-
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger und an diesem über den Umfang verteilt und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers pendelfähig aufgenommenen Pendelmassen, wobei die Pendelbahn durch zwei in Umfangsrichtung beabstandete, zwischen dem Pendelmassenträger und jeweils einer Pendelmasse angeordneten Pendellagern vorgegeben ist und wobei die Pendellager aus jeweils einer Laufbahn in dem Pendelmassenträger und jeweils einer Laufbahn in der Pendelmasse und einer auf den Laufbahnen abwälzenden Pendelrolle gebildet sind.
-
Fliehkraftpendel sind aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen hinreichend bekannt. Hierbei ist um eine Drehachse beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes oder dergleichen ein Pendelmassenträger verdrehbar aufgenommen. An dem Pendelmassenträger sind über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet, die in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse an dem Pendelmassenträger entlang einer vorgegebenen Pendelbahn pendelfähig aufgehängt sind. Durch diese pendelnde Aufhängung bilden die Pendelmassen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger, indem die Pendelmassen durch entsprechende Auslenkung entlang der Pendelbahn dem Antriebsstrang während Drehmomentspitzen Energie entziehen und bei Drehmomentminima zuführen.
-
Beispielsweise können - wie aus der Druckschrift
WO2014/082629 A1 bekannt - axial zwischen zwei Seitenteilen, die den Pendelmassenträger bilden, über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sein. Alternativ können - wie aus der Druckschrift
DE 10 2012 221 949 A1 bekannt - Pendelmassenteile beidseitig des Pendelmassenträgers angeordnet sein. Axial gegenüber liegende Pendelmassenteile sind dabei mittels Verbindungsmitteln miteinander zu Pendelmassen verbunden, wobei die Verbindungsmittel entsprechend ausgesparte Ausnehmungen des Trägerteils durchgreifen. Weiterhin können - wie aus der Druckschrift
DE 10 2013 214 829 A1 bekannt - Pendelmassen in Ausschnitten des Pendelmassenträgers auf axialer Höhe aufgenommen sein, so dass die Laufbahnen eines Pendellagers jeweils radial übereinander angeordnet sind.
-
Ein Fliehkraftpendel kann - wie beispielsweise anhand der oben genannten Druckschriften
WO2014/082629 A1 ,
DE 10 2012 221 949 A1 offenbart - an einem Einmassenschwungrad, beispielsweise einem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad vorgesehen sein. Wie beispielsweise aus den Druckschriften
WO2014/023303 A1 und
DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift
WO2014/114 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift
EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein. Hierbei ist die Isolationswirkung neben dem Schwingwinkel von der Masse der Pendelmassen abhängig. Die räumliche Ausbildung der Pendellager, insbesondere von die Laufbahnen bildenden Ausschnitten ist in den Pendelmassen und insbesondere in dem Pendelmassenträger begrenzt, so dass verbleibende Stanzquerschnitte zwischen Ausnehmungen gering und damit bezüglich der auftretenden Belastungen grenzwertig ausgebildet werden müssen oder die zur Drehschwingungsisolation erforderliche Ausdehnung der Pendelbahnen nur in unvollständiger Weise umgesetzt werden können.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Fliehkraftpendels. Insbesondere soll ein Fliehkraftpendel vorgeschlagen werden, welches bei vorgegebenem Bauraum verbesserte Eigenschaften aufweist.
-
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
-
Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält einen um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger und über den Umfang verteilt an diesem in einer Ebene senkrecht zur Drehachse pendelnd aufgehängte Pendelmassen. Die Pendelmassen sind dabei exzentrisch zur Drehachse pendelnd mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager aufgehängt und nehmen unter Fliehkrafteinwirkung ihre Arbeitsposition wie Nullposition oder Neutrallage ein, die durch auftretende Drehschwingungen unter Energieaufnahme verstimmt wird, so dass ein tilgender Effekt auftritt. Die Pendellager sind hierbei aus komplementär zueinander ausgebildeten Laufbahnen in der Pendelmasse und in dem Pendelmassenträger gebildet, auf denen jeweils ein Wälzkörper, beispielsweise eine Pendelrolle abwälzt. Die Pendellager bilden dabei eine Pendelbewegung entlang einer vorgegebenen Pendelbahn ab, die kreisbogenförmig oder in nahezu jeder beliebigen Form ausgebildet, beispielsweise gegenüber der Kreisbogenform so verstimmt, beispielsweise endseitig mit verringertem Radius versehen sein kann, dass Anschläge der Pendelmassen an den maximalen Schwingwinkeln unwahrscheinlich sind. Die Pendellager werden beispielsweise mittels Ausnehmungen in dem Pendelmassenträger und in den Pendelmassen dargestellt, wobei an den Ausnehmungen entsprechend ausgebildete Laufbahnen vorgesehen sind, auf denen die Laufbahnen übergreifende Wälzkörper wie Pendelrollen oder dergleichen abwälzen.
-
Es wird dabei vorgeschlagen, die radial gegenüberliegenden Laufbahnen eines Pendellagers bezüglich ihrer Wirkung auf die Pendelbewegung asymmetrisch auszubilden. Dies bedeutet, dass bei einem von einer Neutrallage mit diametral gegenüberliegenden Wälzpunkten abweichenden Schwingwinkel der Pendelmassen zwischen den Normalen der Wälzpunkte ein vorgegebener Winkel eingestellt ist. Mit anderen Worten weist der auf dem Durchmesser der Pendelrolle liegende Wälzpunkt gegenüber dem anderen Wälzpunkt einen an der Mittelachse der Pendelrolle angelegten Winkel zum Durchmesser auf. Unter Wälzpunkt ist dabei die axiale Linienberührung der Pendelrollen an den Laufbahnen parallel zu der um die Mittelachse drehenden Pendelrolle zu verstehen.
-
Der Winkel wie Reibwinkel kann dabei so bemessen sein, dass ein Rutschen der Pendelrollen bei radialer Belastung der Pendelmassen unter Fliehkrafteinwirkung noch nicht stattfindet. Dabei addieren sich die Bahnkrümmungen der Laufbahnen und bilden die für die vorgegebene Schwingungsordnung des Fliehkraftpendels maßgebliche Pendelbahn. Dabei kann je nach beispielsweise durch Bauraumvorgaben gegebene Anforderungen die Laufbahn des Pendelmassenträger oder der Pendelmassen eine höhere Bahnkrümmung aufweisen als die radial gegenüberliegende Laufbahn. Durch die vorgeschlagene Maßnahme kann abhängig von der Anwendungssituation bei denselben Ausgangsbedingungen wie beispielsweise vorgegebenem Bauraum gegenüber einem Fliehkraftpendel mit symmetrischer Auslegung der Laufbahnen beispielsweise ein höherer Radialhub der Pendelmassen, eine Erhöhung der Bauteilfestigkeit beziehungsweise Verbesserung der Stanzgeometrie, eine Verbesserung des Trageverhaltens der Pendelrolle und damit eine erhöhte Verschleißfestigkeit, eine Erniedrigung der Flächenpressung bei unterschiedlichen Blechdicken des Pendelmassenträgers und/oder eine verbesserte Einstellung der Neutrallage der Pendel nach dem Start der Brennkraftmaschine eines Antriebsstrangs mit dem vorgeschlagenen Fliehkraftpendel erzielt werden.
-
Die in Umfangsrichtung beabstandeten Pendellager einer Pendelmasse bilden dabei eine bifilare Aufhängung der Pendelmassen im Sinne eines Fadenpendels ab. Hierbei kann eine einer parallelen Anordnung der Pendelfäden entsprechende Pendelbewegung vorgesehen sein. Bevorzugt wird eine einer trapezförmigen Anordnung der Pendelfäden entsprechende Pendelführung vorgeschlagen, bei der die Pendelmassen zusätzlich während der Pendelbewegung eine Eigenrotation ausführen, so dass eine zusätzliche Massenträgheit und damit eine verbesserte Isolationswirkung vorgesehen werden kann.
-
Die Laufbahnen der Pendelmassen können axial beabstandet zu den Laufbahnen des Pendelmassenträgers angeordnet sein, wobei die Pendelrolle eines Pendellagers jeweils die Laufbahnen der Pendelmassen und des Pendelmassenträgers axial übergreift. Hierzu kann in einer vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Fliehkraftpendels der Pendelmassenträger aus zwei Scheibenteilen gebildet sein, wobei die Pendelmassen axial zwischen zwei axial erweiterten Bereichen der Scheibenteile angeordnet sind. Hierbei sind die Pendellager jeweils zwischen den Scheibenteilen und den Pendelmassen ausgebildet. Dabei wälzen die die Ausnehmungen der Scheibenteile und der Pendelmassen übergreifenden Pendelrollen auf den an den Ausnehmungen vorgesehenen Laufbahnen ab.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Fliehkraftpendels sind jeweils axial gegenüber an den beiden Seiten eines als Pendelflansch ausgebildeten Pendelmassenträgers Pendelmassenteile angeordnet. Diese Pendelmassenteile sind mittels eines Ausnehmungen des Pendelflanschs durchgreifender Verbindungsmittels wie beispielsweise Zwischenscheiben, Abstandsbolzen oder dergleichen zu einer Pendelmasse verbunden.
-
Die Pendelrollen der Pendellager können bei diesen Ausführungsformen mit axial benachbarten Laufbahnen an auf den Laufbahnen abwälzenden Wälzflächen denselben Durchmesser aufweisen und die Laufbahnen bezüglich ihrer Krümmung unterschiedliche Radien aufweisen. Zwischen den einzelnen Laufbahnen können die Pendelrollen radial erweiterte, umlaufende Führungsborde aufweisen.
-
Alternativ können die Pendelrollen in axiale Richtung gestuft ausgebildet sein und auf den Laufbahnen abwälzende Wälzflächen der Pendelrolle unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Eine Ausbildung einer asymmetrischen Bahnkrümmung der Laufbahnen erfolgt dabei unter Berücksichtigung der Bahnkrümmungen. Dies bedeutet, dass die den Durchmesserunterschieden geschuldeten unterschiedlichen Bahnkrümmungen der Laufbahnen bei gestufter Pendelrolle nur dann als asymmetrische Bahnkrümmungen zu betrachten sind, wenn bei den vorgeschlagenen Ausführungsformen bei entlang der Pendelbahn ausgelenkten Pendelmassen ein Winkel zwischen den Normalen der Wälzpunkte eingestellt ist.
-
Alternativ zu einer axial benachbarten Ausbildung der Laufbahnen der Pendelmassen und des Pendelmassenträgers eines Pendellagers können die Pendelmassen in Ausnehmungen des Pendelmassenträgers auf axial gleicher Höhe aufgenommen sein. Dies bedeutet, dass die Laufbahnen eines Pendellagers auf axialer gleicher Höhe radial übereinander angeordnet sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Fliehkraftpendels kann hierbei ein als Pendelflansch ausgebildeter Pendelmassenträger Ausnehmungen aufweisen, die so groß dimensioniert sind, dass in diesen auf axialer Höhe Pendelmassen pendelfähig untergebracht werden können, wobei die Laufbahnen eines Pendellagers jeweils radial übereinander auf gleicher axialer Höhe angeordnet sind. Beidseitig der Pendelmassen können beispielsweise zur Erhöhung der Masse der Pendelmasse und/oder axialer Stütze den Pendelflansch radial übergreifende Bleche und/oder Zusatzmassen vorgesehen sein. Der Winkel zwischen den Normalen der Wälzpunkte kann abhängig von einem Reibwert zwischen den Wälzpunkten und den Laufbahnen eingestellt sein. Beispielsweise kann der Winkel zwischen 1 ° und 25°, bevorzugt zwischen 2° und 22,6° betragen und abhängig davon sein, ob das Fliehkraftpendel nass oder trocken betrieben wird, auf den Laufbahnen Stahl/Stahl-Wälzkontakte eingestellt sind und/oder ob Laufbahnen und/oder Pendelrollen beschichtet sind. Beispielsweise werden bei einem Reibwert von µ = 0,05 Winkel von maximal 6,0°, bevorzugt 5,5°, bei einem Reibwert von µ = 0,1 Winkel von maximal 12°, bevorzugt 11, 5°, bei einem Reibwert von µ = 0,2 Winkel von maximal 23,0°, bevorzugt 22,5° eingestellt. Hierbei kann der Durchmesser der Pendelrolle beispielsweise 10,0 mm betragen.
-
Je nach Bauraumverhältnissen, geforderten Stanzquerschnitten und dergleichen kann ein Verhältnis zwischen den Radien symmetrischer Laufbahnen zu den asymmetrisch eingestellten Laufbahnen kleiner 1,0 und größer 0,7, bevorzugt größer 0,8 betragen. Dies bedeutet, dass innerhalb der asymmetrischen Ausbildung der Laufbahnen eine Änderung der Bahnkrümmungen der gegenüberliegenden Laufbahnen gegenüber symmetrischen, das heißt mit denselben Bahnkrümmungen ausgebildeten Laufbahnen, ausgebildeten Laufbahnen in dem vorgeschlagenen Verhältnis erfolgen kann. Hierbei kann nach radial außen beispielsweise in dem Pendelmassenträger eine flachere Bahnkrümmung der Laufbahnen als die Bahnkrümmung der nach radial innen gekrümmten Laufbahnen der Pendelmassen oder umgekehrt vorgesehen sein. Hierbei ist die jeweilige Pendelbahn eines Pendellagers abhängig von dem Winkel mittels Abstimmung der unterschiedlichen Radien aufeinander vorgegeben.
-
Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel kann als separate Einrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet, beispielsweise an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine beispielsweise in Form eines Einmassenschwungrads aufgenommen sein. Hierbei bilden der Pendelmassenträger und die Pendelmassen die Schwungmasse und nehmen beispielsweise an einer Gegendruckplatte eine Kupplungsdruckplatte einer Reibungskupplung auf. Alternativ oder zusätzlich kann das vorgeschlagene Fliehkraftpendel in eine Antriebsstrangvorrichtung des Antriebsstrangs integriert sein. Beispielsweise kann zumindest ein vorgeschlagenes Fliehkraftpendel in einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, eine Kupplungsscheibe, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, eine Reibungskupplung, eine Doppelkupplung und/oder dergleichen integriert sein.
-
Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Pendellagers eines Fliehkraftpendels in Neutrallage und
- 2 das Pendellager der 1 bei ausgelenkter Pendelmasse.
-
Die 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail eines Fliehkraftpendels. Zur Ausbildung von Fliehkraftpendeln in nicht abschließendem Umfang wird auf den genannten Stand der Technik verwiesen.
-
Die 1 zeigt eines von zwei eine Pendelmasse an einem Pendelmassenträger aufnehmenden Pendellagern 1 mit den radial gegenüberliegenden Laufbahnen 2, 3 und der auf diesen abwälzenden Pendelrolle 4 in Neutrallage. Unter Neutrallage ist die fehlende Verlagerung der Laufbahnen 2, 3 gegeneinander zu verstehen.
-
Die Pendelbahn der Pendelmassen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers bei vorhandenen Drehschwingungen und die Einstellung der Schwingungsordnung des Fliehkraftpendels sind mittels der Bahnkrümmungen der Laufbahnen 2, 3 vorgegeben. Die Wälzfläche 5 der Pendelrolle 4 wälzt dabei auf den Laufbahnen 2, 3 ab.
-
Die Laufbahnen 2, 3 sind asymmetrisch ausgebildet, das heißt der in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Radius R1 der radial unteren Laufbahn 2 ist größer als der Radius R2 der radial äußeren Laufbahn 3. Je nach geometrischer Ausbildung der Pendellager und Anordnung des Schwerpunkts der Pendelmassen können die radial äußeren Laufbahnen 3 dem Pendelmassenträger oder der Pendelmasse und die Laufbahnen 2 entsprechend dem anderen Bauteil zugeordnet sein.
-
In der Neutrallage des gezeigten Ausführungsbeispiels liegen die Normalen N1, N2 des Wälzkontakts zwischen der Pendelrolle 4 und den Laufbahnen 2, 3 aufeinander, so dass auch die Wälzpunkte W1, W2 auf einer Geraden liegen. Als Wälzpunkte W1, W2 sind dabei die Linienberührungen der Pendelrolle 4 entlang der Mittelachse M als Drehachse der Pendelrolle 4 während einer Verlagerung der Pendelmasse gegenüber dem Pendelmassenträger an der durch Laufbahnen 2, 3 vorgegebenen Pendelbahn zu verstehen.
-
Bei einem Durchmesser D der Pendelrolle 4 ist der Bahnabstand L in der Neutrallage gleich dem Durchmesser D. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gilt beispielsweise D = 10 mm, R1 = 17,27 mm und R2 = 13,5 mm.
-
Die 2 zeigt das Pendellager 1 der 1 im ausgelenkten Zustand. Die Pendelmasse ist gegenüber dem Pendelmassenträger entlang der vorgegebenen Pendelbahn verlagert. Dementsprechend vergrößert sich der Bahnabstand L gegenüber dem Durchmesser D der Pendelrolle 4, so dass bei Auftreten einer Schwingbewegung der Pendelmassen sich diese nach radial außen in einen energiereichen Zustand verlagern und Schwingungsenergie aufnehmen. Der Bahnabstand L vergrößert sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf 11, 67 mm. Diese Vergrößerung des Bahnabstands L ist zu unterschiedlichen Abstandsteilen ΔL1, ΔL2 auf die Radien R1, R2, welche im Mittel einem Radius von 15 mm bei symmetrischer Ausbildung der Laufbahnen entsprechen, zurückzuführen.
-
Im Unterschied zu einer symmetrischen Ausbildung der Laufbahnen, fallen infolge der asymmetrischen Ausbildung der Laufbahnen 2, 3 die Normalen N1, N2 der Wälzpunkte W1, W2 auseinander und schließen zwischen sich den Winkel α ein. Der Winkel α ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der verlängerten Normalen N2 und der Normalen N1 an der Mittelachse M abgenommen. Die Asymmetrie der Laufbahnen ist dabei so gewählt, dass abhängig vom Reibwert zwischen den Laufbahnen 2, 3 und der Pendelrolle 4 ein Rutschen der Pendelrolle 4 auf den Laufbahnen 2, 3 vermieden wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α ca. 9°.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Pendellager
- 2
- Laufbahn
- 3
- Laufbahn
- 4
- Pendelrolle
- 5
- Wälzfläche
- D
- Durchmesser
- L
- Bahnabstand
- M
- Mittelachse
- N1
- Normale
- N2
- Normale
- R1
- Radius
- R2
- Radius
- W1
- Wälzpunkt
- W2
- Wälzpunkt
- α
- Winkel
- ΔL1
- Abstandsteil
- ΔL2
- Abstandsteil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2014/082629 A1 [0003, 0004]
- DE 102012221949 A1 [0003, 0004]
- DE 102013214829 A1 [0003]
- WO 2014/023303 A1 [0004]
- DE 102013201981 A1 [0004]
- WO 2014/114280 A1 [0004]
- EP 2600030 A1 [0004]