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Die Erfindung betrifft eine Pendelmasse sowie eine Verwendung einer Pendelmasse für ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten, mit deren Hilfe ein der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugt werden kann.
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Ein Fliehkraftpendel weist eine über in entsprechenden Laufbahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse auf, die bei Drehzahlschwankung ein entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugen kann. Die Pendelmasse kann als ein massiver Stahlblock ausgestaltet sein, der zwischen zwei Trägerflanschteilen des Trägerflanschs über die in den Laufbahnen geführten Laufrollen pendelbar geführt ist.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Geräuschentwicklungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die geringe Geräuschentwicklungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Pendelmasse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung einer Pendelmasse mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Pendelmasse für ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit mindestens einem ersten Masseelement zur Bereitstellung eines Anteils der trägen Masse der Pendelmasse und mindestens einem zweiten Masseelement zur Bereitstellung eines Anteils der trägen Masse der Pendelmasse, wobei das erste Masseelement und das zweite Masseelement zumindest in einem Teilbereich reibungsbehaftet relativ zueinander bewegbar sind.
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Durch den mehrteiligen, insbesondere geschichteten Aufbau der Pendelmasse weist die Pendelmasse mindestens zwei, vorzugsweise mehrere, Masseelemente auf, die sich bei einer plötzlichen Beschleunigung der Pendelmasse beispielsweise aufgrund von Strukturschwingungen der Masseelemente reibungsbehaftet relativ zueinander bewegen können. Durch die bewusst vorgesehene Reibung zwischen den Masseelementen kann ein Teil der Energie, welche die Masseelemente zum Schwingen anregt, dissipiert werden, so dass die Strukturschwingungen der Masseelemente gedämpft und deren Amplitude schnell abgesenkt werden kann. Durch die Reduktion der Amplitude der Strukturschwingungen der Masseelemente infolge der zwischen den Masseelementen bewusst vorgesehenen Reibung kann das Ausmaß, in dem von der schwingenden Pendelmasse Körperschall abgestrahlt werden kann, deutlich reduziert werden. Dadurch können Geräuschemissionen eines in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Fliehkraftpendels, insbesondere bei plötzlichen Beschleunigungen der Pendelmasse in Start-Stop-Situationen, zumindest reduziert werden. Insbesondere in Start-Stop-Situationen des Kraftfahrzeugs kann durch den plötzlichen Start und/oder den plötzlichen Stop des Kraftfahrzeugmotors die Pendelmasse impulsartig beschleunigt werden und/oder radial innen und/oder radial außen an einem anderen Bauteil anschlagen, wodurch Schwingungen in der Pendelmasse induziert werden können. Durch die bewusst zwischen den Masseelementen vorgesehene Reibung können Strukturschwingungen der Pendelmasse bei plötzlichen Beschleunigungen in Start-Stop-Situationen eines Kraftfahrzeugs reduziert werden, wodurch die Emission von Körperschall durch die Pendelmasse reduziert werden kann, so dass geringe Geräuschentwicklungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht sind.
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Die Masseelemente weisen insbesondere eine insbesondere im Wesentlichen bogenförmige Längserstreckung auf, die im eingebauten Zustand in tangentialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung des Fliehkraftpendels verläuft. Die Masseelemente weisen eine Oberseite und eine Unterseite auf, die im eingebauten Zustand in unterschiedliche Axialrichtungen weisen können. Zwischen der Oberseite und der Unterseite ist eine Dicke ausgebildet, die im Vergleich zur Längserstreckung des jeweiligen Masseelements insbesondere um ein Vielfaches geringer ist. Das erste Masseelement und/oder das zweite Masseelement weisen insbesondere mindestens eine Pendelbahn, vorzugsweise zwei Pendelbahnen, auf, in denen jeweils eine Laufrolle geführt sein kann. Die Laufrolle kann wiederum in mindestens einer Laufbahn eines Trägerflanschs geführt sein. Das erste Masseelement kann insbesondere relativ zu dem zweiten Masseelement bewegbar ausgeführt sein, indem die Masseelemente beispielsweise über ihre Kontaktflächen zumindest in einem Teilbereich abgleiten können. Die Masseelemente können beispielsweise in der Ebene der aufeinanderliegenden Kontaktfläche relativ zueinander verschoben und/oder verdreht werden.
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Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise ist die Pendelmasse zwischen zwei Trägerflanschteilen des Trägerflanschs angeordnet.
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Insbesondere sind das erste Masseelement und das zweite Masseelement relativ zueinander schwingfähig. Die Masseelemente können dadurch in einer Richtung entlang der Flächennormale der aufeinander liegenden Kontaktflächen der Masseelemente vibrieren und/oder schwingen, wobei durch die hierbei auftretenden elastischen Verformungen der Masseelemente eine reibungsbehaftete Relativbewegung in Teilbereichen der Masseelemente auftreten können. Eine signifikante Relativbewegung in der Ebene der Kontaktflächen der Masseelemente kann dadurch vermieden werden, so dass auch ein Verklemmen einer Laufrolle in einer sowohl von dem ersten Masselelement als auch dem zweiten Masseelement ausgebildeten Pendelbahn vermieden werden kann.
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Vorzugsweise sind das erste Masseelement und das zweite Masseelement über ein einziges Verbindungsmittel miteinander verbunden und aufeinander zu gepresst. Durch das Verbindungsmittel kann eine ausreichende Normalkraft aufgebracht werden, mit der die Masseelemente aufeinander anliegen können. Dadurch kann eine hinreichend große Reibung zwischen den Masseelementen bereitgestellt werden. Gleichzeitig ist die relative Bewegbarkeit der Masseelemente durch das einzige Verbindungsmittel gewährleistet, so dass eine hohe Dämpfungswirkung durch Reibung gegeben ist. Es ist auch möglich, dass das erste Masseelement und das zweite Masseelement über eine Federkraft von außen aufeinander zu gepresst sind, indem sich beispielsweise ein oberes Masseelement und ein unteres Masseelement über ein Federelement, insbesondere ein einstückig von dem jeweiligen Masseelement in axialer Richtung abstehendes Federbein, an dem Trägerflansch abstützt. Dadurch kann ein genaues Ausrichten der verschiedenen Masseelemente zueinander bei der Montage entfallen.
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Besonders bevorzugt ist das Verbindungsmittel, insbesondere eine Nietverbindung, durch das erste Masseelement und das zweite Masseelement, insbesondere durch den Masseschwerpunkt des ersten Masseelements und/oder den Masseschwerpunkt des zweiten Masseelements, hindurch geführt. Die maximale Schwingamplitude der Massenelemente und die damit verbundene Abstrahlung von Körperschall kann dadurch entsprechend gering gehalten werden. Das Verbindungsmittel verläuft im eingebauten Zustand der Pendelmasse insbesondere in axialer Richtung. Seitlich von den Masseelementen in radialer Richtung oder in Umfangsrichtung abstehende Teile des Verbindungsmittels können dadurch vermieden werden. In axialer Richtung von der Pendelmasse abstehende Teile des Verbindungsmittels können vergleichbar zu einer von dem Trägerflansch oder der Pendelmasse axial abstehenden Warze einen flächigen Reibkontakt der Pendelmasse mit dem Trägerflansch vermeiden, so dass eine Verstimmung des Fliehkraftpendels im Betrieb vermieden ist. Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel zumindest teilweise in dem obersten und/oder in dem untersten Masselelement zumindest teilweise versenkt angeordnet, wobei das oberste und/oder unterste Masseelement eine geeignete Senkung zur Aufnahme eines Teils des Verbindungsmittels aufweist.
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Insbesondere sind mehrere erste Masseelemente und mehrere zweite Masseelemente vorgesehen, wobei die mehreren ersten Masseelemente und die mehreren zweiten Masseelemente insbesondere alternierend hintereinander angeordnet sind. Durch die Vielzahl der Masseelemente, insbesondere mindestens drei oder mindestens vier Masseelemente, kann die durch die Reibung zwischen den jeweiligen Masseelementen bedingte Dämpfung erhöht werden, so dass die Geräuschemissionen der Pendelmasse und des Fliehkraftpendels reduziert werden können.
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Vorzugsweise weisen das erste Masseelement und das zweite Masseelement eine im Wesentlichen gleiche Form auf und/oder sind aus einem im Wesentlichen gleichen Material hergestellt. Die Pendelmasse kann dadurch beispielsweise als geschichtetes Stahlblech hergestellt sein. Das erste Masseelement und das zweite Masseelement können insbesondere identisch ausgestaltet sein, so dass die Masseelemente leicht in Massenfertigung kostengünstig, beispielsweise durch Ausstanzen und/oder Abschneiden aus einem Stahlblech hergestellt werden können.
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Besonders bevorzugt weisen das erste Masseelement und das zweite Masseelement eine ungleiche Form, insbesondere eine ungleiche Schichtdicke, auf und/oder sind aus einem unterschiedlichen Material hergestellt, wobei insbesondere das erste Masseelement aus einem Stahl und das zweite Masseelement aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sind. Durch die unterschiedlichen Materialen kann beispielsweise ein geeigneter Reibungskoeffizient für die Materialpaarung des ersten Masseelements mit dem zweiten Masseelement eingestellt werden. Durch die unterschiedliche Form, insbesondere die unterschiedliche Dicke, der Masseelemente kann beispielsweise für ein Masseelement mit einer hohen Dichte, beispielsweise Stahl, eine größere Dicke und für ein Masseelement mit einer niedrigen Dichte, beispielsweise ein Polymerwerkstoff, eine geringere Dicke vorgesehen werden. Dadurch kann bei einer geeigneten Anzahl von relativ zueinander bewegbaren Materialpaarungen mit einem geeignet gewählten Reibungskoeffizienten eine vergleichsweise hohe träge Masse für die Pendelmasse erreicht werden. Insbesondere können mehr als zwei unterschiedliche Arten von Masseelementen vorgesehen werden, um die reibungsbedingte Dämpfung der Pendelmasse geeignet einzustellen, beispielsweise für unterschiedliche Dämpfungseffekte für unterschiedliche an der Pendelmasse angreifende Beschleunigungen.
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Insbesondere liegt zwischen dem ersten Masseelement und dem zweiten Masseelement ein trockener Gleitreibungskoeffizient μ von 0,01 ≤ μ ≤ 0,50, insbesondere 0,05 ≤ μ ≤ 0,30, vorzugsweise 0,10 ≤ μ ≤ 0,20 und besonders bevorzugt 0,12 ≤ μ ≤ 0,15 vor. Der trockene Gleitreibungskoeffizient μ wird ohne zugesetztes Schmiermittel im schlupfenden Betrieb der Materialpaarung bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, einem Umgebungsdruck von 1 bar und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65% bestimmt. Bei einem derartigen Gleitreibungskoeffizient kann eine ausreichende reibungsbedingte Dämpfung der Masseelemente erreicht werden. Zudem kann bei einem derartigen Reibungskoeffizient eine Haftreibung bei einer impulshaften Anregung leicht genug überwunden werden, um eine reibungsbehaftete Relativbewegung der Masseelemente im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten mit einem mit der Antriebswelle verbindbaren Trägerflansch und einer relativ zu dem Trägerflansch, insbesondere über Pendelbahnen, pendelbaren Pendelmasse, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments. Durch die bewusst zwischen den Masseelementen der Pendelmasse vorgesehene Reibung können Strukturschwingungen der Pendelmasse bei plötzlichen Beschleunigungen in Start-Stop-Situationen eines Kraftfahrzeugs reduziert werden, wodurch die Emission von Körperschall durch die Pendelmasse reduziert werden kann, so dass geringe Geräuschentwicklungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht sind.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer Pendelmasse, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Dämpfung von Körperschallabstrahlungen eines Fliehkraftpendels, das insbesondere die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, bei einer, insbesondere plötzlichen und/oder impulshaften, Beschleunigung der Pendelmasse. Durch die bewusst zwischen den Masseelementen vorgesehene Reibung können Strukturschwingungen der Pendelmasse bei plötzlichen Beschleunigungen in Start-Stop-Situationen eines Kraftfahrzeugs reduziert werden, wodurch die Emission von Körperschall durch die Pendelmasse reduziert werden kann, so dass geringe Geräuschentwicklungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Pendelmasse und
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2: eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Pendelmasse.
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Die in 1 dargestellte Pendelmasse 10 weist mehrere grundsätzlich identisch ausgestaltete erste Masseelemente 12 und zweite Masseelemente 14 auf, die alternierend geschichtet angeordnet sind und ein geschichtetes Stahlblech ausbilden können. Die Masseelemente 12, 14 weisen, vorzugsweise in ihrem Masseschwerpunkt, koaxial angeordnete Befestigungsöffnungen 16 auf, durch die ein nicht dargestelltes Verbindungsmittel, insbesondere eine Nietverbindung, hindurchgeführt werden kann, um die Masseelemente 12, 14 an genau einer Befestigungsstelle miteinander zu verbinden und eine ausreichend hohe Haltekraft zwischen den Masseelementen 12, 14 aufzuprägen. Das oberste Masseelement 18 und das unterste Masseelement 20 weisen jeweils eine Senkung 22 auf, um zumindest einen Teil des Verbindungsmittels, beispielsweise Nietköpfe, versenkt aufzunehmen. Bei einer plötzlichen Beschleunigung der Pendelmasse 10 können die Masseelemente 12, 14 schwingen, wobei durch die Reibung zwischen den Masseelementen 12, 14 die Emission von Körperschall zumindest gedämpft wird. Die Masseelemente 12, 14 können jeweils eine Nut zur Ausbildung einer Pendelbahn in der Pendelmasse aufweisen, die in der dargestellten Schnittebene nicht zu sehen ist.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Pendelmasse 10 sind im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform der Pendelmasse 10 die Masseelemente 12, 14 unterschiedlich ausgestaltet. Das erste Masseelement 12 ist aus Stahl und das zweite Masseelement 14 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Das erste Masseelement 12 weist eine größere Dicke als das zweite Masseelement 14 auf, damit die Pendelmasse 10 bei einem gegebenen Volumen eine entsprechend hohe träge Masse bereitstellen kann. Ferner sind sowohl das oberste Masseelement 18 und das unterste Masseelement 20 durch ein erstes Masseelement 12 ausgestaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Pendelmasse
- 12
- erstes Masseelement
- 14
- zweites Masseelement
- 16
- Befestigungsöffnung
- 18
- oberstes Masseelement
- 20
- unterstes Masseelement
- 22
- Senkung
