DE102014213681A1

DE102014213681A1 - Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102014213681A1
Application number: DE102014213681.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Metz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Es ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung und/oder Tilgung von, insbesondere über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten, Drehschwingungen, vorgesehen mit einer zwischen einer radial inneren Stellung und einer radial äußeren Stellung fliehkraftbedingt verlagerbaren ersten Pendelmasse, einer in Umfangsrichtung benachbart zur ersten Pendelmasse vorgesehenen zwischen einer radial inneren Stellung und einer radial äußeren Stellung fliehkraftbedingt verlagerbaren zweiten Pendelmasse, wobei sich bei einer Verlagerung der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse von der radial inneren Stellung in die radial äußere Stellung in Umfangsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse ein sich um ein Differenzvolumen vergrößerndes Zwischenvolumen ergibt, und einer in radialer Richtung verlagerbaren Zusatzpendelmasse, wobei die Zusatzpendelmasse in der radial äußeren Stellung der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse zumindest in einem Teil des Differenzvolumens positionierbar ist. Durch die zusätzliche fliehkraftbedingte Beschleunigung der bauraumsparend vorsehbaren Zusatzpendelmasse kann der Fliehkrafteinfluss auf die Pendelmassen überproportional erhöht werden, so dass bei geringem Bauraum eine gute Dämpfung von Drehzahlschwankungen ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, mit dessen Hilfe Pendelmassen bei Drehzahlschwankungen unter Fliehkrafteinfluss auf einen anderen Radius verlagert werden können, um eine der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zu erzeugen, wodurch das Ausmaß der Drehzahlschwankung gedämpft werden kann.
Aus DE 10 2009 042 831 A1 ist ein Fliehkraftpendel bekannt, das zwischen einem Zweimassenschwungrad und einem Kupplungsdeckel einer Getriebekupplung montiert werden kann. Das Fliehkraftpendel weist mehrere Pendelmassen auf, die jeweils über zwei Pendelbahnen an einer Ausgangsseite des Zweimassenschwungrads abgestützt sind und über die Pendelbahnen in einem begrenzten Ausmaß infolge eines drehzahlabhängigen Fliehkrafteinflusses zwischen einer radial inneren Stellung und einer radial äußeren Stellung verlagert werden können, um eine der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zu erzeugen.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis in einer bauraumsparenden Weise Drehzahlschwankungen zu dämpfen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die bei geringem Bauraum eine gute Dämpfung von Drehzahlschwankungen ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung und/oder Tilgung von, insbesondere über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten, Drehschwingungen, vorgesehen mit einer zwischen einer radial inneren Stellung und einer radial äußeren Stellung fliehkraftbedingt verlagerbaren ersten Pendelmasse, einer in Umfangsrichtung benachbart zur ersten Pendelmasse vorgesehenen zwischen einer radial inneren Stellung und einer radial äußeren Stellung fliehkraftbedingt verlagerbaren zweiten Pendelmasse, wobei sich bei einer Verlagerung der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse von der radial inneren Stellung in die radial äußere Stellung in Umfangsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse ein sich um ein Differenzvolumen vergrößerndes Zwischenvolumen ergibt, und einer in radialer Richtung verlagerbaren Zusatzpendelmasse, wobei die Zusatzpendelmasse in der radial äußeren Stellung der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse zumindest in einem Teil des Differenzvolumens positionierbar ist.
Die Pendelmassen haben 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 jeweilige Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die jeweilige Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die jeweilige Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die jeweilige Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die Fliehkraft auf die jeweilige Pendelmasse wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die jeweilige Pendelmasse wieder in seine „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere ein Ausgangsflansch eines Zweimassenschwungrads, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die jeweilige Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen.
Wenn die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse sich in der radial äußeren Stellung oder einer geeigneten Zwischenstellung radial außerhalb zur radial inneren Stellung befinden vergrößert sich das Zwischenvolumen zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse zumindest um einen Teil des Differenzvolumens. Dieses sich so ergebene vergrößerte Zwischenvolumen kann zumindest teilweise von der Zusatzpendelmasse ausgefüllt werden. Hierbei kann die Zusatzpendelmasse unter Fliehkrafteinfluss stärker nach radial außen beschleunigt werden als die entlang der Pendelbahn bewegten Pendelmassen. Der Beschleunigung der Zusatzpendelmasse wirkt die träge Masse der Zusatzpendelmasse mit ihrem Trägheitsmoment entgegen, so dass sich dies wie eine Erhöhung des Fliehkrafteinflusses auf die Pendelmassen auswirken kann. Das auf das die Drehzahlschwankungen einleitende Krafteinleitungselement einwirkende Gegenmoment kann dadurch erhöht werden, wobei es insbesondere möglich ist dieses Gegenmoment bezogen auf die Summe der trägen Massen der Pendelmasse und der Zusatzpendelmassen überproportional zu erhöhen, wodurch eine gute Dämpfung der Drehzahlschwankungen ermöglicht ist. Durch die zusätzliche fliehkraftbedingte Beschleunigung der bauraumsparend vorsehbaren Zusatzpendelmasse kann der Fliehkrafteinfluss auf die Pendelmassen überproportional erhöht werden, so dass bei geringem Bauraum eine gute Dämpfung von Drehzahlschwankungen ermöglicht ist. Beispielsweise ist es im Vergleich zu einem Fliehkraftpendel ohne Zusatzpendelmassen möglich bei vergleichbarem Bauraum einen größeren Dämpfungseffekt und/oder bei einem kleineren Bauraum einen vergleichbaren Dämpfungseffekt zu erreichen.
In der radial innern Stellung der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse kann die Zusatzpendelmasse aus dem Zwischenvolumen zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse, insbesondere nach radial innen, zumindest teilweise herausbewegt werden, so dass die Zusatzpendelmasse ganz oder teilweise aus dem Zwischenvolumen heraus positioniert ist. Zum Ausfüllen des Zwischenvolumens in der radial äußeren Stellung der Pendelmassen benötigt die Zusatzpendelmasse lediglich eine vergleichsweise geringe Erstreckung in Umfangsrichtung, so dass die Zusatzpendelmasse leicht in bereits vorhandenen Bauraum vorgesehen werden kann. Insbesondere kann die Zusatzpendelmasse in Umfangsrichtung zwischen anderen Einbauten, beispielsweise eines Drehschwingungsdämpfers oder einer Kraftfahrzeugkupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, positioniert werden. Für das Vorsehen der Zusatzpendelmasse ist somit allenfalls nur ein geringer zusätzlicher Bauraum erforderlich. Das um das Differenzvolumen vergrößerte Zwischenvolumen zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse in der radial äußeren Stellung der Pendelmassen kann durch die Zusatzpendelmasse ausgefüllt werden, die in der radial inneren Stellung der Pendelmassen allenfalls einen geringen Bauraum benötigt.
Für einen auf der ersten Pendelmasse oder auf der zweiten Pendelmasse mitbewegten Beobachter ergibt sich das Differenzvolumen als Differenz des Zwischenvolumens in der radial inneren Stellung und in der radial äußeren Stellung. Für den mitbewegten Beobachter ist das Differenzvolumen in der der radial inneren Stellung durch die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse ausgefüllt und in der radial äußeren Stellen von der ersten Pendelmasse und de zweiten Pendelmasse freigegeben. Das Differenzvolumen kann sich beispielsweise durch ein sich in der radial äußeren Stellung an der ersten Pendelmasse in Umfangsrichtung anschließendes teilringförmiges Volumen und ein sich in der radial äußeren Stellung an der zweiten Pendelmasse in Umfangsrichtung anschließendes teilringförmiges Volumen zusammensetzten, wobei beide Volumen in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sein können, wenn die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in der radial inneren Stellung in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind und sich nicht kontaktieren. In der radial inneren Stellung der Pendelmassen kann ein Schwerpunkt der Zusatzpendelmasse insbesondere auf einem geringeren Radius zur Drehachse des Fliehkraftpendels positioniert sein als ein Schwerpunkt der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse. In der radial äußeren Stellung der Pendelmassen kann der Schwerpunkt der Zusatzpendelmasse beispielsweise im Wesentlichen auf einem gemeinsamen Radius wie der Schwerpunkt der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse positioniert sein, wobei es alternativ möglich ist, dass in der radial äußeren Stellung der Pendelmassen der Schwerpunkt der Zusatzpendelmasse auf einem geringeren oder größeren Radius als der Schwerpunkt der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse positioniert ist. Besonders bevorzugt sind mehr als zwei Pendelmassen in Umfangsrichtung hintereinander vorgesehen, wobei für das Zwischenvolumen von zwei nachfolgenden Pendelmassen jeweils mindestens eine Zusatzpendelmasse vorgesehen ist. In diesem Fall kann das für die eine Zusatzpendelmasse als zweite Pendelmasse wirkende Pendelmasse bezüglich der in Umfangsrichtung nachfolgende Zusatzmasse als erste Pendelmasse wirken und/oder die für die eine Zusatzpendelmasse als erste Pendelmasse wirkende Pendelmasse bezüglich der in Umfangsrichtung nachfolgende Zusatzmasse als zweite Pendelmasse wirken.
Insbesondere weisen die erste Pendelmasse eine zur zweiten Pendelmasse weisende erste Seitenfläche und die zweite Pendelmasse eine zur ersten Pendelmasse weisende zweite Seitenfläche auf, wobei die Zusatzpendelmasse an der ersten Seitenfläche und/oder an der zweiten Seitenfläche relativ bewegbar abgestützt, insbesondere gelagert, ist. Zwischen der Zusatzpendelmasse und der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse kann an der ersten Seitenfläche beziehungsweise an der zweiten Seitenfläche ein Gleitlager oder vorzugsweise ein Wälzlager ausgebildet sein. Dadurch kann die Zusatzpendelmasse von der ersten Pendelmasse und/oder von der zweiten Pendelmasse über die zur Zusatzpendelmasse weisenden Seitenfläche geführt werden, so dass die Zusatzpendelmasse insbesondere eine definierte Bewegung in radialer Richtung ausführen kann. Insbesondere ist es möglich für die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse bei der Bewegung zwischen der radial inneren Stellung und der radial äußeren Stellung einen Bewegungsanteil in Umfangsrichtung vorzusehen, wobei die Zusatzpendelmasse automatisch in die korrespondierende Winkelstellung in Umfangsrichtung geführt werden kann. Vorzugsweise kann ein in Umfangsrichtung geschlossener Kraftfluss zwischen den in Umfangsrichtung vorgesehenen Pendelmassen und den zwischen zwei nachfolgenden Pendelmassen vorgesehenen Zusatzpendelmassen erreicht werden, der insbesondere in jeder Radialstellung der Pendelmassen gegeben sein kann. Dadurch kann ein stabiles statisch bestimmtes Gleichgewicht erreicht werden, wodurch unerwünschte Schrägstellungen der Pendelmassen und/oder Drehbewegungen der Pendelmasse und/oder der Zusatzpendelmassen um sich selbst vermieden werden können. Ferner können dadurch Unwuchten vermieden werden.
Vorzugsweise sind mehr als eine Zusatzpendelmasse vorgesehen, wobei die mehreren Zusatzpendelmassen über einen Koppelring auf einem definierten Abstand in Umfangsrichtung gekoppelt sind. Der Koppelring kann beispielsweise zu einem Krafteinleitungselements, insbesondere Ausgangsflansch eines Zweimassenschwungrads, relativ verdrehbar ausgeführt sein. Durch die Festlegung der Zusatzpendelmassen auf einen definierten Abstand mit Hilfe des Koppelrings können die Pendelmassen an den Zusatzpendelmassen geführt sein, so dass unerwünschte Schrägstellungen der Pendelmassen und/oder Drehbewegungen der Pendelmasse und/oder der Zusatzpendelmassen um sich selbst vermieden werden können.
Besonders bevorzugt ist die Zusatzpendelmasse mit Hilfe eines Federelements mit einer Federkraft gegen die erste Pendelmasse und/oder gegen die zweite Pendelmasse gedrückt, wobei insbesondere das Federelement an einem in radialer Richtung unbeweglichen Koppelring oder an der ersten Pendelmasse und/oder an der zweiten Pendelmasse abgestützt ist. Dadurch kann ein Kontakt der Zusatzpendelmasse an der ersten Pendelmasse und/oder an der zweiten Pendelmasse sichergestellt werden. Eine Positionierung von zwei verschiedenen Zusatzpendelmassen auf unterschiedlichen Durchmessern kann dadurch vermieden werden. Ferner können die Pendelmassen ohne unerwünschte Schrägstellung ausgerichtet werden. Ferner kann das Federelement ein Anschlagen der Zusatzpendelmasse unter Schwerkrafteinfluss bei stillstehendem Fliehkraftpendel verhindern oder zumindest dämpfen, so dass Unwuchten und/oder Geräuschemissionen vermieden sind. Das Federelement kann insbesondere eine vergleichsweise geringe Federkraft bereitstellen, die eben ausreichend ist die Zusatzpendelmasse entgegen der Schwerkraftrichtung an der ersten Pendelmasse und/oder an der zweiten Pendelmasse anliegen zu lassen. Vorzugsweise weist das Federelement eine vergleichsweise flache Federkennlinie auf, so dass zwischen der radial inneren Stellung und der radial äußeren Stellung der Pendelmassen nur die vergleichsweise geringe Federkraft an der Zusatzpendelmasse angreift.
Insbesondere weisen die erste Pendelmasse eine zur zweiten Pendelmasse weisende erste Seitenfläche und die zweite Pendelmasse eine zur ersten Pendelmasse weisende zweite Seitenfläche auf, wobei die erste Seitenfläche und/oder die zweite Seitenfläche gegen eine Radialrichtung des Fliehkraftpendels angeschrägt ist, wobei insbesondere ein nach radial innen größer werdendes im Wesentlichen keilförmiges Zwischenvolumen ausgebildet ist. Dadurch kann die Zusatzpendelmasse in jeder Zwischenstellung zwischen der radial inneren Stellung und der radial äußeren Stellung der Pendelmassen an den Seitenflächen der Pendelmassen anliegen. Dadurch ist die radiale Position der Zusatzpendelmasse in jeder radialen Position der Pendelmassen definiert. Insbesondere kann die Zusatzpendelmasse zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse ohne Selbsthemmung verkeilt sein, so dass insbesondere in jeder radialen Position der Pendelmassen ein in Umfangsrichtung geschlossener Kraftfluss erreicht werden kann. Insbesondere ist mit Hilfe der angeschrägten Seitenflächen für die Bewegung der Zusatzpendelmasse eine Übersetzung im Vergleich zur Bewegung der Pendelmassen bereitgestellt. Bei einer Verlagerung der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse um einen Wegstreckenanteil in radialer Richtung erfährt die Zusatzpendelmasse in dem gleichen Zeitraum einen größeren Wegstreckenanteil in radialer Richtung, wodurch im Vergleich zu den Pendelmassen für die Zusatzpendelmasse eine größere Beschleunigung in radialer Richtung ermöglicht ist. Der Winkel, um den die Seitenfläche gegen die Radialrichtung angeschrägt ist, ist insbesondere unter Berücksichtigung eines Verlagerungswegs der Zusatzpendelmasse in radialer Richtung und/oder einer realisierbaren Gesamtmasse der Zusatzpendelmasse gewählt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Zusatzpendelmasse nicht unterhalb eines definierten Innenradius gelangen soll, so dass der Winkel, um den die Seitenfläche gegen die Radialrichtung angeschrägt ist, derart gewählt sein kann, dass unter Berücksichtigung der erreichten Übersetzung in der radial äußeren Stellung der Pendelmassen die ein radial äußeres Ende der Zusatzpendelmasse im Wesentlichen auf einem Radius positioniert ist, auf dem auch ein radial äußeres Ende der ersten Pendelmasse und ein radial äußeres Ende der zweiten Pendelmasse positioniert sind, und in der radial inneren Stellung der Pendelmasse ein radial inneres Ende der Zusatzpendelmasse maximal bis zum definierten Innenradius reicht.
Vorzugsweise weist die Zusatzpendelmasse mindestens eine Laufrolle zur Ausbildung eines Wälzlagers zwischen der Zusatzpendelmasse und der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse auf. Vorzugsweise ist eine an der ersten Seitenfläche der ersten Pendelmasse abrollende erste Laufrolle und eine an der zweiten Seitenfläche der zweiten Pendelmasse abrollende zweite Laufrolle vorgesehen. Die mindestens eine Laufrolle macht insbesondere einen Großteil der trägen Masse der Zusatzpendelmasse aus. Durch die Laufrolle kann ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager, ausgebildet werden, so dass ein Gleitlager zwischen der Zusatzpendelmasse und der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse vermieden ist. Die in einem Gleitlager auftretende Gleitreibung kann dadurch vermieden werden, so dass unerwünschte Hysterese- und/oder Dämpfungseffekte vermieden sind.
Besonders bevorzugt ist die Zusatzpendelmasse entlang eines Führungsbolzens in radialer Richtung geführt, wobei die Zusatzpendelmasse insbesondere eine Führungsöffnung zur Aufnahme des Führungsbolzens aufweist. Durch den Führungsbolzen kann beispielsweise ein Verkippen der Zusatzpendelmasse vermieden werden, so dass sich die Pendelmassen an der Zusatzpendelmasse in Umfangsrichtung abstützen können und dadurch auch ein Verkippen der Pendelmassen vermieden werden kann. Der Führungsbolzen kann vorzugsweise mit einem Koppelring verbunden sein, wobei der Koppelring insbesondere zu einem Krafteinleitungselements, insbesondere Ausgangsflansch eines Zweimassenschwungrads, relativ verdrehbar ausgeführt sein kann. Dadurch kann der Führungsbolzen einem Bewegungsanteil der Pendelmassen in Umfangsrichtung folgen aber gleichzeitig seine Führungsfunktion für die Zusatzpendelmasse in radialer Richtung aufrecht erhalten.
Insbesondere ist die Zusatzpendelmasse mit Hilfe mindestens eines als Spiralfeder ausgestalteten Federelements mit einer Federkraft gegen die erste Pendelmasse und/oder gegen die zweite Pendelmasse gedrückt, wobei die Zusatzpendelmasse von dem Federelement in radialer Richtung geführt ist. Hierbei kann die Längserstreckung der Spiralfeder ausgenutzt werden, um die Bewegung der Zusatzpendelmasse in radialer Richtung zu stabilisieren.
Vorzugsweise ist in der ersten Pendelmasse und in der zweiten Pendelmasse ein das Zwischenvolumen überbrückender im Wesentlichen tangential verlaufender Haltebolzen geführt, wobei der Haltebolzen durch eine Aufhängeöffnung der Zusatzpendelmasse hindurch geführt ist und die radiale Erstreckung der Aufhängeöffnung größer als der Durchmesser des Haltebolzens ist. Die Differenz in radialer Richtung zwischen dem Durchmesser des Haltebolzens und der Aufhängeöffnung übersteigt insbesondere das Ausmaß eine Spielpassung von A11/h11 gemäß DIN 7157. Der Haltebolzen kann die Bewegung der ersten Pendelmasse auf die zweite Pendelmasse zu und/oder von der zweiten Pendelmasse weg bei einer Bewegung zwischen der radial inneren Stellung und der radial äußeren Stellung zulassen, wobei gleichzeitig die Zusatzpendelmasse von dem Haltebolzen verliersicher gehalten wird. Die Aufhängeöffnung der Zusatzpendelmasse weist insbesondere eine so große radiale Erstreckung auf, dass die Zusatzpendelmasse sowohl in der radial inneren Stellung als auch in der radial äußeren Stellung der Pendelmassen an den Pendelmassen anliegen kann. Insbesondere kann zwischen dem Haltebolzen und der Zusatzpendelmasse in der radial inneren Stellung ein radiales Spiel nach radial außen und/oder in der radial äußeren Stellung der Pendelmassen ein radiales Spiel nach radial innen vorliegen, so dass der maximale radiale Verstellweg der Pendelmassen nicht durch die Zusatzpendelmasse reduziert ist. Insbesondere ist ein radiales Anschlagen des Haltebolzens an der Zusatzpendelmasse in der radial inneren Stellung und in der radial äußeren Stellung der Pendelmassen durch die gewählte radiale Erstreckung des Aufhängeöffnung vermieden.
Besonders bevorzugt ist die erste Pendelmasse und/oder die zweiten Pendelmasse jeweils über nur genau eine Pendelbahn relativ bewegbar zu einem Krafteinleitungselements, insbesondere Ausgangsflansch eines Zweimassenschwungrads, geführt. Insbesondere wenn mit Hilfe der Zusatzpendelmassen ein in Umfangsrichtung geschlossener Kraftfluss sichergestellt ist, ist genau eine Pendelbahn für die jeweilige Pendelmasse ausreichend, um die Pendelmasse statisch bestimmt zu positionieren und ein Verkippen zu vermeiden. Durch die eingesparte zweite Pendelbahn ist die Herstellung der Pendelmassen deutlich vereinfacht. Die Pendelbahn ist insbesondere als eine bogenförmige Aussparung in der jeweiligen Pendelmasse ausgeführt, wobei in der bogenförmige Aussparung der Pendelbahn ein unbeweglicher, insbesondere mit einem Krafteinleitungselements, beispielsweise einem Ausgangsflansch eines Zweimassenschwungrads, verbundener Bolzen geführt sein kann.
Die Erfindung betrifft ferner einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, insbesondere zur Dämpfung und/oder Tilgung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehschwingungen, mit einem Fliehkraftpendel zur Dämpfung und/oder Tilgung von Drehschwingungen, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Durch die zusätzliche fliehkraftbedingte Beschleunigung der bauraumsparend vorsehbaren Zusatzpendelmasse kann der Fliehkrafteinfluss auf die Pendelmassen überproportional erhöht werden, so dass bei geringem Bauraum eine gute Dämpfung von Drehzahlschwankungen durch den Drehschwingungsdämpfer, insbesondere in verschiedenen Frequenzbereichen, ermöglicht ist.
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:
1: eine schematische Prinzipdarstellung eines Fliehkraftpendels in einer radial inneren Stellung und einer radial äußeren Stellung,
2: eine schematische Seitenansicht des Fliehkraftpendels aus 1 in einer ersten Ausführungsform,
3: einen Teil einer schematische Seitenansicht des Fliehkraftpendels aus 1 in einer zweiten Ausführungsform,
4: einen Teil einer schematische Seitenansicht des Fliehkraftpendels aus 1 in einer dritten Ausführungsform,
5: einen Teil einer schematische Seitenansicht des Fliehkraftpendels aus 1 in einer vierten Ausführungsform,
6: einen Teil einer schematische Seitenansicht des Fliehkraftpendels aus 1 in einer fünften Ausführungsform,
7: einen Teil einer schematische Seitenansicht des Fliehkraftpendels aus 1 in einer sechsten Ausführungsform,
8: einen Teil einer schematische Seitenansicht des Fliehkraftpendels aus 1 in einer siebten Ausführungsform und
9: einen Teil einer schematische Seitenansicht des Fliehkraftpendels aus 1 in einer achten Ausführungsform.
Das in 1 dargestellt Fliehkraftpendel 10 ist in einer radial inneren Stellung (dicke Linien) bei einer geringen Drehzahl um eine Drehachse 12 und in einer radial äußeren Stellung (dünne Linien) bei einer hohen Drehzahl um die Drehachse 12 dargestellt. Das Fliehkraftpendel 10 weist mehrere erste Pendelmassen 14 und zweite Pendelmassen 16 auf, zwischen denen in Umfangsrichtung ein Zwischenvolumen 18 vorgesehen ist, das in der radial äußeren Stellung um ein Differenzvolumen größer als in der radial inneren Stellung ist. Zumindest in der radial äußeren Stellung der Pendelmassen 14, 16 ist zumindest ein Teil des Differenzvolumen und des Zwischenvolumens 18 von einer Zusatzpendelmasse 20 ausgefüllt. Das Fliehkraftpendel 10 weist mehrere Pendelmassen 14, 16 und mehrere Zusatzpendelmassen 20 auf, wobei bezüglich einer betrachteten Zusatzpendelmasse 20 die entgegen des Uhrzeigersinns positionierte Pendelmasse als erste Pendelmasse 14 und die in Uhrzeigersinns positionierte Pendelmasse als zweite Pendelmasse 16 bezeichnet wird, so dass sich bezogen auf eine in Umfangsrichtung nachfolgende Zusatzpendelmasse 20 die vorherige Bezeichnung der Pendelmassen 14, 16 umkehren kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zusatzpendelmasse 20 auch in der radial inneren Stellung der Pendelmassen 14, 16 teilweise in dem Zwischenvolumen 18 positioniert. Hierzu ist die Zusatzpendelmasse 20 in der Seitenansicht im Wesentlichen keliförmig als Keilstumpf ausgestaltet und kann an einer entsprechend angeschrägten ersten Seitenfläche 22 der ersten Pendelmasse 14 und einer entsprechend angeschrägten zweiten Seitenfläche 24 der zweiten Pendelmasse 14 entlang bewegt werden.
Wie in 2 dargestellt kann die Zusatzpendelmasse 20 eine an der ersten Seitenfläche 22 abrollende erste Laufrolle 26 und eine an der zweiten Seitenfläche 24 abrollende zweite Laufrolle 28 aufweisen, so dass zwischen der Zusatzpendelmasse 20 und den Pendelmassen 14, 16 ein Wälzlager und kein Gleitlager ausgebildet ist. Die Zusatzpendelmasse 20 weist hierzu einen Zusatzpendelmassenkörper 30 auf, der einen Käfig für die Laufrollen 26, 28 ausbildet. Ferner ist für jede Zusatzpendelmasse 20 ein Führungsbolzen 32 vorgesehen, an dem die Zusatzpendelmasse 20 in radialer Richtung beweglich geführt ist. Die Führungsbolzen 32 sind auf einem definierten Abstand in Umfangsrichtung mit einem Koppelring 34 verbunden, der in Umfangsrichtung relativ verdrehbar zu einem als Ausgangsflansch eines Zweimassenschwungrads ausgestalteten Krafteinleitungselement 36 gelagert ist. Dadurch können die Zusatzpendelmassen 20 einem Versatz der Pendelmassen 14, 16 in Umfangsrichtung bei einer Bewegung zwischen der radial inneren Stellung und der radial äußeren Stellung folgen. Der Versatz in Umfangsrichtung ergibt sich durch die relativ bewegliche Lagerung der Pendelmassen 14, 16 an dem Krafteinleitungselement 36 über in den Pendelmassen 14, 16 als Aussparung vorgesehenen bogenförmige Pendelbahnen 38, in denen jeweils ein als Pendelrolle wirkender Bolzen 40 des Krafteinleitungselements 36 geführt ist.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform sind für jede Pendelmasse 14, 16 insgesamt zwei Pendelbahnen 38 vorgesehen. Wie in 3 dargestellt ist es jedoch auch möglich eine Pendelbahn 38 einzusparen, so dass für jede Pendelmasse 14, 16 nur genau eine Pendelbahn 38 vorgesehen ist. Ein Verkippen dieser Pendelmassen 14, 16 kann durch die Zusatzpendelmassen 20 vermieden werden, die im Zusammenspiel mit den Pendelmassen 14, 16 einen in Umfangsrichtung geschlossenen Kraftfluss ermöglichen können, so dass sich eine automatische Ausrichtung für die Pendelmassen 14, 16 auch mit nur einer Pendelbahn 38 ergibt. Dies wird zusätzlich durch die radiale Führung der Zusatzpendelmassen 20 mit Hilfe der Führungsbolzen 32 unterstützt. Insbesondere kann die Zusatzpendelmasse 20 mit Hilfe eines Federelements 42 gegen die Seitenflächen 22, 24 der Pendelmassen 14, 16 gedrückt werden, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel das Federelement 42 als an dem Führungsbolzen 32 geführte Spiralfeder ausgestaltet ist.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform ist ein tangential verlaufender Haltebolzen 44 relativ bewegbar von der ersten Pendelmasse 14 und der zweiten Pendelmasse 16 aufgenommen. Der Haltebolzen 44 ist durch eine in der Zusatzpendelmasse 20 vorgesehene Aufhängeöffnung 46 hindurchgeführt, so dass die Zusatzpendelmasse 20 verliersicher gehalten ist. Die Aufhängeöffnung 46 weist eine im Vergleich zum Durchmesser des Haltebolzens deutlich größere Erstreckung in radialer Richtung auf, so dass die Zusatzpendelmasse 20 bei einer Bewegung der Pendelmassen 14, 16 zwischen der radial inneren Stellung und der radial äußeren Stellung sich relativ zum Haltebolzen 44 radial verlagern kann.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform stützt das als Blattfeder ausgestaltete Federelement 42 die Pendelmasse 14, 16 in radialer Richtung ab, so dass beispielsweise Geräuschemissionen durch ein Anschlagen der Pendelmasse 14, 16 an der Zusatzpendelmasse 20 gedämpft werden können. Zusätzlich oder alternativ kann das als Blattfeder ausgestaltete Federelement 42 an der Zusatzpendelmasse 20 angreifen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Federelement 42 mit dem Koppelring 34 durch Vernieten fest verbunden.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform ist die Zusatzpendelmasse 20 über zwei als Spiralfeder ausgestaltete Federelemente 42 nicht an dem Koppelring 34 sondern an der ersten Pendelmasse 14 und der zweiten Pendelmasse 16 abgestützt. Bei einer Bewegung der Pendelmassen 14, 16 von der radial äußeren Stellung in die radial innere Stellung kann die Zusatzpendelmasse 20 gegen die Federkraft der Federelemente 42 nach radial innen gedrückt werden. Bei einer Bewegung der Pendelmassen 14, 16 von der radial inneren Stellung in die radial äußere Stellung kann dann die Zusatzpendelmasse 20 von den vorgespannten Federelementen 42 nach radial außen gedrückt werden, um das sich um das Differenzvolumen vergrößernden Zwischenvolumen 18 auszufüllen.
Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform ist die Zusatzpendelmasse 20 von zwei als Spiralfeder ausgestalteten Federelementen 42 in radialer Richtung geführt, ohne dass hierzu ein in die Zusatzpendelmasse 20 hineinragender Führungsbolzen 32 erforderlich ist. Gleichzeitig kann von den Federelementen 42 ein Verdrehen und Verkippen der Zusatzpendelmasse 20 verhindert werden.
Bei der in 8 dargestellten Ausführungsform ist der Führungsbolzen 32 in radialer Richtung durch die Zusatzpendelmasse 20 durch eine Führungsöffnung 48 hindurchgeführt. Der Führungsbolzen 32 ist zusätzlich durch das als Spiralfeder ausgestaltete Federelement 42 hindurchgeführt, so dass von den Führungsbolzen 32 sowohl die Zusatzpendelmasse 20 als auch das Federelement 42 in radialer Richtung geführt ist.
In der in 9 dargestellten Ausführungsform ist ein Beispiel für die geometrische Ausformung des Zusatzpendelmassenkörpers 30 der Zusatzpendelmasse 20 dargestellt, um als Lagerkäfig für die Laufrollen 26, 28 zu dienen. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel das Federelement 42 einstückig mit dem Koppelring 34 ausgebildet, indem in dem Koppelring eine in radialer Richtung federnde Erhebung vorgesehen ist.
Die in den vorstehenden Ausführungsformen gezeigten und erläuterten Varianten für die Zusatzpendelmasse 20, das Federelement 42, den Koppelring 34, der Pendelmassen 14, 16 und/oder den Führungsbolzen 32 können auch untereinander ausgetauscht und/oder kombiniert werden. Beispielsweise ist es möglich in einer ersten Schnittebene in der Zusatzpendelmasse 20 die Laufrollen 26, 28 vorzusehen und einer von der ersten Schnittebene verschiedenen zweiten Schnittebenen eine geeignete Geometrie zur Interaktion mit dem Federelement 42 und/oder mit dem Führungsbolzen 32 vorzusehen.
Bezugszeichenliste

10: Fliehkraftpendel
12: Drehachse
14: erste Pendelmasse
16: zweite Pendelmasse
18: Zwischenvolumen
20: Zusatzpendelmasse
22: erste Seitenfläche
24: erste Seitenfläche
26: erste Laufrolle
28: zweite Laufrolle
30: Zusatzpendelmassenkörper
32: Führungsbolzen
34: Koppelring
36: Krafteinleitungselement
38: Pendelbahn
40: Bolzen
42: Federelement
44: Haltebolzen
46: Aufhängeöffnung
48: Führungsöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009042831 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 7157 [0018]

Claims

Fliehkraftpendel zur Dämpfung und/oder Tilgung von, insbesondere über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten, Drehschwingungen, mit einer zwischen einer radial inneren Stellung und einer radial äußeren Stellung fliehkraftbedingt verlagerbaren ersten Pendelmasse (14), einer in Umfangsrichtung benachbart zur ersten Pendelmasse (14) vorgesehenen zwischen einer radial inneren Stellung und einer radial äußeren Stellung fliehkraftbedingt verlagerbaren zweiten Pendelmasse (16), wobei sich bei einer Verlagerung der ersten Pendelmasse (14) und der zweiten Pendelmasse (16) von der radial inneren Stellung in die radial äußere Stellung in Umfangsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse (14) und der zweiten Pendelmasse (16) ein sich um ein Differenzvolumen vergrößerndes Zwischenvolumen (18) ergibt, und einer in radialer Richtung verlagerbaren Zusatzpendelmasse (20), wobei die Zusatzpendelmasse (20) in der radial äußeren Stellung der ersten Pendelmasse (14) und der zweiten Pendelmasse (16) zumindest in einem Teil des Differenzvolumens positionierbar ist.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pendelmasse (14) eine zur zweiten Pendelmasse (16) weisende erste Seitenfläche (22) und die zweite Pendelmasse (16) eine zur ersten Pendelmasse (14) weisende zweite Seitenfläche (24) aufweisen, wobei die Zusatzpendelmasse (20) an der ersten Seitenfläche (22) und/oder an der zweiten Seitenfläche (24) relativ bewegbar abgestützt, insbesondere gelagert, ist.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Zusatzpendelmasse (20) vorgesehen sind, wobei die mehreren Zusatzpendelmassen (20) über einen Koppelring (34) auf einem definierten Abstand in Umfangsrichtung gekoppelt sind.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzpendelmasse (20) mit Hilfe eines Federelements (42) mit einer Federkraft gegen die erste Pendelmasse (14) und/oder gegen die zweite Pendelmasse (16) gedrückt ist, wobei insbesondere das Federelement (42) an einem in radialer Richtung unbeweglichen Koppelring (34) oder an der ersten Pendelmasse (14) und/oder an der zweiten Pendelmasse (16) abgestützt ist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pendelmasse (14) eine zur zweiten Pendelmasse (16) weisende erste Seitenfläche (22) und die zweite Pendelmasse (16) eine zur ersten Pendelmasse (14) weisende zweite Seitenfläche (14) aufweisen, wobei die erste Seitenfläche (22) und/oder die zweite Seitenfläche (24) gegen eine Radialrichtung des Fliehkraftpendels (10) angeschrägt ist, wobei insbesondere ein nach radial innen größer werdendes im Wesentlichen keilförmiges Zwischenvolumen (18) ausgebildet ist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzpendelmasse (20) mindestens eine Laufrolle (26, 28) zur Ausbildung eines Wälzlagers zwischen der Zusatzpendelmasse (20) und der ersten Pendelmasse (14) und/oder der zweiten Pendelmasse (16) aufweist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzpendelmasse (20) entlang eines Führungsbolzens (32) in radialer Richtung geführt ist, wobei die Zusatzpendelmasse (20) insbesondere eine Führungsöffnung (48) zur Aufnahme des Führungsbolzens (32) aufweist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzpendelmasse (20) mit Hilfe mindestens eines als Spiralfeder ausgestalteten Federelements (42) mit einer Federkraft gegen die erste Pendelmasse (14) und/oder gegen die zweite Pendelmasse (16) gedrückt ist, wobei die Zusatzpendelmasse (20) von dem Federelement (42) in radialer Richtung geführt ist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Pendelmasse (14) und in der zweiten Pendelmasse (16) ein das Zwischenvolumen (18) überbrückender im Wesentlichen tangential verlaufender Haltebolzen (44) geführt ist, wobei der Haltebolzen (44) durch eine Aufhängeöffnung (46) der Zusatzpendelmasse (20) hindurch geführt ist und die radiale Erstreckung der Aufhängeöffnung (46) größer als der Durchmesser des Haltebolzens (44) ist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pendelmasse (14) und/oder die zweiten Pendelmasse (16) jeweils über nur genau eine Pendelbahn (38) relativ bewegbar zu einem Krafteinleitungselements (36), insbesondere Ausgangsflansch eines Zweimassenschwungrads, geführt ist.