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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.
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Beispielsweise aus
DE 10 2008 059 297 A1 ist ein Fliehkraftpendel bekannt, bei dem eine über in entsprechenden Laufbahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse vorgesehen ist, die bei einer Drehzahlschwankung ein der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehzahlschwankung erzeugen kann. Der Trägerflansch weist zwei über Abstandsbolzen miteinander verbundene Flanschteile auf, zwischen denen die Pendelmasse pendeln kann. Die Pendelmasse weist an ihren in tangentialer Richtung weisenden Endseiten jeweils ein Pufferelement aus einem elastischen Gummimaterial auf, das bei Erreichung eines maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse an dem jeweils zugeordneten Abstandsbolzen des Trägerflanschs anschlagen kann.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Geräuschentwicklungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen geräuscharmen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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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.
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Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse drehbaren und mit der Antriebswelle mittelbar oder unmittelbar verbindbaren Trägerflansch und einer relativ zu dem Trägerflansch, insbesondere über Pendelbahnen, pendelbaren Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, wobei die Pendelmasse eine erste Teilmasse und eine zur ersten Teilmasse relativ bewegbare zweite Teilmasse aufweist, wobei die erste Teilmasse und die zweite Teilmasse elastisch und/oder reibungsgedämpft miteinander gekoppelt sind.
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Anstelle einteiliger Pendelmassen sind die Pendelmassen durch zwei oder mehrere bewegliche Teilmassen ersetzt. Diese Teilmassen sind vorzugsweise so verbunden, dass sie für die Grundfunktion (Tilgermasse) weitestgehend als eine Einheit wirksam sind. Insbesondere können die Teilmassen jeweils anteilmäßig etwa die gleiche träge Masse besitzen. In Richtung der Anschlagwirkung, wenn die Pendelmasse beim Erreichen des maximalen Schwingwinkels an einem anderen Bauteil anschlägt, können die Teilmassen mit elastischen und/oder (reibungs-)dämpfenden Wirkstellen gekoppelt sein und vorzugsweise tendenziell zueinander in einer Mittelstellung gehalten werden. Hierzu können beispielsweise vorgespannte Federelemente und/oder Reibeinrichtungen genutzt werden. Beim Auftreffen der Pendelmasse ist es möglich, beispielsweise durch einen Versatz der Teilmassen in Umfangsrichtung, dass nicht alle Teilmassen gleichzeitig direkt in Kontakt mit dem entgegenstehenden Teil (z.B. Trägerflansch oder weitere Pendelmasse) treten. Gegebenenfalls treten die Teilmassen nacheinander oder auch gar nicht alle Teilmassen in direkten Kontakt. Durch die anteilige Masse der anschlagenden Teilmasse, die im Vergleich zur Gesamtmasse der Pendelmasse eine geringere träge Masse aufweist, wird nur der entsprechende Anteil der Gesamtbewegungsenergie direkt wirksam. Die Bewegungsenergie der anderen Teilmasse wird nur indirekt, insbesondere über ein Feder-/Dämpfer-System, wirksam. Dadurch kann zumindest ein Teil der Aufprallenergie innerhalb der Pendelmasse dissipiert werden. Die an der Kontaktstelle auftretend maximale Kraft kann so wirksam reduziert werden. Durch die miteinander gekoppelten Teilmassen der mehrteiligen Pendelmasse ist es möglich bei einem Anschlagen der Pendelmasse einen Teil der Aufprallenergie innerhalb der Pendelmasse zu dissipieren und die an einer Kontaktstelle der Pendelmasse zu einem anderen Bauteil wirksame Aufprallenergie zu reduzieren, so dass Anschlaggeräusche reduziert sind und ein geräuscharmer Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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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. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Insbesondere können mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein. 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 ist der Trägerflansch zwischen zwei Pendelmassen angeordnet. Alternativ kann die Pendelmasse zwischen zwei Flanschteilen des Trägerflanschs aufgenommen sein, wobei die Flanschteile beispielsweise Y-förmig miteinander verbunden sind.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass eine in eine erste Umfangsrichtung weisende erste rechte Stirnseite der ersten Teilmasse zu einer in die erste Umfangsrichtung weisenden zweiten rechten Stirnseite der zweiten Teilmasse in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist und/oder eine in eine der ersten Umfangsrichtung entgegen gerichteten zweiten Umfangsrichtung weisende erste linke Stirnseite der ersten Teilmasse zu einer in die zweite Umfangsrichtung weisenden zweiten linken Stirnseite der zweiten Teilmasse in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist. Wenn der maximale Schwingwinkel der Pendelmasse erreicht ist, trifft nur eine Teilmasse oder ein Teil der vorgesehenen mehreren Teilmassen auf, so dass zumindest eine Teilmasse nicht oder zumindest nicht sofort gleichzeitig mit der mindestens einen anderen Teilmasse auftrifft. Die anschlagende träge Masse und die damit verbundene Aufprallenergie kann dadurch reduziert werden, so dass auch die zugehörigen Anschlaggeräusche reduziert sind.
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Vorzugsweise ist ein an der ersten Teilmasse und/oder an der zweiten Teilmasse anschlagbarer Anschlagdämpfer, insbesondere zur Begrenzung eines maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse, vorgesehen, wobei der Anschlagdämpfer mit dem Trägerflansch oder einer in Umfangsrichtung nachfolgenden weiteren Pendelmasse verbunden ist. Der Anschlagdämpfer kann insbesondere ein Dämpfermaterial aufweisen, das Aufprallenergie dissipieren und Anschlaggeräusche dämpfen kann. Durch den Anschlagdämpfer kann zudem ein definierter Ort zur Begrenzung des maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse vorgegeben werden, so dass die Pendelmassen nicht an einem anderen Bauteil anschlägt, das für derartige Belastungen gegebenenfalls nicht ausgelegt ist und/oder schlechter Anschlaggeräusche dämpfen kann.
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Besonders bevorzugt sind die erste Teilmasse und die zweite Teilmasse über eine, insbesondere durch Reibung bereitgestellte, bei einem tangentialen Anschlagen überwindbare Haltekraft miteinander festgehalten. Dadurch ist es möglich, dass sich die Pendelmasse wie ein gemeinsamer Festkörper verhält, solange die Pendelmasse nicht an einem Bauteil anschlägt und durch den plötzlichen Schlag die Haltekraft überwunden wird. Eine Verstimmung des Fliehkraftpendels durch eine Änderung des Massenträgheitsmoments infolge einer Relativbewegung der Teilmassen relativ zueinander kann dadurch vermieden werden.
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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 Prinzipdarstellung eines Fliehkraftpendels in einer ersten Ausführungsform,
- 2: eine schematische Prinzipdarstellung eines Fliehkraftpendels in einer zweiten Ausführungsform,
- 3: eine schematische Prinzipdarstellung eines Fliehkraftpendels in einer dritten Ausführungsform,
- 4a: eine schematische Draufsicht und Radialansicht eines konkreten ersten Ausführungsbeispiels eines Fliehkraftpendels in einer Neutrallage,
- 4b: eine schematische Draufsicht und Radialansicht des Fliehkraftpendels aus
- 4a in einer Extremlage,
- 5: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendels aus 4a,
- 6a: eine schematische Draufsicht und Radialansicht eines konkreten zweiten Ausführungsbeispiels eines Fliehkraftpendels in einer Neutrallage,
- 6b: eine schematische Draufsicht und Radialansicht des Fliehkraftpendels aus
- 6a in einer Extremlage und
- 7: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendels aus 6a.
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Das in 1 dargestellte Fliehkraftpendel 10 weist einen um eine Drehachse 12 drehbaren Trägerflansch 14 auf, der in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann und insbesondere mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelt ist, um mit der Frequenz der Motorordnungen auftretende Drehungleichförmigkeiten dämpfen zu können. Mit dem Trägerflansch 14 ist eine Pendelmasse 16 und eine weitere Pendelmasse 18 pendelbar gekoppelt. Die Pendelmassen 16, 18 weisen jeweils eine erste Teilmasse 20 und eine zweite Teilmasse 22 auf, die über ein Feder-/Dämpfer-System 24 gekoppelt sind. Das Feder-/Dämpfer-System 24 kann beispielsweise eine vorgespannte Feder 26 und eine Reibeinrichtung 28 aufweisen. Der maximale Schwingwinkel der Pendelmassen 16, 18 ist durch mit dem Trägerflansch verbundene Anschlagdämpfer 30 begrenzt. Wenn die jeweilige Pendelmasse 16, 18 an dem Anschlagdämpfer 30 mit der einen Teilmasse 20, 22 anschlägt, kann die andere Teilmasse 22, 20 gegen die Federkraft der Feder 26 und die Reibungskraft der Reibeinrichtung 28 eine Relativbewegung auf die an dem Anschlagdämpfer 30 angeschlagene Teilmasse 20, 22 zu ausführen und hierbei einen Teil der von der anderen Teilmasse 22, 20 aufbringbare Aufprallenergie in der Reibeinrichtung 28 dissipieren und/oder in der Feder 26 zwischenspeichern, so dass die andere Teilmasse 22, 20, sofern überhaupt noch, nur mit einer geringeren Aufprallenergie anschlagen kann. Wenn die Pendelmasse 16, 18 von dem Anschlagdämpfer 30 weg bewegt wird, kann die Feder 26 die andere Pendelmasse 22, 20 in Richtung ihrer vorherigen Ausgangslage zurückdrücken.
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Es sind auch weiter Varianten mit geteilten Pendelmassen 16, 18 möglich. So können beispielsweise die Anschlagstellen am Anschlagdämpfer 30 des Trägerflanschs 14 und/oder die äußeren Kontaktbereiche der Pendelmassen 16, 18 mit Dämpfungselementen 32 versehen werden, wie in 2 dargestellt. Denkbar ist auch, dass die Pendelmassen16, 18 nicht gegen einen Anschlagdämpfer 30 am Trägerflansch 14 kollidieren, sondern dass sich die Bewegungsbereiche der Pendelmassen16, 18 überschneiden und die Pendelmassen16, 18 sich so gegenseitig anstoßen können, wie in 3 dargestellt.
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Bei dem in 4a und 4b dargestellten Fliehkraftpendel 10, bei dem aus Gründen der vereinfachten Darstellung nur eine von mehreren Pendelmassen 16 dargestellt ist, können beispielsweise an dem Trägerflansch 14 die Pendelmassen 16 durch Drehlagerungen 34 (vorzugsweise mit geringer Reibung) angebunden sein. Die Pendelmassen 16 weisen mindestens zwei Teilmassen 20, 22 auf. Diese sind zueinander beweglich und mit einem Feder-/Dämpfer-System 24, das beispieslweise ähnlich zu einem Kupplungsscheibendämpfer ausgestaltet ist, ausgestattet. Die Feder 26 des Feder-/Dämpfer-Systems 24 kann insbesondere vorgespannt sein und garantiert beidseitig durch den Einbau in Federfenstern der Teilmassen 20, 22 eine Kraftwirkung beim Anschlagen einer der Teilmassen 20, 22. Weiterhin ist dadurch aber auch eine erneute Neutralstellung der Teilmassen 20, 22 nach dem Stoßvorgang gewährleistet.
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In 5 ist eine Anordnung einer Feder 26 zwischen den Teilmassen 20, 22 gezeigt. Neben der abgebildeten Variante sind weiter Möglichkeiten gegeben. So können die Drehlagerungen 34 der Teilmassen 20, 22 kombiniert werden, beispielsweise eine Teilmasse 20,22 mit reibungsarmer Lagerstelle 34 am Trägerflansch 14 und die andere Teilmasse 22, 20 koaxial auf der ersten Teilmasse 20, 22 gegebenenfalls mit einem höherem Reibwiderstand gelagert. Ebenso sind verschiedene Arten für die Feder, beispielsweise Schenkelfeden, Tellerfedern, Elastomerkörper usw., und für die als Dämpfer wirkende Reibeinrichtung, beispielsweise Reibscheibeneinrichtungen usw., möglich.
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Bei dem in 6a, 6b und 7 gezeigten Fliehkraftpendel 10 ist eine alternative Anordnung zur dem in 4a und 4b gezeigten Fliehkraftpendel 10 gezeigt, bei der die Pendelmasse 16 in mehr als zwei Teilmassen 20, 22 geteilt ist. Als Unterschied zu der 4a und 4b gezeigten Anordnung ist weiterhin zu erkennen, dass in beiden Bewegungsrichtungen jeweils die gleiche, beispielsweise mittig angeordnete Teilmasse 22 am Anschlagdämpfer 30 direkten Kontakt hat. Durch die zwei weiteren Teilmassen 20 kann so eine vorteilhaft symmetrische Belastung aller Bauteile realisiert werden. Ebenfalls kann bei einer derartigen Anordnung vorteilhaft eine reibungsminimierte Lagerung der Pendelmasse 16 und eine reibungsbehaftete Lagerung der Teilmassen 20, 22 untereinander realisiert werden, wodurch eine erhöhte Energieaufnahme beim Stoßvorgang ermöglicht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fliehkraftpendel
- 12
- Drehachse
- 14
- Trägerflansch
- 16
- Pendelmasse
- 18
- weitere Pendelmasse
- 20
- erste Teilmasse
- 22
- zweite Teilmasse
- 24
- Feder-/Dämpfer-System
- 26
- Feder
- 28
- Reibeinrichtung
- 30
- Anschlagdämpfer
- 32
- Dämpfungselement
- 34
- Drehlagerung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059297 A1 [0002]
