DE102018108533A1

DE102018108533A1 - Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102018108533A1
Application number: DE102018108533.8A
Authority: DE
Inventors: Timm Gmeiner; Evgenij Franz; Alain Rusch; Michael Kessler; Björn Sieg; Martin Häßler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2019-10-17

Abstract

Es ist ein Fliehkraftpendel (10) zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem mit der Antriebswelle verbindbaren Trägerflansch (12), mindestens einer relativ zu dem Trägerflansch (12), pendelbaren Pendelmasse (14) zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, einem mit dem Trägerflansch (12) verbundenen in axialer Richtung radial innerhalb zu der Pendelmasse (14) abstehenden Abstützkragen (22) und mindestens einem in radialer Richtung an dem Abstützkragen (22) und/oder an der Pendelmasse (14) abstützbaren Energiespeicherelement (24) zur Speicherung und Abgabe von Bewegungsenergie der Pendelmasse (14), wobei das Energiespeicherelement (24) mit einer in radialer Richtung weisenden Federkraft eine Reibungskraft zur Abbremsung einer Relativdrehung der Pendelmasse (14) zum Trägerflansch (22) aufprägt. Durch das mit einer Federkraft und Reibungskraft in radialer Richtung an der Pendelmasse (14) angreifenden Energiespeicherelement (24) kann ein geräuschbehaftetes Anschlagen der Pendelmasse (14) gedämpft werden, so dass ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit geringen Geräuschentwicklungen ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, mit dessen Hilfe ein einer über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehungleichförmigkeit erzeugt werden kann.
Aus WO 2015/192846 ist ein mit einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung koppelbares Fliehkraftpendel zur Drehschwingungsdämpfung bekannt, bei dem relativ zu einem Trägerflansch pendelbare Pendelmassen in axialer Richtung gegenüber dem Trägerflansch vorgespannt sind, um axiale Schwingungen der Pendelmassen zu dämpfen.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis Geräuschentwicklungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit geringen Geräuschentwicklungen ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem mit der Antriebswelle verbindbaren Trägerflansch, mindestens einer relativ zu dem Trägerflansch, insbesondere über Pendelbahnen, pendelbaren Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, einem mit dem Trägerflansch verbundenen in axialer Richtung radial innerhalb zu der Pendelmasse abstehenden Abstützkragen und mindestens einem in radialer Richtung an dem Abstützkragen und/oder an der Pendelmasse abstützbaren Energiespeicherelement zur Speicherung und Abgabe von Bewegungsenergie der Pendelmasse, wobei das Energiespeicherelement mit einer in radialer Richtung weisenden Federkraft eine Reibungskraft zur Abbremsung einer Relativdrehung der Pendelmasse zum Trägerflansch aufprägt.
Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf, in denen ein insbesondere als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement geführt sein kann. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laufrollen vorgesehen, die jeweils an einer Laufbahn des Trägerflanschs und einer Pendelbahn der Pendelmasse geführt sind. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an dem Trägerflansch geführt. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise sind zwei über insbesondere als Abstandsbolzen ausgestaltete Bolzen oder Niete miteinander verbundene Pendelmassen vorgesehen, zwischen denen in axialer Richtung des Drehschwingungsdämpfers der Trägerflansch positioniert ist. Alternativ können zwei, insbesondere im Wesentlichen Y-förmig miteinander verbundene, Flanschteile des Trägerflanschs vorgesehen sein, zwischen denen die Pendelmasse positioniert ist.
Im normalen Betrieb des Fliehkraftpendels rotiert der beispielsweise mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelte Trägerflansch mit einer Nenndrehzahl, bei der die Pendelmasse fliehkraftbedingt nach radial außen gezogen wird. In diesem Betriebszustand sind in der Regel keine relevanten Geräuschentwicklungen des Fliehkraftpendels zu erwarten. Wenn jedoch der Kraftfahrzeugmotor ausgeschaltet wird, wie dies bei einem Start-Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugmotors häufiger passieren kann, dreht sich die Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors nicht mehr und der Trägerflansch rotiert nicht mehr. In dieser Stopp-Situation des Kraftfahrzeugmotors wirken keine Fliehkräfte mehr auf die Pendelmasse, so dass die an der Pendelmasse angreifende Schwerkraft überwiegt und die Pendelmasse schwerkraftbedingt aus ihrer radial äußeren Mittellage herausfallen könnte, wodurch vom Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbare Geräusche entstehen können. Zudem können insbesondere bei niedrigen Drehzahlen sehr starke Pendelausschläge der Pendelmasse auftreten, so dass die Pendelmasse am Ende ihres Pendelbereichs beim Erreichen eines maximalen Schwingwinkels tangential anschlagen könnte, wodurch Anschlaggeräusche entstehen. Hierbei könnte beispielsweise eine Laufrolle an dem tangentialen Ende einer Pendelbahn der Pendelmasse und/oder an einem tangentialen Ende einer Laufbahn des Trägerflanschs hörbar anschlagen.
Durch das in radialer Richtung ausgerichtete Energiespeicherelement kann jedoch bei einem Pendelausschlag der Pendelmasse um einen hinreichend großen Schwingwinkel die Pendelmasse abgebremst werden. Hierbei ist es einerseits möglich, dass das Energiespeicherelement erst ab einem radialen Mindestversatz der Pendelmasse zum Abstützkragen mit einer Federkraft und einer Reibungskraft wirksam wird. Andererseits ist es möglich, dass die Pendelmasse durch das Energiespeicherelement in radialer Richtung gegenüber dem Abstützkragen vorgespannt, so dass das Energiespeicherelement bei jedem Schwingwinkel der Pendelmasse eine Federkraft und eine Reibungskraft ausübt. Bevor die Pendelmasse ihren maximalen Schwingwinkel erreicht und tangential anschlagen könnte, muss die Pendelmasse zunächst das Energiespeicherelement komprimieren, wodurch der Pendelmasse Bewegungsenergie entzogen und in dem Energiespeicherelement zwischengespeichert wird. Gleichzeitig kann das Energiespeicherelement eine Reibungskraft bereitstellen, wodurch ein Teil der Bewegungsenergie der Pendelmasse reibungsbehaftet in der Art einer Bremse dissipiert werden kann. Durch das Zwischenspeichern von Bewegungsenergie der Pendelmasse in dem Energiespeicherelement und der Dissipation eines Teils der Bewegungsenergie durch Reibung verliert die Pendelmasse an Impuls und kann dadurch allenfalls mit einem deutlich geringeren Schwung tangential anschlagen, sofern überhaupt noch. Bei einem schwerkraftbedingten Herunterfallen der Pendelmasse kann das Energiespeicherelement als Dämpfer wirken und ein schwerkraftbedingtes Anschlagen vermeiden oder zumindest dämpfen. Wenn die Pendelmasse von dem Bereich, in dem durch ein Anschlagen der Pendelmasse Geräuschentwicklungen zu befürchten ist, weg bewegt wird, kann das Energiespeicherelement die gespeicherte Energie wieder abgeben, so dass eine unnötig starke reibungsbehaftete Energiedissipation, welche den Wirkungsgrad des Antriebsstrang beeinträchtigen könnte, vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann. Durch die von der Federkraft des Energiespeicherelement verursachte Reibung kann jedoch soviel Bewegungsenergie in Reibungswärme umgewandelt werden, dass ein tangentiales Anschlagen bei einer Pendelbewegung der Pendelmasse in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung entlang des Schwingwinkels vermieden werden kann. Zumindest kann die Pendelmasse mit einem Schwung an dem entgegengesetzten Ende des Schwingwinkels ankommen, dass das in dieser Situation wieder komprimierte Energiespeicherelement zum Abbremsen der Pendelmasse vor einem tangentialen Anschlagen Bewegungsenergie zwischenspeichern und teilweise durch Reibung dissipieren kann. Durch das mit einer Federkraft und Reibungskraft in radialer Richtung an der Pendelmasse angreifenden Energiespeicherelement kann ein geräuschbehaftetes Anschlagen der Pendelmasse gedämpft werden, so dass ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit geringen Geräuschentwicklungen ermöglicht ist.
Insbesondere steigt bei einer radialen Annäherung der Pendelmasse an den Abstützkragen die Federkraft des Energiespeicherelements, insbesondere progressiv, an.
Dadurch wird die Pendelbewegung der Pendelmasse bei kleineren Ausschlägen um die Nulllage nur geringfügig von dem Energiespeicherelement beeinflusst. Erst wenn die Pendelausschläge so groß werden, dass mit einem tangentialen Anschlagen zu rechnen ist, kann die Federkraft und damit die Reibungskraft des Energiespeicherelements progressiv ansteigen, um eine ausreichende Dämpfung bereitstellen zu können.
Vorzugsweise ist das Energiespeicherelement zwischen einer maximal entspannten Stellung und einer maximal komprimierten Stellung um einen Federweg s komprimierbar, wobei über den Federweg s eine Gesamtenergiekapazität Eges speicherbar ist und in der maximal komprimierten Stellung eine Federkraft Fmax erreicht ist, wobei bei einer Komprimierung des Energiespeicherelements um 80% des Federwegs s für die Energiekapazität E 0,40 ≤ E/E_ges ≤ 0,80, insbesondere 0,50 ≤ E/E_ges ≤ 0,70, vorzugsweise 0,55 ≤ E/E_ges ≤ 0,65 und besonders bevorzugt E/E_ges = 0,60 ± 0,03 und/oder für die Federkraft F 0,50 ≤ F/F_ges ≤ 0,80, insbesondere 0,60 ≤ F/F_ges ≤ 0,79, vorzugsweise 0,70 ≤ F/F_ges ≤ 0,78 und besonders bevorzugt F/F_ges = 0,75 ± 0,03 gilt. Die maximal entspannte Stellung des Energiespeicherelements ist insbesondere in der Nulllage der Pendelmasse erreicht. Die maximal komprimierten Stellung des Energiespeicherelements ist beim maximalen Schwingwinkel der Pendelmasse erreicht. Bei einem derartig dimensionierten progressiven Verlauf der Federkennlinie des Energiespeicherelements kann über den letzten 20% des Federwegs des Energiespeicherelements noch eine ausreichende Bewegungsdämpfung der Pendelmasse erreicht werden, um ein hartes Anschlagen zu vermeiden.
Besonders bevorzugt ist das Energiespeicherelement als im Wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtete Druckschraubenfeder ausgestaltet, wobei ein Windungsdurchmesser und/oder ein Windungsabstand des Energiespeicherelements variabel, insbesondere zum Abstützkragen hin ansteigend, ausgestaltet ist. Dadurch lässt sich besonders einfach und kostengünstig ein progressiver Verlauf der Federkennlinie des Energiespeicherelement erreichen.
Insbesondere greift das Energiespeicherelement an einer im Wesentlichen teilzylinderförmigen Reibschale an, wobei die Reibschale reibend an dem Abstützkragen oder an der Pendelmasse angreift. Ein Abstützen des Energiespeicherelements an dem Abstützkragen oder an der Pendelmasse kann mittelbar über die Reibschale erfolgen, deren von dem Energiespeicherelement weg weisende Reibfläche vorzugsweise an die Konturierung des zugeordneten Reibpartners, nämlich dem Abstützkragen oder der Pendelmasse, angepasst sein kann. Je stärker das Energiespeicherelement bei einem ansteigenden Schwingwinkel der Pendelmasse komprimiert wird, desto höher ist die Federkraft des Energiespeicherelements, welche der an der Reibpaarung angreifenden Normalkraft entspricht. Über eine geeignete Wahl der Reibungseigenschaften der Reibpaarung, beispielsweise der aneinander reibenden Materialien und deren Reibungskoeffizienten, und der Größe der aneinander reibend anliegenden Reibflächen kann eine geeignete mit der Federkraft des Energiespeicherelements korrespondierende Reibungskraft und ein dazu korrespondierendes Reibungsmoment eingestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Reibschale oder der an der Reibschale angreifende Reibpartner mit einem Reibbelag versehen ist. Dadurch ist es nicht erforderlich an dem Energiespeicherelement und/oder an einer Anbindung des Energiespeicherelements konstruktiv einzugreifen, um ein bestimmtes Reibungsverhalten bereitzustellen.
Vorzugsweise ist die Reibschale, insbesondere über mindestens einen clipförmigen Haken, in radialer Richtung relativ beweglich an der Pendelmasse oder an dem Abstützkragen eingehakt. Die Reibschale kann dadurch leicht bei einer Bewegung mit einem Bewegungsanteil in Umfangsrichtung mitgenommen werden, so dass sich eine reibungsbehaftete Relativbewegung zum Reibpartner der Reibschale ergibt. Gleichzeitig kann die Verhakung mit soviel Luft in radialer Richtung erfolgen, dass die Pendelmasse im Rahmen ihrer vorgesehenen Pendelbewegung eine Relativbewegung in radialer Richtung ausführen kann, ohne dass diese radiale Relativbewegung relativ zum Abstützkragen von der Reibschale blockiert wird. Insbesondere kann die Reibschale eingeklippst werden, wodurch die Montage vereinfacht ist. Besonders bevorzugt ist die Reibschale an beiden tangentialen Enden eingehakt beziehungsweise verklippst.
Besonders bevorzugt ist das Energiespeicherelement, insbesondere über mindestens einen clipförmigen Haken, mit der Reibschale verhakt. Die Montage des Energiespeicherelements ist dadurch vereinfacht. Beispielsweise ist das Energiespeicherelement als Biegefeder ausgestaltet, deren tangentiale Enden als Haken beziehungsweise Clip ausgeformt sind. Die tangentialen Enden der Biegefeder können in radialer Richtung zu einer Anlagestelle der Biegefeder an der Pendelmasse oder an dem Abstützkragen beabstandet sein, so dass das Energiespeicherelement entgegen seiner Federkraft in radialer Richtung komprimiert werden kann, um ein Anschlagen der Pendelmasse zu dämpfen.
Insbesondere ist das Energiespeicherelement formschlüssig aber in radialer Richtung komprimierbar mit der Pendelmasse oder mit dem Abstützkragen und/oder mit der Reibschale gekoppelt, wobei insbesondere zur formschlüssigen Koppelung des Energiespeicherelements eine in radialer Richtung abstehende Nase in eine in radialer Richtung verlaufende Vertiefung eingreift. Das Energiespeicherelement kann dadurch entweder von der Pendelmasse oder über den Abstützkragen von dem Trägerflansch mitgenommen werden, so dass bei einer Pendelbewegung der Pendelmasse an dem anderen nicht formschlüssig angebundenen Bauteil die gesamte tangentiale Relativbewegung stattfindet. Die Anzahl der reibungsbehaftet aneinander abgleitenden Reibstellen kann dadurch auf eine geringe Anzahl genau definierter Reibstellen begrenzt werden. Insbesondere wenn das Energiespeicherelement als schraubenförmige Druckfeder ausgestaltet ist, ist es leicht möglich das Energiespeicherelement auf einen radial abstehenden bolzenförmigen Fortsatz aufzustecken.
Vorzugsweise ist das Energiespeicherelement als Biegefeder oder auf den Abstützkragen aufgesteckte Wellfeder oder im Wesentlichen gummielastischer Elastomerkörper ausgestaltet. Das Energiespeicherelement kann auch von einer Druckfeder abweichend ausgestaltet sein und die gewünschte Funktionalität bereitstellen. Dies erleichtert es je nach Bauraumanforderungen und/oder gewünschter Federkennlinie und/oder gewünschter innerer Reibung eine geeignete Ausführungsform des Energiespeicherelements auszuwählen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Reibungskupplung zum Herstellen und/oder Unterbrechen eines Drehmomentflusses in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gegenplatte zum Einleiten eines Drehmoments, einer Kupplungsscheibe zum Ausleiten des Drehmoments, einer in axialer Richtung relativ zur Gegenplatte verlagerbare Anpressplatte zum reibschlüssigen Verpressen der Kupplungsscheibe zwischen der Gegenplatte und der Anpressplatte und einem direkt oder indirekt, insbesondere über eine Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit der Kupplungsscheibe verbundenen Fliehkraftpendel, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wobei das Fliehkraftpendel radial innerhalb der Gegenplatte oder der Anpressplatte angeordnet ist. Durch das mit einer Federkraft und Reibungskraft in radialer Richtung an der Pendelmasse angreifenden Energiespeicherelement des Fliehkraftpendels kann ein geräuschbehaftetes Anschlagen der Pendelmasse gedämpft werden, so dass ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit geringen Geräuschentwicklungen ermöglicht ist. Das Fliehkraftpendel kann hierbei in einem sowieso vorhandenen Bauraum der Reibungskupplung vorgesehen sein, der insbesondere radial innerhalb der Gegenplatte oder der Anpressplatte gefunden werden kann. Insbesondere kann die Gegenplatte oder die Anpressplatte in radialer Richtung betrachtet das Fliehkraftpendel zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, überdecken. Das Fliehkraftpendel kann direkt mit der Kupplungsscheibe befestigt sein, wobei insbesondere die Kupplungsscheibe den Trägerflansch des Fliehkraftpendels ausbilden kann. Es ist aber auch möglich, dass der Trägerflansch des Fliehkraftpendels mit einem Axialansatz der Kupplungsscheibe, der für eine Steckverzahnung mit der Getriebeeingangswelle vorgesehen ist, oder mit der Getriebeeingangswelle selbst verbunden ist, wodurch sich eine zumindest mittelbare Befestigung des Fliehkraftpendels mit der Kupplungsscheibe ergibt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine schematische geschnittene Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Fliehkraftpendels,
2: eine schematische geschnittene Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Fliehkraftpendels,
3: eine schematische geschnittene Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Fliehkraftpendels,
4: eine schematische geschnittene Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform eines Fliehkraftpendels,
5: eine schematische geschnittene Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform eines Fliehkraftpendels,
6: eine schematische geschnittene Draufsicht auf eine sechste Ausführungsform eines Fliehkraftpendels,
7: eine schematische geschnittene Draufsicht auf eine siebente Ausführungsform eines Fliehkraftpendels,
8: eine schematische geschnittene Draufsicht auf eine achte Ausführungsform eines Fliehkraftpendels und
9: eine schematische Schnittansicht einer Reibungskupplung.

Das in 1 dargestellte Fliehkraftpendel 10 weist einen Trägerflansch 12 auf, an dem eine Pendelmasse 14 pendelbar geführt ist. Hierzu sind Laufrollen 16 in jeweils einer geeignet gekrümmten Pendelbahn 18 der Pendelmasse 14 und einer geeignet gekrümmten Laufbahn 20 des Trägerflansch 12 eingesetzt. Der Trägerflansch 12 weist einen, insbesondere einstückig ausgeführten, zylindrischen Abstützkragen 22 auf, der in axialer Richtung von dem übrigen Trägerflansch 12 soweit absteht, dass der Abstützkragen 22 und die Pendelmasse 14 in einem gemeinsamen Axialbereich angeordnet sind. Insbesondere kann der Abstützkragen 22 in radialer Richtung betrachtet die Pendelmasse 14 vollständig überdecken.
Zwischen dem Abstützkragen 22 und der Pendelmasse 14 sind beispielsweise zwei im Wesentlichen radial ausgerichtete Druckfedern vorgesehen, die gemeinsam ein Energiespeicherelement 24 ausbilden. Die resultierende Federkraft der Druckfedern ist im Wesentlichen genau in radialer Richtung ausgerichtet, so dass die Federkraft des aus den Druckfedern zusammengesetzten Energiespeicherelements 24 in radialer Richtung weist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Druckfedern des Energiespeicherelements 24 in korrespondierende Vertiefungen 26 der Pendelmasse 14 formschlüssig eingesetzt, so dass das Energiespeicherelement 24 von der Pendelmasse 14 in Umfangsrichtung mitgenommen werden kann. Vorzugsweise weist die Pendelmasse 14 in das Innere der Druckfedern des Energiespeicherelements 24 eintauchende bolzenförmige Fortsätze auf, um den Formschluss zu verbessern und/oder ein Ausknicken der Druckfedern des Energiespeicherelements 24 zu vermeiden.
Das von der Pendelmasse 14 mitgenommene Energiespeicherelement 24 kann mit ihrer Federkraft eine Reibungskraft an dem Abstützkragen 22 aufprägen, deren Höhe von der Komprimierung des Energiespeicherelements 24 abhängt, die wiederum vom Schwingwinkel der Pendelmasse 14 zu ihrer mittleren Nulllage abhängt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine teilzylindrische Reibschale 28 vorgesehen, die über Haken 30 mit der Pendelmasse 14 verklippst ist. Die hakenförmige Verbindung lässt eine Relativbewegung der Pendelmasse 14 in radialer Richtung relativ zur Reibschale 28 zu, wobei die Reibschale 28 von der Pendelmasse gemeinsam mit dem Energiespeicherelement 24 in Umfangsrichtung mitgenommen werden kann. Die Druckfedern des Energiespeicherelements 24 sind hierbei auf von der Reibschale 28 ausgebildeten senkrecht zur Längserstreckung der Druckfedern verlaufenden Plateaus 32 abgestützt, die vorzugsweise jeweils einen in die jeweilige Druckfeder eintauchenden bolzenförmigen Fortsatz aufweisen können. Bei einer Auslenkung der Pendelmasse 14 relativ zur mittleren Nulllage führt die Pendelmasse 14 eine Pendelbewegung mit einem Bewegungsanteil in Umfangsrichtung und einen Bewegungsanteil nach radial innen aus. Dadurch wird das Energiespeicherelement 24 komprimiert und die Federkraft des Energiespeicherelements 24 erhöht sich. Hierbei wird Bewegungsenergie der Pendelmasse 14 in dem Energiespeicherelement 14 gespeichert, wodurch die Pendelmasse reversibel abgebremst wird. Die sich erhöhende Federkraft des Energiespeicherelements 24 führt zu einer sich erhöhenden Normalkraft zwischen der Reibschale 28 und dem Abstützkragen 22, wodurch sich die Reibungskraft erhöht. Die von der Pendelmasse 14 mitgenommene Reibschale 28 muss dadurch beim Abgleiten an dem Abstützkragen 22 eine höhere Reibung überwinden, wodurch die Pendelmasse 14 reibungsbehaftet abgebremst wird. Je größer der Schwingwinkel ist und je näher die Laufrollen 16 sich dem tangentialen Ende der Pendelbahn 18 und der Laufbahn 20 nähern, desto größer ist die Bremswirkung, wodurch ein hartes geräuschbehaftetes Anschlagen beim Erreichen des maximalen Schwingwinkels vermieden werden kann.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 das Energiespeicherelement 24 als Biegefeder ausgestaltet. Das Energiespeicherelement 24 ist mit einer radial abstehenden Nase formschlüssig in eine Vertiefung 26 der Pendelmasse 14 eingesetzt und an den tangentialen Enden mit der Reibschale 28 verbunden. Alternativ kann das Energiespeicherelement 24 mit seinen tangentialen Ende direkt ohne zwischengeschaltete Reibschale 28 an dem Abstützkragen 22 reibend angreifen. Zudem ist es möglich, dass alternativ die Reibschale 28 mit dem Abstützkragen 22 fest verbunden ist und die tangentialen Enden des Energiespeicherelements 24 reibend an der Reibschale angreifen.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 das als Biegefeder ausgestaltete Energiespeicherelement 24 mit dem Abstützkragen 22 verbunden. Die Reibschale 28 ist in diesem Fall mit der Pendelmasse 14 verbunden, so dass die tangentialen Enden des Energiespeicherelements 24 reibend an der Reibschale 28 angreifen. Alternativ kann die Reibschale 28 auch entfallen, so dass die tangentialen Enden des Energiespeicherelements 24 reibend an dem Material der Pendelmasse 14 direkt angreifen.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 die Reibschale 28 weggelassen. Das als Druckfedern ausgestaltete Energiespeicherelement 24 greift direkt oder über einen zwischen geschalteten, beispielsweise aus Kunststoff hergestellten, Schuh 34 an dem Abstützkragen 22 reibend an. Der jeweilige Schuh 34 und/oder die Pendelmasse 14 beziehungsweise ein mit der Pendelmasse 14 befestigtes Zwischenstück 36 können jeweils mit einem bolzenförmigen Fortsatz 38 in die jeweilige Druckfeder des Energiespeicherelements 24 eingreifen, um einen ausreichenden Formschluss herbeizuführen.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 3 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 das Energiespeicherelement 24 als drehfest auf den Abstützkragen aufgepresste Wellfeder ausgestaltet. Die in radialer Richtung nach außen abstehenden Wellen des Energiespeicherelements 24 können an der mit der Pendelmasse 14 befestigten Reibschale 28 angreifen. Alternativ kann die Reibschale 28 entfallen, so dass das Energiespeicherelement 24 direkt an dem Material der Pendelmasse 14 angreifen kann.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 das Energiespeicherelement 24 als, beispielsweise in Wabenstruktur aufgebauter, Elastomerkörper ausgestaltet. Das Energiespeicherelement 24 kann direkt an dem Abstützkragen 22 reibend angreifen. Alternativ ist es möglich, dass das Energiespeicherelement 24 an einer mit dem Abstützkragen 22 verbundenen in 6 nicht dargestellten Reibschale 28 oder an dem Zwischenstück 36 reiben kann.
Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 das Energiespeicherelement 24 als Biegefeder ausgestaltet, die mit einer radial abstehenden mittigen Nase in einer Vertiefung 26 der Pendelmasse 14 formschlüssig aufgenommen ist und mit ihren tangentialen Enden an der Reibschale 28 angreift. Zwischen der mittigen Nase und den tangentialen Enden weist das Energiespeicherelement 24 jeweils eine nach radial außen abstehende Zwischenerhebung 40 auf. Bei einer besonders starken Komprimierung des Energiespeicherelements 24 können auch die Zwischenerhebungen 40 an der Pendelmasse 14 anschlagen, wodurch sich ein entsprechend größerer Federwiderstand des Energiespeicherelements 24 ergibt. Dadurch lässt sich ein unstetiger progressiver Verlauf der Federkennlinie des Energiespeicherelements 24 realisieren.
Bei der in 8 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 7 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 die Reibschale 28 nicht mit der Pendelmasse 14, sondern mit den tangentialen Ende des als Biegefeder ausgestalteten Energiespeicherelements 24 verhakt. Die tangentialen Enden des Energiespeicherelements 24 und die Haken 30 der Reibschale 28 sind hierbei derart aufeinander abgestimmt, dass die tangentialen Enden des Energiespeicherelements 24 bei einem radialen Komprimieren des Energiespeicherelements 24 in tangentialer Richtung ausweichen und nicht eine weitere Komprimierung blockieren. Jedoch kann bewusst vorgesehen sein, dass ab einer bestimmten radialen Komprimierung des Energiespeicherelements 24 die tangentialen Enden des Energiespeicherelements 24 an den Haken 30 anschlagen, wodurch sich ein entsprechend größerer Federwiderstand des Energiespeicherelements 24 ergibt. Dadurch lässt sich ein unstetiger progressiver Verlauf der Federkennlinie des Energiespeicherelements 24 realisieren.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen des Fliehkraftpendels 10 kann vorgesehen sein, dass bereits in der mittleren Nulllage der Pendelmasse 14 ein Reibkontakt durch das Energiespeicherelement 24 herbeigeführt ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Pendelmasse 14 aus der Nulllage heraus erst einen radialen Mindestabstand überwinden muss, bevor das Energiespeicherelement 24 eine Reibung bereitstellt. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Energiespeicherelement 24 und/oder die Reibschale 28 zunächst von dem vorgesehen Reibpartner abgehoben positioniert ist und erst bei einem ausreichenden Schwingwinkel der Pendelmasse 14 einen Reibkontakt mit dem zugeordneten Reibpartner herbeiführt.
Die in 9 dargestellte Reibungskupplung 42 weist eine mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors verbindbare Gegenplatte 44 auf, über die das Drehmoment des Kraftfahrzeugmotors eingeleitet werden kann. Mit Hilfe einer Kupplungsscheibe 46 kann das Drehmoment ausgeleitet und an eine Getriebeeingangswelle 48 eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit der die Kupplungsscheibe 46 drehfest und axial verschiebbar verbunden ist, übertragen werden. Mit Hilfe einer relativ zur Gegenplatte 44 axial verlagerbaren Anpressplatte 52 kann die Kupplungsscheibe 46 zwischen der Gegenplatte 44 und der Anpressplatte 52 reibschlüssig verpresst werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kupplungsscheibe 46 einen mehrstufigen Scheibendämpfer 50 zur Dämpfung von Drehschwingungen auf. Für eine weitere Drehschwingungsdämpfung ist das Fliehkraftpendel 10, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, mit der Kupplungsscheibe 46 verbunden. Hierzu kann der Trägerflansch 12 direkt mit der Kupplungsscheibe 46 verbunden sein oder von der Kupplungsscheibe 46 ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass das Fliehkraftpendel 10 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 48 verbunden ist, so dass das Fliehkraftpendel 10 mittelbar über die Getriebeeingangswelle 48 mit der Kupplungsscheibe 46 gekoppelt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Fliehkraftpendel 10 motorseitig zur Kupplungsscheibe 46 angeordnet und vollständig radial innerhalb der Gegenplatte 44 versenkt im Wesentlichen bauraumneutral angeordnet. In radialer Richtung betrachtet kann die Gegenplatte 44 das Fliehkraftpendel 10 vollständig überdecken.
Bezugszeichenliste

10: Fliehkraftpendel
12: Trägerflansch
14: Pendelmasse
16: Laufrolle
18: Pendelbahn
20: Laufbahn
22: Abstützkragen
24: Energiespeicherelement
26: Vertiefungen
28: Reibschale
30: Haken
32: Plateau
34: Schuh
36: Zwischenstück
38: Fortsatz
40: Zwischenerhebung
42: Reibungskupplung
44: Gegenplatte
46: Kupplungsscheibe
48: Getriebeeingangswelle
50: Scheibendämpfer
52: Anpressplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/192846 [0002]

Claims

Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten mit einem mit der Antriebswelle verbindbaren Trägerflansch (12), mindestens einer relativ zu dem Trägerflansch (12), insbesondere über Pendelbahnen (18), pendelbaren Pendelmasse (14) zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, einem mit dem Trägerflansch (12) verbundenen in axialer Richtung radial innerhalb zu der Pendelmasse (14) abstehenden Abstützkragen (22) und mindestens einem in radialer Richtung an dem Abstützkragen (22) und/oder an der Pendelmasse (14) abstützbaren Energiespeicherelement (24) zur Speicherung und Abgabe von Bewegungsenergie der Pendelmasse (14), wobei das Energiespeicherelement (24) mit einer in radialer Richtung weisenden Federkraft eine Reibungskraft zur Abbremsung einer Relativdrehung der Pendelmasse (14) zum Trägerflansch (22) aufprägt.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer radialen Annäherung der Pendelmasse (14) an den Abstützkragen (22) die Federkraft des Energiespeicherelements (24), insbesondere progressiv, ansteigt.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (24) zwischen einer maximal entspannten Stellung und einer maximal komprimierten Stellung um einen Federweg s komprimierbar ist, wobei über den Federweg s eine Gesamtenergiekapazität Eges speicherbar ist und in der maximal komprimierten Stellung eine Federkraft Fmax erreicht ist, wobei bei einer Komprimierung des Energiespeicherelements um 80% des Federwegs s für die Energiekapazität E 0,40 ≤ E/E_ges ≤ 0,80, insbesondere 0,50 ≤ E/E_ges ≤ 0,70, vorzugsweise 0,55 ≤ E/E_ges ≤ 0,65 und besonders bevorzugt E/E_ges = 0,60 ± 0,03 und/oder für die Federkraft F 0,50 ≤ F/F_ges ≤ 0,80, insbesondere 0,60 ≤ F/F_ges ≤ 0,79, vorzugsweise 0,70 ≤ F/F_ges ≤ 0,78 und besonders bevorzugt F/F_ges = 0,75 ± 0,03 gilt.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (24) als im Wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtete Druckschraubenfeder ausgestaltet ist, wobei ein Windungsdurchmesser und/oder ein Windungsabstand des Energiespeicherelements (24) variabel, insbesondere zum Abstützkragen (22) hin ansteigend, ausgestaltet ist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (24) an einer im Wesentlichen teilzylinderförmigen Reibschale (28) angreift, wobei die Reibschale (28) reibend an dem Abstützkragen (22) oder an der Pendelmasse (14) angreift.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschale (28), insbesondere über mindestens einen clipförmigen Haken (30), in radialer Richtung relativ beweglich an der Pendelmasse (14) oder an dem Abstützkragen (22) eingehakt ist.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (24), insbesondere über mindestens einen clipförmigen Haken (30), mit der Reibschale (28) verhakt ist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (24) formschlüssig aber in radialer Richtung komprimierbar mit der Pendelmasse (14) oder mit dem Abstützkragen (22) und/oder mit der Reibschale (28) gekoppelt ist, wobei insbesondere zur formschlüssigen Koppelung des Energiespeicherelements (24) eine in radialer Richtung abstehende Nase in eine in radialer Richtung verlaufende Vertiefung (26) eingreift.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (24) als Biegefeder oder auf den Abstützkragen (22) aufgesteckte Wellfeder oder im Wesentlichen gummielastischer Elastomerkörper ausgestaltet ist.
Reibungskupplung zum Herstellen und/oder Unterbrechen eines Drehmomentflusses in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gegenplatte (44) zum Einleiten eines Drehmoments, einer Kupplungsscheibe (46) zum Ausleiten des Drehmoments, einer in axialer Richtung relativ zur Gegenplatte (44) verlagerbare Anpressplatte (52) zum reibschlüssigen Verpressen der Kupplungsscheibe (46) zwischen der Gegenplatte (44) und der Anpressplatte (52) und einem direkt oder indirekt, insbesondere über eine Getriebeeingangswelle (48) eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit der Kupplungsscheibe (46) verbundenen Fliehkraftpendel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Fliehkraftpendel (10) radial innerhalb der Gegenplatte (44) oder der Anpressplatte (52) angeordnet ist.