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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Tilgung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, mit einer Trägereinrichtung und mehreren bezüglich einer Drehachse der Fliehkraftpendeleinrichtung umfänglich verteilt angeordneten Pendeleinheiten, die je eine Pendelmasse aufweisen, wobei jede der Pendelmassen zur Realisierung einer Pendelbewegung über zumindest ein entlang einer Führungsstruktur geführtes Zwischenelement bewegbar an die Trägereinrichtung angebunden ist und wobei die Bewegungen der Pendelmassen gekoppelt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer entsprechenden Fliehkraftpendeleinrichtung.
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In den Brennräumen der Brennkraftmaschine laufen Verbrennungsvorgänge ab, die durch ihre bauartbedingte Betriebsweise ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf die den Antriebsstrang antreibende Kurbelwelle übertragen. Infolgedessen treten Dreh- oder Torsionsschwingungen auf, zu deren Dämpfung sogenannte Drehschwingungsdämpfer und/oder Drehschwingungstilger eingesetzt werden. Drehschwingungsdämpfer sind beispielsweise in Kupplungsscheiben einer Reibungskupplung oder in solchen Zweimassenschwungrädern integriert. Eine besondere Bauform eines Drehschwingungstilgers ist die Fliehkraftpendeleinrichtung, bei dem Pendelmassen auf Pendelbahnen mit Umfangs- und Radialanteil verlagerbar angeordnet sind, sodass die Pendelmassen bei Drehschwingungen unterschiedliche Radien einnehmen und damit das Trägheitsmoment des die Pendelmassen aufnehmenden Bauteils erhöht und das Bauteil damit kurzzeitig abgebremst wird. Fliehkraftpendeleinrichtungen werden zumeist in einem Zweimassenschwungrad oder mit einer Kupplungseinheit einer Reibungskupplung im Antriebsstrang verbaut.
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Die
DE 10 2011 087 693 A1 zeigt eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Tilgung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Die Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst eine Trägereinrichtung und mehrere bezüglich einer Drehachse der Fliehkraftpendeleinrichtung umfänglich verteilt angeordnete Pendeleinheiten mit je einer Pendelmasse. Jede der Pendelmassen ist zur Realisierung einer Pendelbewegung über zumindest ein entlang einer Führungsstruktur geführtes Zwischenelement bewegbar an die Trägereinrichtung angebunden und wird von dieser getragen. Die Bewegungen der einzelnen Pendelmassen sind dabei über Federelemente elastisch gekoppelt, wobei zwischen je zwei Pendelmassen ein solches Federelement angeordnet ist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung eine effiziente Fliehkraftpendeleinrichtung und eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer entsprechenden Fliehkraftpendeleinrichtung anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. 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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Bei der erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung ist vorgesehen, dass diese eine relativ zur Trägereinrichtung um die Drehachse verdrehbare Verbindungseinrichtung aufweist, über die die Bewegungen der Pendeleinheiten gekoppelt sind, wobei jede der Pendeleinheiten ein Lager aufweist, über das die Pendelmasse der jeweiligen Pendeleinheit an die Verbindungseinrichtung schwenkbar gelagert ist. Das Lager einer jeden Pendeleinheit weist dann einen ersten Abstand A1 zu dem Schwerpunkt der Pendelmasse dieser Pendeleinheit auf und einen zweiten Abstand A2 zu dem zumindest einen Zwischenelement auf, über das die Pendelmasse der Pendeleinheit an die Trägereinrichtung bewegbar angebunden ist. Durch die Wahl des Verhältnisses von erstem zu zweitem Abstand A1:A2 ergibt sich also für jede Pendeleinheit ein Hebel mit einem entsprechenden Übersetzungsverhältnis. Durch Wahl der Hebelproportionen beim Design der Fliehkraftpendeleinrichtung kann man die Pendelmassen mit einer beliebig wählbaren Übersetzung auf die Trägereinrichtung und somit die Getriebeeingangswelle wirken lassen. Durch eine entsprechende Anpassung des Übersetzungsverhältnisses kann die Effizienz des Fliehkraftpendels günstig beeinflusst werden. Mit Vorteil ist das Verhältnis vom ersten Abstand zum zweiten Abstand größer oder gleich anderthalb (A1/A2 ≥ 1.5).
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Neben der Synchronisierung der Pendelmassen 20 wird die Effektivität der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 gesteigert. Hierzu ist die Übersetzung integriert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist bei jeder Pendeleinheit der Schwerpunkt der Pendelmasse bezüglich der Drehachse in einem Bereich radial außerhalb des Lagers und das Zwischenelement bezüglich der Drehachse in einem Bereich radial innerhalb des Lagers angeordnet. Eine Anordnung/Ausgestaltung der Pendelmassen mit weit außen liegenden Schwerpunkten ist besonders effektiv.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Zwischenelemente an der Trägereinrichtung angeordnet und die Führungsstrukturen an jeweiligen Führungselementen der Pendeleinheiten ausgebildet.
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Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind hingegen die Führungsstrukturen an Führungselementen der Trägereinrichtung ausgebildet und die Zwischenelemente an den jeweiligen Pendeleinheiten angeordnet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zwischenelemente als Rollen und die Führungsstrukturen als Laufbahnen für diese Rollen ausgebildet sind.
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In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zwischenelemente als Zahnstrukturen von Verzahnungen und die Führungsstrukturen als Zahnstrukturen von entsprechenden Gegenverzahnungen ausgebildet sind. Es ergibt sich eine Kopplung mittels einer Verzahnung, wobei einerseits die Pendelmassen über eine, sich radial innen befindliche, Verzahnung verfügen und die entsprechende Gegenverzahnung befindet sich an der äußeren Mantelfläche der Trägereinrichtung.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindungseinrichtung als ein die Trägereinrichtung umfänglich umgebendes ringförmiges Verbindungselement ausgebildet.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Trägereinrichtung als Trägerflansch ausgebildet ist. Ein Trägerflansch ist eine besonders einfache Form einer Trägereinrichtung.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungseinrichtung die Anordnung der Lager untereinander starr vorgibt.
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Bei der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung mit Fliehkraftpendeleinrichtung ist vorgesehen, dass die Fliehkraftpendeleinrichtung als vorstehend genannte Fliehkraftpendeleinrichtung ausgebildet ist.
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Die gängigen Ausführungsformen und die generelle Funktion von Drehmomentübertragungseinrichtungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sind aus einer Vielzahl von Patentanmeldungen und anderen Dokumenten der Anmelderin bekannt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung ist vorgesehen, dass diese Drehmomentübertragungseinrichtung eine Drehschwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere ein Zweimassenschwungrad, aufweist, wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung an dieser Drehschwingungsdämpfungseinrichtung angeordnet ist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung ist insbesondere eine Reibungskupplung.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
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1: eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Tilgung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht und
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2: die Fliehkraftpendeleinrichtung in einer Frontalansicht.
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Die 1 zeigt eine Fliehkraftpendeleinrichtung 10 zur Tilgung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs sowie eine als Getriebeeingangswelle ausgebildete Welle 12 des Antriebsstrangs. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 10 weist als Basis eine auf der Welle 12 drehfest montierte Trägereinrichtung 14 auf, wobei die Welle 12 selbst auf der Drehachse 16 der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 liegt. An der Trägereinrichtung 14 sind mehrere (im Beispiel drei) Pendeleinheiten 18 bezüglich der Drehachse 16 umfänglich verteilt angeordnet. Auch diese Pendeleinheiten 18 sind Teil der Fliehkraftpendeleinrichtung 10. Jede dieser Pendeleinheiten 18 weist je eine Pendelmasse 20, ein Lager 22 und ein Führungselement 24 mit einer Führungsstruktur 26 für ein jeweiliges an der Trägereinrichtung 14 montiertes Zwischenelement 28 auf. Das Führungselement 24 ist im gezeigten Beispiel einstückiger Teil der jeweiligen Pendelmasse 20. Die Pendelmassen 20 jeder Pendeleinheit 18 ist zur Realisierung der entsprechenden Pendelbewegung über das entlang der Führungsstruktur 26 geführte Zwischenelement 28 bewegbar an die Trägereinrichtung 14 angebunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind dabei die Zwischenelemente 28 als Rollen 30 und die Führungsstrukturen 26 als am Außenumfang des jeweiligen Führungselements 24 ausgebildete Laufbahnen für diese Rollen 30 ausgebildet.
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Weiterhin weist die Fliehkraftpendeleinrichtung 10 eine relativ zur Trägereinrichtung 14 um die Drehachse 16 verdrehbare Verbindungseinrichtung 32 auf, mittels der die Bewegungen der Pendelmassen 20 gekoppelt sind. Bei jeder der Pendeleinheiten 18 ist die Pendelmasse 20 über das Lager 22 dieser Pendeleinheit 18 an der Verbindungseinrichtung 32 drehbar beziehungsweise schwenkbar gelagert. Die Verbindungseinrichtung 32 ist dabei als ringförmiges Verbindungselement, also ein Verbindungsring, ausgebildet. Dieses ringförmige Verbindungselement umgibt die als Trägerflansch ausgebildete Trägereinrichtung 14 vollumfänglich. Das Verbindungselement hat dabei zwei Aufgaben, nämlich die Lagerung und Synchronisierung der Pendelmassen 20.
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Im gezeigten Beispiel sind die Pendelmassen 20 jeweils zweiteilig ausgeführt und werden jeweils an einer Seite der als ringförmiges Verbindungselement ausgebildeten Verbindungseinrichtung 32 geführt.
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Die 2 zeigt die Fliehkraftpendeleinrichtung in einer Frontalansicht. Das Lager 22 einer jeden Pendeleinheit 18 weist dann einen ersten Abstand A1 zu dem Schwerpunkt 34 der Pendelmasse 20 dieser Pendeleinheit auf und einen zweiten Abstand A2 zu dem zumindest einen Zwischenelement 28 auf, über das die Pendelmasse 20 der Pendeleinheit 18 an die Trägereinrichtung 14 bewegbar angebunden ist. Je nach Ausgestaltung der Pendelmassen 20 ist der Schwerpunkt deutlich weiter außen positioniert als in dem hier gezeigten Beispiel angegeben. Durch die Wahl des Verhältnisses von erstem zu zweitem Abstand A1:A2 ergibt sich also für jede Pendeleinheit 18 ein Hebel mit einem entsprechenden Übersetzungsverhältnis. Durch Wahl der Hebelproportionen beim Design der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 kann man die Pendelmassen 20 mit einer beliebig wählbaren Übersetzung auf die Trägereinrichtung 14 und somit die Welle 12 wirken lassen. Durch eine entsprechende Anpassung des Übersetzungsverhältnisses kann die Effizienz des Fliehkraftpendels 10 günstig beeinflusst werden.
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Die Grundidee der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 besteht also darin, die Pendelmassen 20 mit einer beliebig wählbaren Übersetzung auf die Trägereinrichtung 14 und somit die Getriebeeingangswelle 12 wirken zu lassen. Durch die Übersetzung ergibt sich ein weiterer Freiheitsgrad zur Anpassung der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 an die konkret gestellte Schwingungstilgungs-Aufgabe. Eine entsprechend angepasste Fliehkraftpendeleinrichtung 10 arbeitet dann – entsprechend angepasst – effektiver. Um die Übersetzung zu ermöglichen sind die Pendelmassen 20 auf dem Verbindungsring drehbar gelagert. Radial innen stehen sie (über das Zwischenelement 28 und die Führungsstruktur 26) in Wechselwirkung mit der Trägereinrichtung 14.
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Diese Verbindung kann auf unterschiedliche Art und Weise gelöst sein. Die Figuren zeigen ein mögliches Ausführungsbeispiel wobei die Kopplung über eine (in 2 deutlich sichtbare) entsprechend ausgelegte Führungsstruktur (Bahnkurve) 26 in dem Führungselement 24 der jeweiligen Pendelmasse 20 und die dazu passende Rolle 30, die in der Trägereinrichtung 14 gelagert ist, realisiert wird. Alternativ lässt sich dieser Aufbau auch umdrehen: D.h. die Führungsstrukturen (Bahnkurven) 26 sind in der Trägereinrichtung 14 sein und die Rollen 30 sind an den Pendelmassen 20. Ebenfalls denkbar ist eine Kopplung mittels einer Verzahnung, wobei einerseits die Pendelmassen 20 über eine, sich radial innen befindliche, Verzahnung verfügen und die entsprechende Gegenverzahnung befindet sich an der äußeren Mantelfläche der Trägereinrichtung 14. Dabei muss der Teilkreisdurchmesser nicht konstant sein, sondern kann auch abhängig vom Winkel der Pendelmasse 20 sein, falls dies Vorteile bringt.
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Die Bahnkurven bzw. Verzahnung sind in Kombination mit der Verbindungseinrichtung 32 auch gleichzeitig für die Lagerung der Pendelmassen 20 zuständig.
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Bei der Gestaltung der Pendelmassen 20 kann nun jedes beliebige Übersetzungsverhältnis umgesetzt werden, indem insbesondere die radiale Ausdehnung variiert wird.
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Damit das Rückstellmoment der Pendelmassen 20 wirksam werden kann, ist Trägereinrichtung 14 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 12 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 12
- Welle
- 14
- Trägereinrichtung
- 16
- Drehachse
- 18
- Pendeleinheit
- 20
- Pendelmasse
- 22
- Lager
- 24
- Führungselement
- 26
- Führungsstruktur
- 28
- Zwischenelement
- 30
- Rolle
- 32
- Verbindungseinrichtung
- 34
- Schwerpunkt (Pendelmasse)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011087693 A1 [0003]
