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Die Anmeldung betrifft ein Fliehkraftpendel, das in einem als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfer für ein brennkraftmaschinengetriebenes Kraftfahrzeug einsetzbar ist, 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 in auch Kulissenbahnen genannten Pendelbahnen eingesetzten Laufrollen beweglich geführt. Die beidseitig von dem Trägerflansch angeordneten Pendelmassen sind durch ein Koppelelement zur Bildung eines Pendelmassenpaketes 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 die Forderung, das Zweimassenschwungrad auszuwuchten. Dazu sind Maßnahmen bekannt, um eine Unwucht zu beseitigen, die beispielsweise auch die Funktionsweise des Fliehkraftpendels beeinträchtigt.
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In der
DE 10 2018 102 373 A1 ist ein Verfahren zum Wuchten beschrieben, bei dem der Herstellungsprozess des Zweimassenschwungrades eine Wuchtstation einschließt, in der die aktuelle Unwucht des Zweimassenschwungrades geprüft wird und ein Auswuchten erfolgt, falls dieses notwendig sein sollte. Dazu ist es bekannt, den Trägerflansch beispielsweise mit vorgetanzten Bohrungen auf unterschiedlichen Teilkreisen zu versehen, die zur Aufnahme von Wuchtnieten bestimmt sind.
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Aus der
DE 10 2016 220 911 A1 ist bekannt, in das vollständig montierte Fliehkraftpendel im Trägerflansch eine Wuchtbohrung einzubringen, nachdem deren Unwucht in einem Probelauf auf einer Auswuchteinrichtung bestimmt wurde. Nachteilig entstehen bei dem Einbringen der Bohrung dabei Bohrspäne, die in das Fliehkraftpendel gelangen können, was deren Funktion negativ beeinflussen und zum Ausfall des Fliehkraftpendels führen kann.
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Vor dem Hintergrund dieser Problematik liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fliehkraftpendel mit einer großen Wuchtkapazität und einer verbesserten Funktionsweise bereitzustellen, wobei die dazu vorgesehenen Maßnahmen individuell ausgebildet und in vorhandene Bauraumverhältnisse des Fliehkraftpendels integrierbar sind.
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Zur Lösung der Aufgabe 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 schließt der Trägerflansch einstückig umfangsseitig zwischen benachbarten Pendelmassenpaketen positionierte Wuchtstege ein, in denen zumindest eine Ausnehmung eingebracht ist, in die bei Bedarf ein Wuchtelement eingesetzt werden kann.
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Die Lösung zeigt ein vereinfachtes Wuchtkonzept für das Auswuchten des Fliehkraftpendels, mit dem vorteilhaft eine große Wuchtkapazität ohne negativen Einfluss auf die Performance des Fliehkraftpendels erzielbar ist.
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Dabei berücksichtigt die Anordnung des radial nach außen stehenden Wuchtsteges zwischen den Pendelmassen die Einbaugeometrien, so dass die vorgesehenen Maßnahmen bauraumneutral sowie fertigungstechnisch einfach und für eine Serienkonstruktion kostengünstig realisierbar sind. Jeder Wuchtsteg besitzt eine Aufnahme bzw. Bohrung. Damit besteht die Möglichkeit je nach Bedarf, eine Wuchtmasse oder einen Wuchtkörper oder auch mehrere Wuchtmassen gezielt in der Zone bzw. der Richtung der größten Unwucht zu positionieren.
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Mit dem Kundenanforderungen entsprechenden Wuchtkonzept kann damit ein strukturell und/oder funktionell optimiertes, die Betriebssicherheit verbesserndes Fliehkraftpendel realisiert werden. Weiterhin ist die Wuchtsteganordnung in den allgemein in Kraftfahrzeugen vorherrschenden, beengten Bauraumverhältnisse bzw. individuellen Einbaugeometrien integrierbar, wobei die vorgesehenen Maßnahmen fertigungstechnisch einfach und kostengünstig realisierbar sind.
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Gemäß der Lösung sind die Wuchtstege bereits Bestandteil des vorgefertigten Trägerflansches, so dass beispielsweise ein Bohren in den Trägerflansch nach erfolgtem Zusammenbau des Fliehkraftpendels entfällt. Somit wird ein negativer Einfluss auf die Funktion bzw. ein Ausfall des Fliehkraftpendels durch Bohrspäne wirksam unterbunden.
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Diese mit geringem Aufwand umsetzbare Maßnahme vereinfacht das beispielsweise durch ein Verpressen fixierte Wuchtelement, so dass sich das Auswuchten vereinfacht und schnell und effizient erfolgen kann. Mit dem Wuchtkonzept kann somit ein funktional verbessertes Fliehkraftpendel realisiert werden, wobei das vorgesehene Wuchtkonzept bauraumneutral sowie fertigungstechnisch einfach und für eine Serienkonstruktion kostengünstig realisierbar ist.
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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 verbessern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen den Pendelmassen die von dem Trägerflansch umfangsseitig ausgehenden, radial nach außen gerichteten, jeweils beabstandeten Wuchtstege in einer Gruppe angeordnet sind.
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Ferner ist vorgesehen, dass an dem Trägerflansch des Fliehkraftpendels zwei um 180° zueinander versetzte Pendelmassenpakete beweglich angeordnet sind. Zwischen den Aufnahmen für die Pendelmassenpakete sind an dem Trägerflansch einstückig mehrere gleich oder abweichend voneinander dimensionierte Wuchtstege angeordnet. Alternativ dazu bietet sich beispielsweise die Anordnung von drei Pendelmassenpaketen an, die jeweils um 120° zueinander versetzt positioniert sind.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in jedem Wuchtsteg zumindest eine bevorzugt als Bohrung ausgeführte Ausnehmung eingebracht ist, die zur Aufnahme von einem auch Wuchtmasse oder Wuchtkörper genannten Wuchtelement bestimmt ist. Das vorzugsweise form- und kraftschlüssig durch Verpressen oder alternativ stoffschlüssig fixierte Wuchtelement kann somit gezielt, dauerfest so in Richtung der größten Unwucht positioniert werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die für die Wuchtelemente oder Wuchtgewichte bestimmten Ausnehmungen in den Wuchtstegen 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, wird das Auswuchten weiter vereinfacht. Alternativ dazu schließt das Wuchtkonzept weiterhin Wuchtstege ein, deren Ausnehmungen in voneinander abweichenden Teilkreisen angeordnet sind.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass Nieten als Wuchtelemente zum Auswuchten des Fliehkraftpendels in den Wuchtsteg 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. Weiterhin ist vorgesehen, als Wuchtelement alternativ zu Nieten auch Wuchtstifte zu verwenden, die kraftschlüssig in den zugehörigen Wuchtbohrungen eingepresst sind.
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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 radial oberhalb der Pendelmassen der Pendelmassenpakete positioniert sein.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, 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 Wuchtsteg des Trägerflansches anzuordnen. Dazu weist der Steg ausgehend von der für die Wuchtgewichte bestimmten Aufnahme eine deutlich geringere Breite auf.
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Die Herstellung der für die Aufnahme der Wuchtelemente bestimmten Wuchtstege erfolgt vorteilhaft gemeinsam mit dem Herstellungsprozess des Trägerflansches. Für die Herstellung des Trägerflansches aus einem metallischen Stahlblech eignet sich insbesondere ein spanloses, auch für große Stückzahlen kostengünstiges Umformverfahren oder Formstanzen.
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Ferner ist für die Montage des Fliehkraftpendels vorgesehen, dass nach einem Unterzusammenbau von Einzelkomponenten des Sekundärteils, das den Trägerflansch, eine Abtriebsnabe sowie eine Tellerfedermembran einschließt, das Auswuchten des Fliehkraftpendels vorgesehen ist. Vorteilhaft kann das Fliehkraftpendel inklusive aller Bauteile des Sekundärteils gewuchtet werden, da der auch Wuchtteilkreis genannte Teilkreis der Wuchtelemente einen Außendurchmesser der Tellerfedermembran übertrifft.
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Nachfolgend wird die Lösung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Übereinstimmende Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:
- 1: im Halbschnitt einen aus dem Stand der Technik bekannten Drehschwingungsdämpfer mit integriertem Fliehkraftpendel;
- 2: einen Ausschnitt einer Ausführungsform von einem Fliehkraftpendel;
- 3: in einer Einzelteilzeichnung den Trägerflansch des in 2 gezeigten Fliehkraftpendels.
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In der 1 ist in einem Halbschnitt ein als Zweimassenschwungrad 1 aufgebauter Drehschwingungsdämpfer gezeigt, der 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 den Federkräften 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 in dem Zweimassenschwungrad 1 integriertes 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 10 umfasst einen Trägerflansch 9, der zur Aufnahme von mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelmassenpaketen 11 bestimmt ist. Jedes Pendelmassenpaket 11 besteht aus zwei beidseitig von dem Trägerflansch 9 positionierten, gleich dimensionierten Pendelmassen 12, 13, die durch ein Koppelelement 14 verbunden sind, welches in einer auch 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. Außenseitig ist die Tellerfedermembran 18 über einen Dichtring 20 an der Innenseite des Deckelelementes 5 kraftschlüssig abgestützt.
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Die 2 zeigt eine Ausführungsform von dem Fliehkraftpendel 10, an dessen Trägerflansch 9 zwei um 180° zueinander versetzt positionierte Pendelmassenpakete 11 angeordnet sind. Dabei sind deren Pendelmassen 12, 13 jeweils über ein Koppelelement 14 (gezeigt in 1) zu einem Pendelmassenpaket 11 zusammengefügt und mittels in Pendelbahnen eingesetzten Laufrollen 17 gegenüber dem Trägerflansch 9 beweglich geführt. Zwischen den für die Koppelelemente 14 bestimmten Flanschaussparungen 15 ist der Trägerflansch 9 einstückig mit mehreren gleich dimensionierten, sternförmig angeordneten Wuchtstegen 21 versehen, die jeweils umfangsseitig voneinander beabstandet sind. Jeder Wuchtsteg 21 weist am freien Ende eine, bevorzugt als Bohrung ausgeführte Ausnehmung 22 auf, die zur Aufnahme eines auch Wuchtmasse genannten Wuchtelementes 23 bestimmt ist. Damit ist das beispielsweise als Niet oder Stift ausgeführte und in die Ausnehmung eingepresste Wuchtelement 23 in einer Zone positioniert, in der die Unwucht wirksam beeinflussbar ist.
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Die Abmessung bzw. die Formgebung des Wuchtelementes 23 wie beispielsweise der Durchmesser von dem Setzkopf und dem Schließkopf und/oder eine Höhe H von dem Niet können in Abhängigkeit von der auszuwuchtenden Unwucht ausgewählt werden. Aufgrund der großen Anzahl von Wuchtstegen 21 ermöglicht es das Auswuchtkonzept, je nach Erfordernis ein Wuchtelement 23 oder mehrere Wuchtelemente 23 zur Erzielung einer optimalen Auswuchtung exakt in der Zone der größten Unwucht, der Ausnehmung 22, zu positionieren. Die Wuchtstege 21 einschließlich der in einem gemeinsamen Teilkreis und damit gleichen radialen Abstand zur Drehachse 4 des Fliehkraftpendels 10 angeordneten Ausnehmungen 22 werden im Herstellungsprozess des Trägerflansches 9 eingebracht, so dass nach erfolgtem Zusammenbau, der Montage des Fliehkraftpendels 10, kein Bohren erforderlich ist.
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Die 3 zeigt den Trägerflansch 9 in einer Einzelteilzeichnung und verdeutlicht weitere Details. Die zur Aufnahme des Koppelelementes 14 bestimmten Flanschaussparungen 15 wie auch die für die Wuchtstege 21 vorgesehenen Bereiche sind im Wechsel und jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet. Zur Darstellung eines gewichtsoptimierten Trägerflansches 9 ist jeder Wuchtsteg 21 jeweils von der Ausnehmung 22 ausgehend in Richtung der Drehachse 4 auf eine Breite B reduziert.
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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
- Wuchtsteg
- 22
- Ausnehmung
- 23
- Wuchtelement
- B
- Breite vom Wuchtsteg
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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 [0005]
- DE 102016220911 A1 [0006]
