Hintergrund der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft manuelle Getriebe für Fahrzeuge und genauer ein manuelles
Getriebe mit einer Vorgelegewelle, die bei relativ geringen Drehmomenten aufgrund der von
der Antriebswelle übertragenen Motordrehmomentimpulse schwingen kann.
-
Schwingung der Vorgelegewelle bei Bedingungen geringer Drehmomente und geringer
Beschleunigungen werden aufgrund der Möglichkeit von "Klappergeräuschen", die zwischen
einem Paar Gegenräder an der Vorgelegewelle und der Abtriebswelle, durch die kein
wesentlicher Betrag von Drehmoment übertragen wird, auftreten können, als unerwünscht betrachtet.
-
In der Technik wurde versucht, solche Schwingungen an der Vorgelegewelle zu dämpfen und
dadurch Klappergeräusche zu eliminieren. US-Patent US-A-4 677 868 offenbart ein manuelles
Getriebe mit einer Vorgelegewelle, bei welchem das Kopfrad und die Vorgelegewelle nicht
einteilig ausgebildet sind, sondern das Kopfrad von der Vorgelegewelle getrennt ist und einen
Satz Keilzähne autweist, die in losem, verkeilten Eingriff mit einem zweiten Satz Keilzähne
stehen, so daß das Kopftad über die lose Keilzahnverbindung Drehmoment auf die
Vorgelegewelle übertragen kann. Bei dem zitierten Patent erlaubt die lose Keilzahnverbindung ein
relative Drehung von etwa einem Grad zwischen den benachbarten Keilzähnen. Der
Keilzahnbereich ist mit einem viskosen Fluid gefüllt, um wie erwähnt Torsionsschwingungen zwischen
dem Kopfrad und der Vorlegewelle zu dämpfen.
-
Bei der Vorrichtung von US-A-4 677 868 werden jedoch, wenn bei Bedingungen geringer
Drehmomente und Beschleunigungen Drehmoment auf das Kopfrad übertragen wird, die mit
dem Kopfrad verbundenen Keilzähne in Eingriff mit den benachbarten, mit der Vorlegewelle
verbundenen Keilzähnen treten, wobei die einzige Dämpfüng diejenige ist, die auftritt, wenn
das Fluid zwischen benachbarten Keilzähnen herausgepumpt wird, wenn diese Keilzähne in
Eingriff treten. Bei nur etwa einem Grad relativer möglicher Drehung der Keilzähne kann
jedoch nur eine sehr geringe Dämpfüng auftreten.
Zusammenfassung der Erfindung
-
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessert es manuelles
Getriebe mit einer Vorgelegewelle zu schaffen, das ein wesentlich verbessertes Dämpfungsvermögen
relativer Schwingungen zwischen dem Kopfrad und der Vorgelegewelle aufweist, um
einsetzende Klappergeräusche zu dämpfen.
-
Eine speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbessertes
Dämpfüngsmechanismus zu schaffen, der kostengünstiger ist, und bei dem das Dämpfüngsdrehmoment
weniger empfindlich gegenüber Herstellungstoleranzen ist.
-
Die obigen und andere Aufgaben der Erfindung werden erreicht durch die Schaffung eines
manuellen Getriebes mit einer Gehäuseanordnung, einer mit Bezug auf die Gehäuseanordnung
drehbar abgestützten Antriebswelle, die Eingangs-Antriebsdrehmoment von einer
Antriebsenergiequelle aufnehmen kann, wobei die Antriebswelle eine Drehachse bestimmt. Eine
Abtriebswelle ist mit Bezug auf die Gehäuseanordnung drehbar abgestützt und ist im
wesentlichen parallel zu der Antriebswelle. Eine Vorgelegewelle ist mit Bezug auf die
Gehäuseanordnung drehbar abgestützt und weist eine zu den Achsen der Antriebs- und der Abtriebswelle im
wesentlichen parallele Drehachse auf. Ein Antriebsrad ist mit einer Gruppe von am Umfang
verteilten Zähnen versehen und ist mit der Antriebswelle drehfest verbunden. Ein Kopfrad ist
mit einer Gruppe von mit den Zähnen des Antriebsrades in Eingriff stehenden, am Umfang
verteilten Zähnen versehen und ist mit der Vorgelegewelle drehfest verbunden, um Eingangs-
Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle auf die Vorgelegewelle zu übertragen. Ein erstes
treibendes Rad ist mit einer Gruppe von am Umfang verteilten Zähnen versehen und ist zur
Aufnahme von Eingangs-Antriebsdrehmoment von der Vorgelegewelle befestigt und ein erstes
getriebenes Rad ist mit einer Gruppe von mit den Zähnen des ersten treibenden Rades in
Eingriff stehenden, am Umfang verteilten Zähnen versehen. Das Getriebe beinhaltet eine
Anordnung, die zwischen einer ersten Stellung, in welcher mittels des ersten getriebenen Rades
Antriebsdrehmoment von dem ersten treibenden Rad auf die Abtriebswelle übertragbar ist, und
einer zweiten Stellung, in welcher das erste getriebene Rad mit Bezug auf die Abtriebswelle
frei laufen kann, verschiebbar ist. Das Getriebe beinhaltet weiterhin eine dem Dämpfen der
Übertragung von Torsionsschwingungen oder Vibrationen von dem Kopfrad auf die
Vorgelegewelle dienende Anordnung.
-
Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelegewelle und das Kopfrad
zusammenwirken, um eine Totgangeinrichtung zu bilden, um die Drehung des Kopfrades gegenüber
der Vorgelegewelle zu begrenzen. Die Dämptungsanordnung beinhaltet eine Einrichtung,
welche die Vorgelegewelle in Richtung auf eine zentrierte Stellung mit Bezug auf das Kopfrad
vorspannt, wobei sich die Vorgelegewelle zwischen ihren Dreh-Endstellungen mit Bezug auf
das Kopfrad befindet. Das Kopfrad und die Vorgelegewelle bilden zusammen ein gesondert
von der Totgangeinrichtung angeordnetes Viskositätsscherdämpferteil, das, wenn es mit
viskosem Fluid gefüllt ist, die relative Drehbewegung zwischen der Vorgelegewelle und dem
Kopfrad dämpfen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 ist eine axiale Ansicht, teilweise als Schnittansicht und teilweise als Draufsicht, die ein
manuelles Getriebe zeigt auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist.
-
Fig. 2 ist eine fragmentarische Ansicht ähnlich Fig. 1, die das Viskositätsdämpferteil gemäß der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
-
Fig. 3 ist ein transversaler Querschnitt entlang Linie 3-3 von Fig. 2, jedoch mit einem größeren
Maßstab, der die mit dem Viskositätsdämpferteil verbundene Totgangeinrichtung
veranschaulicht.
-
Fig. 4 ist eine Kurvendarstellung der Rotationsgeschwindigkeit in U/min als Funktion der Zeit
für das Kopfrad und die Vorgelegewelle unter Anwendung der vorliegenden Erfindung.
-
Fig. 5 ist eine Kurvendarstellung des Rotationsdrehmoments in Nm als Funktion der Zeit für
eines der getriebenen Räder, während dieses sich in einem entkuppelten Zustand befindet.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die die Erfindung nicht begrenzen sollen, ist Fig. 1
eine axiale Ansicht eines manuellen Fahrzeuggetriebes, das allgemein mit 11 bezeichnet ist. Das
Getriebe 11 beinhaltet verschiedene Gehäuseabschnitte, die alle allgemein mit 13 bezeichnet
werden, wobei der vordere Teil (linkes Ende in Fig. 1) eine Antriebswelle 15 aufnimmt, die
drehbar mit Bezug auf das Gehäuse 13 mittels eines Lagersatzes 17 abgestützt ist. Die
Antriebswelle 15 des Getriebes erhält in einer Fachleuten bekannten Art Antriebsdrehmoment von
der Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors.
-
Einteilig mit der Antriebswelle 15 ist ein teilweise hohles Antriebsrad 19 ausgebildet, in dem
sich ein Lagersatz 21 befindet. Der Lagersatz 21 nimmt das vordere Ende der Abtriebswelle 23
des Getriebes auf und stützt dieses drehbar ab, wobei das hintere Ende derselben drehbar durch
das Gehäuse 13 in einem Lagersatz (nicht gezeigt) abgestützt wird. Bei dieser
Ausführungsform sind die Antriebswelle 15 und die Abtriebswelle 23 koaxial, obwohl dies nicht ein
wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist.
-
Ebenfalls im Gehäuse 13 befindet sich eine Getriebevorgelegewelle 25, deren Rotationsachse
parallel zu den Achsen der Antriebswelle 15 und der Abtriebswelle 23 liegt. Das vordere Ende
der Vorgelegewelle 25 wird drehbar im Gehäuse 13 mittels eines Lagersatzes 27 abgestützt,
während das hintere Ende der Vorgelegewelle 25 ähnlich abgestützt wird (nicht gezeigt).
-
Noch unter Bezugnahme auf Fig. 1 befindet sich drehbar auf der Abtriebswelle 23 ein
angetriebenes Rad 31 des ersten Gangs, ein angetriebenes Rad 32 des zweiten Gangs und ein
angetriebenes Rad 33 des dritten Gangs. Jedes der angetriebenen Räder 31, 32 und 33 ist frei rotierbar
mit Bezug auf die Abtriebswelle 23 mittels geeignter Nadellagersätze 35, 37 bzw. 39 montiert.
-
Die Vorgelegewelle 25 beinhaltet ein treibendes Rad 41 des ersten Gangs, ein treibendes Rad
42 des zweiten Gangs und ein treibendes Rad 43 des dritten Gangs. Wie in Fig. 1 gezeigt ist,
können die treibenden Räder 41, 42 und 43 die angetriebenen Räder 31, 32 und 33 antreiben,
wobei sie mit diesen in verzahntem Eingriff stehen. Vorzugsweise sind die treibenden Räder
41, 42 und 43 einteilig mit der Vorgelegewelle 25 ausgebildet.
-
In Richtung auf das vordere Ende der Vorgelegewelle 25 befindet sich ein angetriebenes Rad
44, das typischerweise als das "Kopfrad" bezeichnet wird. Bei typischen bekannten
handbetätigten Getrieben der in Fig. 1 gezeigten Art wäre das Kopfrad 44 ebenfalls einteilig mit der
Vorgelegewelle 25 ausgebildet, obschon von US-Patent US-A-4 677 868 bekannt ist, daß das
Kopfrad 44 von der Vorgelegewelle 25 getrennt ist und sich ein wenig relativ zu dieser drehen
kann.
-
Die Abtriebswelle 23 umgebend und axial zwischen den angetriebenen Räder 31 und 32 des
ersten und zweiten Gangs befindet sich ein Synchronisiermechanismus 47 des ersten und
zweiten Gangs, der so ausgelegt ist, daß er mittels einer Schaltgabel 49 bedient wird. In
gleicher Weise die Abtriebswelle 23 umgebend und axial zwischen dem angetriebenen Rad 33 des
dritten Gangs und dem Antriebsrad 19 befindet sich ein Synchronisiermechanismus 51 des
dritten und vierten Gangs, der so ausgelegt ist, daß er mittels einer Schaltgabel 53 bedient
wird. Wie Fachleuten bekannt ist, wird, wenn die Schaltgabel 49 in eine Stellung bewegt wird,
in der ein Betrieb des Getriebes im ersten Gang gewählt werden kann, der
Synchronisiermechanismus 47 in einen Reibungseingriff mit einer benachbarten Reibungsfläche des
angetriebenen Rades 31 des ersten Gangs bewegt. Wenn eine Synchronisation der Geschwindigkeiten
der Abtriebswelle 23 und des angetriebenen Rades 31 erfolgt, verbindet eine keilverzahnte
Kupplung den Synchronisiermechanismus 47 (und somit die Abtriebswelle 23) mit dem
angetriebenen Rad 31. Da der Synchronisiermechanismus 47 in verzahntem Eingriff mit der
Abtriebswelle 23 steht, bewirkt solch ein Betätigung des Mechanismus 47, daß das
angetriebene Rad 31 des ersten Gangs fixiert wird, um die Abtriebswelle 23 anzutreiben. Wenn ein
Betrieb im ersten Gang durch geeignete Positionierung der Schaltgabel 49 gewählt wurde,
wird Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle 15 durch das Antriebsrad 19 auf das Kopfrad
44 übertragen, das wiederum Drehmoment über die Vorgelegewelle 25 und das treibende Rad
41 des ersten Gangs auf das angetriebene Rad 31 des ersten Gangs und dann auf die
Abtriebswelle 23 überträgt, wie oben beschrieben.
-
Ähnlich wird, wenn die Schaltgabel 49 positioniert wird, um ein Betrieb des Getriebes im
zweiten Gang zu wählen, der Synchronisiermechanismus 47 dann in Fig. 1 nach links bewegt,
um in Eingriff mit dem angetriebenen Rad 32 des zweiten Gangs zu kommen, und
Drehmoment wird wie oben beschrieben übertragen, außer daß Drehmoment dann von der
Vorgelegewelle 25 und dem angetriebenen Rad 32 des zweiten Gangs auf die Abtriebswelle 23
übertragen wird. Eine Positionierung der Schaltgabel 53 zur Bewegung des
Synchronisiermechanismus 51 des dritten und vierten Gangs in einen Eingriff entweder mit dem angetriebenen Rad 33
des dritten Gangs oder mit der Antriebswelle 19 bewirkt einen Betrieb des Getriebes im dritten
Gang bzw. vierten Gang. Wie Fachleuten offenbar wird, bewirkt ein Eingriff des
Synchronisiermechanismus 51 mit dem Antriebsrad 19 für einen Betrieb im vierten Gang eine 1:1
Beziehung zwischen der Antriebswelle 15 und der Abtriebswelle 23.
-
Wieder unter Bezugnahme auf einen Betrieb z.B. im zweiten Gang wird Drehmoment
eindeutig von der Vorgelegewelle 25 durch die an der Außenseite befindlichen Zähne auf dem
treibenden Rad 42 des zweiten Gangs auf die an der Außenseite befindlichen Zähne auf dem
angetriebenen Rad 32 des zweiten Gangs übertragen, um Antriebsdrehmoment auf die
Abtriebswelle 23 zu übertragen. Während Drehmoment wie oben beschrieben übertragen wird,
bleibt das treibende Rad 41 des ersten Gangs in verzahntem Eingriff mit dem angetriebenen
Rad 31 des ersten Gangs, während das treibende Rad 43 des dritten Gangs in verzahntem
Eingriff mit dem angetriebenen Rad 33 des dritten Gangs bleibt. Das einzige Drehmoment, das
von diesen treibenden Räder auf ihre entsprechenden angetriebenen Räder übertragen wird, ist
jedoch das, das benötigt wird, um die Reibung der Nadellager 35 und 39 zu überwinden. Daher
werden Veränderungen oder Schwingungen der Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle
15 auf die Vorgelegewelle 25 und auf die treibenden Räder 41 und 43 des ersten und dritten
Gangs übertragen. Falls dies Schwingungen wesentlich sind (z.B. ±10 U/min), wird jeder Zahn
auf den treibenden Rädern 41 und 43 dazu neigen, außer Kontakt mit dem benachbarten Zahn,
den er auf den angetriebenen Rädern 31 bzw. 33 antreibt, zu kommen. Die Folge solch eines
periodischen Verlustes oder der Neigung, Zahnkontakt zu verlieren, sind unerwünschte
Klappergeräusche, d.h. ein Zahn auf einem treibenden Rad verläßt den Eingriff mit einem
benachbarten Zahn auf einem angetriebenen Rad und kommt in Eingriff mit einem benachbarten,
nachlaufenden Zahn auf dem angetriebenen Rad. Aufgrund der sehr geringen Drehmomente,
die durch solche "nicht antreibenden" antreibenden und angetriebenen Räder übertragen
werden, können solche Schwingungen der Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle in eine
schwingungsartige Bewegung der angetriebenen Räder übertragen werden, die dann freilaufen,
und das sich ergebende Schlagen oder Klappern der "nicht antreibenden" antreibenden und
angetriebenen Räder verursacht ein sehr unerwünschtes Geräusch im Getriebe, das
typischerweise für den Fahrzeuglenker hörbar ist.
Fig. 2 und 3
-
In Fig. 2 ist ein axialer Querschnitt durch die Vorgelegewelle 25 und das Kopfrad 44
veranschaulicht, der den Dämpfüngsteil gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie
zuvor erwähnt wurde, war es bei in der Technik bekannten Getrieben typisch, daß das Kopfrad
44 einteilig mit der Vorgelegewelle 25 als auch mit den treibenden Rädern 41, 42 und 43
ausgebildet ist. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Kopfrad 44 jedoch
getrennt von der Vorgelegewelle 25 ausgebildet, ist aber mittels einer Art Totgangeinrichtung
mit der Vorgelegewelle 25 "verbunden", wobei die Totgangeinrichtung betreibbar ist, um einen
bestimmten, vorher festgelegten Wert relativer Rotation zwischen dem Kopfrad 44 und der
Vorgelegewelle 25 zu erlauben, gleichzeitig aber das gesamte Eingangsdrehmoment vom
Kopfrad 44 auf die Vorgelegewelle 25 übertragen kann. Bei dieser Ausführungsform bestimmt
das Kopfrad 44 einen Satz von Innenkeilzähnen 55, und die Vorgelegewelle 25 bestimmt in
Eingriff mit diesen einen Satz von Außenkeilzähnen 57, wobei die Keilzähne 55 und 57 in
Bezug aufeinander ausgelegt sind, um einen vorher festgelegten Betrag von Totgang zu
erlauben. Bei dieser Ausführungsform kann das Kopfrad 44 etwa 5 Grad bezüglich der
Vorgelegewelle 25 rotieren.
-
Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf Fig. 3 kann man sehen, daß an zwei
gegenüberliegenden Stellen die Keilzähne durch einen Zentriermechanismus ersetzt sind. Bei jeder der Stellen
legt das Kopfrad 44 ein Paar angewinkelter Nockenflächen 59 fest, und in Eingriff mit jeder
der Nockenflächen 59 befindet sich eine Nocke 61. Jede Nocke 61 ist in Richtung auf ihre
radial am weitesten außenliegende Stellung mittels einer wendelförmigen Druckfeder 63
vorgespannt. Fachleuten versteht sich, daß das Zusammenwirken der Nockenfläche 59 mit der
Nocke 61 und der Feder 63 den gleichen generellen Zweck, wie zwei Torsionsfedern erfüllt,
nämlich das Kopfrad 44 zentriert in Bezug auf die Vorgelegewelle 25 zu halten, d.h. jeder
Keilzahn 55 ist zentriert zwischen dem benachbarten Paar von Keilzähnen 57. Der Zweck
dieser vorspannenden und zentrierenden Einrichtung soweit er den Dämpfüngsmechanismus
der vorliegenden Erfindung betrifft, wird im folgenden erklärt. Es versteht sich, daß der Begriff
"Zentrier"-Anordnung wie hier benutzt nur bedeutet, daß sich jeder der Keilzähne 57 nicht in
Eingriff mit jedem der benachbarten Keilzähne 59 befindet, nicht notwendigerweise jedoch
bedeutet, daß jeder Keilzahn 57 mittig zwischen den benachbarten Keilzähnen 59 plaziert ist.
-
Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 2 beinhaltet das Kopfrad 44 einen generell ringförmigen
oder zylindrischen Dämpfüngsteil 65, der sich rechts vom Kopfrad 44 erstreckt, der
vorzugsweise einteilig mit diesem ausgebildet ist und der eine generell zylindrische Innenfläche 66
bestimmt. Der zylindrische Dämpfüngsteil 65 ist so eingerichtet, daß er einen Teil der
Vorgelewelle 25 zwischen dem Kopfrad 44 und dem antreibenden Rad 43 des dritten Gangs umgibt,
der eine generell zylindrische Außenfläche 26 bildet. Die Vorgelegewelle 25 bestimmt zwei
ringförmige Nuten, in denen sich zwei Dichtungen 67 befinden. Die zylindrische Außenfläche
der Vorgelegewelle 25 zwischen den Dichtungen 67 wirkt mit der zylindrischen Innenfläche
des Dämpfüngsteils 66 zusammen, um einen Viskositätsscherraum 69 zu bilden. Wenn der
Scherraum 69 mit einem geeigneten viskosen Fluid gefüllt ist, wie z.B. Silikonöl, dämpft das
Scheren des viskosen Fluids im Scherraum 69 Schwingungen oder Veränderungen der
Geschwindigkeit der Vorgelegewelle 25.
-
Unter erneuter hauptsächlicher Bezugnahme auf Fig. 2 bestimmt die Vorgelegewelle 25 eine
axiale Bohrung 71, die in offener Verbindung mit zwei angewinkelten Bohrungen 73 steht. Der
Zweck der Bohrungen 71 und 73 ist es, ein Füllen des Scherraums 69 mit viskosem Fluid zu
erlauben, bevor das Getriebe zusammengebaut wird. Nachdem der Scherraum und zumindest
ein Teil der angewinkelten Bohrungen 73 mit viskosem Fluid gefüllt wurde, wird ein Stöpsel
75 in das Ende der axialen Bohrung 71 eingeschraubt, um das Fluid darin zurückzuhalten.
-
Wenn Antriebsdrehmoment von der Antriebswelle 15 über das Antriebsrad 19 auf das Kopfrad
44 übertragen wird, werden die normalen Schwingungen der Rotationsgeschwindigkeit der
Antriebswelle auf das Kopfrad 44 übertragen. Die Anordnung der Nocken 61 und Federn 63
spannt die Vorgelegewelle 25 kontinuierlich in Richtung auf eine vorbestimmte Stellung vor,
wie z.B. die in Fig. 3 gezeigte zentrierte Stellung. Die Schwingungen der
Rotationsgeschwindigkeit des Kopfrades 44 neigen jedoch auch dazu, auf die Vorgelegewelle 25 übertragen zu
werden, und können durch die Nocken- und Federanordnung von Fig. 3 sogar in ihrer
Amplitude noch vergrößert werden (d.h. könnten in Abwesenheit jeglicher Dämpfüng vergrößert
werden). Es hat sich gezeigt, daß die viskose Dämpfiing, die durch das viskose Fluid im
Scherraum 69 erzeugt wird, wirkungsvoll ist, um die Veränderungen der
Rotationsgeschwindigkeit der Vorgelegwelle 25 so zu dämpfen, daß diese wesentlich geringer, als die
Veränderungen der Rotationsgeschwindigkeit des Kopfrades 44 sind.
-
Wie zuvor erwähnt, treten die Klappergeräuschprobleme nur dann auf wenn ein relativ
geringes Drehmoment durch das Kopfrad auf die Vorgelegewelle übertragen wird .Daher ist es
bei der Wahl der Feder 63 notwendig, den ungefähren, maximalen Drehmomentpegel für den
speziellen Getriebeentwurf zu kennen, bei dem unerwünschte Klappergeräusche auftreten.
Wenn dieser "maximale" Drehmomentpegel bekannt ist, sollte die Feder 63 so gewählt werden,
daß sie die beiden folgenden Kriterien erfüllt:
-
(1) Bei Drehmomenten unterhalb des "Maximums" sollte die Feder 63 eine relative
Bewegung des Kopfrades 44 zu der Vorgelegewelle 25 erlauben, sollte jedoch ausreichend
Vorspannkraft haben, daß die relative Bewegung nicht zu einem Eingriff der Keilzähne
55 und 57 führt; und
-
(2) Bei Drehmomenten oberhalb des "Maximums" sollte die Feder 63 genügend relative
Bewegung erlauben, daß die Keilzähne 55 in Eingriff mit den Keilzähnen 57 kommen,
und daß das Kopfrad 44 die Vorgelegewelle 25 antreibt.
Fig. 4
-
Um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zur Dämpfüng der Veränderungen der
Geschwindigkeit der Vorgelegewelle 25 und zur Beseitigung von Klappergeräuschen zu
veranschaulichen, wurde eine mathematische Simulation mit dem Computer durchgeführt. Zu
Zwecken der Simulation wurde angenommen, daß der Viskositätsscherraum 69 mit einem
viskosen Fluid gefüllt wurde, das bei einer Temperatur von 149 ºC (300 ºF) eine Viskosität von
30000 Zentistoke hat. Es wurde außerdem angenommen, daß die Antriebswelle 15 mit einer
Geschwindigkeit von 700 U/min ±16 U/min rotiert, was von dem Anmelder der vorliegenden
Erfindung als typisch für eine Simulation von relativ geringem Drehmoment und schwacher
Beschleunigung erachtet wird.
-
Unter Bezugnahme auf die Kurvendarstellung von Fig. 4 wird eine Kurvendarstellung der
Rotationsgeschwindigkeit in U/min gegenüber der Zeit veranschaulicht, und im Falle der oben
beschriebenen Simulation repräsentiert jede Kurve die Schwingungen um die mittlere
Geschwindigkeit von 700 U/min. Die mit "44" bezeichnete Kurve veranschaulicht die
Veränderungen der Rotationsgeschwindigkeit des Kopfrades 44, die ohne wesentliche Anderung außer
aufgrund des Gangverhältnisses von der Antriebswelle 15 übertragen werden. Wie zuvor
erwähnt wurden diese Anderungen als ±16 U/min angenommen. Die andere Kurve ist mit "25"
bezeichnet und veranschaulicht die Veränderungen der Rotationsgeschwindigkeit der
Vorgelegewelle 25, stromabwärts vom Dämpfungsteil der vorliegenden Erfindung. Die mathematische
Simulation der vorliegenden Erfindung ergab, daß die Veränderungen der
Rotationsgeschwindigkeit der Vorgelegewelle etwa ±2 U/min betragen würden, was etwa ein Achtel der
Veränderungen der Antriebsgeschwindigkeit ist.
Fig. 5
-
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist eine Kurvendarstellung des Drehmoments in Nm als Funktion
der Zeit veranschaulicht, und die Kurve ist mit "31" bezeichnet, da die Kurve das Drehmoment
darstellt, das von der Vorgelegewelle 25 auf das angetriebene Rad 31 des ersten Gangs
übertragen wird. Die Drehmomentkurve in Fig. 5 schwankt inhärent um einen mittleren
Drehmomentwert (bei der vorliegenden Ausführungsform 0,0092 Nm (0,0068 ft.-lbs.)), der das
Drehmoment darstellt, um die Reibung zu überwinden, d.h. die Reibung der Nadellager 35. Mit der
durch das Dämpfüngsteil der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Dämpfüng ergab die
mathematische Simulation, wie in Fig. 5 gezeigt daß das treibende Rad 41 des ersten Gangs
ein geringes, aber nahezu konstant es und positives Drehmoment auf das angetriebene Rad 31
des ersten Gangs beibehalten würde. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, deutet die mathematische
Simulation an, daß das Drehmoment des angetriebenen Rad 31 des ersten Gangs nie unter
ungefähr 0,0083 Nm (0,0061 ft.-lbs.) fällt, was typischerweise ausreichend ist, um
Klappergeräusche zu vermeiden. Dies ist wichtig, da, falls wie zuvor beschrieben, das auf irgendeines der
"nicht-antreibenden" antreibenden Räder übertragene Drehmoment sich Null nähert, die Folge
unerwünschte Klappergeräusche wären. Daher ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden
Erfindung, daß die wesentliche Verminderung der Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit
der Vorgelegewelle 25 die auf das "nicht-antreibende" angetriebene Rad 31 übertragenen
Veränderungen des Drehmoments stark vermindert, und somit ein minimales Drehmoment
beibehalten wird, das weit genug über Null liegt, um Klappergeräusche zu vermeiden.
-
Es ist ein weiterer wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß die Dämpfüng der
Schwingungen durch echte viskose Scherung erreicht wird und nicht durch ein Zwängen von
Fluid durch einen Puffer oder durch die Verdrängung von Fluid zwischen benachbarten
Keilzähnen wie bei US-Patent US-A-4 677 868. Im Falle von Pufferdämpfüng oder "Pumpen"
von Fluid zwischen benachbarten Keilzähnen ist es kritisch, Toleranzen sehr genau einzuhalten,
d.h. geringe Änderungen bestimmter Abmessungen können eine wesentliche Veränderung des
Dämpfüngsdrehmoments bewirken. Wenn echte viskose Scherdämpfüng gemäß der
vorliegenden Erfindung vorliegt, ist es relativ einfach und billig die notwendigen Toleranzen auf den
Flächen, die den Viskositätsscherraum 69 bestimmen, einzuhalten.
-
Die Erfindung wurde in der vorhergehenden Beschreibung sehr detailliert beschrieben, und es
wird angenommen, daß Fachleuten verschiedene Abänderungen und Modifikationen der
Erfindung aus dem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung offenbar werden. Es ist
beabsichtigt, daß all jene Abänderungen und Modifikationen von der Erfindung eingeschlossen
werden, solange diese im Rahmen der anhängenden Ansprüche liegen.