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Vorrichtung zur Dämpfung der von Kraftfahr-
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zeug-Verbrennungsmotoren erzeugten Schwinaungen Beachreibung Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung der von dem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs
erzeugten und auf dessen Schaltgetriebe übertragenen Drehschwingungen.
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Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere Verbrennungsmotoren erzeugen Drehschwingungen
, die übitherweise durch Tor sionsschwingungsdampfer verschiedener Bauart gedämpft
werden. Dese Torsionsschwingungsdampf er bestehen im allgemeinen aus einem drehelastischen
und einen dämpfenden Element und sind zwischen dem Antriebsmotor und der getriebenen
Baugruppe angeordnet. Bei Kraftfahrzeugen mit einem Schaltgetriebe ist der Tor sionsschwingungsdämpfer
üblicherweise in die Kupplungsscheibe integriert. Vielfach können diese Tor sionsschwingungsdämpfer
die auftretenden Drehschwingungen nicht so weit herabsetzen, daß störende Effekte,
wie beispielsweise Getrieberasseln, vermieden werden.
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Dieses Getrieberasseln beruht bei einem herkömlich aufgebautem Fahrzeugtreibstrang
auf der besonders kritischen dritten Eigenfrequenz, die sehr hone Schwingungsamplituden
aufweist, welche durch die im Fahrbetrieb auftretenden Zündfrequenzen angeregt werden.
Um dem entgegenzuwirken zu können, wäre eine frequenz- und amplitudenabhängige Dämpfung
mit wesentlich weicherer Federkennung erforderlich, was bisher aber wegen des erforderlichen
groben Bauraumes und technischen Aufwandes unrealistisch ist. Zur Dämpfung dieser
durch die Zündfrequenzen angeregten Eigenfrequenzen ist mit der DE-OS 33 45 541
vorgeschlagen worden, ein geteiltes Schwungrad im Antriebsstrang anzuordnen, von
dem nur ein Teil drehelastisch abgestützt ist und das wehren des Anlaßvorganges
durch das Anlasserritzel zu einem Formschluß gebracht wird.
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Diese Ausführung ist jedoch nur whrend des Anlassens wirksam.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine für alle Frequenzen
wirksame Dämpfung der im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs auftretenden Schwingung
zu schaffen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein zwischen dem Verbrennungsmotor
und dem Schaltgetriebe angeordneten, das Motormoment änderndes Zwischengetriebe
und durch eine dem Zwischengetriebe zueordnete, elastische und dämpfende Abstützung.
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Durch diese Maßnahmen erfolgt eine Dämpfung durch ein Differenzmoment
zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Getriebes sowie durch
dessen
federnde und dämpfende Abstützung.
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As eine Ausführung ist es dabei vorgeehen,daß das Zwischengetriebe
ein Untersetzungs-Planetengetriebe ist bzw. daß das Zwischengetriebe ein Umkehr-Planetengetriebe
ist.
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Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben,
Durch diese MAßnahmen werden kritische Eigenfrequenzen im Betriebsbereich des Motors
vermieden und der Frequenzengang auf ein insgesamt niedrigereç chwitRngsniveau als
bischerüblich gebracht. Das zur Abstützung verwendete Bauelement kann den jeweiligen
konstruktiven Anforderungen des Eraftfahrzeuges leicht angepaßt und die Dompfung
weiter optimiert werden. Wenn die Abstützung des Zwischengetriebes durch eine Kupplung
oder Bremse lösbar bzw. feststellbar gemacht wird, kann es au die Funktion einer
Anfahr- und Schaltkupplung übernehmen. Dabei dreht sich sich im gelösten Zustand
der Planetenträger mit mittlerer Drehzahl zwischen Eingang und Ausgang des Zwischengetriebes.
Bei Anordnung verschiedener parallel angeordneter Zahnradsätze tonnen zusntzlich
noch mehrere u"bersetzungen geschaltet weden.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen
dargestellt und wird nachfolgend naher beschreben; es zeigen:
Fig.
1 den Schnitt durch ein Planeten-U.nkehrgetriebe mit elastischer und federnder Abstützung
des Getriebegehäuses; Fig. 2 Draufsicht auf ein Planeten-Umkehrgetriebe nach der
Fig. 1 mit Oarstellung der federnden unXelastischen Abstützung; Fig. 3 den Schnitt
durch ein Planeten-Umkehrgetriebe mit als Bremsscheibe ausgebildeten radial äußeren
Gehäusebereich; Fig. 4 Draufsicht auf ein Planeten-Umkehrgetriebe nach Fig. 3 mit
Darstellung der federnden und elastischen Abstützung des Getriebegehäuses; Fig.
5 den Schnitt durch ein Planeten-Umkehrgetriebe mit als Kupplungsscheibe ausgebildetem
radial außeren Bereich des GetriebeOehauses; Fig. 6 den Schnitt durch ein Planeten-Untersetzungsgetriebe
mit zwei parallel zueinander angeordneten Zahnradsätzen und als Kupplung ausgebildeten
radial ueren Bereich des Getriebegehäuses; Fig. 7 das Schwingungsmodell eines Kraftfahrzeugs
mit einem eingebauten Zwischengetriebe nach den Fig. 1 bis 6;
Fig.
8 den Frequenzgang der Winkelbeschleunigung am Schaltgetriebe bei Verwendung verschiedener
Dämpfungseinrichtungen.
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Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zwischengetriebe Io ist als ein
Planeten-Umkehrgetriebe ausgebildet bei dem auf der Eingangswelle 11 ein Eingangskegelrad
13 sitzt, welches mit Plantenkegelrädern 16 kämmt, welche auf einer rechtwinklig
zur Eingangswelle 11 angeordneten Planetenwelle 15 laufen. Die Planetenkegelräder
16 kammen auf der dem Eingagskegelrad 13 gegenüberliegenden Seite mit einem Ausgangskegelrad
14, welches auf einer Ausgangswelle 12 läuft.
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Durch dieses zweimalige Kammen der Planetenkegelräder 16 erfolgt eine
Drehrichtungsumkehr zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12, Dieses
Zwischengetriebe 10 ist in einem Getriebegehäuse 17 angeordnet, welches an seinen
radial äußeren Umfang eine Gehäuseabstützung 18 aufweist. Wie die Fig. 2 zeigt,
ist das dargestellte Getriebegehause 17 mit zwei einandergegenüberliegenden Grehäuseabstützungen
18 versehen, in denen je eine elastische und dampf ende Abstützung 19 shwenkbar
angelenkt ist. Als Abstützungen 19 sind hier Stoßdempfer zum Einsatz gebracht. Diese
Stoßdämpfer 19 sind mit ihren anderen, den Gehäuseabstützungen 18 entgegengesetzten
Enden an einem festen Bauteil 24, bei-
spielsweise der Kupplungsglocke,
angelenkt. Das Zwischengetriebe Io ist auf diese Weise abgestützt.
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nei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist der
radial äußere Rand des Getriebegehäuses 17 als eine Bremsscheibe 26 ausgebildet.
it dieser Bremsscheibe 26 sind Scheibenbremsen 25 in Singriff bringbar, die an Schwingen
34 gehalten sind. Die Schwingen 34 ihrerseits sind mit Stoßdämpfern 1 abgestützt.
Die Scheibenbremsen 25 sind mit Belägen 33 versehen und können auch als Anfahrkupplung
verwendet werden.
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Bei der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungesform ist dem Zwischengetriebe
10 eine Kupplung 27 zugeordnet, wobei der radial äußere Pand des Getriebegehäuses
17 als Kupplungsscheibe 28 ausgebildet ist. Die Kupplung 27 ist dabei Ueber eine
elastische und dämpfende Abstützung 19 mit einem festen Bauteil 24 verbunden. Diese
Abstützung 19 ist durch die Kupplung 27 lösbar, so daß das Zwischengetriebe 10 die
Funkton einer Anfahr- und Schaltkupplung übernehmen kann.Dabei dreht sich der Planetentroger
.mit der mittleren Drehzahl zwischen Eingang und Ausgang des Zwischengetriebes 10.
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Bei der in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform eines Zwischengetriebes
30 sind zwei verschiedene Zahnradstütze 31 und 32 parallel zueinanker angeordnet.
Der Planetentriger 29 ist dabei
der Ausgangswelle 12 zugeordnetund
Aber eine federnde und elastische Abstützung 19 mit einem festen Bauteil 24 verbunden.
Jedem der Zahnradsätze 31 und 32 ist eine Bremse bzw. eine Kupplung 27 mit einer
Kupplungsscheibe 28 zugeordnet. Bei dieser Ausführungsform können zwei oder auch
mehr Übersetzungen geschaltet werden.
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In der Fig. 7 ist das Schwingungsmodell eines Kraftfahrzeuges mit
vorn liegendem Motor und angetriebenen Hinterrädern dargestellt. Die Schwingungen
gehen bei diesem Schwingungsmodell von dem Verbrennungsmotor 20 aus und werden üblicherweise
auf das Schaltgetriebe 21 übertragen. Zwischen Motor 20 und Schaltgetriebe 21 ist
ein Zwischengetriebe 10 geschaltet, welches bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
eine Momentenumkehrung bewirkt. Dieses Zwischengetriebe 10 ist über eine elastische
und gedämpfe Abstützung 19 an einem festen Bauteil 24 gelenkig abgestützt. An das
Schaltgetriebe 21 schließt sich ein in der - nicht darestellten-Hinterachse liegendes
Differential 30 an, von dem die Antriebsmomente auf die Rer 35 der tragen walen.Die
Räder 35 ihrerseits sind wieder gedämpft und federnd gegenüber dem Fahrzeug 36 abgestützt.
Durch die elastische und gedämpfte Abstützung 19 des Zwischengetriebes 10 zwischen
Antriebsmotor 20 und ochaltgetriebe 21 werden die auftretenden Schwingungen vor
Erreichen des Schaltgetriebes bzw. des Differentials soweit gedämpft, daß sie am
Fahrzeug 36 nicht mehr bemerkbar sind.
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Das in der Fig. 8 dargestellte Diagramm zeigt die Winkelbeschleunigung
am Getriebe über der Schwingungsfrequnez. dabei zeigt die strichpunktierte Linie
37 den Frequnezgang mit einem herkömlichen, in der Kupplung eingebauten Torsionsdämpfer
von 20 Nm/grd. Die strichlierte Kurve 38 zeigt einen ebensolchen Torsionsdämfer
mit 10 Nm/grd. Die durchgezogene Kurve 39 zeigt den Frequezgang mit einem Zwischengetriebe
mit Drehzahlumkehr und einer elastischen, dämpfenden Abstützung von 10 Nm/grd. Die
punktierte Kurve 40 zeigt den Frequnezgang in den Zwischengetriebe 10. dabei ist
zu erkennen, daß die Winkelbeschleunigung im Bereich von cca. 20 bis 60 Hz (entsprechend
ca. 1200 - 2600 U/MIn) bei den gedämpften kurven 39 und 4o wesentlich geringer ist
als bei den herkömmlich gedämpften Fahrzeugen entsprechenden den Kurven 37 und 38.
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Bezugszeichen zu 12 214 10 Zwischengetriebe 11 Eingangswelle 12 Ausgangswelle
13 Eingangskegelrad 14 Ausgangskegelrad 15 Planetenwelle 16 Planetenkegelrad 17
Getriebegehäuse 18 Gehäuseabstützung 19 Stoßdämpfer 20 Verbrennungsmotor 21 Schaltgetriebe
22 Untersetzungsgetriebe 23 Umkehrgetriebe 24 festes Bauteil 25 Scheibenbremse 26
Bremsscheibe 27 Kupplung 28 Kupplungsscheibe 29 Planetenträger 30 Differential 3)
1. Zahnradsatz 32 2. Zahnradsatz 33 Belag 34 Schwinge 35 Räder 36 Fahrzeug 37 strichpunktierte
Kurve 38 strichlierte Kurve 39 durchgezogene Kurve 40 punktierte Kurve
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L e e r s e i t e -