DE102010000547A1 - Entkopplungselement und Schaltgetriebebetätigungseinrichtung mit einem solchen Entkopplungselement - Google Patents

Entkopplungselement und Schaltgetriebebetätigungseinrichtung mit einem solchen Entkopplungselement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Entkopplungselement und eine Schaltgetriebebetätigungseinrichtung mit einem solchen Entkopplungselement. Das Entkopplungselement dient zur Entkopplung von in Kraftübertragungszügen von Handschaltvorrichtungen vorhandenen Schwingungen. Das Entkopplungselement unterdrückt unter Nutzung eines Spiels Schwingungen unterhalb einer Mindestamplitude durch wenigstens eine Wegaufnahme. Eine magnetische Kraft ist in einem das Spiel schaffenden Spalt ausgebildet. Die magnetische Kraft stößt einen ersten Kraftübertragungszug von einem zweiten Kraftübertragungszug entgegen der zu entkoppelnden Schwingrichtung ab.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entkopplungselement, das in Kraftübertragungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen zwischen Schalthebeln und Schaltgetrieben eingesetzt werden kann. Zwischen einem Schalthebel und einem Schaltgetriebe befindet sich in der Regel ein Übertragungsmechanismus, über den Schwingungen und Vibrationen aus dem Schaltgetriebe und aus dem Schalthebel auf das jeweils andere Bauteil übertragen werden. Ein Entkopplungselement sorgt für die Entkopplung eines gewissen Spektrums der Schwingungen und der Vibrationen.
  • Stand der Technik
  • In der Absicht, den Fahrkomfort für die Fahrer von Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben zu steigern, gibt es langjährige Versuche, die Vibrationen zu dämpfen oder zu unterbinden. In diesem Zusammenhang ist die DE 10 2007 032 681 A1 (Anmelderin: GM Global Technology Operations Inc.; Anmeldetag 13.07.2007) interessant, denn sie beschreibt in grundsätzlichen Worten anhand von zwei Dämpfungselementen, wo die Dämpfungselemente in der Betätigungsvorrichtung für ein Schaltgetriebe eingesetzt werden können. In der Ausführungsform nach 6 wird vorgeschlagen, einen zylinderförmigen Elastomerblock anvulkanisiert zwischen Schalthebelgewicht und Schalthebel in der Betätigungsvorrichtung anzuordnen. Die Überlegung, elastische Elemente an irgendeiner Stelle der Kraftübertragungsvorrichtung entlang der Kraftrichtung zu positionieren, lässt sich auch der DE 103 24 224 A1 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG; Anmeldetag 28.05.2003), der DE 10 2004 043 109 A1 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG et. al.; Anmeldetag 07.09.2004) und der DE 37 03 290 A1 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG; Anmeldetag 04.02.1987) entnehmen. Die DE 103 24 224 A1 schlägt vor, reihum mehrere elastische Elemente in der Form eines elastomechanischen Tiefpasses auf einer Trägerplatte senkrecht so anzuordnen, dass die elastischen Elemente, die das Aussehen von elastischen zylindrischen Rollen haben, als Masse-Feder-System von Massenelementen wirken können. Ähnlich zeigt die DE 10 2004 043 109 A1 mehrere elastische Anschlagsflächen, die eine Schwenkebene in einer Schalthülse begrenzen sollen. Die Schalthülse ist mit einer Schaltwelle verbunden. Schwenkbewegungen eines Schaltzapfens innerhalb der Schalthülse werden durch die elastischen Anschlagsflächen in dämpfender Weise begrenzt. Die DE 37 03 290 A1 schlägt weitergehend vor, den elastischen Dämpfungskörper mit unterschiedlichen Federkoeffizienten auszustatten, sodass auf einem kurzen Wegstück eine welch federnde Dämpfung zunächst möglich ist, anschließend soll der Dämpfungskörper eine starke Federprogression haben.
  • Anstelle der Dämpfung innerhalb der Kraftübertragungseinrichtung der Betätigungsvorrichtung ist es auch aus der DE 33 34 621 A1 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG; Anmeldetag 24.09.1983) und der US 2004 074 329 A1 (Erfinder: Thoreson; Anmelder: Volvo Lastvagner AB; Prioritätstag 07.03.2001) bekannt, die Betätigungseinrichtung an einer geeigneten Stelle wie dem Schalthebel elastisch gedämpft abzustützen bzw. zu lagern. Durch diese Maßnahme wird eine gewisse Entkopplung zwischen Chassis des Fahrzeuges und dem abgestützten Bauteil der Betätigungsvorrichtung hergestellt.
  • Anstelle der ausschließlichen Verwendung von Elastomeren ist es auch aus der DE 38 17 990 A1 bzw. ihrem Familienmitglied EP 344 416 A2 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG; Prioritätstag 27.05.1988) bekannt, die Schwingungsdämpfung durch ein leichtgängiges aber dauerhaft geschmiertes Führungsrohr herzustellen. Eine weitergehende Art eine Schwingungsdämpfung zu realisieren kann den beiden Druckschriften EP 1 319 872 A1 und DE 101 61 699 C1 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG; Anmeldetag 15.12.2001) entnornmen werden, wo vorgeschlagen wird, einen Spaltabstand um eine Zunge herum, die an einem Ende an einem Außenhebel angebunden ist, vorzuhalten, sodass sich in Bezug auf einen anzuschließenden Schaltknauf eines Handschalthebels ein elastomechanischer Tiefpassfilter ausbildet, damit Komfort mindernde höherfrequente Schaltstörungen nicht in einer Fahrerhand eines Kraftfahrzeuges bemerkt werden.
  • Die zuvor benannten Veröffentlichungen gelten durch ihre Benennung als vollinhaltlich in Bezug auf die Ausgestaltung von möglichen Kraftfahrzeugschaltübertragungseinrichtungen, z. B. mit einem Schalthebel, in die vorliegende Erfindungsbeschreibung inkludiert. Aus Lesbarkeitsgründen wird nicht mehr jedes einzelne Kraftübertragungssystem vollumfänglich detailliert diskutiert. Die Referenzen ersetzen die Beschreibung möglicher Stangen- und Seilzugsysteme an Handschaltgetrieben und halbautomatisierten Getrieben.
  • Alle dargestellten Dämpfungs- und Filtermaßnahmen greifen auf die dämpfende Wirkung einer elastomechanischen Verbindung unter Nutzung eines Bauteils wie einem Elastomer, einem Kautschuk oder einem metallischen Federkoeffizienten zurück. Insbesondere die höherfrequenten Schwingungen sollen wirksam unterdrückt werden. Werden sämtliche Kräfte und insbesondere die höherfrequenten Schwingungen in einen Körper, zum Beispiel in ein Gummi, eingeleitet, so findet eine permanente Energieumsetzung in dem aufnehmenden Bauteil statt, was zur Folge hat, dass das Dämpfungselement oder die dämpfenden Bauteile eine permanente Alterung erfahren. Ein Elastomer wird im Laufe der Zeit spröde. Die Versprödung kann zu permanenten Schäden im Dämpfungsglied führen.
  • Zur Steigerung des Fahrkomforts steht es inzwischen außer Zweifel, dass störende Vibrationen möglichst gut unterdrückt werden sollen. Es besteht aber durchaus immer noch ein Bedarf, weiterentwickelte dämpfende oder entkoppelnde Elemente für Betätigungseinrichtungen von Schaltgetrieben in Kraftfahrzeugen unterbreiten zu können.
  • Verlässt man also gedanklich das Gebiet der Schaltgetriebe und Betätigungseinrichtungen und blickt sich anderweitig um, so sind viele dämpfende Systeme bekannt, die in unterschiedlichen Abwandlungen mit Schwingungs- bzw. Stoßdämpfern für Kraftfahrzeugfahrwerksaufhängungen Ähnlichkeiten haben. Beispielhaft sei auf die US 2005 284 714 A1 (Anmelder: Delphi Technologies Inc.; Anmeldetag 20.12.2004; Prioritätstag 29.06.2004), DE 10 2007 014 247 B4 (Anmelder: ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN, Anmeldetag 24.03.2007), EP 1 245 854 A2 (Anmelder: Delphi Technologies Inc., Anmeldetag 12.03.2002; Prioritätstag 28.03.2001), CN 1 603 650 A (Anmelder: Lou Hongwei, Anmeldetag 17.11.2004) und JP 2008 018 774 A (Anmelder: RAILWAY TECHNICAL RES INST et. al.; Anmeldetag 11.07.2006) verwiesen. Die hydraulischen Dämpfungssysteme erscheinen unbrauchbar für mechanische Übertragungseinrichtungen auf Seilzug- und Stangenzugbasis. Ein weiteres interessantes System lässt sich der JP 60 005 402 (Anmelderin: Nippon Columbia; Anmeldetag 16.05.1984) entnehmen, demnach das lose Ende einer Nachführvorrichtung bei Spuren in Plattenaufnahmegeräten durch magnetische Felder bedampft werden kann. Durch eine elektromagnetische Steuerung wird Vibrationsenergie in einem eigenständigen Dämpfer aufgenommen. Es ist jedoch unklar, wie das für die Unterhaltungselektronik beschriebene System auf eine mobile Anwendung kraftfahrzeugtauglich übertragen werden kann, so müssen zum Schalten eines Handschaltgetriebes ausreichende Schaltkräfte übertragbar sein.
  • Problemstellung
  • Auf Grundlage der bisherigen Kraftfahrzeugdämpfungsvorrichtungen in Schaltbetätigungseinrichtungen eine Weiterentwicklung zu betreiben, erscheint bei den meisten Ansätzen nur die Bearbeitung bestehender Probleme fortzuführen, ohne grundlegender zu hinterfragen, wie ein weniger alterungsanfälliges Entkopplungssystem in einer Betätigungseinrichtung geschaffen werden kann, das sehr gut dimensionierbar sein soll.
  • Erfindungsbeschreibung
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Entkopplungselement nach Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Betätigungseinrichtung ist Anspruch 13 zu entnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den anhängigen Ansprüchen entnehmen.
  • Als Entkopplungselement wird eine Vorrichtung bezeichnet, die zwischen Schaltmimik und Schaltgetriebe, insbesondere Handschalthebel und Handschaltgetriebe, anzuordnen ist, über die die Schaltkraft bzw. die Schaltposition eines Schalthebels auf die Gang- und/oder Gassenwahl in einem Getriebe übertragen werden kann. Das Entkopplungselement arbeitet mit wenigstens einem Kraftübertragungszug, der die Verbindung zwischen dem deloziert angeordneten Schalthebel und dem Getriebe im Antriebsstrang herstellt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird als Kraftübertragungszug ein Verbindungsmittel zwischen Schalteinleithebel und Schaltgetriebe bezeichnet. Das Verbindungsmittel kann als Seilzugsystem ausgestaltet sein. Das Verbindungsmittel kann auch als Schaltgestänge ausgebildet sein. In Abhängigkeit des Verbindungsmittels treten unterschiedliche Schwingungen in der Schaltvorrichtung auf. Das Entkopplungsmittel ist auf die Art des Verbindungsmittels, insbesondere die durch die Eigenmasse hervorgerufenen Eigenschwingungen und die durch die Masse übertragbaren Schwingungen und Vibrationen, abgestimmt. Das Entkopplungselement ist vorteilhafterweise mehrteilig aufgebaut. Die Schaltkraft bzw. die Schaltbewegung wird über einen Kraftübertragungszug in das Entkopplungselement eingeleitet. Somit kann zumindest das Ende des Kraftübertragungszugs noch als Teil des Entkopplungselements betrachtet werden. Als Kraftübertragungszug wird eine Verbindung bezeichnet, über die eine ausreichende Schaltkraft entweder schiebend oder ziehend oder sowohl ziehend als auch schiebend übertragen werden kann. In manchen Schaltgetrieben ist von dem Schalteinleithebel auf das Schaltgetriebe eine Schaltkraft in der Größenordnung von ca. 250 N zu übertragen, z. B. unter Zuhilfenahme eines Übersetzungsgetriebes in dem Schalthebel. Das erfindungsgemäße Entkopplungselement ist dem Prinzip nach so gestaltet, dass es Schaltkräfte von mehr als 250 N übertragen kann.
  • Das Entkopplungselement setzt sich mehrteilig zusammen. In dem Entkopplungselement ist ein Schwingungsunterdrücker vorhanden. Der Schwingungsunterdrücker kann auch als Vibrationsunterdrücker bezeichnet werden. Teil des Entkopplungselements ist der Schwingungsunterdrücker. Der Schwingungsunterdrücker ist vorteilhafterweise länglich gestaltet und formt den Kraftübertragungszug, z. B. den Seilzug, das Schaltseil oder das Schaltgestänge, in einem Abschnitt fort. Der Kraftübertragungszug ist folglich ebenfalls mehrteilig ausgestaltet. Diesseits und jenseits des Schwingungsunterdrückers ist ein Teil des Kraftübertragungszugs vorhanden; der Kraftübertragungszug besteht somit aus zwei Teilen.
  • Die in dem Schaltknauf von Handschaltvorrichtungen durch den Fahrer von Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben häufig wahrgenommenen Schwingungen werden mit Hilfe des Entkopplungselements unterdrückt. Die Vibrationen in dem Schaltknauf lassen sich durch das Entkopplungselement in einem bestimmten Frequenzspektrum und innerhalb von bestimmten Amplituden gut abmildern, idealerweise vollkommen unterdrücken. Es handelt sich bei dem Entkopplungselement somit um eine Art mechanischen Filter für Vibrationen oder Schwingungen in dem Kraftübertragungszug. Gleichzeitig überträgt das Entkopplungselement die regulären Schaltbewegungen zur Wahl einer Gasse oder eines Ganges des Schaltgetriebes ohne Schwierigkeiten. Die in dem Kraftübertragungszug vorhandenen Schwingungen können als zurückgelegter Weg des Kraftübertragungszuges angesehen werden. Zur Schaffung einer Aufnahme für den Weg des Kraftübertragungszuges, der aufgrund von Vibrationen und Schwingungen unerwünscht auf die Handschaltvorrichtung übertragen wird, bietet das Entkopplungselement ein Spiel. Als Spiel wird ein Abstand bezeichnet, der innerhalb des Entkopplungselements ausgebildet ist, um hierin Bewegungen bzw. Wegstrecken aufnehmen zu können, ohne diese auf das andere Ende der gesamten Vorrichtung, d. h. entweder auf das Getriebe oder auf die Handschaltvorrichtung, zu übertragen. Durch das Spiel wird ein gewisser Spalt geschaffen. Der Spalt kann bei besonders vorteilhaften Ausgestaltungen mehrfach auftreten. Eine magnetische Kraft wirkt dem Spiel entgegen. Durch den Spalt wird eine erste Hälfte des Kraftübertragungszuges von einer zweiten Hälfte des Kraftübertragungszuges getrennt. Vereinfacht kann daher von einem ersten Kraftübertragungszug und einem zweiten Kraftübertragungszug gesprochen werden. Die Schwingungen auf dem Kraftübertragungszug haben gewisse Schwingrichtungen. Die magnetische Kraft in dem Spiel wirkt wenigstens einer der Schwingrichtungen entgegen.
  • Das Entkopplungselement kann Teil einer Betätigungsvorrichtung eines Schaltgetriebes sein. Die Betätigungsvorrichtung wirkt auf das Schaltgetriebe ein. Die Betätigungsvorrichtung ist dafür da, dass eine Schaltkraft von einem Schalthebel auf das Schaltgetriebe zu übertragen ist. Zur Entkopplung von Vibrationen und Schwingungen ist das Entkopplungselement vorgesehen. Vibrationen können sowohl vom Schalthebel auf das Schaltgetriebe als auch vom Schaltgetriebe auf den Schalthebel übertragen werden. Das Entkopplungselement reduziert die Vibrationen. Hierzu wird mit Hilfe des Entkopplungselements ein Spalt zwischen den Kraftübertragungszügen vorgesehen. Der Spalt ist vorteilhaft in dem Entkopplungselement ausgebildet. Vibrationen wirken sich auf die Größe des Spalts aus. Das Spiel in dem Entkopplungselement variiert somit. Mit Hilfe des Spaltes wird die Vibration in eine Zugrichtung unterdrückt, wobei als Unterdrückung auch merkliche Abmilderungen bezeichnet werden. Der Begriff „Zugrichtung” bezeichnet die Bewegungsrichtung, in der eine Schaltbewegung zu übertragen ist. Sofern das Entkopplungselement einen runden Abschnitt hat, ist es insbesondere fertigungstechnisch vorteilhaft, wenn der Spalt als Ringspalt ausgestaltet ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung lassen sich den nachstehenden Erörterungen entnehmen.
  • Ein einzelner Kraftübertragungszug ist häufig als länglicher Gegenstand gestaltet. Die längliche Form des Kraftübertragungszuges ergibt sich dadurch, dass der Kraftübertragungszug eine Schaltstange oder ein Schaltseil sein kann. Mischformen zwischen Schaltstange und Schaltseil sind ebenfalls für einen Kraftübertragungszug vorstellbar und möglich. So fallen in die Kategorie der Schaltseile auch solche Systeme, die als Bowdenzüge oder als Flexray-Seile bezeichnet werden können. Die Flexray-Seile sind kugelgelagerte Bowdenzüge in Umhüllungen. Der Kraftübertragungszug überträgt eine Schaltkraft in axialer Richtung durch Zug oder Schub. Der erste Teil des Entkopplungselementes wirkt hülsenartig. Der innerste Teil des Entkopplungselements kann auch als Schwingungsunterdrücker bezeichnet werden. Der hülsenartige Schwingungsunterdrücker fasst jeweils an seinen Enden einen Kraftübertragungszug ein. Der Schwingungsunterdrücker ist rohrartig. Der Schwingungsunterdrücker hat die Form einer Kanüle. In den Schwingungsunterdrücker münden zwei Enden, und zwar je ein Ende jeweils eines Kraftübertragungszugs. Die Schaltkraft wird über den ersten Kraftübertragungszug in das eine Ende des Schwingungsunterdrückers eingeleitet, um aus dem anderen Ende in den zweiten Kraftübertragungszug weitergeleitet zu werden. Das Gehäuse des Schwingungsunterdrückers wird zur Übertragung der Schaltbewegung genutzt. Innerhalb des Schwingungsunterdrückers ist ein ausreichender Hohlraum vorhanden, in dem nicht zu übertragende Ausgleichsbewegungen leer laufen können.
  • Unter einem weiteren Blickwinkel lässt sich festhalten, dass sich die magnetische Kraft in dem Spiel des Entkopplungselements sowohl durch Permanentmagneten als auch durch Elektromagneten einstellen lässt. Während durch Permanentmagnete eine fixe elektromagnetische Kraft in dem Spalt ausgebildet ist, lässt sich mit Hilfe von Elektromagneten eine aktive Dämpfung realisieren. Bei stärkeren Vibrationen, zum Beispiel durch das Befahren des Fahrzeugs von Schotterstrecken, kann der Elektromagnet in dem Entkopplungselement stärker eingestellt werden. Ähnlich lässt sich die Schwingung in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit stärker oder schwächer dämpfen. Hierzu lässt sich der Elektromagnet bestromen. In dem Entkopplungselement sind in einer Ausgestaltung wenigstens zwei Magnete vorhanden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn es drei Magnete gibt. Einzelne Magnete aus der Gruppe der zwei bzw. drei Magnete können Permanentmagnete oder Elektromagnete sein. Es lässt sich auch das Entkopplungselement durch die Verwendung zweier Permanentmagnete und einem Elektromagneten realisieren. Der Elektromagnet kann zwischen den beiden Permanentmagneten in dem Entkopplungselement angeordnet sein. Alternativ lassen sich auch zwei Elektromagnete seitlich neben einem Permanentmagneten anordnen. In weiteren alternativen Ausgestaltungen finden entweder nur Permanentmagnete oder nur Elektromagnete in dem Entkopplungselement Verwendung. Mit Hilfe der Magneten wird über dem Spalt eine abstoßende Kraft ausgebildet. Hierzu werden die Polaritäten der Magnete so genutzt, dass auf Oberflächen der Permanentmagnete abstoßende Polaritäten vorhanden sind. So bildet sich eine abstoßende Kraft über den Spalt aus. Zwei Magnete lassen sich seitlich zu einer Gruppe Magneten anordnen. Ein Magnet schwebt sozusagen zwischen zwei anderen Magneten. Das Entkopplungselement schafft somit eine Gleitfläche für wenigstens eine Bewegungsrichtung. In wenigstens eine Bewegungsrichtung ist einer der Magnete beweglich gelagert. Um diese Bewegungsrichtung lässt sich eine Vibration oder eine Schwingung unterdrücken. In einer Ausgestaltung sind die Magneten entlang einer Achse aufgereiht. Die Magnete sind in diesem Fall axial entlang einer Hauptbewegungsrichtung des Kraftübertragungszuges angeordnet.
  • Die Ausgestaltung mit einem Elektromagneten hat den Vorteil, dass durch eine unterschiedliche elektrische Bestromung eine unterschiedliche elektromagnetische Kraft in dem Spalt ausgebildet werden kann. Es kann ein Regelalgorithmus vorgesehen werden, damit die Bestromung, die Stärke des elektrischen Stroms, einem äußeren Parameter angepasst wird. Die Bestromung kann zum Beispiel den Erschütterungen des Fahrzeugs, Vibrationen im Antriebsstrang, Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine oder Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs angepasst werden. Die Ausgestaltung mit Permanentmagneten an Stelle der Elektromagneten vereinfacht das Entkopplungselement. Es müssen keine Kabel an die Magneten herangeführt werden. Das System mit Permanentmagneten ist fehlerunanfälliger.
  • Das Entkopplungselement hat nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wenigstens zwei hülsenartige Teile. Die Teile können zusammengefügt wenigstens eines der Enden eines Kraftübertragungszugs einspannen. Die Teile halten jeweils ein Ende des ihm zugeordneten Kraftübertragungszugs. Die Kraftübertragungszüge, insbesondere wenn es Seilzüge sind, können in einem Klemmsystem in dem hülsenartigen Teil angeordnet sein.
  • Das Entkopplungselement lässt sich als Spielelement in fluchtender Verlängerung des Kraftübertragungszuges betrachten. Der Kraftübertragungszug bildet eine Flucht. Die Flucht wird durch das Entkopplungselement fortgesetzt. Das Entkopplungselement hat, insbesondere wenn wenigstens drei Magnete verwendet werden, zwei Spiele in seinem Inneren. Die Spiele sind hintereinander angeordnet. Die Spiele können in fluchtender Verlängerung des Kraftübertragungszuges liegen. Das Entkopplungselement beansprucht nahezu den gleichen Raum wie ein alternativ an gleicher Stelle anzuordnender Kraftübertragungszug herkömmlicher Bauart.
  • Das Entkopplungselement hat einen Schwingkörper. Der Schwingkörper liegt zwischen dem Spiel. Der Schwingkörper selber kann ein Magnet sein. Der Schwingkörper liegt mittig zwischen weiteren Magneten. Der Schwingkörper ist in diesem Fall ein Zentralmagnet. Durch die beiden vorhandenen Spiele schafft der Schwingkörper zwei Ausgleichsbewegungen in unterschiedliche Richtungen, vorzugsweise in Richtungen, die zueinander um 180° gedreht vorliegen. Durch die Bewegungen des Schwingkörpers verändert sich das Spiel zwischen den Magneten. Bewegungen in der Schaltvorrichtung werden somit berührungslos aufgenommen. Kurze Bewegungen in Kraftübertragungszügen, die häufig hochfrequente Schwingungen sind, lassen sich ohne Alterungserscheinungen aufgrund der Bewegungen bzw. des Spiels abfangen.
  • Ein Teil des Entkopplungselements, insbesondere der Schwingungsunterdrücker, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung hülsenartig gestaltet. In dieser Hülse ist wenigstens einer der Magneten ortsfest gelagert. Der Magnet ist in einer Ausgestaltung mit einem ihn durchstoßenden Loch ausgestattet. Das Loch sitzt mittig in dem Magneten. Der Magnet umringt somit den Kraftübertragungszug. Das Entkopplungselement ist sehr kompakt aufgebaut.
  • Wird die gesamte Kraftübertragungsstrecke betrachtet, so ist festzustellen, dass der Kraftübertragungszug geteilt ist. Isst der Kraftübertragungszug geteilt, so lagert wenigstens ein Magnet jeweils auf einem Kraftübertragungszug, wenn zwei Bewegungsrichtungen gedämpft werden sollen. Die Magneten können so angeordnet sein, dass sie schwingbeweglich oder längsbeweglich angeordnet sind. Ein weiterer Magnet ist zentrisch zwischen den Kraftübertragungszügen eingespannt. Der Magnet ist zentral zwischen den beiden Kraftübertragungszügen montiert. Der Magnet befindet sich zwischen den beiden Kraftübertragungszügen. Zwei Kraftübertragungszüge durchstoßen jeweils einen Magneten. Ein weiterer Magnet befindet sich zwischen den beiden Kraftübertragungszügen.
  • Nach einem weiteren interessanten Aspekt ist hervorzuheben, dass sich auf dem Ende eines Kraftübertragungszugs ein Fortsatz anbringen lässt, der vorzugsweise aus einem nichtmetallischen Material, insbesondere aus einem nicht magnetisierbaren Material, gefertigt ist. Der Kraftübertragungszug, der aus einem Metall gefertigt sein kann, hat an seiner Spitze ein Kunststoffteil, das durch eine geeignete Fügetechnik, wie Verschrauben, Aufspritzen oder durch einen Klemmsitz, befestigt eine Verlängerung des Endes des Kraftübertragungszuges darstellt. Der Fortsatz ist zur Aufnahme wenigstens eines Magneten bestimmt. Der Fortsatz lässt sich gestuft oder Umschließungsraum bildend gestalten. Der Fortsatz bietet in einer Ausgestaltung wenigstens einen Ringraum. In dem Ringraum lagert einer der Magnete. Der Fortsatz kann als Spulenkörper für einen Elektromagneten genutzt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt lässt sich der Fortsatz als Spritzgussteil, insbesondere Kunststoffspritzgussteil, mit integrierten Distanzscheiben gestalten. Nach einem ebenfalls interessanten Aspekt lassen sich seitlich neben wenigstens einem Magneten anzusiedelnde Distanzscheiben in sich in Bewegungsrichtung erstreckender Form aufreihen. Unter anderem mit Hilfe der Distanzscheiben kann das Kraftverhalten des Entkopplungselements einstellbar sein.
  • Für die Förderung der Montage können die Enden der Kraftübertragungszüge so ausgestaltet sein, dass das Entkopplungselement leicht und einfach an den Schalthebel und das Schaltgetriebe befestigt werden kann. Hierzu hat das Entkopplungselement am Ende seiner Kraftübertragungszüge einen Kugelgelenkkopf oder in alternativer Ausgestaltung eine starre Anbindung. Die Kraftübertragungszüge münden in starre Anbindungen.
  • Die Kraftübertragungszüge sind hülsenartig umfasst. In einer Ausgestaltung sind die Kraftübertragungszüge in die hülsenartigen Teile des Entkopplungselements eingeschraubt. Alternativ kann wenigstens einer der Kraftübertragungszüge durch einen Klemmring in dem hülsenartig ihn umgebenden Teil des Entkopplungselements eingepresst sein.
  • Wenn es erwünscht ist, dass die Hülsen leicht zu montieren sind, weisen die Hülsen Fügeelemente auf. Solche Fügeelemente können u. a. Vertiefungen oder Schraubgewinde sein. Die Hülsen werden durch eine umlaufende Sicke, alternativ durch eine Schraubverbindung an weiteren Teilen des Entkopplungselements befestigt.
  • Mit Hilfe des Entkopplungselements lässt sich ein Kraft-Weg-Verhalten zwischen den Kraftübertragungszügen einführen, das ein asymptotisches Verhalten aufweist. In Abhängigkeit des zurückgelegten Weges ändert sich die Kraft. Zunächst ist eine kleine Kraft zu überwinden, die mit zunehmend zurückgelegtem Weg asymptotisch ansteigend zunimmt. Die Kraft entspricht eineindeutig einer Position auf dem zur Verfügung stehenden Weg.
  • Das Entkopplungselement kann nicht nur mit einem Spalt, sondern mit mehreren Spalten realisiert sein. In dem Entkopplungselement wird über jeden Spalt ein eigenes Weg-Kraft-Profil ausgebildet. Hierbei müssen die Weg-Kraft-Profile nicht über jeden Spalt identisch sein. Das einzelne Weg-Kraft-Profil ist auf ein bestimmtes Frequenzspektrum und ein bestimmtes Amplitudenband der zu erwartenden Vibrationen abgestimmt. Die Vibrationen, die in einem Kraftübertragungszug auftreten, können abgestimmt abgemildert werden.
  • Werden mehr als zwei Magneten verwendet, so kann über jeden Spalt zwischen zwei Magneten ein eigenes Kraft-Weg-Profil gestaltet werden, das von den übrigen Kraft-Weg-Profilen abweichen kann. Das Entkopplungselement weist eine mehrfach zusammengesetzte Kraft-Weg-Kurve auf, die sich aus dem Verhalten über jeden einzelnen Spalt ergibt. Bei einer Ausgestaltung mit drei Magneten kann in die eine Vibrationsrichtung eine andere Vibrationsunterdrückung gegeben sein als in die entgegengesetzte Vibrationsrichtung.
  • Wird der Fortsatz aus einem Kunststoffteil, ersatzweise aus einem nicht magnetisierbaren Material, gefertigt und trägt der Fortsatz wenigstens einen Magneten, wobei zugleich die Enden des Gehäuses des Entkopplungselements magnetisierbar sind, sodass Magnetfelder hierdurch verlaufen können, so bildet sich ein Kraftfluss über das Gehäuse aus. Die Magneten stoßen sich untereinander ab. Der Fortsatz führt wenigstens einen Magneten.
  • Werden größere Schaltkräfte über das Entkopplungselement übertragen, so wird das Gehäuse des Entkopplungselements als Kraftübertragungsbauteil genutzt. Der beweglich angeordnete Magnet schiebt im Übrigen ebenfalls den abtriebsseitigen Kraftübertragungszug an. Stellt sich ein kräftemäßiges Gleichgewicht zwischen Schalteinleithebel und Schaltgetriebe ein, so stoßen sich die Magneten wieder voneinander ab und in dem Entkopplungselement ist wenigstens ein Spalt erneut ausgebildet.
  • Wenn der Fortsatz in den zweiten hülsenartigen Teil hineinragt, so bietet der zweite hülsenartige Teil ebenfalls eine Bewegungsführung für den mit dem Fortsatz verlängerten Kraftübertragungszug. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind beide hülsenartigen Teile als Führungsrohre für wenigstens einen Kraftübertragungszug gestaltet. Seitliche Auslenkungen werden durch eine axiale Führung des Fortsatzes verringert, idealerweise unterbunden. Die Querkräfte, die aus den Magneten auf die Kraftübertragungszüge wirken, werden durch die Führungen abgefangen bzw. abgestützt.
  • Das Entkopplungselement ist vorteilhafterweise ein Teil einer Betätigungsvorrichtung, um insbesondere hochfrequente Schwingungen abzufangen, zu mildern oder zu unterdrücken. Bekanntlich lassen sich nicht alle Frequenzen und Amplituden unterdrücken, jedoch ist ein vorteilhaftes Entkopplungselement so gestaltet, dass häufig auftretende, insbesondere schwache Schwingungen abgefangen werden können.
  • Das erfindungsgemäße Entkopplungselement zeichnet sich durch viele Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik aus. In einem ersten Temperaturbereich kann von einem temperaturunabhängigen Verhalten gesprochen werden. Der Hohlraum bzw. der Spalt, über den sich die Magnetfelder ausbreiten können, ist im funktionstechnischen Sinn nicht temperaturabhängig. Die Magneten zeigen über einen ersten Temperaturbereich, der je nach Werkstoff des Magneten unterschiedlich groß sein kann, ein nahezu temperaturunabhängiges Verhalten. Weiterhin unterliegen die Magneten einem sehr geringen Alterungsverhalten. Das Entkopplungselement kann sowohl als langzeitstabil als auch als temperaturstabil beurteilt werden. Das Reibungsverhalten des Entkopplungselementes lässt sich gut einstellen. Durch Materialpaarungen kann in dem Entkopplungselement in einer breiten Bandbreite ein nahezu beliebiges Reibungsverhalten konzipiert werden.
  • Figurenbeschreibung
  • Die Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf beiliegende Figuren genommen wird, die weitere vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung offenbaren, wobei
  • 1 eine Schräglängsansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entkopplungselementes,
  • 2 das Entkopplungselement aus 1 in einer Längsdraufsicht,
  • 3 das Entkopplungselement in einer Längsschnittansicht gemäß Schnitt B-B in 2,
  • 4 einen Ausschnitt ähnlich dem Ausschnitt A aus 3 in einer vergrößerten Darstellung,
  • 5 einen Detailausschnitt ähnlich dem Ausschnitt C aus 4 in einer noch weiter vergrößerten Darstellung,
  • 6 ein Entkopplungselement in einer Längsschnittansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform,
  • 7 ein Entkopplungselement in einer Längsschnittansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform,
  • 8 ein Entkopplungselement in einer Längsschnittansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform,
  • 9 ein Weg-Kraft-Profil wie es über einen der Spalte eines erfindungsgemäßen Entkopplungselements ausgebildet sein kann,
  • 10 in einer Längsdraufsicht von oben eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung mit einem Schaltseil als Kraftübertragungszug und
  • 11 in einer Längsseitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung mit einer Schaltstange als Kraftübertragungszug und einem Elektromagneten zeigt.
  • Nachfolgend werden einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Entkopplungselementes 1 insbesondere anhand der 1 bis 5 und 6, 7 und 8 näher beschrieben.
  • Detailbeschreibung
  • 1 zeigt eine Schräglängsansicht und 2 eine Längsdraufsicht eines erfindungsgemäßen Entkopplungselementes 1. Zunächst wird in der folgenden Beschreibung auf beide Figuren gleichermaßen Bezug genommen. Das Entkopplungselement 1 weist einen ersten Kraftübertragungszug 24 und einen zweiten Kraftübertragungszug 28 auf. Jeder Kraftübertragungszug 24, 28 ist ein länglicher Gegenstand. Von dem zweiten Kraftübertragungszug 28 ist in den 1 bis 3 lediglich ein kleiner Abschnitt dargestellt. Die Kraftübertragungszüge 24, 28 sind Teil einer in 1 und 2 nicht dargestellten Schaltmimik, und zwar einer Handschaltvorrichtung. Eine Handschaltvorrichtung 4 ist jeweils in den 10 und 11 zu sehen, die später beschrieben werden.
  • Das Entkopplungselement 1 umfasst eine Hülse 124. Die Hülse 124 ist eine Rohrhülse. Die Hülse 124 weist wenigstens eine umlaufende Sicke 148 auf. In der dargestellten Ausführungsform weist die Hülse 124 zwei jeweils endlings, also in den Endbereichen, der Hülse 124 angeordnete Sicken 148 auf. Das Entkopplungselement 1 fasst jeweils ein Ende 64 der beiden Kraftübertragungszüge 24, 28 hülsenartig ein.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Kraftübertragungszug 24 als eine Schaltstange 36 ausgebildet. Der erste Kraftübertragungszug 24 ist hülsenseitig in das Entkopplungselement 1 eingeschraubt. Der erste Kraftübertragungszug 24 ist als Gewindenippel ausgeführt. Der zweite Kraftübertragungszug 28 ist als ein Schaltseil 44 ausgebildet. Man könnte einen Kraftübertragungszug 24, 28 auch als Seilstangenbaugruppe bezeichnen. Jeder Kraftübertragungszug 24, 28 überträgt eine Schaltkraft in axialer Richtung 52. Das Attribut „axial” in dem Begriff „axiale Richtung” bezieht sich auf die, nicht notwendigerweise geradlinige, Längserstreckung eines Kraftübertragungszuges 24, 28. Die axiale Richtung 52 ist in 1 durch einen Doppelpfeil symbolisiert. Die Schaltstange 36 kann eine Schaltkraft durch Zug 56 und/oder Schub 60 übertragen. Das Schaltseil 44 kann eine Schaltkraft, insbesondere aufgrund seiner vergleichsweise großen Länge, praktisch nur durch Zug 56 übertragen. Die Schaltkraft 56 in ziehender Weise wird in 1 durch das Pfeilende des Doppelpfeiles der axialen Richtung 52 symbolisiert. Die Schaltkraft als Schub 60 wird in 1 durch das Pfeilende des Doppelpfeiles der axialen Richtung 52 symbolisiert.
  • In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform, kann ein Kraftübertragungszug 24, 28 auch eine rotatorisch wirkende Schaltkraft übertragen. Ein Kraftübertragungszug 24, 28 könnte mit anderen Worten eine Torsionskraft übertragen. Ein Kraftübertragungszug 24, 28 ist in diesem Fall vorteilhaft als ein Torsionsrohr ausgebildet.
  • Der Kraftübertragungszug 24 mündet in einem Gelenkkopf 128, der als ein Kugelgelenkkopf ausgeführt ist. Die Mündungssteile befindet sich an dem von der Hülse 124 abgewandten Ende des ersten Kraftübertragungszuges 24. Der Gelenkkopf 128 könnte alternativ beispielsweise auch als Gabelgelenkkopf ausgeführt sein. Auch andere Ankopplungsarten sind denkbar und möglich. Beispielsweise ist auch eine starre Anbindung an einen Getriebehebel (nicht dargestellt) denkbar und möglich.
  • Die Hülse 124 gibt dem Entkopplungselement 1 eine walzenförmige Erscheinungsform. Die Hülse 124 ist überwiegend zylindrisch. Das mit einer Tonne zu vergleichende Entkopplungselement 1 ist in seinen Randbereichen eingebunden. Einer der Enden 64 des Kraftübertragungszugs 24 ist mit einem Schraubgewinde einer Schraube an dem tonnenförmigen Entkopplungselement angebunden. Insgesamt wirkt das Entkopplungselement 1 wie ein Rohr, das jeweils seitlich eingebunden ist.
  • 3 zeigt das Entkopplungselement 1 in einer Längsschnittansicht gemäß Schnitt B-B in 2, die einen Blick auf den inneren Aufbau des Entkopplungselementes 1, insbesondere auf den Aufbau des Entkopplungselementes 1 innerhalb der Hülse 124 gestattet. Die Schnittdarstellung zeigt die einseitig offene, pfannenförmige Endausbildung des Gelenkkopfes 128, welcher auf den ersten Kraftübertragungszug 24 aufgeschraubt ist.
  • In den Kraftübertragungszügen 24, 28, hier der Schaltstange 36 und dem Schaltseil 44, insbesondere von Handschaltvorrichtungen, insbesondere im Betrieb eines mit einer Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges, in welches das Entkopplungselement 1 einzubauen ist, können je nach Betriebsweise Schwingungen bzw. Vibrationen vorhanden sein. Das Entkopplungselement 1 unterdrückt Schwingungen unterhalb einer Mindestamplitude. Dies gelingt unter Nutzung eines Spiels 96, 100. Die Schwingungsunterdrückung erfolgt durch wenigstens eine Wegaufnahme.
  • Eine magnetische Kraft ist in einem das Spiel 96, 100 schaffenden Spalt 20 ausgebildet. Die magnetische Kraft stößt den ersten Kraftübertragungszug 24 von dem zweiten Kraftübertragungszug 28 entgegen der zu entkoppelnden Schwingrichtung 32 ab. Die Schwingrichtung 32 ist in 3 durch einen Doppelpfeil in Erstreckungsrichtung der beiden Kraftübertragungszüge 24, 28 symbolisiert. Die Schwingrichtung 32 ist in axialer Erstreckung des Entkopplungselements 1 vorgesehen.
  • Das Entkopplungselement 1 erzeugt mit wenigstens einem Permanentmagneten 68 eine über den Spalt 20 ausgebildete abstoßende Kraft. Die dargestellte Ausführungsform weist drei Permanentmagneten 68 auf. Ein Magnet 68 ist ein linker Magnet, ein Magnet 68 ist ein rechter Magnet, zwischen den Magneten 68, 68 ist schwingbeweglich angeordnet ein dritter Magnet 68.
  • Die Hülse 124 ist durch die beiden umlaufenden Sicken 148 an zumindest einem weiteren Teil 156 des Entkopplungselements 1 befestigt. Die dargestellte Ausführungsform weist zwei weitere Teile 156 auf, an denen die Hülse 124 befestigt ist. Die Teile 156 fungieren bei der dargestellten Ausführungsform auch als Magnethalter für die Permanentmagnete 68. Ein Permanentmagnet 68 ist mit seinem Magnethalter fest verbunden, beispielsweise durch Verkleben, Einrasten oder eine Magnethalter-Magnet-Schraubverbindung. Die mittels der Sicken 148 realisierte Klemm- bzw. Quetschverbindung könnte beispielsweise (in einer nicht dargestellten Ausführungsform) auch mittels einer Schraubverbindung realisiert werden.
  • Das Entkopplungselement 1 hat zwei hülsenartige Teile 92. Die hülsenartigen Teile 92 halten zusammengefügt die Enden 64 der Kraftübertragungszüge 24, 28. In der dargestellten Ausführungsform stellen die hülsenartigen Teile 92 gleichzeitig die weiteren Teile 156 dar. Der erste Kraftübertragungszug 24 ist in eines der hülsenartigen Teile 92, und zwar in das in 3 rechte hülsenartige Teil 92, eingeschraubt.
  • Aus der Detailzeichnung in 4, die den Ausschnitt A aus 3 teilweise größer herausgezeichnet darstellt, ist ersichtlich, dass jeweils zwei benachbarte Permanentmagnete 68 einander zugewandte Oberflächen 72 aufweisen, die gegenüberliegend am Spalt 20 vorhanden sind.
  • Die Erzeugung der abstoßenden Kraft gelingt durch Polaritätsidentität auf besagten Oberflächen 72 von jeweils zwei unmittelbar benachbarten Permanentmagneten 68.
  • Wie 4 entnehmbar ist, stellt das Entkopplungselement 1 durch seitliche Lagerung der Permanentmagneten 68 eine Gleitfläche 80 für einen in eine Bewegungsrichtung 84 beweglich gelagerten Permanentmagneten 68 dar. Diese Ausbildung ist größer herausgezeichnet auch in 5 zu sehen.
  • In Zusammenschau der 3 bis 5 sind somit zwei Spiele 96, 100 in dem Entkopplungselement 1 vorhanden. Die zwei Spiele 96, 100 liegen in fluchtender Verlängerung. Zwischen den Spielen 96, 100 ist ein Schwingkörper 108 angeordnet. Auf dem Schwingkörper 108 ist mittig zwischen den beiden weiteren Magneten 68 der mittlere, der dritte Permanentmagnet 68 als Zentralmagnet 112 angeordnet. Der Schwingkörper 108 erstreckt sich axial-beidseitig des Zentralmagneten 112 jeweils in Form einer flanschartigen Erstreckung radial nach außen. Die beiden flanschartigen Erstreckungen bilden einen axial wirkenden Doppelsitz für den Zentralmagneten 112. Die beiden flanschartigen, radial nach außen gehenden Erstreckungen sind als Polkörper ausgebildet. Der Schwingkörper 108 kann durch Spielveränderung eine zweiseitige Ausgleichsbewegung durchführen.
  • In 3 und größer in 4 und teilweise in 5 ist eine axial schlüssig wirkende, beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig wirkende Verbindung 115 zwischen dem Kraftübertragungszug 28 und dem Schwingkörper 108 mit dem Zentralmagneten 112 zu sehen. Eine axiale Relativbewegung zwischen diesen beiden Teilen wird durch diese axial schlüssige Verbindung 115 unterbunden. Die Verbindung 115 ist hier formschlüssig. Die Verbindung 115 könnte auch kraftschlüssig, z. B. mittels einer Schraubverbindung, sein. Somit verbleibt ein Freiheitsgrad der Bewegung, sodass der zweite Kraftübertragungszug 28 in jenem Teil 92 bzw. 156 gleiten kann, durch den er hindurchgeführt ist. Der äußere, den zweiten Kraftübertragungszug 28, das Schaltseil 44, umringende Permanentmagnet 68 ist mit dem besagten (in 3) linken Teil 92 bzw. 156 fest verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Anordnung spiegelbildlich gleichwirkend, d. h. der zweite äußere, einen Schaftteil 113 des Schwingkörpers 108 umringende Permanentmagnet 68 ist mit dem (in 3) rechten Teil 92 bzw. 156 fest verbunden. Die Permanentmagnete 68 sind als Ringmagnete ausgeführt.
  • Ein Schaftspiel 114 in Bewegungsrichtung 84 (3) zwischen dem ersten Kraftübertragungszug 24, dem Gewindenippel 36, (rechts in 3) und dem von dem vom Schwingkörper 108 in Richtung zu dem ersten Kraftübertragungszug 24 hinragenden Schaftteil 113 des Schwingkörpers 108 gibt der Ausgleichsbewegung Raum. Der zweite Kraftübertragungszug 28 leitet im Zentralkanal der linken Hülse 92 gleitbar angeordnet die Vibrationen in den Schwingteil 108 weiter, der sich bei Annäherung links und rechts an dem jeweils benachbarten Permanentmagneten 68 abstößt. Der Schaftteil 113 des Schwingkörpers 108 ist seinerseits im Zentralkanal der rechten Hülse 92 gleitbar angeordnet. Betätigt der Benutzer die (in 3 nicht dargestellte) Handschaltvorrichtung, so kommt es links oder rechts jedenfalls zu einer Annäherung eines der Polkörper des Zentralmagneten 112 an den linken oder rechten Permanentmagneten 68.
  • Der Zentralmagnet 112 kann unter beidseitiger magnetischer Vorspannung zwischen den äußeren Magnetnachbarn 68 verschiebbar eingesperrt sein.
  • Die erwünschte Funktion des solchermaßen aufgebauten magnetisch wirkenden, mechanischen Filters 1 ist dadurch ermöglicht, dass die magnetischen Bremskräfte bei Annäherung an eine der beiden axial außen liegenden Magnetseiten stärker von dieser wegwirkend zu Buche schlagen, während die magnetischen Beschleunigungskräfte wegen der größer werdenden Beabstandung zur jeweils gegenüberliegenden Magnetseite von jener wegwirkend kleiner werden. Im Ergebnis kann die eine Magnetoberfläche 72 den Zentralmagneten 112 und den mit diesem fest verbundenen Schwingkörper 108 stärker bremsen, als die gegenüberliegende Magnetoberfläche 72 den Zentralmagneten 112 von sich weg schieben kann. Diese Abhängigkeit der Magnetkraft von der Spaltgröße, d. h. dem verfügbaren Spielverschiebeweg, ermöglicht die Erzielung der filternden Wirkung des Entkopplungselementes 1.
  • 5 zeigt größer herausgezeichnet den das Spiel 100 ermöglichenden Spalt 20 zwischen dem Zentralmagneten 112, d. h. dem mittleren der drei Permanentmagneten 68, und dem rechten Permanentmagneten 68. Die beiden einander zugewandten Oberflächen 72 des Zentralmagneten 112 einerseits und des rechten Permanentmagneten 68 andererseits stellen Magnetpole mit derselben magnetischen Polarität dar. Beispielsweise könnten beide Magnetpole 72 magnetische Südpole sein. Beide Magnetpole 72 könnten auch magnetische Nordpole sein. Der Schaftteil 113 des Schwingkörpers 108 ist im Zentralkanal des ringförmigen rechten Permanentmagneten 68 vermittels der Gleitfläche 80 gleitbar angeordnet.
  • Wie nunmehr anhand der 1 bis 5 deutlich gemacht wurde, sind in der von dem Entkopplungselement 1 umfassten Hülse 124 zwei der Magneten 68 ortsfest gelagert und zwar sind dies die beiden Permanentmagneten 68 zu beiden Seiten links und rechts neben dem Zentralmagneten 112. Alle Magneten 68 sind als Ringmagneten ausgeführt. „Ortsfest” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die beiden lateralen Permanentmagneten 68 so gelagert sind, dass sie sich relativ zu der Hülse 124, insbesondere in axialer Richtung, nicht verschieben können. Die beiden links und rechts neben dem Zentralmagneten 112 angeordneten Magneten 68, die lateralen Permanentmagneten, umringen den Kraftübertragungszug 28. Dabei umringt der rechte Nachbar 68 des Zentralmagneten 112 den Schaftteil 113 des Schwingkörpers 108, der über die axial formschlüssig wirkende Verbindung 115 einen Teil des zweiten Kraftübertragungszuges 28 bildet.
  • Weiterhin ist damit deutlich gemacht, dass sowohl der Kraftübertragungszug 28 zweiteilig aufgebaut ist als auch Kraftübertragungszug 24, 28 zweiteilig aufgebaut ist. Der Magnet 112 ist auf dem Kraftübertragungszug 28, und zwar auf dem Schwingkörper 28 gelagert. Der Magnet 112 ist schwingbeweglich und längsbeweglich angeordnet, wobei vorzugsweise der Magnet an dem Kraftübertragungszug 24, 28 zentrisch eingespannt montiert ist.
  • Die 6 bis 8 zeigen weitere Ausführungsformen des Entkopplungselementes 1, die grundsätzlich wie die vorhin beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sind, im Detail jedoch, insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung, die Befestigung bzw. den Befestigungsort der Magneten 68, 112 bzw. der Anordnung der Gleitflächen 80 voneinander und von den vorhin beschriebenen Ausführungsformen abweichen.
  • 6 zeigt eine Ausführungsform des Entkopplungselementes 1, bei der der ringförmige Zentralmagnet 112 entlang seines radial äußeren Ringumfanges mit einem hülsenartigen Teil 92, 156, und zwar dem rechten hülsenartigen Teil 92, 156 in 6, fest verbunden ist. Der erste Kraftübertragungszug 24 besitzt einen Schaftteil, der im eine Gleitfläche 80 bildenden inneren Ringkanal des Zentralmagneten 112 axial gleitbar angeordnet ist. Der benachbarte ringförmige Permanentmagnet 68 rechts neben dem Zentralmagneten 112 ist mit dem ersten Kraftübertragungszug 24 fest verbunden, er ist jedoch entlang einer Gleitfläche 80 zwischen seinem radial äußeren Ringumfang und dem Innenmantel des rechten hülsenartigen Teils 92, 156, mit dem der Zentralmagnet 112 in der beschriebenen Weise fest verbunden ist, gleitbar angeordnet. Der zweite Kraftübertragungszug 28 bildet einstückig einen Schwingkörper 108 aus. Der zweite Kraftübertragungszug 28 trägt an seinem dem Zentralmagneten 112 zugewandten Ende einen kreisblockförmigen massiven Permanentmagneten 68. Die Spalte 20 bzw. die Spiele 96, 100 sind wie gehabt zwischen den einander zugewandten Oberflächen 72 jeweils zweier benachbarter Magnete 68, 112 ausgebildet. Die linke und die rechte Hülse 92, 156 sind ineinander verschraubbar ausgebildet.
  • Die Ausführungsform des Entkopplungselementes 1 gemäß 7 ist ähnlich jener in 6, jedoch ist hier der Zentralmagnet 112 entlang seines radial inneren Ringumfanges fest mit dem ersten Kraftübertragungszug 24 verbunden. Dafür ist der Zentralmagnet 112 entlang seines radial äußeren Ringumfanges in den beiden Hülsenteilen 92 axial gleitbar gelagert. Der zweite Kraftübertragungszug 28 gemäß 7 bildet in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach 6 einen Schwingkörper 108 mit einem kreisblockförmigen Permanentmagneten 68 an seinem zentralmagnet-seitigen Ende. Ein weiterer Unterschied besteht im Hinblick auf den anderen, den rechten Permanentmagneten 68. Dieser ist zwar in Übereinstimmung mit der Ausführungsform gemäß 6 als Ringmagnet ausgebildet, jedoch ist der Ringmagnet 68 in 7 entlang seines äußeren Ringumfanges fest mit der rechten Hülse 92 verbunden, während er entlang seines radial inneren Ringumfanges axial gleitbar relativ zu dem ersten Kraftübertragungszug 24 ausgebildet ist. Im Hinblick auf die Hülsen 92, 156, die Spalte 20, die Spiele 96, 100 und die Oberflächen 72 der Magnete 68, 112 gilt das vorhin zur Ausführungsform gemäß 6 Gesagte.
  • Das Entkopplungselement 1 gemäß 8 weist im Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen zwei kreisblockförmige laterale Magneten 68 und einen zentralen Elektromagneten 88 zur Ausbildung einer elektrischen Kraft auf. Der zentrale Elektromagnet 88 ist aktiv regelbar (die Anschlüsse und die Regelung sind in 8 nicht dargestellt). Der Elektromagnet 88 kann eine elektromagnetische Kraft in den Spalten 20 der Spiele 96, 100 ausbilden. Es könnte auch einer oder mehr als einer der lateralen Magneten 68 als Elektromagnet 88 ausgeführt sein. Es könnten auch alle Magnete 68 des Entkopplungselementes 1 als Elektromagnete 88 ausgeführt sein. Der Zentralmagnet 88 ist hier fest mit der linken Hülse 92, 156 verbunden, während beide Kraftübertragungszüge 24, 28 mit ihrem jeweils dem Zentralmagneten 88 zugewandten Ende mit einem kreisblockförmigen Permanentmagneten 68 abgeschlossen sind, die jeweils entlang ihrer Gleitflächen 80 bildenden, radial äußeren Ringumfänge in den Hülsen 92, 156 axial gleitbar gelagert sind.
  • In den Ausführungsformen gemäß den 6 bis 8 weist jeder Kraftübertragungszug 24, 28, der mit einem kreisblockförmigen Permanentmagneten 68 ausgerüstet ist, einen Anschlag 109 auf, der das jeweilige Spiel zum jeweiligen Zentralmagneten 112 in seiner Größe auf einen bestimmten maximalen Verschiebeweg begrenzt. Der Anschlag 109 verhindert, dass der zugehörige Kraftübertragungszug 24, 28 aus der jeweiligen Hülse 92, 156 nicht in unerwünschter Weise herausschlüpfen kann bzw. das der jeweilige laterale Magnet 68 von dem Kraftübertragungszug 24, 28 abgestreift werden kann. Der Anschlag 109 kann, wie dies in den 6 bis 8 ersichtlich ist, beispielsweise ein in eine Nut des jeweiligen Kraftübertragungszuges 24, 28 eingelegter Ringkörper 109 sein. Der Anschlag 109 kann als Klemmring realisiert sein.
  • Wie dies in 9 gezeigt ist, führt das Entkopplungselement ein Kraft-Wegverhalten 160 zwischen die Kraftübertragungszüge ein, wenn Ausbildungsformen nach den zuvor dargelegten Figuren gewählt werden. In dem Kraft-Weg-Diagramm in 9 ist auf der Abszisse der Weg 161, d. h. die Spaltgröße, und auf der Ordinate die magnetische Kraft, insbesondere die magnetische Abstoßungskraft, aufgetragen. Das Kraft-Wegverhalten 160 strebt in Abhängigkeit des zurückzulegenden Weges 161 asymptotisch zwei definierten Kräften 162, 163 zu. Man könnte aufgrund der Wegabhängigkeit auch von Kraftverläufen 162, 163 sprechen. Die eine Kraft 162, der eine Kraftverlauf, tritt bei kleinen Wegen 161, d. h. bei kleinen Spaltgrößen, mit anderen Worten bei großer Annäherung der einander abstoßenden Oberflächen 72 zwei benachbarter Magnete 68, 112 auf. Die andere Kraft 163, der andere Kraftverlauf, tritt bei, relativ zu den kleinen Wegen, größeren Wegen 161, d. h. bei relativ größeren Spaltgrößen, mit anderen Worten bei zunehmender Entfernung der einander abstoßenden Oberflächen 72 zweier benachbarter Magnete 68, 112 auf.
  • Das Kraft-Wegverhalten 160 ist in einem ersten Temperaturbereich so ausgebildet, dass es bei Spaltgrößenänderungen temperaturunabhängig durchlaufen wird. Man kann demnach das Kraft-Weg-Profil in 9 auch als Parameterdarstellung verstehen, wobei der wegabhängige Kraftverlauf in einem bestimmten Temperaturbereich, wie beispielsweise in einem Bereich um die 25°Celsius, wie beispielsweise 20° bis 30°Celsius, zumindest im Wesentlichen den in 9 dargestellten Verlauf aufweist. Man kann in dieser Betrachtungsweise von einem Kraft-Weg-Profil 176 sprechen.
  • Das Kraft-Weg-Profil 176 weist weitere Abhängigkeiten auf, insbesondere eine Materialabhängigkeit, insbesondere eine Abhängigkeit von der Materialpaarung, beispielsweise der Permanentmagneten. Das Diagramm in 9 ist daher auch unter diesem weiteren Parameteraspekt zu sehen. Der in 9 dargestellte Kurvenverlauf ist ein Beispiel für den Kraftverlauf in Abhängigkeit der Spaltgröße 161 in einem bestimmten Temperaturbereich und bei Aufbietung einer bestimmten Materialpaarung.
  • In einer modifizierten Ausführungsform des Entkopplungselementes, welche mit Ausnahme der Materialpaarungen strukturell identisch oder zumindest ähnlich wie die in den 1 bis 8 dargestellte Ausführungsform ausgebildet sein kann, kann über jeden Spalt 20 ein eigenes Weg-Kraft-Profil 176 ausgebildet sein. Ein von allen oder einigen der Weg-Kraft-Profile 176 oder zumindest von einem der anderen Weg-Kraft-Profile 176 unterschiedlich ausgebildete Weg-Kraft-Profil 176 kann vorteilhafterweise auf ein bestimmtes Frequenzspektrum und ein bestimmtes Amplitudenband von Vibrationen in einem Kraftübertragungszug 24, 28 abgestimmt sein. Auf diese Weise lässt sich das erfindungsgemäße Entkopplungselement 1 auf unterschiedliche spektrale Vibrationsintensitäten, beispielsweise in unterschiedlichen Anwendungen, wie Personenkraftwagen einerseits bzw. Lastkraftwagen andererseits, präzise abstimmen.
  • 10 zeigt in einer Längsdraufsicht von oben eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betatigungsvorrichtung 188 mit einem Schaltseil 44 als Kraftübertragungszug 28. Die Betätigungsvorrichtung 188 gestattet die Betätigung eines Schaltgetriebes 192. Das Schaltgetriebe 192 in 10 ist ein Handschaltgetriebe mit einer Handschaltvorrichtung 4. Der Kratübertragungszug 24 mündet in dem Kugelgelenkkopf 128, der das Entkopplungselement 1 mit einem Getriebehebel 144 des Schaltgetriebes 192 gelenkig verbindet. Die Betätigungsvorrichtung 188 überträgt die Schaltkraft von einem Schalthebel 196 auf das Schaltgetriebe 192. Die Übertragung der Schaltkraft erfolgt über die Kraftübertragungszüge 24, 28. Das Entkopplungselement 1 ist vorzugsweise nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Das Entkopplungselement 1 unterdrückt Vibrationen in der Betätigungsvorrichtung 188 von einer ersten Seite 204 zu einer zweiten Seite 208.
  • Die Vibrationen wirken auf einen sich aus einem Abstand zwischen zwei Kraftübertragungszügen 24, 28 ergebenden Spalt 20 innerhalb des Entkopplungselements 1 in der Form variierend ein, dass der Spalt 20 die Vibrationen in einer Zugrichtung 220 unterdrückt.
  • 11 zeigt in einer Längsseitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 188 mit einer Schaltstange 36 als Kraftübertragungszug 28. Im Unterschied zur Ausführungsform der 10 umfasst die Betätigungsvorrichtung 188 ein Entkopplungselement 1, das einen Elektromagneten zur Ausbildung einer elektrischen Kraft hat, der aktiv regelbar eine elektromagnetische Kraft in einem Spalt ausbilden kann. Der Schalthebel 196 der Handschaltvorrichtung 4 kann somit Zug und Schub über die Schaltstange 36 übertragen. Von dem Getriebe 192 ausgehende Schwingungen und Vibrationen, die ohne das Entkopplungselement 1 ungedämpft über den Getriebehebel 144 und den Kugelgelenkkopf 128 in die Schaltstange 36 und in der Folge zum Schalthebel 196 übertragen werden würden, werden durch die Permanentmagnet-Elektromagnet-Paarungen mittels aktiver Regelung der Spielspalte wirksam unterdrückt, sodass diese an dem Schalthebel 196 nicht oder doch nur in abgemilderter Form auftreten können.
  • Es ist somit ein Entkopplungselement und eine Schaltgetriebebetätigungseinrichtung mit einem solchen Entkopplungselement in unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben worden. Vorteilhafterweise können durch benachbarte Magnetpaarungen magnetische Kräfte in Spaltspielen genutzt werden. Die Nutzung der Magnetkräfte in den Spielspalten kann eine aktiv Beeinflussung, wie eine Regelung, umfassen. Es wird ein magnetisch-mechanisch wirkender Tilgungsfilter für mechanische Vibrationen und Schwingungen gebildet. Die Vibrationen und Schwingungen werden selektiv in bestimmten Frequenzbereichen entkoppelt. Die frequenzselektive Entkoppelung unterbindet die Einleitung der in den enkoppelten Frequenzbereichen auftretenden Vibrationen und Schwingungen in die Schaltmimik. Weil die Schaltmimik vom Nutzer manuell und damit sensomotorisch bedient wird, erhöht das Entkopplungselement den Schaltkomfort. Die magnetischen Abstoßungskräfte fungieren in einem Spielspalt wie eine mechanisch wirkende Magnetfeder. Die magnetischen Abstoßungskräfte sorgen in Abwesenheit von Vibrationen und Schwingungen und Bedienvorgängen, beispielsweise bei Stillstand des Fahrzeuges, dafür, dass ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement stets in einem alle Spaltspiele abstandsmäßig maximierenden Grundzustand befindet. Der Grundzustand kann durch magnetische Vorspannungen günstig beeinflusst werden. Magnetische Vorspannungen können durch die Spielkonfigurationen und durch die Kraft-Weg-Profile günstig eingestellt werden. Beim Auftreten von Vibrationen erfahren die Spaltspiele abwechselnd oszillierende Wegminderungen. Die Wegminderungen gehen mit Annäherungen der einander zugewandten und einander abstoßenden Oberflächen der Magnetpaare einher. Die Vibrationen und Schwingungen sind, wie nunmehr klar gemacht worden ist, durch die Tilgungswirkung des Entkopplungselementes schwingungsentkoppelnd bedämpfbar. Im Ergebnis wirkt das Entkopplungselement in einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung wie ein Vibrationsfänger. Unvermeidliche Vibrationen und Schwingungen werden in Spaltschwingrichtung mittels Magnetkraft-beaufschlagter Wegaufnahme aufgefangen. De Wegaufnahme erfolgt durch eine magnetisch beeinflusste Ausgleichsbewegung. Eine Weiterleitung über die diversen Schaltzüge, wie Seile und Stangen, in die Schaltmimik wird effektiv unterbunden. Reaktionskräfte können sich an der Zug-Schubhülse abstützen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Entkopplungselement
    4
    Handschaltvorrichtung
    20
    Spalt
    24
    erster Kraftübertragungszug
    28
    zweiter Kraftübertragungszug
    32
    Schwingrichtung
    36
    Schaltstange
    44
    Schaltseil
    52
    axiale Richtung
    56
    Zug
    60
    Schub
    64
    Ende des Kraftübertragungszuges
    68
    Permanentmagnet
    72
    Oberfläche des Magneten, insbesondere des Permanentmagneten
    80
    Gleitfläche
    84
    Bewegungsrichtung
    88
    Elektromagnet
    92
    hülsenartiges Teil
    96
    erstes Spiel
    100
    zweites Spiel
    108
    Schwingkörper
    109
    Anschlag
    112
    Zentralmagnet
    113
    Schaftteil
    114
    Schaftspiel
    115
    axial schlüssig wirkende Verbindung
    124
    Hülse
    128
    Gelenkkopf
    140
    starre Anbindung
    144
    Getriebehebel
    148
    Sicke
    156
    weiteres Teil des Entkopplungselements
    160
    Kraft-Wegverhalten
    161
    Weg
    162
    Kraft
    163
    Kraft
    176
    Weg-Kraft-Profil
    188
    Betätigungsvorrichtung
    192
    Schaltgetriebe
    196
    Schalthebel
    200
    Schaltgetriebe
    204
    erste Seite
    208
    zweite Seite
    220
    Zugrichtung
    B-B
    Schnitt bzw. Schnitt durch axiale Erstreckung
    C
    Schnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (14)

  1. Entkopplungselement (1) zur Entkopplung von in Kraftübertragungszügen (24, 28) von Handschaltvorrichtungen (4) vorhandenen Schwingungen, das unter Nutzung eines Spiels (96, 100) Schwingungen unterhalb einer Mindestamplitude durch wenigstens eine Wegaufnahme unterdrückt, dadurch gekennzeichnet, dass eine magnetische Kraft in einem das Spiel (96, 100) schaffenden Spalt (20) ausgebildet ist, die einen ersten Kraftübertragungszug (24) von einem zweiten Kraftübertragungszug (28) entgegen der zu entkoppelnden Schwingrichtung (32) abstößt.
  2. Entkopplungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kraftübertragungszug (24, 28) ein länglicher Gegenstand ist, insbesondere eine Schaltstange (36), ein Torsionsrohr oder ein Schaltseil (44), der eine Schaltkraft in axialer Richtung (52) durch Zug (56) oder Schub (60) überträgt, wobei vorzugsweise das Entkopplungselement (1) hülsenartig jeweils ein Ende (64) von zwei Kraftübertragungszügen (24, 28) einfasst.
  3. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1) mit wenigstens einem Permanentmagneten (68), vorzugsweise mit drei Permanentmagneten (68), eine über den Spalt (20) ausgebildete abstoßende Kraft, insbesondere durch Polaritätsidentität auf Oberflächen (72) der Permanentmagneten (68), die gegenüberliegend am Spalt (20) vorhanden sind, erzeugt, wobei vorzugsweise das Entkopplungselement (1) durch seitliche Lagerung der Permanentmagneten (68) eine Gleitfläche (80) für wenigstens einen in eine Bewegungsrichtung (84) beweglich gelagerten Permanentmagneten (68) darstellt.
  4. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1) wenigstens einen Elektromagneten (88) zur Ausbildung einer elektrischen Kraft hat, der vorzugsweise aktiv regelbar eine elektromagnetische Kraft in einem Spalt (20) ausbilden kann.
  5. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1) wenigstens zwei hülsenartige Teile (92) hat, die zusammengefügt die Erden (64) der Kraftübertragungszüge (24, 28) halten.
  6. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spiele (96, 100) in dem Entkopplungselement (1) vorhanden sind, die in fluchtender Verlängerung liegen, vorzugsweise in einer solchen Gestalt, dass ein zwischen den Spielen (96, 100) angeordneter Schwingkörper (108), insbesondere ein mittig zwischen weiteren Magneten (68) angeordneter Zentralmagnet (112), eine zweiseitige Ausgleichsbewegung durch Spielveränderung durchführt.
  7. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1) eine Hülse (124) umfasst, in der wenigstens einer der Magneten ortsfest gelagert ist, wobei insbesondere der Magnet den Kraftübertragungszug (24, 28) umringt.
  8. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Kraftübertragungszug (24, 28), der vorzugsweise zweiteilig aufgebaut ist, ein Magnet gelagert ist, der schwingbeweglich oder längsbeweglich angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Magnet an dem Kraftübertragungszug (24, 28) zentrisch eingespannt montiert ist.
  9. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kraftübertragungszug (24, 28) in einem Gelenkkopf (128) wie ein Kugelgelenkkopf oder ein Gabelgelenkkopf oder eine starre Anbindung an einen Getriebehebel (144) mündet und vorzugsweise einer der Kraftübertragungszüge (24, 28) in eines der hülsenartigen Teile (92) eingeschraubt ist.
  10. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (124) durch wenigstens eine umlaufende Sicke (148) oder eine Schraubverbindung an zumindest einem weiteren Teil (156), wie einem Magnethalter, des Entkopplungselements (1) befestigt ist.
  11. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1) ein Kraft-Wegverhalten (160) zwischen die Kraftübertragungszüge (24, 28) einführt, das in Abhängigkeit des zurückzulegenden Weges asymptotisch zwei definierten Kräften zustrebt, insbesondere mit einem Kraft-Wegverhalten (160) in einem ersten Temperaturbereich, das temperaturunabhängig durchlaufen werden kann.
  12. Entkopplungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem über jeden Spalt (20) ein eigenes Weg-Kraft-Profil (176) ausgebildet ist, das auf ein bestimmtes Frequenzspektrum und ein bestimmtes Amplitudenband von Vibrationen in einem Kraftübertragungszug (24, 28) abgestimmt ist.
  13. Betätigungsvorrichtung (138) eines Schaltgetriebes (192), die die Schaltkraft von einem Schalthebel (196) auf das Schaltgetriebe (192) über einen Kraftübertragungszug (24, 28) überträgt, wobei ein Entkopplungselement (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Vibrationen in der Betätigungsvorrichtung (188) von einer ersten Seite (204) zu einer zweiten Seite (208) unterdrückt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationen auf einen sich aus einem Abstand zwischen zwei Kraftübertragungszügen (24, 28) ergebenden Spalt (20) innerhalb des Entkopplungselements (1) in der Form variierend einwirken, dass der Spalt (20) die Vibrationen in einer Zugrichtung (220) unterdrückt.
  14. Betätigungsvorrichtung (188) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zug (24, 28) wenigstens ein Entkopplungselement (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 vorhanden ist.
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