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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit einem radial außen Reibbeläge tragenden, um eine Drehachse verdrehbar engordneten Eingangsteil und einem als mit einer Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbundenen Nabe ausgebildeten Ausgangsteil und gegebenenfalls einem in Umfangsrichtung zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil wirksam radial innerhalb der Reibbeläge angeordneten Torsionsschwingungsdämpfer und einem Fliehkraftpendel mit einem mit der Nabe drehfest verbundenen Träger und an dem Träger über den Umfang verteilt, in einem Fliehkraftfeld der drehenden Kupplungsscheibe pendelnd aufgehängten Pendeln.
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Aus der
WO2012/079557 A1 ist eine Kupplungsscheibe mit einem Fliehkraftpendel bekannt, bei dem drei über den Umfang verteilte Pendel an einem Trägerflansch im Fliehkraftfeld der drehenden Kupplungsscheibe aufgehängt sind. Der Trägerflansch ist an der Kupplungsnabe aufgenommen und die Pendel sind mittels Rollen an dem Trägerflansch aufgenommen, wobei die Rollen jeweils komplementär zueinander in dem Trägerflansch und in den Pendeln vorgesehene Ausschnitte mit Rollenbahnen durchgreifen und auf diesen Rollenbahnen abwälzen. Hierdurch wird ein drehzahladaptiver Drehschwingungstilger gebildet, der auf eine diskrete Schwingungsordnung, beispielsweise auf die Schwingungsordnung eines Dieselmotors mit vier Zylindern abgestimmt ist. Hierbei ist der Drehschwingungstilger über den gesamten Drehzahlbereich des Dieselmotors wirksam. Zusätzlich ist zwischen dem Eingangs- und Ausgangsteil ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Federeinrichtung mit in Umfangsrichtung zwischen dem Eingangs- und Ausgangsteil wirksamen Schraubenfedern und einer Reibeinrichtung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen vorgesehen. Dennoch können bei entsprechenden Zylinderanordnungen, bei der Möglichkeit einer teilweisen Abschaltung von Zylindern einer Brennkraftmaschine und dergleichen Schwingungsanteile verbleiben.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungsscheibe mit einem Fliehkraftpendel vorzuschlagen, die in verbesserter Weise an ein Schwingungsverhalten einer Brennkraftmaschine angepasst ist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Die vorgeschlagene, um eine Drehachse, beispielsweise einer Drehachse einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angeordnete und in einer Reibungskupplung aufgenommene Kupplungsscheibe enthält ein Eingangsteil mit radial außen angeordneten Reibbelägen. Das Ausgangsteil ist als Nabe ausgebildet und beispielsweise mittels einer Innenverzahnung mit einer Abtriebswelle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle drehschlüssig verbunden. Im einfachsten Fall können Ein- und Ausgangsteil drehfest miteinander verbunden sein. Vorteilhafterweise können Eingangs- und Ausgangsteil begrenzt gegeneinander verdrehbar ausgebildet sein, wobei zwischen Eingangs- und Ausgangsteil ein Torsionsschwingungsdämpfer wirksam angeordnet ist. Hierzu können Ein- und Ausgangsteil über entsprechende radial angeordnete Scheibenteile mit Fenstern verfügen, in denen Schraubendruckfedern aufgenommen sind und bei Relativverdrehung der eingangs- und ausgangsseitigen Scheibenteile gegeneinander komprimiert werden. Über zumindest einen Teil des Verdrehwinkels zwischen Eingangs- und Ausgangsteil kann eine Reibeinrichtung wirksam sein.
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Auf der Kupplungsscheibe ist bevorzugt innerhalb des axialen Bauraums dieser drehfest ein Fliehkraftpendel aufgenommen. Das Fliehkraftpendel enthält einen mit der Nabe drehfest verbundenen, beispielsweise verzahnten und axial festgelegten, beispielsweise verstemmten Träger. An dem Träger sind über den Umfang verteilt, in einem Fliehkraftfeld der drehenden Kupplungsscheibe pendelnd aufgehängte Pendel aufgenommen. Bei Drehungleichförmigkeiten der drehenden Kupplungsscheibe werden die Pendel auf ihren Pendelbahnen aus einer Gleichgewichtslage beschleunigt und nehmen abhängig von der Beschleunigungsrichtung Energie von dem Träger auf oder geben diese an den Träger ab, so dass der Träger und damit die um die Drehachse angeordneten Komponenten bezüglich der Drehungleichförmigkeiten beruhigt werden. Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält dabei zumindest zwei Pendelgruppen mit Pendeln. Die Pendel einer Pendelgruppe sind dabei identisch ausgebildet. Die Pendelgruppen sind über den Umfang gleichmäßig verteilt. Dies heißt, dass die Pendel jeder Pendelgruppe gleichmäßig über den Umfang und damit rotationssymmetrisch verteilt und die Pendel der einzelnen Pendelgruppen über den Umfang verteilt sind. Hierbei sind die zumindest zwei Pendelgruppen auf unterschiedliche Schwingungsordnungen abgestimmt, so dass die Drehungleichförmigkeiten mehrerer Schwingungsordnungen einer Brennkraftmaschine mittels eines einzigen Fliehkraftpendels einer Kupplungsscheibe drehzahladaptiv getilgt werden können. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform einer Kupplungsscheibe mit Fliehkraftpendel können zwei auf zwei unterschiedliche Schwingungsordnungen abgestimmte Pendelgruppen mit jeweils diametral gegenüberliegenden Pendeln vorgesehen sein. Hierbei sind jeweils zwei Pendel einer Pendelgruppe, also vier Pendel über den Umfang abwechselnd angeordnet. Es versteht sich, dass in weiteren Ausführungsbeispielen beispielsweise eine Pendelgruppe vier und die andere zwei oder vier Pendel aufweisen kann. Desweiteren kann ein Fliehkraftpendel beispielsweise auf vier Schwingungsordnungen abgestimmt sein, wenn vier Pendelgruppen mit jeweils zwei diametral gegenüberliegenden Pendeln, die über den Umfang abwechselnd angeordnet sind, eingesetzt werden. Desweiteren können drei auf drei unterschiedliche Schwingungsordnungen abgestimmte Pendelgruppen vorgesehen sein, wobei jeweils zwei diametral gegenüber liegende Pendel über den Umfang abwechselnd vorgesehen sind. Desweiteren können beispielsweise zwei Pendelgruppen mit jeweils drei im Abstand von 120° um die Drehachse angeordneten Pendeln vorgesehen sein, wobei sich die insgesamt sechs Pendel der beiden Pendelgruppen über den Umfang abwechseln. Soweit aufgrund der Anzahl der Pendel und der auftretenden Schwingungsordnungen vorteilhaft, können weitere Pendelgruppen mit jeweils zwei oder drei rotationssymmetrisch angeordneten Pendeln vorgesehen sein.
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Die pendelnde Aufnahme der Pendel gegenüber dem Träger erfolgt bevorzugt mittels Rollen, wobei jeweils eine Rolle Ausschnitte in dem Pendel und in dem Träger durchgreift und auf in dem Ausschnitt vorgesehenen Laufbahnen wie Rollenbahnen abwälzt. Die im Fliehkraftfeld statisch bestimmte Aufnahme der Pendel gegenüber dem Träger kann erzielt werden, indem der Träger aus zwei die Pendel zwischen sich aufnehmenden Scheibenteilen gebildet ist. Hierbei weist jedes Scheibenteil entsprechende Ausschnitte mit Rollenbahnen und das Pendel hierzu komplementäre Ausschnitte mit Rollenbahnen zur Aufnahme von jeweils einer Rolle auf. Hierbei können beide Scheibenteile oder nur ein Scheibenteil mit der Nabe drehschlüssig verzahnt und axial verstemmt oder in anderer Weise fest verbunden sein. Bei der Befestigung nur eines Scheibenteils mit der Nabe ist das andere Scheibenteil mit dem befestigten Scheibenteil beispielsweise mittels Nieten verbunden.
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Um beispielsweise die pendelnde Masse zu erhöhen, kann der Träger alternativ aus einem beidseitig Pendelelemente aufnehmenden Pendelflansch gebildet sein. Hierbei weist der Pendelflansch Ausschnitte und Rollenbahnen und die Pendelelemente entsprechende Ausschnitte und Rollenbahnen zur Aufnahme jeweils einer Rolle auf. Axial gegenüberliegende Pendelelemente bilden dabei jeweils ein Pendel, wobei die Pendelelemente axial beabstandet mittels Verbindungselementen verbunden sind, die entsprechend zur Sicherstellung der Pendelbewegung entsprechend ausgenommene Öffnungen des Pendelflanschs durchgreifen.
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Die Pendel sind an dem Träger beispielsweise durch Ausbildung der Rollenbahnen so aufgenommen, dass diese bevorzugt eine Pendelbewegung entsprechend einem bifilar aufgehängten Pendel mit parallel oder trapezförmig angeordneten Fäden ausführen. Hierzu weisen der Träger und die Pendel jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandete Rollenbahnen auf. Die Rollenbahnen sind dabei bevorzugt im Träger bogenförmig mit einem Maximum gegenüber der Drehachse und die Rollenbahnen in den Pendeln bogenförmig mit einem Minimum gegenüber der Drehachse ausgebildet. Um gleichmäßige Rückstellkräfte der Pendel im Fliehkraftfeld vorzusehen, sind die Rollenbahnen bevorzugt bezüglich ihres beidseitig von deren Maxima und Minima ausgehenden Verlaufs symmetrisch zur Drehachse ausgebildet.
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Zur Abstimmung der Pendelgruppen auf die vorgesehenen Schwingungsordnungen sind die Pendel bezüglich ihres Pendelwinkels, der Form der Rollenbahnen, der Rollen, der Masse und Kontur eingestellt. Beispielsweise können die Pendel einer Pendelgruppe dieselbe und gegenüber den Pendeln der zumindest einen anderen Pendelgruppe eine unterschiedliche Masse aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Pendel einer Pendelgruppe dieselbe und gegenüber den Pendeln der zumindest einen anderen Pendelgruppe eine unterschiedliche Außenkontur aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können Pendelbahnen der Pendel einer Pendelgruppe gegenüber der Pendelbahnen der Pendel der zumindest einen anderen Pendelgruppe unterschiedlich ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine 3D-Ansicht eines Fliehkraftpendels einer Kupplungsscheibe,
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2 das Fliehkraftpendel der 1 in teilgeschnittener Ansicht,
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3 das Fliehkraftpendel der 2 im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A,
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4 einen Schnitt durch das Fliehkraftpendel der 2 entlang der Schnittlinie B-B,
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5 ein Detail X des Fliehkraftpendels der 3 im Schnitt,
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6 eine Ansicht des Fliehkraftpendels der 1 bei auf Anschlag im Uhrzeigersinn angeordneten Pendeln
und
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7 eine Ansicht des Fliehkraftpendels der 1 bei auf Anschlag gegen den Uhrzeigersinn angeordneten Pendeln.
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Die 1 zeigt das drehfest auf einer Nabe einer nicht dargestellten Kupplungsscheibe aufgenommene Fliehkraftpendel 1 in 3D-Ansicht. Der übrige Aufbau der Kupplungsscheibe ist an sich bekannt und kann beispielsweise dem zitierten Stand der Technik entnommen werden. Das Fliehkraftpendel 1 enthält den aus den beiden bevorzugt als Gleichteile ausgebildeten Scheibenteilen 3, 4 gebildeten Träger 2. Mittels der Innenverzahnung 5 der Scheibenteile 3, 4 ist das Fliehkraftpendel 1 auf der Nabe drehfest und axial beispielsweise durch Verstemmung fest aufgenommen. Die Scheibenteile liegen radial innen aneinander an und sind radial außen axial erweitert und mittels der Abstandsbolzen 6 miteinander axial beabstandet verbunden. Axial zwischen den beiden Scheibenteilen 3, 4 sind die beiden Pendelgruppen 7, 8 aufgenommen. Die Pendel 9, 10 der beiden Pendelgruppen 7, 8 sind jeweils diametral zueinander angeordnet und wechseln sich über den Umfang ab.
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Die Pendel sind jeweils mittels zwei in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager 11, 12 an den Scheibenteilen 3, 4 aufgenommen. Hierzu sind in den Scheibenteilen 3, 4 Ausnehmungen 13, 14, 15, 16 wie Ausschnitte mit bogenförmigen Rollenbahnen 17, 18, 19, 20 vorgesehen. Die Rollenbahnen 17, 18, 19, 20 sind nach radial innen geöffnet. In den Pendeln 9, 10 sind in dieser Darstellung nicht exakt einsehbare, zu den Ausnehmungen 13, 14, 15, 16 komplementäre Ausnehmungen mit nach radial außen geöffneten Rollenbahnen vorgesehen. Auf den Rollenbahnen wälzen die Rollen 21, 22 ab und bilden eine unter Fliehkrafteinfluss des drehenden Trägers 2 eine pendelnde Aufhängung der Pendel 9, 10 an dem Träger 2.
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Die Pendelgruppen 7, 8 sind auf unterschiedliche Schwingungsordnungen abgestimmt. Hierzu sind die Pendel 9 der Pendelgruppe 7 mit einer größeren Masse und einer in Umfangsrichtung ausgedehnteren Kontur wie die Pendel 10 der Pendelgruppe 8 versehen und schwingen auf flacheren Pendelbahnen, das heißt auf größerem Pendelradius mit größeren Pendelwinkeln. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Rollendurchmesser der Rollen 21, 22 der beiden Pendelgruppen 7, 8 gleich. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Pendelgruppe 7 auf eine Schwingungsordnung „1,5“ und die Pendelgruppe 8 auf eine Schwingungsordnung „3“ ausgelegt. Zur Minimierung der Masse des Trägers 2 und gegebenenfalls zur Ermöglichung eines Durchgriffs auf die Kupplungsscheibe während der Montage oder dergleichen weisen die Scheibenteile 3, 4 Ausnehmungen 31, 32, 33, 34 auf.
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Die 2 zeigt das um die Drehachse d verdrehbare Fliehkraftpendel 1 der 1 in teilgeschnittener Ansicht in Gleichgewichtsstellung mit an den Maxima Max der Rollenbahnen 17, 18, 19, 20 der Scheibenteile 3, 4 und an den Minima Min der Rollenbahnen 27, 28, 29, 30 der Ausnehmungen 23, 24, 25, 26 der Pendel 9, 10 angeordneten Rollen 21, 22. Um die Rückstellkräfte der Pendel 9, 10 unter Fliehkraft symmetrisch auszubilden sind die Rollenbahnen 17, 18, 19, 20 der Scheibenteile 3, 4 und die Rollenbahnen 26, 27, 28, 29, 30 der Pendel 9, 10 jeweils zu ihren Maxima Max beziehungsweise Minima Min symmetrisch ausgebildet.
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Die 3 zeigt das Fliehkraftpendel 1 der 2 im Längsschnitt entlang der Schnittlinie A-A. Neben den beiden Scheibenteilen 3, 4 und dem einzig einsehbaren Pendel der Pendel 9 ist der die Scheibenteile 3, 4 axial beabstandet verbindende Abstandsbolzen 6 ersichtlich. Desweiteren ist der bevorzugt aus Kunststoff wie beispielsweise einem Elastomer hergestellte Abstützring 35 ersichtlich, der einen Anschlagpuffer für die bei stehendem Fliehkraftpendel 1 oberhalb der Drehachse angeordneten und aus den Pendellagern 11, 12 (1) fallenden Pendeln bildet und dadurch einen harten, geräuschbildenden, metallischen Anschlag zwischen den Pendeln und den Scheibenteilen 3, 4 vermeidet.
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Die 4 zeigt exemplarisch eines der Pendellager 11 im Schnitt entlang der Schnittlinie B-B der 2 mit den beiden Scheibenteilen 3, 4, dem Pendel 9 und der Rolle 21. Die Rolle 21 ist stufenförmig ausgebildet und damit axial gesichert und positioniert in den Ausnehmungen 13 der Scheibenteile 3, 4 aufgenommen und durchgreift die Ausnehmung 24 des Pendels 9. Unter Fliehkrafteinwirkung bildet sich an den Rollenbahnen 18, 28 ein Wälzkontakt zwischen den Scheibenteilen 3, 4, dem Pendel 9 und der Rolle 21 aus.
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Die 5 zeigt das Detail X der 3 mit dem zwischen den Scheibenteilen 3, 4 angeordneten, stufenförmigen Abstandsbolzen 6 zur axial beabstandeten Verbindung der Scheibenteile 3, 4 in Form einer Vernietung.
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Die 6 und 7 zeigen das Fliehkraftpendel 1 in Anschlagsposition der Pendel 9, 10 an den Scheibenteilen 3, 4 in Ansicht beziehungsweise teilgeschnittener Ansicht. Die Anschlagsposition wird durch die Rollen 21, 22 festgelegt, die jeweils an den umfangsseitigen Wandungen der Ausnehmungen 13, 14, 15, 16 der Scheibenteile 3, 4 und den Ausnehmungen 23, 24, 25, 26 der Pendel 9, 10 anschlagen. Die 6 zeigt dabei die im Uhrzeigersinn an den Scheibenteilen 3, 4 durch Anschlag begrenzten Pendel 9, 10. Die 7 zeigt dabei die im Gegenuhrzeigersinn an den Scheibenteilen 3, 4 durch Anschlag begrenzten Pendel 9, 10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Träger
- 3
- Scheibenteil
- 4
- Scheibenteil
- 5
- Innenverzahnung
- 6
- Abstandsbolzen
- 7
- Pendelgruppe
- 8
- Pendelgruppe
- 9
- Pendel
- 10
- Pendel
- 11
- Pendellager
- 12
- Pendellager
- 13
- Ausnehmung
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Rollenbahn
- 18
- Rollenbahn
- 19
- Rollenbahn
- 20
- Rollenbahn
- 21
- Rolle
- 22
- Rolle
- 23
- Ausnehmung
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Ausnehmung
- 27
- Rollenbahn
- 28
- Rollenbahn
- 29
- Rollenbahn
- 30
- Rollenbahn
- 31
- Ausnehmung
- 32
- Ausnehmung
- 33
- Ausnehmung
- 34
- Ausnehmung
- 35
- Abstützring
- A-A
- Schnittlinie
- B-B
- Schnittlinie
- d
- Drehachse
- X
- Detail
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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