-
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zum Filtern der Ungleichförmigkeiten eines Verbrennungsmotors, der stromaufwärts eines Getriebes angeordnet ist, insbesondere für eine Anwendung bei einem Kraftfahrzeug, und sie betrifft insbesondere einen Filtermechanismus, der in einem Drehmomentwandler und einem Trockenkupplungsmechanismus integriert ist.
-
STAND DER TECHNIK
-
Zum Dämpfen der Drehungsungleichförmigkeiten einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, hauptsächlich bei Drehzahlen zwischen der Leerlaufdrehzahl und einer Zwischenbetriebsdrehzahl von beispielsweise etwa 2500 Umdrehungen/min, ist in dem Dokument
FR2857073 vorgeschlagen worden, ein Schwungrad zum Dämpfen der Torsionsvibrationen oder der Drehgeschwindigkeitsschwankungen direkt an die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors zu koppeln, wobei das Schwungrad aus zwei koaxialen Schwungmassen besteht, wobei eine erste mit der Kurbelwelle drehfest verbunden ist und einen Anlasserkranz und eine Reaktionsplatte einer Reibungskupplung aufweist, während die zweite aufgrund von angelenkten Verbindungsmodulen in Bezug auf die erste drehbar ist, wobei die Verbindungsmodule jeweils mindestens einen Schwingarm, der in Bezug auf die erste Schwungmasse um eine zur Drehachse parallele Achse schwenkt, eine oszillierende Masse, die an einem freien Ende des Schwingarms angeordnet ist, so dass sie in eine im Wesentlichen radiale Richtung beweglich ist, und eine Pleuelstange aufweist, die einen Zwischenpunkt des Schwingarms mit der zweiten Schwungmasse verbindet. Die Verbindung zwischen der Pleuelstange und dem Schwingarm ist keine einfache Drehzapfenverbindung, sondern vorzugsweise eine Rollverbindung, bei der eine Rolle zum Einsatz kommt, die gleichzeitig auf zwei zylindrischen Bahnen mit größerem Durchmesser rollt, wobei eine mit der Pleuelstange und die andere mit dem Schwingarm fest verbunden ist, was ein gewünschtes funktionales Spiel in der Verbindung ermöglicht. Im Betrieb wirken die angelenkten Module durch die Wirkung der Fliehkraft der relativen Drehung der Schwungmassen entgegen, indem ein Rückstelldrehmoment ausgeübt wird, das im Wesentlichen proportional zur relativen Drehung der beiden Schwungmassen und zum Quadrat der Drehgeschwindigkeit der mit der Kurbelwelle verbundenen Schwungmasse ist. Wenn die Drehgeschwindigkeit einen Blockierungswert von beispielsweise 2500 U/min überschreitet, gelangen die Schwungmassen in Anlage an eine Felge des Schwungrads. Der Mechanismus füllt seine Funktion in zufriedenstellender Weise aus, erzeugt jedoch unerwünschte Geräusche beim Stillstand des Motors oder sobald die Drehgeschwindigkeit nicht mehr ausreicht, um die Position der Schwingarme durch Fliehkraft zu erzwingen. Bei diesen niedrigen Drehzahlen lässt nämlich das Spiel in der Verbindung zwischen der Pleuelstange und dem anglenkten Arm eine unerwünschte Bewegungsfreiheit in dem Mechanismus. Dieser Nachteil kann beseitigt werden, indem die Rollenverbindung durch eine Drehzapfenverbindung ersetzt wird, jedoch mit dem Nachteil einer größeren Abnutzung des Mechanismus, was seine Betriebsdauer verringert.
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und die Geräusche beim Anhalten eines Mechanismus zum Filtern der Drehmomentschwankungen zu verringern.
-
Dazu wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Mechanismus zum Filtern von Drehmomentschwankungen vorgeschlagen, der ein zu dämpfendes Organ, das um eine Drehachse dreht, ein oszillierendes Schwungrad, das in Bezug auf das zu dämpfende Organ um die Drehachse dreht, und mindestens ein Verbindungsmodul aufweist, das einen Winkelausschlag des oszillierenden Schwungrads in Bezug auf das zu dämpfende Organ auf der einen und auf der anderen Seite einer Bezugsstellung ermöglicht, wobei das Verbindungsmodul mindestens einen Schwingarm aufweist, der um einen Drehzapfen schwenkt, der mit dem zu dämpfenden Organ verbunden ist, sowie ein kinematisches Verbindungsorgan zwischen dem Schwingarm und dem oszillierenden Schwungrad. Der Schwingarm weist einen Kontaktbereich mit dem kinematischen Verbindungsorgan und einen Absatz auf, die auf der einen und auf der anderen Seite des Drehzapfens angeordnet sind, wobei der Absatz gegenüber einer Anschlagbahn liegt, die mit dem Absatz zusammenwirkt, um eine Schwenkbewegung des Schwingarms in eine Richtung zu begrenzen, bei der der Kontaktbereich näher an die Drehachse gebracht wird.
-
Es wird somit verhindert, dass der Schwingarm, wenn die Drehzahl des zu dämpfenden Organs bis zum Stillstand sinkt und die Fliehkräfte nicht mehr ausreichen, zu schlagen beginnt und unerwünschte Geräusche erzeugt.
-
Die Anschlagbahn ist vorzugsweise an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildet.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Anschlagbahn derart ausgebildet, dass die Schwenkbewegung des Schwingarms in die Richtung, in die der Kontaktbereich näher an die Drehachse gebracht wird, wenn sich das oszillierende Schwungrad in Bezug auf das zu dämpfende Organ in der Bezugsstellung befindet, mehr begrenzt wird als bei einer anderen Position des oszillierenden Schwungrads in Bezug auf das zu dämpfende Organ.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist der Mechanismus zum Filtern von Drehmomentschwankungen ferner einen radialen Anschlag auf, der gegenüber einem radialen Anschlagbereich des Schwingarms liegt, um eine winkelmäßige Schwenkbewegung des Kontaktbereichs des Schwingarms radial weg von der Drehachse zu begrenzen. Der radiale Anschlag gelangt vorzugsweise mit dem radialen Anschlagbereich nur dann in Kontakt, wenn der Mechanismus einen Schwellenwert der Drehgeschwindigkeit um die Drehachse überschreitet, beispielsweise aufgrund einer elastischen Verformung des Schwingarms, des Drehzapfens oder eines Teils des Verbindungsmoduls. Der Kontakt zwischen dem radialen Anschlag und dem radialen Anschlagbereich wird erhalten, wenn sich das oszillierende Schwungrad in Bezug auf das zu dämpfende Organ in der Bezugsstellung befindet.
-
Gemäß einer Ausführungsform liegt der Drehzapfen zwischen dem Absatz und dem radialen Anschlagbereich. Der Kontaktbereich kann zwischen dem radialen Anschlagbereich und dem Drehzapfen liegen.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der radiale Anschlag in Bezug auf das zu dämpfende Organ feststehend. Alternativ kann der radiale Anschlag in Bezug auf das oszillierende Schwungrad feststehend sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind auch Winkelanschläge zur Begrenzung des Winkelausschlags des oszillierenden Schwungrads in Bezug auf das zu dämpfende Organ vorgesehen. Diese Winkelanschläge weisen vorzugsweise mindestens einen ersten Winkelanschlag auf, der mit dem zu dämpfenden Organ fest verbunden ist und mit einem zweiten Winkelanschlag zusammenwirkt, der mit dem oszillierenden Schwungrad fest verbunden ist.
-
Um Mittel zu sparen, kann vorgesehen sein, dass einer der Winkelanschläge den radialen Anschlag bildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Anschlagbahn so ausgebildet ist, dass sie mindestens einen der Winkelanschläge bildet.
-
Das kinematische Verbindungsorgan kann eine Pleuelstange aufweisen. Es kann auch einen Verbindungsrollkörper, vorzugsweise eine Rolle aufweisen, die auf einer an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn und auf der an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildeten Rollbahn rollt. Bei dieser letzten Ausgestaltung wird die Begrenzung der Schwenkbewegung des Schwingarms in eine Richtung, in die der Kontaktbereich näher an die Drehachse gebracht wird, auch dazu genutzt, ein Austreten des Rollkörpers zu verhindern.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung und anhand der beigefügten Figuren. Darin zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Drehmomentwandlers, in dem ein Mechanismus zum Filtern von Drehmomentschwankungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung integriert ist,
-
2 eine isometrische Explosionsansicht eines Filtermechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
-
3 eine Ansicht teilweise von vorne und teilweise im Querschnitt des Filtermechanismus aus 2,
-
4 eine Ansicht im Axialschnitt des Filtermechanismus aus 2 in der Schnittebene IV aus 3,
-
5 eine Ansicht im Axialschnitt des Filtermechanismus aus 2 in der Schnittebene V aus 3,
-
6 eine isometrische Explosionsansicht eines Schwingmechanismus des Filtermechanismus aus 2,
-
7 eine isometrische Ansicht eines Schwingarms des Schwingmechanismus aus 6,
-
8 eine Vorderansicht eines Ausschnitts des Schwingmechanismus aus 6 in einer ersten Endstellung,
-
9 eine Vorderansicht eines Ausschnitts des Schwingmechanismus aus 6 in einer Zwischenstellung mit maximalem radialen Ausschlag,
-
10 eine Vorderansicht eines Ausschnitts des Schwingmechanismus aus 6 in einer zweiten Endstellung,
-
11 eine Vorderansicht eines Ausschnitts eines Schwingmechanismus gemäß einer Ausführungsvariante in einer Zwischenstellung mit maximalem radialen Ausschlag,
-
12 eine isometrische Ansicht eines Filtermechanismus, in dem ein Schwingmechanismus gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung integriert ist,
-
13 eine Schnittansicht des Mechanismus aus 12,
-
14 eine schematische Ansicht eines Doppelschwungrads, in dem ein Filtermechanismus gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung integriert ist,
-
15 eine schematische Ansicht eines Doppelschwungrads, in dem ein Filtermechanismus gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung integriert ist.
-
Aus Gründen der besseren Übersicht werden in allen Figuren identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
In 1 ist schematisch ein Drehmomentwandler 1 gezeigt, der zwischen einer Kurbelwelle 2 und einer Eingangswelle eines Getriebes 3 angeordnet ist. Dieser Drehmomentwandler umfasst in an sich bekannter Weise einen hydrokinetischen Wandler 4 und eine Verriegelungskupplung 5, die zwischen der Kurbelwelle 2 und einem Eingangsorgan 12 eines Mechanismus 10 zum Filtern von Drehmomentschwankungen, dessen Ausgangsorgan 14 mit einer Eingangswelle des Getriebes 3 fest verbunden ist, parallel angeordnet sind. Ein Phasenzwischenorgan 15 ist zwischen dem Eingangsorgan 12 und dem Ausgangsorgan 14 angeordnet und über ein erstes elastisches Organ 16 mit einer Steifigkeit K1 mit dem Eingangsorgan 12 und über ein zweites elastisches Organ 17 mit der Steifigkeit K2 mit dem Ausgangsorgan 14 verbunden. Dieses Zwischenorgan ist ferner über Verbindungsmodule 26 mit einem oszillierenden Schwungrad 22 verbunden, wodurch ein Schwingmechanismus 30 gebildet wird.
-
Wie in den Strukturzeichnungen der 2 bis 5 besser zu sehen ist, handelt es sich bei dem Eingangs- 12 und dem Ausgangsorgan 14 um Organe, die um ein und dieselbe geometrische Drehachse 100 drehen und zueinander und jeweils zum Phasenzwischenorgan 15 drehbar sind, welches selbst um die Drehachse 100 drehbar ist. Das oszillierende Schwungrad 22 kann in Bezug auf das Phasenzwischenorgan 15 winkelmäßig schwingen. Das erste elastische Organ 16 und das zweite elastische Organ 17 sind zwischen dem Eingangsorgan 12 und dem Ausgangsorgan 14 in Reihe geschaltet, in dem Sinne, dass eine quasistatische winkelmäßige Verlagerung des Ausgangsorgans 14 in Bezug auf das Eingangsorgan 12 in eine Richtung eine Erhöhung der potentiellen elastischen Energie der beiden elastischen Organe 16, 17 bewirkt, während eine relative winkelmäßige Verlagerung in die entgegengesetzte Richtung eine Verringerung der potentiellen elastischen Energie der beiden elastischen Organe 16, 17 hervorruft.
-
Strukturell besteht das Eingangsorgan 12 des Filtermechanismus 10 aus einer Unterbaugruppe mit zwei Führungsscheiben 12.1, 12.2, die in an sich bekannter Weise aneinander befestigt sind, einer (nicht gezeigten) Glocke der Verriegelungskupplung 18, die an der Führungsscheibe 12.1 befestigt ist, und einer (nicht gezeigten) Turbinennabe des hydrokinetischen Wandlers 4, die an der anderen Führungsscheibe 12.2 befestigt ist. Zwischen den beiden Führungsscheiben 12.1, 12.2 ist ein Volumen 200 begrenzt, in dem eine Ausgangsabdeckung 14.1 angeordnet ist, die an einer mittleren Nabe 14.2 befestigt ist und mit dieser das Ausgangsorgan 14 bildet. Die mittlere Nabe 14.2 ist dazu vorgesehen, auf die (nicht gezeigte) Eingangswelle des Getriebes 3 aufgeschoben zu werden. Die Ausgangsabdeckung 14.1 bildet einen Stern, der bei dieser Ausführungsform drei Zweige 14.3 aufweist. Die Führungsscheibe 12.1 ist von drei großen kreisbogenförmigen Fenstern 12.11 durchbrochen, die paarweise durch drei radiale Materialbrücken 12.12 getrennt sind. In den Figuren fallen die Winkelstellungen der Materialbrücken 12.12 der Scheibe 12.1 und der Zweige 14.3 der Ausgangsabdeckung 14.1 zusammen, ihre winkelmäßige relative Positionierung kann jedoch selbstverständlich mit den winkelmäßigen Veränderungen zwischen dem Eingangsorgan 12 und dem Ausgangsorgan 14 variieren.
-
Das Phasenzwischenorgan 15 weist eine Phasenabdeckung 15.1 auf, die mit drei Armen 15.2 versehen ist, welche sich im Wechsel mit den Zweigen 14.3 der sternförmigen Ausgangsabdeckung 14.1 radial innerhalb des Volumens 44 erstrecken. Die Phasenabdeckung 15.1 ist so angebracht, dass sie um die mittlere Nabe 14.2 drehen kann.
-
In dem von den beiden Führungsscheiben 12.1, 12.2 begrenzten Volumen sind sechs Federn 16.1, 17.1 angeordnet, wobei drei das erste elastische Organ 16 und drei das zweite elastische Organ 17 bilden. Die drei Federn 16.1, die das erste elastische Organ 16 bilden, sind jeweils zwischen einem der Arme 15.2 des Phasenzwischenorgans 15 und einer der in der Führungsscheibe 12.1 gebildeten Brücken 12.12 gespannt, so dass sie bei relativen winkelmäßigen Bewegungen zwischen dem Phasenzwischenorgan 15 und dem Eingangsorgan 12 arbeiten. Die drei Federn 17.1, die das zweite elastische Organ 17 bilden, sind jeweils zwischen einem Arm 15.2 des Phasenzwischenorgans 15 und einem der Zweige 14.3 der Ausgangsabdeckung 14.1 gespannt, so dass sie bei relativen winkelmäßigen Bewegungen zwischen dem Phasenzwischenorgan 15 und dem Ausgangsorgan 14 arbeiten. Es sei angemerkt, dass der Platzverbrauch der Federn 16.1 des ersten elastischen Organs 16 größer ist als der der Federn 17.1, die das zweite elastische Organ 17 bilden, wobei die Steifigkeit K1 des ersten elastischen Organs 16 vorzugsweise in einem K2/K1-Verhältnis, das zum Beispiel zwischen 2 und 5 und vorzugsweise zwischen 2 und 3 beträgt, geringer ist als diejenige K2 des zweiten elastischen Organs 17.
-
Das Phasenzwischenorgan 15 weist auch ein flaches ringförmiges Halteteil 15.3 auf, das außerhalb der Führungsscheiben 12.1, 12.2 liegt. Die Phasenabdeckung 15.1 weist Streben 15.4 auf, die axial durch in der Führungsscheibe 12.2 ausgebildete Fenster hervorstehen und sich in Öffnungen 15.5 einfügen, die zu diesem Zweck in dem ringförmigen Halteteil 15.3 vorgesehen sind, so dass das ringförmige Halteteil 15.3 mit der Phasenabdeckung 15.1 fest verbunden ist.
-
Das oszillierende Schwungrad 22, das aus einem Umfangsring besteht, wird in Bezug auf das Phasenorgan 15 durch drei Stifte 15.31 um die Drehachse 100 in Drehung geführt, die an dem ringförmigen Halteteil 15.3 befestigt sind und auf drei Bahnen 22.1 gleiten, die an dem oszillierenden Schwungrad 22 ausgebildet sind, wobei diese Bahnen auch Endstellungsanschläge 22.2, 22.3 definieren, die den winkelmäßigen Ausschlag des oszillierenden Schwungrads 22 in Bezug auf das Phasenorgan 15 begrenzen. Um die Drehmomentschwankungen des Phasenorgans zu dämpfen, ist das oszillierende Schwungrad 22 über drei Verbindungsmodule 26, die in einem Winkel von 120° zueinander um die Drehachse 100 angeordnet sind, mit dem Phasenorgan 15 verbunden. Jedes Verbindungsmodul 26, das in den 6 bis 10 genauer gezeigt ist, weist einen Schwingarm 26.1 auf, der über einen Drehzapfen 26.2 an dem ringförmigen Halteteil 15.3 angelenkt ist, so dass er um eine zur Drehachse 100 parallele Schwenkachse 200 schwenkt, sowie einen Rollkörper 26.4 in Form einer Rolle, die auf einer an dem Schwingarm 26.1 ausgebildeten Rollbahn 26.5 und auf einer an dem oszillierenden Schwungrad 22 ausgebildeten Rollbahn 26.6 rollt. Die an dem Schwingarm 26.1 ausgebildete Rollbahn 26.5 ist radial nach außen und zu der an dem oszillierenden Schwungrad 22 ausgebildeten Rollbahn 26.6 gewandt, die selbst radial nach innen gewandt ist. Die beiden Rollbahnen 26.5, 26.6 sind im Querschnitt senkrecht zur Drehachse 100 mit unterschiedlichen konstanten Biegeradien konkav. Die Rollbahn 26.5 liegt zwischen dem Drehzapfen 26.2 und einem Massenfortsatz 26.7 des Schwingarms. Ein Teil des Schwingarms bildet auch eine Anlagefläche 26.8. Entgegengesetzt zur Rollbahn 26.5 und zum Massenfortsatz 26.7 in Bezug auf den Drehzapfen 26.2 weist der Schwingarm einen Absatz 26.9 auf, der zum sekundären Schwungrad 22 vorsteht und auf einer gebogenen, hier konvexen Bahn 26.10 gleitet, die der Schwenkbewegung des Schwingarms im Uhrzeigersinn entgegenwirkt und somit verhindert, dass die Rolle aus der Aufnahme gelangt, die radial zwischen den Rollbahnen 26.5 und 26.6 und axial zwischen dem ringförmigen Halteteil 15.3 und einer Wand 26.11 des Schwingarms 26.1 ausgebildet ist.
-
Wie in 9 zu sehen ist, gibt es eine zur Drehachse 100 senkrechte Ebene, die den Schwingarm 26.1, den Verbindungsrollkörper 26.4 und das oszillierende Schwungrad 22 schneidet. Der Verbindungsrollkörper 26.4 ist in der Ebene radial zwischen den an dem Schwingarm 26.1 und an dem oszillierenden Schwungrad 22 ausgebildeten Rollbahnen 26.5, 26.6 angeordnet.
-
Die Vorrichtung funktioniert wie folgt. In der Ruhestellung, bei einer Drehgeschwindigkeit von null, wird keinerlei Fliehkraft auf die Schwingarme 26.1 ausgeübt. Es ist möglich, das oszillierende Schwungrad 22 in eine Bezugswinkelstellung in Bezug auf das ringförmige Halteteil 15.3 des Phasenorgans 15 anzuordnen, wie in 9 gezeigt ist. Die Rolle 26.4 jedes Verbindungsmoduls 26 befindet sich dann in einer Mittelstellung in Bezug auf die Rollbahnen 26.5, 26.6, wobei es möglich ist, in einer zur Drehachse 100 senkrechten Ebene eine radiale Achse 300 zu zeichnen, die durch die Drehachse, durch einen Kontaktpunkt zwischen der Rolle und der an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn und durch einen Kontaktpunkt zwischen der Rolle 26.4 und der an dem oszillierenden Schwungrad 22 ausgebildeten Rollbahn 26.5 verläuft, wobei diese Achse 300 auf Höhe der beiden Kontaktpunkte senkrecht zu den beiden Rollbahnen 26.5, 26.6 verläuft. Diese Bezugsstellung ist somit eine Gleichgewichtsstellung. Ausgehend von dieser winkelmäßigen Gleichgewichtsstellung führt jegliche relative Drehung des oszillierenden Schwungrads 22 in Bezug auf das Phasenorgan 15 in die eine oder in die andere Richtung dazu, den Massenfortsatz 26.7 der Schwingarme 26.1 näher zur Drehachse zu bringen.
-
Wenn die Kurbelwelle 2 bei niedriger Drehzahl dreht, werden die Schwankungen des Motordrehmoments von den elastischen Organen 16, 17 des Filtermechanismus 10 nicht wirksam gefiltert. Bei dieser Drehzahl werden die Drehmomentschwankungen bei jeder Zylinderzündung zu dem Phasenorgan 15 übertragen und führen zu einer Veränderung der relativen Winkelpositionierung des Phasenorgans 15 und des oszillierenden Schwungrads 22 mit einer Phasenverzögerung. Mit dem durch die drei angelenkten Module 26 gebildeten Verbindungsmechanismus ist ein winkelmäßiger Ausschlag des oszillierenden Schwungrads 22 in Bezug auf das Phasenorgan 15 auf der einen und auf der anderen Seite der Gleichgewichtsstellung aus 9 möglich. Durch die Drehung mit dem Phasenorgan 15 um die Drehachse 100 legt jeder Schwingarm 26.1 durch die Fliehkraftwirkung auf den Massenfortsatz 26.7 eine Kraft in die durch die beiden Rollbahnen 26.5 und 26.6 definierte Richtung auf die Rolle 26.4 an. Wenn sich das System in der Gleichgewichtsstellung befindet, befindet sich die Rolle in der oben beschriebenen Gleichgewichtsstellung, und die resultierenden Kräfte auf Höhe der Rollbahnen 26.5 und 26.6, die selbst radial verlaufen, führen zu keinerlei Rückstelldrehmoment. Die Abweichungen bei der relativen winkelmäßigen Positionierung des Phasenorgans 15 und des oszillierenden Schwungrads 22 führen zu einer Änderung des Winkels der Resultierenden der Kräfte, die von dem Schwingarm 26.1 zu dem Phasenorgan 15 übertragen werden, was ein Rückstelldrehmoment in die Gleichgewichtsstellung hervorruft, das mit der Amplitude des Winkelausschlags und dem Quadrat der Drehgeschwindigkeit um die Drehachse steigt. Der Schwingmechanismus 30, der durch das oszillierende Schwungrad 22 gebildet ist, das über die Verbindungsmodule 26 mit dem Phasenorgan 15 verbunden ist, verhält sich wie ein Filter mit einer Steifigkeit, die in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit variiert und den Drehmomentänderungen des zu dämpfenden Organs entgegenwirkt, welches durch das Phasenorgan 15 gebildet ist.
-
Wenn die Drehgeschwindigkeit um die Drehachse steigt, steigt die Resultierende der Fliehkräfte, die von dem Schwingarm 26.1 auf die Rolle 26.4 ausgeübt werden, und die Amplitude der winkelmäßigen Ausschläge zwischen dem Phasenorgan 15 und dem oszillierenden Schwungrad 24 sinkt. Der Schwingarm neigt dazu, sich elastisch zu verformen, wobei sich die Anlagefläche 26.8 des Schwingarms progressiv dem oszillierenden Schwungrad 22 nähert. Jenseits einer gegebenen kritischen Geschwindigkeit von beispielsweise 2200 U/min gelangt die Anlagefläche 26.8 des Schwingarms 26.1 mit dem Stift 15.31 in Kontakt, was dazu führt, dass die Kraft auf die Rolle 26.4 und auf den Drehzapfen 26.2 begrenzt wird.
-
Der Schwingmechanismus 30 ist dazu vorgesehen, das Phasenorgan 15 in einem kritischen Bereich zu dämpfen, bei dem Resonanzphänomene festgestellt werden. Sobald die Motordrehzahl hoch genug ist und die Eigenfrequenz des Schwingmechanismus 30 überschritten wurde, schwingt das oszillierende Schwungrad 22 in Phasenopposition in Bezug auf das Phasenorgan 15. Das Phasenorgan 15 wird somit durch entgegengesetzte Drehmomente beaufschlagt, die sich zumindest teilweise kompensieren, nämlich einerseits von einem Eingangs- und einem Ausgangsdrehmoment, die von den Federn 16 und 17 übertragen werden, und andererseits von einem oszillierenden Drehmoment, das von dem Schwungrad hervorgerufen wird und von den Rollen 26.4, den Schwingarmen 26.1 und dem Drehzapfen 26.2 zum Phasenorgan 15 übertragen wird. Das Trägheitsmoment des oszillierenden Schwungrads 22 ist somit so ausgewählt, dass der Schwingmechanismus 30 in Bezug auf die Oszillationsfrequenzen des Drehmoments bei der betrachteten Motordrehzahl eine sehr niedrige Eigenfrequenz hat.
-
Durch die Kombination des Drehmomentfiltermechanismus 10 mit dem Schwingmechanismus 30 wird die hervorragende Dämpfung der Vibrationen des Phasenorgans 15 bei niedrigen Drehzahlen genutzt, wobei anschließend der Schwingmechanismus 30 bei höherer Drehzahl blockiert wird und diese Blockierung des oszillierenden Schwungrads 22 zu einer Erhöhung der Trägheit des Phasenorgans 15 führt. Es wird somit eine vorzeitige Abnutzung der Verbindungsmodule 26 verhindert.
-
Wenn die Drehgeschwindigkeit bis zum vollständigen Anhalten sinkt, gelangt der Schwingmechanismus 30 in eine relativ kurze Phase, in der die Fliehkräfte nicht mehr ausreichen, um die Anlage der Schwingarme 26.1 an den Rollen 26.4 zu gewährleisten. Die winkelmäßige Schwenkbewegung der Schwingarme 26.1 im Uhrzeigersinn in den Figuren wird jenoch durch die Absätze 26.9 begrenzt, die an den gebogenen Bahnen 26.10 in Anlage gelangen, wodurch verhindert wird, dass die Rollen 26.1 aus ihren Aufnahmen gelangen. Die Amplitude der Schwenkbewegungen der Schwingarme 26.1 wird unter Kontrolle gebracht, wodurch auch unerwünschte Geräusche beim Übergang zum Stillstand verhindert werden.
-
Gemäß einer in 11 gezeigten Variante ist an dem oszillierenden Schwungrad 22 ein radialer Anschlag 26.12 vorgesehen, der eine Anlage für den Schwingarm 26.1 in der Zwischenstellung mit maximalem Ausschlag bildet. Somit wird der Drehzapfen 26.2 des Schwingarms angebracht, indem das oszillierende Schwungrad 22 mit dem Phasenorgan 15 fest verbunden wird, wenn die Drehgeschwindigkeit steigt. Die Trägheit des oszillierenden Schwungrads 22 wird zu derjenigen des Phasenorgans 15 hinzugefügt. Wenn die Drehgeschwindigkeit weiter steigt, werden die Kräfte auf den Anschlag 26.12, den Drehzapfen 26.2, die Rolle 26.4 und die Rollbahnen 26.5, 26.6 verteilt.
-
In den 12 und 13 ist eine weitere Ausführungsform eines Mechanismus 10 zum Filtern von Drehmomentschwankungen entsprechend dem Prinzipschaltbild aus 1 gezeigt. In diesem Fall unterscheidet sich diese Ausführungsform von der vorhergehenden lediglich durch den Aufbau der Verbindungsmodule 26 zwischen dem oszillierenden Schwungrad 22 und dem Phasenorgan 15 zur Bildung des Schwingmechanismus 30. Wie zuvor sind drei Verbindungsmodule 26 in einem Winkel von 120° zueinander um die Drehachse 100 angeordnet. Jedes Verbindungsmodul 26, das in den 12 und 13 genauer gezeigt ist, weist einen Schwingarm 26.1 auf, der über einen Drehzapfen 26.2 an dem ringförmigen Haltenteil 15.3 angelenkt ist, so dass er um eine zur Drehachse 100 parallele Schwenkachse schwenkt, sowie eine Pleuelstange 26.40, die den Schwingarm 26.1 mit dem oszillierenden Schwungrad 22 verbindet. Die Pleuelstange 26.40 ist über eine Drehzapfenverbindung 26.41 an dem Schwungrad und über eine Rollverbindung 26.42 zwischen dem Drehzapfen 26.2 und einem Massenfortsatz 26.7 des Schwingarms an dem Schwingarm angebracht. Diese Rollverbindung 26.42 verleiht einen begrenzten Freiheitsgrad bei der Positionierung der Drehachse zwischen der Pleuelstange 26.40 und dem Schwingarm 26.1. Sie besteht aus einer Rolle 26.421, die auf einer konkaven Rollbahn 26.422, die durch einen zylindrischen Hohlraum der Pleuelstange 26.40 gebildet ist, und auf einer konkaven Rollbahn 26.423 rollt, die durch einen zylindrischen Hohlraum des Schwingarms 26.1 gebildet ist, wobei die Rollbahnen 26.422 und 26.423 einen Biegeradius haben, der größer ist als der der Rolle 26.421. Ein Abschnitt des Schwingarms 26.1 bildet auch eine Anlagefläche 26.8. Entgegengesetzt zur Rollverbindung 26.42 und zum Massenfortsatz 26.7 in Bezug auf den Drehzapfen 26.2 weist der Schwingarm einen Absatz 26.9 auf, der zum sekundären Schwungrad 22 vorsteht und auf einer gebogenen, hier konvexen Bahn 26.10 gleitet, die der Schwenkbewegung des Schwingarms im Uhrzeigersinn entgegenwirkt.
-
Bei niedriger Drehzahl werden die Drehmomentschwankungen bei jeder Zylinderzündung zu dem Phasenorgan 15 übertragen und führen zu einer Veränderung der relativen Winkelpositionierung des Phasenorgans 15 und des oszillierenden Schwungrads 22 mit einer Phasenverzögerung. Mit dem durch die drei angelenkten Module 26 gebildeten Verbindungsmechanismus ist ein winkelmäßiger Ausschlag des oszillierenden Schwungrads 22 in Bezug auf das Phasenorgan 15 auf der einen und auf der anderen Seite der Gleichgewichtsstellung der Pleuelstange möglich. Wenn die Pleuelstange 26.40 radial verläuft, ruft sie keinerlei Rückstelldrehmoment zwischen dem oszillierenden Schwungrad 22 und dem Phasenorgan 15 hervor, und das System befindet sich in einer Gleichgewichtsstellung. Die Änderungen bei der relativen winkelmäßigen Positionierung des Phasenorgans 15 und des oszillierenden Schwungrads 22 führen zu einer Änderung des Winkels der Pleuelstange 26.40 und somit der Resultierenden der Kräfte, die von dem Verbindungsorgan 26 zum Phasenorgan 15 übertragen werden, was ein Rückstelldrehmoment in die Gleichgewichtsstellung hervorruft, das mit der Amplitude des Winkelausschlags und dem Quadrat der Drehgeschwindigkeit um die Drehachse steigt. Der Schwingmechanismus 30, der durch das oszillierende Schwungrad 22 gebildet ist, das über die Verbindungsmodule 26 mit dem Phasenorgan 15 verbunden ist, verhält sich wie ein Filter mit einer Steifigkeit, die in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit variiert und den Drehmomentänderungen des zu dämpfenden Organs entgegenwirkt, welches durch das Phasenorgan 15 gebildet ist.
-
Wenn die Drehgeschwindigkeit um die Drehachse steigt, steigt die Resultierende der Fliehkräfte, die von dem Schwingarm 26.1 auf die Pleuelstange 26.40 ausgeübt werden, und die Amplitude der winkelmäßigen Ausschläge zwischen dem Phasenorgan 15 und dem oszillierenden Schwungrad 24 sinkt. Der Schwingarm 26.1 neigt dazu, sich elastisch zu verformen, wobei sich die Anlagefläche 26.8 des Schwingarms progressiv dem oszillierenden Schwungrad 22 nähert. Jenseits einer gegebenen kritischen Geschwindigkeit von beispielsweise 2200 U/min gelangt die Anlagefläche 26.8 des Schwingarms 26.1 mit dem Stift 15.31 in Kontakt, was dazu führt, dass die Kraft auf die Rolle 26.4 und auf den Drehzapfen 26.2 begrenzt wird.
-
Wenn die Drehgeschwindigkeit bis zum vollständigen Stillstand sinkt, gelangt der Mechanismus in eine relativ kurze Phase, in der die Fliehkräfte nicht mehr ausreichen, um die Positionierung der Rolle in der Rollverbindung 26.42 zwischen der Pleuelstange 26.40 und dem Schwingarm 26.1 zu gewährleisten. Die winkelmäßige Schwenkbewegung des Schwingarms 26.1 im Uhrzeigersinn in den Figuren wird jedoch durch den Absatz 26.9 begrenzt, der an die gebogene Bahn 26.10 in Anlage gelangt, wodurch die Amplitude der Schwenkbewegungen der Schwingarme 26.1 unter Kontrolle gebracht und unerwünschte Geräusche beim Übergang zum Stillstand verhindert werden.
-
Der Schwingmechanismus 30 kann auch bei anderen Anwendungen verwendet werden, bei denen ein Filtern eines sich drehenden Organs erforderlich ist. Insbesondere kann der Schwingmechanismus dazu verwendet werden, bestimmte Vibrationsbereiche eines Doppeldämpfungsschwungrads zu dämpfen, das in einer kinematischen Übertragungskette zwischen einer Kurbelwelle und einem Getriebe mit Trockenkupplung angeordnet ist. Dies wurde schematisch und funktional in den 14 und 15 gezeigt.
-
In 14 ist eine kinematische Übertragungskette 1 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, die eine Trockenkupplung 5 aufweist, die zwischen einer Kurbelwelle 2 und einer Eingangswelle eines Getriebes 3 angeordnet ist. In der kinematischen Übertragungskette ist stromabwärts der Kupplung ein Filtermechanismus 10 angeordnet, der ein Doppeldämpfungsschwungrad bildet und ein Eingangsorgan 12 aufweist, das durch ein primäres Schwungrad gebildet ist, das mit dem sekundären Schwungrad der Kupplung verbunden ist, sowie ein Ausgangsorgan 114, das durch ein sekundäres Schwungrad gebildet ist, das mit der Eingangswelle des Getriebes 3 fest verbunden ist. Ein elastisches Organ 16 ist zwischen dem Eingangsorgan und dem Ausgangsorgan angeordnet, so dass es bei Schwankungen bei der winkelmäßigen Positionierung zwischen dem primären Schwungrad 12 und dem sekundären Schwungrad 114 arbeitet. Ein erfindungsgemäßer Schwingmechanismus 30, der ein oszillierendes Schwungrad 22 aufweist, das über Verbindungsmodule 26 mit dem sekundären Schwungrad 114 verbunden ist, ermöglicht eine Dämpfung der Vibrationen bei niedriger Drehzahl des sekundären Schwungrads 114.
-
Die in 15 gezeigte Ausgestaltung unterscheidet sich von der vorhergehenden durch die Anordnung des Doppeldämpfungsschwungrads 10, das kinematisch zwischen der Kurbelwelle 2 und einer Doppelkupplung 5 angeordnet ist, wodurch zwei koaxiale Eingangswellen 3.1, 3.2 eines Getriebes 3 angetrieben werden können.
-
In den beiden Ausführungsformen der 14 und 15 ist der Aufbau der Verbindungsmodule und des oszillierenden Schwungrads identisch zu dem, was in den 1 bis 11 beschrieben wurde oder zu dem, was in den 12 und 13 beschrieben wurde.
-
Weitere Varianten sind selbstverständlich möglich. Es können verschiedene Positionen der Verbindungsmodule in Betracht gezogen werden: axial zwischen dem oszillierenden Schwungrad 22 und dem Eingangsorgan 12, zwischen dem sekundären Organ 14 und dem Eingangsorgan 12 oder innerhalb einer Aufnahme des Eingangsorgans 12. Es ist auch möglich, in dem Eingangsorgan 12 eine Aufnahme für das oszillierende Schwungrad 22 vorzusehen.
