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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger und über den Umfang verteilt an diesem entlang vorgegebener Pendelbahnen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers mittels Pendellagern pendelfähig aufgenommenen Pendelmassen. Konventionelle Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen weisen eine drehschwingungsbehaftete Brennkraftmaschine auf, so dass zu deren Beruhigung unterschiedliche Drehschwingungsisolationseinrichtungen, beispielsweise Drehschwingungsdämpfer, Fliehkraftpendel und/oder andere Massetilger bekannt sind.
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Fliehkraftpendel dienen der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation. Die Drehschwingungsisolierung erfolgt, indem im Fliehkraftfeld pendelnd an einem Pendelmassenträger aufgehängte Pendelmassen zwischenzeitlich von Drehmomentspitzen eingetragene Energie als potentielle Energie speichern und danach wieder an den Antriebsstrang abgeben.
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Wie beispielsweise aus den Druckschriften
WO2014/023303 A1 und
DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift
WO2014/114 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift
EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung, einem Riemenscheibenentkoppler oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein.
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Hierbei sind die Pendelmassen an einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager entlang einer durch Pendellager vorgegebenen Pendelbahn im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers pendelfähig aufgenommen.
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Bei starken Momentenänderungen des Antriebsstrangs, beispielsweise während Start/Stoppvorgängen der Brennkraftmaschine oder bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine neigen insbesondere in Zweimassenschwungrädern untergebrachte Fliehkraftpendel infolge der Wechselwirkung mit großen Verstellwinkeln der Federeinrichtung zu einer Geräuschbildung, die beispielsweise von abhebenden und an Wandungen anschlagenden Pendelrollen der Pendellager herrühren.
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Zur Dämpfung dieser Geräusche ist aus der
WO 2016/030138 A1 ein Fliehkraftpendel bekannt, bei dem in den Endlagenbereichen der Pendelbahn eine Reibeinrichtung vorgesehen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Fliehkraftpendels. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein geräuscharmes Fliehkraftpendel vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel dient insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation. Hierzu kann die Fliehkraftpendeleinrichtung einzeln oder in Kombination mit einem Drehschwingungsdämpfer beispielsweise radial innerhalb der Federeinrichtung eines Zweimassenschwungrads, mit einer Kupplungsscheibe, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler beispielsweise in Verbindung mit einem in dem Wandlergehäuse integrierten Drehschwingungsdämpfer, einem Riemenscheibenentkoppler oder einer anderen Antriebsstrangeinrichtung drehschlüssig mit einer Kurbelwelle einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine des Antriebsstrangs verbunden sein. Das Fliehkraftpendel kann in Verbindung mit einem Drehschwingungsdämpfer mit einer in den Drehmomentpfad eingebundenen Federeinrichtung vorgesehen sein, wobei die Pendelmassen der Fliehkraftpendeleinrichtung radial innerhalb der Federeinrichtung, auf gleicher Höhe mit dieser und axial zu dieser oder radial außerhalb der Federeinrichtung angeordnet sein können.
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Das Fliehkraftpendel weist einen Pendelmassenträger auf, an dem über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sind, die mittels Pendellagern an dem Pendelmassenträger aufgenommen sind. Die Pendellager sind aus zueinander komplementär ausgebildeten Laufbahnen in dem Pendelmassenträger und in den Pendelmassen gebildet, auf denen ein Wälzkörper, beispielsweise eine Pendelrolle, eine Kugel, eine Tonne oder dergleichen abwälzt. Die Auswahl des Formverlaufs der Laufbahnen, die eine entsprechende Pendelbahn der Pendelmassen vorgeben, die Ausbildung der Wälzkörper, der Abstand des Schwerpunkts der Pendelmasse zur Drehachse und dergleichen geben dabei die Eigenschaften des Fliehkraftpendels, insbesondere die auf die Haupterregerordnung der Brennkraftmaschine abgestimmte Tilgerordnung vor. Hierbei werden die Pendelmassen aufgrund des um die Drehachse drehenden Drehschwingungsdämpfers im Fliehkraftfeld nach radial außen beschleunigt und von Drehschwingungen zu kleineren, die Drehschwingungen tilgenden Radien verlagert, so dass fliehkraftabhängig und damit drehzahladaptiv eine Beruhigung des am Pendelmassenträger anliegenden Drehmoments eintritt.
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Das Fliehkraftpendel kann beispielsweise in mehreren Ausführungsformen ausgebildet sein. In einer ersten Ausführungsform ist der Pendelmassenträger als Pendelflansch ausgebildet, an dem beidseitig Pendelmassenteile angeordnet sind. Die axial gegenüber liegenden Pendelmassenteile sind dabei mittels Verbindungsmitteln axial beabstandet und verbunden und bilden damit jeweils eine Pendelmasse. Bevorzugt zwei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager pro Pendelmasse enthalten dabei Laufbahnen in den axial gegenüberliegenden Pendelmassen und eine Laufbahn in dem Pendelflansch, wobei diese Laufbahnen jeweils eine Pendelrolle axial übergreift und auf diesen abwälzt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann der Pendelmassenträger aus zwei Seitenteilen gebildet sein, welche zwischen sich einen axialen Freiraum bilden, in dem die Pendelmassen aufgenommen sind. Die bevorzugt zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Pendellager pro Pendelmasse sind jeweils aus Laufbahnen in den Seitenteilen und aus einer Laufbahn in der Pendelmasse gebildet, auf denen eine die Laufbahnen axial übergreifende Pendelrolle abwälzt.
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In einer weiteren Ausführungsform können Mittelteile in Ausnehmungen des als Pendelflansch ausgebildeten Pendelmassenträgers untergebracht sein, wobei zur Bildung bevorzugt zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager Laufbahnen in den Ausnehmungen und an den Mittelteilen axial auf gleicher Höhe und radial übereinander angeordnet sind. Hierbei wälzt ein Wälzkörper, beispielsweise eine Pendelrolle, eine Kugel oder dergleichen im axialen Bauraum des Pendelmassenträgers zwischen den Laufbahnen des Pendelmassenträgers und jeweils einem einteiligen oder aus mehreren Blechscheiben gebildeten Mittelteil ab. Durch radiales Überschneiden beidseitig an dem Pendelmassenträger angeordneter Pendelmassenteile ist der Wälzkörper in dem jeweiligen Pendellager verliergesichert aufgenommen. Hierbei können die Mittelteile mit einer maßgeblichen Masse der Pendelmassenteile oder mit einer gegenüber den Pendelmassenteilen geringen Masse ausgebildet sein. Weiterhin können die Pendelmassenteile als dünne Deckscheiben, um beispielsweise eine axial schmale Fliehkraftpendeleinrichtung vorzusehen, oder als massetragende Elemente ausgebildet sein. Die Pendelmassenteile und die Mittelteile können jeweils einteilig ausgebildet sein oder bevorzugt als Pendelmassenteile und Mittelteile hergestellt und miteinander beispielsweise vernietet, verstemmt oder in ähnlicher Weise verbunden sein.
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Um bei unkontrollierter Bewegung der Pendelmassen gegenüber dem Pendelmassenträger beispielsweise bei Start/Stoppvorgängen und kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ein damit verbundenes Abheben der Pendelrollen von den Laufbahnen und Anschlagen der Pendelrollen am Pendelmassenträger zu verhindern, ist in Endlagenbereichen der Pendelbahn zumindest eine jeweils auf eine einzige Pendelmasse einwirkende Reibeinrichtung vorgesehen. Durch Anordnung von separaten Reibeinrichtungen an den einzelnen Pendelmassen kann unabhängig von einem insbesondere während Start/Stoppvorgängen nicht synchronen Bewegungsmuster der Pendelmassen jede Pendelmasse mit einer auf diese effektiv wirksam abgestimmten Reibung in deren Endlagenbereich versehen werden. Die Reibeinrichtung wird dabei auf die Endlagenbereiche beschränkt, um eine Verstimmung der Tilgerordnung während des Normalbetriebs außerhalb der Endlagenbereiche zu vermeiden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Reibeinrichtung jeweils einer Pendelmasse zugeordnete, axial vorgespannte und von den Pendelmassen nach Aufbrauch eines Freiwinkels in den Endbereichen gesteuerte, beispielsweise aus Kunststoff hergestellte Reibschuhe aufweisen. Hierbei können die Reibschuhe mit Umfangsspiel in dem Pendelmassenträger aufgenommen und entgegen der Wirkung eines zwischen Reibschuhen und Pendelmassenträger vorgespannten Federelements in Umfangsrichtung begrenzt verlagerbar vorgesehen sein. Hierbei nimmt ein Mitnehmer der Pendelmassen die Reibschuhe nach Aufbrauch des Freiwinkels gegenüber den Reibschuhen in jeweils einem Endlagenbereich in Umfangsrichtung mit.
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Die Pendelmassen können jeweils aus beidseitig des Pendelmassenträgers angeordneten, mittels Ausnehmungen des Pendelmassenträgers durchgreifenden Verbindungsmitteln miteinander verbundenen Pendelmassenteilen gebildet sein, wobei die Verbindungsmittel die Mitnehmer bilden. Beispielsweise können die Verbindungsmittel aus Verbindungsbolzen gebildet sein, welche in eine geschlossene Öffnung des Reibschuhs mit dem Freiwinkel eingreifen.
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Die Reibschuhe können jeweils aus zwei beidseitig in eine geschlossene Ausnehmung des Pendelmassenträgers gesteckten und miteinander verbundenen Reibschuhteilen gebildet sein. Die Reibschuhteile können als Gleichteile ausgebildet sein und miteinander verrastet oder verclipst sein.
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In einer alternativen Ausführungsform des vorgeschlagenen Fliehkraftpendels können die Verbindungsmittel aus einer oder mehreren geschichteten nach radial innen konisch ausgebildeten Blechscheiben gebildet sein, wobei die Reibschuhe in radial nach außen offenen Ausnehmungen aufgenommen und mittels Halteeinrichtungen gehalten sind. Beispielsweise können die Reibschuhe axial erweiterte Zapfen aufweisen, welche mit Umfangsspiel in entsprechende Ausnehmungen des Pendelmassenträgers oder eines mit diesem verbundenen Bauteils eingreifen.
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Die Reibschuhe können zugleich als Abstandshalter zur Einstellung definierter Abstände zwischen den Pendelmassen beziehungsweise Pendelmassenteilen und dem Pendelmassenträger vorgesehen sein. Hierzu weisen die Reibschuhe in Umfangsrichtung erweiterte Flügel auf, die zwischen den Pendelmassenteilen und dem Pendelmassenträger angeordnet sind.
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Das die Reibschuhe axial gegen den Pendelmassenträger vorspannende Federelement kann ringförmig mit die Reibschuhe beaufschlagenden radial erweiterten Laschen ausgebildet sein. Abhängig von der Ausbildung des Pendelmassenträgers ist dieses mit dem Pendelmassenträger verbunden und an diesem zentriert. Weist der Pendelmassenträger beispielsweise eine umlaufende Schulter oder Topfung auf, kann das Federelement an dieser zentriert und direkt, beispielsweise mittels Nieten befestigt sein. Alternativ kann das Federelement zusammen mit dem Pendelmassenträger mit einem weiteren Bauteil, beispielsweise einem Flanschteil des Ausgangsteils eines Zweimassenschwungrads vernietet und vorher an dem Pendelmassenträger positioniert fixiert sein. Bei einem im Wesentlichen planen Pendelmassenträger kann das Federelement beispielsweise zwischen einer mit dem Pendelmassenträger verbundenen Stützscheibe und den stirnseitigen Oberflächen der Reibschuhe axial vorgespannt aufgenommen sein. Eine Verdrehsicherung des Federelements gegenüber der Stützscheibe oder des Pendelmassenträgers kann beispielsweise durch Vernietung oder durch zusätzliche radial erweiterte Laschen erfolgen, welche in komplementäre Ausnehmungen der umgebenden Komponenten greifen.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 eine geschnittene 3D-Ansicht eines Fliehkraftpendels
und
- 2 ein gegenüber dem Fliehkraftpendel der 1 abgeändertes Fliehkraftpendel in geschnittener 3D-Ansicht.
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Die 1 zeigt das um die Drehachse d verdrehbar angeordnete Fliehkraftpendel 1 in geschnittener 3D-Ansicht. An dem getopften Pendelmassenträger 2 sind über den Umfang verteilt die Pendelmassen 3 angeordnet, die aus beidseitig angeordneten und axial beabstandeten Pendelmassenteilen 4 gebildet und mittels der Verbindungsmittel 5, 6 miteinander verbunden sind. Drei der vier vorderen Pendelmassenteile 4 sind der Übersicht halber abgenommen.
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Die Pendelmassen 3 sind mittels jeweils zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager 7 mit an den Pendelmassenteilen 4 und an dem Pendelmassenträger 2 angeordneten Laufbahnen 8, 9 und einer auf diesen abwälzenden Pendelrolle 10 gelagert.
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Um beispielsweise während Start/Stoppvorgängen mit sich rasch ändernden Momenten ein mit einer Geräuschbildung verbundenes Abheben von den Laufbahnen 8, 9 und ein Anschlagen der Pendelrollen 10 an dem Pendelmassenträger 2 und an den Pendelmassenteilen 4 in den Endanschlagbereichen der von den Pendellagern 7 begrenzten Pendelbahn der Pendelmassen 3 zu verhindern, ist jeder der Pendelmassen 3 eine separate Reibeinrichtung 11 zugeordnet.
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Die Reibeinrichtungen 11 enthalten jeweils den Reibschuh 12 und das als Mitnehmer 13 eingesetzte Verbindungsmittel 6. Die Reibschuhe 12 sind mittels der Laschen 15 des ringförmigen Federelements 14 axial gegen den Pendelmassenträger 2 vorgespannt. Das Federelement 14 ist an dem Pendelmassenträger 2 zentriert und mittels nicht dargestellter Mittel fixiert.
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Die Reibschuhe 12 sind in den Ausnehmungen 16 des Pendelmassenträgers 2 radial und axial fest und in Umfangsrichtung mit Spiel aufgenommen. Die Ausnehmungen 16 sind in vorteilhafter Weise auf einem vorgegebenen Radius um die Drehachse d angeordnet und zwischen den beiden Pendellagern in Umfangsrichtung mittig am Schwerpunkt der Pendelmassen 3 angeordnet, so dass bei einer Auslenkung der Pendelmasse 3 gegenüber dem Pendelmassenträger 2 der Mitnehmer 13 in der Öffnung 17 des Reibschuhs 12 bis zu einem vorgegebenen Freiwinkel verlagert wird, ohne mit dem Reibschuh in Kontakt zu treten. Ist der Freiwinkel in einem Endlagenbereich 18 der Pendelmasse 3 aufgebraucht, nimmt der Mitnehmer 13 den Reibschuh 12 in Umfangsrichtung unter Aufbringung des zwischen dem Reibschuh 12 und der Lasche 15 des Federelements 14 beziehungsweise des Pendelmassenträgers 2 eingestellten Reibmoments mit, wobei die kinetische Energie der Pendelmasse 3 vor Erreichen eines harten Anschlags der Pendelrolle 10 an den Begrenzungen der Laufbahnen 8, 9 abgebaut beziehungsweise ein Abheben der Pendelrolle 10 von den Laufbahnen 8, 9 im Wesentlichen verhindert wird. Die Rückstellung der Reibschuhe 12 erfolgt mittels Mitnahme der Reibschuhe 12 in die andere Umfangsrichtung, so dass bei statistischer Verteilung der Anschläge des Mitnehmers 13 in beide Umfangsrichtungen der Reibschuh 12 im Mittel mittig in der Ausnehmung 16 angeordnet ist. Nach einer bereits erfolgten Auslenkung eines Reibschuhs 12 in Umfangsrichtung steht bei der darauffolgenden Auslenkung in entgegengesetzter Richtung ein im Vergleich zur Mittelstellung vergrößerter Reibweg für den Reibschuh 12 zur Verfügung.
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Die Reibschuhe 12 sind zweiteilig aus den beiden gleichteiligen, bevorzugt aus Kunststoff hergestellten Reibschuhteilen 19 gebildet, die von beiden Seiten des Pendelmassenträgers 2 in die Ausnehmungen 16 eingebracht und miteinander mittels der Rastelemente 20 verbunden sind. Die Reibschuhe 12 beziehungsweise Reibschuhteile 19 weisen an dem Pendelmassenträger 2 anliegende, in Umfangsrichtung erweiterte Flügel 21 auf, die als Abstandshalter gegenüber den Pendelmassenteilen 4 dienen.
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Die 2 zeigt das dem Fliehkraftpendel 1 der 1 ähnliche, um die Drehachse d verdrehbar angeordnete Fliehkraftpendel 1a in geschnittener 3D-Teilansicht mit dem als ebenes Flanschteil für ein Zweimassenschwungrad ausgebildeten Pendelmassenträger 2a und den über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen 3a. Die Pendelmassen 3a sind aus den beidseitig an dem Pendelmassenträger 2a angeordneten Pendelmassenteilen 4a gebildet, die mittels der aus geschichteten Blechscheiben hergestellten und in Umfangsrichtung zwischen den Pendellagern 7a angeordneten Verbindungsmittel 6a miteinander verbunden sind.
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Die separaten Reibeinrichtungen 11a für jeweils eine Pendelmasse 3a bestehen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus den Reibschuhen 12a, den als Mitnehmern 13a ausgebildeten Verbindungsmitteln 6a und dem Federelement 14a.
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Die Reibschuhe 12a sind an dem Pendelmassenträger 2a mit Umfangsspiel 23a aufgenommen und überschneiden die sich nach radial außen erweiternden Flanschbereichen 22a in Umfangsrichtung.
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Die Reibschuhe 12a sind mittels des Federelements 14a gegen den Pendelmassenträger 2a vorgespannt. Das Federelement 14a, beispielsweise eine Tellerfeder ist an dem Pendelmassenträger 2a mittels der Stützscheibe 24a aufgenommen, wobei diese mit dem Pendelmassenträger 2a in nicht dargestellter Weise verbunden, beispielsweise vernietet und zentriert ist.
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Zur Führung der Reibschuhe 12a in Umfangsrichtung und radialen Abstützung weisen die Reibschuhe 12a axial erweiterte Zapfen 25a auf, die langlochartige Ausnehmungen 26a der Stützscheibe 24a oder - in nicht dargestellter Weise - des Pendelmassenträgers 2a durchgreifen und eine begrenzte Umfangsverlagerung der Reibschuhe 12a zur Ausführung der Reibbewegung ermöglichen. Das Federelement 14a ist mittels der in entsprechende Ausnehmungen der Stützscheibe 24a oder - in nicht dargestellter Weise - des Pendelmassenträgers 2a eingreifende Zungen 27a gegenüber dem Pendelmassenträger 2a drehfest fixiert.
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Die Reibeinrichtungen 11a sind in den Endlagenbereichen der Pendelmassen 3a gegenüber dem Pendelmassenträger 2a wirksam. Hierzu ist zwischen den Ausnehmungen 28a der Reibschuhe 12a und den Mitnehmern 13a mittels des Umfangsspiels 29a ein Freiwinkel eingestellt. Nach Aufbrauch des Freiwinkels verlagern die Mitnehmer 13a die Reibschuhe 12a in Umfangsrichtung entgegen der eingestellten Reibwirkung zwischen den Reibschuhen 12a und dem Federelement 14a beziehungsweise dem Pendelmassenträger 2a. Die Reibschuhe 12a werden dabei mittels der axial erweiterten und in die Ausnehmungen 26a des Federelements 14a beziehungsweise der Stützscheibe 24a eingreifenden Zapfen 25a gehalten. Zwischen den Zapfen 25a und den Ausnehmungen 26a ist ein ausreichendes Umfangsspiel 30a eingestellt.
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Die Reibschuhe 12a weisen an dem Pendelmassenträger 2a anliegende, in Umfangsrichtung erweiterte Flügel 21a auf, die als Abstandshalter gegenüber den Pendelmassenteilen 4a dienen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 2
- Pendelmassenträger
- 2a
- Pendelmassenträger
- 3
- Pendelmasse
- 3a
- Pendelmasse
- 4
- Pendelmassenteil
- 4a
- Pendelmassenteil
- 5
- Verbindungsmittel
- 6
- Verbindungsmittel
- 6a
- Verbindungsmittel
- 7
- Pendellager
- 7a
- Pendellager
- 8
- Laufbahn
- 9
- Laufbahn
- 10
- Pendelrolle
- 11
- Reibeinrichtung
- 11a
- Reibeinrichtung
- 12
- Reibschuh
- 12a
- Reibschuh
- 13
- Mitnehmer
- 13a
- Mitnehmer
- 14
- Federelement
- 14a
- Federelement
- 15
- Lasche
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Öffnung
- 18
- Endlagenbereich
- 19
- Reibschuhteil
- 20
- Rastelement
- 21
- Flügel
- 21a
- Flügel
- 22a
- Flanschbereich
- 23a
- Umfangsspiel
- 24a
- Stützscheibe
- 25a
- Zapfen
- 26a
- Ausnehmung
- 27a
- Zunge
- 28a
- Ausnehmung
- 29a
- Umfangsspiel
- 30a
- Umfangsspiel
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/023303 A1 [0003]
- DE 102013201981 A1 [0003]
- WO 2014/114280 A1 [0003]
- EP 2600030 A1 [0003]
- WO 2016/030138 A1 [0006]