anhand einer Übersetzungsstufe 3 veranschaulicht. Die Dämpfungsvorrichtung 1 ist an einer Welle 2 des Getriebes 20 integriert. Die Welle 2 ist in dieser Ausführung als eine Getriebeeingangswelle des Getriebes 20 ausgeführt. Gemäß weiteren Ausführungen ist es jedoch auch vorteilhaft, wenn die Welle 2 als eine Zwischenwelle oder als Getriebeausgangswelle des Getriebes 20 umgesetzt ist.With the 1 to 6th is a damping device according to the invention 1 as part of a transmission 20th shown. The gear 20th for the sake of clarity is only partially based on a translation level 3 illustrated. The damping device 1 is on a wave 2 of the transmission 20th integrated. The wave 2 is in this version as a transmission input shaft of the transmission 20th executed. According to further embodiments, however, it is also advantageous if the shaft 2 as an intermediate shaft or as a transmission output shaft of the transmission 20th is implemented.

Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die Dämpfungsvorrichtung 1 im Betrieb direkt oder indirekt mit einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Rotorwelle einer elektrischen Maschine gekoppelt ist. Die Dämpfungsvorrichtung 1 ist vorzugsweise in einer elektrischen Achsantriebseinheit 15 (E-Achse) eingesetzt. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als ein hybridisch oder rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug umgesetzt. Die Dämpfungsvorrichtung 1 ist in weiteren Ausführungen in einem mit einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelten hybriden Antriebsstrang eingesetzt.It should also be noted that the damping device 1 is coupled directly or indirectly during operation to a rotor shaft of an electrical machine, not shown here for the sake of clarity. The damping device 1 is preferably in an electric final drive unit 15th (E-axis) used. The motor vehicle is preferably implemented as a hybrid or purely electrically powered vehicle. The damping device 1 is in further Versions used in a hybrid drive train coupled with an internal combustion engine.

Wie zunächst bspw. in 1 übersichtlich zu erkennen, weist die Welle 2, auf der die Dämpfungsvorrichtung 1 integriert ist, ein Zahnrad auf, das als ein erstes Zahnrad 4 der dargestellten Übersetzungsstufe 3 des Getriebes 20 eingesetzt ist. Das erste Zahnrad 4 ist unmittelbar drehfest auf der Welle 2 aufgenommen. Alternativ kann das Zahnrad 4 auch frei drehbar auf der Welle 2 aufgenommen werden, es ist dann aber im festen Verbund zu dem Scheibenelement 5 vorgesehen. Die Welle 2 ist dann sozusagen über die Dämpfungsvorrichtung mit dem Zahnrad 4 und der Parksperre verbunden.As initially, for example, in 1 clearly recognizable, shows the wave 2 on which the damping device 1 is integrated, a gear on, which acts as a first gear 4th the gear ratio shown 3 of the transmission 20th is used. The first gear 4th rotates directly on the shaft 2 recorded. Alternatively, the gear 4th also freely rotatable on the shaft 2 but it is then firmly bonded to the pane element 5 intended. The wave 2 is then so to speak about the damping device with the gear 4th and the parking lock connected.

In dieser Ausführung ist das erste Zahnrad 4 mit einer Schrägverzahnung realisiert. Das erste Zahnrad 4 befindet sich mit einem zweiten Zahnrad 14 der Übersetzungsstufe 3 in Zahneingriff. Das zweite Zahnrad 14 ist drehfest auf einer weiteren Welle, die als Nebenwelle 16 bezeichnet ist, in Zahneingriff. Die Nebenwelle 16 ist nur abschnittsweise veranschaulicht und auf übliche Weise mit weiteren Zahnrädern versehen, die der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt sind.In this version is the first gear 4th realized with a helical toothing. The first gear 4th is located with a second gear 14th the translation level 3 in mesh. The second gear 14th is non-rotatably on a further shaft, which is the secondary shaft 16 is referred to in tooth engagement. The secondary shaft 16 is only illustrated in sections and is provided in the usual way with further gears, which are not shown further for the sake of clarity.

Erfindungsgemäß ist die Dämpfungsvorrichtung 1 mit einer Speichereinheit 6 ausgestattet, die derart ausgebildet ist, dass eine durch eine Drehmomentschwankung erzeugte stoßartige Rotationsbewegung (bei Überschreiten eines Auslösedrehmomentes) seitens eines Scheibenelementes 5, das frei drehbar auf der Welle 2 ist, eine axiale Kompression einer Feder 7 der Speichereinheit 6 bewirkt.According to the invention is the damping device 1 with a storage unit 6th equipped, which is designed in such a way that an abrupt rotational movement generated by a torque fluctuation (when a release torque is exceeded) on the part of a disk element 5 that rotates freely on the shaft 2 is an axial compression of a spring 7th the storage unit 6th causes.

Das Scheibenelement 5 ist in dieser Ausführung unmittelbar als ein Parksperrenrad 8 realisiert. Das Parksperrenrad 8 ist wiederum Bestandteil einer Parksperreneinrichtung des Kraftfahrzeuges / Getriebes 20. Die Parksperreneinrichtung weist auf bekannte Weise weiterhin einen der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Hebel auf, der in eine Sperrverzahnung 17 an der Außenseite des Scheibenelementes 5 eingerückt werden kann. Das Scheibenelement 5 ist somit auf typische Weise mit einer Außenverzahnung versehen, die mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Sperrzähne 18, unter Umsetzung der Sperrverzahnung 17, aufweist. Das Parksperrenrad 8 ist frei drehbar, sowie verschiebefest an der Welle 2 abgestützt.The disc element 5 is in this version directly as a parking lock gear 8th realized. The parking lock wheel 8th is in turn part of a parking lock device of the motor vehicle / transmission 20th . The parking lock device also has, in a known manner, a lever, not shown for the sake of clarity, which is inserted into a locking toothing 17th on the outside of the disc element 5 can be indented. The disc element 5 is thus provided in a typical manner with an external toothing, the several ratchet teeth distributed in the circumferential direction 18th , with implementation of the locking teeth 17th , having. The parking lock wheel 8th is freely rotatable and non-shifting on the shaft 2 supported.

Die Speichereinheit 6 ist in axialer Richtung, d. h. entlang der Welle 2, zwischen dem ersten Zahnrad 4 und dem Scheibenelement 5 integriert. Wie auch gut aus 7 zu erkennen, weist die Speichereinheit 6 eine Mitnehmerscheibe 9 sowie eine Feder 7 auf. Die Mitnehmerscheibe 9 ist prinzipiell drehfest auf der Welle 2 aufgenommen, jedoch axial relativverschieblich auf der Welle 2 aufgenommen.The storage unit 6th is in the axial direction, ie along the shaft 2 , between the first gear 4th and the disc element 5 integrated. As well as looking good 7th to recognize the memory unit 6th a drive plate 9 as well as a feather 7th on. The drive plate 9 is in principle non-rotatable on the shaft 2 added, but axially relatively displaceable on the shaft 2 recorded.

Die Mitnehmerscheibe 9 ist über einen Rampenmechanismus 10 mit dem Scheibenelement 5 gekoppelt. Der Rampenmechanismus 10 weist mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Rampen 19 auf, die mit einem axialen Vorsprung 21 (Gegenrampe) seitens der Mitnehmerscheibe 9 zusammenwirken. Die Rampen 19 sind in zwei Gruppen unterteilt, wovon mehrere einer ersten Gruppe zugeordnete erste Rampen mit dem Bezugszeichen 19a versehen sind und in einer ersten Umfangsrichtung hin in axialer Richtung ansteigen. Mehrere einer zweiten Gruppe zugeordnete zweite Rampen sind mit dem Bezugszeichen 19b versehen und steigen in einer der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten zweiten Umfangsrichtung in axialer Richtung an. Die ersten Rampen 19a wechseln sich in Umfangsrichtung mit den zweiten Rampen 19b ab. Je Rampenpaar bestehend aus einer der ersten Rampen 19a und einer der zweiten Rampen 19b ist ein Vorsprung 21 vorhanden. Dadurch wirkt die Speichereinheit sowohl bei einer Drehung der Welle 2 in einer ersten Drehrichtung als auch in einer dazu entgegengesetzten zweiten Drehrichtung.The drive plate 9 is via a ramp mechanism 10 with the disc element 5 coupled. The ramp mechanism 10 has several ramps distributed in the circumferential direction 19th on that with an axial projection 21 (Counter ramp) on the part of the drive plate 9 work together. The ramps 19th are divided into two groups, of which several first ramps assigned to a first group with the reference number 19a are provided and rise in a first circumferential direction in the axial direction. Several second ramps assigned to a second group are denoted by the reference symbol 19b and rise in a second circumferential direction opposite to the first circumferential direction in the axial direction. The first ramps 19a alternate in the circumferential direction with the second ramps 19b from. Each pair of ramps consists of one of the first ramps 19a and one of the second ramps 19b is a head start 21 available. As a result, the storage unit acts both when the shaft rotates 2 in a first direction of rotation as well as in a second direction of rotation opposite thereto.

Die Mitnehmerscheibe 9 wird zudem mittels der Feder 7, die in einem axialen Zwischenraum zwischen dem ersten Zahnrad 4 und der Mitnehmerscheibe 9 befindet, fest an das Scheibenelement 5 angedrückt. Die Feder 7 ist in dieser Ausführung aus einer Vielzahl aufeinandergelegter Federscheiben 12 in Form von Wellfedern umgesetzt, in anderen Ausführungen sind jedoch auch andere Ausbildungen der Feder 7 als einteilige oder mehrteilige Federn 7 realisiert. Die Feder 7 stützt sich gesamtheitlich mit ihrem ersten axialen Ende an einem fest mit der Welle 2 verbundenen scheibenförmigen Stützsteg 23 ab. Mit ihrem zweiten axialen Ende stützt sich die Feder 7 direkt an der axial verschiebbar auf der Welle 2 gelagerten Mitnehmerscheibe 9 ab. The drive plate 9 is also by means of the spring 7th that is in an axial space between the first gear 4th and the drive plate 9 is firmly attached to the disc element 5 pressed on. The feather 7th In this version, it consists of a large number of spring washers placed on top of one another 12th implemented in the form of corrugated springs, but other designs of the spring are also available in other designs 7th as one-piece or multi-piece springs 7th realized. The feather 7th is supported as a whole with its first axial end on one firmly with the shaft 2 connected disc-shaped support web 23 from. The spring is supported with its second axial end 7th directly on the axially displaceable on the shaft 2 bearing drive plate 9 from.

Durch den Rampenmechanismus 10 kommt es somit bei der stoßartigen Rotationsbewegung des Scheibenelementes 5 zu einem selbsttätigen Aktivieren der Speichereinheit 6 (d.h. zu einem Umschalten zwischen dem deaktivierten Zustand nach den 1 und 3 in den aktivierten Zustand nach den 2 und 4), durch eine relative Verdrehung zwischen der Mitnehmerscheibe 9 und dem Scheibenelement 5, wobei die Vorsprünge 21 an den Rampen 19a oder 19b entlanggleiten. Dadurch kommt es zu einem axialen Verschieben der Mitnehmerscheibe 9, weg von dem Scheibenelement 5, unter weiterer Kompression der Feder 7. Durch das Zusammenstauchen der Feder 7 wird die stoßartige Drehmomentbewegung in die Axialbewegung der Feder 7 gespeichert.Through the ramp mechanism 10 it thus occurs with the jerky rotational movement of the disk element 5 for an automatic activation of the memory unit 6th (ie to toggle between the deactivated state after the 1 and 3 in the activated state after the 2 and 4th ), by a relative rotation between the drive plate 9 and the disc element 5 , the protrusions 21 on the ramps 19a or 19b slide along. This leads to an axial displacement of the drive plate 9 , away from the disc element 5 , under further compression of the spring 7th . By compressing the spring 7th becomes the sudden torque movement in the axial movement of the spring 7th saved.

Es ist zudem zu erkennen, dass an der Mitnehmerscheibe 9 eine Hubbegrenzung 11 in Form eines axial zu dem Stützsteg 23 vorstehenden Napfbereiches 22 ausgebildet ist. Der Napfbereich 22 dient als axialer Anschlag und wirkt unmittelbar mit dem als Gegenanschlag dienenden Stützsteg 23 zusammen. Die Länge des Napfbereiches 22 ist derart gewählt, dass sich die Vorsprünge 21 bis zum Kontakt zwischen dem Napfbereich 22 und dem Stützsteg 23 mit den Rampen 19; 19a, 19b in Kontakt befinden und somit eine freie Relativverdrehung zwischen der Mitnehmerscheibe 9 und dem Scheibenelement 5 vermieden wird.It can also be seen that on the drive plate 9 a stroke limiter 11 in the form of an axially to the support web 23 above Bowl area 22nd is trained. The bowl area 22nd serves as an axial stop and acts directly with the support web serving as a counterstop 23 together. The length of the bowl area 22nd is chosen such that the projections 21 until contact between the bowl area 22nd and the support bar 23 with the ramps 19th ; 19a , 19b are in contact and thus a free relative rotation between the drive plate 9 and the disc element 5 is avoided.

Des Weiteren ist zu erkennen, dass das erste Zahnrad 4, das Scheibenelement 5 und somit auch die Speichereinheit 6 axial zwischen zwei Wälzlagern 13a, 13b angeordnet sind. Die Wälzlager 13a, 13b dienen auf typische Weise zur gehäuseseitigen Lagerung der Welle 2 in dem montierten Zustand des Getriebes 20.It can also be seen that the first gear 4th , the disc element 5 and thus also the storage unit 6th axially between two rolling bearings 13a , 13b are arranged. The rolling bearings 13a , 13b are typically used to support the shaft on the housing side 2 in the assembled state of the gearbox 20th .

In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Energie (Momente) in eine axiale Bewegung umgelenkt und über eine Feder 7 zwischengespeichert und dann abgebaut. Der Aufbau des Impacts-Schutzes ist dabei folgendermaßen: Das System besteht aus einer Welle, 2 auf der das Parksperrenrad 5, 8, der Mitnehmer 9, die Feder 7, das Zahnrad 4 und die beiden Lager 13a, 13b befestigt sind. Funktionsweise: Im normalen Betriebszustand, bewegt (verdreht) sich das Parksperrenrad 8 gegenüber der Welle 2 nicht und wird über die Feder 7 und den Mitnehmer 9 über einen Kraftschluss in Position gehalten. Das System ist dabei nicht aktiv / in seinem deaktivierten Zustand. Bei einer Momentenüberhöhung z.B. aus dem Antriebsstrang oder der Parksperre, wird das Parksperrenrad 8 durch die Rampenkontur 19a, 19b gegenüber der Welle 2 verdreht und schiebt den Mitnehmer 9 gegen die Federkraft in Richtung des Zahnrades 4 und baut so die Energie des Momentenstoßes ab. Das System ist dabei aktiv / in seinem aktivierten Zustand. Da das System eine kraftschlüssige Verbindung hat, ist an dem Mitnehmer 9 eine Hubbegrenzung 11 anzubringen, damit das Parksperrenrad 8 nicht durchrutschen kann. Hierdurch wird der Verdrehwinkel begrenzt. Ein Vorteil gegenüber anderen Systemen ist, dass nur zwei zusätzliche Bauteile, die Feder 7 und der Mitnehmer 9, benötigt werden. Weiterhin vorteilhaft ist, dass dieses System nicht verschleißt und somit auch nicht nachgestellt werden muss, gegenüber z.B. einer Kupplung. Das Überlastmoment, vor dem das Getriebe 20 geschützt werden soll, kann einfach über die Steifigkeit der Feder 7 eingestellt werden. Dabei können im gleichen Bauraum verschiedene Federn 7 verbaut werden und so verschiedene Grenzmomente realisiert werden. Durch den Überlastschutz können bei der Auslegung dieser Getriebe 20 Gewicht und somit Kosten eingespart werden, da die Grenzmomente reduziert werden und somit auch die Bauteilfestigkeit dementsprechend reduziert werden kann. Dieses System kann in beide Drehrichtungen Momentenstöße aufnehmen.In other words, according to the invention, the energy (moments) is deflected into an axial movement and via a spring 7th cached and then broken down. The structure of the impact protection is as follows: The system consists of a shaft, 2 on which the parking lock wheel 5 , 8th , the driver 9 , the feather 7th , the gear 4th and the two camps 13a , 13b are attached. How it works: In the normal operating state, the parking lock wheel moves (rotates) 8th opposite the wave 2 not and will over the pen 7th and the driver 9 held in position via a frictional connection. The system is not active / in its deactivated state. In the event of an excessive torque, for example from the drive train or the parking lock, the parking lock gear is 8th through the ramp contour 19a , 19b opposite the wave 2 twists and pushes the driver 9 against the spring force in the direction of the gear 4th and thus reduces the energy of the moment impact. The system is active / in its activated state. Since the system has a positive connection, is on the driver 9 a stroke limiter 11 to attach so that the parking lock wheel 8th cannot slip through. This limits the angle of rotation. One advantage over other systems is that only two additional components, the spring 7th and the driver 9 , are required. It is also advantageous that this system does not wear out and therefore does not have to be readjusted, compared to a clutch, for example. The overload torque before which the gearbox 20th Should be protected, can simply be through the stiffness of the spring 7th can be set. Different springs can be used in the same installation space 7th can be installed and thus different limit torques can be realized. Due to the overload protection, when designing this gear 20th Weight and thus costs can be saved, since the limit torques are reduced and thus the component strength can also be reduced accordingly. This system can absorb torque surges in both directions of rotation.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: DämpfungsvorrichtungDamping device
22: Wellewave
33: ÜbersetzungsstufeTranslation stage
44th: erstes Zahnradfirst gear
55: ScheibenelementDisc element
66th: SpeichereinheitStorage unit
77th: Federfeather
88th: ParksperrenradParking lock wheel
99: MitnehmerscheibeDrive plate
1010: RampenmechanismusRamp mechanism
1111: HubbegrenzungStroke limitation
1212th: FederscheibeSpring washer
13a13a: erstes Wälzlagerfirst roller bearing
13b13b: zweites Wälzlagersecond roller bearing
1414th: zweites Zahnradsecond gear
1515th: AntriebseinheitDrive unit
1616: NebenwelleSecondary shaft
1717th: SperrverzahnungLocking teeth
1818th: SperrzahnRatchet
1919th: Ramperamp
19a19a: erste Rampefirst ramp
19b19b: zweite Rampesecond ramp
2020th: Getriebetransmission
2121: Vorsprunghead Start
2222nd: NapfbereichBowl area
2323: StützstegSupport web

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102018115186 A1 [0003]DE 102018115186 A1 [0003]

Claims

Dämpfungsvorrichtung (1) für ein in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang einsetzbares Getriebe (20), mit einer Welle (2), auf welcher ein einer Übersetzungsstufe (3) des Getriebes (20) zuordenbares Zahnrad (4) befestigt und ein Scheibenelement (5) entlang der Welle (2) beabstandet zu dem Zahnrad (4) angeordnet ist, sowie einer Speichereinheit (6) zum Speichern von stoßartigen Drehmomentschwankungen, wobei die Speichereinheit (6) derart aufgebaut und mit dem Scheibenelement (5) wirkverbunden ist, dass eine durch eine Drehmomentschwankung erzeugte stoßartige Rotationsbewegung des Scheibenelementes (5) eine axiale Kompression einer Feder (7) der Speichereinheit (6) bewirkt.Damping device (1) for a transmission (20) that can be used in a motor vehicle drive train, with a shaft (2) on which a gearwheel (4) that can be assigned to a transmission stage (3) of the transmission (20) is attached and a disk element (5) along the shaft (2) is arranged at a distance from the gearwheel (4), as well as a memory unit (6) for storing sudden torque fluctuations, the memory unit (6) being constructed and operatively connected to the disk element (5) in such a way that a sudden torque fluctuation generated by a torque fluctuation Rotational movement of the disk element (5) causes an axial compression of a spring (7) of the storage unit (6).

Dämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelement (5) unmittelbar als ein Parksperrenrad (8) umgesetzt ist.Damping device (1) according to Claim 1 , characterized in that the disk element (5) is implemented directly as a parking lock gear (8).

Dämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wandlung der stoßartigen Rotationsbewegung des Scheibenelementes (5) in eine auf die Feder (7) einwirkende Axialbewegung eine Mitnehmerscheibe (9) vorhanden ist, die über einen Rampenmechanismus (10) mit dem Scheibenelement (5) gekoppelt ist.Damping device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that a drive plate (9) is provided to convert the jerky rotational movement of the disc element (5) into an axial movement acting on the spring (7), which is coupled to the disc element (5) via a ramp mechanism (10).

Dämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus (10) derart umgesetzt ist, dass es bei einer begrenzten Relativverdrehung zwischen dem Scheibenelement (5) und der Mitnehmerscheibe (9) zu einer axialen Verschiebung der Mitnehmerscheibe (9) kommt.Damping device (1) according to Claim 3 , characterized in that the ramp mechanism (10) is implemented in such a way that with a limited relative rotation between the disk element (5) and the driver disk (9) there is an axial displacement of the driver disk (9).

Dämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (9) mit einer Hubbegrenzung (11) versehen ist, welche derart ausgebildet ist, dass die Mitnehmerscheibe (9) innerhalb eines begrenzten axialen Verschiebeweges verschiebbar ist, innerhalb des Verschiebeweges sie jedoch permanent an dem Scheibenelement (5) abgestützt ist.Damping device (1) according to Claim 3 or 4th , characterized in that the drive plate (9) is provided with a stroke limiter (11) which is designed in such a way that the drive plate (9) can be displaced within a limited axial displacement path, but within the displacement path it is permanently attached to the disk element (5) is supported.

Dämpfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (6) axial zwischen dem Zahnrad (4) und dem Scheibenelement (5) angeordnet ist.Damping device (1) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the storage unit (6) is arranged axially between the gear wheel (4) and the disk element (5).

Dämpfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (7) aus einer Mehrzahl an axial nebeneinander angeordneten Federscheiben (12) zusammengesetzt ist.Damping device (1) according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the spring (7) is composed of a plurality of spring washers (12) arranged axially next to one another.

Dämpfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (4), die Speichereinheit (6) sowie das Scheibenelement (5) axial zwischen zwei auf der Welle (2) mit angebrachten Wälzlagern (13a, 13b) angeordnet sind.Damping device (1) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the gear wheel (4), the storage unit (6) and the disk element (5) are arranged axially between two roller bearings (13a, 13b) attached to the shaft (2).

Getriebe (20) für einen hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer Dämpfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich mit dem auf der Welle (2) aufgenommenen ersten Zahnrad (4) ein zweites Zahnrad (14) in Zahneingriff befindet und die Welle (2) als eine Getriebeeingangswelle, Getriebeausgangswelle oder Zwischenwelle umgesetzt ist.Transmission (20) for a hybrid or purely electric motor vehicle drive train, with a damping device (1) according to one of the Claims 1 to 8th wherein a second gear (14) is in meshing engagement with the first gear (4) received on the shaft (2) and the shaft (2) is implemented as a transmission input shaft, transmission output shaft or intermediate shaft.

Antriebseinheit (15) für ein hybrides oder rein elektrisches Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine und dem Getriebe (20) nach Anspruch 9, wobei eine Rotorwelle der elektrischen Maschine direkt oder indirekt mit der Welle (2) der Dämpfungsvorrichtung (1) gekoppelt ist.Drive unit (15) for a hybrid or purely electric motor vehicle, with an electric machine and the transmission (20) according to Claim 9 , wherein a rotor shaft of the electrical machine is coupled directly or indirectly to the shaft (2) of the damping device (1).