DE19714225C2

DE19714225C2 - Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Planetengetriebe

Info

Publication number: DE19714225C2
Application number: DE1997114225
Authority: DE
Inventors: Bernd Foerster; Joerg Sudau
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: DE19714225A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der DE 44 44 196 A1 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitigen Übertragungselement und einem relativ hierzu gegen die Wirkung von Kraftspeichern drehbaren abtriebsseitigen Übertragungselement behandelt, wobei zwischen den bei den Übertragungselementen ein Planetengetriebe wirksam ist, das mit einem Planeten träger versehen ist, der Planetenräder aufnimmt, die einerseits mit einem sie umgeben den Hohlrad und andererseits mit einem radial innerhalb derselben vorgesehenen Son nenrad über die jeweilige Verzahnung in Eingriff stehen.

Bei den in der OS dargestellten Konstruktionen befinden sich die vorgenannten Kraftspeicher im Umfangsbereich des diese Kraftspeicher aufnehmenden Übertragung selementes, was zur Gewinnung eines großen Federweges sinnvoll ist. Insbesondere dann, wenn die Kraftspeicher eine vergleichsweise geringe Steifigkeit aufweisen und die beiden Übertragungselemente jeweils als Schwungmasse ausgebildet sind, ist die Eigen frequenz des Torsionsschwingungsdämpfers in Richtung zu geringeren Drehzahlen drückbar, so daß der Torsionsschwingungsdämpfer bei den üblicherweise vom Antrieb abgebbaren Drehzahlen im überkritischen Bereich, also oberhalb seiner Resonanzdreh zahl, betrieben wird und dadurch gegen Zerstörung gesichert ist. Mit dieser Zielrichtung ist auch das Planetengetriebe zwischen den Übertragungselementen wirksam, da die einzelnen Elemente dieses Planetengetriebes bei Relativauslenkungen der Übertragung selemente zueinander beschleunigt werden müssen, so daß der Torsionsschwingungs dämpfer mit einem Massenträgheitsmoment aufwarten kann, das aufgrund seiner rei nen Masse ohne diese Getriebeelemente nicht realisierbar wäre. Bedingt durch dieses hohe Massenträgheitsmoment kann Gleichlaufschwankungen des Antriebs entgegen gewirkt werden, so daß sich, wie aus der OS entnehmbar ist, geringere Drehmoment schwankungen an der Motorfront ergeben.

Falls das auf diese Weise erzielte hohe Massenträgheitsmoment noch nicht ausreichen sollte, werden üblicherweise Zusatzmassen an wenigstens einem der Übertragungsele mente oder an wenigstens einem der Elemente des Planetengetriebes vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird der Torsionsschwingungsdämpfer allerdings schwerer und baut größer, was unerwünscht ist.

In der DE 37 12 876 A1 ist ein weiterer Torsionsschwingungsdämpfer behandelt, bei welchem allerdings für die Übertragung eines Drehmomentes von einem antriebsseiti gen Übertragungselement zu einem abtriebsseitigen Übertragungselement lediglich in Umfangsrichtung wirksame Kraftspeicher Verwendung finden. Die Besonderheit des Torsionsschwingungsdämpfers nach dieser Offenlegungsschrift liegt allerdings darin, dass zwischen zwei Bestandteilen des antriebsseitigen Übertragungselementes eine hy draulische Einrichtung in Form einer nach dem Rotationsprinzip arbeitenden Verdrän gerpumpe angeordnet ist, die zwischen den zwei Bestandteilen des antriebsseitigen Übertragungselementes einen Schlupf und damit eine Relativbewegung zulassen. Der eingangsseitige Bestandteil des antriebsseitigen Übertragungselementes wird hierbei durch miteinander verbundene Wandungen gebildet, von denen eine an einer Kurbel welle einer Brennkraftmaschine angreift und zusammen mit der anderen Wandung eine Mehrzahl planetenartig angeordneter Zahnräder der hydraulischen Einrichtung auf nimmt, die mit einem den ausgangsseitigen Bestandteil des antriebsseitigen Übertra gungselementes bildenden Antriebszahnrad in Eingriff stehen, welches radial innerhalb der planetenartig angeordneten Zahnräder vorgesehen ist.

Obwohl bei dieser hydraulischen Einrichtung planetenartig angeordnete Zahnräder mit einem Antriebszahnrad in Wirkverbindung stehen, liegt dennoch kein Planetengetriebe im Sinne einer Bewegungsübersetzung vor, sondern lediglich, wie zuvor bereits ausge führt, eine hydraulische Einrichtung zur Gewährleistung eines Schlupfes zwischen den Bestandteilen des antriebsseitigen Übertragungselementes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer mit ei nem zwischen dessen antriebs- und abtriebsseitigem Übertragungselement wirksamen Planetengetriebe so weiterzubilden, daß ohne Gewichts- und Raumnachteile das Mas senträgheitsmoment so groß als möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 an gegebenen Merkmale gelöst.

Durch Anordnung des wenigstens einen Planetenrades im Umfangsbereich des dasselbe aufnehmenden Übertragungselementes wird die durch dieses Planetenrad in den Torsi onsschwingungsdämpfer eingebrachte Masse, bezogen auf die Drehachse des Torsions schwingungsdämpfers, so weit als möglich nach radial außen gebracht, so daß allein schon durch diese Maßnahme das Massenträgheitsmoment des Torsionsschwingungs dämpfers hoch ist. Darüber hinausgehend, ist es allerdings wegen der Anordnung des Planetenrades radial weit außen erforderlich, auch das wenigstens eine weitere Element des Planetengetriebes, wie beispielsweise ein Hohlrad oder ein Sonnenrad, radial weit nach außen zu ziehen, um mit seiner Verzahnung in die Verzahnung des Planetenrades eingreifen zu können. Auch diese Maßnahme wirkt sich im Sinne einer Erhöhung des Massenträgheitsmomentes positiv aus. Bemerkenswert hierbei ist, daß diese vorteilhafte Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung der Elemente des Planetengetriebes nicht mit einer Erhöhung des Gewichtes oder des Raumbedarfs des Torsionsschwin gungsdämpfers verbunden ist.

Anspruchsgemäß wird das Planetenrad im radialen Erstreckungsbereich der Kraftspei cher angeordnet. Dies ist deshalb von Vorteil, weil das die Kraftspeicher aufnehmende Übertragungselement üblicherweise im radialen Bereich der Kraftspeicher zur Aufnahme derselben eine größere axiale Erstreckung aufweisen muß als in seinen übrigen radialen Bereichen. Axialer Bauraum für Elemente des Planetengetriebes steht folglich gerade in diesem radialen Bereich des Übertragungselementes reichlich zur Verfügung.

Die vorteilhafte Wirkung der Anordnung des Planetenrades radial weit außen ist mit einem konstruktiv möglichst einfachen Aufbau zu kombinieren. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, daß Bauteile, die bei derartigen Torsionsschwingungsdämpfern oh nehin vorhanden sein müssen, mit einer zusätzlichen Funktion beaufschlagt werden, um die Bauteilanzahl soweit als möglich zu reduzieren. Anspruchsgemäß ist daher die Na benscheibe, die mit einem der Übertragungselemente fest verbunden ist und an der sich die Kraftspeicher, in Umfangsrichtung gesehen, abstützen können, gleichzeitig als Pla netenträger wirksam, indem sie in ihrem radial äußeren Bereich eine Lagerstelle für das Planetenrad aufweist. Ebenso ist der Primärflansch des antriebsseitigen Übertragungse lementes, der üblicherweise zur Anbindung des Torsionsschwingungsdämpfers an einen Antrieb dient, in seinem Umfangsbereich anspruchsgemäß mit einer Innenverzahnung ausgebildet, die mit der Verzahnung des Planetenrades in Eingriff kommt und dem Pri märflansch folglich die Zusatzfunktion eines Hohlrades auferlegt. Die vorliegende Kon struktion kommt demnach ohne zusätzlichen Planetenträger und ohne zusätzliches Hohlrad aus. Lediglich das Sonnenrad ist eingebaut, wobei dieses anspruchsgemäß schwimmend gegenüber dem dasselbe aufnehmenden Übertragungselement gelagert ist, so daß ein Antrieb des Sonnenrades zur Erhöhung des Massenträgheitsmomentes erfolgen kann, ohne hierdurch Einfluß auf das dieses Sonnenrad aufnehmende Übertra gungselement zu nehmen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Figur: eine hälftige Darstellung eines Torsionsschwingungsdämpfers mit einem Plane tengetriebe in Schnittdarstellung.

Die Figur zeigt einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitigen Übertragungselement 1 in Form einer Schwungmasse 2, das um eine Drehach se 3 drehbar ist. Das antriebsseitige Übertragungselement 1 weist einen nach radial außen laufenden Primärflansch 4 auf, der im radial inneren Bereich Durch gangsöffnungen für Befestigungsmittel 5 aufweist, über welche das antriebssei tige Übertragungselement 1 und damit der gesamte Torsionsschwingungsdämp fer an einer Kurbelwelle 7 eines nicht gezeigten Antriebs anbringbar ist. Radial innerhalb der Befestigungsmittel ist der Primärflansch 4 mit einer Primärnabe 8 ausgebildet, die sich in Richtung zur Getriebeseite erstreckt und eine Radiallage rung 10 umgreift, die ihrerseits wiederum eine Sekundärnabe 12 einer Naben scheibe 14 umschließt, die über eine Vernietung 15 eine abtriebsseitige Schwungmasse 17 trägt, die zur Aufnahme einer Reibungskupplung 18 dient und zusammen mit der letztgenannten und der Nabenscheibe 14 als abtriebsseitiges Übertragungselement 20 wirksam ist. Die vorgenannte Reibungskupplung 18 weist in üblicher Weise ein Kupplungsgehäuse 22 auf, in welchem über Ringe 24 eine Anpreßfeder 25, beispielsweise gebildet durch eine Membranfeder, gehalten ist, die nach radial innen greifende Federzungen 26 aufweist, welche durch ei nen in üblicher Weise ausgebildeten und daher nicht gezeigten Ausrücker zum Ein- oder Ausrücken der Reibungskupplung beaufschlagbar sind. Die Anpreßfe der 25 greift mit ihrem radial äußeren Bereich an einer Anpreßplatte 28 an, die ihrerseits über Reibbeläge 30, die an einem Belagträger 34 einer Kupplungsschei be 32 vorgesehen sind, auf eine an der abtriebsseitigen Schwungmasse 17 vor gesehene Gegenreibfläche einwirkt. Die vorgenannte Kupplungsscheibe 32 weist im radial inneren Bereich eine Nabe 36 mit einer Innenverzahnung 38 auf, über welche in bekannter und daher nicht gezeigter Weise eine drehfeste Verbindung zur Getriebeeingangswelle hergestellt wird.

Zurückkommend auf das antriebsseitige Übertragungselement 1 ist der Primär flansch 4 in seinem radial äußeren Bereich mit einem Axialabschnitt 40 ausgebil det, der zur Aufnahme eines Zahnkranzes 42 dient, der in bekannter Weise mit einem Anlasserritzel in Wirkverbindung bringbar ist. Es besteht aber auch die Möglichkiet, der Gegenkontur einer Verzahnung 70, auf die nachfolgend noch eingegangen wird, die Funktion des Zahnkranzes 42 zu geben. Am abtriebsseiti gen Ende dieses Axialabschnittes 40 ist eine Deckplatte 43 befestigt, die nach radial innen greift und axial zwischen sich und dem Primärflansch 4 eine Fett kammer 44 begrenzt, in welcher im radial äußeren Bereich Kraftspeicher 46 einer Dämpfungseinrichtung 48 angeordnet sind, die durch am Primärflansch 4 und Deckplatte 43 vorgesehene Ansteuerelemente 45 betätigbar sind. Die Kraftspei cher 46 ihrerseits stützen sich mit ihrem anderen umfangsseitigen Ende an der Nabenscheibe 14 ab, die axial zwischen sich und der Deckplatte 43 im radial in neren Bereich der letztgenannten eine nicht gezeigte Abdichtung aufweist, durch welche ein Austritt viskosen Mediums, mit welchem die Fettkammer 44 zumin dest teilweise befüllt ist, erfolgreich verhindert werden kann.

Die Nabenscheibe 14 weist im radial äußeren Bereich, genauer im radialen Er streckungsbereich der Kraftspeicher 46, Durchgangsöffnungen 50 für jeweils ei ne Lagerhülse 51 auf, die als Lagerstelle 62 für je ein Planetenrad 64 wirksam ist. Dieses ist mit einer Verzahnung 68 im Umfangsbereich ausgebildet, die mit einer im Umfangsbereich des Primärflansches 4 als Innenverzahnung ausgebilde ten Verzahnung 70 in Eingriff steht. Aufgrund der Verzahnung 70 ist der Primär flansch 4 als Hohlrad 72 und aufgrund der Lagerstelle 62 an der Nabenschei be 14 die letztgenannte als Planetenträger 67 eines Planetengetriebes 65 wirk sam. Das Planetengetriebe seinerseits weist zusätzlich ein Sonnenrad 76 auf, das mit einer äußeren Verzahnung 74 versehen ist, die mit der Verzahnung 68 des Planetenrades 64 in Eingriff steht. Das Sonnenrad 76 ist radial innen schwim mend auf einem Lagerblech 78 gelagert, das durch die Befestigungsmittel 5 in fester Axialanlage am Primärflansch 4 gehalten ist und sich mit seinem radial äu ßeren Bereich axial über eine Axiallagerung 80 an der Nabenscheibe 14 abstützt. Bedingt durch die letztgenannte axiale Abstützung ist das Lagerblech 78 in Ver bindung mit der Axiallagerung 80 als zweite Abdichtung 82 für die Fettkammer 44 wirksam.

Zurückkommend auf das Planetengetriebe 65, ist durch Anordnung der Planeten räder 64 im radialen Erstreckungsbereich der Kraftspeicher 46, mithin also im radial äußeren Bereich des Übertragungselementes 1, sowie durch Ausbildung der Verzahnung 70 am Primärflansch 4 in dessen Umfangsbereich die jeweilige Masse soweit als möglich nach radial außen gezogen und damit von der Dreh achse 3 entfernt, wodurch sich das Massenträgheitsmoment des Torsions schwingungsdämpfers sehr hoch ist. Dem gleichen Ziel dient das Sonnenrad 76, das, um in Eingriff mit der Verzahnung 68 des Planetenrades 74 zu kommen, ebenfalls radial weit nach außen gezogen ist.

Die prinzipielle Funktion eines derartigen Planetengetriebes ist durch die eingangs genannte DE 44 44 196 A1 bereits erläutert, so daß an dieser Stelle nur noch kurz darauf eingegangen wird. Bei Auslenkung des antriebsseitigen Übertragung selementes 1 relativ zum abtriebsseitigen Übertragungselement 20 wird das Pla netenrad 64 über das Hohlrad 72 zu einer Drehbewegung um seine Lagerstel le 62 veranlaßt. Dadurch bedingt, wird einerseits das Sonnenrad 76 und anderer seits der Planetenträger 67 aus seiner Ausgangsstellung ausgelenkt, wobei zum Antrieb des Planetenrades 64 einerseits und des Sonnenrades 76 sowie des Pla netenträgers 67 andererseits eine Kraft zur Beschleunigung aufgewendet werden muß. Das Massenträgheitsmoment des Torsionsschwingungsdämpfers ist da durch entsprechend hoch, zumal wegen des großen radialen Abstandes des je weiligen Schwerpunktes dieser Elemente von der Drehachse 3 des Torsions schwingungsdämpfers.

Bezugszeichenliste

1

antriebss. Übertragungselement

2

Schwungmasse

4

Primärflansch

5

Befestigungsmittel

7

Kurbelwelle

8

Primärnabe

10

Radiallagerung

12

Sekundärnabe

14

Nabenscheibe

15

Vernietung

17

abtriebss. Schwungmasse

18

Reibungskupplung

20

abtriebss. Übertragungselement

22

Kupplungsgehäuse

24

Ringe

25

Anpreßfeder

26

Federzungen

28

Anpreßplatte

30

Reibbläge

32

Kupplungscheibe

34

Belagträger

36

Nabe

38

Innenverzahnung

40

Axialabschnitt

42

Zahnkranz

43

Deckplatte

44

Fettkammer

45

Ansteuerelemente

46

Kraftspeicher

48

Dämpfungseinrichtung

50

Durchgangsöffnung

51

Lagerhülse

62

Lagerstelle

64

Planetenrad

65

Planetengetriebe

67

Planetenträger

68

Verzahnung Planetenrad

70

Verzahnung Hohlrad

72

Hohlrad

74

Verzahnung Sonnenrad

76

Sonnenrad

78

Lagerblech

80

Axiallagerung

82

Abdichtung

Claims

1. Torsionsschwingungsdämpfer mit einem antriebsseitigen Übertragungselement und einem relativ hierzu gegen die Wirkung von Kraftspeichern drehbaren abtriebsseiti gen Übertragungselement und mit einem zwischen den Übertragungselementen wirksamen Planetengetriebe, das mit zumindest einem Planetenträger versehen ist, der wenigstens ein Planetenrad aufnimmt, das mit zumindest einem weiteren Ele ment des Planetengetriebes, wie einem Hohlrad oder Sonnenrad, in Eingriff steht und mit einer an einem der Übertragungselemente vorgesehenen Nabenscheibe, an wel cher sich die Kraftspeicher, die im Umfangsbereich eines Übertragungselementes an geordnet sind, in Umfangsrichtung abstützen, wobei die Kraftspeicher ihrerseits durch Ansteuerelemente des anderen Übertragungselementes beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (64) im Umfangsbereich des dasselbe aufnehmenden Übertra gungselements (1) im radialen Erstreckungsbereich der Kraftspeicher (46) angeord net ist, wenigstens ein Element (72, 76) des Planetengetriebes (65) bis an die zuge ordnete Verzahnung (68) des Planetenrades (64) nach radial außen geführt ist, und die Nabenscheibe (14) als Planetenträger (67) wirksam ist und hierzu in ihrem radial äußeren Bereich eine Lagerstelle (62) für das Planetenrad (64) aufweist.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Aufnahme eines Planetenrades (64) vorgesehene Übertragungsele ment (1) in seinem Umfangsbereich mit einer Verzahnung (70) zum Eingriff in die Verzahnung (68) des Planetenrades (64) ausgebildet und dadurch als Hohl rad (72) wirksam ist.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2 mit einem antriebsseitigen Übertra gungselement, das zur Anbindung an einen Antrieb einen sich radial bis in den Um fangsbereich des Übertragungselementes erstreckenden Primärflansch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärflansch (4) die Verzahnung (70) als Innenverzahnung zum Eingriff in die Verzahnung (68) des Planetenrades (64) aufweist und demnach als Hohl rad (72) wirksam ist.

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Planetenrad (64) ein Sonnenrad (76) zugeordnet ist, das auf dem gegen über der Nabenscheibe (14) drehbaren Übertragungselement (1) angeordnet ist und über seine Verzahnung (74) mit der Verzahnung (68) des Planetenra des (64) in Eingriff steht.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (76) relativ drehbar gegenüber dem dieses Rad (76) lagern den Übertragungselement (1) angeordnet ist.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenverzahnung der Verzahnung (70), die sich stanztechnisch ergibt, als Starterverzahnung dient.