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Die Anmeldung betrifft ein Fliehkraftpendel eines als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfers für ein brennkraftmaschinengetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend einen um eine Drehachse rotierenden, einem Sekundärteil des Zweimassenschwungrades zugeordneten Trägerflansch, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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In derartigen Kraftfahrzeugen wird bauartbedingt durch die Funktionsweise der Brennkraftmaschine von der Kurbelwelle ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf den Antriebsstrang übertragen. Dadurch treten Drehschwingungen auf, zu deren Dämpfung insbesondere als Zweimassenschwungräder aufgebaute Drehschwingungsdämpfer eingesetzt werden, denen ein Fliehkraftpendel zugeordnet ist. Mit dem Fliehkraftpendel wird die Schwingungsenergie bzw. die Schwingungsamplitude gedämpft, indem Pendelmassen des Fliehkraftpendels gegenläufig zu den zu tilgenden Schwingungen schwingen.
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In der
DE 10 2006 028 556 A1 ist ein Fliehkraftpendel zur drehzahlabhängigen Schwingungsdämpfung gezeigt, welches mehrere, einem als Kreisringscheibe gestalteten Trägerflansch zugeordnete Pendelmassen umfasst. An den Flanken des Trägerflansches sind die Pendelmassen in Verbindung mit Laufrollen und zugehörigen, auch Kulissenbahnen genannten Pendelbahnen beweglich geführt. Die beidseitig von dem Trägerflansch angeordneten Pendelmassen sind durch ein Koppelelement verbunden, welches spielbehaftet in eine Ausschnittkontur bzw. in eine Flanschaussparung des Trägerflansches eingreift.
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Um das Schwingungsverhalten des Antriebsstrangs und damit die Laufruhe des Kraftfahrzeugs zu verbessern, besteht weiterhin die Forderung, das Zweimassenschwungrad auszuwuchten. Dazu ist in der
DE 10 2018 102 373 A1 ein Verfahren zum Wuchten beschrieben, bei dem der Herstellungsprozess von dem Zweimassenschwungrad eine Wuchtstation einschließt, in der die aktuelle Unwucht des Zweimassenschwungrades geprüft wird und ein Auswuchten erfolgt, falls dieses notwendig sein sollte.
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Um eine Unwucht des Fliehkraftpendels zu beseitigen, die beispielsweise die Funktionsweise des Fliehkraftpendel beeinträchtigt, ist aus der
DE 10 2016 220 911 A1 bekannt, in das montierte Fliehkraftpendel im Trägerflansch eine Wuchtbohrung einzubringen. Die bei der Herstellung der für die Wuchtmasse bestimmten Bohrung entstehenden Späne können nachteilig in das Fliehkraftpendel gelangen, was deren Funktion negativ beeinflussen und zum Ausfall des Fliehkraftpendels führen kann.
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Demnach liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Fliehkraftpendel ein verbessertes, das Auswuchten vereinfachendes Wuchtkonzept mit einer großen Wuchtkapazität bereitzustellen, wobei die vorgesehenen Maßnahmen bauraumneutral sowie fertigungstechnisch einfach und für eine Serienkonstruktion kostengünstig realisierbar sind.
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Zur Lösung der Aufgabenstellung wird ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Nach Anspruch 1 umfasst das Fliehkraftpendel einen Trägerflansch, bei dem in zumindest einem radial äußeren umlaufenden Steg der für das Koppelelement der Pendelmassen bestimmten Flanschaussparungen mehrere Ausnehmungen zur Aufnahme zumindest eines auch Wuchtelement genannten Wuchtgewichtes eingebracht ist.
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Demgemäß werden die vorzugsweise als Bohrungen ausgeführten Ausnehmungen bereits vor der Montage in dem Trägerflansch eingebracht, so dass ein Bohren in den Trägerflansch nach erfolgtem Zusammenbau des Fliehkraftpendels nicht erforderlich ist. Somit wird ein negativer Einfluss auf die Funktion bzw. ein Ausfall des Fliehkraftpendels durch Bohrspäne wirksam unterbunden, die beispielsweise ein Verklemmen der Pendelmassen auslösen können. Weiterhin vermeidet der Wegfall der Bohrung eine Gratbildung und eine sich dadurch einstellende Verletzungsgefahr.
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Aufgrund des umlaufenden Stegs im Bereich der Ausnehmungen des Trägerflansches besteht die Möglichkeit, die Wuchtmasse bzw. das Wuchtgewicht vorteilhaft gezielt in der Zone der größten Unwucht anzuordnen. Folglich kann mit dem beschriebenen Wuchtkonzept, bei dem ein Bohren nach dem Zusammenbau des Fliehkraftpendels entfällt, ein baulich und/oder funktional verbessertes Fliehkraftpendel mit großer Wuchtkapazität ohne negativen Einfluss auf die Performance des Fliehkraftpendel bereitgestellt werden.
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Diese mit geringem Aufwand herstellbare Maßnahme vereinfacht das beispielsweise durch ein Verpressen fixierte Wuchtelement, so dass die Montage schnell und effizient erfolgen kann, wodurch sich das Auswuchten vereinfacht. Mit dem beschriebenen Wuchtkonzept kann somit ein funktional verbessertes Fliehkraftpendel realisiert werden, wobei die vorgesehenen Maßnahmen bauraumneutral sowie fertigungstechnisch einfach und für eine Serienkonstruktion kostengünstig realisierbar sind.
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Das Fliehkraftpendel ist Teil des Unterzusammenbaus des Drehschwingungsdämpfers und wird beim Auswuchten berücksichtigt. Dies hat den Vorteil, dass sowohl aus Drehmomentschwankungen wie auch aus Unwucht resultierende Lastspitzen verringert werden können, so dass sich die Funktion und Lebensdauer des Drehschwingungsdämpfers verbessert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen zur Aufnahme der Wuchtelemente über den Umfang des Trägerflansches verteilt in den Stegen aller Flanschaussparungen angeordnet sind. Bevorzugt umfasst dazu jeder Steg eine Anzahl von Ausnehmungen bzw. Bohrungen, um ein Wuchtelement oder mehrere Wuchtelemente exakt zu positionieren, zur Erzielung einer optimalen Auswuchtung.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die für die Wuchtelemente oder Wuchtgewichte bestimmte Ausnehmungen im Steg des Trägerflansches auf einem übereinstimmenden Teilkreis angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Ausnehmungen, bei der sich stets ein gleicher Abstand zur Drehachse des Fliehkraftpendels einstellt, kann das Auswuchten weiter vereinfacht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass Nieten als Wuchtelemente zum Auswuchten des Fliehkraftpendels eingesetzt werden. Bevorzugt werden dabei als Vollnieten ausgeführte, auch Auswuchtnieten genannte Nieten verwendet. Die Abmessungen der Nieten wie der Setzkopfdurchmesser, die Setzkopflänge, der angeformte Schließkopf und/oder der Nietschaftdurchmesser können in Abhängigkeit von der Größe einer auszuwuchtenden Unwucht aus einem Baukasten mit unterschiedlichen Nieten ausgewählt werden.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass als Wuchtelement alternativ zu Nieten auch Wuchtstifte einsetzbar sind, die bevorzugt kraftschlüssig in den zugehörigen Wuchtbohrungen eingesetzt sind. Alternativ bietet es sich an, das Wuchtelement stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Klebung zu fixieren. Ferner ist vorgesehen, dass eine axiale Höhe des Wuchtelementes gegenüber dem Trägerflansch unter Berücksichtigung der Pendelmassenanordnung bzw. deren Schwingbereiche frei wählbar ist. Dabei kann das Wuchtelement beispielsweise auch über einer Pendelmasse positioniert sein.
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Die Herstellung der für die Wuchtelemente wie Nieten oder Wuchtstifte bestimmten, bevorzugt als Bohrungen ausgeführten Ausnehmungen kann vorteilhaft gemeinsam mit dem Herstellungsprozess des Trägerflansches erfolgen. Für die Herstellung des Trägerflansches aus einem metallischen Stahlblech eignet sich insbesondere ein spanloses Umformverfahren oder ein Formstanzen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass zum Auswuchten Wuchtelemente mit unterschiedlichen Geometrien einsetzbar sind wie beispielsweise runde, eckige oder kopflos ausgeführte Nieten. Zur Darstellung eines gewichtsreduzierten Trägerflansches bietet es sich an, die für die Wuchtgewichte bestimmten Aufnahmen in einem masseoptimierten Steg des Trägerflansches anzuordnen. Dazu weist der Steg zwischen den Aufnahmen eine deutlich geringere Breite auf.
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Ferner ist vorgesehen, dass nach einem Unterzusammenbau von Einzelkomponenten des Sekundärteils, das den Trägerflansche, eine Abtriebsnabe sowie eine Tellerfedermembran einschließt, das Auswuchten des Fliehkraftpendel vorgesehen ist.
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Vorteilhaft kann das Fliehkraftpendel inklusive aller Bauteile des Sekundärteils gewuchtet werden, da der Teilkreis der Wuchtelemente einen Außendurchmesser der Tellerfedermembran übertrifft.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Übereinstimmende Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:
- 1: in einem Halbschnitt einen aus dem Stand der Technik bekannten Drehschwingungsdämpfer mit integriertem Fliehkraftpendel;
- 2: eine erste Ausführungsform eines für ein Fliehkraftpendel bestimmten Trägerflansches in einer dreidimensionalen Darstellung;
- 3: einen vergrößerten Ausschnitt von dem in 2 gezeigten Trägerflansch;
- 4: eine zweite Ausführungsform eines für ein Fliehkraftpendel bestimmten Trägerflansches in einer dreidimensionalen Darstellung.
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Die 1 zeigt in einem Halbschnitt einen Drehschwingungsdämpfer, der als ein Zweimassenschwungrad 1 aufgebaut ist und bevorzugt für einen eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor einschließenden Hybridantriebsstrang (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs bestimmt ist. Das Zweimassenschwungrad 1 umfasst brennkraftmaschinenseitig ein auch als Primärmasse bezeichnetes Primärteil 2 und abtriebsseitig ein auch Sekundärmasse genanntes Sekundärteil 3, die gemeinsam um eine Drehachse 4 drehbar und relativ zueinander verdrehbar sind. Das flanschscheibenartige Primärteil 2 gemeinsam mit einem zugehörigen Deckelabschnitt 5 begrenzen einen Federkanal 6, der für Bogenfedern 7 einer Federdämpfereinrichtung 8 bekannten Aufbaus und bekannter Wirkungsweise vorgesehen ist. Die in dem Federkanal 6 geführten Bogenfedern 7 sind mit einem Federende an Anschlägen (nicht gezeigt) des Primärteils 2 und mit dem weiteren Federende an einem dem Sekundärteil 3 zugeordneten Trägerflansch 9 abgestützt. Eine Relativverdrehung zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3 erfolgt entgegen einer Federkraft der Bogenfedern 7.
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Das mehrteilige Sekundärteil 3 umfasst neben dem Trägerflansch 9 radial innenseitig eine beispielsweise mit einer Kupplung (nicht gezeigt) verbundene Abtriebsnabe 16 sowie unterhalb der Federdämpfereinrichtung 8 ein Fliehkraftpendel 10. Im Betriebszustand, bei einer auftretenden Drehungleichförmigkeit führt das Fliehkraftpendel 10 eine Relativbewegung und damit eine Schwingungstilgung gegenüber dem Trägerflansch 9 aus und verbessert damit die Wirksamkeit des Zweimassenschwungrades 1. Das Fliehkraftpendel 1 ist dem Trägerflansch 9 zugeordnet, der zur Aufnahme von mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelmassenpaketen 11 bestimmt ist. Jedes Pendelmassenpaket 11 umfasst zwei beidseitig von dem Trägerflansch 9 positionierte, gleich dimensionierte Pendelmassen 12, 13, die durch ein Koppelelement 14 verbunden sind, welches in einer auch als Ausschnittkontur bezeichneten Flanschaussparung 15 des Trägerflansches 2 spielbehaftet eingesetzt ist. Die Pendelmassenpakete 11 sind in Verbindung mit zwei in beabstandeten, gegenläufig verlaufenden Pendelbahnen (nicht gezeigt) der Pendelmassen 12, 13 und des Trägerflansches 9 geführten Laufrollen 17 (gezeigt in 2) beweglich geführt. Zur Abdichtung eines Innenraums des Zweimassenschwungrades 1 ist eine Tellerfedermembran 18 vorgesehen, die radial innenseitig über Nietverbindungen 19 mit der Abtriebsnabe 16 und dem Trägerflansch 9 verbunden ist. Ein außenseitiger Dichtring 20 der Tellerfedermembran 18 ist an der Innenseite des Deckelelementes 5 kraftschlüssig abgestützt.
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Die 2 zeigt den Trägerflansch 9 mit einem ersten Auswuchtkonzept. Dazu sind alle Flanschaussparungen 15 radial außenseitig von einem durchgängig eine gleiche Breite B aufweisenden Steg 21 begrenzt, der mehrere, bevorzugt als Bohrungen ausgeführte Ausnehmungen 22 aufweist, die zur Aufnahme von zumindest einem auch Wuchtelement genannten Wuchtgewicht 23 vorgesehen sind. Die einen gemeinsamen Teilkreis und damit einen gleichen radialen Abstand zur Drehachse 4 aufweisenden Ausnehmungen 22 werden im Herstellungsprozess des Trägerflansches 9 eingebracht, so dass nach erfolgtem Zusammenbau, einer Montage des Fliehkraftpendels 10, kein Bohren erforderlich ist. Aufgrund der großen Anzahl von Ausnehmungen 22 kann ein Wuchtelement 23 oder können mehrere Wuchtelemente 23 zur Erzielung einer optimalen Auswuchtung exakt in der Zone der größten Unwucht positioniert werden.
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Die 3 verdeutlicht die Einbaulage eines als Niet ausgebildeten Wuchtelementes 23, der in eine Ausnehmung 22 des Trägerflansches 9 eingepresst ist. Einzelne Abmessungen des Wuchtelementes 23 wie die Durchmesser von dem Setzkopf und dem Schließkopf und/oder eine Höhe H können in Abhängigkeit von der Größe der auszuwuchtenden Unwucht ausgewählt werden.
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In der 4 ist ein gewichtsoptimierter, massenoptimierte Stege 21 einschließender Trägerflansch 9 abgebildet. Dazu weist der Steg 21 jeweils zwischen den Ausnehmungen 22 eine deutlich reduzierte Breite B auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Primärteil
- 3
- Sekundärteil
- 4
- Drehachse
- 5
- Deckelabschnitt
- 6
- Federkanal
- 7
- Bogenfeder
- 8
- Federdämpfereinrichtung
- 9
- Trägerflansch
- 10
- Fliehkraftpendel
- 11
- Pendelmassenpaket
- 12
- Pendelmasse
- 13
- Pendelmasse
- 14
- Koppelelement
- 15
- Flanschaussparung
- 16
- Abtriebsnabe
- 17
- Laufrolle
- 18
- Tellerfedermembran
- 19
- Nietverbindung
- 20
- Dichtring
- 21
- Steg
- 22
- Ausnehmung
- 23
- Wuchtelement
- B
- Stegbreite
- H
- Höhe Wuchtelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028556 A1 [0003]
- DE 102018102373 A1 [0004]
- DE 102016220911 A1 [0005]
