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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tilgung oder zumindest Dämpfung von Schwingungen eines Getriebegehäuses.
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Es ist bekannt, dass beim Betrieb eines Getriebes durch dessen drehende Welle, kämmende Zahnräder und andere Bauteile Schwingungen entstehen, die über Lagerstellen an das Getriebegehäuse weitergeleitet werden. Außerdem werden bei geschlossener Schaltkupplung auch Schwingungen des antreibenden Motors sowie von der Abtriebsseite Schwingungen aus den angetriebenen Elementen, wie etwa ein Differentialgetriebe, in das Getriebegehäuse eingeleitet. Dadurch wird das Getriebegehäuse selbst zu Schwingungen angeregt, die nachteilig ein hörbares Geräusch erzeugen können. Außerdem werden ohne schützende bauliche Maßnahmen die Schwingungen des Getriebegehäuses an andere Bauteile oder Vorrichtungen weitergeleitet, die dann selbst unvorteilhaft schwingen können. Es besteht daher ein Bedarf an einer Schwingungsdämpfungsvorrichtung, die entweder das die Schwingungen erzeugende Aggregat, Welle oder sonstige Bauteil von dem Getriebegehäuse wirksam isoliert, oder Schwingungen des Getriebegehäuses selbst beseitigt bzw. zumindest dämpft.
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Vor diesem Hintergrund ist aus der
DE 40 25 448 A1 ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, das einen Schaltdeckel oder Schaltturm einer Handschaltvorrichtung aufweist. Da gesonderte bauliche Maßnahmen zur Reduzierung von betriebsbedingten Schwingungen des Getriebegehäuses nicht vorgesehen sind, schlägt diese Druckschrift vor, den Schaltdeckel oder Schaltturm der Handschaltvorrichtung gegenüber dem Getriebegehäuse schwingungstechnisch zu isolieren. Hierbei ist zunächst vorgesehen, dass der Schaltdeckel oder Schaltturm mittels Schrauben am Getriebegehäuse befestigt ist. Am Fuß des Schaltturms bzw. an dem Schaltdeckel sind Bohrungen ausgebildet, welche jeweils ein Dämpfungselement kraftschlüssig aufnehmen, die aus einem elastischen Ring und eine innenliegende Metallbüchse bestehen. Die Schrauben sind durch die jeweilige Metallbüchse geführt und in das Getriebegehäuse geschraubt. Dabei spannen die Schrauben die Metallbüchsen auf die Oberseite des Getriebegehäuses, ohne den Schaltdeckel oder Schaltturm zu berühren, während die elastischen Ringe den Fuß des Schaltdeckels bzw. Schaltturms zum Getriebegehäuse auf Abstand halten. Auf diese Weise ist der Schaltdeckel bzw. der Schaltturm nicht direkt mit dem Getriebegehäuse in Berührung, so dass auch keine Schwingungen in den Schaltdeckel bzw. der Schaltturm eingeleitet werden.
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Eine ähnliche Befestigung eines Schaltturms einer Handschaltvorrichtung an einem Gehäuse eines Schaltgetriebes ist aus der
US 1,927,646 bekannt. Auch bei dieser Konstruktion wird nicht versucht, die nachteiligen Schwingungen des Getriebegehäuses selbst zu beseitigen oder zumindest zu dämpfen, sondern es wird der Schaltturm der Handschaltvorrichtung gegen das Getriebegehäuse schwingungsisoliert, um so eine Weiterleitung von Schwingungen möglichst zu verhindern.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzustellen, mit der störende Schwingungen des Getriebegehäuses beseitigt oder zumindest gedämpft werden können. Diese Vorrichtung soll möglichst kostengünstig herstellbar sein und möglichst wenig Bauraum beanspruchen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen definieren.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass an das Getriebegehäuse angebaute Bauteile oder Geräte selbst als Teil eines Schwingungstilgers wirken können, sofern diese trotz ihrer Befestigung am Getriebegehäuse phasenversetzt zu der störenden Schwingung des Getriebegehäuses schwingen können. Um die Funktion eines Schwingungstilgers gewährleisten zu können, ist jedoch zusätzlich ein Zusammenwirken dieses schwingfähig gelagerten Bauteils oder Geräts mit zumindest einem elastomeren Dämpfungselement notwendig. Zudem ist konstruktiv dafür zu sorgen, dass die eigentliche Funktion dieses Bauteils oder Geräts durch die Zusatzfunktion hinsichtlich der Schwingungsdämpfung nicht beeinträchtigt wird.
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Demnach geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur Tilgung oder zumindest Dämpfung von Schwingungen eines Getriebegehäuses, bei dem zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgesehen ist, dass die Vorrichtung ein Bauteil oder Gerät zur Vorbereitung oder Durchführung von Übersetzungsänderungsvorgängen aufweist, und dass dieses Bauteil oder Gerät kraftschlüssig mit einem elastomeren Dämpfungselement verbunden ist, welches selbst kraftschlüssig an einer Wand des Getriebegehäuses anliegt.
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Demnach beschreitet die Erfindung im Vergleich zu den bisherigen technischen Lösungen den entgegengesetzten Weg. Während bisher versucht wurde, eine Weiterleitung von Schwingungen von dem Getriebegehäuse beispielsweise an ein Gehäuse eines Getriebeaktuators zu vermeiden, nutzt die Erfindung ein an dem Getriebegehäuse befestigtes und schwingfähig gelagertes Bauteil oder Gerät, etwa einen Aktuator, dazu, um störende Schwingungen des Getriebegehäuse zu eliminieren oder zumindest in ihrer Amplitude zu dämpfen. Demnach ist die Weiterleitung von Schwingungen des Getriebegehäuses an das in Rede stehende Bauteil oder Gerät anders als beim Stand der Technik erwünscht, um diese in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest zu dämpfen.
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Anders ausgedrückt dient die Masse des schwingfähig gelagerten Bauteils oder Geräts nun als Tilgermasse, welche mit wenigstens einem elastomeren Dämpfungselement zusammenwirkt. Demnach ist ein Feder-Dämpfer-System unter Einbeziehung eines Bauteils oder Geräts geschaffen, mit dem auf die störenden Schwingungen diese zumindest reduzierend eingewirkt wird. Dadurch, dass das schwingfähig gelagerte Bauteil oder Gerät eine geringere Masse als das Getriebegehäuse aufweist, schwingt es bei einer Schwingungsanregung phasenversetzt zu dem Getriebegehäuse, so dass es zumindest teilweise zur Reduzierung von Schwingungsamplituden kommt. Das schwingfähig gelagerte Bauteil oder Gerät ist dabei um wenige Millimeter schwingbar mit dem wenigstens einen elastomeren Dämpfungselement verbunden und verformt dieses im Rahmen dessen reversibel elastischen Verformbarkeit. Dabei wird Bewegungsenergie des schwingfähig gelagerten Bauteils oder Geräts im elastischen elastomeren Dämpfungselement in Wärmeenergie umgewandelt, welche nach außen abstrahlbar ist.
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Die Vorrichtung zur Tilgung oder zumindest Dämpfung von Schwingungen des Getriebegehäuses kann an der Außenseite oder an der Innenseite des Getriebegehäuses angeordnet sein, ohne dass dies ihre Wirksamkeit beeinträchtigen würde. Dabei kann das die schwingungsfähige Masse bereitstellende Bauteil oder Gerät beispielsweise ein elektrohydraulisches oder elektropneumatisches Schaltventilmodul einer Getriebeschaltvorrichtung, ein Schaltaktuator oder ein Wählaktuator einer Getriebeschaltvorrichtung oder ein anderes Gerät sein.
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Das Bauteil oder Gerät ist vorzugsweise in einem Vorrichtungsgehäuse aufgenommen, wobei dieses Vorrichtungsgehäuse fest und schwingungsgekoppelt mit dem Getriebegehäuse verbunden ist, beispielsweise über eine Verschraubung. Das Vorrichtungsgehäuse dient einerseits dem Schutz des Bauteils oder Geräts bzw. Aktuators vor Verschmutzung und/ oder Flüssigkeitseintritt, andererseits ist es zur Weiterleitung von Kräften nutzbar, mittels denen Schwingungen gedämpft werden. Hierauf wird im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels noch eingegangen.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil bzw. das schwingfähig gelagerte Gerät an seiner zur Innenwand des Vorrichtungsgehäuses weisenden Seite mit einem zweiten elastomeren Dämpfungselement kraftschlüssig verbunden ist, und dass dieses zweite Dämpfungselement seinerseits kraftschlüssig an der Innenwand des Gehäuses der Vorrichtung anliegt. Dieses zweite elastomere Dämpfungselement ermöglicht eine elastische Halterung des Bauteils oder Geräts im Innenraum des Vorrichtungsgehäuses, sowie bei einer radialen und axialen Erstreckung des Dämpfungselements eine Dämpfung von radialen sowie axialen Schwingungen.
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Eine andere Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator an seiner getriebegehäusenahen Seite einen hohlzylindrischen Führungsabschnitt für ein Stellglied des Aktuators aufweist, dass dieser Führungsabschnitt außen von einem Abschnitt des ersten elastomeren Dämpfungselements kraftschlüssig umgeben ist, und dass diese beiden Abschnitte kraftschlüssig in einer Öffnung des Getriebegehäuses aufgenommen sind.
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Um eine Weiterleitung der von dem Getriebegehäuse angeregten Schwingung des Aktuators an andere Getriebebauteile, beispielsweise an ein Schalt- oder Wählgestänge einer inneren Schaltvorrichtung des Getriebes zu vermeiden, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Stellglied des schwingfähig gelagerten Aktuators, beispielsweise ein axial beweglicher Anker eines elektromagnetischen Aktuators, über einen Schwingungsentkoppler mit diesem Schalt- oder Wählgestänge verbunden ist. Der Schwingungsentkoppler ist im einfachsten Fall als ein drittes elastomeres Dämpfungselement ausgebildet, mit dem einerseits die auftretenden Betätigungskräfte des Aktuators sicher weiterleitbar sind, und welcher andererseits eine ausreichende Entkopplung der vom Getriebegehäuse angeregten Schwingungen des Aktuators zu den von dem Aktuator zu betätigenden Getriebebauteilen gewährleistet.
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Vorteilhaft ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung an einer Stelle des Getriebegehäuses angeordnet, die aufgrund eines vergleichsweise langen, stützungsfreien oder versteifungsfreien Abschnitts des Getriebegehäuses relativ leicht zu Schwingungen anregbar ist.
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Schließlich ist vorgesehen, dass die Elastizität des wenigstens einen elastomeren Dämpfungselements, vorzugsweise beider Dämpfungselemente, sowie dessen Form und/ oder dessen Abmessungen derart auf die Masse des schwingfähig gelagerten Bauteils oder Geräts bzw. Aktuators und seines Stellgliedes abgestimmt ist, dass das wenigstens eine elastomere Dämpfungselement sowie das schwingfähig gelagerte Bauteil oder Gerät bzw. der schwingfähig gelagerte Aktuator mit seinem Stellglied als Schwingungstilger zur Beseitigung oder zumindest Dämpfung von betriebsbedingten Schwingungen des Getriebegehäuses wirken. Hierzu werden bei den Dämpfungselementen Elastomere zum Einsatz kommen, welche bei guter reversibler Elastizität kinetische Energie gut in Wärmeenergie umwandeln und diese abgeben können.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. Die einzige Figur zeigt einen schematischen Längsschnitt durch ein teilweise dargestelltes Getriebegehäuse 1, an dem eine Vorrichtung 18 zur Tilgung oder zumindest Dämpfung von Schwingungen des Getriebegehäuses 1 befestigt ist. Diese Vorrichtung 18 weist ein kreisförmiges Vorrichtungsgehäuse 11 auf, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Außenseite 15 des Getriebegehäuses 1 befestigt ist. Ohne Nachteil kann diese Vorrichtung 18 aber auch an der Innenseite 16 des Getriebegehäuses 1 befestigt sein.
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Das Vorrichtungsgehäuse 11 weist in seinem getriebegehäusenahen Fuß mehrere Bohrungen 12 auf, durch die Schrauben 13 gesteckt und mit dem Getriebegehäuse 1 fest verschraubt sind. Erkennbar sind keine elastomeren Körper im Befestigungsbereich des Vorrichtungsgehäuses 11 oder im Bereich der Schrauben 13 bzw. der ihnen zugeordneten Bohrungen 12 vorhanden, so dass das Vorrichtungsgehäuse 11 schwingungsgekoppelt mit dem Getriebegehäuse 1 verbunden ist. Betriebsbedingte Schwingungen des Getriebegehäuses 1 werden demnach direkt in das Vorrichtungsgehäuse 11 weitergeleitet.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Vorrichtungsgehäuse 11 ein Aktuator 3 schwingfähig angeordnet, mit dessen Hilfe Übersetzungsänderungsvorgänge im Getriebe durchführbar sind. Konkret handelt es sich bei dem Aktuator 3 in diesem Ausführungsbeispiel um einen elektromagnetischen Wählaktuator mit einem axial verschiebbaren Anker, der das Stellglied 4 des Aktuators 3 bildet. Die möglichen Bewegungsrichtungen dieses Stellglieds 4 entlang der Raumachse Z gemäß dem Koordinatensystem 14 verdeutlicht der Doppelpfeil 7.
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Am freien Ende des Stellglieds 4 ist ein Schwingungsentkoppler 5 befestigt, der seinerseits mit einer Wählwelle 6 des Getriebes verbunden ist. Mit Hilfe dieser Wählwelle 6 sind in an sich bekannter Weise Getriebegänge anwählbar. Der Schwingungsentkoppler 5 ist derartig ausgebildet, dass mit ihm die notwendigen Stellkräfte zur Betätigung der Wählwelle 6 weiterleitbar sind. Zugleich verhindert der Schwingungsentkoppler 5 jedoch die Weiterleitung von Schwingungen, die der Aktuator 3 aufgrund einer Schwingungsanregung durch das Getriebegehäuse 1 vollführt.
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Die Vorrichtung 18 zur Schwingungstilgung weist innerhalb des Vorrichtungsgehäuses 11 ein erstes elastomeres Dämpfungselement 8 auf, welches mit dem Getriebegehäuse 1 und mit der getriebegehäusenahen Seite des Aktuators 3 kraftschlüssig verbunden ist. Dabei weist das erste elastomere Dämpfungselement 8 in etwa die Abmessungen der getriebegehäusenahen Seite des Aktuators 3 auf und ist an den Aktuator 3 bzw. an dessen Gehäuse vorzugsweise anvulkanisiert oder angeklebt. An seiner getriebegehäusenahen Seite weist der Aktuator 3 zudem einen sich durch eine Öffnung 2 im Getriebegehäuse 1 erstreckenden hohlzylindrischen Führungsabschnitt 9 auf, der zur Führung des dort axialbeweglich aufgenommenen Stellglieds 4 dient. Der Führungsabschnitt 9 des Aktuators 3 ist außen von einem hohlzylindrischen Abschnitt 17 des ersten elastomeren Dämpfungselements 8 umgeben, welches sich an der Wand der Öffnung 2 abstützt.
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An seiner getriebegehäusefernen Seite ist der schwingfähig gelagerte Aktuator 3 mit einem zweiten elastomeren Dämpfungselement 10 kraftschlüssig verbunden, beispielsweise durch Anvulkanisieren oder Kleben. Alternativ dazu kann das zweite elastomere Dämpfungselement 10 mit der Innenseite des Vorrichtungsgehäuses 11 fest verbunden sein. Gemäß dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel umgreift das zweite elastomere Dämpfungselement 10 die getriebegehäuseferne Seite des Aktuators 3 dabei teilweise. Die beiden elastomeren Dämpfungselemente 8, 10 können auch als ein einziges elastomeres Dämpfungselement, also miteinander verbunden ausgebildet sein.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung 18 zur Tilgung oder zumindest Dämpfung von Schwingungen des Getriebegehäuses 1 ist nun folgende:
An dem Getriebegehäuse 1 entstehen betriebsbedingt in den Richtungen der drei Raumachsen X, Y, Z Schwingungen, die unerwünschte Geräusche durch Körperschallabstrahlung erzeugen können. Zur Eliminierung oder zumindest zur Dämpfung dieser Schwingungen dient die Vorrichtung 18, bei der die Masse des Aktuators 3 und die beiden elastomeren Dämpfungselemente 8, 10 ein Feder-Dämpfer-System bilden, welches sich an dem Getriebegehäuse 1 und an dem Vorrichtungsgehäuse 11 abstützt.
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Beispielsweise bei einer Axialschwingung des Getriebegehäuses 1 schwingt auch der Aktuator 3 zusammen mit seinem Stellglied 4 achsparallel zur X-Achse des Koordinatensystems 14. Da die Masse des Getriebegehäuses 1 größer ist als die des Aktuators 3 samt Stellglied 4 weisen diese unterschiedliche Massenträgheiten auf. Bei einer Schwingung bewegen sich das Getriebegehäuse 1 und der Aktuator 3 daher mit einer Phasendifferenz zueinander, so dass die Bewegungen von Aktuator 3 und Getriebegehäuse 1 zeitweise gegeneinander gerichtet sind. Weil das Vorrichtungsgehäuse 11 und das Getriebegehäuse 1 starr und daher schwingungsgekoppelt miteinander verbunden sind, bewegen sich beide Gehäuse 1, 11 mit der gleichen Schwingungsfrequenz und Schwingungsamplitude. Da der Aktuator 3 augrund seiner geringeren Massenträgheit eine im Vergleich dazu unterschiedliche Bewegung ausführt, deformiert er das erste und zweite elastomere Dämpfungselement 8, 10 reversibel im Rahmen der elastischen Materialeigenschaften derselben. Bei dieser Verformung wird Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt, welche anschließend aus der Vorrichtung 18 nach außen abgeleitet wird. Wichtig ist dabei, dass der Aktuator 3 mit den beiden elastomeren Dämpfungselementen 8, 10 kraftschlüssig verbunden ist, und dass die beiden elastomeren Dämpfungselemente 8, 10 kraftschlüssig mit dem Getriebegehäuse 1 bzw. mit der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses 11 in Kontakt sind. Es ist demnach ersichtlich, dass mit der Vorrichtung 18 Schwingungen in allen drei Raumachsen X, Y, Z des Getriebegehäuses 1 gedämpft werden können.
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Durch die Nutzung eines sowieso an einem Getriebegehäuse befestigten Bauteils oder Geräts als schwingfähig gelagerte Masse eines Schwingungstilgers ist dieser Bauraum und Herstellkosten sparend herstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebegehäuse
- 2
- Öffnung im Getriebegehäuse
- 3
- Schwingfähiges Bauteil, Aktuator, Schaltventilmodul
- 4
- Stellglied des Aktuators, Anker
- 5
- Schwingungsentkoppler
- 6
- Wählwelle, Schaltwelle
- 7
- Pfeil, Bewegungsrichtungen Stellglieds
- 8
- Erstes Dämpfungselement
- 9
- Hohlzylindrischer Führungsabschnitt des Aktuators
- 10
- Zweites Dämpfungselement
- 11
- Vorrichtungsgehäuse
- 12
- Bohrung im Vorrichtungsgehäuse
- 13
- Schraube
- 14
- Koordinatensystem
- 15
- Außenseite des Getriebegehäuses
- 16
- Innenseite des Getriebegehäuses
- 17
- Hohlzylindrischer Abschnitt des ersten Dämpfungselements
- 18
- Vorrichtung zur Schwingungstilgung
- X, Y, Z
- Raumachsen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4025448 A1 [0003]
- US 1927646 [0004]
