DE102011100895C5 - Fliehkraftpendel - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Pendelflansch und einer Mehrzahl von über den Umfang verteilt auf beiden Seiten des Pendelflansches angeordneten Pendelmassen, wobei jeweils zwei axial gegenüberliegende Pendelmassen mittels den Pendelflansch durchgreifender Verbindungsmittel miteinander zu Pendelmassenpaaren verbunden sind und die Pendelmassenpaare mittels zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten und auf jeweils einer an den Pendelmassen und im Pendelflansch vorgesehenen Laufbahnen abwälzenden Wälzkörpern begrenzt gegen den Pendelflansch verschwenkbar sind.
- Aus der
DE 10 2009 042 836 A1 ist ein Fliehkraftpendel in einer Drehmomentübertragungseinrichtung bekannt. An einem Pendelflansch sind beidseitig über den Umfang verteilt Pendelmassen begrenzt verschwenkbar angeordnet. Hierzu sind die Pendelmassen mit an Ausschnitten angeordneten Laufbahnen und der Pendelflansch mit komplementären Ausschnitten mit Laufbahnen versehen. Hierbei werden zwei an beiden Pendelflanschseiten gegenüberliegend angeordnete Pendelmassen mittels Verbindungselementen wie Verbindungsbolzen, die die Ausschnitte des Pendelflansches durchgreifen, verbunden und jeweils ein Wälzkörper in die zueinander komplementären Ausschnitte der Pendelmassen und des Pendelflansches mit den entsprechenden Laufbahnen eingelegt. - Zur Begrenzung des Verschwenkwinkels der Pendelmassenpaare sind Anschlagpuffer vorgesehen, die die Verbindungselemente umgeben können und damit vergrößerte Ausschnitte in dem Pendelflansch erfordern, so dass die Ausschnitte für große Schwenkwinkel begrenzt werden müssen. Alternative Anschlagpuffer können Anschläge für die umfangsseitigen Enden der Pendelmassen vorsehen. Hierzu müssen neben einer Verschwenkwinkelbegrenzung die Pendelmassen ausgeschnitten werden, so dass deren Masse und damit deren Tilgungseffekt abnimmt.
- Weiterhin weisen die verwendeten Materialien wie beispielsweise Kunststoff, Kautschuk und dergleichen eine geringe Dauerfestigkeit auf, so dass diese für einen lebensdauerfesten Einsatz entsprechend großflächig dimensioniert werden müssen. Hierdurch geht Bauraum für die Pendelmassen oder infolge großer notwendiger Ausschnitte für die die Verschwenkbewegungen vorgebenden Ausschnitte verloren.
- Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Fliehkraftpendel in vorteilhafter Weise derart weiterzubilden, dass bei kleinen Bauraumanforderungen eine einfache Anschlagsbegrenzung der Pendelmassen bereitgestellt wird.
- Diese Aufgabe wird mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Die Aufgabe wird durch ein Fliehkraftpendel insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Pendelflansch und einer Mehrzahl von über den Umfang verteilt auf beiden Seiten des Pendelflansches angeordneten Pendelmassen gelöst, wobei jeweils zwei axial gegenüberliegende Pendelmassen mittels den Pendelflansch durchgreifender Verbindungsmittel miteinander zu Pendelmassenpaaren verbunden sind, die Pendelmassenpaare mittels zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten und auf jeweils einer an den Pendelmassen und im Pendelflansch vorgesehenen Laufbahnen abwälzenden Wälzkörpern begrenzt gegen den Pendelflansch verschwenkbar sind und eine elastische Begrenzung einer Schwenkbewegung der Pendelmassen mittels einer radial innerhalb der Pendelmassen eine Abstützung für diese bildenden Ringfeder vorgesehen ist.
- Die Ringfeder wird dabei, ohne diese an dem Pendelflansch befestigen zu müssen, von radial innen gegen die Pendelmassen verspannt. Dabei kann die Ringfeder aus einer zu einem Ring geschlossenen Blattfeder gebildet sein. Hierdurch werden die Pendelmassen jeweils gegenseitig gegeneinander verspannt, wenn diese infolge der Pendelbewegung in Umfangsrichtung, die jeweils eine Verkürzung des Abstands gegenüber der Drehachse des Fliehkraftpendels zur Folge hat, gegen die Ringfeder verlagert werden, die um die Drehachse des Fliehkraftpendels angeordnet ist. Eine entsprechend eingestellte Steifigkeit der Ringfeder begrenzt den Weg der Pendelmassen in Umfangsrichtung oder in radiale Richtung. Infolge des gleichzeitig vorhandenen Radialanteils der Pendelbewegung kann ein Anschlagen der Wälzkörper an den die Laufbahnen begrenzenden Ausschnitten vermieden werden, indem ein verschwenkendes Pendelmassenende radial an der Ringfeder abgestützt wird. Alternativ oder zusätzlich erfolgt in besonders vorteilhafter Weise eine Beaufschlagung der Pendelmassen bereits in Umfangsrichtung, wobei an den Pendelmassen in Umfangsrichtung wirksame Mitnahmeelemente ausgebildet sind, die in zu diesen komplementäre Gegenelemente der Ringfeder eingehängt sind. Durch die wesentlich kleineren Ausschnitte für die ohne Anschlagpuffer ausgebildeten Verbindungselemente in dem Pendelflansch können in diesem bei gleichem Bauraumbedarf und statischen Verhältnissen größere Ausschnitte für die Laufbahnen vorgesehen werden, die größere Schwingwinkel der Pendelmassen erlauben. Weiterhin ist die Ringfeder nahezu verschleißfrei, so dass diese die Lebensdauer des Fliehkraftpendels weder einschränkt noch zu Wartungsausfällen führt.
- Dabei kann eine einzige an einer Seite des Pendelflansches angeordnete Ringfeder ausreichend sein, die die an dieser Seite angeordneten Pendelmassen beaufschlagt, wobei die auf der gegenüberliegenden Seite des Pendelflansches angeordneten Pendelmassen jeweils über die Paarbildung gegenüberliegender Pendelmassen in ihrem Schwenkbereich begrenzt werden. Es hat sich jedoch insbesondere zur Ausbildung eines gleichmäßigen Wälzkontakts zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen der Pendelmassen und des Pendelflansches als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn beidseitig des Pendelflansches jeweils eine Ringfeder vorgesehen wird.
- Die Ringfeder ist dabei radial innerhalb von an den Pendelmassen angeordneten Aufnahme- oder Mitnahmeelementen angelegt und weist beispielsweise aus dem Federmaterial ausgestellte Laschen auf, die beidseitig als Bolzen ausgebildete Mitnahmeelemente radial übergreifen, so dass in beide Bewegungsrichtungen der Pendelmassen eine elastische Beaufschlagung durch die Ringfeder erfolgt. Dabei ist die Ringfeder in Umfangsrichtung jeweils zwischen den Mitnahmeelementen zweier benachbarter Pendelmassen bauchförmig nach radial außen erweitert, so dass bei einer Verlagerung der Pendelmassen gegeneinander die bauchförmige Erweiterung eine elastische Gegenkraft ausbildet und benachbarte Pendelmassen im Falle einer gegenphasigen Verschwenkung an einer Kontaktierung gehindert werden und Abstände der Pendelmassen zueinander minimiert werden können. Vorteilhafterweise kann hierdurch die Pendelmasse weiter gesteigert und damit die Tilgungswirkung des Fliehkraftpendels erhöht werden. Weiterhin hat die unabhängig von dem Pendelflansch erfolgende Aufnahme der Ringfeder ausschließlich an den Mitnahmeelementen wie Bolzen der Pendelmassen den Vorteil, dass die Bewegung der Pendelmassen durch die zwischen den Mitnahmeelementen in Umfangsrichtung wirksamen Elastizitäten eine synchronisierende Wirkung auf die Pendelmassen beziehungsweise Pendelmassenpaare aufweist.
- Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel kann bezüglich der Anzahl der über den Umfang verteilten Pendelmassen in einem weiten Bereich an die Erfordernisse der Anwendung angepasst werden. Beispielsweise können auf einer Seite des Pendelflansches zwei bis sechs Pendelmassen, also zwei bis sechs Pendelmassenpaare vorgesehen sein. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer Viererteilung von vier über den Umfang verteilten Pendelmassenpaaren mit jeweils vier Pendelmassen pro Pendelmassenseite als besonders vorteilhaft erwiesen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Fliehkraftpendels mit einer Viererteilung hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn über den Umfang des Pendelflansches die diametral gegenüber liegenden Pendelmassen einer Pendelflanschseite die in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Pendelmassen mittels einer ersten Ringfeder radial vorspannen und die den vorspannenden Pendelmassen auf der gegenüberliegenden Pendelflanschseite angeordneten Pendelmassen von den zu diesen benachbarten Pendelmassen mittels einer weiteren Ringfeder vorgespannt sind. Dies bedeutet, dass alle Pendelmassenpaare, nämlich jeweils zwei diametral gegenüberliegende Pendelmassenpaare von einer der beiden an den Pendelflanschseiten angeordneten Ringfedern radial vorgespannt werden.
- Hierbei werden die Ringfedern an den einen diametral gegenüberliegenden Pendelmassen der Pendelmassenpaare einer Pendelflanschseite radial mit geringerem Spiel aufgenommen Bei der Verschiebung der Pendelmassen wird die Ringfeder an sich diametral gegenüberliegenden Stellen zusammengedrückt. Durch diese Anordnung kann man niedrige Steifigkeit bei gleichen Massen der Feder erzielen. Die Ringfeder weist gegenüber diesen Pendelmassen eine in Umfangsrichtung feste und radial spielbehaftete Aufnahme auf. Auf der gegenüberliegenden Seite sind die Pendelmassen in derselben Weise allerdings um 90° versetzt von der anderen Ringfeder beaufschlagt.
- Bei dem vorgeschlagenen Fliehkraftpendel hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Form der beiden Laufbahnen pro Pendelmasse und die dazugehörigen Laufbahnen in dem Pendelflansch eine bifilare Pendelbewegung ergeben. Dies bedeutet, dass die Ausrichtung der Laufbahnen einer Pendelmasse beziehungsweise eines Pendelmassenpaares in der Weise erfolgt, dass diese nicht um einen einzigen Pendelpunkt mit einer vorgegebenen Faden- oder Pendellänge pendeln sondern quasi an zwei Pendelpunkten aufgehängt sind.
- Die Erfindung wird anhand der in den
1 bis4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen: -
1 ein Fliehkraftpendel mit Ringfedern in Ansicht mit nicht ausgelenkten Pendelmassen, -
2 das Fliehkraftpendel der1 mit ausgelenkten Pendelmassen, -
3 einen Ausschnitt des Fliehkraftpendels der2 und -
4 eine Ansicht eines gegenüber dem Fliehkraftpendel der1 bis Flg. 3 abgeänderten Fliehkraftpendels. - Die
1 zeigt eine Ansicht des um die Drehachse2 verdrehbaren Fliehkraftpendels1 mit dem als Flanschteil zur Beaufschlagung der Energiespeicher eines Drehschwingungsdämpfers ausgebildeten Pendelflansch3 , an dem in Viererteilung vier über den Umfang verteilte Pendelmassenpaare4 verschwenkbar angeordnet sind. Die Pendelmassenpaare4 sind jeweils aus den in dieser Ansicht einsehbaren Pendelmassen5 und nicht einsehbaren, auf der anderen Seite des Pendelflansches3 den Pendelmassen5 gegenüberliegenden und mittels Verbindungsmitteln12 mit den Pendelmassen5 verbundenen Pendelmassen6 gebildet. Die Verbindungsmittel12 sind bevorzugt als dünne Bolzen oder Abstandsniete ausgebildet und durchgreifen den Pendelflansch3 an nicht dargestellten Ausschnitten, die zur Sicherstellung der erwünschten Pendelbewegung der Pendelmassenpaare4 gegenüber dem Pendelflansch3 ausreichend ausgeschnitten sind. - Die Pendelmassen
5 ,6 sind gegenüber dem Pendelflansch3 in der Bewegungsform eines bifilar aufgehängten Pendels begrenzt verschwenkbar, indem an den Pendelmassen5 ,6 und an dem Pendelflansch3 Ausschnitte7 ,8 mit zur Ausbildung der bifilaren Bewegung geformte Laufbahnen9 ,10 vorgesehen sind, auf denen die Wälzkörper11 abwälzen. - Zur Begrenzung des Verschwenkbereichs wie Schwenkwinkels der Pendelmassenpaare
4 gegenüber dem Pendelflansch3 insbesondere zur Vermeidung harter Anschläge der Wälzkörper11 an den Ausschnitten7 ,8 ist an beiden Seiten des Pendelflansches3 eine Ringfeder angeordnet, wobei hier lediglich die Ringfeder13 einsehbar ist. Die Ringfeder13 ist gegenüber dem Pendelflansch frei verlagerbar, also an diesem nicht befestigt sondern unter Vorspannung gegen die Mitnahmeelemente14 angelegt. Die als Bolzen15 ausgebildeten Mitnahmeelemente14 werden von beidseitig die Mitnahmeelemente14 radial übergreifenden Laschen16 , die aus der Ringfeder13 ausgestellt sind, in Umfangsrichtung festgelegt. - In der gezeigten Darstellung befindet sich das Fliehkraftpendel
1 in Ruhestellung, das heißt, die Pendelmassenpaare4 sind in einer Mittelstellung angeordnet, bei der die Ringfeder13 die Pendelmassenpaare4 nach radial außen leicht vorspannt. Die Anordnung der Ringfeder13 erfolgt in der Weise, dass die in unbelastetem Zustand vorzugsweise runde Ringfeder13 im Bereich der Mitnahmeelemente14 nach radial innen eingebuchtet ist. - Flg. 2 zeigt das Fliehkraftpendel
1 in Ansicht bei verschwenkten Pendelmassen4 . Hierbei beaufschlagen die Bolzen15 die Laschen16 in die gezeigte Drehrichtung entgegen der Wirkung der Ringfeder13 , wobei die zwischen zwei Pendelmassenpaaren4 vorgesehenen Spannungsbäuche17 nach radial außen erweitert werden. Da sämtliche Pendelmassenpaare4 über die Ringfeder13 miteinander elastisch gekoppelt sind, erfolgt über die Vorspannung der Spannungsbäuche17 eine Synchronisation der Pendelmassenpaare4 miteinander. -
3 zeigt einen Ausschnitt des Fliehkraftpendels1 mit einem gegenüber dem Pendelflansch3 verschwenkten Pendelmassenpaar4 - dargestellt mittels durchgezogener Linien - und im Vergleich hierzu ein Pendelmassenpaar4' im Ruhezustand - dargestellt mittels gestrichelter Linien. Die in dieser Abbildung nicht dargestellte, um die Drehachse2 symmetrisch angeordnete Ringfeder13 (1 und2 ) beaufschlagt die Bolzen15 ,15' in den dargestellten Positionen, den Positionen dazwischen und bei einer Verlagerung der Pendelmassenpaare4 in die der mittels durchgezogenen Linien dargestellten Position über die Nulllage - gestrichelt dargestellte Position - in die entgegengesetzte Drehrichtung um die Drehachse20 der jeweiligen Pendelmassenpaare4 . - Die auf die Pendelmassenpaare
4 ,4' abhängig von deren Schwingwinkel einstellende Kraft ergibt sich aus der bifilaren Führung der Pendelmassenpaare4 ,4' , bei der sich der Radiusr0 der Bolzen15' bezogen auf die Drehachse2 in der Nulllage der Pendelmassenpaare4' auf den Radius r im verschwenkten Zustand der Pendelmassenpaare4 verringert. Infolgedessen wird die Ringfeder13 radial deformiert. -
4 zeigt eine Ansicht des gegenüber dem Fliehkraftpendel1 der1 bis3 leicht veränderten Fliehkraftpendels1a mit dem ähnlich ausgebildeten Pendelflansch3a , an dem in ähnlicher Weise jeweils zwei sich diametral zur Drehachse2 gegenüberliegende Pendelmassenpaare4a ,4b angeordnet sind. Im Unterschied zum Fliehkraftpendel1 werden die Pendelmassenpaare in geänderter Art und Weise von der Ringfeder13a und der nicht einsehbaren, auf der anderen Seite des Pendelflansches3a angeordneten gleichartig ausgebildeten Ringfeder in ihrem Schwingwinkel begrenzt. Hierzu weist die Ringfeder13a zwei diametral gegenüberliegende, radial erweiterte Mitnahmeelemente14a in Form von Laschen16a auf, die allenfalls mit geringem Spiel insbesondere zur Sicherung einer Verdrehbarkeit der Pendelmassen6a gegenüber der Ringfeder13a während eines Verschwenkens dieser an den Pendelmassen6a befestigt wie vernietet sind. Die orthogonal, also im rechten Winkel bezüglich der Drehachse2 zu diesen angeordneten Pendelmassen6b weisen Führungsniete19 auf, die in Langlöcher18 den als Laschen16b ausgebildeten Mitnahmeelementen14b radial verlagerbar eingehängt sind. Die korrespondierende Ringfeder auf der anderen Seite des Pendelflanschs3a ist bezüglich der Drehachse2 um 90° verdreht mit den entsprechenden Pendelmassen verbunden, so dass jedes der Pendelmassenpaare4a ,4b durch die entsprechende Pendelmasse radial fest und radial verlagerbar mit einer der beiden Ringfedern verbunden ist. - Dabei ergibt sich bei einer Verschwenkung der Pendelmassenpaare
4a gegenüber dem Pendelflansch3a eine elliptische Verformung der Ringfeder13a mittels der Pendelmassenpaare4a . Die auf diese Weise verformte Ringfeder13a erzeugt damit eine radiale Kraft zur Bremsung der Pendelmassenpaare4a . In derselben Weise werden die hierzu in Umfangsrichtung versetzten Pendelmassenpaare4b durch die auf der gegenüberliegenden Ringfeder gebremst. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 2
- Drehachse
- 3
- Pendelflansch
- 3a
- Pendelflansch
- 4
- Pendelmassenpaar
- 4a
- Pendelmassenpaar
- 4b
- Pendelmassenpaar
- 4'
- Pendelmassenpaar
- 5
- Pendelmasse
- 6
- Pendelmasse
- 6a
- Pendelmasse
- 6b
- Pendelmasse
- 7
- Ausschnitt
- 8
- Ausschnitt
- 9
- Laufbahn
- 10
- Laufbahn
- 11
- Wälzkörper
- 12
- Verbindungsmittel
- 13
- Ringfeder
- 13a
- Ringfeder
- 14
- Mitnahmeelement
- 14a
- Mitnahmeelement
- 14b
- Mitnahmeelement
- 15
- Bolzen
- 15'
- Bolzen
- 16
- Lasche
- 16a
- Lasche
- 16b
- Lasche
- 17
- Spannungsbauch
- 18
- Langloch
- 19
- Führungsniet
- 20
- Drehachse
- r
- Radius
- r0 Radius
Claims (7)
- Fliehkraftpendel (1, 1a) insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine Drehachse (2) verdrehbaren Pendelflansch (3, 3a) und einer Mehrzahl von über den Umfang verteilt auf beiden Seiten des Pendelflansches (3, 3a) angeordneten Pendelmassen (5, 6, 6a, 6b), wobei jeweils zwei axial gegenüberliegende Pendelmassen (5, 6, 6a, 6b) mittels den Pendelflansch (3, 3a) durchgreifender Verbindungsmittel (12) miteinander zu Pendelmassenpaaren (4, 4', 4a, 4b) verbunden sind und die Pendelmassenpaare (4, 4', 4a, 4b) mittels zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten und auf jeweils einer an den Pendelmassen (5, 6, 6a, 6b) und im Pendelflansch (3a, 3b) vorgesehenen Laufbahnen (9, 10) abwälzenden Wälzkörpern (11) begrenzt gegen den Pendelflansch (3, 3a) verschwenkbar sind, wobei eine elastische Begrenzung einer Schwenkbewegung der Pendelmassen (5, 6, 6a, 6b) mittels einer radial innerhalb der Pendelmassen (5, 6, 6a, 6b) eine Abstützung für diese bildenden Ringfeder (13, 13a) vorgesehen ist, woei die Ringfeder (13, 13a) in Umfangsrichtung wirksame, an den Pendelmassen (5, 6, 6a, 6b) vorgesehenen Mitnahmeelementen (14, 14a, 14b) eingehängt ist.
- Fliehkraftpendel (1, 1a) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Pendelflansches (3, 3a) jeweils eine Ringfeder (13, 13a) vorgesehen ist. - Fliehkraftpendel (1) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeelemente (14) aus einem mittig zwischen den Laufbahnen (9, 10) der Pendelmassen (5, 6) angeordneten Bolzen (15, 15') gebildet ist. - Fliehkraftpendel (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder (13) in Umfangsrichtung jeweils zwischen den Mitnahmeelementen (14) zweier benachbarter Pendelmassen (5, 6) bauchförmig nach radial außen erweitert ist. - Fliehkraftpendel (1a) nach
Anspruch 1 oder2 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Viererteilung von Pendelmassenpaaren (4a, 4b) über den Umfang des Pendelflansches (3a) die diametral gegenüber liegenden Pendelmassen (6a) einer Pendelflanschseite die in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Pendelmassen (6b) mittels einer ersten Ringfeder (13a) radial vorspannen und die den vorspannenden Pendelmassen auf der gegenüberliegenden Pendelflanschseite angeordneten Pendelmassen von den zu diesen benachbarten Pendelmassen mittels einer weiteren Ringfeder vorgespannt sind. - Fliehkraftpendel (1a) nach
Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfedern (13a) zwei diametral angeordnete Laschen (16b) mit großem und orthogonal versetzt hierzu zwei Laschen (16a) mit geringem Radialspiel zur Aufnahme an den Pendelmassen (6a, 6b) aufweisen. - Fliehkraftpendel (1, 1a) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmassenpaare (4, 4', 4a, 4b) gegenüber dem Pendelflansch (3, 3a) bifilar pendelnd angeordnet sind.
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