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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Trägerflansch, der zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung einer Drehmomentübertragungseinrichtung beidseitig umfangverteilt mehrere pendelnd aufgenommene Pendelmassen umfasst, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Fliehkraftpendel werden zur Schwingungsdämpfung, insbesondere zur Isolation von Drehschwingungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, die mittels einer Brennkraftmaschine angetrieben werden. Dabei wird die Schwingungsenergie bzw. die Schwingungsamplitude gedämpft oder getilgt, indem Pendelmassen der Fliehkraftpendelanordnung gegenläufig zu den zu tilgenden Schwingungen schwingen.
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Aus
DE 10 2006 028 556 A1 ist ein Fliehkraftpendel zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung bekannt. Das Fliehkraftpendel umfasst mehrere Pendelmassen und mindestens einen zentralen, in Form einer Kreisringscheibe gestalteten Trägerflansch. Die Flanken des Trägerflansches bilden Führungsflächen für die Pendelmassen, die mittels einer Kulissenführung in Verbindung mit Führungsrollen beweglich geführt werden. Die Kulissenführung wird durch Aussparungen im Führungsflansch und weiteren Aussparungen in den Pendelmassen gebildet, in denen die Führungsrollen abrollen. Die Pendelmassen sind als zweiteilige Pendelmassen ausgebildet, deren Teilmassen über durch den Trägerflansch spielbehaftet geführte Bolzen verbunden sind. Als Maßnahme, um einen Aufprall bei Erreichen der Endposition der Pendelmassen zu dämpfen, sind Bolzen mit einem Kunststoffmaterial ummantelt.
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In der
DE 10 2014 110 233 A1 ist ein Fliehkraftpendel mit einer U-förmig gestalteten Pendelmasse gezeigt. Die Pendelmasse besteht aus zwei beidseitig von dem Trägerflansch in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten Pendelwangen, die mittels einer zur Drehachse von dem Trägerflansch ausgerichteten Verbindungsbrücke zusammengefügt sind. Dabei ist die Pendelmasse über Führungsrollen in Verbindung mit Kulissenbahnen im Trägerflansch beweglich angeordnet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mittels einer einfach und kostengünstig aufgebauten Pendelmassenanordnung den Wirkungsgrad eines Fliehkraftpendels bei vorgegebener Schwingungsordnung hinsichtlich der Reibung und der Dämpfung gegenüber dem Trägerflansch zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands wieder.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Koppelelement als ein Stufenbolzen ausgeführt ist, auf dem beidseitig jeweils zwischen dem Trägerflansch und der Pendelmasse ein reibungsoptimiertes Scheibenelement spielbehaftet und verdrehgesichert aufgesteckt ist. Die dabei eingesetzten Scheibenelemente bilden jeweils lokal eine axial vorstehende, in die auch Flanschbahn genannte Kulissenführung des Trägerflansches eintretende Dämpfungszunge. Dazu ist im Einbauzustand eine gegenüberliegende Anordnung von Dämpfungszungen vorgesehen, so dass der Stufenbolzen stets über begrenzt umschließende Dämpfungszungen der Scheibenelemente in der Kulissenführung abgestützt und folglich gedämpft ist. Die beispielsweise als Nieten ausgeführten Stufenbolzen sind erfindungsgemäß damit über die Dämpfungszungen der Scheibenelemente mittelbar und folglich gedämpft in den auch Nietbahnen genannten Kulissenführungen des Trägerflansches geführt.
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Die Verwendung der erfindungsgemäßen Scheibenelemente unterbindet ein axiales Anlaufen, einen unmittelbaren Kontakt zwischen den Pendelmassen und dem Trägerflansch, wodurch sich die Reibung und somit der Wirkungsgrad des Fliehkraftpendels bei vorgegebener Schwingungsordnung verbessert. Gleichzeitig führt die Abstützung des Stufenbolzens über gegenüberliegende, auch Ansätze genannte Dämpfungszungen der Scheibenelemente zu einer Entkoppelung und damit zu einer Dämpfung, die sich positiv auf die Geräuschentwicklung des Fliehkraftpendels auswirkt.
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Weiterhin übernimmt das dünnwandige Scheibenelement die Funktion eines Abstandselementes, so dass im Vergleich zu bisherigen Lösungen beispielsweise ein Halteclip bzw. ein Kunststoffclip entfallen kann.
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Vorteilhaft kann durch die Verwendung der einfach und kostengünstig herstellbaren erfindungsgemäßen Scheibenelemente eine hinsichtlich der Reibung und der Dämpfung verbesserte Pendelmassenanordnung realisiert werden. Diese weiterhin mittels einer einfachen Montage darstellbare Anordnung verbessert außerdem die Lebensdauer des Fliehkraftpendels.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Scheibenelemente so anzuordnen, dass deren Dämpfungszungen radial innen oder radial außen zwischen der Nietbahn bzw. der Kulissenführung vom Trägerflansch und dem als Bund ausgebildeten Mittelabschnitt des Stufenbolzens partiell positioniert sind. Die Dämpfungszungen überdecken dabei nur den Bereich des Stufenbolzens, welcher in der Start- oder Stoppphase der Brennkraftmaschine mit der Kulissenführung in Kontakt treten kann. Damit werden in diesen Betriebszuständen die Geräusche, beispielsweise Klappergeräusche der Pendelmassenanordnung, deutlich reduziert. In vorteilhafter Weise kann dieser gewünschte Effekt durch konstruktiv als Gleichteile ausgeführte Scheibenelemente realisiert werden, indem diese Bauteile spiegelverkehrt im Fliehkraftpendel eingesetzt werden.
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Der Aufbau der Scheibenelemente sieht zwei gegensinnig axial ausgerichtete Abschnitte vor, eine innere, dem Mittelabschnitt des Stufenbolzens zugeordnete Dämpfungszunge sowie einen äußeren, mit der Pendelmasse zusammenwirkenden Bord. Über den äußeren Bord, der formschlüssig an einer Außenkontur der zugehörigen Pendelmasse befestigt ist, ergibt sich eine wirksame, verdrehgesicherte Einbaulage des Scheibenelementes. Bevorzugt schließt das Scheibenelement einen Innendurchmesser ein, der den Außendurchmesser von dem als Bund ausgebildeten Mittelabschnitt des Stufenbolzens übertrifft. Damit kann die Dämpfungszunge vereinfacht zwischen der Kulissenführung und dem Stufenbolzen eingefügt werden.
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Zur Darstellung einer U-förmigen Pendelmassenanordnung ist zwischen den Pendelmassen ein Abstandselement vorgesehen. Damit kann ein stabiles Pendelmassenpaket realisiert werden, das spielbehaftet in einer Aussparung des Trägerflansches angeordnet ist und damit eine ungehinderte Bewegung der Pendelmassen sicherstellt.
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Das Scheibenelement ist bevorzugt als ein Spritzgießteil gestaltet und aus einem reibungsoptimierten Kunststoff hergestellt. Damit ist dieses Bauteil auch in hohen Stückzahlen kostengünstig herstellbar. Für das Scheibenelement ist bevorzugt ein verschleißfester, reibungsarmer Kunststoff, beispielsweise Polyamid oder Polyacetal, als Werkstoff vorgesehen. Als Maßnahme, um die Reibung weiter zu verringern, bietet es sich an, das Scheibenelement nach dem Spritzgießverfahren abschließend beispielsweise mit Molybdän oder PTFE zu beschichten. Für das Scheibenelement ist vorzugsweise eine Materialstärke D von ≤ 3,5 mm vorgesehen, wobei die Bauteilstärke in Verbindung mit der Werkstoffwahl danach ausgelegt wird, um einerseits eine ausreichende Steifigkeit zu gewährleisten, ohne andererseits den axialen Bauraum nachteilig zu vergrößern.
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Als Maßnahme zur Erreichung einer zuverlässigen Wirkungsweise des Fliehkraftpendels ist vorgesehen, dass sich bei maximalem Schwingwinkel der Pendelmassen zwischen dem Stufenbolzen und der Kulissenführung im Trägerflansch ein Stahl / Stahl-Kontakt einstellt. Da die Dämpfungszungen der Scheibenelemente sich weitestgehend in radialer Richtung erstrecken, kontaktiert der Stufenbolzen den Anschlagbereich der Nietbahn bzw. der Kulissenführung und gewährleistet eine sichere Schwingungsbegrenzung des Pendelmassenpaketes.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem in acht Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:
- 1: einen Ausschnitt eines Fliehkraftpendels, wobei die Pendelmassenlage einen Schwingwinkel von 0° unter Fliehkraft entspricht;
- 2: die Darstellung gemäß 1, wobei die Pendelmassenlage einem Schwingwinkel von 0° ohne Fliehkraft entspricht;
- 3: in einer Explosionsansicht die erfindungsgemäße Anbindung der Pendelmassen, die jeweils über auf Stufenbolzen geführte Scheibenelemente am Trägerflansch abgestützt sind;
- 4: ein Detail der Pendelmassenanbindung gemäß 3, das die Einbaulage der Scheibenelemente verdeutlicht;
- 5: in einer Einzelteilzeichnung ein erfindungsgemäßes Scheibenelement der Pendelmassenanbindung;
- 6: eine erfindungsgemäße Anbindung der Pendelmasse bei einem Schwingwinkel von 0° und einem radial gedämpften Stufenbolzen;
- 7: eine erfindungsgemäße Anbindung der Pendelmasse bei einem maximalen Schwingwinkel, ohne Kontakt zum Endanschlag der Kulissenführung;
- 8: eine erfindungsgemäße Anbindung der Pendelmasse bei einem maximalen Schwingwinkel, wobei der Stufenbolzen ungedämpft am Endanschlag der Kulissenführung anliegt.
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Die 1 und die 2 zeigen jeweils in einer Teilansicht den Grundaufbau von einem drehbaren Fliehkraftpendel 1, das einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs einer Drehmomentübertragungsvorrichtung (nicht gezeigt), auch ZMS genannt, zugeordnet ist. Das Fliehkraftpendel 1 umfasst einen um eine Drehachse (nicht gezeigt) rotierenden, einer Welle des Antriebsstrangs zugeordneten Trägerflansch 2, der zur Aufnahme von mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelmassenpaketen 6 bestimmt ist. Jedes Pendelmassenpaket 6 umfasst zwei beidseitig vom Trägerflansch 2 positionierte, gleich dimensionierte Pendelmassen 3, die durch Stufenbolzen 4 verbunden sind. Jeder, auch Abstandsniet oder Koppelelement genannte Stufenbolzen 4 ist in einer Kulissenführung 5 vom Trägerflansch 2 geführt und endseitig in der Pendelmasse 3 drehfest lagefixiert. Zur Verdeutlichung der Pendelmassenanordnung ist in beiden Figuren das Fliehkraftpendel 1 ohne die vordere Pendelmasse 3 abgebildet. Weiterhin sind die zwei Pendelmassen 3 über ein Abstandselement 7 starr verbunden, das mit ausreichendem Spiel in einer Aussparung 8 vom Trägerflansch 2 eingreift, um eine ungehinderte Stellbewegung des Pendelmassenpaketes 6 zu erreichen. Durch das die Pendelmassen 3 verbindende Abstandselement 7 stellt sich ein U-förmiges Pendelmassenpaket 6 ein. Das Fliehkraftpendel 1 üblichen Aufbaus und bekannter Wirkungsweise ermöglicht im Betriebszustand bei einer auftretenden Drehungleichförmigkeit eine Relativbewegung des Pendelmassenpaketes 6 gegenüber dem Trägerflansch 2. Diese Relativbewegung gewährleisten auch Wälzkörper genannte Laufrollen 9, die zwischen gegenläufig verlaufenden Führungsbahnen 10, 11 des Trägerflansches 2 sowie des Abstandselementes 7 eingesetzt sind. Jedem Pendelmassenpaket 6 sind zwei beabstandete, axial an den Pendelmassen 3 geführte Laufrollen 9 mit getrennten Führungsbahnen 10, 11 zugeordnet.
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Die 1 zeigt ein unter Fliehkraft stehendes Pendelmassenpaket 6 in einer Position, die einem Schwingwinkel von 0° gegenüber dem Trägerflansch 2 entspricht. Dabei sind die Laufrollen 9 unmittelbar an der Führungsbahn 19 vom Trägerflansch 2 sowie die Stufenbolzen 4 an der äußeren Kontur der Kulissenbahn 5 vom Trägerflansch 2 abgestützt bzw. geführt. Abweichend dazu ist das Pendelmassenpaket 6 in 2 in einer neutralen Position, in einem Schwingwinkel von 0° ohne Fliehkraft abgebildet.
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Dabei sind die Stufenbolzen 4 an der inneren Kontur der Kulissenbahn 5 vom Trägerflansch 2 geführt. Gleichzeitig stellt sich ein radiales Spiel S zwischen den Laufrollen 9 und der Führungsbahn 19 am Trägerflansch 2 ein. Die Stufenbolzen 4, die in Kulissenführungen 5 bzw. in Nietbahnen geführt sind, bewirken zwei Funktionen für das Pendelmassenpaket 6. Sie realisieren ein Ende bzw. eine Endabschaltung des Schwingwinkels und damit einen Überlastungsschutz des Fliehkraftpendels 1, sobald der Stufenbolzen 4 an das Ende der Kulissenführung 5 anschlägt. Weiterhin unterbinden die Stufenbolzen 4 bei geringer Fliehkraft einen zu tiefen Versatz bzw. ein Absacken des Pendelmassenpaketes 6 mit der Gefahr, dass die Laufrollen 9 aus den Führungsbahnen 10, 11 des Trägerflansches 2 und des Abstandselementes 7 fallen oder sich verklemmen.
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Die 3 bis 5 verdeutlichen einen erfindungsgemäßen Aufbau einer reibungs- und geräuschoptimierten Anbindung der Pendelmassen 3 bzw. des Pendelmassenpaketes 6 an dem Trägerflansch 2. Dabei ist jeweils ein Scheibenelement 12 zwischen der Pendelmasse 3 und dem Trägerflansch 2 eingesetzt. Die als Gleichteile ausgeführten, aus Kunststoff hergestellten Scheibenelemente 12 bilden übereinstimmend am Innendurchmesser 14 eine axial vorstehende Dämpfungszunge 13, die zwischen dem Stufenbolzen 4 und der Kulissenführung 5 eingepasst ist. Durch einen spiegelverkehrten Einbau im Fliehkraftpendel 1 der als Gleichteile ausgebildeten Scheibenelemente 12 bewirken die Dämpfungszungen 13, die einen als Bund ausgebildeten Mittelabschnitt 15 des Stufenbolzens 4 partiell umschließenden, eine gedämpfte Einbaulage des Stufenbolzens 4, bei der ein Stahl / Stahl-Kontakt unterbunden ist. Die 4 zeigt das lokale Umschließen des Mittelabschnitts 15 vom Stufenbolzen 4 durch die Dämpfungszungen 13. Außerdem schließt jedes Scheibenelement 12 außenseitig einen abgewinkelten Bord 16 ein, der, wie insbesondere in 5 gezeigt, gegensinnig zur Dämpfungszunge 13 axial ausgerichtet ist. Über den außenseitig an der Pendelmasse 3 abgestützten Bord 16 ist das Scheibenelement 12, welches eine Materialstärke (D) von ≤ 3,5 mm aufweist, formschlüssig verdrehgesichert.
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In den 6 bis 8 ist jeweils ein begrenzt von Dämpfungszungen 13 umschlossener, in der Kulissenführung 5 geführter Stufenbolzen 4 in unterschiedlichen Schwingwinkelpositionen gezeigt. Die 6 zeigt den mit dem Pendelmassenpaket 6 verbundenen Stufenbolzen 4 in einer Position ohne Fliehkraft, die einem Schwingwinkel von 0° gegenüber dem Trägerflansch 2 entspricht. Über den gesamten Schwingwinkel ist der Mittelabschnitt 15 des Stufenbolzens 4 über die Dämpfungszungen 13 radial innen und radial außen gedämpft an der Kulissenführung 5 geführt. Die in 7 gezeigte Position entspricht einer Lage des Stufenbolzens 4, die sich ohne Fliehkraft bei einem maximalen Schwingwinkel gegenüber dem Trägerflansch 2 einstellt, ohne Kontakt zum Endanschlag. Die 8 zeigt den Stufenbolzen 4 ebenfalls in einem maximalen Schwingwinkel gegenüber dem Trägerflansch 2, wobei der Stufenbolzen 4 ungedämpft am Endanschlag der Kulissenführung 5 anliegt. Dabei stellt sich ein Stahl / Stahl-Kontakt zwischen dem Stufenbolzen 4 und der Kulissenführung 5 ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Trägerflansch
- 3
- Pendelmasse
- 4
- Stufenbolzen
- 5
- Kulissenführung
- 6
- Pendelmassenpaket
- 7
- Abstandselement
- 8
- Aussparung
- 9
- Laufrolle
- 10
- Führungsbahn
- 11
- Führungsbahn
- 12
- Scheibenelement
- 13
- Dämpfungszunge
- 14
- Innendurchmesser
- 15
- Mittelabschnitt
- 16
- Bord
- D
- Materialstärke (Scheibenelement)
- S
- Spiel (zwischen Stufenbolzen und Führungsbahn)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028556 A1 [0003]
- DE 102014110233 A1 [0004]
