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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend ein um eine Drehachse drehbares Pendelmassenträgerteil, wenigstens eine an dem Pendelmassenträgerteil unter Fliehkrafteinwirkung entlang einer Pendelbahn zwischen einer ersten Endlage, einer Mittellage und einer zweiten Endlage verlagerbar angeordnete Pendelmasse und eine Federeinrichtung zur Beaufschlagung der wenigstens einen Pendelmasse.
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Aus der
DE 10 2009 051 724 A1 ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Schwingungsdämpfung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt, umfassend eine rotierende Trägerscheibe, an der mittelbar oder unmittelbar wenigstens eine Pendelmasse aufgehängt ist, die entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann, bei der wenigstens eine Pendelmasse bei einer geringen Drehzahl der rotierenden Trägerscheibe mittels wenigstens einer Federeinrichtung bezüglich der Rotationsachse nach radial außen vorgespannt ist und sich die Vorspannung bei höheren Drehzahlen mechanisch bedingt aufhebt, um eine verbesserte Fliehkraftpendeleinrichtung bereit zu stellen, die insbesondere auch bei geringen Drehzahlen funktionstüchtig ist. Die Vorspannung erfolgt mittels wenigstens eines federkraftbeaufschlagten Druckbolzens, der sich bei den geringen Drehzahlen an einem Vorsprung der Trägerscheibe abstützt und bei den hohen Drehzahlen fliehkraftbedingt von dem Vorsprung abhebt. Der Druckbolzen ist mittels wenigstens einer Feder kraftbeaufschlagt. Die Feder und der Druckbolzen sind zu einer Baueinheit zusammengefasst, die weiterhin auch eine Aufnahme für die Feder und eine Führung für den Druckbolzen umfasst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Fliehkraftpendeleinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll eine Effizienz der Fliehkraftpendeleinrichtung verbessert sein. Insbesondere soll eine Schwingungstilgung bei geringen Brennkraftmaschinendrehzahlen verbessert sein. Insbesondere soll eine Schwingungstilgung bei Brennkraftmaschinendrehzahlen unterhalb 1500 min–1 verbessert sein. Insbesondere soll eine effiziente Fliehkraftpendeleinrichtung für Brennkraftmaschinen mit geringer Zylinderzahl bereitgestellt werden. Insbesondere soll eine effiziente Fliehkraftpendeleinrichtung für Brennkraftmaschinen mit nur zwei oder drei Zylindern bereitgestellt werden.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend ein um eine Drehachse drehbares Pendelmassenträgerteil, wenigstens eine an dem Pendelmassenträgerteil unter Fliehkrafteinwirkung entlang einer Pendelbahn zwischen einer ersten Endlage, einer Mittellage und einer zweiten Endlage verlagerbar angeordnete Pendelmasse und eine Federeinrichtung zur Beaufschlagung der wenigstens einen Pendelmasse, bei der mithilfe der Federeinrichtung bei einer Verlagerung der wenigstens einen Pendelmasse Energie speicherbar und zu einer Rückverlagerung der wenigstens einen Pendelmasse nutzbar ist.
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Mithilfe der Fliehkraftpendeleinrichtung können Drehungleichförmigkeiten im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, insbesondere aufgrund periodisch ablaufender Verbrennungsvorgänge in der Brennkraftmaschine auftretende Drehungleichförmigkeiten, kompensiert werden.
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Das Pendelmassenträgerteil kann ein Flanschteil einer Reibungskupplung sein. Das Pendelmassenträgerteil kann eine Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung sein. Das Pendelmassenträgerteil kann ein Flanschteil eines Drehschwingungsdämpfers sein. Der Drehschwingungsdämpfer kann ein Zweimassenschwungrad sein. Das Zweimassenschwungrad kann ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil aufweisen. Das Eingangsteil des Zweimassenschwungrads kann einer Brennkraftmaschine zugeordnet sein. Das Ausgangsteil des Zweimassenschwungrads kann einer Kupplung, insbesondere einer Reibungskupplung, und/oder einem Getriebe zugeordnet sein. Das Pendelmassenträgerteil kann ein Flanschteil des Ausgangsteils ein. Das Pendelmassenträgerteil kann ein Flanschteil eines Drehmomentwandlers sein. Das Pendelmassenträgerteil kann ein Flanschteil einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sein.
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Die wenigstens eine Pendelmasse kann zur Drehachse der Fliehkraftpendeleinrichtung exzentrisch angeordnet sein. Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann mehrere, insbesondere zwei, drei oder vier Pendelmassen aufweisen. Die wenigstens eine Pendelmasse kann eine kreisringbogenartige Form aufweisen. Die kreisringbogenartige Form der wenigstens einen Pendelmasse kann sich über einen Winkelbereich von ca. 160°–190°, insbesondere von ca. 180°, erstrecken. Die kreisringbogenartige Form der wenigstens einen Pendelmasse kann sich über einen Winkelbereich von ca. 100°–130°, insbesondere von ca. 120°, erstrecken. Die kreisringbogenartige Form der wenigstens einen Pendelmasse kann sich über einen Winkelbereich von ca. 70°–100°, insbesondere von ca. 90°, erstrecken. Die wenigstens eine Pendelmasse kann zwei Pendelmasseteile aufweisen. Die Pendelmasseteile können einander gegenüberliegend beidseits des Pendelmassenträgerteils angeordnet sein. Die Pendelmasseteile können miteinander fest verbunden sein. Die wenigstens eine Pendelmasse kann außen liegend sein. Es kann jeweils eine Pendelmasse zwischen Abschnitten des Pendelmassenträgerteils angeordnet sein. Die wenigstens eine Pendelmasse kann innen liegend sein.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann wenigstens eine Pendelrolle zur verlagerbaren Anordnung der wenigstens einen Pendelmasse an dem Pendelmassenträgerteil aufweisen. Die wenigstens eine Pendelmasse kann wenigstens einen Durchbruch für die wenigstens eine Pendelrolle aufweisen. Das Pendelmassenträgerteil kann wenigstens einen Durchbruch für die wenigstens eine Pendelrolle aufweisen. Der wenigstens eine Durchbruch kann eine nierenartig gebogene Form aufweisen. Die Pendelbahn der wenigstens einen Pendelmasse kann durch den wenigstens einen Durchbruch vorgegeben sein. Damit kann eine Einstellung der Fliehkraftpendeleinrichtung auf eine vorgegebene Ordnung einer Anregung erfolgen. Die wenigstens eine Pendelrolle kann eine zylinderartige Form aufweisen.
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Unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl des Pendelmassenträgerteils kann die wenigstens eine Pendelmasse ihre Mittellage einnehmen und eine Verlagerung der wenigstens eine Pendelmasse kann im Wesentlichen unterbleiben. Oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl des Pendelmassenträgerteils kann eine Verlagerung der wenigstens eine Pendelmasse erfolgen.
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Die Federeinrichtung kann zur Speicherung von kinetischer Energie der wenigstens einen Pendelmasse dienen. Mithilfe der Federeinrichtung kann Energie als potentielle Energie speicherbar sein. Die Federeinrichtung kann zur Abgabe von kinetischer Energie an die wenigstens eine Pendelmasse dienen. Eine Verlagerung der wenigstens einen Pendelmasse kann in eine erste Richtung und in eine entgegen gesetzte zweite Richtung erfolgen. Eine kann eine Verlagerung in die erste Richtung sein. Eine Rückverlagerung kann eine Verlagerung in die zweite Richtung sein.
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Die erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung weist eine verbesserte Effizienz auf. Eine Schwingungstilgung bei geringen Brennkraftmaschinendrehzahlen ist verbessert. Eine Schwingungstilgung bei Brennkraftmaschinendrehzahlen unterhalb 1500 min–1 ist verbessert. Für Brennkraftmaschinen mit geringer Zylinderzahl ist eine effiziente Fliehkraftpendeleinrichtung bereitgestellt. Für Brennkraftmaschinen mit nur zwei oder drei Zylindern ist eine effiziente Fliehkraftpendeleinrichtung bereitgestellt. Eine unerwünschte Geräuschentwicklung bei einem Starten und/oder Stoppen der Brennkraftmaschine ist verhindert. Ein Aneinanderschlagen von Pendelmassen ist verhindert.
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Die Federeinrichtung kann wenigstens ein Federelement aufweisen, das der wenigstens einen Pendelmasse zugeordnet sein kann. Das wenigstens eine Federelement kann eine Druckfeder sein. Das wenigstens eine Federelement kann eine Schraubenfeder sein. Das wenigstens eine Federelement kann sich an der wenigstens einen Pendelmasse abstützen. Die wenigstens eine Pendelmasse kann eine Aufnahme für das wenigstens eine Federelement aufweisen.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann mehrere Pendelmassen und die Federeinrichtung kann mehrere Federelemente aufweisen und jeweils ein Federelement kann sich an zwei einander benachbart angeordneten Pendelmassen abstützen. Ein Federelement kann sich an einem Ende einer Pendelmasse und an einem Ende einer benachbarten Pendelmasse abstützen. Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann dieselbe Anzahl Pendelmassen und Federelemente aufweisen.
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Die Pendelmassen und die Federelemente können einen umlaufend geschlossenen Pendelring bilden. In Umfangsrichtung der Fliehkraftpendeleinrichtung können jeweils abwechselnd eine Pendelmasse und ein Federelement angeordnet sein.
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Das wenigstens eine Federelement kann sich einerseits an der wenigstens einen Pendelmasse und andererseits an dem Pendelmassenträgerteil abstützen. Für jede Pendelmasse können zwei Federelemente vorgesehen sein.
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Das wenigstens eine Federelement kann auch in der Mittellage der wenigstens einen Pendelmasse vorgespannt sein. Damit ist die wenigstens eine Pendelmasse auch unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl des Pendelmassenträgerteils definiert gehalten.
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Die wenigstens eine Pendelmasse und das wenigstens eine Federelement können ein schwingungsfähiges System mit einer vorbestimmten Resonanzfrequenz bilden. Die Resonanzfrequenz kann auf eine Brennkraftmaschine mit zwei oder drei Zylindern und eine Drehzahl unterhalb 1000 min–1 abgestimmt sein.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Fliehkraftpendel mit Reflexabstimmung. Anstatt einer Bahnverstimmung und somit Schwächung einer Pendeleffizienz kann eine „überschüssige“ Schwingenergie von Pendeln zusätzlich in Federelementen zwischengespeichert werden und so in einem nächsten Augenblick voll zur Isolation zur Verfügung stehen, ohne dass ein Schwingwinkel dabei unbedingt vergrößert werden muss. Das Fliehkraftpendel kann vorzugsweise mit sog. „Trapez“-Aufhängung ausgeführt sein, wobei jede Pendelmasse über mindestens ein Federelement jeweils mit seinen benachbarten Pendelmassen elastisch gekoppelt sein kann. Vorzugsweise können die besagten Federelemente dabei vorgespannt sein, sodass auch bei ruhendem, nicht-drehendem System alle Massen stets nach außen gedrückt werden. Ein Abheben der Pendelmassen bei Start-Stopp und damit verbunden Geräuschentwicklung kann dabei vermieden werden. Ebenfalls kann hierdurch gewährleistet werden, dass die Pendelmassen während eines Start-Stopp-Vorgangs nahezu synchrone Bewegungen zueinander ausführen. Daher können die Pendelmassen vergrößert werden, ohne dass es zu Klackergeräuschen infolge von Kollision mit dem benachbarten Pendel kommt. Das Fliehkraftpendel kann zusammen mit den Massen und den Federelementen einen geschlossenen Pendelring bilden. Auch von sehr großem Vorteil kann diese Anordnung sein, da Federmassen direkt zu der Pendelmasse hinzugezählt werden dürfen. Bei Auslenkung des Feder-Pendelmassen-Ringes kann dieser nach radial innen „eingeschnürt“ werden. Dabei können die Federelemente gestaucht werden. Der Feder-Pendelmassen-Ring kann damit auch ohne Drehzahl ein statisches Rückstellmoment erfahren. Das System kann also eine ganz bestimmte eigene Resonanzfrequenz haben. Man kann es auch anders sagen: Die Federn können wie eine zusätzliche statische Fliehkraft wirken, die gerade bei niedrigen Drehzahlen dem System sonst fehlen würde und zu unnötig hohen Schwingwinkeln führen würde.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit einem Pendelmassenträgerteil, Pendelmassen und Federn in nicht ausgelenkter Mittellage,
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2 eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit einem Pendelmassenträgerteil, Pendelmassen und Federn in ausgelenkter Endlage und
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3 ein Diagramm zur Isolationserweiterung einer Fliehkraftpendeleinrichtung mit einem Pendelmassenträgerteil, Pendelmassen und Federn.
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1 zeigt eine Fliehkraftpendeleinrichtung 100 mit einem Pendelmassenträgerteil 102, vier Pendelmassen 104, 106, 108, 110 und vier Federn 112, 114, 116, 118 in nicht ausgelenkter Mittellage, 2 zeigt die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 in ausgelenkter Endlage.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 dient zur Anordnung in einem hier nicht näher dargestellten Zweimassenschwungrad. Das Zweimassenschwungrad weist ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil mit einer gemeinsamen Drehachse auf, um die das Eingangsteil und das Ausgangsteil zusammen drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil ist eine Feder-Dämpfer-Einrichtung mit Energiespeichern wirksam. Das Pendelmassenträgerteil 102 gehört zu dem Ausgangsteil des Zweimassenschwungrads. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 weist eine Drehachse 120 auf. Das Pendelmassenträgerteil 102 weist eine ringscheibenartige Form mit zwei Seitenflächen auf. Das Pendelmassenträgerteil 102 weist radial außen zwei Fortsätze 122, 124 auf. Die Fortsätze 122, 124 dienen zur Abstützung der Energiespeicher an dem Ausgangsteil des Zweimassenschwungrads.
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Die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 weisen jeweils eine bogenartige Form auf und erstrecken sich jeweils in etwa über einen Viertelkreisbogen. Die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 weisen jeweils in Umfangsrichtung der Fliehkraftpendeleinrichtung 100 gerichtete Enden auf. Die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 sind an dem Pendelmassenträgerteil 102 unter Fliehkrafteinwirkung verlagerbar angeordnet. Zur verlagerbaren Anordnung der Pendelmassen 104, 106, 108, 110 an dem Pendelmassenträgerteil 102 weist die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 Pendelrollen, wie 126, auf. Das Pendelmassenträgerteil 102 weist nierenartig gebogene Durchbrüche für die Pendelrollen 126 auf. Die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 weisen jeweils nierenartig gebogene Durchbrüche für die Pendelrollen 126 auf. Die Pendelrollen 126 sind jeweils in den Durchbrüchen des Pendelmassenträgerteils 102 und der Pendelmassen 104, 106, 108, 110 angeordnet. Die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 sind jeweils zweiteilig mit zwei Pendelmasseteilen ausgeführt. Die Pendelmasseteile sind jeweils beidseits des Pendelmassenträgerteils 102 angeordnet. Die Pendelmasseteile einer Pendelmasse 104, 106, 108, 110 sind jeweils mithilfe von Nieten, wie 128, miteinander verbunden.
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Die Federn 112, 114, 116, 118 sind in Umfangsrichtung der Fliehkraftpendeleinrichtung 100 jeweils zwischen den Enden zweier benachbarter Pendelmassen 112, 114, 116, 118 angeordnet. Die Federn 112, 114, 116, 118 sind Schraubendruckfedern. Die Federn 112, 114, 116, 118 stützen sich jeweils an zwei benachbarten Pendelmassen 104, 106, 108, 110 ab. Die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 weisen an ihren Enden jeweils Aufnahmen für die Federn 110, 112, 114, 116 auf. Die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 und die Federn 112, 114, 116, 118 bilden zusammen einen Pendelring 130. Die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 und die Federn 112, 114, 116, 118 bilden zusammen ein schwingungsfähiges System mit einer abgestimmten Resonanzfrequenz.
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Bei einer Verlagerung der Pendelmassen 104, 106, 108, 110 unter Fliehkrafteinwirkung in Richtung ihrer Endlagen verringert sich ein Durchmesser des Pendelrings 130. Dabei verringern sich Zwischenräume zwischen den Enden der Pendelmassen 104, 106, 108, 110, sodass die Federn 112, 114, 116, 118 zusammengedrückt werden und Energie in den Federn 112, 114, 116, 118 gespeichert wird. In 2 sind die Pendelmassen 104, 106, 108, 110 in einer Endlage dargestellt. Die in den Federn 112, 114, 116, 118 gespeicherte Energie wird nachfolgend zur Rückverlagerung der Pendelmassen 104, 106, 108, 110 in Richtung ihrer anderen Endlage genutzt.
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3 zeigt ein Diagramm 200 zur Isolationserweiterung einer Fliehkraftpendeleinrichtung, wie Fliehkraftpendeleinrichtung 100 gemäß 1 und 2. In dem Diagramm ist auf einer x-Achse eine Drehzahl und auf einer y-Achse eine Drehungleichförmigkeit aufgetragen. Das Diagramm 200 zeigt eine Kennlinie 202 einer Fliehkraftpendeleinrichtung ohne Federeinrichtung. Das Diagramm 200 zeigt eine Kennlinie 204 eines statischen Tilgungsverhaltens eines Pendelrings, wie Pendelring 130 gemäß 1 und 2. Das Diagramm 200 zeigt eine Summenkennlinie 206 der Kennlinien 202, 204. In dem Diagramm 200 ist ein maximal zulässiger Grenzwert 208 für eine Drehungleichförmigkeit angegeben. Der maximal zulässige Grenzwert 208 wird bei der Summenkennlinie 206 bei einer wesentlich geringeren Drehzahl als bei der Kennlinie 202 erreicht. Damit ergibt sich für die Fliehkraftpendeleinrichtung, wie Fliehkraftpendeleinrichtung 100 gegenüber einer Fliehkraftpendeleinrichtung ohne Federeinrichtung ein Verbesserungspotential 210.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 102
- Pendelmassenträgerteil
- 104
- Pendelmasse
- 106
- Pendelmasse
- 108
- Pendelmasse
- 110
- Pendelmasse
- 112
- Feder
- 114
- Feder
- 116
- Feder
- 118
- Feder
- 120
- Drehachse
- 122
- Fortsatz
- 124
- Fortsatz
- 126
- Pendelrolle
- 128
- Niet
- 130
- Pendelring
- 200
- Diagramm
- 202
- Kennlinie
- 204
- Kennlinie
- 206
- Summenkennlinie
- 208
- Grenzwert
- 210
- Verbesserungspotential
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009051724 A1 [0002]
