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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Trägerteil und über den Umfang verteilt an diesem pendelnd aufgehängten Pendelmasseneinheiten.
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Fliehkraftpendel sind aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen hinreichend bekannt. Hierbei ist um eine Drehachse beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes oder dergleichen ein Trägerteil verdrehbar aufgenommen. An dem Trägerteil sind über den Umfang verteilt Pendelmasseneinheiten an dem Trägerteil angeordnet, die senkrecht zu der Drehachse gegenüber dem Trägerteil pendelnd an dem Trägerteil aufgehängt sind. Durch diese pendelnde Aufhängung bilden die Pendelmasseneinheiten im Fliehkraftfeld des drehenden Trägerteils einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger, indem die Pendelmasseneinheiten durch entsprechende Auslenkung dem Antriebsstrang während Drehmomentspitzen Energie entziehen und bei Drehmomentminima zuführen.
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Beispielsweise können – wie aus der
WO2014/082629 A1 bekannt – axial zwischen zwei Seitenteilen, die das Trägerteil bilden, über den Umfang verteilt Pendelmasseneinheiten angeordnet sein. Alternativ können – wie aus der
DE 10 2012 221 949 A1 bekannt – Pendelmassen beidseitig des Trägerteils angeordnet sein. Axial gegenüber liegende Pendelmassen sind dabei mittels Verbindungsmitteln miteinander zu Pendelmasseneinheiten verbunden, wobei die Verbindungsmittel entsprechend ausgesparte Ausnehmungen des Trägerteils durchgreifen.
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Ein Fliehkraftpendel kann – wie beispielsweise anhand der oben genannten Druckschriften
WO2014/082629 A1 ,
DE 10 2012 221 949 A1 offenbart – an einem Einmassenschwungrad, beispielsweise einem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad vorgesehen sein. 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 oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein.
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Die Pendelmasseneinheiten sind dabei gegenüber dem Trägerteil mittels Pendellagern pendelnd aufgenommen, wobei die Pendellager jeweils aus entsprechenden Ausnehmungen mit Laufbahnen wie Pendelbahnen im Trägerteil und in den Pendelmasseneinheiten gebildet sind, auf denen die Ausnehmungen axial übergreifende Wälzkörper wie Pendelrollen abwälzen. Unter Fliehkrafteinwirkung werden die Pendelmasseneinheiten radial außen beschleunigt, wodurch die Abwälzung der Pendelrollen auf den Laufbahnen stabilisiert wird. Bei nachlassender oder nicht vorhandener Fliehkraft fallen die über der Drehachse angeordneten Pendelmasseneinheiten infolge Schwerkraft nach innen unter Auflösung des Wälzkontakts der Pendelrollen, so dass Anschlaggeräusche entstehen können. Um derartige Geräusche zu vermindern, sind aus der
DE 10 2012 217 958 A1 Pendelmasseneinheiten bekannt, die radial innen Anschlagpuffer gegenüber dem Trägerteil aufweisen.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Fliehkraftpendels. Insbesondere ist die Aufgabe der Erfindung Geräusche des Fliehkraftpendels bei mangelnder oder fehlender Fliehkraft zu vermindern. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung die Pendelmasseneinheiten gegeneinander zu synchronisieren.
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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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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel ist insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und kann separat als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger eingesetzt werden. Alternativ kann das Fliehkraftpendel in ein weiteres Aggregat des Antriebsstrangs intergiert sein, beispielsweise ein- und/oder ausgangsseitig in einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise in ein Zweimassenschwungrad, eine Kupplungsscheibe, eine Reibungskupplung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einen Rotor einer Elektromaschine oder dergleichen. Hierzu ist ein um eine Drehachse verdrehbar angeordnetes Trägerteil vorgesehen, an dem zumindest zwei bevorzugt zwischen drei und sechs über den Umfang verteilte, mithilfe von zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Pendelrollen verlagerbare Pendelmasseneinheiten angeordnet sind.
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Die beiden Pendelrollen wälzen jeweils auf Laufbahnen mit vorgegebenen Formkurven ab, die komplementär zueinander in den Pendelmasseneinheiten und in dem Trägerteil vorgesehen sind. Hierzu sind jeweils Ausnehmungen vorgesehen, an denen die Laufbahnen eingebracht sind. Jeweils eine Pendelrolle übergreift dabei die Ausnehmungen im Trägerteil und in der Pendelmasseneinheit, so dass hierdurch jeweils ein Pendellager ausgebildet wird. Durch die Form der Formkurven der Laufbahnen wird dabei die Pendelbahn wie Pendelschwingung einer Pendelmasseneinheit vorgegeben, beispielsweise eine Pendelschwingung in Freiform oder eine Pendelschwingung entsprechend einer bifilar an parallel oder trapezförmig an dem Pendelmassenträger aufgehängten Pendelmasseneinheit.
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In einer ersten Ausführungsform ist das vorgeschlagene Fliehkraftpendel mit einem als Pendelmassenflansch ausgebildeten Trägerteil versehen, wobei beidseitig über den Umfang verteilte Pendelmassen angeordnet sind. Dabei bilden axial gegenüberliegende, mittels jeweils Ausnehmungen des Pendelmassenflanschs durchgreifender Verbindungsmittel verbundene Pendelmassen jeweils eine Pendelmasseneinheit. Der Pendelflansch kann einteilig als Ringteil oder mehrteilig aus miteinander verbundenen Ringsegmentteilen gebildet sein.
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In einer alternativen Ausführungsform ist das vorgeschlagene Fliehkraftpendel mit einem Trägerteil versehen, das aus zwei Seitenteilen gebildet ist. Diese Seitenteile können radial innen oder radial außen miteinander und/oder mit einem weiteren verdrehbar um die Drehachse verdrehbaren Bauteil verbunden sein und bilden einen axialen Ringraum, in dem die Pendelmasseneinheiten mittels der Pendelrollen verlagerbar gegenüber diesen angeordnet sind. In dieser Ausführungsform fallen die Begriffe Pendelmasse und Pendelmasseneinheit zusammen, während in der Ausführungsform mit einem mittigen, beidseitig von Pendelmassen umgebenen Pendelflansch axial gegenüberliegende Pendelmassen jeweils eine Pendelmasseneinheit bilden.
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Radial innerhalb der Pendelmasseneinheiten ist ein Koppelband vorgesehen, das in die Pendelmasseneinheiten eingehängt ist. Auf diese Weise können die Pendelmasseneinheiten ohne zusätzlichen Bauraumbedarf, insbesondere axialen und/oder radial äußeren Bauraumbedarf zum einen bei fehlender Fliehkraft durch radiale Vorspannung gegen die Laufbahnen vorgespannt und zum anderen gegeneinander synchronisiert werden.
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Das Koppelband kann aus Blech oder Kunststoff hergestellt sein. Die Einhängung des Koppelbands in den Pendelmasseneinheiten kann mittels nach radial außen gerichteter Erweiterungen des Koppelbands erfolgen, die in Öffnungen der Pendelmasseneinheiten radial eingreifen und mit diesen einen Hinterschnitt bilden, so dass ein Formschluss ausgebildet wird. Beispielsweise können die Erweiterungen zapfenförmig ausgebildet sein, die in die mit einer Verengung versehenen Öffnungen eingreifen. Die radialen Erweiterungen können axial von der Seite in die Öffnungen eingeschoben werden, so dass Öffnungen und Erweiterung im Wesentlichen steif ausgebildet sein können. Alternativ kann beispielsweise die radiale Erweiterung elastisch ausgebildet sein und in die Öffnung eingerastet oder eingeclipst werden. Beispielsweise kann das Koppelband aus Kunststoff mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellt sein, wobei die radialen Erweiterungen als Zapfen werkzeugfallend angespritzt sein können. In bevorzugter Weise ist das Koppelband aus Blech, beispielsweise Federstahl hergestellt, wobei die radialen Erweiterungen als radial erweiterte Faltungen des Koppelbands ausgebildet sind. Alternativ können mit dem Koppelband entsprechend nach radial außen erweiterte Zapfen angenietet sein.
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Das Koppelband kann ringförmig geschlossen ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Koppelband endlos ausgebildet sein. Alternativ können die Ringenden eines beispielsweise aus einem Blechstreifen ringförmig gebogenen Koppelbands miteinander stoff- und/oder formschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise vernietet sein. Weiterhin kann das Koppelband ringförmig offen ausgebildet sein, wobei dessen Ringenden bevorzugt an einer Erweiterung innerhalb derselben Öffnung angeordnet sind. Die Pendelmasseneinheiten können in einer Zweier-, Dreier- oder Vierteilung über den Umfang angeordnet sein. Weiterhin können mehr als vier über den Umfang verteilt vorgesehene Pendelmasseneinheiten vorgesehen sein. Pro Pendelmasseneinheit sind eine oder zwei in Umfang beabstandet zueinander angeordnete Erweiterungen vorgesehen. Hierbei können insbesondere bei einer Zweier- oder Dreierteilung zwei in Umfangsrichtung beabstandete radiale Erweiterungen pro Pendelmasseneinheit vorgesehen sein.
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Zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmasseneinheiten kann eine zusätzliche, radiale Erweiterung vorgesehen sein. Diese ist insbesondere in Umfangsrichtung elastisch ausgebildet, um beispielsweise die Elastizität des Koppelbands zu erhöhen. In bevorzugter Weise ist eine derartige radiale Erweiterung aus einer Faltung eines aus Blech hergestellten Koppelbands vorteilhaft.
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Die bauraumneutrale Unterbringung des Koppelbands erfolgt in einem radial ungenutzten Bereich radial innerhalb der Pendelmasseneinheiten. Die axiale Breite des Koppelbands kann dabei derart begrenzt sein, dass sie innerhalb der axialen Breite der Pendelmasseneinheiten untergebracht ist. Hierbei kann bei einer beidseitigen Anordnung von jeweils eine Pendelmasseneinheiten bildenden Pendelmassen die axiale Breite des Koppelbands auf eine axiale Breite der Pendelmassen begrenzt sein. Dabei kann jeweils ein Koppelband an den Pendelmassen beider Seiten des Pendelflanschs vorgesehen sein. Infolge der formschlüssigen Verbindung der axial gegenüber liegenden Pendelmassen mittels der Verbindungsmittel kann lediglich ein an einer Seite des Pendelflanschs die Pendelmassen miteinander verbindendes Koppelband vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Fliehkraftpendels mit einer Viererteilung der Pendelmasseneinheiten und
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2 eine schematische Ansicht eines Fliehkraftpendels mit einer Dreierteilung der Pendelmasseneinheiten.
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Die 1 zeigt eine Ansicht des um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Fliehkraftpendels 1 in schematischer Darstellung. Das Fliehkraftpendel 1 ist für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit drehschwingungsbehafteter Brennkraftmaschine vorgesehen, um einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger zur Tilgung der Drehschwingungen der Brennkraftmaschine bereitzustellen. Das Fliehkraftpendel 1 enthält das Trägerteil 2 und die über den Umfang verteilt an dem Trägerteil 2 unter Fliehkraft pendelnd aufgenommenen Pendelmasseneinheiten 3. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Trägerteil 2 als Pendelflansch 4 ausgebildet, an dem beidseitig des Pendelflanschs 4 Pendelmassen 5 aufgenommen sind, wobei axial gegenüberliegende Pendelmassen 5 mittels nicht dargestellter Verbindungsmittel fest miteinander verbunden sind und so jeweils eine Pendelmasseneinheit 3 bilden. Die Verbindungsmittel durchgreifen dabei Ausnehmungen des Pendelflanschs 4, welche so ausgenommen sind, dass ein vorgegebener Schwingwinkel der Pendelmasseneinheiten 3 ungestört einstellbar ist.
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Die pendelnde Aufhängung der Pendelmasseneinheiten 3 an dem Pendelflansch 4 erfolgt mittels jeweils zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager 6, die aus den Pendelrollen 9 und den Laufbahnen 7 der Pendelmassen 5 und den Laufbahnen 8 des Pendelflanschs 4 gebildet sind. Die Pendellager 6 sind entsprechend an allen Pendelmasseneinheiten 3 vorgesehen.
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Radial innerhalb der Pendelmasseneinheiten 3 ist das Koppelband 10 vorgesehen, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus Blech hergestellt ist. Das Koppelband 10 weist für jede Pendelmasseneinheit 3 eine radiale Erweiterung 11 auf, die als radiale Faltungen 12 ausgebildet sind, indem das Blech nach radial außen gefaltet ist. Die Pendelmasseneinheiten 3 weisen hierzu bevorzugt mittig zwischen den beiden Pendellagern 6 eine Öffnung 13 auf. Die Öffnung weist am Innenumfang der Pendelmasseneinheit 3 eine Verengung wie Einschnürung auf, so dass die radial außen verbreiterte Faltung 12 einen Hinterschnitt 14 mit der Öffnung 13 bildet.
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Das Koppelband 10 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine offene Ringform auf. Hierbei sind die Ringenden 15 in einer der Öffnungen 13 untergebracht. Das Koppelband 10 spannt die Pendelmasseneinheiten nach radial außen vor, so dass an den Pendellagern 6 auch bei stehendem Pendelflansch 4 der Kontakt der Pendelrollen 9 gegenüber den Laufbahnen 7, 8 erhalten bleibt und eine Verlagerung der radial außerhalb der Drehachse angeordneten Pendelmasseneinheiten 3 unterbleibt. Hierdurch werden Geräusche bei sich verlagernden Pendelmasseneinheiten 3 bei fehlender und wieder einsetzender Fliehkraft insbesondere bei Start/Stopp-Vorgängen der Brennkraftmaschine vermieden. Desweiteren dient das Koppelband 10 zur Synchronisierung der Bewegung der Pendelmasseneinheiten 3 im Fliehkraftfeld.
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Zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmasseneinheiten 3 können optional weitere radiale Erweiterungen 16 vorgesehen sein, die die Elastizität des Koppelbands 10 erhöhen, indem diese in Umfangsrichtung elastisch ausgebildet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Koppelband 10 aus Blech wird diese Elastizität durch radial erweiterte Faltungen 17 des Koppelbands 10 bereitgestellt. Es versteht sich, dass in weiteren Ausführungsformen des Fliehkraftpendels 1 diese Erweiterungen 16 weggelassen werden können.
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Die 2 zeigt in Abänderung zu dem Fliehkraftpendel 1 der 1 das Fliehkraftpendel 1a mit einer Dreierteilung der Pendelmasseneinheiten 3a, wobei das Trägerteil weggelassen und lediglich die Pendelmasseneinheiten 3a mit dem Koppelband 10a in Ansicht dargestellt sind. Im Unterschied zu dem Fliehkraftpendel 1 der 1 sind an jeder Pendelmasseneinheit 3a zwei in einem Abstand in Umfangsrichtung vorgesehene Öffnungen 13a vorgesehen, in die sich jeweils eine radiale Erweiterung 11a des Koppelbands 10a unter Bildung eines Hinterschnitts 14a erstreckt. Optional können zwischen den benachbarten Pendelmasseneinheiten 3a jeweils radiale Erweiterungen 16a zur Ausbildung einer erhöhten Elastizität des Koppelbands 10 vorgesehen sein. Das Koppelband 10a ist geschlossen ausgebildet, indem beispielsweise die Ringenden vernietet oder verschweißt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 2
- Trägerteil
- 3
- Pendelmasseneinheit
- 3a
- Pendelmasseneinheit
- 4
- Pendelflansch
- 5
- Pendelmasse
- 6
- Pendellager
- 7
- Laufbahn
- 8
- Laufbahn
- 9
- Pendelrolle
- 10
- Koppelband
- 10a
- Koppelband
- 11
- radiale Erweiterung
- 11a
- radiale Erweiterung
- 12
- Faltung
- 13
- Öffnung
- 13a
- Öffnung
- 14
- Hinterschnitt
- 14a
- Hinterschnitt
- 15
- Ringende
- 16
- radiale Erweiterung
- 16a
- radiale Erweiterung
- 17
- Faltung
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/082629 A1 [0003, 0004]
- DE 102012221949 A1 [0003, 0004]
- WO 2014/023303 A1 [0004]
- DE 102013201981 A1 [0004]
- WO 2014/114280 A1 [0004]
- EP 2600030 A1 [0004]
- DE 102012217958 A1 [0005]
