DE102014221413A1

DE102014221413A1 - Kurbelwellenanordnung mit Fliehkraftpendeln

Info

Publication number: DE102014221413A1
Application number: DE102014221413.0A
Authority: DE
Inventors: Pascal Strasser
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-04-28

Abstract

Kurbelwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und mindestens einem ersten Fliehkraftpendel und mindestens einem zweiten Fliehkraftpendel, wobei das erste Fliehkraftpendel und das zweite Fliehkraftpendel auf unterschiedliche Tilgerordnungen abgestimmt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und mindestens einem ersten Fliehkraftpendel und mindestens einem zweiten Fliehkraftpendel.
Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche bewegliche Massen als sogenannte Fliehkraftpendel angebracht. Diese Massen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Dämpfung der Erregerschwingung kommt, die Pendelmasse also als Schwingungstilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann eine Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich der durch Drehzahlungleichheiten angeregten Schwingungen erzielt werden. Ein Fliehkraftpendel der betreffenden Art dient der Reduzierung von Schwingungen und Geräuschen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Ein solches Fliehkraftpendel umfasst wenigstens eine Pendelmasse, die beispielsweise mittels Trägerrollen oder dergleichen an einer Trägerscheibe oder einem Trägerelement aufgehängt ist und entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe bzw. Trägerelement ausführen kann, um hierbei einen variablen Abstand zur Rotationsachse der Trägerscheibe einzunehmen. Der Aufbau und die Funktion einer solchen Fliehkraftpendeleinrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2006 028 552 A1 beschrieben.
Bekannt ist die Anordnung von Fliehkraftpendeln an der Primär- und/oder Sekundärseite eines Schwungrades, an der Fahrzeugkupplung, an der Kupplungsscheibe, an einer Riemenscheibe und an der Kurbellwelle.
Die DE 10 2008 051 607 A1 offenbart eine Kurbelwelle, bei der mehrere Fliehkraftpendel über einer Kurbelwellenwange verteilt angeordnet sind.
Aus der US 2003/0221653 A1 und der WO 2013/058959 A1 ist eine Kurbelwelle bekannt, bei der jeweils ein Fliehkraftpendel an einer Kurbelwellenwange angeordnet ist.
Die Fliehkraftpendel im Stand der Technik sind auf die gleiche Ordnung abgestimmt.Falls sich die Anregungsordnung wahrend des Betriebes ändert wird das Fliehkraftpendelweniger wirksam oder gar unwirksam. Eine solche Änderung kann beispielsweise durch eine Zylinderabschaltung auftreten.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung von Fliehkraftpendeln an einer Kurbelwelle anzugeben, die eine verbesserte Tilgerwirkung bei einer Änderung der Anregungsordnung aufweist.
Dieses Problem wird durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen, Ausführungsformen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch eine Kurbelwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und mindestens einem ersten Fliehkraftpendel und mindestens einem zweiten Fliehkraftpendel, wobei das erste Fliehkraftpendel und das zweite Fliehkraftpendel auf unterschiedliche Tilgerordnungen abgestimmt sind.Die Tilgerordnung ist insbesondere der Faktor der Resonanzfrequenz des Fliehkraftpendels gegenüber der Drehfrequenz der Kurbelwelle. Die Fliehkraftpendel sind in einer Ausführungsform der Erfindung an einer Kurbelwellenwange oder an mehreren Kurbelwellenwangen angeordnet. Die Fliehkraftpendel, die einer Kurbelwellenwange zugeordnet sind, können zu einer Fliehkraftpendelanordnung gehören, bei der mehrere Fliehkraftpendel über den Umfang verteilt angeordnet sind. Insofern gilt das nachfolgend für das erste und zweite sowie ein drittes und viertes Fliehkraftpendel gesagte auch für jeweils eine Fliehkraftpendelanordnung umfassen mehrere Fliehkraftpendel, die über den Umfang eines Trägerelementes oder einer Trägerscheibe verteilt angeordnet sind.
Das erste Fliehkraftpendel ist in einer Ausführungsform der Erfindung auf eine gerade ganzzahlige Ordnung und das zweite Fliehkraftpendel auf eine ungerade ganzzahlige Ordnung abgestimmt. Das erste Fliehkraftpendel ist in einer Ausführungsform der Erfindung auf die erste Ordnung und das zweite Fliehkraftpendel auf die zweite Ordnung abgestimmt. Dies ist beispielsweise bei einem Vierzylindermotor mit Abschaltung zweier Zylinder für bestimmte Betriebszustände (wie Schubbetrieb, Leerlauf und dergleichen) anwendbar. Das erste Fliehkraftpendel ist in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung auf die 1,5te Ordnung und das zweite Fliehkraftpendel auf die dritte Ordnung abgestimmt. Dies ist beispielsweise bei einem Sechszylindermotor mit Zylinderabschaltung für bestimmte Betriebszustände anwendbar. Ebenso können das erste Fliehkraftpendel und das zweite Fliehkraftpendel aber auch auf jede andere Ordnung abgestimmt sein.
Das erste und/oder zweite Fliehkraftpendel ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein Parallelpendel oder Trapezpendel. Parallelpendel sind Fliehkraftpendel, die im wesentlichen eine translatorische Bewegung relativ zu ihrem rotierenden Trägerelement oder Trägerscheibe ausführen können, als Trapezpendel werden Fliehkraftpendel bezeichnet, die neben der translatorischen Bewegung auch eine rotatorische Bewegung relativ zu ihrem rotierenden Trägerelement oder Trägerscheibe ausführen können.
Die Bahnen von Pendelrollen von Pendelmassen der Fliehkraftpendel sind in einer Ausführungsform der Erfindung in zumindest einem Endbereich verstimmt.
Die Kurbelwellenanordnung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung zumindest ein weiteres Fliehkraftpendel, das auf die gleiche Ordnung wie das erste oder zweite Fliehkraftpendel abgestimmt ist. Die Kurbelwellenanordnung kann weitere Fliehkraftpendel umfassen, wobei die Fliehkraftpendel paarweise auf die gleiche Ordnung abgestimmt sind. Alternativ können die Fliehkraftpendel auch auf mehr als zwei Ordnungen, also beispielsweise drei oder vier unterschiedliche Ordnungen, abgestimmt sein.
Dasoder die Fliehkraftpendel ist bzw. sind in einer Ausführungsform der Erfindung an einem Pendelmasseträgerteil angeordnet, welches mit der Kurbelwelle verbunden ist. Das Pendelmasseträgerteil kann einzeln gefertigt sein und nachträglich mit der Kurbelwelle verbunden, beispielsweise verschraubt, vernietet oder verschweißt, sein.
Dies hat den Vorteil, dass die Kurbelwelle, die meist geschmiedet ist, ohne Rücksichtnahme auf das Pendelmasseträgerteil gefertigt werden kann.
Mehrere Fliehkraftpendel bilden in einer Ausführungsform der Erfindung eine Fliehkraftpendelanordnung, die jeweils auf die gleiche Ordnung abgestimmt sind. Die Fliehkraftpendelanordnung ist an einem gemeinsamen Trägerelement oder einer gemeinsamen Trägerscheibe angeordnet. Die Fliehkraftpendel einer Fliehkraftpendelanordnung können gleichmäßig über den Umfang verteilt und dadurch in Ruhelage ausgewuchtet sein oder ungleichmäßig verteilt sein und dadurch gleichzeitig als ein Ausgleichsgewicht fungieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Kurbelwelle für eine Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Pendelmassen an zwei Kurbelwangen,
2 eine Kurbelwelle für eine Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Pendelmassen an vier Kurbelwangen,
3 eine Pendelmasse mit zwei miteinander starr verbundenen Pendelmassemod len,
4 eine Pendelmasse mit zwei miteinander elastisch verbundenen Pendelmassemodulen,
5 eine erste Variante einer abschnittsweise aus Stahl und abschnittsweise aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl bestehenden Pendelmasse,
6 eine zweite Variante einer abschnittsweise aus Stahl und abschnittsweise aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl bestehenden Pendelmasse,
7 eine dritte Variante einer abschnittsweise aus Stahl und abschnittsweise aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl bestehenden Pendelmasse,
8 eine vierte Variante einer abschnittsweise aus Stahl und abschnittsweise aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl bestehenden Pendelmasse,
9 eine fünfte Variante einer abschnittsweise aus Stahl und abschnittsweise aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl bestehenden Pendelmasse,
10 eine sechste Variante einer abschnittsweise aus Stahl und abschnittsweise aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl bestehenden Pendelmasse,
11 eine alternative Fliehkraftpendelanordnung und
12 eine weitere alternative Fliehkraftpendelanordnung.
1 zeigt eine Kurbelwelle 100 für eine Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine. Die Kurbelwelle 100 weist ein erstes Ende 102 zum Antrieb von Nebenaggregaten auf. Die Kurbelwelle 100 weist ein zweites Ende 104 mit einem Schwungradflansch auf. Die vorliegende Kurbelwelle 100 weist fünf Wellenzapfen, wie 106, auf. Die Wellenzapfen 106 dienen zur drehbaren Lagerung der Kurbelwelle 100 in einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Die vorliegende Kurbelwelle 100 weist vier Hubzapfen, wie 108, auf. Die Hubzapfen 108 dienen zur Aufnahme von Pleueln der Brennkraftmaschine. Die Wellenzapfen 106 und die Hubzapfen 108 weisen Schmiermittelaustrittsöffnungen, wie 110, auf. Die Kurbelwelle 100 ist mehrfach symmetrisch gekröpft.
Zwischen den Wellenzapfen 106 und den Hubzapfen 108 weist die Kurbelwelle 100 Kurbelwangen auf. Die Kurbelwelle 100 weist erste Kurbelwangen, wie 112, auf. Die ersten Kurbelwangen 112 weisen jeweils eine Ausgleichsmasse, wie 114, auf. Die Kurbelwelle 100 weist zweite Kurbelwangen, wie 116, auf. Die zweiten Kurbelwangen 116 sind belastungsangepasst ausgeführt. Die Kurbelwelle 100 weist dritte Kurbelwangen, wie 118, auf. Die dritten Kurbelwangen 118 sind jeweils rotationssymmetrisch ausgeführt. Die dritten Kurbelwangen 118 dienen jeweils als Trägerteil für Pendelmassen, wie 120. Die vorliegende Kurbelwelle 100 weist zwei erste Kurbelwangen 112, vier zweite Kurbelwangen 116 und zwei dritte Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteile 118 auf. Die ersten Kurbelwangen 112 sind axial außenseitig angeordnet. Die dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteile 118 sind axial innenseitig angeordnet.
Die als Trägerteil für die Pendelmassen 120 dienenden dritten Kurbelwangen 118 weisen jeweils einen radial inneren Abschnitt, wie 122, auf. Die radial inneren Abschnitte 122 weisen jeweils einen kreisförmig umlaufenden Außenrand auf. Die dritten Kurbelwangen 118 weisen jeweils einen radial äußeren Abschnitt, wie 124, auf. Die radial äußeren Abschnitte 124 weisen jeweils einen kreisförmigen unterbrochenen Außenrand auf. Die radial inneren Abschnitte 122 weisen jeweils in axialer Richtung eine größere Dicke auf als die radial äußeren Abschnitte 124. Die radial äußeren Abschnitte 124 sind jeweils axial mittig an den radial inneren Abschnitten 122 angeordnet. Damit stehen die radial inneren Abschnitte 122 jeweils axial beiderseits über die radial äußeren Abschnitte 124 über. Die Pendelmassen 120 sind an den radial äußeren Abschnitten 124 angeordnet. Die radial inneren Abschnitte 122 weisen Ausgleichsausnehmungen, wie 125, zum Auswuchten auf.
Die Pendelmassen 120 sind jeweils mehrteilig ausgeführt. Es sind jeweils Pendelmasseteile beiderseits der dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteile 118 bzw. der radial äußeren Abschnitte 124 angeordnet. Die Pendelmassen 120 weisen jeweils Ausnehmungen auf, die Führungsbahnen definieren. Die dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteile 118 weisen jeweils Ausnehmungen auf, die Führungsbahnen definieren. Die Ausnehmungen der Pendelmassen 120 und die Ausnehmungen der dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteile 118 sind korrespondierend angeordnet. In den Ausnehmungen der Pendelmassen 120 und den Ausnehmungen der dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteile 118 sind Pendelrollen, wie 126, zur verlagerbaren Anordnung der Pendelmassen 120 an den dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteilen 118 angeordnet. Vorliegend sind an den dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteilen 118 jeweils vier Pendelmassen 120 angeordnet. Insgesamt sind an der Kurbelwelle 100 damit vorliegend acht Pendelmassen 120 angeordnet.
Die Pendelmassen 120 sind durch ihre bewegliche Lagerung entlang der Führungsbahnen beweglich und bilden Fliehkraftpendel 121, die Pendelbewegungen im Schwerefeld der Zentrifugalkraft bei rotierender Kurbelwelle ausführen können.
Die dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteile 118 bilden mit den daran vermittels der Pendelrollen 126 beweglich angeordneten Pendelmassen 120 bzw. Fliehkraftpendeln 121 eine erste Fliehkraftpendeleinrichtung 130 und eine zweite Fliehkraftpendeleinrichtung 140. Die Laufbahnen der Pendelrollen 126 gegenüber dem Pendelmasseträgerteil 118 bzw. den Pendelmassen 120 sind so ausgelegt, dass sich der Schwerpunkt der Pendelmasse 120 auf einer Kreisbahn mit einem Radius l um eine Pendelachse (dies ist Drehmittelpunkt der Pendelkreisbahn an dem Pendelmasseträgerteil 118) bewegt, wobei die Pendelachse einen Abstand L zur Rotationsachse R der Kurbelwelle 100 aufweist. Diese Bewegung erzeugt einen variablen Abstand des Schwerpunkts zur Rotationsachse R.
Der Abstand des Pendeldrehpunktes von der Rotationsachse R ist konstant und weist einen Wert L auf. Die Länge des Pendels (Pendellänge, Pendelachse), mithin der Abstand des Pendelschwerpunktes von dem Pendeldrehpunkt, weist einen konstanten Wert l auf. Die Pendelachse l wird üblicherweise durch eine weiter unten erläuterte Kulissenführung vorgegeben. Die Laufbahnen der Kulissenführungen der Fliehkraftpendel 121 sind dabei so ausgelegt, dass der Schwerpunkt der Fliehkraftpendel 121 mit dem Radius l um den Pendeldrehpunkt pendelt. Diese Bewegung erzeugt einen variablen Abstand des Schwerpunktes der Pendelmassen zum Pendeldrehpunkt. Das Verhältnis der Pendellänge l zum Abstand L des Pendeldrehpunktes von der Rotationsachse R ist ein Maß für die Ordnung, mit der das Fliehkraftpendel 121 zum Schwingen angeregt wird. Wenn ω* die Kreisfrequenz der Drehung der Fliehkraftpendeleinrichtung um die Rotationsachse R ist, so gilt für die Kreisfrequenz ω des Fliehkraftpendels
Das Fliehkraftpendel bewegt sich im Schwerefeld der Fliehkraft und hat eine drehgeschwindigkeitsproportionale Eigenfrequenz. Der Proportionalitätsfaktor ist als Tilgerordnung bekannt. Eine ähnliche Proportionalität existiert bei Verbrennungsmotoren zwischen der Anregungsfrequenz und der Kurbelwellendrehzahl, der Proportionalitätsfaktor wird als Anregungsordnung bezeichnet. Ideale Tilgung erfolgt dann, wenn Tilger- und Anregungsordnung gleich sind (Antiresonanz).
Die Quadratwurzel aus dem Verhältnis Abstand L zu Radius l ist ein Maß für die Eigenkreisfrequenz des Fliehkraftpendels relativ zur Kreisfrequenz der Rotation um die Rotationsachse R. Die Eigenkreisfrequenz bzw. Tilgerfrequenz des Fliehkraftpendels ist daher proportional zur Drehzahl der Fliehkraftpendeleinrichtung. Durch Veränderung von Radius l der Pendelbahn und/oder Veränderung des Abstandes L der Pendelachse zur Rotationsachse R der Kurbelwelle kann die Tilgerfrequenz bzw. Tilgerordnung auf einen bestimmtes konstantes Vielfaches der Kurbelwellendrehzahl bzw. der Anregungsordnung eingestellt werden. Dieser Faktor kann im Prinzip beliebige Werte annehmen. Erzwungene fremderregte Drehschwingungen im Antriebsstrang werden durch die Drehbewegung der Kurbelwelle vorzugsweise als ganzzahlige Vielfache (Harmonische) der Kurbelwellendrehzahl angeregt. Insbesondere bei Viertaktmotoren, bei denen die Nockenwelle(n) mit der halben Kurbelwellendrehzahl rotieren können zudem ganzzahlige Vielfache der halben Kurbelwellendrehzahl angeregt werden, also die 0,5-fache, 1-fache, 1,5-fache, 2-fache (...) bis n·(0,5)-fache Kurbelwellendrehzahl als Anregungsordnung. Die zugehörige erzwungene Schwingung hat also die Ordnung 0,5 oder 1 oder 1,5 oder 2 und so weiter. Bei Abstimmung der Tilgerordnung auf eine dieser Anregungsordnungen wird diese Schwingung (und in geringerem Maß auch deren Vielfache, sprich Harmonische) getilgt. Erfindungsgemäß werden die erste Fliehkraftpendeleinrichtung 130 und die zweite Fliehkraftpendeleinrichtung 140 auf unterschiedliche Ordnungen abgestimmt. Die erste Fliehkraftpendeleinrichtung 130 wird beispielsweise auf die 1. Ordnung und die zweite Fliehkraftpendeleinrichtung 140 auf die 2. Ordnung abgestimmt. Moderne Verbrennungsmotoren bieten die Möglichkeit an, einzelne Zylinder nach Bedarf abzuschalten. Wenn bei einem typischen Vierzylindermotor alle vier Zylinder zünden, so ist die 2. Ordnung dominant. Werden zwei Zylinder abgeschaltet, dann sind die 1. Und 2. Ordnung ähnlich stark. Mit der Abstimmung einer der beiden Fliehkraftpendeleinrichtungen auf die 1. Ordnung und der anderen der beiden Fliehkraftpendeleinrichtungen auf die 2. Ordnung wird in beiden Fällen, also Betrieb aller Zylinder und Abschaltung zweier Zylinder, die wesentliche Ordnung getilgt.
2 zeigt eine Kurbelwelle 200 für eine Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Pendelmassen, wie 202, an vier Kurbelwangen. Die Kurbelwelle 200 weist erste Kurbelwangen, wie 204, auf. Die ersten Kurbelwangen 204 sind belastungsangepasst ausgeführt. Die Kurbelwelle 200 weist zweite Kurbelwangen, wie 206, auf. Die zweiten Kurbelwangen 206 sind jeweils rotationssymmetrisch ausgeführt. Die zweiten Kurbelwangen 206 dienen jeweils als Trägerteil für die Pendelmassen 202. Die vorliegende Kurbelwelle 100 weist vier erste Kurbelwangen 204 und vier zweite Kurbelwangen 206 auf. Die zweiten Kurbelwangen 206 sind axial außenseitig und axial innenseitig angeordnet. Die ersten Kurbelwangen 204 sind jeweils paarweise zwischen den zweiten Kurbelwangen 206 angeordnet. Vorliegend sind an den zweiten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteilen 206 jeweils vier Pendelmassen 202 angeordnet. Insgesamt sind an der Kurbelwelle 200 damit vorliegend sechzehn Pendelmassen 120 angeordnet. Die dritten Kurbelwangen bzw. Pendelmasseträgerteile 118 bilden mit den daran vermittels der Pendelrollen 126 beweglich angeordneten Pendelmassen 120 eine erste Fliehkraftpendeleinrichtung 130, eine zweite Fliehkraftpendeleinrichtung 140, eine dritte Fliehkraftpendeleinrichtung 150 und eine vierte Fliehkraftpendeleinrichtung 160. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. In diesem Fall sind jeweils zwei Fliehkraftpendeleinrichtungen auf eine Ordnung und zwei Fliehkraftpendeleinrichtungen auf eine andere Ordnung abgestimmt. Beispielsweise sind die erste Fliehkraftpendeleinrichtung 130 und die zweite Fliehkraftpendeleinrichtung 140 auf die 1. Ordnung und die dritte Fliehkraftpendeleinrichtung 150 und die vierte Fliehkraftpendeleinrichtung 160 auf die 2. Ordnung abgestimmt.
3 zeigt eine Pendelmasse 300 mit zwei miteinander starr verbundenen Pendelmassemodulen 302, 304. Die Pendelmassemodule 302, 304 sind jeweils mehrteilig ausgeführt. Die Pendelmassemodule 302, 304 sind miteinander in Umfangsrichtung eines Pendelmasseträgerteils 306 starr verbunden. Zur Verbindung der Pendelmassemodule 302, 304 weist die Pendelmasse 300 ein starres Verbindungselement 308 auf. Das Verbindungselement 308 ist in einer Ausnehmung des Pendelmasseträgerteils 306 angeordnet. Das Verbindungselement 308 ist mit den Pendelmassemodulen 302, 304 gelenkig verbunden. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
4 zeigt eine Pendelmasse 400 mit zwei miteinander elastisch verbundenen Pendelmassemodulen 402, 404. Die Pendelmassemodule 402, 404 sind miteinander in Umfangsrichtung eines Pendelmasseträgerteils 406 elastisch verbunden. Zur Verbindung der Pendelmassemodule 402, 404 weist die Pendelmasse 400 eine Feder 408 auf. Die Feder 408 ist vorliegend eine Schraubendruckfeder. Die Feder 408 ist in einer Ausnehmung des Pendelmasseträgerteils 406 angeordnet. Die Feder 408 stützt sich einerseits an dem Pendelmassemodul 402 und andererseits an dem Pendelmassemodul 404 ab. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
5–10 zeigen Varianten eines abschnittsweise aus Stahl und abschnittsweise aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl bestehenden Pendelmasseteils bzw. einer Pendelmasse. Das Material mit einer höheren Dichte als Stahl weist insbesondere eine Dichte ρ > 8 kg/dm³ auf.
Gemäß einer ersten Variante weist das Pendelmasseteil 500 einen offenen schalenförmigen Abschnitt 502 aus Stahl auf, der einen Abschnitt 504 aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl klammerartig umgreift. Der Abschnitt 504 bildet eine Einlage.
Gemäß einer zweiten Variante weist das Pendelmasseteil 600 einen geschlossenen doppelschalenförmigen Abschnitt 602 aus Stahl auf, der einen Abschnitt 604 aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl gehäuseartig umgreift. Der Abschnitt 604 bildet eine Einlage.
Gemäß einer dritten Variante weist das Pendelmasseteil 700 ein Basisteil 702 aus Stahl mit Ausnehmungen, wie 704, auf, in die Inlays, wie 706, aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl eingesetzt sind. Vorliegend weisen die Ausnehmungen 704 und die Inlays 706 jeweils korrespondierende kreisförmige Querschnitte auf.
Gemäß einer vierten Variante weist das Pendelmasseteil 800 ein Inlay 802 aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl auf, dessen Außenkontur einer Außenkontur des Pendelmasseteils 800 entspricht. Das Inlay 802 ist einerseits von einem Grundblech 804 und andererseits von einem Deckblech 806, eingefasst. Die Pendelmasse 800 weist Ausnehmungen, wie 808, auf. Die Ausnehmungen 808 weisen jeweils einen Rand auf, der eine Führungsbahn definiert. Das Grundblech 804 weist Durchstellungen, wie 810, auf, die die Ränder der Ausnehmungen 808 bilden. Das Deckblech 806 weist Verbindungslaschen, wie 812, auf, die zur Verbindung mit dem Grundblech 804 klammerartig umgebogen sind.
Gemäß einer fünften Variante weist das Pendelmasseteil 900 ein Inlay 902 und ein Grundblech 904 auf. Das Inlay 902 und das Grundblech 904 sind miteinander vernietet. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 8 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. Die Pendelmasseteile 500, 600, 700, 800, 900 können in einer Pendelmasse 120 gemäß 1, in einer Pendelmasse 202 gemäß 2, in einem Pendelmassemodul 302, 304 gemäß 3 oder in einem Pendelmassemodul 402, 404 gemäß 4 verwendet werden.
Gemäß einer sechsten Variante weist eine Pendelmasse 1000 ein Zwischenteil 1002 aus Stahl und zwei Pendelmasseteile 1004, 1006 aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl auf. Gemäß einer weiteren Variante kann auch das Zwischenteil aus einem Material mit einer höheren Dichte als Stahl hergestellt sein. Das Zwischenteil 1002 weist eine deutlich kleinere Außenkontur als die Pendelmasseteile 1004, 1006 auf. Vorliegend weist das Zwischenteil 1002 eine dreieckartige Form auf. Das Zwischenteil 1002 und die Pendelmasseteile 1004, 1006 sind miteinander fest verbunden, beispielsweise vernietet. Die Pendelmasse 1000 kann als Pendelmasse 120 gemäß 1 oder als Pendelmasse 202 gemäß 2 verwendet werden.
Bei den zuvor dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Pendelmassen der Fliehkraftpendelanordnungen über den Umfang der Kurbelwangen verteilt angeordnet. Alternativ sind die Pendelmassen nur über einen Teilbereich der Kurbelwangen angeordnet und sind zugleich Ausgleichsmassen.
11 zeigt eine solche alternative Fliehkraftpendelanordnung 170 an einer Kurbelwange bzw. der Ausgleichsmasse, wie diese beispielsweise aus der DE 10 2008 051 607 A1 bekannt ist. Vier Pendelmassen 120a, 120b, 120c und 120d sind beiderseits einer Kurbelwange 119 angeordnet und bilden jeweils Fliehkraftpendel 121a, 121b, 121c und 121d, die entlang ihrer Führungsbahnen eine Pendelbewegung gegenüber der Kurbelwelle ausüben können. Die Pendelmassen sind ungleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, sodass deren gemeinsamer Schwerpunkt in Ruhelage, dies ist bei gleichförmiger Rotation der Kurbelwelle, außerhalb der Rotationsachse R des Wellenzapfens 106 liegt. Die vier Pendelmassen 120a, 120b, 120c und 120d sind über Pendelrollen 126, die in Langlöchern der Pendelmassen 120a, 120b, 120c und 120d und Langlöchern einer Trägerscheibe 307 gelagert sind, pendelbeweglich gegenüber der Kurbelwange 119 bzw. der Ausgleichsmasse aufgehängt.
Die vier Pendelmassen 120a, 120b, 120c und 120d sind paarweise auf unterschiedliche Ordnungen abgestimmt, beispielsweise sind die Pendelmassen 120a und 120b auf die 1. Ordnung und die Pendelmassen 120c und 120d auf die 2. Ordnung abgestimmt.
12 zeigt eine weitere alternative Fliehkraftpendelanordnung 190 an einer Kurbelwelle 100, wie diese beispielsweise aus der WO 2013/058959 A1 bekannt ist.
Hier ist jeweils eine in der Darstellung der 12 verdeckte Pendelmassean der dem Hubzapfen 108 abgewandten Seite einer der Kurbelwangen 119a, 119b, 119c und 119d angeordnet. Die Pendelmassen bilden jeweils Fliehkraftpendel 121a, 121b, 121c und 121d, die entlang ihrer Führungsbahnen eine Pendelbewegung gegenüber der Kurbelwelle 100 ausüben können. Auch hier sind die vier Fliehkraftpendel 121a, 121b, 121c und 121d paarweise auf unterschiedliche Ordnungen abgestimmt, beispielsweise sind die Fliehkraftpendel 121a und 121b auf die 1. Ordnung und die Fliehkraftpendel 121c und 121d auf die 2. Ordnung abgestimmt.
In allen Ausführungsbeispielen können die Pendelmassen als Parallelpendel oder Trapezpendel gelagert sein. Bei einem Parallelpendel führt die Pendelmasse im Wesentlichen eine Schwenkbewegung relativ zu seiner Aufhängung oder Lagerung aus, bei einem Trapezpendel führt die Pendelmasse zusätzlich zur Schwenk- eine Drehbewegung aus. Das eine Pendelende wird bei der Bewegung radial nach innen geführt, während das andere Ende gleichzeitig radial nach außen wandert. Die Pendel brauchen durch die Trapezschwingung weniger Bauraum. So können wesentlich größere Pendelschwingwinkel realisiert werden. Außerdem wird beim Verdrehen zusätzliche Rotationsenergie gespeichert, die Pendelmasse also besser genutzt.
Bezugszeichenliste

100: Kurbelwelle
102: erstes Ende
104: zweites Ende
106: Wellenzapfen
108: Hubzapfen
110: Schmiermittelaustrittsöffnung
112: erste Kurbelwange
114: Ausgleichsmasse
116: zweite Kurbelwange
118: dritte Kurbelwange, Pendelmasseträgerteil
119: Kurbelwange
120: Pendelmasse
121: Fliehkraftpendel
122: radial innerer Abschnitt
124: radial äußerer Abschnitt
125: Ausgleichsausnehmung
126: Pendelrolle
130: erste Fliehkraftpendeleinrichtung
140: zweite Fliehkraftpendeleinrichtung
150: dritte Fliehkraftpendeleinrichtung
160: vierte Fliehkraftpendeleinrichtung
170: Fliehkraftpendelanordnung
200: Kurbelwelle
202: Pendelmasse
204: erste Kurbelwange
206: zweite Kurbelwange, Pendelmasseträgerteil
300: Pendelmasse
302: Pendelmassemodul
304: Pendelmassemodul
306: Pendelmasseträgerteil
307: Trägerscheibe
308: Verbindungselement
400: Pendelmasse
402: Pendelmassemodul
404: Pendelmassemodul
406: Pendelmasseträgerteil
408: Feder
500: Pendelmasseteil
502: Abschnitt
504: Abschnitt
600: Pendelmasseteil
602: Abschnitt
604: Abschnitt
700: Pendelmasseteil
702: Basisteil
704: Ausnehmung
706: Inlay
800: Pendelmasseteil
802: Inlay
804: Grundblech
806: Deckblech
808: Ausnehmung
810: Durchstellung
812: Verbindungslasche
900: Pendelmasseteil
902: Inlay
904: Grundblech
1000: Pendelmasse
1002: Zwischenteil
1004: Pendelmasseteil
1006: Pendelmasseteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006028552 A1 [0002]
DE 102008051607 A1 [0004, 0050]
US 2003/0221653 A1 [0005]
WO 2013/058959 A1 [0005, 0052]

Claims

Kurbelwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle (100) und mindestens einem ersten Fliehkraftpendel(121a, 121b, 140) und mindestens einem zweiten Fliehkraftpendel (121c, 121d, 150), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fliehkraftpendel (121a, 121b, 140) und das zweite Fliehkraftpendel (121c, 121d, 150) auf unterschiedliche Tilgerordnungen abgestimmt sind.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftpendel (121) an einer Kurbelwellenwange (118) oder mehreren Kurbelwellenwangen(118) angeordnet sind.
Kurbelwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fliehkraftpendel (121a, 121b, 150) auf eine gerade ganzzahlige Ordnung und das zweite Fliehkraftpendel (121c, 121d, 150) auf eine ungerade ganzzahlige Ordnung abgestimmt sind.
Kurbelwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fliehkraftpendel (121a, 121b, 150) auf die erste Ordnung und das zweite Fliehkraftpendel (121a, 121b, 140) auf die zweite Ordnung abgestimmt sind.
Kurbelwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fliehkraftpendel (121a, 121b, 150) auf die 1,5te Ordnung und das zweite Fliehkraftpendel (121a, 121b, 140) auf die dritte Ordnung abgestimmt sind.
Kurbelwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Fliehkraftpendel (121, 140, 150) ein Parallelpendel oder Trapezpendel ist.
Kurbelwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen von Pendelrollen (126) von Pendelmassen (120) der Fliehkraftpendel (121) in zumindest einem Endbereich verstimmt sind.
Kurbelwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest ein weiteres Fliehkraftpendel (160, 170) umfasst, das auf die gleiche Ordnung wie das erste oder zweite Fliehkraftpendel abgestimmt ist.
Kurbelwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftpendel (121) an einem Pendelmasseträgerteil (118) angeordnet sind, welches mit der Kurbelwelle (100) verbunden ist.
Kurbelwellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fliehkraftpendel (121) eine Fliehkraftpendelanordnung (130, 140, 150, 160) bilden, die jeweils auf die gleiche Ordnung abgestimmt sind.