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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung insbesondere zur Anordnung in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler mit zwei axial benachbart um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Fliehkraftpendeln mit jeweils einem Trägerteil und an diesem an Pendellagern über den Umfang verteilt aufgenommenen Pendelmassen.
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Fliehkraftpendel sind aus dem Stand der Technik insbesondere für die Anwendung in hydraulischen Drehmomentwandlern, beispielsweise aus der
WO 11/035758 A1 hinreichend bekannt. Ein Fliehkraftpendel dient als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger, indem an einem Trägerteil über den Umfang verteilte Pendelmassen an Pendellagern aufgehängt sind. Bei um die Drehachse drehendem Trägerteil werden die Pendelmassen an ihren Pendellagern im Fliehkraftfeld nach außen beschleunigt. Die Pendellager geben Pendelbahnen der Pendelmassen vor, bei denen sich über die Schwingwinkel die potentielle Energie entgegen der Fliehkraft ändert. Treten Drehschwingungsänderungen auf, wird die Energie von Drehmomentspitzen in den Pendelmassen als potentielle Energie zwischengespeichert und später wieder abgegeben. Dabei sind die Pendelbewegungen eines Fliehkraftpendels in einem Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs auf eine Schwingungsordnung wie Hauptschwingungsform einer Brennkraftmaschine wie beispielsweise einen Otto- oder Dieselmotor abgestimmt. Die Schwingungsordnung hängt dabei von der Anzahl deren Zylinder ab. Da in modernen Antriebssträngen Brennkraftmaschinen eingesetzt werden können, bei denen in bestimmten Betriebssituationen eine Teilabschaltung von Zylindern erfolgt, können unterschiedliche Schwingungsordnungen auftreten. Um eine Schwingungsisolation von Drehschwingungen bei beiden Schwingungsordnungen mittels einer drehzahladaptiven Drehschwingungstilgung zu erzielen, werden beispielsweise in dem aus der
DE 10 2013 201 198 A1 bekannten Drehschwingungsdämpfer zwei Fliehkraftpendel eingesetzt, die auf unterschiedliche Schwingungsordnungen abgestimmt sind. Hierbei ist insbesondere bei einem Einsatz der Fliehkraftpendel in einem flüssigen Medium insbesondere in einem hydrodynamischen Drehschwingungstilger zu beachten, dass eine gegenseitige Störung der Bewegung der Pendelmassen der Fliehkraftpendel, die der unterschiedlichen Schwingungsordnung geschuldet ist, unterbleibt oder zumindest unterdrückt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Fliehkraftpendeleinrichtung zur Schwingungsisolation von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, die Schwingungsisolation von zwei axial nebeneinander angeordneten Fliehkraftpendeln in einem Drehmomentwandler zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Die vorgeschlagene Fliehkraftpendeleinrichtung ist insbesondere zur Anordnung in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler vorgesehen, kann jedoch auch in anderen Umgebungen mit flüssigen Medien, beispielsweise Nasskupplungen oder dergleichen oder in gasförmigen Medien wie Luft in vorteilhafter Weise eingesetzt werden. Die Fliehkraftpendeleinrichtung enthält zwei axial benachbart um eine Drehachse verdrehbar angeordnete Fliehkraftpendel mit jeweils einem Trägerteil und an diesem an Pendellagern über den Umfang verteilt aufgenommenen Pendelmassen. Beispielsweise sind zwei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager vorgesehen. Die Pendellager sind aus Pendelrollen gebildet, die auf Laufbahnen wie Pendelbahnen der Pendelmassen und komplementär zu diesen ausgebildeten Pendelbahnen des Trägerteils abwälzen. Die Pendelbahnen sind bevorzugt an Ausnehmungen der Pendelmassen und des Trägerteils vorgesehen. Durch die Ausgestaltung der Pendelbahnen kann zwischen dem Trägerteil und den Pendelmassen eine Pendelbewegung über einen vorgegebenen Schwingwinkel eingestellt werden. Durch die Ausbildung der Pendelbahnen kann eine Pendelbewegung der Pendelmassen abgebildet werden, die einem monofilar oder bifilar aufgehängten Fadenpendel entspricht und/oder Freiformanteile aufweist. Bei einer Abbildung einer Pendelbewegung eines bifilar aufgehängten Fadenpendels kann die Pendelbewegung einer parallelen oder trapezförmigen Anordnung der Fäden entsprechen. Insbesondere bei einer Anordnung der Fliehkraftpendeleinrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit teilabschaltbaren Zylindern, kann ein Fliehkraftpendel auf eine Schwingungsordnung bei einem Betrieb mit allen, beispielsweise vier oder sechs Zylindern und das andere Fliehkraftpendel auf eine Schwingungsordnung bei einen Teilbetrieb von beispielsweise zwei oder drei Zylindern der Brennkraftmaschine abgestimmt sein. Um insbesondere bei einer Anwendung der Fliehkraftpendeleinrichtung in nassen Umgebungen beispielsweise in einem Drehmomentwandler die gegenseitige Störung der Fliehkraftpendel durch die unterschiedlichen Pendelbewegungen der Pendelmassen zu eliminieren beziehungsweise zumindest einzuschränken, ist zwischen den Fliehkraftpendeln zumindest auf radialer Höhe der Pendelmassen ein Zwischenflansch bevorzugt axial fest und mit den Trägerteilen verdrehbar angeordnet. Der Zwischenflansch kann grundsätzlich an allen die Fliehkraftpendel umgebenden Bauteilen beispielsweise von radial außen nach innen oder von radial innen nach radial außen befestigt sein. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn der Zwischenflansch an zumindest einem der beiden Trägerteile aufgenommen ist. Der Zwischenflansch kann beispielsweise mittels Nieten mit einem oder beiden Trägerteilen, beispielsweise zwischen diesen aufgenommen sein. Dabei kann der Zwischenflansch direkt an einem oder beiden Trägerteilen in Kontaktlage oder mittels Abstandselementen wie Abstandsnieten axial beabstandet von einem Trägerteil angeordnet sein. Um eine bevorzugte axial mittige Lage zwischen den benachbarten Pendelmassen der beiden Fliehkraftpendel einzunehmen, können derartige Abstandsmittel vorgesehen sein oder der Zwischenflansch kann entsprechend gegenüber seiner axial festen Aufnahme im radialen Bereich der Pendelmassen getopft oder gekröpft ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Trägerteile an einer gemeinsamen Aufnahme, beispielsweise an einer Turbinennabe, einem Ausgangsteil oder Eingangsteil eines Drehschwingungsdämpfers, an der Turbine selbst oder an anderen Bauteilen des Drehmomentwandlers aufgenommen sein. Alternativ können die Trägerteile getrennt an den entsprechenden Aufnahmen aufgenommen sein. Die Aufnahme der Trägerteile kann beispielsweise mittels Nieten vorgesehen sein. Ein oder beide Fliehkraftpendel können innenliegende Pendelmassen aufweisen. Hierzu kann das Trägerteil aus zwei Seitenteilen gebildet sein, die zwischen sich die Pendelmassen aufnehmen. Hierbei sind die Pendellager zwischen Seitenteilen und den Pendelmassen ausgebildet. Die Seitenteile können radial innen oder radial außen auf Anlagekontakt gebracht sein und mit einem drehenden Bauteil gemeinsam verbunden, beispielsweise vernietet sein.
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Alternativ können ein oder beide Fliehkraftpendel ein Trägerteil aufweisen, welches als zentraler Pendelflansch ausgebildet ist, an dem beidseitig Pendelmassen angeordnet sind. Hierbei bilden axial gegenüberliegende Pendelmassen mittels den Pendelflansch durchgreifender Verbindungsmittel jeweils eine Pendelmasseneinheit. Die Pendellager sind dabei zwischen den axial gegenüberliegenden Pendelmassen und dem Pendelflansch gebildet.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann außerhalb oder bevorzugt innerhalb eines Gehäuses eines Drehmomentwandlers untergebracht und mit dem Gehäuse, dem Turbinenrad, einer Turbinennabe oder dergleichen des Drehmomentwandlers verbunden, beispielsweise vernietet sein.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann in einen Drehschwingungsdämpfer integriert oder ein Drehschwingungsdämpfer kann in die Fliehkraftpendeleinrichtung intergiert sein. Mit anderen Worten bilden Fliehkraftpendeleinrichtung und Drehschwingungsdämpfer eine Baueinheit, wobei der Drehschwingungsdämpfer als Lockup-Dämpfer mit der Wandlerüberbrückungskupplung verbunden, beispielsweise dieser vor- oder nachgeschaltet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Drehschwingungsdämpfer als sogenannter Turbinendämpfer ausgebildet sein und zwischen Turbinenrad und Turbinennabe geschaltet sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann im Sinne eines Dreischeibendämpfers ausgebildet sein, wobei zwei axial beabstandete, miteinander verbundene erste Scheibenteile und ein axial zwischen diesen angeordnetes zweites Scheibenteil jeweils stirnseitig Energiespeicher in Umfangsrichtung beaufschlagen. Hierbei können die ersten Scheibenteile oder das zweite Scheibenteil das Eingangsteil bilden und das Ausgangsteil von dem oder den Scheibenteilen gebildet sein. Beispielsweise können die ersten Scheibenteile das Eingangsteil und das zweite Scheibenteil das Ausgangsteil bilden oder umgekehrt. In vorteilhafter Weise kann dabei das zweite Scheibenteil den Zwischenflansch aufnehmen. Beispielsweise können zweites Scheibenteil und Zwischenflansch einteilig ausgebildet sein. Die ersten Scheibenteile können die Fliehkraftpendel aufnehmen. Beispielsweise können die ersten Scheibenteile jeweils einen Pendelflansch eines Fliehkraftpendels einteilig ausbilden.
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Um beispielsweise einen Berstschutz für zumindest ein Fliehkraftpendel und/oder eine verbesserte Abschirmung gegen Mediumsströmungen bereitzustellen, kann der Zwischenflansch radial außen einen zumindest ein Fliehkraftpendel zumindest teilweise übergreifenden axialen Ansatz aufweisen. Alternativ können über den Umfang verteilte Laschen über beide Fliehkraftpendel beispielsweise über den Umfang abwechselnd über beide Fliehkraftpendel axial erstreckt sein.
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In weiteren Ausführungsformen kann eine weitere verbesserte Kapselung der Fliehkraftpendel nach außen vorgesehen sein, indem aus dem Zwischenflansch oder weiteren scheibenartigen Bauteilen die Bewegungsräume eines oder beider Fliehkraftpendel gekapselt werden. Der Zwischenflansch und/oder entsprechende Bauteile können aus Blech beispielsweise gestanzt und umgeformt hergestellt sein. Alternativ können diese aus Kunststoffteilen beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Zwischenflansch axial begrenzt schwimmend angeordnet sein.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Schnitt durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit zwei axial benachbart angeordneten Fliehkraftpendeln,
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2 eine Hälfte einer geschnittenen 3D-Ansicht einer gegenüber der Fliehkraftpendeleinrichtung der der 1 abgeänderten Fliehkraftpendeleinrichtung,
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3 einen Schnitt durch die Fliehkraftpendeleinrichtung der 2,
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4 die andere Hälfte der Fliehkraftpendeleinrichtung der 2 in geschnittener 3D-Darstellung
und
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5 ein Detail der Fliehkraftpendeleinrichtung der 2 bis 4 im Schnitt.
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Die 1 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse d angeordneten Fliehkraftpendeleinrichtung 1 zur Anordnung in einem Drehmomentwandler im Schnitt. Die beiden Fliehkraftpendel 2, 3 sind axial benachbart und beabstandet zueinander angeordnet. Jedes der beiden Fliehkraftpendel 2, 3 weist ein Trägerteil 4, 5 auf, an dem beidseitig Pendelmassen 6, 7 an nicht dargestellten Pendellagern aufgenommen sind. Axial gegenüberliegende Pendelmassen 6, 7 jeweils eines Fliehkraftpendels 2, 3 sind mittels der Verbindungsmittel 8, 9 fest miteinander verbunden und bilden jeweils eine Pendelmasseneinheit 10, 11. Die Verbindungsmittel 8, 9 durchgreifen Ausnehmungen der Trägerteile 4, 5, die so dimensioniert sind, dass die Pendelmasseneinheiten 10, 11 ungehindert über den vorgegebenen Schwingwinkel gegenüber den Trägerteilen 4, 5 an den Pendellagern schwingen können. Die Trägerteile 4, 5 sind radial innen so gekröpft ausgebildet, dass sie mittels der Befestigungsbereiche 12, 13 aneinander anliegen und mittels der über den Umfang verteilten Öffnungen 14, 15 an einem drehenden Bauteil des Drehmomentwandlers aufgenommen, beispielsweise mit diesem vernietet werden können. Axial zwischen den beiden Fliehkraftpendeln 2, 3 ist der Zwischenflansch 16 angeordnet, der zwischen den Befestigungsbereichen 12, 13 der Trägerteile 4, 5 mit diesen drehfest und axial positioniert zwischen den Fliehkraftpendeln 2, 3 befestigt ist. Der Zwischenflansch erstreckt sich radial über die Pendelmassen 6, 7 hinaus und isoliert die aneinander liegenden Pendelmassen 6, 7 der Fliehkraftpendel 2, 3 gegen Strömungen wie Querströmungen des Wandlermediums voneinander. Auf diese Weise können die Pendelmassen 6, 7 ungestört voneinander ihre Pendelbewegungen ausüben. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Fliehkraftpendel 2, 3 auf unterschiedliche Schwingungsordnungen ausgelegt sind und die Pendelmassen 6, 7 entsprechend ihrer Auslegung unterschiedliche Pendelbewegungen im Fliehkraftfeld der um die Drehachse d drehenden Fliehkraftpendeleinrichtung 1 unter Einfluss von Drehschwingungen der Brennkraftmaschine ausführen. Auf diese Weise kann der Isolationsgrad beider Fliehkraftpendel 2, 3 verbessert und damit deren Wirkung gesteigert werden.
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Die 2 bis 4 zeigen in der Zusammenschau eine gegenüber der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 der 1 abgeänderte Fliehkraftpendeleinrichtung 101, in die ein Drehschwingungsdämpfer 117 integriert ist. Der Drehschwingungsdämpfer 117 ist aus einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil gebildet, die aus ersten Scheibenteilen 118, 119 und einem zweiten Scheibenteil 120 gebildet sind. Die ersten Scheibenteile 118, 119 sind axial voneinander mittels der Abstandsniete 121 beabstandet und fest miteinander verbunden. Das zweite Scheibenteil 120 ist zwischen diesen angeordnet und mittels der in den ersten Scheibenteilen 118, 119 aufgenommenen Abstandsbolzen 122 mittig zu den ersten Scheibenteilen 118, 119 geführt. Insoweit ist das zweite Scheibenteil 120 schwimmend zwischen den beiden ersten Scheibenteilen 118, 119 gelagert.
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Die ersten Scheibenteile 118, 119 einerseits und das zweite Scheibenteil 120 andererseits komprimieren bei einer Relativverdrehung dieser um die Drehachse d die in Umfangsrichtung in Ausnehmungen der Scheibenteile 118, 119, 120 aufgenommenen, in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher 123 wie Schraubendruckfedern. Die ersten Scheibenteile 118, 119 sind mittels der radial innen liegenden Befestigungsbereiche 112, 113 mit einem ersten Bauteil des Drehmomentwandlers und das zweite Scheibenteil 120 ist mit dessen Befestigungsbereich 124 mit einem zweiten, relativ zu dem ersten Bauteil um die Drehachse d drehenden Bauteil verbunden. Je nach Ausbildung der Fliehkraftpendeleinrichtung 101 dienen dabei die ersten Scheibenteile 118, 119 als Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers 117 und das zweite Scheibenteil 120 als dessen Ausgangsteil oder umgekehrt.
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Die ersten Scheibenteile des 118, 119 des Drehschwingungsdämpfers 117 sind nach radial außen erweitert und bilden einteilig die Trägerteile 104, 105 der Fliehkraftpendel 102, 103 und nehmen radial außerhalb der Energiespeicher 123 Pendelmassen 106, 107 auf. Das zweite Scheibenteil 120 ist radial nach außen erweitert und bildet einteilig den Zwischenflansch 116. Das Fliehkraftpendel 102 weist dabei einen kleineren Durchmesser als das Fliehkraftpendel 103 auf. Zur Verbesserung der Isolation gegenüber Querströmungen des Wandlermediums und/oder als Berstschutz ist der Zwischenflansch 116 radial außen axial unter Bildung des axialen Ansatzes 125 – hier in Form über den Umfang verteilter, umgelegter Laschen 126 – umgelegt und übergreift das Fliehkraftpendel 102 zumindest teilweise.
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Die 5 zeigt ein Detail der Fliehkraftpendeleinrichtung 101 der 2 bis 4 zur Darstellung der Positionierung des zweiten Scheibenteils 120 gegenüber den ersten Scheibenteilen 118, 119. Die mittels der Abstandsniete 121 voneinander beabstandeten ersten Scheibenteile 118, 119 beabstanden mittels der Abstandsbolzen 122 das zweite Scheibenteil 120 mittig. Zum Ausgleich von Achsversätzen zwischen den beiden relativ drehenden Bauteilen des Drehmomentwandlers und Vermeidung übermäßiger Reibung ist zwischen den Abstandsbolzen 122 und dem zweiten Scheibenteil ein Axialspiel vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Fliehkraftpendel
- 3
- Fliehkraftpendel
- 4
- Trägerteil
- 5
- Trägerteil
- 6
- Pendelmasse
- 7
- Pendelmasse
- 8
- Verbindungsmittel
- 9
- Verbindungsmittel
- 10
- Pendelmasseneinheit
- 11
- Pendelmasseneinheit
- 12
- Befestigungsbereich
- 13
- Befestigungsbereich
- 14
- Öffnung
- 15
- Öffnung
- 16
- Zwischenflansch
- 101
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 102
- Fliehkraftpendel
- 103
- Fliehkraftpendel
- 104
- Trägerteil
- 105
- Trägerteil
- 106
- Pendelmasse
- 107
- Pendelmasse
- 112
- Befestigungsbereich
- 113
- Befestigungsbereich
- 116
- Zwischenflansch
- 117
- Drehschwingungsdämpfer
- 118
- Scheibenteil
- 119
- Scheibenteil
- 120
- Scheibenteil
- 121
- Abstandsniet
- 122
- Abstandsbolzen
- 123
- Energiespeicher
- 124
- Befestigungsbereich
- 125
- axialer Ansatz
- 126
- Lasche
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 11/035758 A1 [0002]
- DE 102013201198 A1 [0002]