DE102014210489A1 - centrifugal pendulum - Google Patents
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- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
- F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
- F16F15/1407—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
- F16F15/145—Masses mounted with play with respect to driving means thus enabling free movement over a limited range
Abstract
Ein Fliehkraftpendel umfasst einen Pendelflansch, wenigstens eine Pendelmasse, die entlang einer Pendelbahn verschiebbar am Pendelflansch angebracht ist, und ein Federelement zum Abbremsen der Pendelmasse an einem Endbereich der Pendelbahn. Ferner ist das Federelement in Form einer gewundenen Torsionsfeder ausgebildet ist.A centrifugal pendulum comprises a pendulum flange, at least one pendulum mass which is attached to the pendulum flange so as to be displaceable along a pendulum track, and a spring element for braking the pendulum mass at an end region of the pendulum track. Furthermore, the spring element is designed in the form of a coiled torsion spring.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Fliehkraftpendel zur Tilgung von Drehungleichförmigkeiten in einem Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a centrifugal pendulum. In particular, the invention relates to a centrifugal pendulum for the eradication of rotational irregularities in a drive train, such as a motor vehicle.
Ein Fliehkraftpendel ist dazu eingerichtet, Drehungleichförmigkeiten bzw. Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang zu tilgen. Die Drehungleichförmigkeiten können insbesondere von einem Hubkolben-Verbrennungsmotor stammen. Wird die Drehbewegung der Welle beschleunigt, so speichert das Fliehkraftpendel Energie zwischen, wird die Welle wieder verzögert, so gibt das Fliehkraftpendel die zwischengespeicherte Energie wieder ab. Dazu umfasst das Fliehkraftpendel einen Pendelflansch zur Verbindung mit der Welle und eine oder mehrere Pendelmassen, die jeweils entlang einer Pendelbahn in der Drehebene des Pendelflanschs verschiebbar angebracht sind. Ein einfaches Fliehkraftpendel verwendet Pendelbahnen, die lediglich eine Verschiebung der Pendelmassen erlauben. Bei einem Trapez-Fliehkraftpendel werden die Pendelmassen zusätzlich zu ihrer Verschiebebewegung auch um eigene Achsen verdreht, sodass der Rotationsimpuls der Pendelmassen zur verbesserten Energiespeicherung genutzt werden kann.A centrifugal pendulum is adapted to eliminate rotational irregularities or torsional vibrations in a drive train. The rotational irregularities can originate in particular from a reciprocating internal combustion engine. If the rotation of the shaft is accelerated, the centrifugal pendulum energy stores energy between, the wave is delayed again, so the centrifugal pendulum, the cached energy from again. For this purpose, the centrifugal pendulum comprises a pendulum for connection to the shaft and one or more pendulum masses, which are each slidably mounted along a pendulum in the plane of rotation of the pendulum. A simple centrifugal pendulum uses pendulum tracks, which allow only a displacement of the pendulum masses. In a trapezoidal centrifugal pendulum, the pendulum masses are also rotated around their own axes in addition to their displacement movement, so that the rotational momentum of the pendulum masses can be used for improved energy storage.
Die Pendelmassen können aneinander oder am Pendelflansch anschlagen, wenn der Antriebsstrang in einem bestimmten Betriebszustand ist, beispielsweise wenn bei einem Automatikgetriebe in den Leerlauf gewechselt wird, wenn sehr langsam gefahren wird, wenn der Verbrennungsmotor angelassen oder ausgeschaltet wird oder wenn das Kraftfahrzeug zum Stillstand hin ausläuft. Um einen vorzeitigen Verschleiß der Pendelmassen und des Pendelflanschs zu verhindern und eine Beeinträchtigung durch Klappergeräusche zu minimieren, ist es bekannt, Federelemente einzusetzen, die die Pendelmassen an Endbereichen ihrer Pendelbahnen abbremsen. The pendulum masses can strike each other or on the pendulum when the drive train is in a specific operating condition, for example, when it is in an automatic transmission is changed to idle, when driving very slowly, when the engine is started or stopped or when the motor vehicle runs to a stop , In order to prevent premature wear of the pendulum masses and the pendulum flange and to minimize interference by rattling noises, it is known to use spring elements that decelerate the pendulum masses at end portions of their pendulum tracks.
Es ist bekannt, einen solchen Anschlagdämpfer als Gummipuffer auszuführen. Gummi hat eine hohe Eigendämpfung, sodass die sich bewegenden Pendelmassen nicht nur abgefedert, sondern ihre Bewegung auch gedämpft wird. Allerdings ist ein Gummipuffer oft nicht in der Lage, ausreichend Energie aufzunehmen bzw. die aufgenommene Energie wieder an eine Umgebung abzugeben. Das Abbremsen der Pendelmassen kann daher entweder nicht ausreichend stark sein oder die Gummipuffer können dazu neigen, im Betrieb Risse, Ausbrüche oder andere Auflösungserscheinungen an den Tag zu legen.It is known to carry out such a stop damper as a rubber buffer. Rubber has a high internal damping, so that the moving pendulum masses not only cushioned, but their movement is also damped. However, a rubber buffer is often unable to absorb enough energy or to return the absorbed energy to an environment. The deceleration of the pendulum masses may therefore either be insufficiently strong or the rubber buffers may tend to show cracks, breakouts or other phenomena of disintegration during operation.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fliehkraftpendel anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Fliehkraftpendels mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.It is an object of the present invention to provide an improved centrifugal pendulum. The invention solves this problem by means of a centrifugal pendulum with the features of the independent claim. Subclaims give preferred embodiments again.
Ein erfindungsgemäßes Fliehkraftpendel umfasst einen Pendelflansch, wenigstens eine Pendelmasse, die entlang einer Pendelbahn verschiebbar am Pendelflansch angebracht ist, und ein Federelement zum Abbremsen der Federmasse, wobei das Federelement in Form einer gewundenen Torsionsfeder ausgebildet ist. Die gewundene Torsionsfeder bietet eine sehr stabile Ausführung des Federelementes. Zudem ist die Torsionsfeder auch bei einer langen Betriebsdauer zuverlässig stabil. Eine Änderung der Federfunktion und/oder eine Beschädigung der Torsionsfeder treten auch bei langen Betriebszeiten des Fliehkraftpendels kaum oder nicht auf. Somit wird mithilfe der Torsionsfeder ein Fliehkraftpendel bereitgestellt, das seine Funktion auch über eine lange Betriebsdauer zuverlässig erfüllt.A centrifugal pendulum according to the invention comprises a pendulum, at least one pendulum mass, which is mounted displaceably along a pendulum track on the pendulum, and a spring element for braking the spring mass, wherein the spring element is in the form of a tortuous torsion spring. The tortuous torsion spring provides a very stable design of the spring element. In addition, the torsion spring is reliably stable even with a long service life. A change in the spring function and / or damage to the torsion spring hardly or not occur even with long periods of operation of the centrifugal pendulum. Thus, a centrifugal pendulum is provided by means of the torsion spring, which reliably performs its function even over a long service life.
Erfindungsgemäß kann ein bekannter Gummipuffer durch ein beispielsweise metallisches Federelement ersetzt werden, das eine höhere Standfestigkeit auch bei großer Belastung aufweist und das eine aufgenommene Energie in Form von Wärme verbessert an eine Umgebung abgeben kann. Die Pendelmasse kann auf diese Weise ausreichend stark abgebremst werden, um einen vorzeitigen Verschleiß und Klappergeräusche zu vermeiden, während gleichzeitig eine Belastungsfähigkeit und eine Standzeit des Federelements erhöht sein können. Vorzugsweise ist die Torsionsfeder in der Weise ausgebildet, um die Pendelmasse an einem Endbereich der Pendelbahn abzubremsen. According to the invention, a known rubber buffer can be replaced by an example metallic spring element, which has a higher stability even at high load and can improve a recorded energy in the form of heat to give an environment. The pendulum mass can be braked sufficiently strong in this way in order to avoid premature wear and rattling noise, while at the same time a load capacity and a service life of the spring element can be increased. Preferably, the torsion spring is designed in such a way to decelerate the pendulum mass at an end region of the pendulum track.
In einer Ausführungsform ist ein Reibelement zum Eingriff mit dem Federelement vorgesehen. Vorzugsweise ist das Federelement so geformt ist, dass das Federelement erst bei einem vorbestimmten Federweg in Anlage mit dem Reibelement gelangt. Auf diese Weise kann eine weitere Verbesserung der Funktion des Federelementes erreicht werden.In one embodiment, a friction element is provided for engagement with the spring element. Preferably, the spring element is shaped so that the spring element only comes into contact with the friction element at a predetermined spring travel. In this way, a further improvement of the function of the spring element can be achieved.
In einer Ausführungsform umfasst das Federelement eine gewundene Torsionsfeder, die dazu eingerichtet ist, an einer radialen Außenseite in das Reibelement einzugreifen. Der Eingriff des Reibelements kann beispielsweise dadurch gesteuert sein, dass sich die Feder bei Belastung in ihrer Länge oder in ihrem Durchmesser verformt. Die Reibung zwischen dem Federelement und dem Reibelement kann so in ihrer Stärke in Abhängigkeit des Federwegs genau gesteuert werden. So kann zielgerichtet der Teil des Pendelwegs in einer vorbestimmten Weise bedämpft werden, der am Ende des Bewegungsspielraums der Pendelmasse liegt. In one embodiment, the spring element comprises a tortuous torsion spring which is adapted to engage the friction element on a radial outer side. The engagement of the friction element can be controlled, for example, by the fact that the spring deforms under load in its length or in its diameter. The friction between the spring element and the friction element can be precisely controlled in terms of their strength as a function of the spring travel. This can be purposeful the part of the pendulum is damped in a predetermined manner, which is at the end of the range of motion of the pendulum mass.
In einer Variante weist das Federelement mit steigendem Abstand von einem seiner Enden einen ansteigenden Durchmesser auf. Hierzu kann die gewundene Torsionsfeder beispielsweise tonnenförmig geformt sein, was den zusätzlichen Vorteil erbringen kann, dass eine Eigenfrequenz der Torsionsfeder weniger stark ausgeprägt ist. Mittels unterschiedlich geformter Federelemente können unterschiedlich starke Dämpfungen bewirkt werden. Dadurch kann das Fliehkraftpendel an unterschiedliche Belastungsanforderungen bzw. Einsatzzwecke abgestimmt werden. In one variant, the spring element has an increasing diameter with increasing distance from one of its ends. For this purpose, the tortuous torsion spring, for example, be barrel-shaped, which can provide the additional advantage that a natural frequency of the torsion spring is less pronounced. By means of differently shaped spring elements different degrees of damping can be effected. As a result, the centrifugal pendulum can be tuned to different load requirements or purposes.
In einer anderen Ausführungsform, die jedoch mit der vorgenannten Ausführungsform kombinierbar ist, ist das Reibelement integriert mit dem Federelement ausgeführt. Ein Abschnitt des Federelements reibt an einem anderen Abschnitt, sodass ein Wärmeeintrag und ein Verschließ ausschließlich seitens des Federelements erfolgen können. Das Federelement kann in verbesserter Weise dazu eingerichtet sein, diesen Belastungen zu widerstehen. Größere Elemente des Fliehkraftpendels, wie der Pendelflansch oder die Pendelmasse, brauchen nicht aufwendig für die Verwendung als Reibpartner modifiziert zu werden.In another embodiment, however, which can be combined with the aforementioned embodiment, the friction element is designed integrally with the spring element. One section of the spring element rubs against another section, so that a heat input and a closure can take place exclusively on the part of the spring element. The spring element can be arranged in an improved way to withstand these loads. Larger elements of the centrifugal pendulum, such as the pendulum flange or pendulum mass, need not be complicated to be modified for use as a friction partner.
Das Federelement kann eine radial außen liegende erste und eine radial innen liegende zweite gewundene Torsionsfeder umfassen, deren Windungen in axialer Richtung alternierend angeordnet und in radialer Richtung so bemessen sind, dass sie aneinander anliegen, wenn die Torsionsfedern komprimiert werden, insbesondere über ein vorbestimmtes Maß hinaus. So kann der Reibeffekt einfach und zuverlässig gesteuert werden. Außerdem kann durch die Parallelschaltung zweier Torsionsfedern die Eigenfrequenz der Anordnung wieder weniger stark ausgeprägt sein. Zur Herstellung des Federelements kann beispielsweise eine zylindrische Schraubenfeder in eine andere zylindrische Schraubenfeder eingeschraubt werden.The spring element may comprise a radially outer first and a radially inner second wound torsion spring whose turns are arranged alternately in the axial direction and dimensioned in the radial direction so that they abut each other when the torsion springs are compressed, in particular beyond a predetermined level , Thus, the friction effect can be controlled easily and reliably. In addition, the natural frequency of the arrangement can again be less pronounced by the parallel connection of two torsion springs. To produce the spring element, for example, a cylindrical helical spring can be screwed into another cylindrical helical spring.
Die Torsionsfedern können auch miteinander integriert ausgeführt sein, indem eine Torsionsfeder Windungen aufweist, die abwechselnd großen und kleinen Durchmesser haben. Dadurch kann das Federelement einstückig ausgebildet sein, sodass es während der Montage des Fliehkraftpendels einfacher zu handhaben sein kann.The torsion springs can also be designed to be integrated with one another, in that a torsion spring has turns which have alternating large and small diameters. Thereby, the spring element may be integrally formed so that it can be easier to handle during assembly of the centrifugal pendulum.
Alternativ dazu kann das Federelement auch mehrere parallel wirkende gewundene Torsionsfedern umfassen, die nebeneinander angeordnet sind und deren Windungen in axialer Richtung ineinander kämmen, wenn die Torsionsfedern komprimiert werden, insbesondere über ein vorbestimmtes Maß hinaus. Diese Anordnung kann raumsparender durchführbar sein und einen größeren Gestaltungsspielraum bei der Dimensionierung beider Torsionsfedern erlauben.Alternatively, the spring element may also comprise a plurality of parallel wound torsion springs, which are arranged side by side and their turns mesh in the axial direction when the torsion springs are compressed, in particular beyond a predetermined amount. This arrangement can be space-saving feasible and allow greater freedom of design in the dimensioning of both torsion springs.
In einer Ausführungsform ist die Torsionsfeder an wenigstens einem ersten Ende sowohl druckfest als auch zugfest angebracht. Das erste Ende kann an der Pendelmasse oder am Pendelflansch angebracht sein. Durch die auch zugfeste Anbringung kann eine Gefahr des axialen Herauslösens der Torsionsfeder aus ihrer Anlage verringert werden. Das Herauslösen kann insbesondere durch eine Fliehkraft bewirkt werden, wenn sich das Fliehkraftpendel mit hoher Geschwindigkeit dreht und sich die Torsionsfeder radial nach außen verformt. Außerdem kann durch die in beiden axialen Richtungen des Federelements wirkende Befestigung verhindert werden, dass sich zwischen der Federanlagefläche und dem Befestigungselement ein Spiel ergibt, welches das Schwingungsverhalten des Fliehkraftpendels beeinträchtigen kann.In one embodiment, the torsion spring is attached to at least one first end both pressure-resistant and tensile strength. The first end may be attached to the pendulum mass or the pendulum flange. By attaching also tensile strength a risk of axial detachment of the torsion spring can be reduced from their investment. The release can be effected in particular by a centrifugal force when the centrifugal pendulum swings at high speed and deforms the torsion spring radially outward. In addition, it can be prevented by acting in both axial directions of the spring element attachment that results between the spring bearing surface and the fastener a game that can affect the vibration behavior of the centrifugal pendulum.
Die Torsionsfeder kann an einem ersten Ende eine konische Wicklung zur formschlüssig zugfesten Anlage an einer Begrenzung eines Befestigungselements aufweisen. Das Befestigungselement kann eine Aussparung tragen, deren Begrenzung an einem axialen Ende der Torsionsfeder anliegt, um Druckkräfte zu übertragen. Ferner kann eine Begrenzung der Aussparung an der konischen Wicklung anliegen, um Zugkräfte zu übertragen. So kann die Torsionsfeder mit geringem Aufwand formschlüssig zug- und druckfest angebracht sein. Das Befestigungselement kann insbesondere die Pendelmasse oder den Pendelflansch umfassen. The torsion spring may have at a first end a conical winding for a form-fitting tension-proof contact on a boundary of a fastening element. The fastener may carry a recess whose boundary abuts an axial end of the torsion spring to transmit compressive forces. Furthermore, a limit of the recess may rest against the conical winding in order to transmit tensile forces. Thus, the torsion spring can be attached form-fitting tension and pressure resistant with little effort. The fastening element may in particular comprise the pendulum mass or the pendulum flange.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Torsionsfeder auch an einem zweiten Ende sowohl druckfest als auch zugfest angebracht, wobei das zweite Ende ebenfalls am Pendelflansch oder an einer Pendelmasse angebracht sein kann.In a further embodiment, the torsion spring is also attached to a second end both pressure-resistant and tensile strength, wherein the second end may also be mounted on the pendulum or on a pendulum mass.
Alle genannten Ausführungsformen können an einem Fliehkraftpendel verbaut werden, an dem das Federelement zwischen der Pendelmasse und dem Pendelflansch wirkt. Durch die individuelle Abbremsung der einzelnen Pendelmasse kann ihre Pendelbahn mit verbesserter Genauigkeit bestimmbar sein.All mentioned embodiments can be installed on a centrifugal pendulum on which the spring element acts between the pendulum mass and the pendulum flange. Due to the individual braking of the individual pendulum mass their pendulum can be determined with improved accuracy.
Jede der beschriebenen Ausführungsformen kann jedoch alternativ auch an einem Fliehkraftpendel verbaut werden, bei dem das Federelement zwischen der Pendelmasse und einer weiteren Pendelmasse wirkt, die in Umfangrichtung des Pendelflanschs benachbart ist. Durch die Abstützung benachbarter Pendelmassen aneinander kann ein homogeneres Ansprechverhalten des gesamten Fliehkraftpendels unterstützt werden. Außerdem kann ein Federelement ökonomisch zur Abstützung mehrerer Pendelmassen verwendet werden. Im üblichen Betrieb werden bevorzugterweise die maximalen Auslenkungen der Pendelmassen durch das Federelement nicht begrenzt, eine Abbremsung beider Pendelmassen erfolgt nur bei gegenseitiger Annäherung unter einen vorbestimmten Mindestabstand. Eine solche Annäherung kann beispielsweise bei besonders niedrigen Drehzahlen, etwa beim Abstellen eines Antriebsmotors, erfolgen. However, each of the described embodiments may alternatively be installed on a centrifugal pendulum in which the spring element between the pendulum mass and another pendulum mass acts, which is adjacent in the circumferential direction of the pendulum. By supporting adjacent pendulum masses together, a more homogeneous response of the entire Centrifugal pendulum supported. In addition, a spring element can be used economically to support several pendulum masses. In normal operation, the maximum deflections of the pendulum masses are preferably not limited by the spring element, a deceleration of both pendulum masses takes place only at mutual approach below a predetermined minimum distance. Such an approximation can be done, for example, at particularly low speeds, such as when stopping a drive motor.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
Ein Fliehkraftpendel
Die in
In der dargestellten Ausführungsform ist ein Reibelement
In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei den Federelementen
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf das Reibelement
Das Federelement
In anderen Ausführungsformen kann das Federelement
Das Federelement
Das Federelement
Das Federelement
Die Windungen der Abschnitte
Abhängig von den gewählten Ausführungsformen kann in den beschriebenen Beispielen an einem Ende des Federelementes oder an beiden Enden des Federelementes oder an keinem Ende des Federelementes ein Reibelement vorgesehen sein.Depending on the selected embodiments may be provided in the examples described at one end of the spring element or at both ends of the spring element or at no end of the spring element, a friction element.
Das Federelement
In axialer Richtung liegt das Federelement
Es ist besonders bevorzugt, dass der konisch verlaufende Endabschnitt des Federelements
Die Aussparung
Die Befestigung des zweiten Endes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Fliehkraftpendel centrifugal pendulum
- 105105
- Pendelflansch pendulum
- 110110
- Drehachse axis of rotation
- 115115
- Pendelmasse pendulum mass
- 120120
- Pendelbahn aerial tramway
- 125 125
- Pendelelement shuttle
- 130130
- Kulissenführung link guide
- 135135
- Bolzen bolt
- 140140
- Aussparung recess
- 145145
- Federelement spring element
- 150150
- Reibelement friction
- 155155
- Aussparung recess
- 605605
- erster Abschnitt (radial außen) first section (radially outward)
- 610610
- zweiter Abschnitt (radial innen) second section (radially inside)
- 905905
- erstes Ende first end
- 910910
- zweites Ende second end
- 915915
- Aussparung recess
- 920920
- erste Begrenzung first limit
- 925925
- zweite Begrenzung second boundary
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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