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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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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 oder einem Trockenkupplungsmechanismus integriert ist.
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STAND DER TECHNIK
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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 durch angelenkte Verbindungsmodule 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. Durch die Wirkung der Fliehkraft wirken die angelenkten Module 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. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Vorrichtung auf Hysteresephänomene besonders empfindlich ist, die insbesondere von den Drehzapfen der angelenkten Verbindungsmodule hervorgerufen werden.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und das Filtern der Schwankungen des Motordrehmoments bei niedriger Drehzahl und insbesondere als Beispiel unterhalb von 2000 Umdrehungen pro Minute zu verbessern.
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Dazu wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Mechanismus zum Filtern von Drehmomentschwankungen vorgeschlagen, der insbesondere dazu vorgesehen sein kann, zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, die um eine Drehachse dreht, und einem Getriebe angeordnet zu sein, und der ein zu dämpfendes Organ, das um die 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, der in Bezug auf das zu dämpfende Organ radial schwenkt, und einen Verbindungsrollkörper aufweist, der auf einer an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn und auf einer an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildeten Rollbahn rollt. Das zu dämpfende Organ wird somit von gegensätzlichen Drehmomenten beaufschlagt, die sich zumindest teilweise kompensieren, nämlich zum einen von einem azyklischen Eingangsdrehmoment, das zum Beispiel von einem Verbrennungsmotor stammt, und andererseits von einem oszillierenden Drehmoment, das über das Gelenk jedes Schwingarms eintritt und auf die Trägheit des oszillierenden Schwungrads zurückzuführen ist und über den zugeordneten Rollkörper zum Schwingarm übertragen wird.
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Die an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildete Rollbahn, die an dem Schwingarm ausgebildete Rollbahn und der Rollkörper sind vorteilhafterweise derart, dass in der Bezugsstellung eine radiale Achse durch die Drehachse, durch einen Kontaktpunkt zwischen dem Rollkörper und der an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildeten Rollbahn und einen Kontaktpunkt zwischen dem Rollkörper und der an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn verläuft, wobei diese radiale Achse in einer zur Drehachse senkrechten Ebene senkrecht zu der an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildeten Rollbahn und senkrecht zu der an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn verläuft.
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Dadurch, dass die Pleuelstange aus dem Stand der Technik durch eine Rollverbindung mit einem Rollkörper ersetzt wird, wird der Reibungskoeffizient sehr stark verringert. Die so definierte Verbindung ist außerdem kompakter als eine Verbindung mit Pleuelstange.
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Das oszillierende Schwungrad hat vorzugsweise die allgemeine Form eines Umfangsrings. Das oszillierende Schwungrad weist insbesondere einen radial äußeren Rand auf, der im Wesentlichen kreisförmig ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die an dem Schwingarm ausgebildete Rollbahn radial nach außen gewandt und in einer zur Drehachse senkrechten mittleren Schnittebene vorzugsweise konkav.
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Die an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildete Rollbahn liegt im Wesentlichen gegenüber der an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn. Gemäß einer Ausführungsform ist die an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildete Rollbahn radial nach innen gewandt und in einer zur Drehachse senkrechten mittleren Schnittebene vorzugsweise konkav. Die Rollbahn des oszillierenden Schwungrads ist an der Mittelöffnung des Umfangsrings ausgebildet.
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Es gibt vorzugsweise mindestens eine zur Drehachse senkrechte Ebene, die die an dem Schwingarm ausgebildete Rollbahn und die an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildete Rollbahn schneidet. Diese Rollbahnen sind in ein und derselben Ebene, die senkrecht zur Drehachse verläuft, enthalten.
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Die an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildete Rollbahn, die an dem Schwingarm ausgebildete Rollbahn und der Rollkörper sind vorzugsweise derart, dass sich der Rollkörper in der Bezugsstellung in einer Stellung mit maximalem Abstand in Bezug auf die Drehachse befindet.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildete Rollbahn, die an dem Schwingarm ausgebildete Rollbahn und der Rollkörper derart sind, dass in der Bezugsstellung eine radiale Achse, die durch die Drehachse und durch einen Kontaktpunkt zwischen dem Rollkörper und der an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildeten Rollbahn verläuft, in einer zur Drehachse senkrechten mittleren Ebene senkrecht zu der an dem oszillierenden Schwungrads ausgebildeten Rollbahn verläuft. Unter den gleichen Bedingungen ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine radiale Achse, die durch die Drehachse und durch einen Kontaktpunkt zwischen dem Rollkörper und der an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn verläuft, in einer zur Drehachse senkrechten Mittelebene senkrecht zu der an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn verläuft. Dadurch wird gewährleistet, dass in der Bezugsstellung von dem Rollkörper keinerlei Drehmoment zum Schwingarm oder zum oszillierenden Schwungrad übertragen wird. Die entsprechende relative Stellung des zu dämpfenden Organs und des oszillierenden Schwungrads bildet eine Bezugsstellung, die bei fester Drehzahl bei fehlender Schwankung des Motordrehmoments erreicht wird. Jegliche relative Winkelbewegung zwischen dem zu dämpfenden Organ und dem oszillierenden Schwungrad ausgehend von dieser Bezugsstellung führt dazu, dass der Schwingarm näher an die Drehachse gebracht wird.
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Der Schwingarm schwenkt vorzugsweise in Bezug auf das zu dämpfende Organ um eine Schwenkachse, die in Bezug auf das zu dämpfende Organ vorzugsweise feststehend ist, wobei der Rollkörper eine zur Schwenkachse parallele Drehachse aufweist. Der Schwingarm erstreckt sich vorzugsweise in eine Umfangsrichtung, so dass seine Bewegung hauptsächlich radial zur Drehachse verläuft.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rollkörper eine Rolle, wodurch ein relativ großer Kontaktbereich zwischen dem Rollkörper und den Rollbahnen gewährleistet werden kann. Es kann jedoch auch ein Rollkörper vorgesehen sein, der aus einer Kugel besteht. In diesem letzten Fall bilden die Rollbahnen vorzugsweise Nuten für die Führung der Kugel, die im Schnitt durch eine durch die Drehachse verlaufende Ebene die Form eines Kreisbogens oder eines Spitzbogens haben. Mit einer derartigen Anordnung ist es gegebenenfalls möglich, sehr geringe axiale oder winkelmäßige Abweichungen zwischen dem zu dämpfenden Organ und dem oszillierenden Schwungrad besser aufzunehmen.
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Es gibt vorteilhafterweise mindestens eine zur Drehachse senkrechte Ebene, die den Schwingarm, den Verbindungsrollkörper und das oszillierende Schwungrad schneidet. Der Verbindungsrollkörper ist in der Ebene radial zwischen den an dem Schwingarm und an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildeten Rollbahnen angeordnet.
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Der Mechanismus weist vorzugsweise Mittel zur festen Verbindung des oszillierenden Schwungrads mit dem zu dämpfenden Organ auf, wenn die Drehgeschwindigkeit des Mechanismus einen vorbestimmten Drehzahlschwellenwert überschreitet, der in der Praxis vorzugsweise höher ist als die Motorleerlaufdrehzahl, beispielsweise einen Drehzahlschwellenwert über 1500 U/min, jedoch unter 2500 U/min.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Schwingarm eine Anlagefläche auf, die die Funktion eines Anschlags hat und unter der Wirkung einer elastischen Verformung des Schwingarms an dem oszillierenden Schwungrad in Anlage gelangt, wenn die Drehgeschwindigkeit des zu dämpfenden Organs oder die des oszillierenden Schwungrads einen gegebenen Schwellenwert überschreitet.
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Es ist natürlich möglich, die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen miteinander zu kombinieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese eine kinematische Übertragungskette mit einem wie zuvor beschriebenen Filtermechanismus, der zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, die um die Drehachse dreht, und einem Getriebe angeordnet ist, wobei der Übertragungsmechanismus ferner ein Eingangsorgan aufweist, das kinematisch zwischen der Kurbelwelle und dem zu dämpfenden Organ angeordnet ist, wobei das zu dämpfenden Organ ein sekundäres Organ bildet, das in Bezug auf das Eingangsorgan um die Drehachse dreht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Filtermechanismus einen langhubigen Dämpfer bilden, der stromabwärts eines hydrokinetischen Wandlers und einer Verriegelungskupplung eines Drehmomentwandlers angeordnet ist, wobei in diesem Fall das zu dämpfende Organ ein Phasenorgan sein kann.
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Das oszillierende Schwungrad wird vorteilhaft in Bezug auf das Phasenorgan in Drehung um die Drehachse geführt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Filtermechanismus ein Doppeldämpfungsschwungrad bilden, das stromabwärts oder stromaufwärts einer Trockenkupplung angeordnet ist, wobei in diesem Fall das zu dämpfende Organ vorzugsweise das sekundäre Organ dieses Doppeldämpfungsschwungrads ist.
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Die kinematische Übertragungskette weist vorzugsweise Elemente zur elastischen Rückstellung auf, so dass das sekundäre Organ in eine Bezugswinkelstellung in Bezug auf das Eingangsorgan zurückgestellt wird. Somit wird in der kinematischen Übertragungskette stromaufwärts des sekundären Organs eine erste Filterstufe zwischen dem Eingangsorgan und dem sekundären Organ gebildet. Die zweite Filterstufe, die durch das mit dem sekundären Organ verbundene oszillierende Schwungrad gebildet ist, hat eine Filtereigenschaft, die in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit variiert. Da die Schwankungen, denen das sekundäre Organ unterliegt, von der ersten Filterstufe gedämpft werden, ist es möglich, die gesuchte zusätzliche Filterwirkung mit Schwingarmen und einem Schwungrad mit geringeren Massen zu erhalten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann insbesondere vorgesehen sein, die elastischen Elemente zumindest teilweise in einem zwischen dem Eingangsorgan und dem sekundären Organ liegenden Volumen anzuordnen, in Fenstern zur Aufnahme von Federn, die die Elemente zur elastischen Rückstellung bilden.
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Es ist gegebenenfalls auch möglich, Reibungselemente zum Abführen von Energie bei den relativen Winkelbewegungen zwischen dem Eingangselement und dem sekundären Organ vorzusehen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das primäre oder das sekundäre Organ eine Abdeckung und das andere Organ, das primäre bzw. das sekundäre Organ, zwei aneinander befestigte Führungsscheiben, die axial auf der einen und auf der anderen Seite der Abdeckung angeordnet sind. Das zu dämpfende Organ kann somit durch die Abdeckung oder durch eine der Scheiben gebildet oder mit der Abdeckung oder einer der Scheiben fest verbunden sein.
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Gegenstand der Erfindung ist gemäß einem weiteren ihrer Aspekte auch ein Mechanismus zum Filtern von Drehmomentschwankungen, mit einem zu dämpfenden Organ, das um eine Drehachse dreht, einem oszillierenden Schwungrad, das in Bezug auf das zu dämpfende Organ um die Drehachse dreht, und mindestens einem Verbindungsmodul, 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 in Bezug auf das zu dämpfende Organ radial schwenkt, wobei das Verbindungsmodul ferner einen Verbindungsrollkörper aufweist, der auf einer an dem Schwingarm ausgebildeten Rollbahn und auf einer an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildeten Rollbahn rollt, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine zur Drehachse senkrechte Ebene gibt, die den Schwingarm, den Verbindungsrollkörper und das oszillierende Schwungrad schneidet, wobei der Verbindungsrollkörper in der Ebene radial zwischen den an dem Schwingarm und an dem oszillierenden Schwungrad ausgebildeten Rollbahnen angeordnet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung und anhand der beigefügten Figuren. Darin zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Drehmomentwandlers, in dem ein Mechanismus zum Filtern von Drehmomentschwankungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung integriert ist,
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2 eine isometrische Explosionsansicht eines Filtermechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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3 eine Ansicht teilweise von vorne und teilweise im Querschnitt des Filtermechanismus aus 2,
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4 eine Ansicht im Axialschnitt des Filtermechanismus aus 2 in der Schnittebene IV aus 3,
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5 eine Ansicht im Axialschnitt des Filtermechanismus aus 2 in der Schnittebene V aus 3,
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6 eine isometrische Explosionsansicht eines Schwingmechanismus des Filtermechanismus aus 2,
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7 eine isometrische Ansicht eines Schwingarms des Schwingmechanismus aus 6,
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8 eine Vorderansicht eines Ausschnitts des Schwingmechanismus aus 6 in einer ersten Endstellung,
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9 eine Vorderansicht eines Ausschnitts des Schwingmechanismus aus 6 in einer Zwischenstellung mit maximalem radialen Ausschlag,
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10 eine Vorderansicht eines Ausschnitts des Schwingmechanismus aus 6 in einer zweiten Endstellung,
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11 eine Vorderansicht eines Ausschnitts eines Schwingmechanismus gemäß einer Ausführungsvariante in einer Zwischenstellung mit maximalem radialen Ausschlag,
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12 eine schematische Ansicht eines Doppelschwungrads, in dem ein Filtermechanismus gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung integriert ist,
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13 eine schematische Ansicht eines Doppelschwungrads, in dem ein Filtermechanismus gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung integriert ist.
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Aus Gründen der besseren Übersicht werden in allen Figuren identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 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.
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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.
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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 Änderungen 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.
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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.
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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.
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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.
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Das Profil der Rollbahnen 26.5, 26.6 kann an jede Anwendung angepasst werden, um eine geeignete Antwortkurve zu erhalten.
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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.
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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 12 und 13 gezeigt.
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In 12 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.
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Die in 13 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.
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In den beiden Ausführungsformen der 12 und 13 ist der Aufbau der Verbindungsmodule und des oszillierenden Schwungrads identisch zu dem, was in den 1 bis 11 beschrieben wurde.
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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.
