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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel (FKP), ausgelegt als Dämpfereinrichtung eines in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzten Drehschwingungsdämpfers, mit einem um eine Drehachse rotierbaren Trägerflansch, dem über eine bifilare Pendelaufhängung in Umfangsrichtung beidseitig Pendelmassenpaare bildende Pendelmassen zugeordnet sind, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und / oder einem Herstellverfahren nach Anspruch 10.
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An der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs treten im Betriebszustand aufgrund der periodischen Wirkungsweise der Brennkraftmaschine überlagernde Drehschwingungen auf, deren Frequenz sich in Abhängigkeit von der Drehzahl ändert. Zur Verringerung der Drehschwingungen ist es bekannt, in einem Drehschwingungsdämpfer ein Fliehkraftpendel zu integrierten, das Drehschwingungen zumindest über einen größeren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine tilgt. Ein Fliehkraftpendel umfasst eine Mehrzahl von Pendelmassen, die mittels auch Führungselemente genannten, in Rollenbahnen eines Trägerflansches und der Pendelmassen geführten Zylinderrollen eine Relativbewegung zu dem Trägerflansch ausführen können. Als Folge der Drehschwingungen werden die Pendelmassen zum Pendeln bzw. Schwingen angeregt, wobei sich deren Schwerpunkte permanent und zeitversetzt zu den Drehschwingungen im Antriebsstrang verändern, wodurch sich aufgrund einer mechanischen Rückkopplung eine Dämpfung der Drehschwingungen einstellt.
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Aus der
DE 10 2011 087 631 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer mit integriertem Fliehkraftpendel bekannt, das einen um eine Drehachse rotierbaren Trägerflansch sowie umfangsverteilt mehrere dem Trägerflansch zugeordnete Pendelmassen umfasst. Dabei bilden jeweils zwei axial gegenüberliegende, über ein Abstandselement bzw. einen Abstandsbolzen verbundene Pendelmassen ein Pendelmassenpaar.
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In bestimmten Betriebszuständen des Fliehkraftpendels kann es zu einem nachteiligen Anstoßen der Pendelmassen an dem Trägerflansch, einem Aneinanderstoßen der in Umfangsrichtung benachbarten Stirnseiten der Pendelmassen und / oder einem Anstoßen der Zylinderrollen in den betreffenden Längsenden der Rollenbahnen des Trägerflanschs und / oder der Pendelmassen kommen. Um ein nachteiliges Anstoßen der Pendelmassen zu vermeiden, offenbart die
DE 10 2011 087 693 A1 als Lösung ein Fliehkraftpendel, bei dem in Umfangsrichtung des Trägerflansches benachbarte Pendelmassen oder Pendelmassenpaare über einen Dämpfungsring miteinander mechanisch gekoppelt sind. Dabei bildet der Dämpfungsring auch im Betriebszustand der Brennkraftmaschine stets eine elastische Verbindung zwischen den benachbarten Pendelmassen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fliehkraftpendel anzubieten, dessen Aufbau einen vergrößerten Schwingwinkel der Pendelmassenpaare ermöglicht sowie eine Fehlmontage und damit verbundene Funktionsstörungen wirksam unterbindet.
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Diese Problemstellung wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 10 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jedes Pendelmassenpaar Abstandsbolzen unterschiedlichen Durchmessers umfasst, wobei die jeweils an Längsenden von zwei in Umfangsrichtung direkt benachbarten Pendelmassen positionierte Abstandsbolzen gleichen Durchmessers von Dämpfungsringen umschlossen sind, die während der Montage über ein Koppelglied mechanisch miteinander verbunden sind.
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Bei bekannten Fliehkraftpendeln sind die Pendelmassen der Pendelmassenpaare über drei Abstandsbolzen gleichen Durchmessers verbunden, um eine Fehlmontage zu vermeiden.
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Dazu werden die Abstandsbolzen mit den zugehörigen Dämpferringen vormontiert und anschließend bei der Montage, des Zusammenbaus der Pendelmassenpaare einzeln eingesetzt. Die Abstandsbolzen sind dazu durch Ausnehmungen im Trägerflansch in zugehörige Bohrungen der ersten Pendelmasse und anschließend in die Bohrungen der zweiten Pendelmasse geführt, bevor die Abstandsbolzen mit beiden Pendelmassen miteinander vernietet werden. Durch die übereinstimmend ausgelegten Durchmesser wird weiterhin aus Isolationssicht Bauraum verschwendet, der sich negativ auf den Schwingwinkel der Pendelmassen bzw. der Pendelmassenpaare auswirkt und folglich das Dämpfungsspektrum, die Effektivität des Fliehkraftpendels nachteilig beeinflusst.
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Abweichend zu bisherigen Fliehkraftpendeln sieht das erfindungsgemäße Konzept die Verwendung von, auch Abstandshülsen genannten Abstandsbolzen mit voneinander abweichenden, unterschiedlichen Durchmessern vor. Erfindungsgemäß sind außerdem zwei Dämpferringe von benachbarten Pendelmassen bzw. Pendelmassenpaaren zur Bildung einer Baueinheit während der Montage miteinander gekoppelt. Dabei ist die Kopplung so ausgeführt, dass sich diese im Betriebszustand der Brennkraftmaschine selbstständig löst, um Funktionsstörungen des Fliehkraftpendels zu vermeiden. Die Kopplung der Dämpferringe bildet eine wirksame Montagehilfe, da diese Baueinheit eine vorbestimmte Position erfordert und damit eine Fehlmontage der Pendelmassen verhindert.
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Die Bohrungen im Bereich der Längsenden der benachbarten Pendelmassen sind dazu in einem definierten Abstand zueinander positioniert, so dass stets die äußeren Dämpferringe in Verbindung mit den zugehörigen Abstandsbolzen gleichzeitig gesteckt bzw. montiert werden. Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung die Verwendung von unterschiedlich dimensionierten Abstandsbolzen, zur Schaffung eines größeren, den Schwingwinkel der Pendelmassen vergrößernden Bauraum. Sobald die äußeren, gekoppelten Dämpferringe gesteckt sind, kann anschließend der einzelne mittige Abstandsbolzen mit Dämpferring montiert werden. Die getrennte Montage ermöglicht es, Abstandsbolzen mit unterschiedlichen Durchmessern einzusetzen. Das erfindungsgemäße Prinzip trifft damit technische Vorkehrungen zur wirksamen Fehlerverhinderung (Poka Yoke).
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung übertrifft der Durchmesser des mittig in der Pendelmasse eingesetzten Abstandsbolzens den Durchmesser der an den Längsenden der Pendelmassen positionierten Abstandsbolzen. Bevorzugt ist dabei ein Differenzmaß von ≤ 1,5 mm zwischen dem Durchmesser des mittigen Abstandsbolzens und dem Durchmesser der an den Längsenden der Pendelmassen positionierten Abstandsbolzen vorgesehen.
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Das eine Baueinheit bildende erfindungsgemäße Koppelglied umfasst einen Verbindungssteg, über den die zwei Dämpfungsringe verbunden sind. Eine oder mehrere Sollbruchstellen in dem Verbindungssteg führen im Betriebszustand zu einer gewollten Trennung der Kopplung, zur Gewährleistung von eigenständigen Stellbewegungen aller Pendelmassen bzw. aller Pendelmassenpaare. Mit dem Koppelglied kann vorteilhaft eine sektorübergreifende Montage der gekoppelten Dämpfungsringe erreicht werden. Nach abgeschlossener Montage aller Pendelmassenpaare stellt sich über die Koppelglieder eine geschlossene Anordnung der Pendelmassenpaare an dem Trägerflansch ein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bildet jeder Abstandsbolzen mittig einen Passsitz für einen Dämpfungsring, an dem sich beidseitig ein durchmesserreduzierter Nietschaft anschließt. Jeder Nietschaft wird jeweils in eine korrespondierende Öffnung bzw. Bohrung der Pendelmasse eingesetzt und anschließend mittels einer Vernietung lagefixiert. Als Abstandsbolzen eignet sich bevorzugt ein massives Drehteil oder Fließpressteil. Alternativ dazu ist auch ein als Hülsenstift ausgeführter Abstandsbolzen einsetzbar.
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Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Dämpfungsringe sowie das gesamte Koppelglied bevorzugt aus einem öl- und hochtemperaturbeständigen sowie verschleißfesten Kunststoff hergestellt sind. Beispielweise eignet sich dazu ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) oder Polyamid (PA66). Zur Erzielung von reibungsoptimierten Dämpfungsringen kann weiterhin ein Polytetrafluorethylen (PTFE) enthaltender Kunststoff vorgesehen werden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Fliehkraftpendels, bei dem zur Herstellung von Pendelmassenpaaren, die jeweils zwei Pendelmassen einschließen und die mit einem Trägerflansch verbunden sind, folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind.
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Nach dem Bereitstellen eines Trägerflansches, mehreren Pendelmassen, Abstandsbolzen, Dämpfungsringen und Koppelgliedern werden jeweils drei Abstandsbolzen in eine Führungsbahn des Trägerflansches und in Öffnungen der Pendelmassen eingesetzt. Anschließend erfolgt die Montage von jeweils zwei Dämpfungsringe einschließenden Koppelgliedern, die jeweils zwei in getrennte Pendelmassen eingesetzte Abstandsbolzen verbinden. Danach wird ein weiterer Dämpfungsring einem mittig in den Pendelmassen platzierten Abstandsbolzen zugeordnet. Zur Komplettierung der Pendelmassenpaare werden weitere Pendelmassen axial zugeführt, wobei die Abstandsbolzen in korrespondierende Öffnungen der zugeführten Pendelmasse eingreifen. Abschließend erfolgt zur Fertigstellen der Pendelmassenpaare ein Vernieten aller Abstandsbo lzen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:
- 1: in einer Perspektive einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels;
- 2: ein Pendelmassenpaar des Fliehkraftpendels gemäß 1 als Einzelteil;
- 3: ein vergrößert dargestelltes Koppelglied des Fliehkraftpendels gemäß 1;
- 4: einen vergrößert dargestellten Abstandsbolzen des Fliehkraftpendels gemäß 1.
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäß aufgebautes Fliehkraftpendel 1, welches in einem Antriebsstrang eines bevorzugt als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfers (nicht gezeigt) eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt ist. Das Fliehkraftpendel 1 umfasst einen um eine Drehachse 2 rotierenden Trägerflansch 3, der vorzugsweise mit einem Sekundärteil des Zweimassenschwungrades in Wirkverbindung steht und der zur Aufnahme von mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelmassenpaaren 4 (2 zeigt ein Pendelmassenpaar 4 in einer Einzelteilzeichnung) bestimmt ist. Das Fliehkraftpendel 1 ermöglicht im Betriebszustand mittels bekannter Wirkungsweise bei einer auftretenden Drehungleichförmigkeit im Antriebsstrang eine Relativbewegung der Pendelmassenpaare 4 gegenüber dem Trägerflansch 3. Jedes Pendelmassenpaar 4 umfasst zwei axial beabstandete, durch insgesamt drei Abstandsbolzen 5, 15 fest verbundene Pendelmassen 6, 7, die gegenüber dem Trägerflansch 3 bifilar pendelnd angeordnet sind. Die Pendelaufhängung schließt für jedes Pendelmassenpaar 4 zwei beabstandete Zylinderrollen 8 ein, die in zueinander gegenläufig verlaufenden Rollenbahnen 9, 10 des Trägerflansches 3 und der Pendelmassen 6, 7 geführt sind. Über die Pendelaufhängung stellt sich bei einer im Antriebsstrang auftretenden Drehungleichförmigkeit unter Fliehkrafteinwirkung eine, Schwingungen tilgende Relativbewegung der Pendelmassenpaare 4 gegenüber dem Trägerflansch 3 ein.
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Zur Verdeutlichung der Pendelaufhängung ist in 1 das Fliehkraftpendel 1 ohne die vordere Pendelmasse 6 gezeigt. Dabei wird die konstruktive Gestaltung von dem Trägerflansch 3 deutlich, dessen für die Zylinderrollen 8 bestimmten Rollenbahnen 9 nierenförmig zur Drehachse 2 ausgerichtet sind. Die in den Pendelmassen 7 eingebrachten Rollenbahnen 10 verlaufen nierenförmig entgegengesetzt. Die drei Abstandsbolzen 5, 15 jedes Pendelmassenpaares 4 sind jeweils formschlüssig in gegenüberliegende Öffnungen 11 (dargestellt in 2) der Pendelmassen 6, 7 eingesetzt und anschließend zur Lagefixierung vernietet. Dabei sind die Abstandsbolzen 5, 15 jeweils durch eine im Trägerflansch 3 eingebrachte Führungsbahn 14, 24 geführt, wobei jeder Abstandsbolzen 5, 15 über einen Dämpfungsring 16, 26 in der Führungsbahn 14, 24 abgestützt ist. Übereinstimmend dimensionierte Abstandsbolzen 15 einschließlich zugehörigen Dämpfungsringen 26 sind Längsenden 17, 27 der Pendelmassen 6, 7 zugeordnet. Die Dämpfungsringe 26 gleichen Durchmessers von zwei zueinander benachbarten Pendelmassen 7 sind über einen Verbindungssteg 18 verbunden, zur Bildung eines Koppelgliedes 19. Diese mechanische, sektorübergreifende Verbindung von zwei Pendelmassen 7 über das Koppelglied 19 besteht während der Montage. Im Betriebszustand der Brennkraftmaschine kommt es aufgrund der sich einstellenden Fliehkräfte zu einer selbsttätigen Trennung des Verbindungsstegs 18, so dass die Wirkungsweise des Fliehkraftpendels 1 nicht beeinflusst wird. Zur Schaffung eines den Schwingwinkel der Pendelmassen 6, 7 vergrößernden Bauraums weisen die Abstandsbolzen 5, 15 unterschiedliche Durchmesser auf. Der Durchmesser D1 des mittig der Pendelmasse 7 platzierten Abstandsbolzens 5 und des zugehörigen Dämpfungsrings 16 übertrifft den Durchmesser D2 der den Längsenden 17, 27 der Pendelmasse 7 zugeordneten Abstandsbolzen 15 sowie des zugehörigen Dämpfungsrings 26.
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Die 2 zeigt in einer Perspektive das Pendelmassenpaar 4 des Fliehkraftpendels 1. Die zwei axial beabstandeten Pendelmassen 6, 7 sind über die Abstandsbolzen 5, 15 lagefixiert verbunden, die dazu in Öffnungen 11 der Pendelmassen 6, 7 eingesetzt und vernietet sind.
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In der 3 ist in einer vergrößerten Abbildung das Koppelglied 19 gezeigt. Die zwei, vorzugsweise aus einem verschleißfesten Kunststoff hergestellten Dämpfungsringe 26 gleichen Durchmessers sind über den Verbindungssteg 18 verbunden. Damit die mechanische Verbindung der Dämpfungsringe 26 sich nach erfolgter Montage des Fliehkraftpendels 1 im Betriebszustand selbsttätig löst, schließt der Verbindungssteg 18 eine Sollbruchstelle 20 ein.
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Die 4 zeigt den Abstandsbolzen 15 mit zugehörigem Dämpfungsring 26 in einer Einzelteilzeichnung. Der Dämpfungsring 26 ist auf einem mittigen Passsitz 21 kraftschlüssig und / oder stoffschlüssig befestigt. An den Passsitz 21 schließt sich beidseitig ein durchmesserreduzierter, jeweils in eine Öffnung 11 der Pendelmasse 6, 7 eingreifender Nietschaft 22 an. Eine sich jeweils zwischen dem Passsitz 21 und dem Nietschaft 22 einstellende Schulter 23 ist zur axialen Anlage der Pendelmassen 6, 7 bestimmt, wodurch sich gleichzeitig der axiale Abstand der Pendelmassen 6, 7 ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Drehachse
- 3
- Trägerflansch
- 4
- Pendelmassenpaar
- 5
- Abstandsbolzen
- 6
- Pendelmasse
- 7
- Pendelmasse
- 8
- Zylinderrollen
- 9
- Rollenbahn
- 10
- Rollenbahn
- 11
- Öffnungen
- 14
- Führungsbahn
- 15
- Abstandsbolzen
- 16
- Dämpfungsring
- 17
- Längsende
- 18
- Verbindungssteg
- 19
- Koppelglied
- 20
- Sollbruchstelle
- 21
- Passsitz
- 22
- Nietschaft
- 23
- Schulter
- 24
- Führungsbahn
- 26
- Dämpfungsring
- 27
- Längsende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011087631 A1 [0003]
- DE 102011087693 A1 [0004]
