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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung,
die zwischen einer Antriebsquelle und einem Getriebe zum Absorbieren
bzw. Dämpfen
einer Drehmomentenfluktuation vorgesehen ist, die zwischen der Antriebsquelle
und dem Getriebe erzeugt wird.
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Hintergrund
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Eine
bekannte Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung, wie zum
Beispiel ein Dämpfer,
ist in der JP 2002-13547A offenbart. Der Dämpfer für eine Hybridantriebsvorrichtung,
der beschrieben ist, enthält
einen Dämpfermechanismus
zum Absorbieren einer Antriebsdrehmomentenfluktuation eines Schwungrads,
das an einer Antriebswelle einer Drehmomentenquelle befestigt ist,
und einen Begrenzungsmechanismus, der auf einer äußeren Umfangsseite des Dämpfermechanismus
angeordnet ist. Der Begrenzungsmechanismus wird durch einen direkten
oder indirekten (d.h. mittels einer Platte mit einer Reibungsfläche) Druckkontakt
zwischen dem Schwungrad und einem Reibungsmaterial erzielt, das
an dem äußeren Umfangsbereich
des Dämpfermechanismus
angebracht ist. Wenn ein Fluktuationsdrehmoment einen vorbestimmten
Wert erreicht (d.h. einen Grenzdrehmomentwert), kann der Dämpfermechanismus
rutschen, so dass man verhindert, dass ein übermäßiges Drehmoment in ein Getriebe eingebracht
oder dorthin übertragen
wird.
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Mit
der erwähnten
Drehmomentenfluktuationseinrichtung mit dem bekannten Begrenzungsmechanismus
ist jedoch eine Verkleinerung der Einrichtung schwierig, wenn ein
erforderlicher Grenzdrehmomentenwert sichergestellt werden soll.
Zusätzlich werden
eine große
Anzahl von Reibungsmaterialien und sehr genauen Scheibenfedern benötigt, was
zu hohen Kosten führen
kann.
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Somit
besteht ein Bedarf für
eine Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung, die als Ersatz
für einen
Begrenzungsmechanismus einen Begrenzungsmechanismus für ein übermäßiges Drehmoment
beinhalten kann und die eine Verkleinerung und geringe Kosten erreicht.
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Darstellung
der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird mit einer Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung mit
den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung
eine Scheibe, die an einem Schwungrad befestigt ist, zu dem eine
Antriebskraft von einer Antriebsquelle übertragen wird, eine Nabe, die
auf einer radial inneren Seite der Scheibe angeordnet ist und an
einer Eingangswelle eines Getriebes befestigt ist, eine erste und
zweite Seitenplatte, die an der Scheibe so befestigt sind, dass
sie die Scheibe dazwischen liegend aufnehmen, ein Dämpferelement,
das in Fensterbereichen der ersten und der zweiten Seitenplatte
und in ausgeschnittenen Bereichen der Nabe untergebracht ist und
Drehmomentenfluktuationen absorbiert, die von den Seitenplatten
an die Nabe übertragen
werden, und eine erste und zweite Steuerplatte, die an beiden axialen
Seiten der Nabe vorgesehen sind und jeweils zwischen der ersten
und der zweiten Seitenplatte angeordnet sind, wobei die erste und
die zweite Steuerplatte durch einen Anschlagstift vernietet sind.
Die Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass sie weiter einen ersten Hysteresemechanismus enthält, der
axial zwischen der ersten Steuerplatte und der Nabe und zwischen
der zweiten Steuerplatte und der Nabe angeordnet ist und ein erstes
und zweites Element mit geringer Reibung enthält, wobei der erste Hysteresemechanismus
eine kleine Hysterese durch Vorbelasten des ersten und des zweiten
Elements mit geringer Reibung in Richtung auf eine der Steuerplatten und
die Nabe erzeugt, einen zweiten Hysteresemechanismus, der axial
zwischen der ersten Steuerplatte und der ersten Seitenplatte und
zwischen der zweiten Steuerplatte und der zweiten Seitenplatte angeordnet
ist und der ein erstes und ein zweites Element mit hoher Reibung
enthält,
wobei der zweite Hysteresemechanismus eine große Hysterese erzeugt, die größer als
die Hysterese ist, die durch den ersten Hysteresemechanismus erzeugt
wird, indem das erste und das zweite Element mit hoher Reibung in
Richtung auf eine der Seitenplatten und eine der Steuerplatten vorbelastet
werden, und wobei die Nabe einen Flanschbereich enthält, der
ein Durchgangsloch aufweist, in das der Anschlagstift eingeführt ist,
wobei ein Relativrotationswinkel zwischen den Steuerplatten und
der Nabe durch einen Zwischenraum definiert wird, der zwischen dem
Durchgangsloch und der Nabe in einer Relativrotationsrichtung der
Nabe und der Steuerplatten gebildet ist, wobei der erste Hysteresemechanismus
aktiviert ist, wenn der Relativrotationswinkel innerhalb des Zwischenraums
definiert ist.
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Gemäß der vorher
beschriebenen Erfindung können
die zwei Hysteresemechanismen eine niedrige Drehmomentenvibration
dämpfen
und verhindern, dass ein übermäßiges Drehmoment
beim Motorstart, dem Motorstoppen und ähnlichem erzeugt wird.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorhergehenden und zusätzliche
Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher, die unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen zu sehen ist, wobei:
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1 eine
Draufsicht ist, die teilweise ausgeschnitten ist, zum Darstellen
einer Struktur einer Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1 ist;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsseitenansicht
ist, die eine detaillierte Struktur eines Schubelements der Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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4 eine
vergrößerte Draufsicht
des Schubelements der Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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5 ein
Hysterese-Charakteristik-Diagramm für die Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; und
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6A und 6B Querschnittsseitenansichten
sind, die eine detaillierte Struktur von Scheibenfedern der Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulichen.
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Detaillierte
Beschreibung
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erklärt. 1 ist
eine Draufsicht, die teilweise ausgeschnitten ist, zum Veranschaulichen einer
Struktur einer Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform. 2 ist
eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II in 1 genommen
ist. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist die Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung zwischen
einer Antriebsquelle, wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeugmotor,
und einem Getriebe vorgesehen.
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Wie
es in 1 und 2 dargestellt ist, enthält eine
Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung 1 einen
Dämpfermechanismus,
der durch eine Nabe 21, eine Seitenplatte 22,
ein Schubelement 30, Dämpferlemente 24,
eine Scheibe 25 und einen Niet 27 gebildet wird,
für die
Zwecke des Absorbierens einer Antriebsdrehmomentenfluktuation, die
durch die Scheibe 25 eingebracht wird, die an einem Schwungrad
F angezogen ist, das mit einer Antriebswelle einer Antriebsquelle
E verbunden ist. Das Schubelement 30 wirkt als ein erster
und zweiter Hysteresemechanismus (d.h. Begrenzungsmechanismus für ein übermäßiges Drehmoment),
die später
erklärt
werden.
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Die
Nabe 21 ist auf einer radial inneren Seite der Scheibe 25 angeordnet
und enthält
einen Flanschbereich 21A, der sich radial erstreckt, und
einen inneren Keilverzahnungsbereich 21B. Die Nabe 21 ist
mit einer äußeren Keilverzahnung
verbunden, die an einer äußeren Umfangsoberfläche einer
Eingangswelle S eines Getriebes T gebildet ist. Der Flanschbereich 21A enthält mehrere
ausgeschnittene Bereiche auf einer radial äußeren Seite, wo jeweilige Dämpferelemente 24 angeordnet
sind. Jedes Dämpferelement 24 wird
durch Blattfedern 24A und 24B, wie es in 1 gezeigt
ist, gestützt.
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Die
Seitenplatte 22 enthält
eine erste Seitenplatte 22A und eine zweite Seitenplatte 22B.
Die erste Seitenplatte 22A und die zweite Seitenplatte 22B enthalten
jeweils Durchgangslöcher,
die auf einer äußeren Umfangsseite
gebildet sind und in die der Niet 27 so eingeführt ist,
dass er die Scheibe 25 stützt, wie es in 2 gezeigt
ist. Das bedeutet, dass die erste Seitenplatte 22A und
die zweite Seitenplatte 22B an der Scheibe 25 so
befestigt sind, dass sie die Scheibe 25 sandwichartig dazwischen
aufnehmen. Die erste Seitenplatte 22A und die zweite Seitenplatte 22B sind
koaxial zu der Nabe 21 angeordnet, so dass sie damit drehbar
sind. Ferner enthalten die erste Seitenplatte 22A und die
zweite Seitenplatte 22B jeweils mehrere Fensterbereiche 22C,
in denen die jeweiligen Dämpferelemente 24 untergebracht
sind.
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Jedes
Dämpferelement 24 ist
durch eine Schraubenfeder gebildet, die sich ansprechend auf ein
Fluktuationsdrehmoment, das an die Seitenplatte 22 von
der Scheibe 25 übertragen
wird, ausdehnt und zusammenzieht, so dass das Drehmoment an die
Nabe 21 über
das Schubelement 30 übertragen wird.
Die Dämpferelemente 24 sind
in den jeweiligen ausgeschnittenen Bereichen und den Fensterbereichen 22C,
die in einer darauf ausgerichteten Weise an der Nabe 21 bzw.
der Seitenplatte 22 gebildet sind, untergebracht.
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Die
Scheibe 25, die eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt
hat, ist auf einer äußeren Umfangsseite
der Seitenplatte 22 angeordnet. Die Scheibe 25 liegt
sandwichartig zwischen der ersten und der zweiten Platte 22A und 22B.
Ferner ist die Scheibe 25 an dem Schwungrad F so befestigt,
dass sie das Drehmoment von der Antriebswelle der Antriebsquelle
E empfängt.
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Das
Schubelement 30, das eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt
hat, ist zwischen der Nabe 21 und der Seitenplatte 22 angebracht
und wirkt als der Hysteresemechanismus.
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht,
die eine detaillierte Struktur des Schubelements 30 der
Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zeigt. 4 ist eine vergrößerte Draufsicht auf das Schubelement 30.
Wie es in 3 gezeigt ist, enthält das Schubelement 30 ein
erstes Schubelement 31A, ein zweites Schubelement 31B, erste
Reibelemente 32A und 32B, die jeweils als Elemente
mit hoher Reibung dienen, zweite Reibelemente 35A und 35B,
die jeweils als Elemente mit niedriger Reibung dienen, Steuerplatten 33A, 33B und 33C,
einen Anschlagstift 34 und Scheibenfedern 36 und 37.
Das erste Schubelement 31A ist auf einer ersten Seite des
Flanschbereichs 21A angeordnet, wo die erste Seitenplatte 22A vorgesehen
ist, und das zweite Schubelement 31B ist auf einer zweiten Seite
des Flanschbereichs 21A angeordnet, wo die zweiten Seitenplatte 22B vor gesehen
ist. Die ersten Reibelemente 32A und 32B stellen
eine Berührung zu
dem ersten und dem zweiten Schubelement 31A bzw. 31B her.
Die zweiten Reibelemente 35A und 35B stellen eine
Berührung
zu dem Flanschbereich 21A der Nabe 21 her. Die
Steuerplatten 33A, 33B und 33C sind zwischen
den ersten Reibelementen 32A und 32B und den zweiten
Reibelementen 35A und 35B angeordnet. Genaugenommen,
wie es in 3 dargestellt ist, sind die
Steuerplatten 33A und 33C zwischen dem ersten
Reibelement 32A und dem zweiten Reibelement 35A angeordnet
und die Steuerplatte 33B ist zwischen dem ersten Reibelement 32B und
dem zweiten Reibelement 35B angeordnet. Der Anschlagstift 34 ist
vorgesehen zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Abstands zwischen
den Steuerplatten 33A und 33B.
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Die
ersten Reibelemente 32A und 32B (Elemente mit
hoher Reibung) werden durch die Scheibenfedern 36 so vorbelastet,
dass sie jeweils mit dem ersten bzw. dem zweiten Schubelement 31A bzw. 31B in
Eingriff sind, wodurch sie eine große Hysterese erzeugen (d.h.
zweiter Hysteresemechanismus). Die mehreren Scheibenfedern 36,
die in Serie angeordnet sind, können
eine erforderliche Federlast mit Materialien mit geringen Kosten
sicherstellen.
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Genauer,
wie es in 3 dargestellt ist, liegt eine
Zwischenplatte 36A zwischen den zwei Scheibenfedern 36.
Die zwei Scheibenfedern 36 stellen an jeweiligen inneren
Seiten mit der Zwischenplatte 36A einen Kontakt her. Entsprechend
kann unter Verwendung einer anfänglichen
Auslenkung der Scheibenfedern 36 eine vorbelastende Kraft,
die insgesamt durch die zwei Scheibenfedern 36 erzeugt
wird, verstärkt
werden. Ferner, wie es in 3 dargestellt
ist, ist eine Breite A in einer radialen Richtung von einem Berührungspunkt
der Zwischenplatte 36A zu der Scheibenfeder 36 zu
einem radial äußeren Endbereich
der Zwischenplatte 36A als gleich oder kleiner als 60 %
einer Breite B in der Radialrichtung der Scheibenfeder 36 definiert.
Als eine Folge unterscheidet sich eine Höhe X der Scheibenfeder 36,
die im Falle einer normalen Anordnung von ihnen erhalten wird, wie
es sie in 6A dargestellt ist, deutlich von
einer Höhe
Y, die im Falle einer falschen Anordnung erhalten wird, wie sie
in 6B dargestellt ist, bei der eine der Scheibenfedern 36 in
einer Richtung entgegengesetzt zur korrekten Richtung montiert wird,
wodurch verhindert wird, dass die Scheibenfeder 36 in einer
entgegengesetzten Richtung zusammengebaut wird.
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Die
zweiten Reibelemente (Elemente mit geringer Reibung) 35A und 35B werden
durch die Scheibenfeder 37 vorbelastet, die zwischen den Steuerplatten 33A und 33C angeordnet
ist, so dass sie in Reibeingriff mit dem Flanschbereich 21A der Nabe 21 sind.
Ferner ist ein Zwischenraum (d.h. Spiel) L, wie es in 4 gezeigt
ist, ausgebildet in einer Rotationsrichtung der Absorptionseinrichtung 1, zwischen
dem Anschlagstift 34 und einem Durchgangsloch, in das der
Anschlagstift eingeführt
wird, das am Flanschbereich 21A der Nabe 21 geformt
ist. Ein Reibkoeffizient der zweiten Reibelemente 35A und 35B ist
kleiner als derjenige der ersten Reibelemente 32A und 32B.
Somit wird zum Zeitpunkt, zu dem eine Torsion in einer Umfangsrichtung
der Absorptionseinrichtung erhalten wird, die kleine Hysterese durch
den ersten Hysteresemechanismus erzeugt, ehe der zweite Hysteresemechanismus
die große
Hysterese erzeugt, wenn ein Relativtorsionswinkel (d.h. Relativrotationswinkel)
zwischen den Steuerplatten 33A und 33C und der
Nabe 21 innerhalb eines Bereichs eines vorbestimmten Winkels
ist, der dem Zwischenraum L in der Rotationsrichtung der Absorptionseinrichtung 1 entspricht
(d.h. dem ersten Hysteresemechanismus).
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Die
Reibelemente 32A, 32B, 35A und 35B sind
geeignet durch konkav-konvexe Oberflächenmuster (d.h. Reiboberflächen) jeweils
gebildet. Beispielsweise ist ein radialer Kanal ausgebildet, dass
er sich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite
jedes Reibelements erstreckt, wodurch eine Fähigkeit verbessert wird, Abrasionsstaub
und Ähnliches
abzuführen,
so dass eine Beeinträchtigung der
Hysteresefunktion mit der Zeit verringert wird.
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In
den Fällen,
in denen ein Verhältnis
der durch den ersten Hysteresemechanismus (kleine Hysterese) erzeugten
Hysterese zu der Hysterese, die durch den zweiten Hysteresemechanismus
(große
Hysterese) erzeugt wird, definiert ist, dass es beispielsweise 1,5
oder mehr ist, wird der erste Hysteresemechanismus in einem normalen
Zustand, wie zum Beispiel einem normalen Antriebszustand eines Motors,
aktiviert, und dann wird der zweite Hysteresemechanismus zum Zeitpunkt
des An- oder Abschaltens des Motors aktiviert.
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Eine
Arbeitsweise der Drehmomentenfluktuationsabsorptionseinrichtung 1 mit
der vorher beschriebenen Struktur wird unter Bezugnahme auf ein Hysteresecharakteristikdiagramm,
das in 5 dargestellt ist, erklärt. Im Fall einer erhöhten Amplitude übersteigt
ein Wert des relativen Torsionswinkels (d.h. des relativen Rotationswinkels)
zwischen den Steuerplatten 33A und 33B und der
Nabe 21 denjenigen von einem vorbestimmten Winkel, der
dem Zwischenraum L in 4 entspricht. Somit wird der zweite
Hysteresemechanismus zusätzlich
zu dem ersten Hysteresemechanismus aktiviert. Zu diesem Zeitpunkt
wird die große
Hysterese erzeugt, wie es durch „b" in 5 gezeigt
ist, da die Hysterese durch den zweiten Hysteresemechanismus der
Hysterese durch den ersten Hysteresemechanismus aufaddiert wird.
Zum Zeitpunkt des Motorstarts rutschen die ersten Reibelemente 32A und 32B,
so dass sie dadurch die Anzahl der Resonanzumdrehungen verringern, was
zu einem Verhindern der Resonanz führt.
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Andererseits
liegt zum Zeitpunkt einer normalen Fahrt eines Fahrzeugs und Ähnlichem,
d.h. wenn das Fluktuationsdrehmoment innerhalb eines vorbestimmten
Werts ist, der Relativtorsionswinkel zwischen den Steuerplatten 33A und 33B und
der Nabe 21 innerhalb des Bereichs des vorbestimmten Winkels,
der dem Zwischenraum L in 4 entspricht.
Somit wird nur der erste Hysteresemechanismus aktiviert. Zu diesem
Zeitpunkt wird nur die kleine Hysterese durch den ersten Hysteresemechanismus erzeugt,
wie es durch „a" in 5 gezeigt
ist.
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Wie
oben erwähnt,
kann gemäß der beschriebenen
Ausführungsform
ein übermäßiges Drehmoment,
wie zum Beispiel die Resonanz, durch die kompakte Struktur mit geringen
Kosten verhindert werden. Dies liegt daran, dass die mehrstufige
Hysteresefunktion auf der inneren Umfangsseite des Dämpfermechanismus
vorgesehen wird, so dass ein Begrenzungsmechanismus weggelassen
werden kann.
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Ferner
sind gemäß der vorher
erwähnten Ausführungsform
die mehreren Scheibenfedern 36 in Serie angeordnet, da
sie dadurch herausragende Stabilität und Dauerhaftigkeit ebenso
wie geringe Kosten erzielen.