DE19508982C2

DE19508982C2 - Anordnung eines Zwei-Massen-Schwungrades

Info

Publication number: DE19508982C2
Application number: DE1995108982
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Mayer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1995-03-13
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2015-03-14
Also published as: DE19508982A1

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Zwei-Massen- Schwungrades in der Antriebsübertragung zwischen einer Ab triebswelle, z. B. eines Schwingungen erzeugenden Motors, und einem Antriebsstrang, wobei eine mit der Abtriebswelle zwangsverbundene primäre Schwungmasse sowie eine mit dem An triebsstrang zwangsverbundene bzw. zwangsverbindbare sekundä re Schwungmasse miteinander über eine federnde Torsionsdämp feranordnung antriebsmäßig gekoppelt sind.

Eine solche Anordnung, bei der die primäre Schwungmasse dreh fest auf der Abtriebswelle angeordnet ist und die sekundäre Schwungmasse den Eingang einer Trennkupplung am eingangssei tigen Ende des Antriebsstranges bildet und die Torsionsdämp feranordnung unmittelbar zwischen den Schwungmassen wirkt, ist Gegenstand der DE-OS 29 26 012.

Zwei-Massen-Schwungräder werden bereits serienmäßig in Kraft fahrzeugen eingesetzt und bewirken beim Fahrbetrieb eine wei testgehende schwingungsmäßige Trennung zwischen Antriebs strang und Motor. Dies beruht im wesentlichen darauf, daß sich durch Zwei-Massen-Schwungräder sehr geringe Resonanzfre quenzen in der Antriebsverbindung zwischen Motor und An triebsrädern erreichbar sind und die beim normalen Fahrbe trieb auftretenden Schwingungen regelmäßig im sogenannten überkritischen Bereich liegen, d. h. Frequenzen deutlich ober halb der Resonanzfrequenz aufweisen. Damit kann durch das fe dernde Dämpferaggregat zwischen den Schwungmassen die ge wünschte schwingungsmäßige Abtrennung zwischen Motor und An triebsstrang erreicht werden.

Allerdings müssen die Schwungmassen vergleichsweise groß sein, um ein hinreichendes Trägheitsmoment erreichen zu kön nen, wie es zur Erzielung geringer Resonanzfrequenzen notwen dig ist.

Das Trägheitsmoment J einer rotierenden Schwungmasse ist pro portional zum Produkt m r², wobei m die Masse und r den radia len Abstand der Masse von der Drehachse bedeuten. Während al so das Trägheitsmoment proportional mit der Masse der Schwungmasse ansteigt, kann eine überproportionale Vergröße rung des Trägheitsmomentes durch Vergrößerung des Durchmes sers bezüglich der Drehachse der Schwungmasse erreicht wer den.

Gleichwohl können hinsichtlich einer Vergrößerung der Masse und/oder des Durchmessers konstruktiv vorgegebene Grenzen be stehen, weil beispielsweise ein vorgegebenes Gewicht oder ein vorgegebener Einbauraum nicht überschritten bzw. nicht ver größert werden können.

Die Druckschrift Patents Abstr. of Jap. M-296, 16. Mai 1984, Vol. 8/No. 104 59-17041 (A) zeigt ein Ein-Massen-Schwungrad, dessen Schwungmasse drehbar auf einer zugeordneten Welle an geordnet und mit dieser Welle über ein Übersetzungsgetriebe antriebsverbunden ist, so daß die Schwungmasse im Vergleich zur Welle mit deutlich erhöhter Drehzahl rotiert. Das Über setzungsgetriebe besitzt ein drehfest auf der Welle angeord netes erstes Zahnrad, ein damit kämmendes, auf einer statio nären Achse drehgelagertes zweites Zahnrad und ein damit käm mendes, drehfest an der Schwungmasse angeordnetes drittes Zahnrad.

Auf diese Weise können trotz einer vergleichsweise geringen Schwungmasse sehr große Trägheitsmomente verwirklicht werden. Wenn nämlich eine mit einer rotierenden Welle zwangsgekoppel te Schwungmasse das Trägheitsmoment J' hat und zwischen der Welle und der Schwungmasse ein Übersetzungsgetriebe mit der Übersetzung i wirksam ist, d. h. wenn die Drehzahl der Schwungmasse um den Faktor i größer ist als die Drehzahl der Welle, so ist an der Welle ein Trägheitsmoment J wirksam, für welches gilt:

J = i²J'.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Zwei-Massen-Schwungrad zu schaffen, dessen Schwungmassen in konstruktiv vorteilhaf ter Weise mittels Übersetzungsgetriebe angetrieben werden, um bei geringem Gesamtgewicht hohe Trägheitsmomente erreichen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

- daß die primäre Schwungmasse als Hohlrad eines ersten Planetengetriebes und die sekundäre Schwungmasse als Hohlrad eines zweiten Planetengetriebes ausgebildet ist,
- daß die Abtriebswelle drehfest mit dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes verbunden und dessen Sonnen rad stationär angeordnet ist,
- daß das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes drehfest an der Abtriebswelle angeordnet bzw. ausgebildet und der der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes mit dem Antriebsstrang verbunden bzw. kuppelbar ist, und
- daß die federnde Torsionsdämpferanordnung zwischen der zweiten Schwungmasse und dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes angeordnet ist.

Da bei der Erfindung die Hohlräder der Planetengetriebe die Schwungmassen bilden, besteht die Möglichkeit, auf eine ge sonderte Lagerung der Schwungmassen zu verzichten, d. h. die Planetenräder der jeweiligen Planetengetriebe dienen als La gerräder der jeweiligen Schwungmasen.

Der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes kann ohne weiteres den Eingang einer Trennkupplung bilden, die den An triebsstrang zu- bzw. abkoppelt.

Gegegebenenfalls kann im Falle eines Fahrzeuges der Anlasser des Fahrzeugmotors über ein Ritzel mit dem die primäre Schwungmasse bildenden Schwungradteil zusammenwirken, so daß das Übersetzungsgetriebe zwischen dieser Schwungmasse und der Abtriebswelle des Motors auch in der Antriebs verbindung zwischen Anlasser und Motor wirksam wird. Dies hat den Vorteil, daß als Anlasser ein Elektromotor einsetzbar ist, der bei hohen Drehzahlen lediglich ein geringes Drehmoment zu erzeugen vermag. Derartige Elektro motoren zeichnen sich durch geringe Abmessungen sowie geringes Gewicht aus, so daß auch das gesamte Anlasser aggregat wenig Bauraum benötigt.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung besonders bevorzugter Ausführungsformen verwiesen, die anhand der Zeichnung erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 einen schematisierten Axialschnitt der erfindungsgemäßen Anordnung eines Zwei- Massen-Schwungrades, wobei auch die Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors sowie ein Teil des Antriebs stranges eines Fahrzeuges dargestellt ist, und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, in der zusätzlich eine vorteilhafte Anordnung für den Anlasser eines Fahrzeugmotors gezeigt wird.

Gemäß Fig. 1 ist eine nur schematisiert und ausschnitts weise wiedergegebene Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges einstückig mit einer Abtriebswelle 1 dieses Motors verbunden. Auf der Abtriebswelle 1 ist drehfest ein Planetenträger 2 mit den Planetenrädern 3 eines Planetengetriebes angeordnet, dessen Sonnenrad 4 stationär am Motorblock bzw. Gehäuse 5 des Verbrennungs motors angeordnet ist und dessen Hohlrad 6 als Schwung masse mit vergleichsweise großem Gewicht ausgebildet ist.

Der Planetenträger 2 ist des weiteren über Feder-Dämpfer- Elemente 7 mit einem als weitere Schwungmasse ausgebildeten Hohlrad 8 eines weiteren Planetengetriebes drehelastisch antriebsgekoppelt, dessen Sonnenrad durch eine Verzahnung am Umfang der Abtriebswelle 1 gebildet wird und dessen Planetenräder 9 an einem zur Abtriebswelle 1 gleichachsigen Planetenträger 10 angeordnet sind.

Der Planetenträger 10 bildet den Eingang einer Kupplungs anordnung, deren ausgangsseitige Kupplungsscheibe 11 mit einer Eingangswelle 12 eines nicht näher dargestellten Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges antriebsverbunden ist. In der Regel bildet die Eingangswelle 12 den Eingang eines zwischen dem Motor und den Antriebsrädern eines Fahrzeuges angeordneten Getriebes.

Wie dargestellt, kann die Eingangswelle 12 in einer stirnseitigen Bohrung der Abtriebswelle 1 gelagert sein, so daß die nicht näher dargestellten Lager der Abtriebs welle 1 indirekt auch das benachbarte Ende der Eingangs welle 12 lagern.

Aufgrund der dargestellten Anordnung wird das Hohlrad 6 mit einer Drehzahl angetrieben, die um den Faktor i₆ größer ist als die Drehzahl der Abtriebswelle 1, wobei für i₆ gilt:

i₆ = 1/(1 + Z₄/Z₆),

hierbei stehen Z₄ und Z₆ für die Zähnezahlen des Sonnen rades 4 bzw. des Hohlrades 6.

Wenn die Eingangswelle 12 relativ zur Abtriebswelle 1 eine Drehung ausführt, besitzt das weitere Hohlrad 8 relativ zur Abtriebswelle 1 eine um den Faktor i₈ erhöhte Drehzahl, wobei für i₈ gilt:

i₈ = 1/(1 + Z₁/Z₈),

hierbei stehen Z₁ und Z₈ für die Zähnezahlen des von der Abtriebswelle 1 gebildeten Sonnenrades sowie des Hohlrades 8.

Wenn nun bei der Antriebsübertragung zwischen der Abtriebs welle 1 und der Eingangswelle 12 mehr oder weniger große Drehschwingungen auftreten, treten zwischen den Hohlrädern 6 und 8, von denen das Hohlrad 6 als primäre Schwungmasse und das Hohlrad 8 als sekundäre Schwungmasse eines Zwei-Massen- Schwungrades wirksam wird, analoge Drehschwingungen auf, die jedoch im Vergleich zu den Drehschwingungen der Wellen 1 und 12 eine deutlich größere Amplitude aufweisen, mit der Folge, daß die durch die Hohlräder 6 und 8 gebildeten Schwung massen mit entsprechender Verstärkung wirksam werden.

Im Ergebnis verhält sich dann das dargestellte Zwei-Massen- Schwungrad so, als ob die Wellen 1 und 12 ohne Zwischen schaltung von Übersetzungsgetrieben direkt mit wesentlich größeren Schwungmassen drehfest verbunden wären.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 lediglich darin, daß das Hohlrad 6 eine zusätzliche Außenverzahnung aufweist, welche beim Starten des Fahrzeugmotors mit dem Ritzel eines Anlassers 13 kämmt.

Bei Betätigung des Anlassers 13 wird dann zwischen dessen Ritzel und der Abtriebswelle 1 das durch das Sonnenrad 4, die Planetenräder 3 sowie das Hohlrad 6 gebildete Planeten getriebe wirksam, d. h. der Anlasser benötigt lediglich ein relativ geringes Drehmoment, muß allerdings mit relativ hohen Drehzahlen laufen können. Wird als Anlasser ein Elektromotor eingesetzt, so kann dieser außerordentlich kleine Abmessungen aufweisen, da die Größe eines Elektro motors im wesentlichen durch das erzeugbare Drehmoment vorgegeben wird. Hohe Drehzahlen lassen sich mit Elektro motoren ohne weiteres erreichen.

Insgesamt kann also der Anlasser 13 außerordentlich leicht und kompakt sein.

Claims

1. Anordnung eines Zwei-Massen-Schwungrades in der An triebsübertragung zwischen einer Abtriebswelle, z. B. eines Schwingungen erzeugenden Motors eines Kraftfahrzeuges, und einem Antriebsstrang, wobei eine mit der Abtriebswelle zwangsverbundene primäre Schwungmasse sowie eine mit dem An triebsstrang zwangsverbundene sekundäre Schwungmasse mitein ander über eine federnde Torsionsdämpferanordnung antriebsmä ßig gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,

1. - daß die primäre Schwungmasse als Hohlrad (6) eines ersten Planetengetriebes und die sekundäre Schwungmasse als Hohl rad (8) eines zweiten Planetengetriebes ausgebildet sind,
2. - daß die Abtriebswelle (1) drehfest mit dem Planetenträger (2) des ersten Planetengetriebes verbunden und dessen Sonnenrad (5) stationär angeordnet ist,
3. - daß das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes drehfest an der Abtriebswelle (1) angeordnet bzw. ausgebildet und der Planetenträger (10) des zweiten Planetengetriebes mit dem Antriebsstrang (12) verbunden bzw. kuppelbar ist, und
4. - daß die federnde Torsionsdämpferanordnung (7) zwischen der zweiten Schwungmasse (Hohlrad 8) und dem Planeten träger (2) des ersten Planetengetriebes angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel eines Anlassers (13) mit einer Verzahnung der primären Schwungmasse (Hohlrad 6) kämmt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (10) des zweiten Planetengetriebes den Eingang einer Kupplungsanordnung bildet, deren Ausgang (11) mit einer Eingangswelle (12) des Antriebsstranges antriebs verbunden ist.

4. Anordnung nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangswelle (12) des Antriebsstranges in einer stirnseitigen Bohrung der Abtriebswelle (1) gelagert ist.