Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anfahrelement für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit deren Hilfe eine Drehmomentübertragung von einem Antriebsmotor zu einem Getriebe bedarfsweise unterbrochen werden kann.

Bei bekannten Anfahrelementen, wie beispielsweise nasslaufenden Kupplungen oder hydrodynamischen Drehmomentwandlern, besteht das Problem, dass diese Schwingungen des Antriebsmotors auf das Getriebe und eine Karosserie des Kraftfahrzeugs übertragen. Hierbei stellt bei den bekannten Anfahrelementen ein Gehäuse anteilig ein größtes Massenträgheitsmoment des Anfahrelements bereit. Dieses Massenträgheitsmoment wird schwingungstechnisch durch eine antriebsseitige Ankopplung lediglich zur Erhöhung einer antriebsseitigen Massenträgheit genutzt. Die Schwingungen können zu einem erhöhten Verschleiß, einem vorzeitigen Versagen und einer unerwünschten Geräuschbildung führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Anfahrelement für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs anzugeben, dessen Gehäuse derart ausgebildet ist, dass dieses Schwingungen eines Antriebsmotors reduziert. Darüber hinaus soll auch ein Kraftfahrzeug mit einem Anfahrelement angegeben werden, dessen Gehäuse derart ausgebildet ist, dass dieses Schwingungen eines Antriebsmotors reduziert.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Anfahrelement für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs und einem Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

Das erfindungsgemäße Anfahrelement für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs weist ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse auf mindestens einer Welle gelagert ist und wobei das Ge- häuse über ein elastisches Element an eine in einem Kraftfluss des Anfahrelements befindliche Komponente angekoppelt ist.

Antriebsmotoren von Fahrzeugen weisen regelmäßig eine Mindestdrehzahl (Leerlaufdrehzahl) auf. Zum Anfahren aus dem Fahrzeugstillstand muss eine Drehzahllücke zwischen einer niedrigsten Motorbetriebsdrehzahl und einer stillstehenden Getriebeeingangswelle durch ein Anfahrelement geschlossen werden. Das Anfahrelement kann weiterhin während Schaltvorgängen der Unterbrechung einer Drehmomentübertragung von einem Schwungrad der Verbrennungskraftmaschine auf ein Getriebe dienen. Bei dem hier vorgeschlagenen Anfahrelement handelt es sich insbesondere um eine nasslaufende (Anfahr-)Kupplung oder einen hydrodynamischen Drehmomentwandler. Unter nasslaufend ist hier zu verstehen, dass ein Gehäuse der Kupplung mit einem Fluid, beispielsweise (Getriebe-)ÖI, durchströmbar ist, so dass durch Reibarbeit in die Kupplung eingebrachte Energie durch das Fluid abführbar ist. Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler ist das Standard-Anfahrelement bei konventionellen Automatikgetrieben. Er ist nicht nur ein Drehzahlwandler (Kupplung), sondern ein Drehzahl-/Dreh- momentwandler (Getriebe). Die einzelnen Bestandteile des hydrodynamischen Drehmomentwandler sind Strömungsmaschinen, die einen geschlossenen Strömungskreislauf bilden. Eine über eine Antriebswelle eingeleitete mechanische Energie wird durch ein Pumpenrad in hydraulische Energie eines Fluids und anschließend durch ein Turbinenrad wieder in mechanische Energie gewandelt, die sich, abzüglich auftretender Verluste, an einer Abtriebswelle abgreifen lässt. Eine hydrodynamische Kupplung weist zudem neben den zwei Hauptbestandteilen Pumpenrad und Turbinenrad regelmäßig ein Leitrad zur Drehmomentwandlung auf (zum Beispiel„Föttinger-Kupplung" oder„Trilok-Wandler").

Das Gehäuse des Anfahrelements ist auf mindestens einer Welle gelagert. Bei der mindestens einen Welle handelt es sich insbesondere um eine erste Welle beziehungsweise Antriebswelle des Anfahrelements, die mit einem Antriebsmotor, insbesondere einer Kurbelwelle des Antriebsmotors, verbindbar ist und/oder eine zweite Welle beziehungsweise Abtriebswelle des Anfahrelements, die mit einem Getriebe des Fahrzeugs verbindbar ist. Die Lagerung des Gehäuses erfolgt entweder drehfest auf der mindestens einen Welle oder drehbar auf der mindestens einen Welle, wobei im letzteren Fall die Lagerung mit Hilfe eines Lagers, insbesondere Wälzlagers, ausgeführt ist.

Darüber hinaus ist das Gehäuse über ein elastisches Element an eine in einem Kraftfluss des Anfahrelements befindliche Komponente angekoppelt. Dies bedeutet insbesondere, dass das Gehäuse direkt mit dem elastischen Element verbunden ist. Unter dem elastischen Element ist insbesondere ein Torsionsdämpfer zu verstehen. Das elastische Element wird bevorzugt zwischen relativ zueinander bewegbaren Komponenten befestigt. Klarzustellen ist an dieser Stelle, dass in Richtung des Kraftflusses vor und/oder nach dem Gehäuse zusätzliche elastische Elemente vorgesehen sein können. Insbesondere können weitere elastische Elemente vor einem Getriebeeingang angeordnet sein. Das elastische Element ist jedenfalls dazu geeignet, eine Schwingungsamplitude einer durch den Antriebsmotor verursachten Schwingung, insbesondere bis zu einem Getriebeeingang, zu reduzieren. Hierzu kann das elastische Element zumindest teilweise aus Gummi bestehen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass eine gesamte Gehäusemasse zur Dämpfung der Schwingung des Antriebsmotors verwendet wird. Mit anderen Worten wird das Gehäuse als Tilgermasse zur Tilgung der Schwingung in den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angeordnet.

Unter einer in einem Kraftfluss des Anfahrelements befindlichen Komponente ist ein Bauteil des Anfahrelements zu verstehen, mit dessen Hilfe (unmittelbar) ein Drehmoment von dem Antriebsmotor auf ein Getriebe übertragbar ist. Mit anderen Worten ist unter Kraftfluss eine Strecke durch das Anfahrelement gemeint, über die ein Drehmoment des Antriebsmotors zum Antrieb des Fahrzeugs durch das Anfahrelement übertragbar ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem elastischen Element um eine Feder. Bei der Feder handelt es sich insbesondere um eine gerade Feder und/oder eine Bogenfeder, die insbesondere parallel und/oder in Reihe geschaltet sein können.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse zwischen mindestens zwei elastischen Elementen angeordnet ist. Insbesondere kann das Gehäuse zwischen den mindestens zwei elastischen Elementen vorgespannten angeordnet sein. Hierdurch kann eine besonders hohe Dämpfungsleistung erzielt werden.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse mit dem Turbinenrad gekoppelt, insbesondere verbunden ist.

Zudem ist es auch vorteilhaft, wenn der Kraftfluss über das Gehäuse verläuft. Diesbezüglich ist klarzustellen, dass der Kraftfluss ganz oder teilweise über das Gehäuse verläuft. Ebenfalls vorteilhaft ist es wenn das Gehäuse flüssigkeitsdicht gegenüber der mindestens einen Welle abgedichtet ist. Hierzu können an der mindestens einen Welle entsprechende Dichtungen angebracht sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine erste Welle durch ein Kurbelwellenende eines Antriebsmotors antreibbar ist, wobei auf der ersten Welle ein Pumpenrad drehfest und ein Turbinenrad drehbar gelagert ist und wobei durch das Turbinenrad eine zweite Welle antreibbar ist. Bei der ersten Welle handelt es sich insbesondere um eine Antriebswelle des Anfahrelements, über die ein Drehmoment des Antriebsmotors in das Anfahrelement einleitbar ist. Das Pumpenrad und das Turbinenrad sind bevorzugt Bauteile eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers. Das Pumpenrad wandelt die über die erste Welle eingeleitete mechanische Energie in hydraulische Energie eines Fluids um, die durch das Turbinenrad wiederum in mechanische Energie gewandelt wird. Durch das Turbinenrad ist somit eine zweite Welle antreibbar, bei der es sich insbesondere um eine Abtriebswelle handelt, über die die mechanische Energie zu einem Getriebe leitbar ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die zweite Welle über das Gehäuse durch das Turbinenrad antreibbar ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die mechanische Energie des Turbinenrads über das Gehäuse auf die zweite Welle geleitet wird. Das Turbinenrad ist insbesondere in das Gehäuse integriert, um ein Massenträgheitsmoment des Gehäuses zu erhöhen.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn in dem Gehäuse eine Kupplung angeordnet ist, mit der die erste Welle mit der zweiten Welle drehfest verbindbar ist. Bei dieser Kupplung handelt es sich insbesondere um eine sogenannte Wandlerüberbrückungskupplung, die bevorzugt nur beim Anfahren des Fahrzeugs geöffnet ist. Nach dem Anfahren des Fahrzeugs wird die Kupplung bevorzugt geschlossen, so dass das Drehmoment nicht mehr durch das Pumpenrad und das Turbinenrad, sondern direkt über die Kupplung geleitet wird. Hierdurch verringert sich in vorteilhafter Weise eine Verlustleistung des Anfahrelements, wodurch sich entsprechend dessen Wirkungsgrad erhöht.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Welle mit einem Getriebe verbindbar. Bei diesem Getriebe handelt es sich insbesondere um ein automatisches Schaltgetriebe oder manuelles Schaltgetriebe. Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einem Getriebe und einem erfindungsgemäßen Anfahrelement vorgeschlagen.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 : ein Kraftfahrzeug mit einem Anfahrelement;

Fig. 2: ein erstes Beispiel eines Anfahrelements;

Fig. 3: das erste Beispiel des Anfahrelements als Prinzipskizze;

Fig. 4: ein zweites Beispiel eines Anfahrelements als Prinzipskizze;

Fig. 5: ein drittes Beispiel eines Anfahrelements als Prinzipskizze; und

Fig. 6: ein viertes Beispiel eines Anfahrelements als Prinzipskizze.

Die Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einem Antriebsmotor 10, einem Anfahrelement 1 und einem Getriebe 14. Das Anfahrelement 1 wird in der Fig. 2 in einer Detailansicht gezeigt, wobei es sich bei dem Anfahrelement 1 in diesem Beispiel um einen hydrodynamischen Drehmomentwandler handelt. Auf einer ersten Welle 4 ist ein Pumpenrad 1 1 drehfest und ein Turbinenrad 12 drehbar gelagert. Die Lagerung des Turbinenrads 12 an der ersten Welle 4 erfolgt hierzu mit Hilfe eines Lagers 16. Weiterhin ist zwischen dem Pumpenrad 1 1 und dem Turbinenrad 12 ein Leitrad 17 angeordnet. Das Turbinenrad 12 ist mit einem Gehäuse 3 verbunden, bei dem es sich in diesem Beispiel um ein Gehäuse 3 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers handelt. Das Gehäuse 3 ist mit dem Turbinenrad 12 drehbar. Weiterhin ist das Gehäuse 3 über ein elastisches Element 6, bei dem es sich in diesem Beispiel um einen Torsionsdämpfer handelt, an eine Komponente 7, bei der sich in diesem Beispiel um eine zweite Welle 5 handelt, angekoppelt. Die erste Welle 4, das Pumpenrad 1 1 , dass Leitrad 17, das Turbinenrad 12, das Gehäuse 3, das elastische Element 6 und die zweite Welle 5 sind um eine Rotationsachse 18 rotierbar. Das Gehäuse 3 ist zudem auf der ersten Welle 4 und der zweiten Welle 5 flüssigkeitsdicht befestigt, wozu an den entsprechenden Lagern 16 Dichtun- gen 15 angebracht sind. Die erste Welle 4 ist über ein Kurbelwellenende 9 des Antriebsmotors 10 antreibbar, wodurch die erste Welle 4 um die Rotationsachse 18 in Rotation versetzbar ist. Durch die rotierende erste Welle 4 wird das Pumpenrad 1 1 in Rotation versetzt, welches wiederum das Turbinenrad 12 antreibt. Das Turbinenrad 12 treibt dadurch das Gehäuse 3 an, wodurch wiederum die zweite Welle 5 angetrieben wird. Die zweite Welle 5 dient als Abtriebswelle, durch die das Drehmoment des Antriebsmotors 10 auf ein Getriebe 14 übertragen wird. Der Kraftfluss des Anfahrelements 1 wird in der Fig. 2 durch Pfeile dargestellt. Das Anfahrelement 1 weist darüber hinaus eine Kupplung 13 auf, durch die das Drehmoment unter Umgehung des Pumpenrads 1 1 und des Turbinenrads 12 direkt von der ersten Welle 4 auf die zweite Welle 5 übertragbar ist. Dies wird in der Fig. 2 durch gestrichelte Pfeile angedeutet. Sämtliche Komponenten des Anfahrelements 1 werden zudem durch ein Getriebegehäuse 19 umschlossen, dass mit Lagern 16 sowie Dichtungen 15 flüssigkeitsdicht auf der ersten Welle 4 und der zweiten Welle 5 drehbar befestigt ist.

Die Fig. 3 zeigt das erste Beispiel des Anfahrelements 1 der Fig. 2 als Prinzipskizze. Die wesentlichen Elemente werden bezüglich ihrer relevanten Massen beziehungsweise Massenträgheiten dabei als Rechtecke symbolisch dargestellt. Das Anfahrelement 1 umfasst den Antriebsmotor 10, das Pumpenrad 1 1 , das in dem Gehäuse 3 angeordnete Turbinenrad 12 und die Kupplung 13 mit der die erste Welle 4 und die zweite Welle 5 miteinander verbindbar sind. Das Gehäuse 3 ist über ein elastisches Element 6, bei dem es sich in diesem Beispiel um eine Feder 8 handelt, an einer Komponente 7 angekoppelt und wirkt somit schwingungstechnisch als (Schwingung-)Tilger. Die Komponente 7 stellt dabei die Abtriebsseiten der Kupplung 13 und des elastischen Elements 6 dar.

Die Fig. 4 zeigt ein zweites Beispiel des Anfahrelements 1 , bei dem es sich in diesem Beispiel um eine nasslaufende Kupplung (ohne hydrodynamischen Kreislauf) handelt. Der Antriebsmotor 10 treibt die erste Welle 4 an, die über die Kupplung 13 mit der zweiten Welle 5 verbindbar ist. Wiederum ist das Gehäuse 3 über ein elastisches Element 6 mit einer Komponente 7 des Anfahrelements 1 schwingungstechnisch verbunden. Das Gehäuse 3 wirkt mit seinem Massenträgheitsmoment in Verbindung mit dem elastischen Element 7 als (Schwingung-)Tilger. Die Komponente 7 stellt hier die Abtriebsseite des elastischen Elements 6 bezüglich ihrer Massenträgheit dar.

Die Fig. 5 zeigt ein drittes Beispiel des Anfahrelements 1 , dass sich von dem Beispiel der Fig. 3 lediglich dadurch unterscheidet, dass das Turbinenrad 12 nicht in dem Gehäuse 3 integriert ist. Insoweit wird bezüglich der weiteren Komponenten des Antriebselements 1 auf die Beschreibung zur Fig. 3 verwiesen.

Die Fig. 6 zeigt ein viertes Beispiel des Anfahrelements 1 , dass sich von dem Beispiel der Fig. 5 lediglich dadurch unterscheidet, dass das Gehäuse 3 mit Hilfe eines zweiten elastischen E- lements 20 zwischen zwei elastische Elemente 6, 20 schwingungstechnisch wirkt. Die elastischen Elemente 6, 20 können dabei gegeneinander vorgespannte sein.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch ein Anfahrelement für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs aus, dessen Gehäuse derart ausgebildet ist, dass dieses Schwingungen des Antriebsmotors reduziert.

Bezugszeichenliste Anfahrelement

Kraftfahrzeug

Gehäuse

erste Welle

zweite Welle

elastisches Element

Komponente

Feder

Kurbelwellenende

Antriebsmotor

Pumpenrad

Turbinenrad

Kupplung

Getriebe

Dichtung

Lager

Leitrad

Rotationsachse

Getriebegehäuse

zweites elastisches Element