DE102013211680A1

DE102013211680A1 - Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102013211680A1
Application number: DE201310211680
Authority: DE
Inventors: Parviz Movlazada
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2014-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse drehbaren Pendelflansch und mindestens einer gegenüber dem Pendelflansch begrenzt um die Drehachse verschwenkbaren Pendelmasse, wobei die Pendelmasse aus mindestens zwei Pendelmassenelementen aufgebaut ist, gekennzeichnet durch ein Trägerelement mit mindestens drei Verbindungselementen, wobei zwei Pendelmassenelemente in Richtung der Drehachse durch die Verbindungselemente verbunden sind und die Verbindungselemente durch das Trägerelement in einer Normalebene normal zur Drehachse miteinander verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, welches zur Unterdrückung von ungewollten Schwingungsmoden bei der Übertragung von Drehmomenten von einer Abtriebswelle zu einer Antriebswelle beispielsweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann. Ein weiterer Gegenstand betrifft eine entsprechende Reibkupplung und ein Kraftfahrzeug jeweils umfassend mindestens ein solches Fliehkraftpendel.
Die Fliehkraftpendel werden zur Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen bei der Übertragung von Drehmomenten von einer Abtriebswelle auf eine Antriebswelle eingesetzt. Hierzu weisen sie einen um eine Drehachse drehbaren Pendelflansch und mindestens ein, üblicherweise mehrere, über den Umfang verteilte, gegenüber dem Pendelflansch begrenzt verschwenkbare Pendelmassen auf. Die Pendelmassen werden üblicherweise aus zwei Pendelmassenelementen aufgebaut, die in Richtung der Drehachse, also in axialer Richtung, über entsprechende Nieten miteinander verbunden sind. Der Verschleiß dieser Nieten, insbesondere bei ungleichmäßiger Belastung dieser ist relativ hoch.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere soll ein Fliehkraftpendel vorgeschlagen werden, bei dem der Verschleiß von Verbindungselementen, welche zwei Pendelmassenelemente miteinander zu einer Pendelmasse verbinden, reduziert werden.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.
Das erfindungsgemäße Fliehkraftpendel weist einen um eine Drehachse drehbaren Pendelflansch und mindestens eine gegenüber dem Pendelflansch begrenzt um die Drehachse verschwenkbare Pendelmasse auf. Die Pendelmasse ist aus mindestens zwei Pendelmassenelementen aufgebaut. Das Fliehkraftpendel weist ein Trägerelement mit mindestens drei Verbindungselementen auf, wobei zwei Pendelmassenelemente in Richtung der Drehachse durch die Verbindungselemente verbunden sind und die Verbindungselemente durch das Trägerelement in einer Normalebene normal zur Drehachse miteinander verbunden sind.
Die Verbindung der Verbindungselemente durch das Trägerelement führt zu einer Verstärkung der Verbindungen zwischen den einzelnen Pendelmassenelementen, so dass ein verschleißbedingter Ausfall der Verbindungselemente reduziert werden kann. Verschleißfördernde Relativbewegungen zwischen den Verbindungselementen werden unterbunden. Dadurch wird die Dauerhaltbarkeit der Verbindung der einzelnen Pendelmassenelemente erhöht. Zudem führt die Ausbildung einer festen Verbindung zwischen den Verbindungselementen in der Normalebene durch das Trägerelement zu einer Lastverteilung zwischen den einzelnen Verbindungselementen. Durch die feste Verbindung der Verbindungselemente in einer Normalebene ist die Zahl der Bauteile reduziert, so dass ein erfindungsgemäßes Fliehkraftpendel einfacher und schneller montiert werden kann als ein entsprechendes Fliehkraftpendel wie aus dem Stand der Technik bekannt.
Unter dem Begriff Verbindungselement und dem Begriff Verbinden der Pendelmassenelemente wird insbesondere verstanden, dass das jeweilige Verbindungselement mit beiden Pendelmassenelementen verbunden wird, bevorzugt durch eine formschlüssige oder eine kraft- und formschlüssige Verbindung. Besonders bevorzugt sind hierbei Nietverbindungen, bei denen beispielsweise auf dem Wege der Kaltnietung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Verbindungselement und den beiden Pendelmassenelementen und oder eine durch eine Warmnietung, bei der eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Verbindungselement und den beiden Pendelmassenelementen ausgebildet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des Fliehkraftpendels ist mindestens eines der folgenden Elemente aus einem metallischen Werkstoff aufgebaut:

a) das Trägerelement; und
b) mindestens ein Verbindungselement.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der sowohl das Trägerelement als auch alle Verbindungselemente aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, aufgebaut sind. Bevorzugt sind grundsätzlich ein Trägerelement und mindestens ein Verbindungselement stoffschlüssig miteinander verbunden oder einstückig ausgebildet. Durch den Aufbau aus einem metallischen Werkstoff ist es möglich, Trägerelemente mit den daran ausgebildeten Verbindungselementen einfach und kostengünstig herzustellen. Zudem weisen metallische Werkstoffe eine hohe Dauerbelastbarkeit auf und lassen sich einfach in die benötigten oder gewünschten Formen bringen. Die im Vergleich beispielsweise zu Kunststoff höhere Dichte kann in vorteilhafter Weise zur Erhöhung des Rückstellmomentes des Fliehkraftpendels eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Fliehkraftpendels weisen die Pendelmassenelemente mindestens drei Verbindungselementaufnahmen mit jeweils einer radialen Aufnahmeposition in Bezug auf die Drehachse und einen Außenrand auf, wobei der Außenrand im Bereich der Verbindungselementaufnahmen jeweils eine radiale Randposition in Bezug auf die Drehachse aufweist, wobei jeweils der Quotient aus Aufnahmeposition und der jeweiligen Randposition größer ist als 0,8.
Dies bedeutet, dass in radialer Richtung betrachtet alle Verbindungselementaufnahmen in den äußeren radialen 20 % der Pendelmassenelemente bezogen auf die Drehachse ausgebildet sind. Gemäß weiterhin bevorzugten Ausgestaltungen ist der Quotient sogar größer als 0,85 oder größer als 0.9. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der Verbindungselementaufnahmen bis auf einen verbleibenden Rand von wenigen Millimetern möglichst weit radial außen ausgebildet sind.
Die radiale Position der entsprechenden Massen im Fliehkraftpendel hat durch die Variation der Zentrifugalkraft einen direkten Einfluss auf das Rückstellmoment des Fliehkraftpendels. Von daher bewirkt eine radial möglichst außenseitige Ausbildung der Verbindungselemente und auch des Trägerelementes ein höheres Rückstellmoment als bei Ausbildung der Verbindung der Verbindungselementaufnahmen und der entsprechenden Verbindungselemente radial weiter innenliegend. Bei gleicher Masse der Verbindungselemente ist es so also möglich, durch eine möglichst radial außenseitige Ausbildung der Verbindungselemente und der Verbindungselementaufnahmen ein höheres Rückstellmoment zu erreichen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägerelement in der Normalebene eine kreisbogenartige Kontur auf.
Hierunter wird insbesondere verstanden, dass in der Normalebene das Trägerelement eine gekrümmte Kontur beziehungsweise eine Kontur aufweist, die zumindest bereichsweise an einen Kreisbogen angenähert ist. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der das Trägerelement bis auf fertigungsbedingte Abweichungen einem Kreisbogen folgt.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn auch dieses kreisbogenartige Trägerelement durch radiale Positionen zu beschreiben ist, die mit der jeweiligen Randposition des Außenrands einen Quotienten bilden, der größer ist als 0,8 oder sogar als 0,9. Durch eine möglichst weit radial außen liegende Ausbildung des Trägerelements im Wesentlichen in einem Kreisbogen das Rückstellmoment kann im Vergleich zu einer Situation, bei der lediglich drei in der Normalebene unverbundene Verbindungselemente ausgebildet sind, ein deutlich höheres Rückstellmoment erreicht werden. Um ein identisches Rückstellmoment im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zu erreichen, kann daher bei einem erfindungsgemäßen Fliehkraftpendel die entsprechende Masse der Pendelmassenelemente reduziert werden. So ist eine insgesamt leichtere Ausbildung des Fliehkraftpendels möglich. Insbesondere unter Verbrauchsgesichtspunkten ist dies vorteilhaft, da auch eine absolut gesehen kleine Massenreduktionen zu Verbrauchsersparnissen führt.
Weiterhin wird eine Reibkupplung vorgeschlagen, die mindestens ein Fliehkraftpendel gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Reibkupplungen dienen zum lösbaren Übertragen von Drehmoment von einer Eingangsseite der Reibkupplung zu einer Ausgangsseite der Reibkupplung. Oft sind die Eingangsseite der Reibkupplung mit einer Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle und die Ausgangsseite der Reibkupplung mit einem Antriebsstrang verbunden. Reibkupplungen werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Übertragung des Drehmoments von einer Antriebseinheit wie einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor zu einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zum Antrieb desselben eingesetzt. Häufig ist ausgangsseitig ein entsprechendes schaltbares Getriebe ausgebildet. Die Übertragung des Drehmoments erfolgt dabei reibschlüssig über eine Anpressplatte.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einem Antriebsstrang und einer Reibkupplung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang vorgeschlagen. Bevorzugt ist die Antriebseinheit im Kraftfahrzeug vor einer Fahrerkabine und quer zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Kupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die oben beschriebene Nachstelleinrichtung beziehungsweise Reibkupplung ist für Kleinwagen besonders vorteilhaft, weil die Gesamtbaugröße klein ist und zugleich eine äußerste zuverlässige Nachstellung erreicht wird. Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
1: ein Beispiel eines Fliehkraftpendels;
2: eine Detailansicht eines Beispiels eines Fliehkraftpendels;
3: eine weitere Detailansicht eines Beispiels eines Fliehkraftpendels; und
4: ein Kraftfahrzeug.
1 zeigt schematisch ein Fliehkraftpendel 1. Dieses weist einen um eine Drehachse 2 drehbaren Pendelflansch 3 auf, der beispielsweise mit einer nicht gezeigten Welle eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Ferner umfasst das Fliehkraftpendel 1 drei um die Drehachse 2 begrenzt verschwenkbare Pendelmassen 4. Durch Ausbildung entsprechender Bewegungsbahnen 5 in Pendelflansch 3 und Pendelmasse 4 und Bolzen 6 mit Rollen 7, die sich in diesen Bewegungsbahnen 5 bewegen können, können sich die Pendelmassen 4 relativ zum Pendelflansch 3 durch Verschwenken bewegen. Die Pendelmassen 4 können sich durch Abrollen der Rollen 7 in den Bewegungsbahnen 5 auf vorher bestimmten Bahnen bewegen und dadurch entsprechend bestimmte Schwingungen bei der Rotation dämpfen.
Wie 1 und 2 zeigen sind die Pendelmassen 4 jeweils aus zwei Pendelmassenelementen 8 aufgebaut. Die Pendelmassenelemente 8 einer Pendelmasse 4 sind in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse 2 versetzt ausgebildet. Die Pendelmassenelemente 8 sind in Richtung der Drehachse 2 durch drei Verbindungselemente 9 miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 9 sind so ausgebildet, dass sie jeweils an einem ihrer in Richtung der Drehachse 2 liegenden Enden mit einer korrespondierenden Verbindungselementaufnahme 10 eines Pendelmassenelements 8 und kraft- und/oder formschlüssig verbunden werden können. Bevorzugt ist die Ausbildung von Nietverbindungen zwischen den Verbindungselementen 9 und den entsprechenden Verbindungselementaufnahmen 10.
Die einzelnen Verbindungselemente 9 sind mit einem Trägerelement 11 verbunden. Das Trägerelement 11 liegt dabei in einer Ebene, die normal, also senkrecht, zur Drehachse 2 ist. Die Verbindung zwischen den Verbindungselementen 9 und dem Trägerelemente 11 ist starr, insbesondere sind Trägerelement 11 und Verbindungselemente 9 einstückig ausgebildet. Das Trägerelement 11 ist in seiner Kontur zumindest bereichsweise an einen Kreisbogen angenähert, ist also kreisbogenartig ausgebildet. Sowohl Trägerelement 11 als auch die Verbindungselemente 9 sind aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Trägerelement 11 und die Verbindungselementaufnahmen 10 in den Pendelmassenelementen 8 sind so ausgebildet, dass sowohl das Trägerelement 11 als auch die Verbindungselemente 9 und die Verbindungselementaufnahmen 10 im montierten Zustand soweit als möglich radial außen ausgebildet sind.
3 erläutert dies näher. 3 zeigt schematisch einen Außenrand 12 eines Pendelmassenelements 8. Ferner ist eine Verbindungselementaufnahme 10 gezeigt. Im Bereich der Verbindungselementaufnahme 10 weist der Außenrand 12 einen Radius 13 zur Drehachse 2 auf. Dabei weist der Außenrand 12 im Bereich der Verbindungselementaufnahme 10 eine Randposition 14 als radiale Koordinate auf. Die entsprechende radiale Koordinate der Verbindungselementaufnahme 10 wird als Aufnahmeposition 15 bezeichnet.
Hierbei ist die Verbindungselementaufnahme 10 relativ zum Außenrand 12 so positioniert, dass der Quotient aus Aufnahmeposition 15 und Randposition 14 größer ist als 0,8, bevorzugt sogar größer als 0,9.
4 zeigt ein Kraftfahrzeug 16. Dieses weist eine Fahrerkabine 17 und eine bezogen auf eine Längsachse 18 des Kraftfahrzeugs 16 quer eingebaute Antriebseinheit 19 auf. Diese Antriebseinheit 19 weist eine Abtriebswelle 20 auf. Mit der Abtriebswelle 20 ist eine Reibkupplung 21 verbunden. Die Reibkupplung 21 dient zum lösbaren Übertragen von Drehmoment der von der Abtriebswelle 20 zu einem schematisch gezeigten Antriebsstrang 22 des Kraftfahrzeugs 16. Hierbei ist mit der Reibkupplung ein Fliehkraftpendel 1 verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist dieses hier nicht näher gekennzeichnet. Das Fliehkraftpendel ist aber insbesondere wie oben beschrieben ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Fliehkraftpendel
2: Drehachse
3: Pendelflansch
4: Pendelmasse
5: Bewegungsbahn
6: Bolzen
7: Rolle
8: Pendelmassenelement
9: Verbindungselement
10: Verbindungselementaufnahme
11: Trägerelement
12: Außenrand
13: Radius
14: Randposition
15: Aufnahmeposition
16: Kraftfahrzeug
17: Fahrerkabine
18: Längsachse
19: Antriebseinheit
20: Abtriebswelle
21: Reibkupplung
22: Antriebsstrang

Claims

Fliehkraftpendel (1) mit einem um eine Drehachse (2) drehbaren Pendelflansch (3) und mindestens einer gegenüber dem Pendelflansch (3) begrenzt um die Drehachse (2) verschwenkbaren Pendelmasse (4), wobei die Pendelmasse (4) aus mindestens zwei Pendelmassenelementen (8) aufgebaut ist, gekennzeichnet durch ein Trägerelement (11) mit mindestens drei Verbindungselementen (9), wobei zwei Pendelmassenelemente (8) in Richtung der Drehachse (2) durch die Verbindungselemente (9) verbunden sind und die Verbindungselemente (9) durch das Trägerelement (11) in einer Normalebene normal zur Drehachse (2) miteinander verbunden sind.
Fliehkraftpendel (1) nach Anspruch 1, bei dem mindestens eines der folgenden Elemente aus einem metallischen Werkstoff aufgebaut ist: a) das Trägerelement (11); und b) mindestens ein Verbindungselement (9).
Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Pendelmassenelemente (4) mindestens drei Verbindungselementaufnahmen (10) mit jeweils einer radialen Aufnahmeposition (15) in Bezug auf die Drehachse (2) und einen Außenrand (12) aufweisen, wobei der Außenrand (12) im Bereich der Verbindungselementaufnahmen (10) jeweils eine radiale Randposition (14) in Bezug auf die Drehachse (2) aufweist, wobei jeweils der Quotient aus Aufnahmeposition (15) und der jeweiligen Randposition (14) größer ist als 0,8.
Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Trägerelement (11) in der Normalebene eine kreisbogenartige Kontur aufweist.
Reibkupplung (21), umfassend mindestens ein Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (16) aufweisend eine Antriebseinheit (19) mit einer Abtriebswelle (20), einem Antriebsstrang (22) und einer Reibkupplung (21), insbesondere nach Anspruch 5, zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle (20) mit dem Antriebsstrang (22) umfassend mindestens ein Fliehkraftpendel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.