DE102010052822A1

DE102010052822A1 - Isolationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102010052822A1
Application number: DE102010052822A
Authority: DE
Inventors: Andrey Sergeev; Wolfgang Dr. Reik; Mikhail Gvozdev
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-06-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Isolationsvorrichtung zum Isolieren eines Fahrzeuggetriebes vor Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungen, wobei die Isolationsvorrichtung ein erstes Schwungrad aufweist, das mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist und ein zweites Schwungrad, das mit dem Fahrzeuggetriebe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsvorrichtung wenigstens ein Pendelelement aufweist, das mit dem ersten und/oder zweiten Schwungrad koppelbar ist und das ein Drehmoment aufnimmt, bei einer Relativbewegung zwischen den beiden Schwungrädern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Isolierung einer Triebstrangeinrichtung oder eines Getriebes eines Fahrzeugs von Torsionsschwingungen.
Im Stand der Technik wird bisher ein Zweimassenschwungrad (ZMS) eingesetzt. Dabei sind zwei Schwungräder vorgesehen, die auf dem Motor (Primärschwungrad) und auf dem Getriebe (Sekundärschwungrad) befestigt sind. Die Schwungräder sind hierbei mit Federn gekoppelt. Durch eine elastische Verbindung ist es möglich, eine Reduzierung der Schwingungsamplitude auf dem Sekundärschwungrad zu erreichen.
In der derzeitigen Entwicklung von Verbrennungsmotoren wird eine Steigung des Mittelmoments und eine Senkung der Drehzahl angestrebt. Es ist technisch möglich ein Zweimassenschwungrad (ZMS) für Vierzylindermotoren herzustellen, welches die Eigenfrequenz nicht im Fahrbereich aufweist. Die Steigung des Mittelmoments bedeutet jedoch, dass man die Federsteifigkeit erhöhen muss, da der Verdrehwinkel Primärschwungrad und Sekundärschwungrad bauraummäßig begrenzt ist. Das führt zu einer Verschiebung der Resonanz in Richtung des Fahrbereichs. Da resultiert jedoch nicht nur in einer deutlichen Verschlechterung der Isolation, sondern die Schwingamplitude des Sekundärschwungrades wird auch größer als die Schwingamplitude des Primärschwungrades. Bei einer Reduzierung der Zylinderzahl des Motors sinkt wiederum die Anregungsfrequenz wodurch man das gleiche Problem bekommt, nämlich eine Verschlechterung der Isolation.
Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine verbesserte mechanische Isolierung des Getriebes des Fahrzeugs von Schwingungen erzielt, insbesondere Torsionsschwingungen.
Diese Aufgabe wird durch eine Isolationsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zum Isolieren eines Fahrzeuggetriebes vor Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungen, wobei die Isolationsvorrichtung ein erstes Schwungrad aufweist, das mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist und ein zweites Schwungrad, das mit dem Fahrzeuggetriebe verbunden ist, wobei die Isolationsvorrichtung wenigstens ein Pendelelement aufweist, das mit dem ersten und/oder zweiten Schwungrad gekoppelt oder koppelbar ist und das ein Drehmoment aufnimmt, bei einer Relativbewegung zwischen den beiden Schwungrädern.
Dies hat den Vorteil, dass durch das Pendelelement ein Teil des Drehmoments der Schwungräder aufgenommen werden kann, wobei durch das Pendelelement die Fliehkraft ausgenutzt werden kann. Mit anderen Worten kann ein Teil des Mittenmoments durch das Pendelelement aufgenommen werden und beispielsweise die Federrate der bisher verwendeten Federelemente zur Verbindung der beiden Schwungräder gesenkt werden Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2a eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die beiden Schwungräder in einer Ausgangsposition gezeigt sind;
2b die Ansicht der beiden Schwungräder und der Isolationsvorrichtung gemäß 2a, wobei die beiden Schwungräder relativ zueinander bewegt werden;
3 eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
5a eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei die beiden Schwungräder in einer Ausgangsposition gezeigt sind;
5b die Ansicht der beiden Schwungräder und der Isolationsvorrichtung gemäß 5a, wobei die beiden Schwungräder relativ zueinander bewegt werden;
6a eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die beiden Schwungräder in einer Ausgangsposition gezeigt sind;
6b die Ansicht der beiden Schwungräder und der Isolationsvorrichtung gemäß 6a, wobei die beiden Schwungräder relativ zueinander bewegt werden;
7a eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei die beiden Schwungräder in einer Ausgangsposition gezeigt sind;
7b die Ansicht der beiden Schwungräder und der Isolationsvorrichtung gemäß 7a, wobei die beiden Schwungräder relativ zueinander bewegt werden;
8a eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die beiden Schwungräder in einer Ausgangsposition gezeigt sind;
8b die Ansicht der beiden Schwungräder und der Isolationsvorrichtung gemäß 8a, wobei die beiden Schwungräder relativ zueinander bewegt werden;
9a eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei die beiden Schwungräder in einer Ausgangsposition gezeigt sind;
9b die Ansicht der beiden Schwungräder und der Isolationsvorrichtung gemäß 9a, wobei die beiden Schwungräder relativ zueinander bewegt werden; und
10 eine schematische Ansicht eines Primärschwungrades und eines Sekundärschwungrades mit einer Isolationsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Isolationsvorrichtung 10 zum Isolieren eines Getriebes oder Getriebestranges von Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungen, gezeigt. Dabei ist ein Zweimassenschwungrad (ZMS) vorgesehen, welches ein Primärschwungrad 12 und ein Sekundärschwungrad 14 aufweist. Das Primärschwungrad 12 ist an einem Motor befestigt während das Sekundärschwungrad 14 an einem Getriebe oder Getriebestrang befestigt ist. Dabei sind beispielsweise wenigstens ein oder zwei Federelemente 16 vorgesehen, die in der in 1 gezeigten Ausführungsform das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 miteinander federnd verbinden. In 1 sind die beiden Federelemente 16 dabei in einem entspannten Zustand gezeigt, in welchem sich das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 in einer Ausgangsposition befinden. Ein Ende des jeweiligen Federelements 16 ist dabei mit dem Primärschwungrad 12 verbunden und das andere Ende mit dem Sekundärschwungrad 14. Mit anderen Worten, in der in 1 gezeigten Ausführungsform verbinden die Federelemente 16 das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 direkt.
Gemäß der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 10 sind beispielsweise wenigstens ein oder hier z. B. zwei Pendelelemente 18 vorgesehen, die über eine jeweilige Drehgelenkeinrichtung beispielsweise mit dem Primärschwungrad 12 verbunden sind. Die Achsen 20 der beiden Drehgelenkeinrichtungen sind dabei auf dem Sekundärschwungrad 14 vorgesehen oder befestigt, wobei das jeweilige Pendelelement 18 sich hierbei um seine zugeordnete Achse 20 drehen kann. Die Verbindung zwischen dem jeweiligen Pendelelement 18 und dem Primärschwungrad 12 wird in der vorliegenden Ausführungsform der Isolationsvorrichtung 10 beispielsweise in Form einer Verzahnungsverbindung realisiert. Dabei sind beispielsweise ein Zahnradsegment 22 auf dem Pendelelement 18 und ein anderes zugeordnetes Zahnradsegment 22 auf dem Primärschwungrad 12 vorgesehen, wobei die beiden Zahnradsegmente 22 in Eingriff bringbar oder in Eingriff sind. Die Pendelelemente 18 sind hierbei beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Primärschwungrades 12 oder Sekundärschwungrades 14 angeordnet, wie in 1 gezeigt ist.
Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, ein Primärschwungrad 12 und ein Sekundärschwungrad 14 eines Zweimassenschwungrads (ZMS) durch eine mechanische Verbindung mit wenigstens einem Pendelelement 18 zu koppeln. Diese Verbindung ist dabei so ausgebildet, dass sie eine Bewegung des Pendelelements 18 gewährleistet, die proportional zum relativen Verdrehwinkel zwischen dem Primärschwungrad 12 und dem Sekundärschwungrad 14 ist. Je größer der relative Verdrehwinkel ist desto größer ist auch die Auslenkung des Pendelelements 18. Dieses Verhältnis kann sowohl linear als auch nicht linear sein.
Das Pendelelement 18 kann bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Isolationsvorrichtung 10 hierbei auf dem Sekundärschwungrad 14 oder dem Primärschwungrad 12 befestigt sein.
Durch diese Verbindung bzw. das Pendelelement 18 kann man die Fliehkraft nutzen, um einen Teil des Mittelmoments des Motors zu übertragen und so das Moment, welches entsprechende Federelemente 16 übertragen müssen, reduzieren. Hierdurch kann die Federrate der Federelemente 16 abgesenkt werden.
Bei einer beschleunigten Bewegung der Pendelelementmasse entstehen dynamische Kräfte, die man, durch die mechanische Kopplung, für eine Verbesserung der Isolation bei niedrigen Drehzahlen und damit zu einer Verschiebung der Resonanz nutzen kann. Um eine positive Wirkung auf die Isolation bei niedrigen Drehzahlen von der schwingenden Masse zu bekommen, ist es erforderlich, eine bestimmte Schwingrichtung zu befolgen. Das Pendelelement 18 soll sich daher, wenn es auf dem Sekundärschwungrad 14 befestigt ist, aus der Sicht des Sekundärschwungrades 14, gegensinnig zu dem Primärschwungrad 12 drehen, wie in 1 angedeutet ist.
Umgekehrt gilt ebenfalls, dass sich das Pendelelement 18, wenn es auf dem Primärschwungrad 12 befestigt ist, aus der Sicht des Primärschwungrades 12, gegensinnig zu dem Sekundärschwungrad 14 drehen soll. Es ist dabei auch möglich, ein Pendelelement 18 ohne eine feste Drehachse zu verwenden, wie in der Ausführungsform in nachfolgender 10 gezeigt ist. In diesem Fall rollt das Pendelelement 18 dann beispielsweise auf dem Sekundärschwungrad 14 oder dem Primärschwungrad 12 ab.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 10 ist dabei unter anderem durch folgende Punkte gekennzeichnet. So weisen das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 des Zweimassenschwungrads eine mechanische Verbindung durch das Pendelelement 18 auf. Des Weiteren ist der Schwingwinkel des Pendelelements 18 zu dem Verdrehwinkel zwischen dem Primärschwungrad 12 und dem Sekundärschwungrad 14 proportional. Das Verhältnis zwischen dem Verdrehwinkel, d. h. der Verdrehwinkel zwischen dem Primärschwungrad 12 und dem Sekundärschwungrad 14, und dem Pendelelementwinkel kann hierbei linear oder nicht linear sein. Weiter dreht sich das Pendelelement 18 gegensinnig zu dem Primärschwungrad 12, wenn es sich auf dem Sekundärschwungrad 14 befindet. Umgekehrt dreht sich das Pendelelement 18 gegensinnig zu dem Sekundärschwungrad 14, wenn es sich auf dem Primärschwungrad 12 befindet. Darüber hinaus kann ein Teil des Mittelmoments durch ein entsprechendes Federelement 16 fließen und der Rest durch das mechanisch gekoppelte Pendelelement 18. Die gesamte Drehsteifigkeit zwischen dem Primärschwungrad 12 und dem Sekundärschwungrad 14 hängt dabei von der Drehzahl ab.
Wie in der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 10 in 1 gezeigt ist, sind auf dem Sekundärschwungrad 14 die Achsen 20 bzw. die Drehgelenke befestigt. Die Pendelelemente 18 können sich hierbei um diese Achsen 20 drehen. Eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Pendelelement 18 und dem Primärschwungrad 12 wird hierbei beispielsweise in Form einer Verzahnungsverbindung realisiert. Es kann aber ebenso beispielsweise auch eine Reibverbindung vorgesehen werden. Ein Zahnradsegment 22 befindet sich dabei auf dem Pendelelement 18 und ein weiteres zugeordnetes Zahnsegment 22 auf dem Primärschwungrad 12. Die Ausführungsform gemäß 1 hat den Vorteil, dass durch die beiden Pendelelemente 18 ein Teil des Mittelmoments des Motors übertragen werden kann und dadurch das Moment, welches die Federelemente 16 übertragen müssen, reduziert werden kann und hierdurch die Federrate der Federelemente 16 gesenkt werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann, wie zuvor beschrieben, statt einer Verzahnungsverbindung auch eine Reibverbindung vorgesehen sein. Das heißt, dass die Segmente, hier z. B. Kreissegmente, keine Zähne aufweisen sondern die Momentenübertragung durch die Reibkraft im Kontakt ausführbar ist. Dazu können die Segmente beispielsweise jeweils einen geeigneten Belag aufweisen, der eine geeignete Reibkraft zwischen dem jeweiligen Pendelelement und dem Schwungrad, d. h. dem Primärschwungrad 12 oder dem Sekundärschwungrad 14, erzeugt, mit dem das Pendelelement 18 in Reibeingriff steht.
In den 2a und 2b ist die Isolationsvorrichtung gemäß 1 dargestellt, wobei in 2a das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 in einer Ausgangsposition gezeigt sind, wie zuvor in 1. In 2b dagegen greift ein Drehmoment an dem Primärschwungrad 12 an, wobei das Primärschwungrad 12 beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Bei der relativen Bewegung zwischen dem Primärschwungrad 12 und dem Sekundärschwungrad 14 werden die beiden Federelemente 16 hierbei jeweils zusammen gedrückt oder zusammen gespannt. Außerdem drehen sich die beiden Pendelelemente 18 hierbei gegensinnig zu dem Primärschwungrad 12. Dabei kann mittels der beiden Pendelelemente 18 ein Teil des Drehmoments das an dem Motor bzw. dem Primärschwungrad 12 angreift aufgenommen werden.
Die Anzahl der Pendelelemente 18 und Federelemente 16 kann beliebig variiert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Ebenso können das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 getauscht werden, so dass beispielsweise die Achsen 20 der Drehgelenkeinrichtungen für die Pendelelemente 18 an dem Primärschwungrad 12 vorgesehen sind. Hierbei können dann das Zahnradsegment 22 oder Reibsegment auf dem Pendelelement 18 und ein anderes zugeordnetes Zahnradsegment 22 oder Reibsegment auf dem Sekundärschwungrad 14 vorgesehen werden, wobei die beiden Zahnradsegmente 22 bzw. Reibsegmente miteinander in Eingriff bringbar oder in Engriff sind. Dies gilt für alle Ausführungen der Erfindung.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 10 gezeigt. In 3 weist die Isolationsvorrichtung, wie die Ausführungsform gemäß der 1, 2a und 2b, z. B. zwei Pendelelemente 18 auf, die über eine jeweilige Drehgelenkeinrichtung mit dem Primärschwungrad 12 verbunden sind und beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Die Achsen 20 der beiden Drehgelenkeinrichtungen sind dabei auf dem Sekundärschwungrad 14 vorgesehen oder befestigt, wobei das jeweilige Pendelelement 18 sich hierbei um seine zugeordnete Achse 20 drehen kann. Zur Verbindung der Pendelelemente 18 mit dem Primärschwungrad 12 weisen das Primärschwungrad 12 und das jeweilige Pendelelement 18 z. B. jeweils einen Zahnradabschnitt 22 auf, wobei die beiden Zahnradabschnitte 22 miteinander in Eingriff bringbar oder miteinander in Eingriff sind. Des Weiteren sind beispielsweise zwei Federelemente 16 vorgesehen, wobei die Federelemente 16 in der in 3 gezeigten Ausführungsform das Sekundärschwungrad 14 und das jeweilige Pendelelement 18 miteinander verbinden. Dadurch kann man eine andere Einordnung der Einheiten gewährleisten. Dazu ist ein Ende des jeweiligen Federelements 16 an dem Sekundärschwungrad 14 befestigt und das andere Ende an dem Federelement 16. Das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 befinden sich beispielsweise in der Darstellung in 3 in einer Ausgangsposition.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 10 gezeigt, welche beispielsweise zwei Pendelelemente 18 aufweist, die über eine jeweilige Drehgelenkeinrichtung mit dem Primärschwungrad 12 verbunden sind. Die Pendelelemente 18 sind dabei z. B. auch auf gegenüberliegenden Seiten des Primärschwungrades 12 oder Sekundärschwungrades 14 angeordnet. Des Weiteren sind die Achsen oder Drehgelenke 20 der beiden Drehgelenkeinrichtungen auf dem Sekundärschwungrad 14 vorgesehen oder befestigt, wobei das jeweilige Pendelelement 18 sich hierbei um seine zugeordnete Achse 20 bzw. Drehgelenk drehen kann. Zur Verbindung der Pendelelemente 18 mit dem Primärschwungrad 14 weisen das Primärschwungrad 14 und das jeweilige Pendelelement 18 z. B. jeweils einen Zahnradabschnitt 22 auf, wobei die beiden Zahnradabschnitte 22 miteinander in Eingriff bringbar oder miteinander in Eingriff sind. Des Weiteren sind beispielsweise zwei Federelemente 16 vorgesehen, welche das Sekundärschwungrad 14 und das jeweilige Pendelelement 18 miteinander verbinden, wodurch man eine andere Einordnung der Einheiten gewährleisten kann. Im Gegensatz zu dem Ausführungsform in 3, ist das eine Ende des Federelements 16 an dem Sekundärschwungrad 14 befestigt ist und das andere Ende an dem Zahnradabschnitt 22, welches mit dem Pendelelement bzw. dessen Achse verbunden ist. Des Weiteren wird als Federelement 16 beispielsweise eine Drehfeder verwendet, wie in 4 gezeigt ist, während in den 1, 2a, 2b, 4 und den nachfolgenden Figuren als beispielsweise eine Spiralfeder als Federelement 16 verwendet wird. Die Erfindung ist aber auf diese Beispiele von Federelementen 16 nicht beschränkt. Sie dienen lediglich als ein Beispiel.
In den 5a und 5b ist eine weitere Ausführungsform der Isolationsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung gezeigt, einmal in einem Ausgangszustand (5a) und einmal, wenn die beiden Schwungräder 12, 14 sich relative zueinander drehen, wobei das Primärschwungrad 12 beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird (5b). Bei dieser Ausführungsform, wie sie in den 5a und 5b gezeigt ist, sind ebenfalls beispielsweise zwei gegenüberliegend angeordnete Pendelelemente 18 vorgesehen. Dabei ist eine mechanische Verbindung von Schwungrad 12, 14 und Pendelelement 18 vorgesehen, wobei ein Gelenkmechanismus eingesetzt wird, wie er beispielhaft in 5a und 5b gezeigt ist, welcher beispielsweise drei Drehpunkte 24 aufweist und eine passende Verbindung zwischen dem Pendelelement 18 und dem Schwungrad 12, 14 bereitstellt. Dabei ist beispielsweise das Primärschwungrad 12 durch eine Drehgelenkeinrichtung mit einem Hilfsstab 26 verbunden, wobei der Hilfsstab 26 mit seinem einen Ende um einen ersten Drehpunkt 24 um das Primärschwungrad 12 drehbar vorgesehen ist. Der Hilfsstab 26 weist außerdem auch den Zusammenschluss mit dem jeweiligen Pendelelement 18 auf. Mit anderen Worten, der Hilfsstab 26 ist mit seinem anderen Ende mit dem Ende des Pendelelements 18 verbunden und bildet dabei einen zweiten Drehpunkt 24 um das Ende des Pendelelements 18. Das Pendelelement 18 weist des Weiteren eine Achse 20 oder ein Drehgelenk auf, das auf dem Sekundärschwungrad 14 befestigt ist und um welche sich das Pendelelement 18 drehen kann, als drittem Drehpunkt 24 der Drehgelenkeinrichtung. Des Weiteren sind beispielsweise zwei Federelemente 16 vorgesehen, welche das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 miteinander verbinden. Dazu ist ein Ende des jeweiligen Federelements 16 an dem Primärschwungrad 12 befestigt oder vorgesehen und das andere Ende an dem Sekundärschwungrad 14.
In 5a ist ein Ausgangszustand des Primärschwungrades 12 und des Sekundärschwungrades 14 gezeigt. Dagegen werden nun in 5b die beiden Schwungräder 12, 14 relative zueinander gedreht, wobei z. B. das Primärschwungrad 12 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Dabei werden die beiden Federelemente 16 beispielsweise zusammengedrückt bzw. komprimiert. Des Weiteren dreht sich das jeweilige Pendelelement 18 im Uhrzeigersinn um seine Achse 20 bzw. den dritten Drehpunkt 24 der Drehgelenkeinrichtung. Des Weiteren kann die Bewegung des Primärschwungrades 12 begrenzt werden, indem der Hilfsstab 26 in Richtung des Primärschwungrades 12 gedrückt wird und beispielsweise mit diesem in Berührung kommt, das ist aber nicht unbedingt notwendig. Der Hilfsstab 26 kann so ausgebildet werden, dass er mit dem Schwungrad 12 in Berührung kommen kann, muss es aber nicht. Durch diese Pendelelernentkonstruktion kann ebenfalls ein Teil des Moments der Schwungräder auf das jeweilige Pendelelement 18 übertragen werden.
In anderen alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 10, wie sie in den nachfolgenden 6a, 6b, 7a, 7b, 8a und 8b gezeigt ist, wird die Verbindung zwischen dem Pendelelement 18 und dem Schwungrad 12, 14 mit Hilfe einer Bahnsegments 28 und eines Rollenelements 30 durchführen.
In der Ausführungsform der Isolationsvorrichtung 10, wie sie in den 6a und 6b gezeigt ist, sind zwei Pendelelemente 18 vorgesehen, wobei die jeweilige Achse 20 des Pendelelements 18 beispielsweise auf dem Sekundärschwungrad 14 befestigt ist, so dass sich das Pendelelement 18 um diese Achse 20 drehen kann. Das Pendelelement 18 weist dabei des Weiteren ein Rollenelement 30 auf, wobei das Rollenelement 30 mit dem Pendelelement 18 verbunden ist und sich mit dem Pendelelement 18 um dessen Achse 22 bzw. Drehgelenk drehen kann. Des Weiteren weist das Primärschwungrad 12 ein Bahnsegment 28 auf, das mit dem Rollenelement 30 in Eingriff bringbar oder in Eingriff ist und vorzugsweise eine Reibverbindung mit dem Rollenelement 30 bildet. Weiter sind zwei Federelemente 16 vorgesehen, wobei die Federelemente 16 das Sekundärschwungrad 14 und das Pendelelement 18 miteinander verbinden. Hierzu ist ein Ende des jeweiligen Federelements 16 an dem Pendelelement 18 befestigt, beispielsweise an dem Trägerelement mit dem Rollenelement 30 und das andere Ende an dem Sekundärschwungrad 14. In 6a sind das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 in einer Ausgangsposition gezeigt. Während in 6b die beiden Schwungräder 12, 14 relativ zueinander bewegt werden, wobei das Primärschwungrad 12 beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt wird. Dabei drehen sich wiederum die beiden Pendelelemente 18 entgegengesetzt zu dem Primärschwungrad 12 im Uhrzeigersinn um ihre Achse und mit ihnen das jeweilige Trägerelement mit dem Rollenelement 30. Das Rollenelement 30 rollt hierbei auf dem Bahnsegment 28 des Primärschwungrads 12 ab. Dabei können das Rollenelement 30 und das Bahnsegment 28 derart ausgebildet sein, dass die beiden in einem Reibeingriff sind. Die beiden Federelemente 16 werden, wie in 6b gezeigt ist, beispielsweise zusammengedrückt, wenn das zugeordnete Pendelelement 18 sich im Uhrzeigersinn dreht.
Eine weitere Ausführungsform der Isolationsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung ist in den 7a und 7b gezeigt, wobei 7a einen Ausgangszustand zeigt und 7b eine Relativbewegung zwischen dem Primärschwungrad 12 und dem Sekundärschwungrad 14. Diese Isolationsvorrichtung 10 weist dasselbe Prinzip auf wie die Isolationsvorrichtung 10 in 6a und 6b, jedoch verbinden hier die beiden Federelemente 16 direkt das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14. Dabei ist ein Ende des jeweiligen Federelements 16 an dem Primärschwungrad 12 befestigt und das andere Ende an dem Sekundärschwungrad 14. Des Weiteren weist das jeweilige Pendelelement 18 eine Achse 20 auf, die an dem Sekundärschwungrad 14 befestigt ist und um welchen sich das Pendelelement 18 drehen kann. Am Ende des Pendelelements 18 ist ebenfalls ein Rollenelement 30 vorgesehen, das sich mit dem Pendelelement 18 um dessen Achse 20 drehen kann, wobei das Rollenelement 30 in der Verlängerung des Pendelelements 18 im Anschluss an die Achse 20 an dem Pendelelement 18 vorgesehen ist, wie in 7a und 7b gezeigt ist. Des Weiteren weist das Primärschwungrad 12 ein entsprechendes Bahnsegment 28 auf, das mit dem Rollenelement 30 in Eingriff bringbar ist oder in Eingriff ist und beispielsweise eine Reibverbindung mit diesem bildet. In 7b ist dabei gezeigt, wenn sich das Primärschwungrad 12 beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zu dem Sekundärschwungrad 14 bewegt. Dabei werden die Federelemente 16 z. B. zusammengedrückt. Des Weiteren drehen sich die beiden Pendelelemente 18 hierbei entgegen dem Primärschwungrad 12 im Uhrzeigersinn, wobei das jeweilige Rollenelement 30 auf dem zugeordneten Bahnsegment 28 abrollt. In dem in den 7a und 7b gezeigten Ausführungsbeispiel ist das jeweilige Bahnsegment 28 jeweils nach außen gewölbt, wobei das Rollenelement 30 sich außen an dem Bahnsegment 28 entlang bewegt. Dagegen ist in dem Ausführungsbeispiel in 6a und 6b das Bahnsegment 28 nach innen gewölbt und bildet einen Bogen, wobei in diesem Fall das zugeordnete Rollenelement 30 sich innen an dem Bahnsegment 28 entlang bewegt. Grundsätzlich kann aber auch umgekehrt das Bahnsegment 28 in 7a und 7b nach innen und das Bahnsegment 28 in 6a und 6b nach außen gewölbt sein. Das Bahnsegment 28 kann dabei jeweils gerundet ausgebildet sein, wie in den 6a, 6b, 7a und 7b gezeigt ist, oder mit wenigstens einem Knick ausgebildet sein, wie in nachfolgenden 8a und 8b gezeigt ist. Grundsätzlich kann die Form des jeweiligen Bahnsegments 28 beliebig variiert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Wie in der nächsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 10 in den 8a und 8b gezeigt ist, kann das Bahnsegment 28 sogar auf dem jeweiligen Pendelelement 18 selbst vorgesehen werden, wobei sich das Pendelelement 18 z. B. auf dem Sekundärschwungrad 14 befindet. Dem entsprechend kann das Rollenelement 30 auf dem Primärschwungrad 12 vorgesehen werden, wie in 8a und 8b gezeigt ist. In 8a und 8b ist eine dritte erfindungsgemäße Variante des Bahn-Rolle Prinzips gezeigt neben der ersten und zweiten Variante in den 6a, 6b, 7a und 7b, wo ebenfalls das Bahn-Rolle Prinzip benutzt wird. In diesem Fall ist das Bahnsegment 28 auf dem Pendelelement 18 platziert und das Rollenelement 30 auf dem Primärschwungrad 12.
Das Rollenelement 30 ist dabei nach innen gebogen und weist dabei beispielsweise statt einer Rundung, wie in den Ausführungsbeispielen in den 6a, 6b, 7a und 7b, einen Knick auf. 8a zeigt dabei einen Ausgangszustand des Primärschwungrades 12 und des Sekundärschwungrades 14 während 8b eine Relativbewegung zwischen dem Primärschwungrad 12 und dem Sekundärschwungrad 14 zeigt. Das Rollenelement 30 ist dabei an dem Ende des Pendelelements 18 vorgesehen und dreht mit diesem um dessen Achse 20 bzw. Drehgelenk, wobei die Achse 20 des Pendelelements 18 beispielsweise auf dem Sekundärschwungrand 14 vorgesehen oder befestigt ist. Das Rollenelement 30 ist wiederum auf dem Primärschwungrad 12 vorgesehen oder befestigt und kann sich auf der Innenseite des zugeordneten Bahnsegments 28 bewegen. Des Weiteren sind beispielsweise zwei Federelemente 16 vorgesehen, welche das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 verbinden, wobei ein Ende des jeweiligen Federelements 16 mit dem Primärschwungrad 12 verbunden ist und das andere Ende mit dem Sekundärschwungrad 14. Wird nun das Primärschwungrad 12 relativ zu dem Sekundärschwungrad 14, wie in 8b gezeigt ist, beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, so werden die Federelemente 16 beispielsweise zusammengedrückt oder komprimiert. Des Weiteren drehen sich die beiden Pendelelemente 18 entgegengesetzt zu dem Primärschwungrad 12 im Uhrzeigersinn, wobei sich das jeweilige Rollenelement 30 und das zugeordneten Bahnsegment 28 relativ zueinander bewegen bzw. das Rollenelement 30 bewegt sozusagen sich entlang des Bahnsegments 28, wobei das jeweilige Pendelelement 18 und das Bahnsegment 28 vorzugsweise in einem Reibeingriff sind.
Bei der Konstruktion in den 6a, 6b, 7a, 7b, 8a und 8b hat jedes Federelement 16 eine Verknüpfung mit dem jeweiligen Pendelelement 18 und dem Sekundärschwungrad 14. Bei einer relativen Drehung zwischen dem Primärschwungrad 12 und dem Sekundärschwungrad 14, wie in den 6b, 7b und 8b gezeigt, drückt das Bahnsegment 28, das auf dem Primärschwungrad 12 befestigt ist, auf das Rollenelement 30, das auf dem zugeordneten Pendelelement 18 gelagert ist. Als Folge kippt das Pendelelement 18 und spannt das zugeordnete Federelement 16. Bei den in den 6a, 6b, 7a, 7b, 8a und 8b gezeigten Ausführungsbeispielen können das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 auch miteinander vertauscht werden.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Isolationsvorrichtung 10 ist in 9a und 9b gezeigt. In dieser Ausführungsform werden Pendelelemente 18 ohne eine feste Drehachse verwendet. Dabei wird ein beispielsweise topfförmiges Sekundärschwungrad 14 verwendet, in welchem z. B. ein Halbzylinderelement 32 mit einem verbundenen Gewicht liegt. Die beiden, d. h. das Halbzylinderelement 32 und die Masse 34, bilden hierbei ein Pendelelement 18. Das jeweilige Pendelelement 18 kann hierbei auf der Innenfläche des Sekundärschwungrades 14 abrollen, wie in 9a und 9b gezeigt ist. Dabei ist eine die Abrollfläche 36 des Pendelelements 18 gezeigt und einmal die Abrollfläche 36 des Sekundärschwungrads 14. Um eine möglichst rutschfreie Abrollung zwischen dem Pendelelement 18 und dem Sekundärschwungrad 14 bereitzustellen, kann beispielsweise zusätzlich eine Verzahnung (nicht dargestellt) auf den Abrollflächen des Sekundärschwungrades 14 und des Pendelelements 18 vorgesehen werden oder eine entsprechende Reibverbindung zwischen den beiden Abrollflächen 36.
Das Primärschwungrad 12 kann wiederum auf verschiedene Arte mit dem jeweiligen Pendelelement 18 gekoppelt werden. Wie in 9a und 9b gezeigt ist, kann beispielsweise das Primärschwungrad 12 ein Rollenelement 30 aufweist und mit diesem Rollenelement 30 ein Drehmoment auf das Pendelelement 18 übertragen. Des Weiteren sind beispielsweise zwei Federelemente 16 vorgesehen welche das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 miteinander verbinden. Dazu ist ein Ende des jeweiligen Federelements 16 mit dem Primärschwungrad 12 verbunden und das andere Ende mit dem Sekundärschwungrad 14.
In 9a sind das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 in einer Ausgangsposition gezeigt. Dagegen werden in 9b das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 relativ zueinander bewegt. So dreht sich das Primärschwungrad 12 beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn. Dabei überträgt es mit seinem jeweiligen Rollenelement 30 sein Drehmoment auf das Pendelelement 18, wobei das Pendelelement 18 dabei in die entgegengesetzte Richtung zu dem Primärschwungrad 12 dreht, d. h. das Pendelelement 18 dreht sich im Uhrzeigersinn. Des Weiteren werden die Federelemente 16 beispielsweise zusammengedrückt.
In 10 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 10 gezeigt. Dabei sind beispielsweise zwei mechanisch gekoppelte Pendelelemente 18 vorgesehen, vergleichbar den Pendelelementen 18 in 1. Dabei sind die Achsen 20 oder Drehgelenke der beiden Pendelelemente 18 jeweils auf dem Sekundärschwungrad 14 befestigt. Die Pendelelemente 18 können sich hierbei um diese Achsen 20 drehen. Eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Pendelelement 18 und dem Primärschwungrad 12 wird hierbei beispielsweise in Form einer Verzahnungsverbindung realisiert. Es kann aber ebenso beispielsweise auch eine Reibverbindung vorgesehen werden. Hierbei befindet sich ein Zahnradsegment 22 auf dem Pendelelement 18 und ein entsprechendes Zahnradsegment 22 auf dem Primärschwungrad 12. Neben diesen beiden Pendelelementen 18 die mechanisch mit den Schwungrädern 12, 14 gekoppelt sind, sind in der Ausführungsform gemäß 10 des Weiteren beispielsweise zwei Fliehkraft-Pendelelemente 38 vorgesehen, beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten der Schwungräder 12, 14. Das jeweilige Fliehkraft-Pendelelement 38 kann dabei auf dem Sekundarsehwungrad 14 vorgesehen oder befestigt werden, wie in 9a und 9b gezeigt ist. Ein solches Fliehkraft-Pendelelement 38 kann erfolgreich auch bei jeder der anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen eingesetzt werden. Des Weiteren sind beispielsweise wenigstens zwei Federelemente vorgesehen, wobei die Federelemente 16 beispielsweise das Primärschwungrad 12 und das Sekundärschwungrad 14 miteinander verbinden. Dazu ist ein Ende des jeweiligen Federelements 16 mit dem Primärschwungrad 12 verbunden und das andere Ende mit dem Sekundärschwungrad 14.
Bei den zuvor anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsformen für eine Isolationsvorrichtung gemäß der Erfindung kann zum Vermindern einer Drehungsgleichförmigkeit des Sekundärschwungrades z. B. bei niedrigen Drehzahlen ein jeweiliges Pendelelement vorgesehen werden. Gemäß der Erfindung wird das Pendelelement mit dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad derart gekoppelt, so dass die Bewegung des Pendelelements dem relativen Verdrehwinkel zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad proportional ist und die Drehrichtung des Pendelelements gegensinnig zum Primärschwungrad ist, wenn das Pendelelement auf dem Sekundärschwungrad ist, oder gegensinnig zum Sekundärschwungrad ist, wenn das Pendelelement auf dem Primärschwungrad ist.
Die erfindungsgemäße Isolationsvorrichtung, wie sie zuvor anhand der verschiedenen Ausführungsformen beschrieben wurde hat den Vorteil, dass die Resonanzdrehzahl in tiefere Drehzahlbereiche verschoben werden kann. Des Weiteren ist eine bessere Isolation bei niedrigen Drehzahlen möglich, beispielsweise bei Drehzahlen von 700–1500 Umdrehungen pro Minute und einer Anregung 2. Ordnung, als bei Zweimassenschwungrädern (ZMS) bei einer gleich großen Gesamtmasse beider Systeme. Des Weiteren ist eine vergleichbare Isolation in anderem Drehzahlbereich ebenfalls möglich. Die vorliegenden Ausführungsformen, wie sie anhand der Figuren beschrieben wurden, können auch miteinander kombiniert werden, insbesondere einzelne Merkmale davon. Wie zuvor beschrieben, können das Primärschwungrad und das Sekundärschwungrad in den Figuren getauscht werden. Außerdem müssen im Fall, dass mehr als ein Pendelelement verwendet wird, beispielsweise zwei oder mehr Pendelelemente, diese nicht unbedingt gegenüberliegenden angeordnet werden, also um 180° versetzt, sondern können in jedem beliebigen Winkel zueinander angeordnet werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Dies gilt auch wenn statt einem Federelement wenigstens zwei und mehr Federelemente verwendet werden. Diese können ebenfalls beliebig zueinander angeordnet werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Die Anordnung in den Figuren ist lediglich beispielhaft.
Bezugszeichenliste

10: Isolationsvorrichtung
12: Primärschwungrad
14: Sekundärschwungrad
16: Federelement
18: Pendelelement
20: Achse oder Drehgelenk
22: Zahnradsegment
24: Drehpunkt
26: Hilfsstab
28: Bahnsegment
30: Rollenelement
32: Halbzylinder
34: Masse
36: Abrollfläche
38: Fliehkraft-Pendelelement

Claims

Isolationsvorrichtung (10) zum Isolieren eines Fahrzeuggetriebes vor Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungen, wobei die Isolationsvorrichtung (10) ein erstes Schwungrad (12) aufweist, das mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist und ein zweites Schwungrad (14), das mit dem Fahrzeuggetriebe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsvorrichtung (10) wenigstens ein Pendelelement (18, 38) aufweist, das mit dem ersten und/oder zweiten Schwungrad (12, 14) koppelbar ist und das ein Drehmoment aufnimmt, bei einer Relativbewegung zwischen den beiden Schwungrädern (12, 14).
Isolationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendelelement (18, 38) ein Drehgelenk (20) aufweist, wobei das Drehgelenk (20) an dem ersten oder zweiten Schwungrad (12, 14) befestigt ist.
Isolationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendelelement (18, 38) ein Zahnradsegment (22) oder ein Reibsegment aufweist, das mit einem Zahnradsegment (22) bzw. Reibsegment auf dem ersten oder zweiten Schwungrad (12, 14) in Eingriff bringbar oder in Eingriff ist.
Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendelelement (18) einen Hilfsstab (26) aufweist, der mit ersten oder zweiten Schwungrad (12, 14) gelenkig oder über ein Drehgelenk (20, 24) verbunden ist.
Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendelelement (18) ein Rollenelement (30) aufweist das mit einem Bahnsegment (28) des ersten oder zweiten Schwungrads (12, 14) in Eingriff bringbar oder in Eingriff ist, wobei das Bahnsegment (28) so ausgebildet ist, dass das Pendelelement (18) mit seinem Rollenelement (30) auf der Innenseite oder Außenseite des Bahnsegments (28) abrollbar ist.
Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendelelement (18) ein Bahnsegment (28) aufweist und das erste oder zweite Schwungrad (12, 14) ein Rollenelement (30), das mit dem Bahnsegment (28) in Eingriff bringbar oder in Eingriff ist.
Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder zweite Schwungrad (12, 14) so ausgebildet ist, dass ein Pendelelement (18) ohne eine feste Drehachse aufnehmbar ist, wobei das Pendelelement (18) auf dem Schwungrad (12, 14) abrollbar ausgebildet ist und das Pendelelement (18) und das zugeordnete Schwungrad (12, 14) jeweils eine Abrollfläche (36) aufweisen, wobei die jeweilige Abrollfläche (36) insbesondere zusätzlich mit einem Zahnradsegment oder einem Reibsegment ausgebildet ist.
Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendelelement (18, 38) ein Fliehkraft-Pendelelement (38) ist, wobei das Fliehkraft-Pendelelement (38) auf dem erste oder zweiten Schwungrad (12, 14) vorgesehen ist.
Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Federelement (16) vorgesehen ist, dass das Pendelelement (18) mit dem ersten oder zweiten Schwungrad (12, 14) verbindet oder das erste und das zweite Schwungrad (12, 14) miteinander verbindet, wobei das Federelement (16) insbesondere eine Spiralfeder oder eine Drehfeder ist.
Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendelelement (18, 38) derart ausgebildet ist, dass es proportional zu dem relativen Verdrehwinkel zwischen dem ersten und zweiten Schwungrad (12, 14) bewegbar oder auslenkbar ist, wobei das Verhältnis zwischen dem Verdrehwinkel und der Auslenkung oder dem Schwingwinkel des Pendelelements (18, 38) linear oder nicht linear ist.