DE102021202674A1 - Torque transmission system and drive device with torque transmission system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Drehmomentübertragungssystem, insbesondere zum Einsatz bei Verbrennungsmotoren, umfassend eine drehbar an mindestens einer Lagereinrichtung gelagerte Welle, ein Rotationselement, welches mit der Welle verbunden ist sowie eine Krafteinwirkungseinrichtung, wobei die Krafteinwirkungseinrichtung zur Ausübung einer Kraft auf die Welle ausgebildet ist, derart, dass das Rotationselement zumindest eine Taumelbewegung um zumindest eine Taumelachse durchführt, dadurch, dass das Rotationselement eine Massenverteilung aufweist, die der Taumeibewegung um die zumindest eine Taumelachse entgegenwirkt.The invention relates to a torque transmission system, in particular for use in internal combustion engines, comprising a shaft rotatably mounted on at least one bearing device, a rotary element which is connected to the shaft and a force application device, the force application device being designed to exert a force on the shaft such that that the rotation element carries out at least one wobbling movement about at least one wobbling axis, characterized in that the rotating element has a mass distribution which counteracts the wobbling movement about the at least one wobbling axis.
Description
Die Erfindung betrifft ein Drehmomentübertragungssystem, insbesondere zum Einsatz bei Verbrennungsmotoren, umfassend eine drehbar an mindestens einer Lagereinrichtung gelagerte Welle, ein Rotationselement, welches mit der Welle verbunden ist, sowie eine Krafteinwirkungseinrichtung, wobei die Krafteinwirkungseinrichtung zur Ausübung einer Kraft auf die Welle ausgebildet ist, derart, dass das Rotationselement zumindest eine Taumelbewegung um zumindest eine Taumelachse durchführt.The invention relates to a torque transmission system, in particular for use in internal combustion engines, comprising a shaft rotatably mounted on at least one bearing device, a rotating element which is connected to the shaft, and a force application device, the force application device being designed to exert a force on the shaft, such as this that the rotary element carries out at least one wobbling movement about at least one wobbling axis.
Die Erfindung betrifft weiter eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, umfassend einen Antrieb, insbesondere in Form eines Verbrennungsmotors und ein Drehmomentübertragungssystem.The invention further relates to a drive device for a vehicle, in particular for a vehicle with an internal combustion engine, comprising a drive, in particular in the form of an internal combustion engine, and a torque transmission system.
Obwohl die Erfindung allgemein auf beliebige Antriebe anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf einen Antrieb in Form eines Verbrennungsmotors beschrieben.Although the invention is generally applicable to any drive, the present invention will be described in relation to a drive in the form of an internal combustion engine.
Besonders bei großvolumigen Verbrennungsmotoren, insbesondere NKW-Dieselmotoren, erzeugt die Bewegung der Zylinder entlang der Kurbelwelle Durchbiegungen auf Grund der dabei in die Kurbelwelle eingeleiteten großen Kräfte. Die Durchbiegungen der Kurbelwelle werden auf weitere mit der Kurbelwelle verbundene Bauelemente, wie beispielsweise ein Zweimassenschwungrad übertragen und erzeugen eine entsprechende Taumelbewegung des Zweimassenschwungrads, also sowohl eine Winkelbewegung des Bauelements als auch eine Laufabweichung. Durch diese Taumelbewegung werden nicht nur die Kurbelwelle und das Bauelement, sondern auch Lagerstellen, insbesondere die Lagerstelle, die am nächsten zum Bauelement angeordnet ist, starken Belastungen ausgesetzt, was zu einem vorzeitigen Verschleiß und geringer Lebensdauer führt.Particularly in the case of large-volume internal combustion engines, in particular commercial vehicle diesel engines, the movement of the cylinders along the crankshaft produces deflections due to the large forces introduced into the crankshaft in the process. The deflections of the crankshaft are transmitted to other components connected to the crankshaft, such as a dual-mass flywheel, and produce a corresponding wobbling motion of the dual-mass flywheel, ie both an angular movement of the component and a running deviation. Due to this wobbling movement, not only the crankshaft and the component, but also bearing points, in particular the bearing point which is arranged closest to the component, are subjected to heavy loads, which leads to premature wear and a short service life.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Drehmomentübertragungssystem und eine Antriebseinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche einen geringeren Verschleiß und eine längere Lebensdauer aufweisen.It is therefore an object of the present invention to provide a torque transmission system and a drive device which exhibit less wear and a longer service life.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Drehmomentübertragungssystem und eine alternative Antriebseinrichtung zur Verfügung zu stellen.Another object of the present invention is to provide an alternative torque transmission system and drive means.
In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben bei einem Drehmomentübertragungssystem, insbesondere zum Einsatz bei Verbrennungsmotoren, umfassend eine drehbar an mindestens einer Lagereinrichtung gelagerte Welle, ein Rotationselement, welches mit der Welle verbunden ist, sowie eine Krafteinwirkungseinrichtung, wobei die Krafteinwirkungseinrichtung zur Ausübung einer Kraft auf die Welle ausgebildet ist, derart, dass das Rotationselement zumindest eine Taumelbewegung um zumindest eine Taumelachse durchführt, dadurch, dass das Rotationselement eine Massenverteilung aufweist, die der Taumelbewegung um die zumindest eine Taumelachse entgegenwirkt.In one embodiment, the present invention solves the above-mentioned tasks in a torque transmission system, in particular for use in internal combustion engines, comprising a shaft rotatably mounted on at least one bearing device, a rotating element which is connected to the shaft, and a force application device, the force application device for exerting a force on the shaft is formed such that the rotation element carries out at least one wobbling movement about at least one wobbling axis, characterized in that the rotating element has a mass distribution which counteracts the wobbling movement about the at least one wobbling axis.
In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einer Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, umfassend einen Antrieb, insbesondere in Form eines Verbrennungsmotors und ein Drehmomentübertragungssystem gemäß einem der Ansprüche 1-12, wobei der Antrieb mit der Welle, insbesondere in Form einer Kurbelwelle verbunden ist, derart, dass die Welle mittels des Antriebs in Rotation versetzbar ist.In a further embodiment, the present invention solves the above-mentioned tasks with a drive device for a vehicle, in particular for a vehicle with an internal combustion engine, comprising a drive, in particular in the form of an internal combustion engine and a torque transmission system according to one of claims 1-12, wherein the drive with is connected to the shaft, in particular in the form of a crankshaft, in such a way that the shaft can be rotated by means of the drive.
In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung gemäß Anspruch 13 und/oder einer Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-12.In a further embodiment, the present invention achieves the above-mentioned objects with a motor vehicle having a drive device according to
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit die Lebensdauer des Drehmomentübertragungssystems wesentlich erhöht wird, da durch die Massenverteilung einer Taumelbewegung des Rotationselements entgegengewirkt wird. Ein weiterer Vorteil ist die flexible Anwendung für unterschiedliche Rotationselemente. Ein derartiges Rotationselement kann beispielsweise als Einmassen- oder Zweimassenschwungrad ausgeführt sein oder auch in Kupplungen, Wandlern beziehungsweise allgemein mit Schwungrädern in Antriebssträngen oder dergleichen angeordnet sein.One of the advantages achieved in this way is that the service life of the torque transmission system is significantly increased since the mass distribution counteracts a wobbling movement of the rotary element. Another advantage is the flexible application for different rotating elements. Such a rotating element can be designed, for example, as a single-mass or dual-mass flywheel or can also be arranged in clutches, converters or generally with flywheels in drive trains or the like.
Mit anderen Worten wird durch die gezielte Beeinflussung des Massenträgheitsmoments des Rotationselements, um die neben der Rotationsachse verbleibenden Raumachsen des Rotationselements, der Laufbahnabweichung eine größere Trägheitskraft entgegengesetzt und die Laufabweichung und damit die Zwangskräfte verringert.In other words, by specifically influencing the mass moment of inertia of the rotating element about the spatial axes of the rotating element remaining next to the axis of rotation, the running path deviation is opposed by a greater inertial force and the running deviation and thus the constraining forces are reduced.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Other features, advantages, and other embodiments of the invention are described below or will become apparent thereby.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Massenverteilung so ausgebildet, dass diese derjenigen Taumelbewegung um eine Taumelachse entgegenwirkt, die den größten Taumelwinkel aufweist. Damit wird auf effiziente und gleichzeitig kostengünstige Weise die Taumelbewegung verringert und die Lebensdauer erhöht.According to an advantageous development of the invention, the mass distribution is designed in such a way that it counteracts that wobble movement about a wobble axis that has the greatest wobble angle. This is done in an efficient and at the same time reduces the wobbling movement in a cost-effective manner and increases the service life.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Rotationselement bedingt durch die Massenverteilung senkrecht zur zumindest einen Taumelachse eine größere Masse auf als parallel zur zumindest einen Taumelachse. Einer der damit erzielten Vorteile ist eine einfache und effiziente Unterdrückung von Taumelbewegungen des Rotationselements.According to a further advantageous development of the invention, due to the mass distribution perpendicular to the at least one wobble axis, the rotating element has a greater mass than parallel to the at least one wobble axis. One of the advantages achieved in this way is simple and efficient suppression of wobbling movements of the rotary element.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Rotationselement einen radial inneren Bereich und einen radial äußeren Bereich auf, wobei im radial inneren Bereich die Welle und im radial äußeren Bereich die größere Masse angeordnet ist. Vorteil hiervon ist, dass die Taumelbewegung durch die radial möglichst weit außen angeordnete Masse effizient unterdrückt werden kann, wobei die Masse durch die möglichst radial weit außenliegende Position im Gegensatz zu einer radial weiter innen liegenden Position kleiner bezüglich Gewicht und Bauraum ausgeführt werden kann.According to a further advantageous development of the invention, the rotary element has a radially inner area and a radially outer area, the shaft being arranged in the radially inner area and the greater mass being arranged in the radially outer area. The advantage of this is that the wobbling movement can be efficiently suppressed by the mass being arranged radially as far outward as possible, the mass being able to be designed smaller in terms of weight and installation space due to the radially outer position as far as possible in contrast to a radially inner position.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die größere Masse mittels zumindest einer Zusatzmasse bereitgestellt. Vorteil hiervon ist eine Nachrüstbarkeit bei Rotationselementen, die keine Massenverteilung aufweisen, die der Taumelbewegung um die zumindest eine Taumelachse entgegenwirkt.According to a further advantageous development of the invention, the greater mass is provided by means of at least one additional mass. The advantage of this is that rotating elements that do not have a mass distribution that counteracts the wobbling movement about the at least one wobbling axis can be retrofitted.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Zusatzmasse lösbar an dem Rotationselement festlegbar, insbesondere mittels einer Schraub- oder Klemmverbindung. Vorteil hiervon ist eine einfache Nachrüstbarkeit und Austauschbarkeit im Wartungsfall.According to a further advantageous development of the invention, the at least one additional mass can be detachably fixed to the rotary element, in particular by means of a screw or clamp connection. The advantage of this is that it can be easily retrofitted and replaced in the event of maintenance.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Zusatzmasse fest an dem Rotationselement mittels einer Kleb- oder Schweißverbindung oder mittels Verstemmen festgelegt. Vorteil hiervon ist eine schnelle und einfache sowie zuverlässige Anordnung der zumindest einen Zusatzmasse.According to a further advantageous development of the invention, the at least one additional mass is firmly attached to the rotary element by means of an adhesive or welded connection or by means of caulking. The advantage of this is a quick, simple and reliable arrangement of the at least one additional mass.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Mehrzahl von Zusatzmassen angeordnet, wobei die Zusatzmassen zumindest teilweise aneinander festlegbar sind. Einer der damit erzielten Vorteile ist eine einfache Anpassung beziehungsweise Nachrüstung von Zusatzmassen.According to a further advantageous development of the invention, a plurality of additional masses is arranged, with the additional masses being able to be fixed to one another at least in part. One of the advantages achieved in this way is simple adaptation or retrofitting of additional masses.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Zusatzmasse auf der insbesondere axialen Außenseite des Rotationselements und auf der der Welle abgewandten Seite des Rotationselements angeordnet. Vorteil hiervon ist eine kostengünstige Anordnung und Nachrüstbarkeit, da das Rotationselement selbst nicht angepasst werden muss. Ebenso wird der Bauraum in Richtung der Welle nicht durch die Zusatzmasse(n) eingeschränkt.According to a further advantageous development of the invention, the at least one additional mass is arranged on the in particular axial outer side of the rotary element and on the side of the rotary element facing away from the shaft. The advantage of this is that it can be arranged and retrofitted at low cost, since the rotating element itself does not have to be adjusted. Likewise, the installation space in the direction of the shaft is not restricted by the additional mass(es).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die größere Masse eine Masse mit hoher Dichte, insbesondere umfassend Wolfram, Stahl und/oder Gusseisen. Vorteil hiervon ist eine ausreichende Dämpfung der Taumelbewegung des Rotationselements bei gleichzeitig geringem Bauraum.According to a further advantageous development of the invention, the larger mass is a mass with a high density, in particular comprising tungsten, steel and/or cast iron. The advantage of this is sufficient damping of the wobbling movement of the rotary element with a small installation space at the same time.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Rotationselement als ein Schwungrad, insbesondere als ein Zweimassenschwungrad ausgebildet. Vorteil hiervon ist, dass beispielsweise mittels des Zweimassenschwungrads Rotationsschwingungen in der Welle durch den Antrieb ausgeglichen werden können.According to a further advantageous development of the invention, the rotating element is designed as a flywheel, in particular as a dual-mass flywheel. The advantage of this is that, for example, by means of the dual-mass flywheel, rotational vibrations in the shaft can be compensated for by the drive.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt die Massenverteilung eine Abweichung des Mittelwerts des Massenträgheitsmoments des Rotationselements von mehr als 5%, insbesondere mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 15%, insbesondere mehr als 20% bereit. Vorteil hiervon ist, dass eine ausreichende Dämpfung beziehungsweise Unterdrückung der Taumelbewegung bereitgestellt wird.According to a further advantageous development of the invention, the mass distribution provides a deviation in the mean value of the mass moment of inertia of the rotating element of more than 5%, in particular more than 10%, preferably more than 15%, in particular more than 20%. The advantage of this is that adequate damping or suppression of the wobbling movement is provided.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred designs and embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components or elements.
Figurenlistecharacter list
-
1 eine Draufsicht auf eine Außenseite eines Zweimassenschwungrads gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;1 a plan view of an outside of a dual mass flywheel according to an embodiment of the present invention; -
2 ein Drehmomentübertragungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sowie2 a torque-transmitting system according to an embodiment of the present invention; such as -
3 eine Prinzipskizze der Anordnung der Zusatzmassen bei einem Drehmomentübertragungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.3 a schematic diagram of the arrangement of the additional masses in a torque transmission system according to an embodiment of the present invention.
In
In
In
Um die geeignete Größe der Masse der Anschraubgewichte festzulegen, kann das Massenträgheitsmoment des Rotationselements ohne Anschraubgewichte herangezogen werden. Die Summe der Anschraubgewichte muss dann eine Erhöhung des Massenträgheitsmoments von zumindest 5%, insbesondere mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 15%, insbesondere mehr als 20% bereitstellen.The mass moment of inertia of the rotating element without screw-on weights can be used to determine the appropriate size of the mass of the screw-on weights. The sum of the screw-on weights must then provide an increase in the mass moment of inertia of at least 5%, in particular more than 10%, preferably more than 15%, in particular more than 20%.
Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf und/oder verwirklicht zumindest eines der folgenden Merkmale:
- - Einfache Nachrüstbarkeit.
- - Zuverlässige Festlegung von Zusatzmassen.
- - Zuverlässige Unterdrückung von Taumelbewegungen.
- - Höhere Lebensdauer.
- - Kostengünstige Herstellung.
- - Easy retrofitting.
- - Reliable definition of additional masses.
- - Reliable suppression of tumbling movements.
- - Longer service life.
- - Inexpensive production.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not limited thereto but can be modified in many different ways.
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Drehmomentübertragungssystemtorque transmission system
- 22
- Zweimassenschwungraddual mass flywheel
- 33
- radial innerer Bereichradially inner area
- 44
- Zusatzmasseadditional mass
- 55
- radial äußerer Bereichradially outer area
- 66
- axiale Außenseiteaxial outside
- 77
- WelleWave
- 88th
- Lagereinrichtungstorage facility
- 99
- Zylindercylinder
- 1010
- oberer Totpunkt Zylindertop dead center cylinder
- 1111
- Motorengine
- 1212
- Festlegungsbereichdefinition area
- 1313
- Drehachseaxis of rotation
- 1414
- Kraft power
- 5050
- Taumelbewegungtumbling motion
- 5151
- Radialbewegungradial motion
- 5252
- Axialbewegungaxial movement
- 5353
- Taumelwinkelwobble angle
- 5454
- Taumelachseswash axis
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