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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse drehenden Flanschteil, axial beidseitig an diesem begrenzt gegenüber diesem aufgenommenen Pendelmassen, jeweils zwei sich axial gegenüberliegende Pendelmassen zu einem Pendelmassenpaar miteinander verbindende, entsprechende Flanschöffnungen durchgreifende Verbindungsmittel, einem einzigen, jeweils axial zwischen den gegenüberliegenden Pendelmassen angeordneten, aus zumindest einem Scheibenteil gebildeten Zwischenstück zumindest in einer Stärke des Flanschteiles, für jedes Pendelmassenpaar zwei in Umfangsrichtung das Zwischenstück einschließenden, eine Verschwenkgeometrie der Pendelmassenpaare gegenüber dem Flanschteil vorgebenden Führungseinrichtungen beinhaltend jeweils einen in dem Flanschteil vorgesehenen Ausschnitt mit einer ersten Laufbahn und in den beiden Pendelmassen vorgesehenen Ausschnitten mit zu der ersten Laufbahn komplementären zweiten Laufbahnen sowie einem auf den Laufbahnen abwälzenden Wälzkörper.
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Fliehkraftpendel dienen insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen als drehzahladaptive Drehschwingungstilger zur Beruhigung von Drehschwingungen, die von einer Brennkraftmaschine in den Antriebsstrang eingetragen werden. Sie können hierbei alleinig oder in Kombination mit Drehschwingungsdämpfern, beispielsweise geteilten Schwungrädern, in Kupplungsscheiben oder Reibungskupplung integrierte Torsionsschwingungsdämpfer und dergleichen eingesetzt werden und in diese integriert sein. Fliehkraftpendel enthalten dabei ein um eine Drehachse verdrehbares Flanschteil, an dem beidseitig mehrere über den Umfang angeordnete Pendelmassen an Führungseinrichtungen aufgenommen sind, die auf einem vorgegebenen Schwingwinkel mit Umfangs- und Radialanteil gegenüber der Drehachse des Flanschteils begrenzt verschwenkbar aufgenommen sind. Schwingwinkel und Masse der Pendelmassen sind dabei auf eine oder mehrere Schwingungsordnungen der Brennkraftmaschine ausgelegt. Hierbei sind jeweils axial gegenüberliegende Pendelmassen zu einem Pendelmassenpaar verbunden. Die jeweiligen Verbindungsmittel durchgreifen dabei Flanschöffnungen des Flanschteils, deren Form und Dimension so ausgelegt ist, dass die Verbindungsmittel über den vorgesehenen Schwingwinkel der Pendelmassen nicht an deren Wandungen anstoßen. Die Führungseinrichtungen sind dabei durch entsprechende Laufbahnen enthaltende Ausschnitte im Flanschteil und komplementär in den Pendelmassen gebildet, auf denen jeweils ein Wälzkörper wie Zylinderstift oder dergleichen abwälzt. Jeweils zwei Führungseinrichtungen können pro Pendelmassenpaar vorgesehen sein, wobei die Verbindungsmittel bevorzugt in Umfangsrichtung betrachtet zwischen diesen angeordnet sein können.
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Unter Fliehkraft werden die Pendelmassen dabei radial außen auf den Laufbahnen gehalten. Beim stehenden Flanschteil, beispielsweise bei Stilllegung der Brennkraftmaschine fallen dabei die über der Drehachse befindlichen Pendelmassen infolge Schwerkraft nach radial innen und verlassen zumindest in geringfügiger Weise die Laufbahnen des Flanschteils, was dann und auch bei einem Neustart der Brennkraftmaschine zu metallischen Anschlägen mit entsprechender Geräuschbildung führen kann. Des Weiteren kann in besonderen Betriebssituationen des Antriebsstrangs, beispielsweise unter Zugbeanspruchung, bei Lastwechseln und dergleichen der maximale Schwingwinkel erreicht sein, so dass die Pendelmassenpaare in Umfangsrichtung an Begrenzungen des Flanschteils, beispielsweise den Wandungen der Flanschöffnungen oder an den Enden der Laufbahnen anschlagen.
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Um derartige metallische Anschläge abzudämpfen, wird in der
DE 10 2009 042 836 A1 ein in eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem geteilten Schwungrad und eine Doppelkupplung integriertes Fliehkraftpendel vorgeschlagen, bei dem an dem Flanschteil Puffer vorgesehen sind, die den Schwingwinkel der Pendelmassen an deren umfangsseitigen Enden begrenzen. Des Weiteren wird ein Pufferteil vorgeschlagen, welches zwischen drei stiftförmigen Verbindungsmitteln angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Fliehkraftpendels mit großen Schwingwinkeln und einem mittels eines haltbaren Dämpfungselements verbesserten Geräuschdämpfungsverhalten.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält ein um eine Drehachse drehendes Flanschteil und axial beidseitig an diesem begrenzt gegenüber diesem aufgenommene Pendelmassen, wobei jeweils zwei sich axial gegenüberliegende Pendelmassen zu einem Pendelmassenpaar miteinander verbunden sind. Die Verbindung erfolgt mittels Verbindungsmitteln, welche beispielsweise die nach radial außen offenen oder geschlossenen Flanschöffnungen des Flanschteils durchgreifen. Hierbei ist zwischen zwei axial gegenüberliegenden Pendelmassen jeweils ein einziges, aus zumindest einem, beispielsweise zwei aneinander gelegten, aus Blech hergestellten Scheibenteilen gebildetes Zwischenstück gebildet, welches zumindest die Stärke des Flanschteils aufweist und daher die Pendelmassen gegeneinander in ausreichender Weise beabstandet und gegeneinander stabilisiert. Jedes Pendelmassenpaar weist dabei zwei in Umfangsrichtung das Zwischenstück einschließende, eine Verschwenkgeometrie der Pendelmassenpaare gegenüber dem Flanschteil vorgebende Führungseinrichtungen auf, die jeweils einen in dem Flanschteil vorgesehenen Ausschnitt mit einer ersten Laufbahn und in den beiden Pendelmassen vorgesehenen Ausschnitten mit zu der ersten Laufbahn komplementären zweiten Laufbahnen enthalten, auf welchen Laufbahnen ein Wälzkörper, beispielsweise eine Zylinderrolle, die zwischen den Pendelmassen und dem Flanschteil Zentrierborde aufweisen kann, abwälzt. Das Zwischenteil weist hierbei ein sich über eine mit der Flanschöffnung in Kontakt tretenden Umfangsfläche des Zwischenteils erstreckendes, beidseitig in das Zwischenteil eingehängtes Dämpfungselement auf. Auf diese Weise kann mittels eines einzigen einteiligen Dämpfungselements eine Dämpfung aller möglichen metallischen Anschläge zwischen den Pendelmassenpaaren und dem Flanschteil erfolgen, die einerseits durch sich radial verlagernde Pendelmassenpaare bei stillstehendem Flanschteil und bei dessen erneutem Drehbetrieb und andererseits durch eine Begrenzung des Schwingwinkels auftreten können. Im Weiteren kann durch die Verlagerung der Begrenzung des Schwingwinkels zwischen die Führungseinrichtungen durch Wegfall von endseitigen Begrenzungen der frei werdende Bauraum zur Erhöhung des Schwingwinkels genutzt werden. Durch ein einteiliges Dämpfungselement werden im Weiteren Bauteile gespart.
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Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein Schwingwinkel der Pendelmassenpaare in Umfangsrichtung gegenüber dem Flanschteil zweistufig durch einen Anschlag der Zwischenteile an radial inneren, bei kleineren Schwingwinkeln wirksamen ersten Anschlagbereichen und radial äußeren bei größeren Schwingwinkeln wirksamen zweiten Anschlagbereichen begrenzt ist. Infolge der Pendelbewegung der Pendelmassenpaare gegenüber dem Flanschteil können abhängig von Betriebszuständen des Fliehkraftpendels unterschiedliche Anschlagbereiche auftreten. Beispielsweise kann bei kleinen Schwingwinkeln ein erster radial innerer Anschlagbereich vorgesehen werden, der den Schwingwinkel bei drehendem Flanschteil beispielsweise unter Zugbeanspruchung begrenzt. Hingegen kann bei stehendem Flanschteil ein sich radial innen abstützendes, über der Drehachse angeordnetes Pendelmassenpaar an einem radial äußeren Anschlagbereich, der einem größeren Schwingwinkel entspricht, beispielsweise indem ein Wandungsteil der Flanschöffnung in Umfangsrichtung gegenüber einem den radial inneren Anschlagbereich aufweisenden Wandungsteil in Umfangsrichtung erweitert ist, abstützen.
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Die Flanschöffnungen können jeweils radial innen in Umfangsrichtung mittig angeordnete radial nach außen erweiterte Abstützpunkte sowie beidseitig in Umfangsrichtung beabstandete radiale Abstützbereiche für die Zwischenteile zur verkippfreien Aufnahme der radial über der Drehachse bei stehendem Flanschteil befindlichen Pendelmassenpaare aufweisen. Hierdurch wird einer großen radial nach innen erfolgenden Verlagerung und einem Verkippen der bei stehendem Flanschteil über der Drehachse angeordneter Pendelmasse infolge Schwerkraft vorgebeugt, wobei ein metallischer Kontakt mittels der Dämpfungseinrichtung vermieden wird und infolge des verringerten Abstands zu den Laufbahnen bei einem erneuten Start des Flanschteils Unwuchten und Geräusche durch die auf die Laufbahnen zurückkehrenden Pendelmassen zumindest verringert werden.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, das vorgeschlagene Dämpfungselement gegen Überbeanspruchung beispielsweise bei harten Anschlägen zu schützen. Hierzu können in Umfangsrichtung rückspringende Anschlagbereiche an dem Zwischenteil vorgesehen sein, die nach Überwindung eines elastischen Bereichs des Dämpfungselements einen metallischen Anschlag mit komplementären Anschlagbereichen der Flanschöffnungen bilden. Auf diese Weise wird beispielsweise radial außerhalb der Einhängungen des Dichtungselements an dem Flanschteil nach Aufbrauch einer elastischen Dämpfung des Dichtungsteiles und bevorzugt vor dessen plastischen Veränderung oder Beschädigung das Spiel zwischen den rückspringenden metallischen Anschlagbereichen aufgebraucht sein, so dass ein durch das Dichtungselement verminderter metallischer Anschlag zum Schutz des Dichtungselements erfolgt. Weiterhin kann radial außerhalb der Einhängungen der Dämpfungselemente an zumindest einer in Umfangsrichtung betrachteten Seite des Zwischenteils ein radial erweiterter Spalt vorgesehen sein, in den ein radial außerhalb der Einhängung des Dichtelements radial nach außen erweitertes Dichtteil eingelegt ist. Dieses kann bei großer Belastung in den Spalt eintauchen und damit vor Zerstörung oder Beschädigung geschützt werden. Bei einer Ausbildung der Zwischenteile aus beispielsweise jeweils zwei aneinander gelegten Scheibenteilen kann dabei eines der beiden Scheibenteile in Umfangsrichtung verkürzt ausgebildet sein und den Spalt beispielsweise mit dem anderen, nicht verkürzten Scheibenteil und/oder mit einer der Pendelmassen bilden.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel kann einzeln oder zu mehreren, auf verschiedene Schwingungsordnungen der beispielsweise mit abschaltbaren Zylindern ausgestatteten Brennkraftmaschine in dem Antriebsstrang wirksam angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen können eines oder mehrere Fliehkraftpendel in Kombination mit einem Drehschwingungsdämpfer beispielsweise in einen solchen, eine Reibungskupplung oder einen hydrodynamischen Drehmomentwandler integriert vorgesehen sein. Hierbei kann das Flanschteil mit einem als Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers dienenden Flanschteil identisch sein.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Fliehkraftpendel in Teilansicht,
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2 ein Detail des Fliehkraftpendels der 1 in Ansicht,
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3 eine Detailansicht eines gegenüber dem Fliehkraftpendel der 1 abgeänderten Fliehkraftpendels,
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4 eine Teilansicht eines gegenüber den Fliehkraftpendeln der 1 und 3 abgeänderten Fliehkraftpendels,
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5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A des Fliehkraftpendels der 4,
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6 ein Detail des Fliehkraftpendels der 4 in Ansicht,
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7 ein Scheibenteil des Zwischenteils des Fliehkraftpendels der 4 in 3D-Ansicht
und
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8 ein Dichtungselement des Fliehkraftpendels der 4 in 3D-Ansicht.
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Die 1 zeigt das um die Drehachse x verdrehbare Fliehkraftpendel 1 mit dem Flanschteil 2, das zugleich eine ausgangsseitige Beaufschlagungseinrichtung einer Federeinrichtung eines Drehschwingungsdämpfers, beispielsweise eines geteilten Schwungrads bildet, in Ansicht. Der Übersicht halber sind die auf der vorderen Seite des Flanschteiles 2 befindlichen Pendelmassen der über den Umfang verteilten Pendelmassenpaare 4 weggelassen und die auf der Rückseite des Flanschteils angeordneten Pendelmassen 3 gestrichelt dargestellt. Jeweils zwei bezüglich der Drehachse x axial gegenüberliegende Pendelmassen sind dabei mittels der Verbindungsmittel 5 miteinander zu einem Pendelmassenpaar 4 fest verbunden. Die Verbindungsmittel bestehen aus dem Zwischenteil 6 und den Nieten 7, 8, die die Pendelmassen unter Zwischenlegung des Zwischenteils 6 miteinander verbinden. Hierbei gleicht das Zwischenteil 6 die Materialstärke des Flanschteils 2 plus ein erforderliches Spiel zwischen Pendelmassen und Flanschteil aus. Die Pendelmassenpaare 4 sind gegenüber dem Flanschteil um einen vorgegebenen Schwingwinkel verlagerbar angeordnet, der durch die Ausgestaltung der an sich bekannten Führungseinrichtungen 9, 10 mit in den Pendelmassen und dem Flanschteil angeordneten Laufbahnen 11, 12, auf denen Wälzkörper 13 abwälzen, vorgegeben ist.
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Die Zwischenteile 6 sind in Flanschöffnungen 14 des Flanschteils 2 aufgenommen, die zur Verhinderung eines Anschlagens der Zwischenteile 6 bei maximalem Schwingwinkel entsprechend erweitert sind. In dem Umfangsbereich 15 der Flanschöffnungen 14 können die Zwischenstücke 6 an den Wandungen der Flanschöffnungen anschlagen. Um harte Metall-/Metallkontakte zu vermeiden, ist an den möglichen Berührflächen des Zwischenteils 6 das Dämpfungselement 16 vorgesehen, das jeweils endseitig mittels der Zapfen 17 in komplementäre Öffnungen 18 des Zwischenteils 6 verliersicher eingehängt ist.
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Abhängig vom Betriebszustand des Fliehkraftpendels 1 können die Pendelmassenpaare 4 in den Führungseinrichtungen 9, 10 gegenüber dem Flanschteil 2 und damit die Zwischenteile 6 gegenüber den Flanschöffnungen 14 unterschiedliche Verlagerungen einnehmen. Unter Bezug auf das in 2 dargestellte Detail eines Zwischenteils 6 in der Flanschöffnung 14 des Flanschteils 2 werden die unterschiedlichen Kontaktmöglichkeiten näher erläutert. Während einer Verdrehung des Flanschteils 2 um die Drehachse x können aufgrund starker Ausschläge der Pendelmassen 3 die Zwischenteile 6 im Zugbetrieb an ersten, radial inneren Anschlagbereichen anschlagen und im Drehbetrieb den Schwingwinkel der Pendelmassenpaare durch weiche Anschläge begrenzen. Verkippen die Pendelmassen beispielsweise während eines Stopps der Brennkraftmaschine leicht gegenüber dem Flanschteil 2, können radial äußere, zweite Anschlagbereiche 20 weich abgefangen werden. Des Weiteren kann bei stehendem Flanschteil ein Pendelmassenpaar geodätisch über der Drehachse x zu stehen kommen, so dass sie infolge Schwerkraft aus den Laufbahnen der Führungseinrichtungen 9, 10 nach radial innen fallen. Um diesen Fallweg zu begrenzen, ist in Umfangsrichtung betrachtet mittig an den Flanschöffnungen 14 der radial erweiterte, während Pendelbewegungen der Pendelmassenpaare nicht kontaktierte Abstützpunkt 21 vorgesehen, der mit den radial zwischen Anschlagbereichen 19, 20 angeordneten, sich über einen Teilumfang gleichen Durchmessers erstreckenden Abstützflächen 22, 23 je nach aktueller Lage des Pendelmassenpaars 4 eine verkippfreie Zweipunktabstützung bildet. Hierdurch wird der Fallweg in die Ruheposition der Pendelmassenpaare mittels eines weichen Anschlags begrenzt, so dass die Pendelmassenpaare 4 nach einem erneuten Start der Brennkraftmaschine mit einem Verdrehen des Flanschteils 2 wieder schnell in ihre Arbeitslage an den Laufbahnen der Führungseinrichtungen 9, 10 zurückkehren.
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Die 3 zeigt in Abänderung zu dem Zwischenteil 6 der 1 und 2 das Zwischenteil 6a mit dem endseitig verkürzten Dämpfungselement 16a, das radial außerhalb der Zapfen 17a einen metallischen Kontakt zwischen dem Zwischenteil 6a und den Wandungsbereichen 24a der Flanschöffnungen 14a zulässt. Um einen harten Anschlag zu vermeiden, ist die Anschlagfläche 25a des Zwischenteils 6a gegenüber der Anschlagfläche 26a des Dämpfungselements 16a in Umfangsrichtung rücksprungartig zurückgezogen. Hierdurch kontaktiert bei einem Anschlag des Zwischenteils 6a an der Wandung der Flanschöffnungen 14a zuerst das Dämpfungselement 16a, welches einen direkten metallischen Anschlag verhindert. Zum Schutz des Dämpfungselements 16a vor Beschädigung wird bei hoher Anschlagenergie das Pendelmassenpaar zusätzlich von der metallischen Anschlagfläche 25a des Zwischenteils 6a an dem Wandungsbereich 24a der Flanschöffnung 14a abgebremst.
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Die 4 bis 6 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Zwischenteils 6b. 4 zeigt dabei eine Teilansicht des mit den Zwischenteilen 6b versehenen Fliehkraftpendels 1b mit dem Flanschteil 2b, die 5 einen Schnitt durch das Fliehkraftpendel 1b entlang der Schnittlinie A-A und 6 ein Detail des Fliehkraftpendels 1b der 4. Im Unterschied zu den Zwischenteilen 6, 6a besitzen die Zwischenteile 6b Dämpfungselemente 16b, welche bezogen auf die Drehachse x in radiale Richtung über deren Zapfen 17b hinaus in ihrem Querschnitt verringerte Ansätze 27b aufweisen. Die aus den beiden aneinander gelegten Scheibenteilen 28b, 29b gebildeten Zwischenteile 6b bilden dabei radial außerhalb der Zapfen 17b den Spalt 30b gegenüber den die Pendelmassenpaare 4b bildenden Pendelmassen 31b, 32b beziehungsweise gegenüber an diesen angelegten Deckscheiben 33b, 34b, in die bei Belastung der Ansätze 27b während eines Anschlags eines Zwischenteils 6b an einem Wandungsbereich 24b einer Flanschöffnung 14b eintauchen können und damit einen entsprechenden Schutz erfahren. Die Scheibenteile 28b, 29b sind dabei als Gleichteile ausgebildet und spiegelverkehrt aneinandergefügt, wobei jeweils eine Seite dieser eine Erweiterung 35b aufweist, die nach dem Eintauchen des zugehörigen Ansatzes 27b gegebenenfalls einen metallischen Anschlag mit dem Wandungsbereich 24b bildet.
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Die 7 zeigt eines der Scheibenteile 28b, 29b in dreidimensionaler Darstellung mit den die Zapfen 17b des Dämpfungselements 16b der 6 aufnehmenden Öffnungen 18b und Öffnungen 36b zur Vernietung. Die eine Stirnseite 37b des Scheibenteils 28b, 29b ist glatt, während die gegenüberliegende Stirnseite 38b die Erweiterung 35b wie Vorsprung in Umfangsrichtung aufweist. Beim Zusammenbau zweier Scheibenteile 28b, 29b in umgekehrter Anordnung bildet sich zwischen jeweils einer Pendelmasse 31b, 32b (5) und den Scheibenteilen 28b, 29b jeweils beidseitig dieser ein Spalt 30b (6) aus, in den die Ansätze 27b des Dämpfungselements 16b (6) eintauchen können.
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8 zeigt das Dämpfungselement 16b in dreidimensionaler Darstellung mit den Zapfen 17b und den radial erweiterten Ansätzen 27b, die in axiale Richtung bezogen auf die Drehachse x (4) versetzt zueinander angeordnet sind, damit diese in die durch die Scheibenteile 28b, 29b gebildeten Spalte 30b (6) eintauchen können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1b
- Fliehkraftpendel
- 2
- Flanschteil
- 2b
- Flanschteil
- 3
- Pendelmasse
- 4
- Pendelmassenpaar
- 4b
- Pendelmassenpaar
- 5
- Verbindungsmittel
- 6
- Zwischenteil
- 6a
- Zwischenteil
- 6b
- Zwischenteil
- 7
- Niet
- 8
- Niet
- 9
- Führungseinrichtung
- 10
- Führungseinrichtung
- 11
- Laufbahn
- 12
- Laufbahn
- 13
- Wälzkörper
- 14
- Flanschöffnung
- 14a
- Flanschöffnung
- 14b
- Flanschöffnung
- 15
- Umfangsbereich
- 16
- Dämpfungselement
- 16a
- Dämpfungselement
- 16b
- Dämpfungselement
- 17
- Zapfen
- 17a
- Zapfen
- 17b
- Zapfen
- 18
- Öffnung
- 18b
- Öffnung
- 19
- Anschlagbereich
- 20
- Anschlagbereich
- 21
- Abstützpunkt
- 22
- Abstützfläche
- 23
- Abstützfläche
- 24a
- Wandungsbereich
- 24b
- Wandungsbereich
- 25a
- Anschlagfläche
- 26a
- Anschlagfläche
- 27b
- Ansatz
- 28b
- Scheibenteil
- 29b
- Scheibenteil
- 30b
- Spalt
- 31b
- Pendelmasse
- 32b
- Pendelmasse
- 33b
- Deckscheibe
- 34b
- Deckscheibe
- 35b
- Erweiterung
- 36b
- Öffnung
- 37b
- Stirnseite
- 38b
- Stirnseite
- A-A
- Schnittlinie
- x
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009042836 A1 [0004]
