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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfungseinrichtung, die zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnet ist.
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Einschlägiger Stand der Technik
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Die
US 4 856 639 A betrifft eine Schwungradanordnung mit einem ersten Schwungrad, das an einer Motorkurbelwelle befestigt und von einer Kupplungsscheibe eingeschaltet und ausgeschaltet wird, einem zweiten Schwungrad, das konzentrisch zum ersten Schwungrad gelagert und auf eine bestimmte Masse eingestellt ist, und einem Reibungsdämpfungsmechanismus, der eine Trägheitsmasse des zweiten Schwungrads mit der Kupplungsscheibe verbindet und eine Torsionsschwingung des Antriebsübertragungssystems nur dann dämpft, wenn die Kupplungsscheibe mit dem ersten Schwungrad in Kontakt kommt.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2013 220 483 A1 betrifft eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit einem antriebsseitigen Anschlussbauteil und einem abtriebsseitigen Anschlussbauteil. Zwischen dem antriebsseitigen Anschlussbauteil und dem abtriebsseitigen Anschlussbauteil ist ein erster Drehmomentübertragungsweg und ein zu diesem parallel angeordneter zweiter Drehmomentübertragungsweg ausgebildet. Dabei ist entweder in dem ersten oder in dem zweiten Drehmomentübertragungsweg eine Phasenschieberanordnung angeordnet, die dafür ausgelegt ist, um eine Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten relativ zu den über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten zu erzeugen. Die Drehschwingungsdämpfungsanordnung weist ferner eine Drehmomenteinstellanordnung auf zum Verändern eines Drehmomentübertragungsverhältnis zwischen einem ersten und einem zweiten Drehmomentanteil, die über den ersten bzw. den zweiten Drehmomentübertragungsweg übertragen werden.
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Eine Dämpfungseinrichtung ist zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnet, um Torsionsschwingungen zu reduzieren, die von dem Motor zu dem Getriebe übertragen werden. Es ist z.B. eine Dämpfungseinrichtung vorgeschlagen worden, die zwei Schwungräder aufweist, die über eine Feder miteinander verbunden sind (Internationale PCT-Veröffentlichung Nr.
WO 2012/66680 A1 ).
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Die Verbindung der beiden Schwungräder über die Feder kann Torsionsschwingungen des Motors unterdrücken.
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Dämpfungseinrichtungen sind derart ausgebildet, dass ein Resonanzpunkt (Eigenfrequenz) der Dämpfungseinrichtung von einem normalen Motordrehzahlbereich durch das Einstellen der Masse und der Federkonstante der verschiedenen Elemente, die die Dämpfungseinrichtung bilden, weg verlagert wird.
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Durch bloßes Einstellen der Massen und der Federkonstanten in der Dämpfungseinrichtung ist es jedoch schwierig, den Resonanzpunkt der Dämpfungseinrichtung aus einem breiten Bereich auszuschließen bzw. zu verlagern, der von einem Bereich mit niedrigen Drehzahlen bis zu einem Bereich mit hohen Drehzahlen reicht. Aus diesem Grund ist es bei Verwendung von herkömmlichen Dämpfungseinrichtungen schwierig, Torsionsschwingungen des Motors über einen breiten Bereich zu unterdrücken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände erfolgt, und die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Torsionsschwingungen eines Motors über einen breiten Bereich zu unterdrücken.
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Diese Aufgabe wird mit einer Dämpfungseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben. Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Dämpfungseinrichtung, die zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei die Dämpfungseinrichtung Folgendes aufweist: einen Drehmoment-Verteilungsmechanismus, der ein mit dem Motor verbundenes erstes Eingangselement, ein mit dem Motor über ein elastisches Element verbundenes zweites Eingangselement, ein mit dem Getriebe verbundenes erstes Ausgangselement und ein mit dem Getriebe über ein zweites elastisches Element verbundenes zweites Ausgangselement aufweist; eine erste Kupplung, die zwischen dem ersten Ausgangselement und dem Getriebe angeordnet ist und die zwischen einem eingerückten Zustand, in dem das erste Ausgangselement mit dem Getriebe verbunden ist, und einem gelösten bzw. ausgerückten Zustand umschaltbar ist, in dem das erste Ausgangselement von dem Getriebe getrennt ist; und eine zweite Kupplung, die zwischen dem zweiten Ausgangselement und dem Getriebe angeordnet ist und die zwischen einem eingerückten Zustand, in dem das zweite Ausgangselement mit dem Getriebe verbunden ist, und einem gelösten bzw. ausgerückten Zustand umschaltbar ist, in dem das zweite Ausgangselement von dem Getriebe getrennt ist. Dabei sind das erste Ausgangselement und das zweite Ausgangselement Zahnräder, wobei die Anzahl der Zähne des ersten Ausgangselements und die Anzahl der Zähne des zweiten Ausgangselements voneinander verschieden sind.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Leistungseinheit, die mit einer Dämpfungseinrichtung versehen ist, bei der es sich um eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt;
- 2 eine Darstellung zur Erläuterung eines Strukturmodells der Dämpfungseinrichtung, die in die Leistungseinheit eingebaut ist;
- 3A eine Darstellung zur Erläuterung einer Übertragungssituation von Motordrehmoment;
- 3B eine Darstellung zur Erläuterung einer Übertragungssituation von Motordrehmoment;
- 4 eine Darstellung zur Erläuterung eines Strukturmodells einer Dämpfungseinrichtung als Vergleichsbeispiel, bei der eine zweite Feder in einem zweiten Ausgangsweg weggelassen ist;
- 5 eine bildliche Darstellung zur Erläuterung einer Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung, die über den zweiten Ausgangsweg abgegeben wird;
- 6 eine bildliche Darstellung zur Erläuterung einer Torsionsschwingungs-Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinrichtung;
- 7 eine Darstellung zur Erläuterung eines Steuerzustands einer ersten Kupplung und einer zweiten Kupplung;
- 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Leistungseinheit, die mit einer Dämpfungseinrichtung versehen ist, bei der es sich um eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt;
- 9 eine Darstellung zur Erläuterung eines Strukturmodells der in die Leistungseinheit eingebauten Dämpfungseinrichtung;
- 10A eine Darstellung zur Erläuterung von Übertragungssituationen von Motordrehmoment;
- 10B eine Darstellung zur Erläuterung von Übertragungssituationen von Motordrehmoment;
- 11 eine Darstellung zur Erläuterung eines Strukturmodells einer Dämpfungseinrichtung als Vergleichsbeispiel, bei der eine zweite Feder in einem zweiten Ausgangsweg weggelassen ist;
- 12 eine bildliche Darstellung zur Erläuterung einer Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung, die über den zweiten Ausgangsweg abgegeben wird;
- 13 eine bildliche Darstellung zur Erläuterung einer Torsionsschwingungs-Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinrichtung;
- 14 eine Darstellung zur Erläuterung eines Steuerzustands einer ersten Kupplung und einer zweiten Kupplung;
- 15 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Leistungseinheit, die eine Dämpfungseinrichtung aufweist, bei der es sich um eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt; und
- 16 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Leistungseinheit, die eine Dämpfungseinrichtung aufweist, bei der es sich um eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlich beschrieben. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Leistungseinheit 10, die eine Dämpfungseinrichtung aufweist, bei der es sich um eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt. 2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Strukturmodells der Dämpfungseinrichtung 11, die in die Leistungseinheit 10 eingebaut ist. Die 3A und 3B zeigen Darstellungen zur Erläuterung von Übertragungssituationen von Motordrehmoment.
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Wie in 1 gezeigt, weist die Leistungseinheit 10 einen Motor 12, bei dem es sich um einen Verbrennungsmotor handelt, sowie ein Getriebe 13 auf, das über die Dämpfungseinrichtung 11 mit dem Motor 12 verbunden ist. Somit ist die Dämpfungseinrichtung 11 zwischen dem Motor 12 und dem Getriebe 13 derart angeordnet, dass Torsionsschwingungen, die in Schwingungskräften des Motors 12 ihren Ursprung haben, durch den Einsatz der Dämpfungseinrichtung 11 gedämpft werden.
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Unter dem Begriff Torsionsschwingungen des Motors 12, wie er hier verwendet wird, sind Drehmomentschwankungen zu verstehen, die z.B. aus nicht ausgeglichenen Trägheitskräften und Verbrennungs-Schwingungskräften resultieren, die auf eine Kurbelwelle 21 des Motors 12 wirken. Ein Antriebsrad 14 ist mit dem Getriebe 13 über eine nicht dargestellte Differenzialeinrichtung usw. verbunden.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist die Dämpfungseinrichtung 11 einen Drehmoment-Verteilungsmechanismus (Planetengetriebe) 20 auf, der aus einem Verbund-Planetengetriebezug gebildet ist. Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 weist einen Träger (erstes Eingangselement) C, der mit der Kurbelwelle 21 verbunden ist, sowie ein erstes Hohlrad (zweites Eingangselement) R1 auf, das über eine erste Feder (erstes elastisches Element) 22 mit der Kurbelwelle 21 verbunden ist.
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Ein Trägheitselement 23 mit einer vorbestimmten Masse ist an dem ersten Hohlrad R1 befestigt, das mit der Kurbelwelle 21 über die erste Feder 22 verbunden ist. Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 weist ein mit dem Getriebe 13 verbundenes Sonnenrad (erstes Ausgangselement) S sowie ein mit dem Getriebe 13 über eine zweite Feder (zweites elastisches Element) 24 verbundenes zweites Hohlrad (zweites Ausgangselement) R2 auf.
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Ferner ist ein Verbundritzel CP, das ein erstes Ritzel P1 und ein zweites Ritzel P2 in integraler Ausbildung miteinander aufweist, an dem Träger C drehbar gelagert. Das erste Ritzel P1 kämmt mit dem ersten Hohlrad R1, und das zweite Ritzel P2 kämmt mit dem zweiten Hohlrad R2 und dem Sonnenrad S.
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Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 ist somit mit zwei Eingangswegen 25 und 26, über die das Motordrehmoment eingeleitet wird, sowie mit zwei Ausgangswegen 27 und 28 versehen, über die das Motordrehmoment abgegeben wird.
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Insbesondere ist der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 mit einem ersten Eingangsweg 25, über den das Motordrehmoment in den Träger C eingeleitet wird, sowie mit einem zweiten Eingangsweg 26 versehen, über den das Motordrehmoment über die erste Feder 22 in das erste Hohlrad R1 eingeleitet wird.
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Aufgrund der Anordnung der ersten Feder 22 in dem zweiten Eingangsweg 26 kann die erste Feder 22 in Reaktion auf die Torsionsschwingung des Motors 12 gespannt und zusammengedrückt werden, und der Träger C und das erste Hohlrad R1 können dazu veranlasst werden, sich relativ zueinander zu drehen.
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Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 ist mit einem ersten Ausgangsweg 27, über den das Motordrehmoment von dem Sonnenrad S abgegeben wird, sowie mit einem zweiten Ausgangsweg 28 versehen, über den das Motordrehmoment von dem zweiten Hohlrad R2 über die zweite Feder 24 abgegeben wird.
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Ein derartiges Anordnen der zweiten Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 ermöglicht eine Verminderung des Resonanzpunkts (Eigenfrequenz) eines das zweite Hohlrad R2 beinhaltenden Schwingungssystems 29 von einem hohen Frequenzbereich in einen niedrigen Frequenzbereich, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Die Eingangswege 25, 26 und die Ausgangswege 27, 28 sind aus Drehwellen, Nabenelementen, Trommelelementen usw. gebildet.
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Eine erste Kupplung CL1, die zwischen einem Eingriffszustand bzw. eingerückten Zustand und einem gelösten bzw. ausgerückten Zustand umschaltbar ist, ist zwischen dem Sonnenrad S und dem Getriebe 13 vorgesehen. Das Sonnenrad S wird durch Schalten der ersten Kupplung CL1 in den eingerückten Zustand mit dem Getriebe 13 verbunden, während das Sonnenrad S durch Schalten der ersten Kupplung CL1 in den gelösten Zustand von dem Getriebe 13 getrennt wird.
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Wenn die erste Kupplung CL1 in den eingerückten Zustand geschaltet wird, wie dies in 3A veranschaulicht ist, werden Motordrehmomente T1 und T2, die über den ersten Eingangsweg 25 und den zweiten Eingangsweg 26 verteilt sind, über den Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 kombiniert, und anschließend werden die Motordrehmomente T1 und T2 über das Sonnenrad S und den ersten Ausgangsweg 27 an das Getriebe 13 abgegeben.
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Das Verteilungsverhältnis zwischen dem Motordrehmoment T1 und dem Motordrehmoment T2 zum Ausgleichen der Drehmomentschwankung des Motordrehmoments T1 wird auf der Basis der Anzahl von Zähnen des ersten Hohlrads R1, des ersten Ritzels P1, des zweiten Ritzels P2 und des Sonnenrads S vorgegeben.
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In ähnlicher Weise ist eine zweite Kupplung CL2, die zwischen einem eingerückten Zustand und einem gelösten bzw. ausgerückten Zustand umschaltbar ist, zwischen dem zweiten Hohlrad R2 und dem Getriebe 13 vorgesehen. Das zweite Hohlrad R2 wird durch Schalten der zweiten Kupplung CL2 in den eingerückten Zustand mit dem Getriebe 13 verbunden, während das zweite Hohlrad R2 durch Schalten der zweiten Kupplung CL2 in den gelösten Zustand von dem Getriebe 13 getrennt wird.
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Wenn die zweite Kupplung CL2 in den eingerückten Zustand geschaltet wird, wie dies in 3B veranschaulicht ist, werden die Motordrehmomente T1 und T2, die über den ersten Eingangsweg 25 und den zweiten Eingangsweg 26 verteilt sind, über den Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 kombiniert, und anschließend werden die Motordrehmomente T1, T2 über das zweite Hohlrad R2 und den zweiten Ausgangsweg 28 an das Getriebe 13 abgegeben.
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Das Verteilungsverhältnis zwischen dem Motordrehmoment T1 und dem Motordrehmoment T2 zum Ausgleichen der Drehmomentschwankung des Motordrehmoments T1 wird dabei auf der Basis der Anzahl der Zähne des ersten Hohlrads R1, des ersten Ritzels P1, des zweiten Ritzels P2 sowie des zweiten Hohlrads R2 vorgegeben.
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Wie in 1 dargestellt, ist eine Steuereinheit 30, die die Funktion einer Kupplungssteuerung hat, in der Leistungseinheit 10 zur Steuerung der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2 der Dämpfungseinrichtung 11 vorgesehen.
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Die Leistungseinheit 10 ist mit einer Ventileinheit 31, die eine Vielzahl von elektromagnetischen Ventilen aufweist, sowie mit einer Ölpumpe 32 ausgestattet, die Hydrauliköl zu der Ventileinheit 31 hin pumpt. Ein Motordrehzahlsensor 33, der die Rotationsgeschwindigkeit (die im Folgenden auch als Motordrehzahl bezeichnet wird) der Kurbelwelle 21 detektiert, ist mit der Steuereinheit 30 verbunden.
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Die Steuereinheit 30 wählt auf der Basis der von dem Motordrehzahlsensor 33 detektierten Motordrehzahl die Kupplung CL1 oder die Kupplung CL2 aus, die jeweils in den eingerückten Zustand zu schalten ist, und gibt ein Steuersignal an die Ventileinheit 31 ab. Insbesondere schaltet die Steuereinheit 30 die erste Kupplung CL1 oder die zweite Kupplung CL2 auf der Basis der Motordrehzahl in den eingerückten Zustand und wählt dadurch den Ausgangsweg 27 oder 28 zum Abführen des Motordrehmoments aus.
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Die Steuereinheit 30 weist z.B. eine CPU, die Steuersignale und dergleichen berechnet, einen ROM, der ein Steuerprogramm, arithmetische Ausdrücke, Kennfelddaten und dergleichen speichert, sowie einen RAM auf, der Daten vorübergehend speichert.
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4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Strukturmodells einer Dämpfungseinrichtung 100 als Vergleichsbeispiel, bei der die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 weggelassen worden ist. In 4 sind Elemente, die in 3B dargestellt sind, sowie Elemente, die mit in 3B dargestellten Elementen identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Wiederholung der Beschreibung derselben verzichtet wird.
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5 zeigt eine bildliche Darstellung einer Dämpfungscharakteristik von Torsionsschwingung, die über den zweiten Ausgangsweg 28 abgegeben wird. In 5 ist entlang der Abszisse die Schwingungsfrequenz, d.h. die Häufigkeit der Torsionsschwingungen aufgetragen, und entlang der Ordinate ist die Antriebssystem-Empfindlichkeit aufgetragen, bei der es sich um das Schwingungsbeschleunigungsniveau der Torsionsschwingung handelt.
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In 5 bezeichnet eine mit punktierter Linie dargestellte Kennlinie La die Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung, die über den zweiten Ausgangsweg 28 des in 4 veranschaulichten Strukturmodells abgegeben wird. In 5 bezeichnet eine in durchgezogener Linie dargestellte Kennlinie Lb die Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung, die über den zweiten Ausgangsweg 28 des in 3B dargestellten Strukturmodells abgegeben wird.
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In dem Fall, in dem die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 weggelassen ist, wie in 4 veranschaulicht, werden die Torsionsschwingungen in einem mittleren Frequenzbereich gedämpft, jedoch in einem niedrigen Frequenzbereich und einem hohen Frequenzbereich verstärkt, wie dies durch die Kennlinie La in 5 veranschaulicht ist.
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Ein Resonanzpunkt eines Schwingungssystems 34, das die erste Feder 22, das erste Hohlrad R1 und das Trägheitselement 23 aufweist, ist in dem niedrigen Frequenzbereich vorhanden. Das Vorhandensein dieses Resonanzpunkts ist eine Ursache für die Verstärkung von Torsionsschwingungen in dem niedrigen Frequenzbereich. Ein Resonanzpunkt des Schwingungssystems 29, das das zweite Hohlrad R2 aufweist und dessen Masse leicht zunimmt, ist in dem hohen Frequenzbereich vorhanden.
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Das Vorhandensein dieses Resonanzpunkts ist eine Ursache für die Verstärkung von Torsionsschwingungen in dem hohen Frequenzbereich. Im Gegensatz dazu werden in einem Fall, in dem die zweite Feder 24 gemäß der Darstellung in 3B in dem zweiten Ausgangsweg 28 angeordnet ist, Torsionsschwingungen zwar in dem niedrigen Frequenzbereich verstärkt, jedoch können Torsionsschwingungen in dem mittleren Frequenzbereich und dem hohen Frequenzbereich gedämpft werden, wie dies durch die Kennlinie Lb in 5 veranschaulicht ist.
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Das bedeutet, der Resonanzpunkt des das zweite Hohlrad R2 aufweisenden Schwingungssystems 29 kann von dem hohen Frequenzbereich in den niedrigen Frequenzbereich heruntergebracht werden, wie dies durch einen Pfeil α in 5 veranschaulicht ist, indem die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 vorgesehen ist.
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Als nächstes zeigt 6 eine bildliche Darstellung zur Erläuterung einer Torsionsschwingungs-Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinrichtung 11. In 6 handelt es sich bei einer mit punktierter Linie dargestellten Kennlinie L1 um die in 5 veranschaulichte Kennlinie Lb, wobei diese die Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung darstellt, die von dem zweiten Hohlrad R2 abgegeben wird. In 6 bezeichnet eine mit strichpunktierter Linie dargestellte Kennlinie L2 die Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung, die von dem Sonnenrad S abgegeben wird.
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In dem Fall, in dem das Motordrehmoment durch das Einrücken der zweiten Kupplung CL2 von dem zweiten Hohlrad C12 abgegeben wird, werden Torsionsschwingungen in dem niedrigen Frequenzbereich verstärkt, jedoch in dem mittleren bis hohen Frequenzbereich gedämpft, wie dies durch die Kennlinie L1 in 6 veranschaulicht ist.
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Insbesondere besitzen die Rotationsphase der Kurbelwelle 21 und die Rotationsphase des ersten Hohlrads R1 in dem niedrigen Frequenzbereich, der unter einem Resonanzpunkt F1 des Schwingungssystems 24 liegt, die gleiche Richtung.
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Das bedeutet, die Rotationsphase der Kurbelwelle 21 und die Rotationsphase des zweiten Hohlrads R2 weisen die gleiche Richtung auf; infolgedessen schwingen die Kurbelwelle 21 und das zweite Hohlrad R2 mit der gleichen Phase, und Torsionsschwingungen werden in dem Fall verstärkt, in dem das Motordrehmoment in dem niedrigen Frequenzbereich von dem zweiten Hohlrad R2 abgegeben wird.
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Dagegen besitzen die Rotationsphase der Kurbelwelle 21 und die Rotationsphase des ersten Hohlrads R1 in dem mittleren bis hohen Frequenzbereich jenseits des Resonanzpunkts F1 des Schwingungssystems 34 entgegengesetzte Richtungen.
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Das bedeutet, die Rotationsphase der Kurbelwelle 21 und die Rotationsphase des zweiten Hohlrads R2 weisen entgegengesetzte Richtungen auf; infolgedessen schwingen die Kurbelwelle 21 und das zweite Hohlrad R2 mit entgegengesetzten Phasen, und Torsionsschwingungen werden gedämpft, wenn das Motordrehmoment in dem mittleren bis hohen Frequenzbereich von dem zweiten Hohlrad R2 abgegeben wird.
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Wie durch die Kennlinie L2 in 6 veranschaulicht ist, wird das Verstärkungsausmaß der Torsionsschwingung in dem niedrigen Frequenzbereich in einem stärkeren Ausmaß beschnitten als für die Kennlinie L1, und es wird das Dämpfungsausmaß der Torsionsschwindung in dem mittleren bis hohen Frequenzbereich in einem stärkeren Ausmaß beschnitten als für die Kennlinie L1, wenn das Motordrehmoment durch Einrücken der ersten Kupplung CL1 von dem Sonnenrad S abgegeben wird.
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Wie vorstehend beschrieben, weisen die Rotationsphase der Kurbelwelle 21 und die Rotationsphase des ersten Hohlrads R1 in dem niedrigen Frequenzbereich, der unter dem Resonanzpunkt F1 des Schwingungssystems 34 liegt, die gleiche Richtung auf.
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Das bedeutet, die Rotationsphase der Kurbelwelle 21 und die Rotationsphase des Sonnenrads S besitzen entgegengesetzte Richtungen; infolgedessen wird das Verstärkungsausmaß der Torsionsschwingungen in dem niedrigen Frequenzbereich im Vergleich zu der Kennlinie L1 stärker beschnitten, wenn das Motordrehmoment von dem Sonnenrad S abgegeben wird.
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Im Gegensatz dazu weisen die Rotationsphase der Kurbelwelle 21 und die Rotationsphase des ersten Hohlrads R1 in dem mittleren bis hohen Frequenzbereich jenseits des Resonanzpunkts F1 des Schwingungssystems 34 entgegengesetzte Richtungen auf.
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Das bedeutet, die Rotationsphase der Kurbelwelle 21 und die Rotationsphase des Sonnenrads S weisen die gleiche Richtung auf; infolgedessen wird das Dämpfungsausmaß der Torsionsschwingung in dem mittleren bis hohen Frequenzbereich im Vergleich zu der Kennlinie L1 stärker beschnitten, wenn das Motordrehmoment von dem Sonnenrad S abgegeben wird.
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Wie in 6 gezeigt, entsteht somit eine Differenz bei der Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung zwischen einem Fall, in dem das Motordrehmoment von dem zweiten Hohlrad R2 abgegeben wird, und einem Fall, in dem das Motordrehmoment von dem Sonnenrad S abgegeben wird.
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Insbesondere unterscheiden sich die Verteilungsverhältnisse der Motordrehmomente T1, T2, die über den ersten Eingangsweg 25 und den zweiten Eingangsweg 26 verteilt sind, zwischen einem Fall, in dem das Motordrehmoment über den ersten Ausgangsweg 27 abgegeben wird, und einem Fall, in dem das Motordrehmoment über den zweiten Ausgangsweg 28 abgegeben wird. Eine Differenz entsteht infolgedessen bei der Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Konfiguration sind insbesondere die Rotationsrichtungen des zweiten Hohlrads R2 und des Sonnenrads S in einem Fall verschieden, in dem sich das Verbundritzel CP dreht, während die erste Feder 22 gespannt und zusammengedrückt wird. Infolgedessen entsteht eine beträchtliche Differenz bei der Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung.
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Die Dämpfungscharakteristik kann somit durch Umschalten zwischen den Ausgangswegen 27, 28 modifiziert werden. Daher schaltet die Steuereinheit 30 die erste Kupplung CL1 oder die zweite Kupplung CL2 auf der Basis der Frequenz der Torsionsschwingung, d.h. auf der Basis der Motordrehzahl, in den eingerückten Zustand. 7 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Steuerzustands der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2.
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Wie in 7 gezeigt, wird in einem Frequenzbereich unterhalb einer Frequenz F2, bei der sich die Kennlinien L1 und L2 schneiden, d.h. in einem Bereich, in dem die Motordrehzahl unterhalb einer der Frequenz F2 der Torsionsschwingung entsprechenden Referenzdrehzahl liegt, die erste Kupplung CL1 eingerückt und das Motordrehmoment von dem Sonnenrad S abgegeben.
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Dagegen wird in einem Frequenzbereich jenseits der Frequenz F2, d.h. in einem Bereich, in dem die Motordrehzahl die der Frequenz F2 der Torsionsschwingung entsprechende Referenzdrehzahl übersteigt, die zweite Kupplung CL2 eingerückt, und das Motordrehmoment wird von dem zweiten Hohlrad R2 abgegeben.
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Wie aus der Erläuterung erkennbar ist, kann eine günstige Dämpfungscharakteristik über den gesamten Frequenzbereich erzielt werden, wie dies in 7 durch die fett gezeichnete Linie veranschaulicht ist, indem die Kupplungen CL1 und CL2 auf der Basis der Motordrehzahl in den eingerückten Zustand geschaltet werden.
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Insbesondere kann der Resonanzpunkt des Schwingungssystems 29 von dem hohen Frequenzbereich in den niedrigen Frequenzbereich heruntergebracht werden, indem die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 vorgesehen wird.
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Insbesondere kann der Resonanzpunkt des Schwingungssystems 29 aus dem niedrigen Frequenzbereich heraus verlagert werden, in dem die zweite Kupplung CL2 in den gelösten Zustand gebracht wird, d.h. aus dem Nutzungsbereich herausgebracht werden. Auf diese Weise wird es möglich, eine gute Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingungen über den gesamten Frequenzbereich zu erzielen.
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Wie vorstehend erläutert, können die Torsionsschwingungen des Motors 12 durch die Dämpfungseinrichtung 11 vermindert werden, und infolgedessen lässt sich die Qualität der Fahrzeugleistung durch Unterdrücken von Schwingungen und Geräuschen verbessern. Die Last, die auf das Getriebe 13 wirkt, lässt sich reduzieren, und die Lebensdauer des Getriebes 13 lässt sich steigern, indem die Torsionsschwingungen des Motors 12 vermindert werden.
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Aufgrund der verminderten Schwingungen des Motors 12 lässt sich die Anzahl von Zylindern des Motors 12 reduzieren, der Drehzahlnutzungsbereich lässt sich absenken, und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs lässt sich verbessern.
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In dem in der Zeichnung dargestellten Fall ist dem Träger C die Funktion des ersten Eingangselements übertragen, und dem ersten Hohlrad R1 ist die Funktion des zweiten Eingangselements übertragen, wobei jedoch die Ausführungsform nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise kann auch das erste Hohlrad R1 direkt mit der Kurbelwelle 21 verbunden werden, und der Träger C kann über die Feder 22 mit der Kurbelwelle 21 verbunden werden.
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In diesem Fall hat das erste Hohlrad R1 die Funktion des ersten Eingangselements, und der Träger C hat die Funktion des zweiten Eingangselements. Durch das Vorsehen des Sonnenrads S, das mit dem ersten Ritzel P1 kämmt, kann dem Sonnenrad S die Funktion des ersten Eingangselements (oder des zweiten Eingangselements) übertragen werden.
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Auf diese Weise kann in einem Fall, in dem das mit dem ersten Ritzel P1 kämmende Sonnenrad S die Funktion des ersten Eingangselements (oder des zweiten Eingangselements) ausführt, dem ersten Hohlrad R1 die Funktion des zweiten Eingangselements (oder des ersten Eingangselements) übertragen werden, und dem Träger C kann die Funktion des zweiten Eingangselements (oder des ersten Eingangselements) übertragen werden. In dem in der Zeichnung veranschaulichten Fall ist dem Sonnenrad S die Funktion des ersten Ausgangselements übertragen, und dem zweiten Hohlrad R2 ist die Funktion des zweiten Ausgangselements übertragen, jedoch ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt.
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Es ist z.B. auch möglich, dass der Träger C die Funktion des ersten Ausgangselements (oder des zweiten Ausgangselements) bei Trennung von der Kurbelwelle 21 übernimmt, wenn z.B. dem mit dem ersten Ritzel P1 kämmenden Sonnenrad die Funktion des ersten Eingangselements (oder des zweiten Eingangselements) übertragen wird und dem ersten Hohlrad R1 die Funktion des zweiten Eingangselements (oder des ersten Eingangselements) übertragen wird, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
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In der vorstehenden Beschreibung ist dem Sonnenrad S die Funktion des ersten Ausgangselements übertragen, und dem zweiten Hohlrad R2 ist die Funktion des zweiten Ausgangselements übertragen. Infolgedessen werden das erste Ausgangselement und das zweite Ausgangselement dazu veranlasst, sich bei Rotation des Verbundritzels CP in entgegengesetzten Richtungen zu drehen, wobei jedoch die Ausführung nicht darauf beschränkt ist.
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Beispielsweise kann auch ein aus dem zweiten Hohlrad R2, dem zweiten Ritzel P2 und dem Sonnenrad S gebildeter Planetengetriebezug in Form eines Doppelritzel-Planetengetriebezugs konfiguriert werden, so dass infolgedessen das erste Ausgangselement und das zweite Ausgangselement dazu veranlasst werden, sich bei Rotation des Verbundritzels CP in der gleichen Richtung zu drehen.
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Auch in diesem Fall ermöglicht eine Einstellung der Anzahl von Zähnen der jeweiligen Zahnräder, die den Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 bilden, eine Modifizierung des Verteilungsverhältnisses der vorstehend beschriebenen Motordrehmomente T1 und T2 zwischen einem Fall, in dem das Motordrehmoment von dem ersten Ausgangselement abgegeben wird, und einem Fall, in dem das Motordrehmoment von dem zweiten Ausgangselement abgegeben wird, so dass eine Differenz in der Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung gebildet werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es versteht sich von selbst, dass im Umfang der Erfindung verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. In der vorstehenden Beschreibung sind der Eingriffsbereich bzw. Einrückbereich der ersten Kupplung CL1 und der Eingriffsbereich bzw. Einrückbereich der zweiten Kupplung CL2 entlang einer einzelnen Frequenz F2 als Grenze unterteilt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Der Eingriffsbereich der ersten Kupplung CL1 und der Eingriffsbereich der zweiten Kupplung CL2 können vielmehr auch entlang einer Vielzahl von Frequenzen als Grenzen unterteilt sein, wobei dies von der zu erzielenden Dämpfungscharakteristik abhängig ist.
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In der vorstehenden Beschreibung ist der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 20 aus einem Planetengetriebezug gebildet, jedoch ist die Ausführung nicht darauf beschränkt, und der Drehmoment-Verteilungsmechanismus kann auch aus Kegelrädern oder dergleichen gebildet sein.
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8 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Leistungseinheit 41, die eine Dämpfungseinrichtung 40 aufweist, bei der es sich um eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt. In 8 sind in 1 veranschaulichte Elemente sowie mit den in 1 veranschaulichten Elementen identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Wiederholung der Beschreibung derselben unterbleibt.
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Wie in den 8 und 9 gezeigt, weist die Dämpfungseinrichtung 40 einen Drehmoment-Verteilungsmechanismus (Planetengetriebe) 42 auf, der aus einem Verbund-Planetengetriebezug gebildet ist.
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Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 42 weist einen mit der Kurbelwelle 21 verbundenen Träger (erstes Eingangselement) Ca sowie ein Eingangs-Hohlrad (zweites Eingangselement) Ri auf, das über die erste Feder 22 mit der Kurbelwelle 21 verbunden ist. Das Trägheitselement 23, das eine vorbestimmte Masse aufweist, ist an dem mit der Kurbelwelle 21 über die erste Feder 22 verbundenen Eingangs-Hohlrad Ri befestigt.
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Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 42 weist ein mit dem Getriebe 13 verbundenes erstes Hohlrad (erstes Ausgangselement oder Zahnrad) R1a sowie ein mit dem Getriebe 13 über die zweite Feder (zweites elastisches Element) 24 verbundenes zweites Hohlrad (zweites Ausgangselement oder Zahnrad) R2a auf. Ein Verbundritzel CPa ist an dem Träger Ca drehbar vorgesehen.
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Das Verbundritzel CPa ist aus einem Eingangsritzel Pi, einem ersten Ritzel P1a und einem zweiten Ritzel P2a gebildet. Das Eingangsritzel Pi kämmt mit dem Eingangs-Hohlrad Ri, das erste Ritzel P1a kämmt mit dem ersten Hohlrad R1a, und das zweite Ritzel P2a kämmt mit dem zweiten Hohlrad R2a.
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Die Anzahl der Zähne des ersten Hohlrads R1a ist größer als die Anzahl der Zähne des zweiten Hohlrads R2a. Das bedeutet, die Anzahl der Zähne des ersten Hohlrads R1a und die Anzahl der Zähne des zweiten Hohlrads R2a sind voneinander verschieden.
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Wie vorstehend beschrieben, ist der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 42 mit zwei Eingangswegen 25 und 26, über die das Motordrehmoment eingeleitet wird, sowie mit zwei Ausgangswegen 27 und 28 versehen, über die das Motordrehmoment abgegeben wird.
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Insbesondere ist der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 42 mit dem ersten Eingangsweg 25, über den das Motordrehmoment in den Träger Ca eingeleitet wird, sowie mit dem zweiten Eingangsweg 26 versehen, durch den das Motordrehmoment über die erste Feder 22 in das Eingangs-Hohlrad Ri eingeleitet wird.
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Aufgrund der Tatsache, dass die erste Feder 22 somit in dem zweiten Eingangsweg 26 vorgesehen ist, kann die erste Feder 22 ansprechend auf die Torsionsschwingung des Motors 12 gespannt und zusammengedrückt werden, und der Träger Ca sowie das Eingangs-Hohlrad Ri können dazu veranlasst werden, sich relativ zueinander zu drehen.
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Außerdem ist der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 42 mit dem ersten Ausgangsweg 27, über den das Motordrehmoment von dem ersten Hohlrad R1a abgegeben wird, sowie mit dem zweiten Ausgangsweg 28 versehen, über den das Motordrehmoment von dem zweiten Hohlrad R2a über die zweite Feder 24 abgegeben wird.
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Ein derartiges Vorsehen der zweiten Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 ermöglicht, dass der Resonanzpunkt (Eigenfrequenz) des das zweite Hohlrad R2a aufweisenden Schwingungssystems 29 von einem hohen Frequenzbereich in einen niedrigen Frequenzbereich heruntergebracht wird, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Die Eingangswege 25 und 26 sowie die Ausgangswege 27 und 28 sind aus Drehwellen, Nabenelementen, Trommelelementen usw. gebildet.
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Die erste Kupplung CL1, die zwischen dem eingerückten Zustand und dem gelösten Zustand umgeschaltet wird, ist zwischen dem ersten Hohlrad R1a und dem Getriebe 13 vorgesehen. Das erste Hohlrad R1a wird durch Schalten der ersten Kupplung CL1 in den eingerückten Zustand mit dem Getriebe 13 verbunden, während das erste Hohlrad R1a durch Schalten der ersten Kupplung CL1 in den gelösten Zustand von dem Getriebe 13 getrennt wird.
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In einem Fall, in dem die erste Kupplung CL1 in den eingerückten Zustand geschaltet wird, wie dies in 10A dargestellt ist, werden die Motordrehmomente T1 und T2, die über den ersten Eingangsweg 25 und den zweiten Eingangsweg 26 verteilt sind, über den Drehmoment-Verteilungsmechanismus 42 kombiniert, und anschließend werden die Motordrehmomente T1, T2 über das erste Hohlrad R1a sowie über den ersten Ausgangsweg 27 an das Getriebe 13 abgegeben.
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Hierbei wird das Verteilungsverhältnis zwischen dem Motordrehmoment T1 und dem Motordrehmoment T2 zum Ausgleichen der Drehmomentschwankung des Motordrehmoments T1 auf der Basis der Anzahl der Zähne des Eingangs-Hohlrads Ri, des Eingangsritzels Pi, des ersten Hohlrads R1a sowie des ersten Ritzels P1a vorgegeben.
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In ähnlicher Weise ist die zweite Kupplung CL2, die zwischen dem eingerückten Zustand und dem gelösten Zustand umgeschaltet wird, zwischen dem zweiten Hohlrad R2a und dem Getriebe 13 vorgesehen. Das zweite Hohlrad R2a wird durch Schalten der zweiten Kupplung CL2 in den eingerückten Zustand mit dem Getriebe 13 verbunden, und durch Schalten der zweiten Kupplung CL2 in den gelösten Zustand wird das zweite Hohlrad R2a von dem Getriebe 13 getrennt.
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In einem Fall, in dem die zweite Kupplung CL2 in den eingerückten Zustand geschaltet wird, wie dies in 10B veranschaulicht ist, werden die über den ersten Eingangsweg 25 und den zweiten Eingangsweg 26 verteilten Motordrehmomente T1 und T2 über den Drehmoment-Verteilungsmechanismus 42 kombiniert, und anschließend werden die Motordrehmomente T1 und T2 über das zweite Hohlrad R2a und den zweiten Ausgangsweg 28 an das Getriebe 13 abgegeben.
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Hierbei wird das Verteilungsverhältnis zwischen dem Motordrehmoment T1 und dem Motordrehmoment T2 zum Ausgleichen der Drehmomentschwankungen des Motordrehmoments T1 auf der Basis der Anzahl von Zähnen des Eingangs-Hohlrads Ri, des Eingangsritzels Pi, des zweiten Hohlrads R2a sowie des zweiten Ritzels P2a vorgegeben.
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Wie in 8 gezeigt, ist die als Kupplungssteuerung wirkende Steuereinheit 30 in der Leistungseinheit 41 zum Steuern der ersten Kupplung CL1 sowie der zweiten Kupplung CL2 der Dämpfungseinrichtung 40 vorgesehen. Die Leistungseinheit 41 ist mit der Ventileinheit 31, die eine Vielzahl von elektromagnetischen Ventilen aufweist, sowie mit der Ölpumpe 32 ausgestattet, die Hydrauliköl zu der Ventileinheit 31 hin pumpt.
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Der Motordrehzahlsensor 33, der die Rotationsgeschwindigkeit (die im Folgenden auch als Motordrehzahl oder Motorumdrehungen bezeichnet wird) der Kurbelwelle 21 detektiert, ist mit der Steuereinheit 30 verbunden. Auf der Basis der von dem Motordrehzahlsensor 33 detektierten Motordrehzahl wählt die Steuereinheit 30 die Kupplung CL1, CL2 aus, die in den eingerückten Zustand zu schalten ist, und gibt ein Steuersignal an die Ventileinheit 31 ab.
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Insbesondere schaltet die Steuereinheit 30 auf der Basis der Motordrehzahl die erste Kupplung CL1 oder die zweite Kupplung CL2 in den eingerückten Zustand, und hierdurch wählt die Steuereinheit 30 die Ausgangswege 27 oder 28 zum Abführen des Motordrehmoments aus. Die Steuereinheit 30 beinhaltet z.B. eine CPU, die Steuersignale und dergleichen berechnet, einen ROM, der ein Steuerprogramm, arithmetische Ausdrücke, Kennfelddaten und dergleichen speichert, sowie einen RAM, der Daten vorübergehend speichert.
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11 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Strukturmodells einer Dämpfungseinrichtung 200 als Vergleichsbeispiel, bei der die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 weggelassen worden ist.
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In 11 sind in 10B dargestellte Elemente sowie Elemente, die mit den in 10B dargestellten Elementen identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Wiederholung der Beschreibung derselben unterbleibt. 12 zeigt eine bildliche Darstellung zur Erläuterung einer Dämpfungscharakteristik von Torsionsschwingung, die über den zweiten Ausgangsweg 28 abgegeben wird.
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In 12 ist entlang der Abszisse die Schwingungsfrequenz, d.h. die Häufigkeit der Torsionsschwingungen aufgetragen, und entlang der Ordinate ist die Antriebssystem-Empfindlichkeit aufgetragen, bei der es sich um den Schwingungsbeschleunigungspegel der Torsionsschwingung handelt.
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In 12 bezeichnet die mit punktierter Linie dargestellte Kennlinie La die Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung, die über den zweiten Ausgangsweg 28 des in 11 veranschaulichten Strukturmodells abgegeben wird. Eine in 12 mit punktierter Linie dargestellte Kennlinie Lb bezeichnet die Dämpfungscharakteristik von Torsionsschwingungen, die über den zweiten Ausgangsweg 28 des unter Bezugnahme auf 10B vorstehend beschriebenen Strukturmodells abgegeben werden.
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In dem Fall, in dem die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 weggelassen ist, wie dies in 11 veranschaulicht ist, werden die Torsionsschwingungen in einem mittleren Frequenzbereich gedämpft, während sie in einem niedrigen Frequenzbereich und einem hohen Frequenzbereich verstärkt werden, wie dies durch die Kennlinie La in 12 gezeigt ist.
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Ein Resonanzpunkt des Schwingungssystems 34, das die erste Feder 22, das erste Hohlrad R1a und das Trägheitselement 23 aufweist, ist in dem niedrigen Frequenzbereich vorhanden. Das Vorhandensein dieses Resonanzpunkts ist eine Ursache für die Verstärkung von Torsionsschwingungen in dem niedrigen Frequenzbereich.
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Ein Resonanzpunkt des Schwingungssystems 39, das das zweite Hohlrad R2a aufweist und dessen Masse leicht zunimmt, ist in dem hohen Frequenzbereich vorhanden. Das Vorhandensein dieses Resonanzpunkts ist eine Ursache für die Verstärkung der Torsionsschwingungen in dem hohen Frequenzbereich.
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Im Gegensatz dazu werden in dem Fall, in dem die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 angeordnet ist, wie dies in 10B dargestellt ist, Torsionsschwingungen in dem niedrigen Frequenzbereich verstärkt, während diese jedoch in dem mittleren Frequenzbereich und dem hohen Frequenzbereich gedämpft werden können, wie dies durch die Kennlinie Lb in 12 dargestellt ist.
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Das bedeutet, der Resonanzpunkt des das zweite Hohlrad R2a aufweisenden Schwingungssystems 29 kann von dem hohen Frequenzbereich in den niedrigen Frequenzbereich heruntergebracht werden, wie dies durch einen Pfeil α in 12 dargestellt ist, indem die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 vorgesehen ist.
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Als nächstes zeigt 13 eine bildliche Darstellung zur Erläuterung einer Torsionsschwingungs-Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinrichtung 40. In 13 bezeichnet die durch eine punktierte Linie dargestellte Kennlinie L1 die in 12 dargestellte Kennlinie Lb und veranschaulicht die Dämpfungscharakteristik der von dem zweiten Hohlrad R2a abgegebenen Torsionsschwingungen. In 13 bezeichnet die mit strichpunktierter Kennlinie L2 die Dämpfungscharakteristik der von dem ersten Hohlrad R1a abgegebenen Torsionsschwingung.
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Wie durch die Kennlinie L1 der 13 veranschaulicht ist, werden Torsionsschwingungen von einem niedrigen Frequenzbereich bis hinüber zu einem hohen Frequenzbereich verstärkt, wie dies durch Bezugszeichen A1a, A1b veranschaulicht ist, und im Anschluss daran werden Torsionsschwingungen gedämpft, wie dies durch ein Bezugszeichen B1 bezeichnet ist, wenn das Motordrehmoment von dem ersten Hohlrad R1a abgegeben wird.
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Das bedeutet, die Rotationsphasen der Kurbelwelle 21 und des Eingangs-Hohlrads Ri besitzen in einem Frequenzbereich, der unterhalb eines Resonanzpunkts des die erste Feder 22, das Eingangs-Hohlrad Ri und das Trägheitselement 23 aufweisenden Schwingungssystems 34 liegt, die gleiche Richtung. Infolgedessen schwingen die Kurbelwelle 21 und das Eingangs-Hohlrad Ri mit der gleichen Phase, und Torsionsschwingungen werden verstärkt.
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Die Rotationsphasen der Kurbelwelle 21 und des Eingangs-Hohlrads Ri besitzen in einem Frequenzbereich jenseits des Resonanzpunkts des Schwingungssystems 34 entgegengesetzte Richtungen. Infolgedessen schwingen die Kurbelwelle 21 und das Eingangs-Hohlrad Ri mit entgegengesetzten Phasen, und Torsionsschwingungen werden gedämpft.
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Wie durch die Kennlinie L2 der 13 dargestellt ist, werden Torsionsschwingungen von einem niedrigen Frequenzbereich bis hinüber zu einem hohen Frequenzbereich verstärkt, wie dies mit dem Bezugszeichen A2a bezeichnet ist, es werden Torsionsschwingungen gedämpft, wie dies durch das Bezugszeichen B2 veranschaulicht ist, und im Anschluss daran werden Torsionsschwingungen wieder verstärkt, wie dies mit dem Bezugszeichen A2b veranschaulicht ist, wenn das Motordrehmoment von dem zweiten Hohlrad R2a abgegeben wird.
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Ein Resonanzpunkt des Schwingungssystems, das das erste Hohlrad R1a aufweist, ist in dem hohen Frequenzbereich vorhanden. Das Vorhandensein dieses Resonanzpunkts ist eine Ursache für die Verstärkung von Torsionsschwingung, wie dies mit dem Bezugszeichen A2b bezeichnet ist.
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Wie durch die Kennlinien L1, L2 in 13 dargestellt ist, entsteht eine Differenz bei der Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung zwischen einem Fall, in dem das Motordrehmoment von dem ersten Hohlrad R1a abgegeben wird, und einem Fall, in dem das Motordrehmoment von dem zweiten Hohlrad R2a abgegeben wird.
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Insbesondere handelt es sich bei den von der Dämpfungseinrichtung 40 zu dem Getriebe 13 übertragenen Torsionsschwingungen um eine Kombination aus den Torsionsschwingungen des Motordrehmoments T1, das über den ersten Eingangsweg 25 in den Träger Ca eingeleitet wird, sowie den Torsionsschwingungen des Motordrehmoments T2, das über den zweiten Eingangsweg 26 in das Eingangs-Hohlrad Ri eingeleitet wird.
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Die Amplitude und die Phase der Schwingungen sind voneinander verschieden zwischen den Torsionsschwingungen des Motordrehmoments T1 und den Torsionsschwingungen des Motordrehmoments T2 zum Ausgleichen der Torsionsschwingung des Motordrehmoments T1.
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Die von der Dämpfungseinrichtung 40 abgegebene Torsionsschwingung, d.h. die Torsionsschwingungen zu dem Zeitpunkt, an dem die Motordrehmomente T1, T2 kombiniert werden, kann somit durch Modifikation des Verteilungsverhältnisses der Motordrehmomente T1 und T2 variiert werden.
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Wie vorstehend beschrieben, wird das Verteilungsverhältnis der Motordrehmomente T1 und T2 zu dem Zeitpunkt, an dem die erste Kupplung CL1 eingerückt ist, auf der Basis der Anzahl der Zähne des Eingangs-Hohlrads Ri, des Eingangsritzels Pi, des ersten Hohlrads R1a und des ersten Ritzels P1a bestimmt.
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Das Verteilungsverhältnis der Motordrehmomente T1 und T2 zu einem Zeitpunkt, zu dem die zweite Kupplung CL2 eingerückt ist, wird auf der Basis der Anzahl der Zähne des Eingangs-Hohlrads Ri, des Eingangsritzels Pi, des zweiten Hohlrads R2a sowie des zweiten Ritzels P2a bestimmt. Dabei sind die Anzahl der Zähne des ersten Hohlrads R1a und die Anzahl der Zähne des zweiten Hohlrads R2a voneinander verschieden.
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Infolgedessen wird es möglich, das Verteilungsverhältnis der Motordrehmomente T1 und T2 zwischen einem Fall zu modifizieren, in dem die erste Kupplung CL1 eingerückt ist, sowie einem Fall, in dem die zweite Kupplung CL2 eingerückt ist. Das bedeutet, die Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingungen kann als Resultat des Umschaltens zwischen den Ausgangswegen 27 und 28 durch die Steuerung der Kupplungen CL1 und CL2 modifiziert werden.
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Die Dämpfungscharakteristik kann somit durch Umschalten zwischen den Ausgangswegen 27, 28 modifiziert werden. Somit schaltet die Steuereinheit 30 die erste Kupplung CL1 oder die zweite Kupplung CL2 auf der Basis der Frequenz der Torsionsschwingungen, d.h. auf der Basis der Motordrehzahl, in den eingerückten Zustand. 14 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Steuerzustands der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2.
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Wie in 14 gezeigt, schneiden sich die Kennlinien L1 und L2 bei Frequenzen F1 und F2. In einem Frequenzbereich unterhalb der Frequenz F1, d.h. in einem Bereich, in dem die Motordrehzahl unterhalb einer der Frequenz F1 entsprechenden Drehzahl liegt, ist die zweite Kupplung CL2 eingerückt, und das Motordrehmoment wird von dem zweiten Hohlrad R2a abgegeben.
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In einem Frequenzbereich, der von der Frequenz F1 bis zu der Frequenz F2 reicht, d.h. in einem Bereich, in dem die Motordrehzahl in einem den Frequenzen F1 bis F2 entsprechenden Drehzahlbereich liegt, ist die erste Kupplung CL1 eingerückt, und das Motordrehmoment wird von dem ersten Hohlrad R1a abgegeben.
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In einem Frequenzbereich jenseits der Frequenz F2, d.h. in einem Bereich, in dem die Motordrehzahl die der Frequenz F2 der Torsionsschwingung entsprechende Drehzahl übersteigt, wird wieder die zweite Kupplung CL2 eingerückt, und das Motordrehmoment wird von dem zweiten Hohlrad R2a abgegeben.
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Gemäß der vorstehenden Erläuterung kann somit eine günstige Dämpfungscharakteristik über den gesamten Frequenzbereich erzielt werden, wie dies durch die fett dargestellte Linie in 14 veranschaulicht ist, indem die Kupplungen CL1 und CL2 auf der Basis der Motordrehzahl in den eingerückten Zustand geschaltet werden.
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Das bedeutet, es kann eine gute Dämpfungscharakteristik über den gesamten Frequenzbereich erzielt werden, so dass Wendepunkte A1a, A1b, A2a und A2b auf der Schwingungs-Verstärkungsseite ausgeschlossen werden und Wendepunkte B1, B2 auf der Schwingungs-Dämpfungsseite einbezogen werden.
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Insbesondere kann der Resonanzpunkt des Schwingungssystems 29 von dem hohen Frequenzbereich in den niedrigen Frequenzbereich heruntergebracht werden, indem die zweite Feder 24 in dem zweiten Ausgangsweg 28 vorgesehen wird.
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Insbesondere kann der Resonanzpunkt des Schwingungssystems 29 aus dem niedrigen Frequenzbereich verlagert werden, in dem die zweite Kupplung CL2 in den gelösten Zustand gebracht wird, d.h. aus dem Nutzungsbereich herausgebracht werden. Auf diese Weise wird es möglich, eine gute Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingungen über den gesamten Frequenzbereich zu erzielen.
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Wie vorstehend erläutert worden ist, können somit die Torsionsschwingungen des Motors 12 durch die Dämpfungseinrichtung 40 vermindert werden, und infolgedessen lässt sich die Fahrzeugleistungsqualität durch Schwingungs- und Geräuschunterdrückung steigern. Die auf das Getriebe 13 wirkende Last kann reduziert werden, und die Lebensdauer des Getriebes 13a kann gesteigert werden, indem die Torsionsschwingungen des Motors 12 vermindert werden.
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Ferner können durch die Verminderung der Schwingungen des Motors 12 die Anzahl der Zylinder des Motors 12 reduziert werden, der Drehzahlnutzungsbereich gesenkt werden und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert werden.
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In dem in der Zeichnung veranschaulichten Fall führt der Träger Ca die Funktion eines ersten Eingangselements aus, und das Eingangs-Hohlrad Ri führt die Funktion eines zweiten Eingangselements aus, jedoch ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das Eingangs-Hohlrad Ri auch direkt mit der Kurbelwelle 21 verbunden sein, und der Träger Ca kann über die erste Feder 22 mit der Kurbelwelle 21 verbunden sein.
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In diesem Fall übernimmt das Eingangs-Hohlrad Ri die Funktion des ersten Eingangselements, und der Träger Ca übernimmt die Funktion des zweiten Eingangselements. Durch das Vorsehen des Sonnenrads S, das mit dem Eingangsritzel Pi kämmt, kann dem Sonnenrad S die Funktion des ersten Eingangselements (oder des zweiten Eingangselements) übertragen werden.
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Dem Eingangs-Hohlrad Ri kann die Funktion des zweiten Eingangselements (oder des ersten Eingangselements) übertragen werden, und dem Träger Ca kann die Funktion des zweiten Eingangselements (oder des ersten Eingangselements) übertragen werden, wenn das mit dem Eingangsritzel Pi kämmende Sonnenrad die Funktion des ersten Eingangselements (oder des zweiten Eingangselements) übernimmt.
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In der vorstehenden Beschreibung hat das erste Hohlrad R1a die Funktion des ersten Ausgangselements, und das zweite Hohlrad R2a hat die Funktion des zweiten Ausgangselements, jedoch ist die Ausführung nicht darauf beschränkt. 15 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Leistungseinheit 51, die eine Dämpfungseinrichtung 50 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist.
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In 15 sind Elemente, die in 8 dargestellt sind, sowie Elemente, die mit in 8 dargestellten Elementen identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Wiederholung der Beschreibung derselben verzichtet wird.
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Wie in 15 gezeigt, besitzt die Dämpfungseinrichtung 50 einen Drehmoment-Verteilungsmechanismus (Planetengetriebe) 52. Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 52 weist ein erstes Sonnenrad (erstes Ausgangselement oder Zahnrad) S1 auf, das mit dem Getriebe 13 verbunden ist. Das erste Sonnenrad S1 kämmt mit dem ersten Ritzel P1a des Verbundritzels CPa.
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Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 52 weist ein zweites Sonnenrad (zweites Eingangselement oder Zahnrad) S2 auf, das über die zweite Feder 24 mit dem Getriebe 13 verbunden ist. Das zweite Sonnenrad S2 kämmt mit dem zweiten Ritzel P2a des Verbundritzels CP. Die erste Kupplung CL1, die zwischen dem eingerückten Zustand und dem gelösten Zustand umgeschaltet wird, ist zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem Getriebe 13 angeordnet.
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Die zweite Kupplung CL2, die zwischen dem eingerückten Zustand und dem gelösten Zustand umgeschaltet wird, ist zwischen dem zweiten Sonnenrad S2 und dem Getriebe 13 angeordnet. Die Anzahl der Zähne des ersten Sonnenrads S1 und die Anzahl der Zähne des zweiten Sonnenrads S2 sind voneinander verschieden.
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Eine identische Wirkung wie bei der vorstehend beschriebenen Dämpfungseinrichtung 40 kann somit auch in dem Fall, in dem das erste Sonnenrad S1 als erstes Ausgangselement wirkt und das zweite Sonnenrad S2 als zweites Ausgangselement wird, durch Schalten der ersten Kupplung CL1 oder der zweiten Kupplung CL2 in den eingerückten Zustand auf der Basis der Motordrehzahl erzielt werden.
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Insbesondere sind die Anzahl der Zähne des ersten Sonnenrads S1 und die Anzahl der Zähne des zweiten Sonnenrads S2 unterschiedlich; infolgedessen wird es möglich, das Verteilungsverhältnis der Motordrehmomente T1 und T2 zwischen einem Fall, in dem die erste Kupplung CL1 eingerückt ist, und einem Fall, in dem die zweite Kupplung CL2 eingerückt ist, zu modifizieren.
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Somit kann die Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung als Resultat des Umschaltens zwischen den Ausgangswegen 27 und 28 durch Steuerung der Kupplungen CL1, CL2 modifiziert werden. Auf diese Weise wird es möglich, eine gute Dämpfungscharakteristik über den gesamten Frequenzbereich zu erzielen.
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In der vorstehenden Beschreibung ist die zweite Feder 24 zwischen dem zweiten Sonnenrad S2 und dem Getriebe 13 angeordnet, jedoch ist die Ausführung nicht darauf beschränkt, und die zweite Feder 24 kann auch zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem Getriebe 13 angeordnet sein. In diesem Fall hat das erste Sonnenrad S1 die Funktion des zweiten Ausgangselements, und das zweite Sonnenrad S2 hat die Funktion des ersten Ausgangselements.
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In der vorstehenden Beschreibung wird das Verbundritzel CPa verwendet, das drei Ritzel Pi, P1a und P2a aufweist, jedoch ist die Ausführung nicht darauf beschränkt, und es kann auch ein Verbundritzel verwendet werden, das zwei Ritzel aufweist. 16 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Leistungseinheit 61 mit einer Dämpfungseinrichtung 60, bei der es sich um eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt.
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In 16 sind Elemente, die in 8 dargestellt sind, sowie Elemente, die mit den in 8 dargestellten Elementen identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Wiederholung der Beschreibung derselben unterbleibt.
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Wie in 16 gezeigt, weist die Dämpfungseinrichtung 60 einen Drehmoment-Verteilungsmechanismus (Planetengetriebe) 62 auf. Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 62 weist einen mit der Kurbelwelle 21 verbundenen Träger (erstes Eingangselement) Cb auf.
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Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 62 weist ein erstes Hohlrad (zweites Eingangselement, erstes Ausgangselement, Zahnrad) R1b auf, von dem die eine Seite über die erste Feder 22 mit der Kurbelwelle 21 verbunden ist und die andere Seite mit dem Getriebe 13 verbunden ist.
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Der Drehmoment-Verteilungsmechanismus 62 weist ein zweites Hohlrad (zweites Ausgangselement, Zahnrad) R2b auf, das über die zweite Feder 24 mit dem Getriebe 13 verbunden ist. Ein Verbundritzel CPb, das zwei Ritzel Plb, P2b aufweist, ist an dem Träger Cb drehbar gelagert.
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Ein erstes Ritzel P1b des Verbundritzels CPb kämmt mit dem ersten Hohlrad Rlb, und ein zweites Ritzel P2b des Verbundritzels CPb kämmt mit dem zweiten Hohlrad R2b. Die erste Kupplung CL1, die zwischen dem eingerückten Zustand und dem gelösten Zustand umgeschaltet wird, ist zwischen dem ersten Hohlrad R1b und dem Getriebe 13 vorgesehen.
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Die zweite Kupplung CL2, die zwischen dem eingerückten Zustand und dem gelösten Zustand umgeschaltet wird, ist zwischen dem zweiten Hohlrad R2b und dem Getriebe 13 vorgesehen. Die Anzahl der Zähne des ersten Hohlrads R1b ist von der Anzahl der Zähne des zweiten Hohlrads R2b verschieden.
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Es kann eine ähnliche Dämpfungswirkung wie bei der vorstehend beschriebenen Dämpfungseinrichtung 11 erzielt werden, indem die erste Kupplung CL1 oder die zweite Kupplung CL2 auf der Basis der Motordrehzahl in den eingerückten Zustand geschaltet wird, und zwar auch in dem Fall, in dem das zweite Eingangselement und das erste Ausgangselement in Form eines einzigen Hohlrads Rb ausgebildet sind, das mit dem ersten Ritzel P1b kämmt.
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Das bedeutet, es kann eine Dämpfungscharakteristik durch Kombination des Trägheitselements 23 und der ersten Feder 22 in dem Fall erzielt werden, in dem die erste Kupplung CL1 eingerückt ist, während eine Dämpfungscharakteristik, bei der das Verteilungsverhältnis der Motordrehmomente T1, T2 modifiziert ist, in dem Fall erzielt werden kann, in dem die zweite Kupplung CL2 eingerückt ist.
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Somit kann die Dämpfungscharakteristik der Torsionsschwingung als Resultat des Umschaltens zwischen den Ausgangswegen 27 und 28 unter der Steuerung der Kupplungen CL1, CL2 modifiziert werden. Dadurch wird es möglich, eine gute Dämpfungscharakteristik über den gesamten Frequenzbereich zu erzielen.
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In der vorstehenden Beschreibung ist die zweite Feder 24 zwischen dem zweiten Hohlrad R2b und dem Getriebe 13 angeordnet, jedoch ist die Ausführung nicht darauf beschränkt, und die zweite Feder 24 kann auch zwischen dem ersten Hohlrad R1b und dem Getriebe 13 angeordnet werden.
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In diesem Fall hat das erste Hohlrad R1b die Funktion des zweiten Ausgangselements, und das zweite Hohlrad R2b hat die Funktion des ersten Ausgangselements.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungen beschränkt, und es versteht sich, dass sie im Umfang der Erfindung verschiedene Modifikationen beinhalten kann. In der vorstehenden Beschreibung sind die Drehmoment-Verteilungsmechanismen 20, 42, 52, 62 unter Verwendung des Verbundritzels CPa, das drei Ritzel Pi, P1a und P2a aufweist, oder unter Verwendung des Verbundritzels CPb gebildet, das zwei Ritzel P1b, P2b aufweist, wobei jedoch die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
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Beispielsweise können die Drehmoment-Verteilungsmechanismen unter Verwendung eines Verbundritzels gebildet sein, das vier oder mehr Ritzel aufweist. In diesem Fall kann eine noch bessere Dämpfungscharakteristik über einen breiten Frequenzbereich erzielt werden, indem eine Kupplung und ein Ausgangselement, wie z.B. ein Hohlrad und/oder ein Sonnenrad, hinzugefügt werden.
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In der vorstehenden Beschreibung sind die Einrückbereiche bzw. Eingriffsbereiche der Kupplungen CL1 und CL2 entlang von zwei Frequenzen als Grenzen unterteilt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und der Eingriffsbereich der Kupplungen CL1, CL2 kann auch entlang von einer Frequenz als Grenze oder entlang von drei oder mehr Frequenzen als Grenzen unterteilt sein, wobei dies von der zu erzielenden Dämpfungscharakteristik abhängig ist.
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In der vorstehenden Beschreibung sind die Drehmoment-Verteilungsmechanismen 20, 42, 52 und 62 aus Planetengetriebezügen gebildet, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Drehmoment-Verteilungsmechanismus können auch aus Kegelrädern oder dergleichen gebildet sein.
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Die erste Kupplung CL1 und die zweite Kupplung CL2 sind nicht auf hydraulische Kupplungen beschränkt, die hydraulisch zwischen dem eingerückten Zustand und dem gelösten Zustand umgeschaltet werden, sondern es kann sich auch um elektromagnetische Kupplungen handeln, die durch elektromagnetische Kräfte zwischen dem eingerückten Zustand und dem gelösten bzw. ausgerückten Zustand umgeschaltet werden. Bei der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2 kann es sich um Reibungskupplungen oder um ineinandergreifende Kupplungen handeln.
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In der vorstehenden Beschreibung sind die elastischen Elemente in Form der Federn 22, 24 exemplarisch dargestellt, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und es können auch Gummielemente als elastische Elemente verwendet werden.
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Bei dem Getriebe 13 kann es sich um ein manuelles Getriebe, ein stufenlos verstell-bares Getriebe oder ein Planetenrad-Automatikgetriebe oder ein Parallelwellen-Automatikgetriebe handeln. Ein Drehmomentwandler kann zwischen der Dämpfungseinrichtung 11 und dem Getriebe 13 vorgesehen sein, und eine Anfahrkupplung kann zwischen der Dämpfungseinrichtung 11 und dem Getriebe 13 vorgesehen sein.
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Die Dämpfungseinrichtung 11 kann in das Gehäuse des Drehmomentwandlers eingebaut sein. Der Motor 12 ist nicht auf einen Benzinmotor beschränkt, und es kann sich auch um einen Dieselmotor oder dergleichen handeln.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Leistungseinheit
- 11
- Dämpfungseinrichtung
- 12
- Motor
- 13
- Getriebe
- 14
- Antriebsrad
- 20
- Drehmoment-Verteilungsmechanismus
- 21
- Kurbelwelle
- 22
- erste Feder
- 23
- Trägheitselement
- 24
- zweite Feder
- 25
- Eingangsweg
- 26
- Eingangsweg
- 27
- Ausgangsweg
- 28
- Ausgangsweg
- 29
- Schwingungssystem
- 30
- Steuereinheit (Kupplungssteuerung)
- 31
- Ventileinheit
- 32
- Ölpumpe
- 33
- Motordrehzahlsensor
- 34
- Schwingungssystem
- 40
- Dämpfungseinrichtung
- 41
- Leistungseinheit
- 42
- Drehmoment-Verteilungsmechanismus
- 50
- Dämpfungseinrichtung
- 51
- Leistungseinheit
- 52
- Drehmoment-Verteilungsmechanismus
- 60
- Dämpfungseinrichtung
- 61
- Leistungseinheit
- 62
- Drehmoment-Verteilungsmechanismus
- 100
- Dämpfungseinrichtung
- 200
- Dämpfungseinrichtung
- C
- Träger
- Ca
- Träger
- CPa
- Verbundritzel
- F1
- Resonanzpunkt
- F2
- Frequenz der Torsionsschwingungen
- L1
- Kennlinie
- L2
- Kennlinie
- La
- Kennlinie
- Lb
- Kennlinie
- P1
- erstes Ritzel
- P1a
- erstes Ritzel
- P1b
- erstes Ritzel
- P2
- zweites Ritzel
- P2a
- zweites Ritzel
- P2b
- zweites Ritzel
- Pi
- Eingangs-Ritzel
- R1
- erstes Hohlrad
- R1a
- erstes Hohlrad
- R1b
- erstes Hohlrad
- R2
- zweites Hohlrad
- R2a
- zweites Hohlrad
- R2b
- zweites Hohlrad
- Ri
- Eingangs-Hohlrad
- S
- Sonnenrad
- S1
- erstes Sonnenrad
- S2
- zweites Sonnenrad
- T1
- Motordrehmoment
- T2
- Motordrehmoment
