DE102017219476A1

DE102017219476A1 - Drehmomentübertragungsanordnung

Info

Publication number: DE102017219476A1
Application number: DE102017219476.6A
Authority: DE
Inventors: Paul Weber; Daniel Pittner; Peter Hammer; Kyrill Siemens; Steffen Einenkel; Christian Struck; Alexander Manger; Stefan Kuhn; Oliver Angele; Alexander Reis; Florian Petrich
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2018-12-20
Also published as: EP3642066A1; WO2018233939A1

Abstract

Drehmomentübertragungsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen um eine Drehachse (A) drehbaren Eingangsbereich (25), wobei der Eingangsbereich (25) von einer Kurbelwelle (51) eines Verbrennungsmotors gebildet wird und einen um eine Drehachse B drehbaren Ausgangsbereich (35), einen Drehmomentweg (M), der von dem Eingangsbereich (25) zu dem Ausgangsbereich (35) verläuft, wobei zwischen dem Eingangsbereich (25) und dem Ausgangsbereich (35) entlang des Drehmomentweges (M) zuerst eine Drehschwingungsdämpfungseinheit (15) und nachfolgend eine Getriebeeinheit (33) positioniert sind, wobei die Drehschwingungsdämpfungseinheit (15) entlang des Drehmomentwegs (M) einen ersten Raumbereich (17) und einen angrenzenden zweiten Raumbereich (19) vorsieht, sowie dass die Getriebeeinheit (33) einen angrenzenden dritten Raumbereich (28) vorsieht, wobei der erste Raumbereich (17) einen ersten Torsionsdämpfer (10) in dem Drehmomentweg (M) vorsieht, wobei der erste Torsionsdämpfer (10) mittels einer Winkelversatzausgleichseinheit (39) mit der Kurbelwelle (51) drehfest verbunden ist, wobei die Winkelversatzausgleicheinheit (39) zur dem ersten Torsionsdämpfer (10) axial beabstandet vorgesehen ist.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Eingangsbereich, der vornehmlich von einem Verbrennungsmotor gebildet wird, einer nachfolgenden Drehschwingungsdämpfungseinheit sowie einer Getriebeanordnung und einem Nachfolgendem Ausgangsbereich, der vornehmlich von einer Getriebeausgangswelle gebildet wird.
Aus dem Stand der Technik der DE 10 2014 206 330 A1 ist eine Drehmomentübertragungsanordnung bekannt, bei der zwischen einem Antriebsaggregat und einem Getriebeaggregat eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit einem Tilger in einem Gehäusebereich vorgesehen ist.
Auch die US 2011259698 AA zeigt eine Drehmomentübertragungsanordnung mit einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung, umfassen einen Torsionsdämpfer und einen Tilger, in eine Gehäusebereich vor einem Getriebeaggregat.
Nachteilig an dieser aus dem Stand der Technik bekannte Drehmomentübertragungsanordnung ist jedoch, dass die einzelnen Komponenten, die zum einen für die Drehschwingungsreduzierung und zum anderen für die Drehmomentübertragung verantwortlich sind, ihrer Funktionsweise entsprechend nicht vorteilhaft, platzsparend und kostengünstig in der Drehmomentübertragungsanordnung vorgesehen oder angeordnet sind.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Drehmomentübertragungsanordnung bereitzustellen, bei der eine Drehschwingungsreduzierung, sowie eine Drehmomentübertragung leistungsfähig, platzsparend und kostengünstig vorgesehen ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentübertragungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Dabei sieht die Erfindung eine Drehmomentübertragungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges vor, die einen um eine Drehachse (A) drehbaren Eingangsbereich, wobei der Eingangsbereich von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors gebildet wird und einen um eine Drehachse (B) drehbaren Ausgangsbereich, einen Drehmomentweg (M), der von dem Eingangsbereich zu dem Ausgangsbereich verläuft, wobei zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich entlang des Drehmomentweges (M) zuerst eine Drehschwingungsdämpfungseinheit und nachfolgend eine Getriebeeinheit positioniert sind, wobei die Drehschwingungsdämpfungseinheit entlang des Drehmomentwegs (M) einen ersten Raumbereich und einen angrenzenden zweiten Raumbereich vorsieht, sowie dass die Getriebeeinheit einen angrenzenden dritten Raumbereich vorsieht, wobei der erste Raumbereich einen ersten Torsionsdämpfer in dem Drehmomentweg (M) vorsieht, wobei der erste Torsionsdämpfer mittels einer Winkelversatzausgleichseinheit mit der Kurbelwelle drehfest verbunden ist, wobei die Winkelversatzausgleicheinheit zur dem ersten Torsionsdämpfer axial beabstandet vorgesehen ist.
Dabei sind die Raumbereiche so ausgeführt, dass der erste Raumbereich zu dem zweiten Raumbereich und der zweite Raumbereich zu dem dritten Raumbereich so abgegrenzt ist, dass kein viskoses Medium, wie beispielsweise Öl oder Fett von einem Raumbereich zum anderen Raumbereich gelangen kann. Der Ausgangsbereich kann beispielsweise durch eine Ausgangswelle der Getriebeeinheit gebildet werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass zwischen der Winkelversatzausgleichseinheit und dem ersten Torsionsdämpfer eine Antriebswelle quer zur Drehachse (A) und/ oder der Drehachse (B) verläuft.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass in dem zweiten Raumbereich im Drehmomentweg (M) eine Tilgereinheit, insbesondere ein drehzahlvariabler Tilger, oder ein Festfrequenztilger, oder ein Tilger für zwei oder mehrere Motorordnungen vorgesehen ist. Dabei kann hier jede bekannte Tilgervariante Anwendung finden. In Bezug zu der vorangehenden Ausführungsform ist anzumerken, dass eine vorteilhafte Drehschwingungsdämpfung im Drehmomentweg M dadurch erreicht wird, wenn in entlang des Drehmomentweges M vom Eingangsbereich zu dem Ausgangsbereich zuerst ein Federsatz, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad oder ein mechanischer Torsionsdämpfer und nachfolgend eine Tilgervariante vorgesehen ist.
Weiter kann es günstig sein, wenn in dem zweiten Raumbereich nach der Tilgereinheit im Drehmomentweg (M) ein zweiter Torsionsdämpfer oder weitere Torsionsdämpfer vorgesehen sind. Hierdurch kann eine weitere Drehschwingungsreduzierung vorteilhaft erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Getriebeeinheit eine Getriebeanordnung, insbesondere ein automatisiertes Planetenradgetriebe oder ein manuelles oder automatisiertes Schaltgetriebe. Dabei ist ein automatisiertes Planetengetriebe auch als Automatikgetriebe bekannt. Ferner kann auch ein Doppelkupplungsgetriebe verwendet werden.
Weiter kann es günstig sein, wenn der erste Raumbereich ein Trockenraum ist und dass der zweite Raumbereich ein Feuchtraum ist und dass der dritte Raumbereich ein Nassraum ist. Dabei wird die Auswahl so getroffen, dass in dem Trockenraum die Bauteile verbaut sind, die vorteilhaft trockenlaufend sind, wie dies beispielsweise bei einem Zweimassenschwungrad der Fall ist. Das Zweimassenschwungrad hat zwar eine Fettfüllung, jedoch ist das Zweimassenschwungrad gekapselt ausgeführt, so dass in vorteilhafter Weise im Betrieb kein Fett oder ein anderes viskoses Medium austritt. Von daher ist das Zweimassenschwungrad vorteilhaft in dem Trockenraum zu verwenden. Auch ist der Trockenraum vorzugsweise zu der Seite, die zu dem Antriebsaggregat zeigt offen, so dass eine Abdichtung dieses Raumes auf dieser Seite nur schwer möglich ist. Weiter kann es vorteilhaft sein dass der zweite Raumbereich, der hier einen Feuchtraum darstellt, die Bauteile der Drehmomentübertragungsanordnung aufnimmt, die vorteilhaft in einem feuchten ölnebelhaltigen Raum betrieben werden sollen. Dies bedeutet, dass hier Bauteile angeordnet sind, die nicht mit einem definierten und konkret gerichteten Ölstrom durchlaufen werden. In vorteilhafter Anwendung werden in dem Feuchtraum beispielsweise ein Federsatz oder auch mehrere Federsätze sowie die Tilgereinheit betrieben. Dabei können die Federsätze so ausgeführt sein, dass sie keine umlaufende Kapselung aufweisen sondern dass der im Feuchtraum enthaltene Ölnebel als Schmiermittel benutzt werden kann. Ebenso ist es vorteilhaft, die Tilgereinheit in dem Feuchtraum zu betreiben, da die Tilgereinheit keinen konkreten Ölstrom benötigt, sondern eine Schmierung mit Ölnebel ausreichend ist. Von daher wird der Feuchtraum nur mit einer geringen Menge eines viskosen Mediums befüllt sein. Dabei dient das viskose Medium wie Öl oder auch einer Fettemulsion zur Reibungsminimierung und Verschleißminimierung. Der dritte Raumbereich stellt hier vorteilhaft einen Nassraum dar. Dabei wird der Nassraum dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit Öl bzw. einem anderen viskose Medium befüllt ist, so dass die dort im Nassraum aufgenommenen Bauteile, die vorteilhaft eine Getriebeanordnung umfassen, in einem Ölbad laufen und/oder von einem gerichteten Ölstrom durchflossen sind. Von daher stellt der Nassraum die größte Anforderung für eine Abdichtung zu der Umgebung bzw. zu dem zweiten Raumbereich dar.
Weiter können der erste Raumbereich, der zweite Raumbereich und der dritte Raumbereich von einem Gehäuseelement umgeben sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Gehäuseelement in axialer Richtung entlang der Drehachse (A) zumindest aus einem ersten Gehäusebauteil und aus einem zweiten Gehäusebauteil gebildet sein, wobei eine Verbindungsstelle des ersten Gehäusebauteils mit dem zweiten Gehäusebauteil entlang des zweiten Raumbereiches vorgesehen ist. Die ist besonders vorteilhaft bei der Montage der Bauteile im zweiten Raumbereich.
Weiter kann die Verbindungsstelle als eine Schraubverbindung und/oder als eine Nietverbindung ausgeführt ist. Dabei ist dies nur beispielhaft zu sehen. Es kann jede andere bekannte Verbindungsart für zwei Gehäusebauteile, die hierfür geeignet ist, verwendet werden.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn der erste Raumbereich zu dem zweiten Raumbereich mittels eines Trennelements abgetrennt ist. Dabei kann das Trennelement integral mit dem ersten Gehäusebauteil oder als ein separates Bauteil ausgeführt sein. Die separate Ausführungsform kann vorteilhaft sein, da der zweite Raumbereich mit den Bauteilen, wie beispielsweise der Tilgereinheit oder auch der mit einem Federsatz bzw. mit weiteren Bauteilen wie beispielsweise auch einen Elektromotor und eine Trennkupplung versehen werden können. Nachdem diese Bauteile in diesem zweiten Raumbereich eingebaut wurden, kann dieser Raumbereich mit dem separaten Trennelement öldicht verschlossen werden. Dabei erfolgt eine Abdichtung des Trennelementes radial außen über einen umlaufenden Ohrring wohingegen die Abdichtung radial innen zu einer radial innen verlaufenden Welle, die vorteilhaft von einer Getriebeeingangswelle gebildet wird, mittels eines Radialwellendichtringes. Dabei kann das Trennelement als ein Blechteil, als ein Gussteil, als ein Drehteil aber auch als ein CFK-Teil ausgeführt werden. In vorteilhafter Ausführung ist das Trennelement an die Bauteilform der Bauteile im ersten und im zweiten Raumbereich angepasst. Dies bedeutet, dass ein axialer Abstand zwischen dem Bauteil im ersten Raumbereich und dem Bauteil im zweiten Raumbereich möglichst gering ist. Dies ist vorteilhaft für eine kompakte axiale Bauweise. Da das Gehäuseelement im Bereich des zweiten Raumbereiches geteilt vorgesehen ist, kann jedoch auch das Trennelement vorteilhaft mit dem ersten Gehäusebauteil integral ausgeführt werden. Hierbei kann eine mögliche Leckage eines separaten Trennelements, das mit einem O-Ring vorteilhaft abgedichtet wird, reduziert werden.
Weiter kann es günstig sein, dass der zweite Raumbereich zu dem dritten Raumbereich mittels eines Trennelements abgetrennt ist oder, wobei das Trennelement integral mit dem zweiten Gehäusebauteil oder als ein separates Bauteil ausgeführt ist. Dabei kann die Abtrennung des zweiten Raumbereiches zu dem dritten Raumbereich in ähnlicher Weise erfolgen wie die Abdichtung des ersten Raumbereiches zu dem zweiten Raumbereich nämlich mit dem Trennelement, welches als separates Bauteil eingesetzt wird. Es ist jedoch auch möglich das Trennelement integral mit dem Gehäuseelement der Getriebeeinheit auszuführen. Dabei erfolgt eine Abdichtung radial innen vornehmlich durch einen Radialwellendichtring.
Eine weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass der erste Torsionsdämpfer einreihig oder mehrreihig ausgebildet ist. Der erste Torsionsdämpfer ist besonders vorteilhaft da er kompakt baut und sowohl mit einer Bogenfeder als auch mit einer geraden Schraubendruckfeder bzw. Schraubendruckfedersetzen betrieben werden kann. Es ist jedoch auch möglich, den erste Torsionsdämpfer mehrreihig auszubilden. Dies bedeutet, dass vornehmlich radial innerhalb oder radial außerhalb bzw. auch in axialer paralleler Ausführung weitere Torsionsdämpfer vorhanden sind. Hierdurch kann die Leistungsfähigkeit des Torsionsdämpfer gesteigert werden.
Von Vorteil kann es sein, wenn der zweite Torsionsdämpfer oder die weiteren Torsionsdämpfer einreihig oder mehrreihig ausgebildet sind. Dabei ergeben sich die Vorteile des einreihigen oder mehrreihigen zweite Torsionsdämpfer wie gerade für den ersten Torsionsdämpfer beschrieben.
Auch kann vorgesehen sein, dass im ersten Raumbereich und / oder im zweiten Raumbereich ein elektrisches Antriebsaggregat in dem Drehmomentweg vorgesehen sein. Für den Fall dass die Drehmomentübertragungsanordnung hybridisiert werden soll, eigenen sich besonders der erste Raumbereich und der zweite Raumbereich für die Anbringung des elektrischen Antriebsaggregates, sprich einen Elektromotor. Bei der Anordnung des E-Motors im ersten Raumbereich kann dieser beispielsweise als bekannter 48-Volt-Elektromotor auf der Kurbelwelle montiert sein. Wobei der Elektromotor in dem ersten Raumbereich ragt. Es ist jedoch auch hier möglich, den Elektromotor mittels einer Trennkupplung bei einer Positionierung des Elektromotors im zweiten Raumbereich mit dieser vorteilhaften Ausführungsform, meist mit einer Trennkupplung betrieben, die bei eingeschaltetem Elektromotor den Drehmomentweg von dem konventionellen Antriebsaggregat jeder Verbrennungsmotor unterbricht. Dabei ist der elektrische Motor konzentrisch zu der Getriebeeingangswelle angeordnet. Der Stator wird dabei in vorteilhafter Ausführungsform radial außen drehfest am Gehäuse befestigt, wohingegen der Rotor mit der Trennkupplung wirkverbunden ist. Die Trennkupplung die vornehmlich als nasslaufende Lamellenkupplung ausgeführt ist, wird dabei für eine kompakte Bauweise radial innerhalb des Rotors positioniert. Die Ansteuerung der Trennkupplung kann dabei elektrisch oder auch hydraulisch erfolgen.
Weiter kann im Drehmomentweg vor dem elektrischen Antriebsaggregat eine Trennkupplung vorgesehen sein, wobei die Trennkupplung den Dreh-momentweg vom Eingangsbereich bis zum Ausgangsbereich unterbrechen kann und ein Drehmoment, das von dem elektrischen Antriebsaggregat erzeugt wird, zu dem Ausgangsbereich verläuft.
In einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die Trennkupplung geeignet, das Drehmoment oder Drehmomentanteile von dem Eingangsbereich zu dem Ausgangsbereich zu leiten. Dabei kann die Trennkupplung so ausgeführt sein, dass diese nicht nur als open-close-Kupplung verwendet wird, sondern auch als Schlupfkupplung Anwendung findet. Dies bedeutet, dass die Kupplung nicht die gesamte Drehzahl von dem Verbrennungsmotor zu der Getriebeeingangswelle weiterleitet.
Auch kann es vorteilhaft sein, dass die Drehachse (A) zu der Drehachse (B) koaxial verläuft oder dass die die Drehachse (A) zu der Drehachse (B) achsversetzt verläuft. Dabei verlaufen die Drehachsen A und B vorteilhaft dann koaxial, wenn es sich um ein Hecklängsantriebsstrang handelt. Bei Frontqueranwendungen können die Drehachsen A und B, also die Drehachse des Eingangsbereiches und des Ausgangsbereiches, axtversetzt verlaufen.
Weiter kann die Getriebeanordnung ein Anfahrelement im Drehmomentweg vorsehen. Dabei wird auch von einem sogenannten inneren Anfahrelement gesprochen. Sieht die Getriebeanordnung ein automatisiertes Planetenradgetriebe vor, so kann ein Planetenradsatz mit Bremse als Anfahrelement genutzt werden. Das innere Anfahrelement kann daher ein bekanntes Anfahrelement, wie beispielsweise einen Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung ersetzten. Es kann aber auch ein Anfahrelement in Form einer weiteren Kupplung im Getriebe vorgesehen sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung kann vorsehen, dass das Anfahrelement insbesondere als eine Reibkupplung oder eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse ausgeführt ist. Dabei wird die Reibkupplung oder die Lamellenkupplung oder die Lamellenbremse vorteilhaft nasslaufend ausgeführt.
Weiter kann es günstig sein, dass das elektrische Antriebsaggregat einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Rotor im Drehmomentweg vorgesehen ist. Dabei kann der Rotor drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden sein.
Weiter kann ein Längenverhältnis entlang der Drehachse (A) oder (B) des ersten Raumbereiches zu dem zweiten Raumbereich zwischen 1:1 und 1: 5 liegt.
Weiter kann ein Außendurchmesser der Tilgereinheit zu einem Innendurchmesser des zweiten Raumbereiches in einem Verhältnis von 0,9 bis 0,98 stehen, wobei der maximale Innendurchmesser des zweiten Raumbereiches einen Durchmesser von 290+/- 20 mm vorsieht.
Weiter kann der zweite Torsionsdämpfer innerhalb eines Rotorträgers des elektrischen Antriebsaggregates angeordnet sein, wobei ein Außendurchmesser des zweiten Torsionsdämpfers zu einem Innendurchmesser des Rotorträgers in einem Verhältnis von 0,9 bis 0,98 steht, wobei der maximale Innendurchmesser des zweiten Torsionsdämpfers (20) einen Durchmesser von 170+/- 20 mm vorsieht.
Weiter kann ein Steifigkeitsverhältnis zwischen dem ersten Torsionsdämpfer und dem zweiten Torsionsdämpfer 1:7 bis 1: 10 betragen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von einer Darstellung näher erläutert werden. Dabei stellt die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform lediglich eine bevorzugte Ausführung dar und soll nicht den Rahmen der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen in

1: eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsanordnung;

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die 1 zeigt eine Drehmomentübertragungsanordnung 1 für ein automatisiertes Hybridgetriebe 2. Dabei ist ein Grundaufbau wie folgt in einer Reihenfolge eines Drehmomentweges M von einem Eingangsbereich 25, der beispielsweise von einer Kurbelwelle 51 eines nicht dargestellten Verbrennungsmotor gebildet werden kann zu einem Ausgangsbereich 35, der beispielsweise von einer Ausgangswelle eines Getriebes gebildet werden kann. Die Drehmomentübertragungsanordnung 1 gliedert sich in drei Raumbereiche auf. Ein erster Raumbereich 17, der auch als ein Trockenraum 24 bezeichnet werden kann, ein nachfolgender zweiter Raumbereich 19, der auch als ein Feuchtraum 26 bezeichnet werden kann und ein nachfolgender dritter Raumbereich 28, der auch als ein Nassraum 29 bezeichnet werden kann. Ein erster Torsionsdämpfer 10 befindet sich in dem ersten Raumbereich 17 und ist als ein Zweimassenschwungrad ausgeführt. Dabei ist hier der erste Torsionsdämpfer 10 mittels einer Winkelversatzausgleichseinheit 39 mit der Kurbelwelle 51 drehfest verbunden. Dabei ist die Winkelversatzausgleichseinheit 39 als eine bekannte Flexplate ausgeführt und zu dem ersten Torsionsdämpfer 10 so axial beabstandet verbunden, dass in dem axialen Abstand zwischen der Winkelversatzausgleichseinheit 39 und dem ersten Torsionsdämpfer 10 eine Antriebswelle 21 quer zur Drehachse A oder B vorgesehen werden kann. Diese bauliche Ausführungsform ist bei manchen Antriebskonzepten, die bekannt sind, notwendig, um die Antriebswelle durch den ersten Raumbereich zu führen. Dabei kann der erste Torsionsdämpfer 10 mit einer Fettfüllung betrieben werden und wird vorzugsweise in dem Trockenraum 24, in dem kein viskoses Medium enthalten ist, platziert. Der zweite Torsionsdämpfer 20 ist in dem zweiten Raumbereich 19 integriert und befindet sich somit in dem Feuchtraum 26, der einen ölnebelhaltigen, allerdings nicht mit Öl befüllten Arbeitsraum darstellt. Zwischen den beiden Torsionsdämpfern 10, 20 ist ein drehzahladaptiver Tilger 6 angeordnet. Dieser befindet sich ebenfalls im ölnebelhaltigen Feuchtraum 26.
Vorteilhaft bei dieser Variante sind eine effiziente und kostengünstige Bauraumausnutzung, sowie eine daraus resultierende hohe Güte der Entkopplung von Drehungleichförmigkeiten, die von dem Antriebsaggregat, beispielsweise die Verbrennungsmaschine eingeleitet werden. Vorteilhaft wird die Tilgereinheit 6 radial sehr nah an eine Bauraumgrenze, hier ein Gehäuseelement 34 des zweiten Raumbereiches 19, das auch als Getriebegehäuse bezeichnet werden kann, vorgesehen. Unter einer Berücksichtigung einer Toleranzsituation kann ein Verhältnis zwischen einem Außendurchmesser der Tilgermassen 18 und dem Getriebegehäusedurchmesser auf ein technisch sinnvolles Intervall von 0.9 bis 0.98 ausgelegt werden. Eine Leistungsfähigkeit des drehzahladaptiven Tilgers 6 lässt sich durch eine Kenngröße MDAT1000 beschreiben. Diese Kenngröße beschreibt, welches maximale Rückstellmoment des drehzahladaptiven Tilgers 6 bei einer Drehzahl von 1000 min-1 zur Verfügung steht. Somit ist das MDAT1000 eine sinnvolle Hilfsgröße zur Definition der Leistungsfähigkeit eines des drehzahladaptiven Tilgers 6, Drehungleichförmigkeiten eines Verbrennungsmotors zu kompensieren. Durch die Ausnutzung des radialen Bauraums kann das MDAT1000 trotz einer engen axialen Bauraumsituation sehr hoch ausgeführt werden. Der Quotient aus MDAT1000 [Nm] und der axialen Bauhöhe des des drehzahladaptiven Tilgers 6 [mm], gemessen inklusive einer Materialstärke der Bahnbleche des drehzahladaptiven Tilgers 6, ergibt sich in technisch sinnvollen Intervallgrenzen von 4 bis 8.5 [Nm / mm]. Für eine ideale Abdeckung von unterschiedlichen Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen Zylinderzahlen ist der des drehzahladaptiven Tilgers zudem skalierbar. Die Skalierung wird durch ein Hinzufügen, bzw. ein Entfernen einzelner Paketen bzw. Reihen von Tilgermassen 18 realisiertun stellt damit auch eine Basis für ein Baukastensystem durch unterschiedliche Paketierungen dar.
Die Einleitung des Drehmoments M in die Drehmomentübertragungsanordnung 1 erfolgt von der Kurbelwelle 51 über ein mit der Kurbelwelle drehfest verbundene Winkelversatzausgleichseinheit 39, auch als Flexplate bekannt. Dabei ist die Winkelversatzausgleichseinheit 39 unter einer axialen Beabstandung drehfest mit einem Primärelement 11 des ersten Torsionsdämpfers 10, drehfest, hier mittels einer Nietverbindung 22 verbunden. Von dem ersten Torsionsdämpfer 10 wird das Drehmoment M über eine Steckverzahnung 75 an eine Nabe 76 des Tilgers 6 weitergeleitet. Die Nabe 76 ist ein integratives Bauteil, welches unter anderem die Weiterleitung des Drehmoments von dem trockenen Arbeitsraum 24 in den feuchten, ölnebelhaltigen Arbeitsraum 26 realisiert. Über ein ebenes rechtes Bahnblech 80 ist die Tilgereinheit 6 an die Tilgernabe 76 angenietet. Über eine zweite Steckverzahnung erfolgt die Drehmomentweiterleitung von der Tilgernabe 76 auf eine Nabenscheibe 85 des zweiten Torsionsdämpfers 20 im ölnebelhaltigen Arbeitsraum 26. Der zweite Torsionsdämpfer 20 besteht aus einer Nabenscheibe 85 mit einer Innenverzahnung, mehreren zylindrischen Schraubendruckfedern 86 oder wahlweise gebogene Schraubendruckfedern und zwei symmetrischen Abdeckblechen 88. Eine Torsionsdämpfer-Federkennlinie kann sowohl einstufige, als auch mehrstufig ausgeführt sein. Über mehrere Abstandsstücke 90 sind die beiden Abdeckbleche 88 und an einen Innenlamellenträger 27 einer Trennkupplung 14 miteinander gefügt. Für eine Erhöhung der Eigensteifigkeit können die Abdeckbleche 88 im Querschnitt eine doppelte S-Schlaggeometrie aufweisen. Auf diese Weise wird eine Aufspreizbewegung aufgrund von Fliehkraft und radialer Federanlage bei hohen Drehzahlen entgegen gewirkt. Über den Innenlamellenträger 27, wird das verbrennungsmotorische Drehmoment M in die Trennkupplung 14, die auch als eine sogenannte K0-Kupplung bezeichnet werden kann, abtriebsseitig weitergeleitet.
Vorteilhaft ist zudem die Positionierung des zweiten Torsionsdämpfers 20 radial innerhalb eines Rotorträgers 46 eines elektrischen Antriebsaggregates 40, das innerhalb des Feuchtraumes 26 positioniert ist. Auf diese Weise wird der vorhandene Bauraum sehr effizient genutzt und es erfolgt ein direkter Kraftfluss vom zweiten Torsionsdämpfer 20 in die Trennkupplung 14, wodurch der Innenlamellenträger 27 kompakt und kostengünstig ausgeführt werden kann. Unter einer Berücksichtigung der Toleranzsituation kann ein Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser der Abdeckbleche 88 und dem Rotorträgerdurchmesser auf ein technisch sinnvolles Intervall von 0.9 bis 0.98 ausgelegt werden. Diese Intervallgrenzen beziehen sich auf einen maximalen Bauraum von der Größenordnung mit einem Durchmesser von 170±20 mm, welcher durch die Geometrie des Rotorträgers 46 festgelegt wird. Der zweite Torsionsdämpfer 20 ist durch seine geringe radiale Erstreckung in seiner Leistungsfähigkeit beschränkt. Dies wird jedoch durch den Einsatz des davor geschalteten und leistungsstarken drehzahladaptiven Tilgers 6 deutlich überkompensiert, woraus sich eine sehr gute Entkopplungsgüte von Drehungleichförmigkeiten ergibt. Ein Steifigkeitsverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Torsionsdämpfer 10; 20 liegt von 1:7 bis 1:10. Dabei beträgt ein Verhältnis zwischen dem Federaußendurchmesser des ersten und zweiten Torsionsdämpfers 10; 20 ungefähr 1±0.3.
Eine Trennung von dem trockenen Arbeitsraum 24 zu dem feuchten Arbeitsraum 26 erfolgt durch eine im ersten Gehäuseelement 47 integral mit dem ersten Gehäuseelement 47 ausgeführte Trennwand 8, hier auch als Lagerschild bezeichnet. Am Innendurchmesser der Trennwand 8 befindet sich ein Radialwellendichtring 96, welcher eine dynamische Abdichtung zwischen der stehenden Trennelement 8 und der mit einer Drehzahl des Verbrennungsmotors rotierenden Tilgernabe 76 sicherstellt.
Für eine Lagerung der Tilgernabe 76 sind jeweils zwei Radial- und Axialwälzlager vorgesehen, hier auch als Nadelhülsen dargestellt. Motorseitig stützen sich die Nadelhülsen am Trennelement 8 ab. Getriebeseitig erfolgt eine Abstützung an einer Rotornabe 103, welche mit dem Rotorträger 46 des Elektromotors verschweißt ist. Eine Einstellung eines axialen Montagespiels erfolgt mittels einer Einstellscheibe, welche zwischen dem Axiallager am Trennelement 8 und der Tilgernabe 76 positioniert wird. Der Radialversatz zwischen der Kurbelwelle 51 und einer Getriebeeingangswelle, die koaxial zur Drehachse (B) verläuft, wird vorwiegend von der Winkelversatzausgleichseinheit 39 ausgeglichen. Für eine Sicherstellung der erforderlichen Dauerlaufleistung werden die tribologischen Systeme im ölnebelhaltigen Arbeitsraum 26 mit einem definierten Schmierölvolumenströmen versorgt. Dabei wird von der Getriebeeingangswelle 100 ein Schmierölvolumenstrom durch einen blendenförmigen Widerstand in eine Sacklochbohrung der Tilgernabe 76 eingespritzt. Über mehrere Querbohrungen 99 in der Tilgernabe 76 erfolgt eine Aufteilung dieses Schmierölvolumenstroms auf die tribologischen Systeme Wälzlagerung, Laufbahn der Tilgermassen 18 und den Kontaktbereich zwischen Torsionsfeder und Abdeckbleche bzw. Nabenscheibe. Die Stützringgeometrie der Tilgereinheit 6 ist so ausgeführt, dass der von den Querbohrungen abgezweigte Schmierölvolumenstrom definiert zu den Laufbahnen der Tilgermassen 18 und den Bahnblechen 80 geleitet wird
Zu erwähnen ist noch, dass, wie hier gezeigt, an die Winkelversatzausgleichseinheit 39 auch ein Starterzahnkranz 56 befestigt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Drehmomentübertragungsanordnung
2: Hybridgetriebe
6: Tilgereinheit
8: Trennelement
10: erster Torsionsdämpfer
11: Primärelement
13: Trennelement
14: Trennkupplung / K0- Kupplung
15: Drehschwingungsdämpfungseinheit
17: erster Raumbereich
18: Tilgermasse
19: zweiter Raumbereich
20: zweiter Torsionsdämpfer
21: Antriebswelle
22: Nietverbindung
24: Trockenraum
25: Eingangsbereich
26: Feuchtraum
27: Innenlamellenträger
28: dritter Raumbereich
29: Nassraum
33: Getriebeeinheit
34: Gehäuseelement
35: Ausgangsbereich
37: Getriebeanordnung
39: Winkelversatzausgleichseinheit
40: elektrisches Antriebsaggregat
41: Stator elektrische Maschine
42: Rotor elektrische Maschine
43: automatisiertes Planetengetriebe
44: manuelles / automatisiertes Schaltgetriebe
46: Rotorträger
47: erstes Gehäusebauteil
48: zweites Gehäusebauteil
49: Verbindungsstelle
51: Kurbelwelle
56: Starterzahnkranz
73: Anfahrelement (Bremse oder Kupplung)
75: Steckverzahnung
76: Nabe / Tilgernabe
80: Bahnblech
85: Nabenscheibe
86: Schraubenfeder
88: Abdecklblech
90: Abstandsstück
96: Radialwellendichtring
99: Querbohrung
100: Getriebeeingangswelle
103: Rotornabe
A: Drehachse
B: Drehachse
M: Drehmoment
Me: Drehmoment elektrisches Antriebsaggregat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014206330 A1 [0002]
US 2011259698 AA [0003]

Claims

Drehmomentübertragungsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend - einen um eine Drehachse (A) drehbaren Eingangsbereich (25), wobei der Eingangsbereich (25) von einer Kurbelwelle (51) eines Verbrennungsmotors gebildet wird und einen um eine Drehachse B drehbaren Ausgangsbereich (35), - einen Drehmomentweg (M), der von dem Eingangsbereich (25) zu dem Ausgangsbereich (35) verläuft, - wobei zwischen dem Eingangsbereich (25) und dem Ausgangsbereich (35) entlang des Drehmomentweges (M) zuerst eine Drehschwingungsdämpfungseinheit (15) und nachfolgend eine Getriebeeinheit (33) positioniert sind, wobei die Drehschwingungsdämpfungseinheit (15) entlang des Drehmomentwegs (M) einen ersten Raumbereich (17) und einen angrenzenden zweiten Raumbereich (19) vorsieht, sowie dass die Getriebeeinheit (33) einen angrenzenden dritten Raumbereich (28) vorsieht, wobei der erste Raumbereich (17) einen ersten Torsionsdämpfer (10) in dem Drehmomentweg (M) vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Torsionsdämpfer (10) mittels einer Winkelversatzausgleichseinheit (39) mit der Kurbelwelle (51) drehfest verbunden ist, wobei die Winkelversatzausgleicheinheit (39) zur dem ersten Torsionsdämpfer (10) axial beabstandet vorgesehen ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Winkelversatzausgleichseinheit (39) und dem ersten Torsionsdämpfer (10) eine Antriebswelle (21) quer zur Drehachse (A) und/ oder der Drehachse (B) verläuft
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Raumbereich (19) im Drehmomentweg (M) eine Tilgereinheit (6), insbesondere ein drehzahlvariabler Tilger, oder ein Festfrequenztilger, oder ein Tilger für zwei oder mehrere Motorordnungen vorgesehen ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Raumbereich (19) nach der Tilgereinheit (6) im Drehmomentweg (M) ein zweiter Torsionsdämpfer (20) oder weitere Torsionsdämpfer vorgesehen sind.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (33) eine Getriebeanordnung (37) umfasst, insbesondere ein automatisiertes Planetenradgetriebe (43) oder ein manuelles oder automatisiertes Schaltgetriebe (44).
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Raumbereich (17) ein Trockenraum (24) ist und dass der zweite Raumbereich (26) ein Feuchtraum (26) ist und dass der dritte Raumbereich (28) ein Nassraum (29) ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Raumbereich (17), der zweite Raumbereich (19) und der dritte Raumbereich (28) von einem Gehäuseelement (34) umgeben sind.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (34) in axialer Richtung entlang der Drehachse (A) zumindest aus einem ersten Gehäusebauteil (47) und aus einem zweiten Gehäusebauteil (48) gebildet ist, wobei eine Verbindungsstelle (49) des ersten Gehäusebauteils (47) mit dem zweiten Gehäusebauteil (48) entlang des zweiten Raumbereiches (19) vorgesehen ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (49) als eine Schraubverbindung und/oder als eine Nietverbindung ausgeführt ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Raumbereich (17) zu dem zweiten Raumbereich (19) mittels eines Trennelements (8) abgetrennt ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (8) integral mit dem ersten Gehäusebauteil (47) oder als ein separates Bauteil ausgeführt ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Raumbereich (19) zu dem dritten Raumbereich (28) mittels eines Trennelements (13) abgetrennt, wobei das Trennelement (13) integral mit dem zweiten Gehäusebauteil (48) oder als ein separates Bauteil ausgeführt ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Torsionsdämpfer (10) einreihig oder mehrreihig ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Torsionsdämpfer (20) oder die weiteren Torsionsdämpfer einreihig oder mehrreihig ausgebildet sind.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Raumbereich (17) und / oder im zweiten Raumbereich (19) ein elektrisches Antriebsaggregat (40) in dem Drehmomentweg (M) vorgesehen ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehmomentweg (M) vor dem elektrischen Antriebsaggregat (40) eine Trennkupplung (14) vorgesehen ist, wobei die Trennkupplung (14) den Drehmomentweg (M) vom Eingangsbereich (25) bis zum Ausgangsbereich (35) unterbrechen kann und ein Drehmoment (Me), das von dem elektrischen Antriebsaggregat (40) erzeugt wird, zu dem Ausgangsbereich (35) verläuft.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (14) geeignet ist, das Drehmoment (M) oder Drehmomentanteile (Ma) von dem Eingangsbereich (25) zu dem Ausgangsbereich (35) zu leiten.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die die Drehachse (A) zu der Drehachse (B) koaxial verläuft oder dass die die Drehachse (A) zu der Drehachse (B) achsversetzt verläuft.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (33) ein Anfahrelement (73) im Drehmomentweg (M) vorsieht.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (73) insbesondere als eine Reibkupplung oder eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse ausgeführt ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Antriebsaggregat (40) einen Rotor (42) und einen Stator (41) umfasst, wobei der Rotor (42) im Drehmomentweg (M) vorgesehen ist.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Längenverhältnis entlang der Drehachse (A) oder (B) des ersten Raumbereiches (17) zu dem zweiten Raumbereich (19) zwischen 1:1 und 1: 5 liegt.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser der Tilgereinheit (6) zu einem Innendurchmesser des zweiten Raumbereiches (17) in einem Verhältnis von 0,9 bis 0,98 ist, wobei der maximale Innendurchmesser des zweiten Raumbereiches einen Durchmesser von 290+/- 20 mm vorsieht.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Torsionsdämpfer (20) innerhalb eines Rotorträgers (46) des elektrischen Antriebsaggregates angeordnet ist, wobei ein Außendurchmesser des zweiten Torsionsdämpfers (20) zu einem Innendurchmesser des Rotorträgers (46) in einem Verhältnis von 0,9 bis 0,98 ist, wobei der maximale Innendurchmesser des zweiten Torsionsdämpfers (20) einen Durchmesser von 170+/- 20 mm vorsieht.
Drehmomentübertragungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steifigkeitsverhältnis zwischen dem ersten Torsionsdämpfer (10) und dem zweiten Torsionsdämpfer (20) 1:7 bis 1: 10 beträgt.