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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse drehenden Flanschteil und mehreren, über den Umfang verteilt angeordneten, gegenüber dem Flanschteil über einen vorgegebenen Schwingwinkel in der Senkrechten zur Drehachse verschwenkbaren Pendelmassen.
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Gattungsgemäße Fliehkraftpendel werden bevorzugt in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie dienen dort allein oder in Verbindung mit Drehschwingungsdämpfern wie Zweimassenschwungrädern, Drehschwingungsdämpfern in Kupplungsscheiben von Reibungskupplungen und dergleichen der Schwingungsisolation von Drehungleichförmigkeiten einer Brennkraftmaschine. Durch das Wirkprinzip des Fliehkraftpendels mit einem um eine Drehachse fest angeordneten Flanschteil und gegenüber diesem auf Laufbahnen gegenüber diesem verschwenkbar angeordneten Pendelmassen wird eine drehzahladaptive Tilgung einer oder mehrerer Schwingungsordnungen erzielt. Abhängig von dem oder den zu tilgenden Schwingungsordnungen werden die Laufbahnen angepasst, so dass die Pendelmassen mit Umfangs- und Radialanteilen gegenüber Flanschteilen über einen vorgegebenen Schwingwinkel verlagerbar sind, wobei die Pendelmassen bei ausreichend drehendem Flanschteil infolge Fliehkraft nach radial außen beschleunigt werden. Vermindern sich die Drehzahlen unter einen vorgegebenen Wert oder befindet sich das Fliehkraftpendel im Stillstand, fallen die radial über der Drehachse des Flanschteils angeordneten Pendelmassen schwerkraftbedingt aus den Schwenklagerungen, beispielsweise aus Laufbahnen des Flanschteils und der Pendelmassen und darauf abrollenden Wälzkörpern nach radial innen. Dies führt zu Geräuschen und kann beim Start der Drehbewegung zu Unwuchten führen. Um schwerkraftbedingte Änderungen der Pendelmassen zu verhindern, wird in der
DE 10 2011 100 895 A1 vorgeschlagen, die Pendelmassen mittels Federvorspannung nach radial außen in den Schwenklagerungen gegen das Flanschteil vorzuspannen. Aus der
DE 10 2011 087 693 A1 ist bekannt, die Enden von benachbarten Pendelmassen gegeneinander mittels einer Federeinrichtung zu verspannen. Die
DE 10 2009 051 724 A1 offenbart ein Fliehkraftpendel, bei dem die Pendelmassen in Mittellage gegen das Flanschteil nach radial innen abgestützt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Fliehkraftpendels mit einer Abstützung der Pendelmassen gegen schwerkraftbedingte Verlagerungen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsbeispiele wieder.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält ein um eine Drehachse drehendes Flanschteil, welches beispielsweise drehschlüssig mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden sein kann und/oder einer sekundären Schwungmasse eines Zweimassenschwungrads beispielsweise zur sekundärseitigen Beaufschlagung einer Federeinrichtung, einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung, einem Gehäuse einer Reibungskupplung, einem Drehschwingungsdämpfer oder Gehäuse eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers oder dergleichen zugeordnet sein kann. An diesem Flanschteil sind mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete, gegenüber dem Flanschteil über einen vorgegebenen Schwingwinkel in der Senkrechten zur Drehachse verschwenkbare Pendelmassen vorgesehen. Hierunter ist zu verstehen, dass je nach Ausbildung einer oder mehrerer Schwenklagerungen zwischen Pendelmassen und Flanschteil ein Verschwenken der Pendelmassen in radiale und in Umfangsrichtung zur Drehachse erzielt wird. Hierbei kann eine monofilare oder eine bifilare Pendelführung, beispielsweise im Sinne eines Trapezpendels vorgesehen sein. Die Schwenklagerungen sind hierbei bevorzugt als Ausschnitte in den Pendelmassen und im Flanschteil mit entsprechenden Laufbahnen ausgebildet, auf denen jeweils ein den Pendelmassen und dem Flanschteil gemeinsamer Wälzkörper abwälzt.
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Zur Verhinderung von schwerkaftbedingten Verlagerungen der Pendelmassen, beispielsweise bei Drehzahlen unterhalb von 300 Umdrehungen pro Minute und im Stillstand des Flanschteils sind zumindest zwei einander zugewandte Enden zweier Pendelmassen um einen gemeinsamen Drehpunkt miteinander drehschlüssig verbunden. Durch die Umkehr der Drehrichtung an dem Drehpunkt bleibt die Pendelbewegung der Pendelmassen im Wesentlichen erhalten. Gleichzeitig tritt bei geringen Drehzahlen eine form- und/oder reibschlüssige Abstützung der Pendelmassen gegeneinander auf, so dass die Pendelmassen auf ihrem Teilkreis stabilisiert werden. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn auf diese Weise alle Pendelmassen über den Umfang miteinander drehschlüssig verbunden sind. Zur Aufrechterhaltung des wechselnden Drehsinns sind hierzu die Pendelmassen in gerader Anzahl über den Umfang angeordnet.
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Über den Umfang verteilte, mit dem Flanschteil axial fluchtende Pendelmassen können dabei radial außerhalb oder in Ausschnitte des Flanschteils angeordnet sein. Die Schwenklagerungen können dabei zwischen dem Flanschteil und einem Außenumfang der Pendelmassen vorgesehen sein. In besonders vorteilhafter Weise sind die Pendelmassen jeweils beidseitig des Flanschteils axial beabstandet zueinander angeordnet, wobei jeweils axial gegenüberliegende Pendelmassen miteinander fest verbunden sind. Die Verbindung erfolgt mittels Abstandshaltern wie Abstandsnieten, Stufennieten, Abstandsbolzen und dergleichen, welche in für einen vorgesehenen Schwenkbereich in ausreichender Weise ausgebildete Ausnehmungen in dem Flanschteil durchgreifen. Die durch die axial gegenüberliegenden Pendelmassen gebildeten Pendelmassenpaare sind endseitig jeweils drehschlüssig um einen Drehpunkt miteinander verbunden, wobei einander zugewandte Enden von in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassenpaaren an einem oder beiden Pendelmassen den vorgeschlagenen Drehschluss bilden können.
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Je nach Ausbildung wie Form der drehschlüssigen Verbindung zwischen einem um den Drehpunkt verdrehbaren Bauteil und den mit diesem drehschlüssig verbundenen Enden benachbarter Pendelmassen kann bei einer einzigen, mittigen Schwenklagerung der Pendelmassen beziehungsweise Pendelmassenpaare das Schwenkverhalten dieser mittels der drehschlüssigen Verbindungen vorgegeben werden. Hierzu können die Enden um eine zwischen diesen senkrechte zum Drehpunkt angeordnete Symmetrieachse punktsymmetrisch gegeneinander verlagerbar angeordnet werden. Hierdurch kann beispielsweise eine einer monofilaren Aufhängung eines Pendels entsprechende Verlagerung der Pendelmassen gegenüber dem Flanschteil vorgegeben beziehungsweise stabilisiert werden. Bei unrunder Ausbildung der Enden und/oder des um den Drehpunkt verdrehbar angeordneten Bauteils können mittels lediglich einer mittigen Schwenklagerung der Pendelmassen am Flanschteil eine bifilare Führung der Pendelmassen beispielsweise in Form eines Trapezpendels erzielt werden. Werden pro Pendelmasse beziehungsweise Pendelmassenpaar zwei in Umfangsrichtung beabstandete Schwenklagerungen vorgesehen, kann die drehschlüssige Verbindung zwischen den Enden zweier benachbarter Pendelmassen spielbehaftet ausgebildet sein, um ein Verzwängen der Pendelmassen zu verhindern. Alternativ kann durch die drehschlüssige Verbindung bei spielfreier Ausbildung die Pendelbewegung einer Pendelmasse derart vorgegeben werden, dass bei großen Schwingwinkeln der Pendelmassen eine der Schwenklagerungen zumindest teilweise durch entsprechende Führung durch die drehschlüssige Verbindung zumindest teilweise entlastet wird.
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Die drehschlüssige Verbindung kann beispielsweise mittels einer Verzahnung ausgebildet sein. Hierzu können die Enden mittels einer Verzahnung mit einem Zahnrad kämmen, welches frei drehend oder auf einer Achse auf dem Drehpunkt verdrehbar an dem Flanschteil angeordnet ist. Das Zahnrad kann aus einem verschleißfesten, beispielsweise faserverstärkten Kunststoff oder Metall, beispielsweise aus einem Blechteil hergestellt sein.
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Alternativ kann die um den Drehpunkt angeordnete Achse ein Rotativlager, beispielsweise ein Gleit- oder Wälzlager aufnehmen, auf dessen Außenring die einander zugewandten Enden benachbarter Pendelmassen abwälzen. Je nach Ausführungsform können derartige Wälzlagerungen und Verzahnungen an allen oder nur an einem Teil der Pendelmassen vorgesehen sein. Beispielsweise können sich über den Umfang Verzahnungen und Wälzlagerungen abwechseln, so dass beispielsweise ein Ende einer Pendelmasse eine Verzahnung und das andere Ende eine Abwälzfläche für ein Rotativlager aufweist.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Fliehkraftpendel mit einem Schwenklager und Verzahnungen an den Enden der Pendelmassen,
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2 ein Fliehkraftpendel mit einem Schwenklager und Rotativlagern an den Enden der Pendelmassen,
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3 ein Fliehkraftpendel mit einem Schwenklager und gemischt aus Verzahnungen und Rotativlagern gebildeten drehschlüssigen Verbindungen zwischen benachbarten Pendelmassen,
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4 ein Fliehkraftpendel mit zwei Schwenklagern und Verzahnungen zwischen den Enden benachbarter Pendelmassen
und
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5 ein gegenüber dem Fliehkraftpendel der 4 mit geänderter Symmetrie versehenes Fliehkraftpendel.
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Die 1 zeigt in Ansicht das Fliehkraftpendel 1 mit dem Flanschteil 2 und über den Umfang verteilten Pendelmassenpaaren 3 mit beidseitig des Flanschteils 2 angeordneten Pendelmassen 4, von denen jeweils die auf der anderen Seite des Flanschteils angeordneten Pendelmassen nicht einsehbar sind. Jeweils axial bezüglich der Drehachse x des Fliehkraftpendels 1 gegenüberliegende Pendelmassen sind dabei mittels Ausnehmungen des Flanschteils durchgreifenden Verbindungsmitteln wie Abstandsbolzen, Stufennieten und dergleichen fest miteinander verbunden und bilden die Pendelmassenpaare 3. Die Pendelmassenpaare 3 sind jeweils mittels eines einzigen, in Umfangsrichtung bevorzugt mittig an den Pendelmassenpaaren 3 vorgesehenen Schwenklagers 5 monofilar aufgenommen. Die Enden der Pendelmassen 4 weisen die Verzahnungen 6 auf, die mit dem Zahnrad 7 kämmen, so dass jeweils die in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassen 4 jeweils eine drehschlüssige Verbindung 8 ausbilden.
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Infolge der Ausbildung der drehschlüssigen Verbindung 8 werden radial über der Drehachse x angeordnete Pendelmassen 4 bei kleinen Drehzahlen des Flanschteils 2 und im Stillstand gegen die Wirkung der Schwerkraft abgestützt und bleiben in ihren Positionen, ohne nach radial innen zu fallen. Des Weiteren werden durch die drehschlüssige Verbindung 8 mit der um einen Drehpunkt zwischen den Verzahnungen 6 mittels des Zahnrads 7 eingestellten Drehrichtungsumkehr die Pendelmassenpaare 3 auf einen vorgegebenen Bewegungsablauf gezwungen, der je nach Ausbildung der Verzahnungen 6 und oder des Zahnrads 7, beispielsweise rund oder unrund, monofilar oder bifilar ausgebildet ist. Beispielsweise kann mittels des einzigen Schwenklagers 5 und den drehschlüssigen Verbindungen 8 ein Verlauf der Pendelmassenpaare 3 gegenüber dem Flanschteil 2 in Form eines Trapezpendels erzielt werden. Das Zahnrad 7 bewegt sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel bei Verlagerung der Pendelmassenpaare gegeneinander frei in den Freischnitten 13 des Flanschteils 2. In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Zahnrad 7 fest an einer am Drehpunkt der drehschlüssigen Verbindung 8 angeordneten Achse verdrehbar aufgenommen sein.
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2 zeigt in Abänderung zu dem Fliehkraftpendel 1 der 1 das Fliehkraftpendel 1a mit dem Flanschteil 2a und der drehschlüssigen Verbindung 8a, die aus den Rotativlagern 7a und den Abwälzflächen 6a gebildet ist. Die hier als Wälzlager 9a ausgebildeten Rotativlager 7a sind mittels ihrer Innenringe 10a fest mit an dem Flanschteil 2a an dem Drehpunkt D der drehschlüssigen Verbindung 8a angeordneten Achsen 11a aufgenommen. Die Abwälzflächen 6a wälzen auf den Außenringen 12a der Wälzlager 9a ab und weisen hier eine runde Form auf, können jedoch zur Steuerung der Pendelgeometrie der Pendelmassenpaare 3a mit den Pendelmassen 4a gegenüber dem Flanschteil 2a unrund ausgebildet sein. Zur Abstützung nach radial innen entgegen der Wirkung der Schwerkraft überschneiden sich Abwälzflächen 6a und Außenringe 12a in Umfangsrichtung und bilden einen Formschluss nach radial innen. Alternativ kann eine Fixierung der radial außerhalb der Drehachse x angeordneten Pendelmassenpaare 3a bei die Fliehkraft überschreitender Schwerkraft ausschließlich über Reibung zwischen den Abwälzflächen 6a und den Außenringen 12a erfolgen.
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3 zeigt eine Kombination der Fliehkraftpendel 1, 1a der 1 und 2 in Form des Fliehkraftpendels 1b mit dem Flanschteil 2b und den drehschlüssigen Verbindungen 8, 8a, die über den Umfang abwechselnd als Verzahnungen 6 der Enden der Pendelmassen 4b und Zahnrädern 7 sowie Wälzlagern 9a mit Abwälzflächen 6a der Pendelmassen 4b ausgebildet sind.
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Die 4, 5 zeigen Ansichten der Fliehkraftpendel 1c, 1d mit um die Drehachse x verdrehbaren Flanschteilen 2c, 2d, an denen bifilar mittels zwei in Umfangsrichtung beabstandeter Schwenklager 5c, 5d die Pendelmassenpaare 3c, 3d mit den Pendelmassen 4c, 4d aufgenommen sind. Die drehschlüssigen Verbindungen 8c, 8d sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils aus Verzahnungen 6c, 6d und Zahnrädern 7c, 7d gebildet können aber vollständig oder teilweise aus Rotativlagern und Abwälzflächen gebildet sein.
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Das Fliehkraftpendel 1c der 4 ist entsprechend den Fliehkraftpendeln 1, 1b der 1 und 2 mit zwischen den Verzahnungen 6c angeordneten Zahnrädern 7c versehen, die in den Freischnitten 13c des Flanschteils 2c ohne Festlegung angeordnet sind. Das Flanschteil 2c weist zur Beaufschlagung einer Federeinrichtung zwei radial erweiterte Arme 14c auf, die jeweils in Umfangsrichtung betrachtet zwischen zwei Freischnitten 13c angeordnet sind, so dass jeweils ein Pendelmassenpaar 3c mit den Pendelmassen 4c radial innerhalb der Arme 14c angeordnet ist.
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Demgegenüber sind in dem Fliehkraftpendel 1d der 5 die Zahnräder 7d fest, jedoch verdrehbar an den Achsen 11d des Flanschteils 2d aufgenommen, so dass entsprechende Freischnitte entfallen. Die radial erweiterten Arme 14d des Flanschteils 2d können daher unabhängig von der Ausbildung der drehschlüssigen Verbindung 8d angeordnet werden und sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel radial außerhalb der Zahnräder 7d angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 1b
- Fliehkraftpendel
- 1c
- Fliehkraftpendel
- 1d
- Fliehkraftpendel
- 2
- Flanschteil
- 2a
- Flanschteil
- 2b
- Flanschteil
- 2c
- Flanschteil
- 2d
- Flanschteil
- 3
- Pendelmassenpaar
- 3a
- Pendelmassenpaar
- 3c
- Pendelmassenpaar
- 3d
- Pendelmassenpaar
- 4
- Pendelmasse
- 4a
- Pendelmasse
- 4b
- Pendelmasse
- 4c
- Pendelmasse
- 4d
- Pendelmasse
- 5
- Schwenklager
- 5c
- Schwenklager
- 5d
- Schwenklager
- 6
- Verzahnung
- 6a
- Abwälzfläche
- 6c
- Verzahnung
- 6d
- Verzahnung
- 7
- Zahnrad
- 7a
- Rotativlager
- 7c
- Zahnrad
- 7d
- Zahnrad
- 8
- drehschlüssige Verbindung
- 8a
- drehschlüssige Verbindung
- 8c
- drehschlüssige Verbindung
- 8d
- drehschlüssige Verbindung
- 9a
- Wälzlager
- 10a
- Innenring
- 11a
- Achse
- 11d
- Achse
- 12a
- Außenring
- 13
- Freischnitt
- 13c
- Freischnitt
- 14c
- Arm
- 14d
- Arm
- x
- Drehachse
- D
- Drehpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011100895 A1 [0002]
- DE 102011087693 A1 [0002]
- DE 102009051724 A1 [0002]
