DE102012214813A1 - Fliehkraftpendel und Kupplungsscheibe mit diesem - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel und eine Kupplungsscheibe mit diesem mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Pendelflansch mit mehreren über den Umfang verteilten, an dem Pendelflansch verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen.
- Zur Reduzierung von Torsionsschwingungen beispielsweise einer Brennkraftmaschine mit infolge über den Drehwinkel einer Kurbelwelle aufeinander folgenden Zündungen, werden Drehschwingungsdämpfer und/oder Drehschwingungstilger eingesetzt, welche auf die Erregerfrequenz optimiert sind und die Drehmomentspitzen der Torsionsschwingungen zwischenspeichern und in den Drehmomentminima der Torsionsschwingungen wieder abgeben. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei separat oder in Kombination mit weiteren Drehschwingungsdämpfern eingesetzte drehzahladaptive Drehschwingungstilger in Form von Fliehkraftpendeln erwiesen. Hierbei werden auf einem um eine Drehachse rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems entlang eines Schwingwinkels gegenüber dem rotierenden Teil, beispielsweise einem Pendelflansch, mehrere über den Umfang verteilte, verschwenkbare Pendelmassen angeordnet. Diese Pendelmassen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten wie Torsionsschwingungen angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, so dass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann die Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich, also drehzahladaptiv erzielt werden.
- Derartige Fliehkraftpendel können, wie beispielsweise aus der
DE 10 2010 034 812 A1 bekannt, in Verbindung mit einem Drehschwingungsdämpfer eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Fliehkraftpendel in einer Kupplungsscheibe mit oder ohne Drehschwingungsdämpfer untergebracht sein, wobei der Pendelflansch des Fliehkraftpendels drehfest auf der Nabe der Kupplungsscheibe befestigt ist. Die Kupplungsscheibe mit Drehschwingungsdämpfer kann dabei im Wesentlichen eine oder mehrere in Reihe geschaltete Dämpferstufen aufweisen. Eine erste Dämpferstufe eines mehrstufigen Drehschwingungsdämpfers zeigt eine niedrige Steifigkeit und eine geringe Reibung, die bei niedrigen Drehmomenten eines Antriebsstrangs, beispielsweise in den Fahrzuständen Kriechen, Leerlauf und dergleichen wirksam ist. Eine zweite Dämpferstufe kann bei Überschreiten eines maximalen Verdrehwinkels der ersten Dämpferstufe aktiviert werden und dient der Dämpfung von höheren Drehmomenten, beispielsweise während einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs mit einem entsprechenden Antriebsstrang. Hierzu weist diese Dämpferstufe eine steilere Kennlinie und eine höhere Reibung auf. - Das auf einer derartigen Kupplungsscheibe eingesetzte Fliehkraftpendel erhöht das Massenträgheitsmoment der Getriebeeingangswelle, wodurch bei hohen Momentschwankungen und kleiner Drehzahl die Dämpfungskapazität der ersten Dämpferstufe, beispielsweise beim Stilllegen der Brennkraftmaschine ohne eingelegten Gang und bei geschlossener Reibungskupplung auftreten kann. Hierdurch kann die Getriebeeingangswelle hohen Beschleunigungen mit entsprechender Geräuschbildung ausgesetzt sein.
- Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Fliehkraftpendel insbesondere in einer Kupplungsscheibe und eine Kupplungsscheibe mit einem Fliehkraftpendel vorzuschlagen, welches bei Momentenwechseln zumindest eine Minderung von Geräuschen ermöglicht.
- Die Aufgabe wird durch ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Pendelflansch mit mehreren über den Umfang verteilten, an dem Pendelflansch verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen gelöst, wobei der Pendelflansch auf einem um die Drehachse drehenden Bauteil verdrehbar aufgenommen ist und zwischen Pendelflansch und Bauteil eine Rutschkupplung wirksam angeordnet ist. Durch die Einstellung des Rutschmoments der Rutschkupplung kann das Massenträgheitsmoment des Fliehkraftpendels gezielt abgeschaltet werden, so dass beispielsweise bei Lastwechseln und dergleichen sich ein durch das Fliehkraftpendel erhöhtes Massenträgheitsmoment mit gegebenenfalls dadurch auftretenden Geräuschen wie Anschlaggeräuschen und dergleichen nicht negativ bemerkbar macht. Im Weiteren kann das Fliehkraftpendel selbst vor Beschädigung und Geräuschbildung geschützt werden, wenn dieses mittels des voreingestellten Rutschmoments der Reibungskupplung von der drehenden Welle abgekoppelt wird.
- Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn ein auf einer Nabe einer Kupplungsscheibe angeordnetes Fliehkraftpendel mit einer Rutschkupplung gegenüber der Nabe versehen wird. Bei geöffneter Reibungskupplung ist die Masse der Kupplungsscheibe und damit des Fliehkraftpendels ausschließlich der über die Nabe verzahnten Getriebeeingangswelle zugeordnet, so dass schnelle Momentenänderungen sich beispielsweise auf Verzahnungen im Getriebe auswirken können und Geräusche im Getriebe entstehen können. Insbesondere bei einer Ausbildung der Kupplungsscheibe mit einer als Leerlaufdämpfer eingesetzten Dämpferstufe kann diese durch das mittels der Rutschkupplung abschaltbare Fliehkraftpendel auch bei kleinen Momenten vor einem Anschlag geschützt und funktionsfähig erhalten werden.
- Die Rutschkupplung wird vorteilhafterweise durch eine mittels eines Energiespeichers, beispielsweise eine oder mehrere Federn wie Tellerfeder, vorgespannte Reibeinrichtung gebildet, wobei bevorzugt axial oder konisch ausgebildete Reibflächen an dem Pendelflansch und dem Bauteil vorgesehen sind, die unter axialer Vorspannung des Energiespeichers ein vorgegebenes Rutschmoment der Rutschkupplung ausbilden.
- Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Kupplungsscheibe mit einem Reibbeläge tragenden Eingangsteil und einem als Nabe ausgebildeten Ausgangsteil sowie zumindest einer zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil angeordneten Dämpferstufe und einem axial beabstandet zur zumindest einen Dämpferstufe angeordneten Fliehkraftpendel mit einem auf der Nabe zentrierten Pendelflansch und mehreren, an dem Pendelflansch über den Umfang verteilt und verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen gelöst, wobei zwischen Pendelflansch und Nabe eine Rutschkupplung angeordnet ist. Bevorzugt ist die Kupplungsscheibe mit zwei Dämpferstufen – einem Leerlaufdämpfer mit geringem Dämpfungsmoment und einem Hauptdämpfer mit dem über die Kupplungsscheibe unter Last zu übertragenden Moment – ausgebildet. Das Fliehkraftpendel ist dabei bezüglich seiner Wirkung dem aus Leerlauf- und Hauptdämpfer gebildeten Drehschwingungsdämpfer parallel geschaltet und wird bei auftretenden, das Rutschmoment der Rutschkupplung übersteigenden Momentenänderungen, beispielsweise während Beschleunigungen abgeschaltet. Die Rutschkupplung kann mit einem Freilauf ausgestattet wie überlagert sein, so dass die Abkopplung des Fliehkraftpendels nur in eine Drehmomentrichtung erfolgt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform einer Kupplungsscheibe mit abkoppelbarem Fliehkraftpendel sind an der Nabe und an dem Pendelflansch einen Reibeingriff bildende Reibflächen angeordnet. Im Sinne einer kostengünstigen Ausbildung der Nabe ist hierbei an der beispielsweise gesinterten, warm umgeformten, spanend oder in ähnlicher Weise hergestellten Nabe ein die Reibfläche enthaltender Ringbund mit einer Reibfläche einteilig angearbeitet.
- Die Vorspannung der Reibflächen zwischen Nabe und Pendelflansch erfolgt mittels eines Energiespeichers der axial zwischen der Nabe und dem Pendelflansch verzahnt ist. Zur axialen Abstützung des Energiespeichers ist bevorzugt ein Stützbund vorgesehen, der einteilig an der Nabe angearbeitet ist, wobei in bevorzugter Weise der Pendelflansch zuerst auf der Nabe gegen einen die Reibfläche enthaltenden Anschlag wie Ringbund und anschließend der Energiespeicher, beispielsweise eine Tellerfeder, aufgebracht und zentriert werden und anschließend beispielsweise durch Verstemmen, Rollieren oder dergleichen der Stützbund, der ringförmig oder aus über den Umfang verteilt angeordneten Stützsegmenten gebildet sein kann, unter Einstellung der Vorspannung des Pendelflanschs zur Nabe hergestellt wird.
- In vorteilhafter Weise kann der bevorzugt aus einer Tellerfeder gebildete Energiespeicher an dem Pendelflansch drehfest eingehängt sein und gegenüber dem dann in bevorzugter Weise ringförmig ausgebildeten Stützbund eine weitere Reibstelle bei aktivierter Rutschkupplung bilden.
- Die Erfindung wird anhand des in den
1 und2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen: -
1 einen Teilschnitt durch eine Kupplungsscheibe mit einem mittels Rutschkupplung abkoppelbaren Fliehkraftpendel und -
2 ein Prinzipschaltbild der Kupplungsscheibe der1 mit zweistufigem Drehschwingungsdämpfer und parallel geschaltetem Fliehkraftpendel. - Die
1 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse4 angeordneten Kupplungsscheibe1 mit dem Fliehkraftpendel2 und dem Drehschwingungsdämpfer3 . Das Eingangsteil5 der Kupplungsscheibe1 ist aus dem die Reibbeläge6 tragenden, mit dem Scheibenteil8 die Energiespeicher10 der Dämpferstufe9 des Hauptdämpfers beaufschlagenden Scheibenteil7 , das Ausgangsteil11 durch die Nabe13 gebildet. Der Flansch12 ist an der Verzahnung15 mit Verdrehspiel mit dem als Nabe13 ausgebildeten Bauteil14 verzahnt, über dessen Verdrehwinkel die zweite Dämpferstufe16 des Leerlaufdämpfers, deren Energiespeicher17 zwischen dem Flansch12 und dem direkt mit der Nabe13 verzahnten Mitnehmer18 verspannt sind. Die Energiespeicher10 werden zwischen dem Eingangsteil5 und dem Mitnehmer18 verspannt. - Das Fliehkraftpendel
2 ist auf dem Bauteil14 wie Nabe13 mittels der Rutschkupplung19 nach Überwindung eines durch die Rutschkupplung19 bereitgestellten Rutschmoments verdrehbar aufgenommen. Hierzu ist der Pendelflansch20 , an dem beidseitig über den Umfang verteilt die Pendelmassen21 mittels der in den Ausschnitten22 ,23 des Pendelflanschs20 und der Pendelmassen21 abwälzende Rollen24 verschwenkbar aufgenommen sind, unter Bildung eines Reibeingriffs mittels der Reibfläche25 gegen die Reibfläche26 des an der Nabe13 einteilig ausgebildeten Ringbunds27 axial vorgespannt. Die Vorspannung übernimmt der als Tellerfeder29 ausgebildete Energiespeicher28 , der sich an dem an der Nabe13 angearbeiteten Lagerbund30 abstützt und mittels der Finger31 in die Ausschnitte32 eingreift und damit drehfest mit dem Pendelflansch20 verbunden ist und entlang des Lagerbunds30 bei überwundenem Rutschmoment der Rutschkupplung19 gleitet. - Das Fliehkraftpendel
2 ist dem Drehschwingungsdämpfer3 parallel geschaltet und tilgt bei nicht aktiver Rutschkupplung19 drehzahladaptiv Schwingungen. Bei geöffneter Reibungskupplung ist das Massenträgheitsmoment des Fliehkraftpendels2 an die mittels der Innenverzahnung33 drehschlüssig mit der Nabe13 verbundene Getriebeeingangswelle gekoppelt. Um einerseits die Wirksamkeit der zweiten Dämpferstufe16 des Drehschwingungsdämpfers3 zu erhalten und andererseits durch das Massenträgheitsmoment des Fliehkraftpendels2 in dem Getriebe induzierte Geräusche zu unterbinden, wird das Fliehkraftpendel2 bei die Momentenkapazität der Dämpfungsstufe16 überschreitenden Massenträgheitsmomenten mittels der Rutschkupplung19 angekoppelt. -
2 zeigt in schematischer Darstellung die Beschaltung der Kupplungsscheibe1 mit dem von der Antriebsseite, beispielsweise von einer Brennkraftmaschine drehschwingungsbehaftet auf das Eingangsteil5 eingebrachten Zugmoment M(A) und dem die Kupplungsscheibe1 bedämpft an dem Ausgangsteil11 ausgeleiteten Moment M(D). Zwischen Eingangsteil5 und Ausgangsteil11 sind der Drehschwingungsdämpfer3 und parallel hierzu über die Nabe13 (1 ) das mittels der Rutschkupplung19 abkoppelbare Fliehkraftpendel2 wirksam. Der Drehschwingungsdämpfer3 enthält die Dämpferstufen9 ,16 mit den Energiespeichern10 ,17 mit den Federkapazitäten C1, C2 und Kompressionswinkeln α1, α2 sowie die Reibeinrichtungen34 ,35 mit den Reibhysteresen H1, H2. Über den gesamten Verdrehwinkel zwischen Eingangsteil5 und Nabe13 ist die Reibeinrichtung36 mit der Reibhysterese H3 geschaltet. Aufgrund der höheren Steifigkeit der Energiespeicher10 sind bei geringen Momenten zuerst die Energiespeicher17 der Dämpferstufe16 aktiv. Bei akuten Momentenänderungen wird das Rutschmoment M(R) der Rutschkupplung19 überschritten und das Fliehkraftpendel2 abgekoppelt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kupplungsscheibe
- 2
- Fliehkraftpendel
- 3
- Drehschwingungsdämpfer
- 4
- Drehachse
- 5
- Eingangsteil
- 6
- Reibbelag
- 7
- Scheibenteil
- 8
- Scheibenteil
- 9
- Dämpferstufe
- 10
- Energiespeicher
- 11
- Ausgangsteil
- 12
- Flansch
- 13
- Nabe
- 14
- Bauteil
- 15
- Verzahnung
- 16
- Dämpferstufe
- 17
- Energiespeicher
- 18
- Mitnehmer
- 19
- Rutschkupplung
- 20
- Pendelflansch
- 21
- Pendelmasse
- 22
- Ausschnitt
- 23
- Ausschnitt
- 24
- Rolle
- 25
- Reibfläche
- 26
- Reibfläche
- 27
- Ringbund
- 28
- Energiespeicher
- 29
- Tellerfeder
- 30
- Lagerbund
- 31
- Finger
- 32
- Ausschnitt
- 33
- Innenverzahnung
- 34
- Reibeinrichtung
- 35
- Reibeinrichtung
- 36
- Reibeinrichtung
- C1
- Federkapazität
- C2
- Federkapazität
- H1
- Reibhysterese
- H2
- Reibhysterese
- H3
- Reibhysterese
- M(A)
- Zugmoment
- M(D)
- Moment
- M(R)
- Rutschmoment
- α1
- Kompressionswinkel
- α2
- Kompressionswinkel
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010034812 A1 [0003]
Claims (10)
- Fliehkraftpendel (
2 ) mit einem um eine Drehachse (4 ) verdrehbaren Pendelflansch (20 ) mit mehreren über den Umfang verteilten, an dem Pendelflansch (20 ) verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen (21 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelflansch (20 ) auf einem um die Drehachse (4 ) drehenden Bauteil (14 ) verdrehbar aufgenommen ist und zwischen Pendelflansch (20 ) und Bauteil (14 ) eine Rutschkupplung (19 ) wirksam angeordnet ist. - Fliehkraftpendel (
2 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (14 ) aus einer Nabe (13 ) einer Kupplungsscheibe (1 ) gebildet ist. - Fliehkraftpendel (
2 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Pendelflansch (20 ) und Bauteil (14 ) eine federbelastete Reibeinrichtung ausgebildet ist. - Kupplungsscheibe (
1 ) mit einem Reibbeläge (6 ) tragenden Eingangsteil (5 ) und einem als Nabe (13 ) ausgebildeten Ausgangsteil (11 ) sowie zumindest einer zwischen Eingangsteil (5 ) und Ausgangsteil (11 ) angeordneten Dämpferstufe (9 ,16 ) und einem axial beabstandet zur zumindest einen Dämpferstufe (9 ,16 ) angeordneten Fliehkraftpendel (2 ) mit einem auf der Nabe (13 ) zentrierten Pendelflansch (20 ) und mehreren, an dem Pendelflansch (20 ) über den Umfang verteilt und verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen (21 ), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Pendelflansch (20 ) und Nabe (13 ) eine Rutschkupplung (19 ) angeordnet ist. - Kupplungsscheibe (
1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nabe (13 ) und an dem Pendelflansch (20 ) einen Reibeingriff bildende Reibflächen (25 ,26 ) angeordnet sind. - Kupplungsscheibe (
1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nabe (13 ) ein Ringbund (27 ) mit einer Reibfläche (26 ) einteilig angearbeitet ist. - Kupplungsscheibe (
1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelflansch (20 ) entgegen der Wirkung eines Energiespeichers (28 ) gegen die Nabe (13 ) vorgespannt ist. - Kupplungsscheibe (
1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Energiespeicher (28 ) an einem an der Nabe (13 ) einteilig angearbeiteten Lagerbund (30 ) abstützt. - Kupplungsscheibe (
1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (28 ) drehfest in den Pendelflansch (20 ) eingehängt ist. - Kupplungsscheibe (
1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (28 ) eine Tellerfeder (29 ) ist.
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