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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, mit dessen Hilfe ein einer Drehunförmigkeit in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugt werden kann, um die Drehunförmigkeit zu dämpfen.
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Aus
DE 10 2017 111 749 A1 ist ein Fliehkraftpendel bekannt, bei dem eine über in entsprechenden Laufbahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse vorgesehen ist, die bei einer Drehzahlschwankung ein der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehzahlschwankung erzeugen kann. Die an verschiedenen Axialseiten des Trägerflanschs vorgesehenen und einander gegenüberliegenden Pendelmassen sind über separate Niete miteinander vernietet.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Herstellungskosten für Fliehkraftpendel zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein kostengünstig herstellbares Fliehkraftpendel ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse drehbaren und mit der Antriebswelle koppelbaren Trägerflansch, einer relativ zu dem Trägerflansch pendelbar geführten und einer ersten Axialseite des Trägerflanschs zugewandte ersten Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und einer relativ zu dem Trägerflansch pendelbar geführten und einer von der ersten Axialseite weg weisenden zweiten Axialseite des Trägerflanschs zugewandte zweiten Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, wobei die erste Pendelmasse mit der zweiten Pendelmasse über eine Nietverbindung bewegungsfest miteinander verbunden sind, wobei die Nietverbindung einstückig von der ersten Pendelmasse und/oder von der zweiten Pendelmasse ausgebildet ist.
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Durch die einstückige Ausgestaltung der Nietverbindung mit der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse kann ein separater Niet eingespart werden, wodurch die Bauteileanzahl und die Herstellungskosten sinken können. Anstelle separater Niete kann die Nietverbindung als Teil der mindestens einen Pendelmasse werkzeugfallend mit den Pendelmassen ausgestaltet sein. Hierbei wird die Erkenntnis ausnutzt, dass die jeweilige Pendelmasse aus einem Stahl und/oder einer Mehrzahl an Metallblechen hergestellt sein kann, so dass es leicht möglich ist durch eine, vorzugsweise spanlose, Bearbeitung der Pendelmasse, insbesondere während die Pendelmasse aus einem Halbzeug erzeugt wird, einen beim Vernieten plastisch zu verformenden Teil der Nietverbindung vorzusehen. Beispielsweise kann ein Materialbereich der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse in axialer Richtung abstehen, wodurch der abstehende Materialbereich als Nietschaft dienen kann, dessen freies Ende beim Vernieten mit der anderen Pendelmasse zu einem Schließkopf plastisch verformt werden kann. Alternativ kann die Nietverbindung durch Durchsetzfügen („Clinchen“) hergestellt werden, indem der abstehende Materialbereich zusammen mit der anderen Pendelmasse umgeformt wird. Durch die einstückige Ausgestaltung der Nietverbindung mit der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse sind die Bauteileanzahl und die Herstellungskosten gesenkt, so dass ein kostengünstig herstellbares Fliehkraftpendel ermöglicht ist.
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Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment des Kraftfahrzeugmotors wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf, in denen ein insbesondere als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement geführt sein kann. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laufrollen vorgesehen, die jeweils an einer Laufbahn des Trägerflanschs und einer Pendelbahn der Pendelmasse geführt sind. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an dem Trägerflansch geführt. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Beispielsweise sind zwei über insbesondere als Abstandsbolzen ausgestaltete Bolzen oder Niete miteinander verbundene Pendelmassen vorgesehen, zwischen denen in axialer Richtung des Drehschwingungsdämpfers der Trägerflansch positioniert ist.
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Insbesondere weisen die erste Pendelmasse eine Nietöffnung und die zweite Pendelmasse eine auf die erste Pendelmasse zu in axialer Richtung abstehende Warze auf, wobei insbesondere die Warze der zweiten Pendelmasse mit der Nietöffnung der ersten Pendelmasse durch eine plastische Verformung der Warze zu einem Schließkopf vernietet ist. Die Warze kann durch einen aus dem übrigen Material der zweiten Pendelmasse herausgestellten Materialbereich ausgebildet sein und als Nietwarze einen Nietschaft ausbilden, dessen freies Ende zu einem Schließkopf der Nietverbindung plastisch umgeformt werden kann. Wenn die Materialdicken der zu dem Trägerflansch weisenden Bauteile der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse unterschiedlich dick sein sollten, ist die Warze vorzugsweise in dem dickeren Bauteil ausgebildet, so dass die Warze eine möglichst große Erstreckung in axialer Richtung des Fliehkraftpendels aufweisen kann. Insbesondere kann die in axialer Richtung des Fliehkraftpendels verlaufende Nietwarzenhöhe im Wesentlichen der Materialdicke des Trägerflanschs entsprechen oder sogar darüber hinausgehen, so dass die erste Pendelmasse mit der zweiten Pendelmasse ohne ein separates zwischengeschaltetes Bauteil miteinander vernietet werden können. In der ersten Pendelmasse braucht nur die Nietöffnung vorgesehen zu sein, damit die Warze an der von der zweiten Pendelmasse weg weisenden Axialseite der ersten Pendelmasse zur Herstellung der Nietverbindung zu einem Schließkopf verformt werden kann. Wenn die Nietverbindung durch Durchsetzfügen hergestellt wird, ist es möglich die Nietöffnung einzusparen, wodurch sich im Vergleich zu einer eingebrachten Nietöffnung eine entsprechend höhere träge Masse für die erste Pendelmasse ergeben kann.
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Vorzugsweise ist die Nietöffnung in einer Senkung der erste Pendelmasse vorgesehen, wobei insbesondere in der Senkung die Materialdicke der ersten Pendelmasse geringer als in der übrigen ersten Pendelmasse ist. Die jeweilige Pendelmasse kann eine vergleichsweise große axiale Dicke aufweisen, um ein ausreichend großes Massenträgheitsmoment für die beabsichtigte Dämpfungswirkung bereitstellen zu können. Durch die in der ersten Pendelmasse vorgesehene Senkung ist es nicht erforderlich, dass sich die axial abstehende Warze der zweiten Pendelmasse über die gesamte maximale Materialdicke der ersten Pendelmasse erstreckt. Stattdessen ist es ausreichend, wenn der durch die Senkung ausgebildete dünnere Bereich der ersten Pendelmasse, insbesondere um die Nietöffnung herum, gerade ausreichend ist, um eine ausreichende Festigkeit für die Nietverbindung bereitzustellen. Wenn die Nietverbindung durch Durchsetzfügen hergestellt wird, ist sogar eine besonders geringe Dicke im Bereich der Senkung ausreichend. Dies ermöglicht es die Warze auch aus einem Material mit einer dünneren Materialdicke herausstellen zu können. Insbesondere kann eine typische Materialdicke für eine Pendelmasse ausreichend sein, um eine Warze mit einer axialen Erstreckung zu erzeugen, welche die axiale Dicke des Trägerflanschs durch ein im Trägerflansch ausgebildetes Durchgangsfenster hindurch überbrücken kann.
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Besonders bevorzugt weist die erste Pendelmasse einen zumindest teilweise in ein Durchgangsfenster des Trägerflanschs axial eingreifenden ersten Durchstellbereich und/oder die erste Pendelmasse einen zumindest teilweise in das Durchgangsfenster des Trägerflanschs axial eingreifenden zweiten Durchstellbereich auf, wobei die Nietverbindung zumindest teilweise durch den ersten Durchstellbereich und/oder den zweiten Durchstellbereich ausgebildet ist. Der Durchstellbereich kann beispielsweise durch einen abgekröpften Verlauf der jeweiligen Pendelmasse vorgesehen werden, wobei insbesondere die Materialdicke im Durchstellbereich im Wesentlichen der Materialdicke außerhalb des Durchstellbereichs entspricht. Die jeweilige Pendelmasse kann dadurch mit ihrem Durchstellbereich etwas in das entsprechend groß ausgestaltete Durchgangsfenster der Trägerflanschs hineinragen. Eine axial abstehende Warze und/oder durch Durchsetzfügen erzeugter abstehender Bereich der zweiten Pendelmasse kann dadurch leicht weit genug in die erste Pendelmasse hinein abstehen, um eine formschlüssige und insbesondere unlösbare Verbindung herzustellen. Zudem kann durch den in das Durchgangsfenster eingesetzten Durchstellbereich der jeweiligen Pendelmasse bereits eine Grobzentrierung erfolgen, welche die Montage des Fliehkraftpendels erleichtert.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der erste Durchstellbereich an der zweiten Pendelmasse und/oder der zweite Durchstellbereich an der ersten Pendelmasse axial anliegt. Durch den kontaktierenden Durchstellbereich kann eine axiale Relativlage der außerhalb des mindestens einen Durchstellbereichs liegenden Anteile der Pendelmassen zueinander vorgegeben werden, ohne dass hierzu ein zusätzlicher zwischen den Pendelmassen verklemmter Stufenbolzen oder sonstiges Abstandselement erforderlich wäre. Die Bauteileanzahl kann dadurch weiter reduziert werden.
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In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse durch mindestens ein Abstandselement, insbesondere ein Stufenbolzen, auf einem definierten Axialabstand beabstandet positioniert sind, wobei die Nietverbindung zumindest anteilig das Abstandselement zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse verklemmt. Das Abstandselement braucht dadurch nicht separat mit der ersten Pendelmasse und/oder mit der zweiten Pendelmasse befestigt, insbesondere vernietet sein. Stattdessen kann die axiale Klemmkraft zur Fixierung des Abstandselements durch die Anpresskräfte der Nietverbindung zwischen den Pendelmassen bereitgestellt werden.
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Insbesondere ist zwischen dem ersten Durchstellbereich und der zweiten Pendelmasse und/oder zwischen dem zweiten Durchstellbereich und der ersten Pendelmasse radial außerhalb der Nietverbindung ein Spalt ausgebildet. Durch den Spalt ist es möglich die über die Nietverbindung miteinander verbundenen Pendelmassen unter einer axialen Vorspannung zu halten. Mit Hilfe dieser Vorspannung kann auch das mindestens eine Abstandselement ausreichend stark verklemmt werden.
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Vorzugsweise weist die erste Pendelmasse mehrere miteinander verbundene erste Pendelbleche und die zweite Pendelmasse mehrere miteinander verbundene zweite Pendelbleche auf, wobei von der ersten Pendelmasse nur das dem Trägerflansch zugewandte innerste erste Pendelblech oder sämtliche erste Pendelbleche und/oder von der zweiten Pendelmasse nur das dem Trägerflansch zugewandte innerste zweite Pendelblech oder sämtliche zweite Pendelbleche in axialer Richtung zur Ausbildung der Nietverbindung und/oder zur Ausbildung eines Durchstellbereichs verformt sind. Die jeweilige Pendelmasse kann kostengünstig durch ein Paket aufeinander gestapelter und miteinander verbundener Pendelbleche hergestellt sein, wobei insbesondere die vorzugsweise identisch geformten Pendelbleche durch Stanzen aus einem Metallblech hergestellt sein können. Wenn alle Pendelbleche einen abgekröpften Durchstellbereich aufweisen, können einander nachfolgende Pendelbleche teilweise ineinander gesteckt werden, wodurch sich eine Grobzentrierung ergibt, welche die Montage erleichtert. Es ist aber auch möglich, dass eine geringere Anzahl an Pendelblechen, insbesondere nur genau ein Pendelblech pro Pendelmasse, den abgekröpften Durchstellbereich aufweisen, so dass die übrigen Pendelbleche als kostengünstige und der Massenfertigung zugängliche Gleichteile ausgestaltet sein können. Für die Ausbildung eines axial abstehenden Materialbereichs, insbesondere eine Warze, ist sowieso nur das zum Trägerflansch weisende innerste der Pendelbleche der zweiten Pendelmasse notwendig und ausreichend. Der Verformungsaufwand der ausgestanzten Pendelbleche kann dadurch gering gehalten werden.
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Besonders bevorzugt ist der Trägerflansch durch Härten verfestigt. Der gehärtete Trägerflansch kann im Wesentlichen in einer scheibenförmigen Radialebene konstanter axialer Dicke ausgebildet sein, ohne dass axial abstehende Teilbereiche vorgesehen sind. Da eine plastische Verformung des Trägerflanschs, ausgenommen von ausgestanzten Teilbereichen, beispielsweise für das Durchgangsfenster, nicht erforderlich ist, braucht der Trägerflansch nicht duktil ausgestaltet zu sein, sondern kann gehärtet sein. Eine axiale Überbrückung kann allein von den Pendelmassen erreicht werden. Durch den gehärteten Trägerflansch kann ein Verschleiß reduziert sein, ohne die Montage der Pendelmassen zu beeinträchtigen.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Drehschwingungsdämpfers,
- 2: eine schematische Schnittansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1 mit einem Fliehkraftpendel in einer Explosionsansicht und
- 3: eine schematische Detailansicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1.
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Der in 1 dargestellte Drehschwingungsdämpfer 10 kann zur Dämpfung von Drehschwingungen in dem Drehmoment einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Drehschwingungsdämpfer 10 ein Fliehkraftpendel 12 auf, das beispielsweise über eine in einer Nabe 14 vorgesehenen Steckverzahnung mit der Antriebswelle der Brennkraftmaschine drehfest verbunden sein kann. Das Fliehkraftpendel 12 weist einen mir der Nabe 14 vernieteten, gehärteten und im Wesentlichen scheibenförmigen Trägerflansch 16 auf, an dessen jeweiligen Axialseiten erste Pendelmassen 18 und zweite Pendelmassen 20 pendelbar geführt vorgesehen sind, wobei insbesondere mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte erste Pendelmassen 18 und zweite Pendelmassen 20 jeweils hintereinander vorgesehen sind. Jeweils einander axial gegenüberliegende erste Pendelmassen 18 und zweite Pendelmassen 20 sind über mindestens eine durch ein Durchgangsfenster 22 des Trägerflanschs 16 hindurch verlaufende Nietverbindung 24 miteinander verbunden.
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Wie in 2 dargestellt ist, kann die Nietverbindung 24 durch eine axial abstehende Warze 26 der zweiten Pendelmasse 20, die in eine Nietöffnung 28 der ersten Pendelmasse 18 eingesetzt ist, ausgebildet werden. Das aus der Nietöffnung 28 heraus abstehende freie Ende der Warze 26 kann zu einem Schließkopf plastisch verformt sein. Die Nietöffnung 28 kann hierbei in einer Senkung 30 der ersten Pendelmasse 18 vorgesehen sein, so dass die axiale Erstreckung der Warze 26 für die Ausbildung der Nietverbindung 24 ausreicht.
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Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, kann die erste Pendelmasse 18 einen abgekröpften ersten Durchstellbereich 32 aufweisen, in dem auch die Senkung 30 mit der Nietöffnung 28 vorgesehen ist. Die zweite Pendelmasse 20 weist einen abgekröpften zweiten Durchstellbereich 34 auf. Der erste Durchstellbereich 32 und der zweite Durchstellbereich 34 greifen etwas in das Durchgangsfenster 22 des Trägerflanschs 16 ein. Zwischen dem ersten Durchstellbereich 32 und dem zweiten Durchstellbereich 34 ist ein Spalt S ausgebildet, so dass die Nietverbindung 24 eine axiale Vorspannung zwischen der ersten Pendelmasse 18 und der zweiten Pendelmasse 20 aufbringen kann, beispielsweise um ein Abstandselement zwischen der ersten Pendelmasse 18 und der zweiten Pendelmasse 20 zu verklemmen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Fliehkraftpendel
- 14
- Nabe
- 16
- Trägerflansch
- 18
- erste Pendelmasse
- 20
- zweite Pendelmasse
- 22
- Durchgangsfenster
- 24
- Nietverbindung
- 26
- Warze
- 28
- Nietöffnung
- 30
- Senkung
- 32
- erster Durchstellbereich
- 34
- zweiter Durchstellbereich
- S
- Spalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017111749 A1 [0002]