DE102014222118A1 - Monofilar centrifugal pendulum - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel für die Bedämpfung von Schwingungen in einem durch einen Verbrennungsmotor antreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Mehrzahl von Pendelmassen und mit zumindest einem Bolzenelement, wobei jede Pendelmasse eine Aussparung aufweist, die von einem vollständig umlaufenden Rand begrenzt ist, wobei die Pendelmassen auf einer radialen Außenfläche eines Bolzenelementes abrollbar sind, wobei an jedem Bolzenelement zumindest eine Pendelmasse angeordnet ist, wobei die Rotationsachse des Bolzenelementes identisch ist mit der Drehachse einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ist oder, dass die Rotationsache des Bolzenelementes mit einem im Vergleich zur radialen Erstreckung des Fliehkraftpendels geringen Versatz parallel zur Drehachse der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist.The invention relates to a centrifugal pendulum for the damping of vibrations in a drivable by an internal combustion engine drive train of a motor vehicle, with a plurality of pendulum masses and with at least one bolt element, each pendulum mass has a recess which is bounded by a fully encircling edge, wherein the pendulum masses be rolled on a radial outer surface of a bolt element, wherein on each bolt element at least one pendulum mass is arranged, wherein the axis of rotation of the bolt element is identical to the axis of rotation of an output shaft of the internal combustion engine or that the axis of rotation of the bolt element with a compared to the radial extent of the centrifugal pendulum small offset is arranged parallel to the axis of rotation of the output shaft of the internal combustion engine.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel für die Bedämpfung von Schwingungen in einem durch einen Verbrennungsmotor antreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Mehrzahl von Pendelmassen und mit zumindest einem Bolzenelement, wobei jede Pendelmasse eine Aussparung aufweist, die von einem vollständig umlaufenden Rand begrenzt ist, wobei die Pendelmassen auf einer radialen Außenfläche eines Bolzenelementes abrollbar sind, wobei an jedem Bolzenelement zumindest eine Pendelmasse angeordnet ist, wobei die Relativverdrehung der Pendelmasse optional gegenüber dem zugeordneten Bolzenelement durch zumindest einen Anschlag begrenzt oder unbegrenzt verdrehbar ist.The invention relates to a centrifugal pendulum for the damping of vibrations in a drivable by an internal combustion engine drive train of a motor vehicle, with a plurality of pendulum masses and with at least one bolt element, each pendulum mass has a recess which is bounded by a fully encircling edge, wherein the pendulum masses can be unrolled on a radial outer surface of a bolt element, wherein at least one pendulum mass is arranged on each bolt element, wherein the relative rotation of the pendulum mass is optionally limited relative to the associated bolt element by at least one stop or rotated indefinitely.
Zur Reduzierung von Schwingungseinflüssen auf den Antriebsstrang in Kraftfahrzeugen werden Dämpfungselemente eingesetzt. Dabei werden insbesondere Drehschwingungen, welche von Verbrennungsmotoren prinzipbedingt erzeugt werden, durch Fliehkraftpendel reduziert. Fliehkraftpendel sind durch um einen Lagerpunkt bewegliche Massen gebildet, welche im Betrieb durch die Eigenbewegung Kräfte erzeugen, die den Schwingungsanregungen im Antriebsstrang entgegenwirken. Die Fliehkraftpendel, insbesondere die verwendeten Schwingmassen und die verwendeten Federn, werden dabei derart abgestimmt, dass sie auf eine bestimmte Schwingungsanregung reagieren. Regelmäßig werden hierzu die Hauptanregungen ausgewählt, die durch den Verbrennungsprozess des Verbrennungsmotors verursacht werden.To reduce the influence of vibration on the drive train in motor vehicles damping elements are used. In particular, torsional vibrations, which are inherently generated by internal combustion engines, reduced by centrifugal pendulum. Centrifugal pendulums are formed by masses which are movable about a bearing point and which generate forces during operation due to their own motion which counteract the vibration excitations in the drive train. The centrifugal pendulum, in particular the oscillating masses used and the springs used, are adjusted so that they react to a specific vibration excitation. The main stimuli that are caused by the combustion process of the internal combustion engine are regularly selected for this purpose.
Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Lösungen bekannt, welche zur Reduktion von Schwingungen im Antriebsstrang Fliehkraftpendel verwenden. In der Druckschrift
In der
Die
Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass die gewählte Geometrie der Aussparungen und der Stifte, welche als Lagerung, Abrollfläche und Anschlag für die Schwungmassen dienen nicht optimal gestaltet ist. Daher kann keine Kinematik erreicht werden, welche die auftretenden Schwingungen optimal dämpft. Weiterhin sehen die Fliehkraftpendel im Stand der Technik komplexe Lagerungen für die Schwungmassen vor, was die Komplexität der Fliehkraftpendel und damit die Kosten erhöht.A disadvantage of the solutions in the prior art is in particular that the selected geometry of the recesses and the pins, which serve as storage, rolling surface and stop for the flywheel masses is not optimally designed. Therefore, no kinematics can be achieved, which optimally dampens the vibrations occurring. Furthermore, the prior art centrifugal pendulum pendulum provides complex bearings for the flywheels, which increases the complexity of the centrifugal pendulum and thus the cost.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Fliehkraftpendel zu schaffen, das es ermöglicht eine im Vergleich zu den Lösungen im Stand der Technik optimierte Dämpfung von Schwingungsanregungen in Antriebssträngen zu erreichen. Das Fliehkraftpendel soll sich dabei insbesondere durch einen einfachen Aufbau auszeichnen, welcher möglichst wenige Lagerstellen für die Schwungmassen vorsieht und einen möglichst geringen Bauraum benötigt.It is the object of the invention to provide a centrifugal pendulum, which makes it possible to achieve in comparison to the solutions in the prior art optimized damping of vibration excitations in drive trains. The centrifugal pendulum should be characterized in particular by a simple structure, which provides as few bearings for the flywheels and requires the least possible space.
Die Aufgabe der Erfindung bezüglich des Fliehkraftpendels wird durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The object of the invention with respect to the centrifugal pendulum is achieved by a centrifugal pendulum with the features of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel für die Bedämpfung von Schwingungen in einem durch einen Verbrennungsmotor antreibbaren Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Mehrzahl von Pendelmassen und mit zumindest einem Bolzenelement, wobei jede Pendelmasse eine Aussparung aufweist, die von einem vollständig umlaufenden Rand begrenzt ist, wobei die Pendelmassen auf einer radialen Außenfläche eines Bolzenelementes abrollbar sind, wobei an jedem Bolzenelement zumindest eine Pendelmasse angeordnet ist, wobei die Rotationsachse des Bolzenelementes identisch ist mit der Drehachse einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ist oder, dass das Bolzenelement mit einem im Vergleich zur radialen Erstreckung des Fliehkraftpendels geringen Versatz parallel zur Drehachse der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist.An embodiment of the invention relates to a centrifugal pendulum for the damping of vibrations in a drivable by an internal combustion engine drive train of a motor vehicle, with a plurality of pendulum masses and with at least one bolt element, each pendulum mass having a recess which is bounded by a fully encircling edge the pendulum masses are unrolled on a radial outer surface of a bolt element, wherein at least one pendulum mass is arranged on each bolt element, wherein the axis of rotation of the bolt element is identical to the axis of rotation of an output shaft of the internal combustion engine or that the bolt element with a compared to the radial extent of the centrifugal pendulum small offset is arranged parallel to the axis of rotation of the output shaft of the internal combustion engine.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn wobei die Relativverdrehung der Pendelmasse gegenüber dem zugeordneten Bolzenelement durch zumindest einen Anschlag begrenzt ist.It is advantageous if the relative rotation of the pendulum mass relative to the associated bolt element is limited by at least one stop.
Die Pendelmassen sind vorteilhafterweise drehbar um jeweils ein Bolzenelement gelagert, wobei die Pendelmassen vorteilhafterweise auf einer radialen Außenfläche des Bolzenelementes abrollen und nicht gleiten. Um zu gewährleisten, dass die Relativbewegung zwischen Bolzenelement und Pendelmasse vorrangig durch Abrollen geschieht, sind insbesondere die Radien der Aussparung, die Position der Aussparung in der Masse relativ zur Rotationsache, der Radius der radialen Außenfläche des Bolzenelementes und die Massen der Elemente auf die Drehzahlen und die zu erwartenden Schwingungsanregungen auszulegen. Hierzu sind im Stand der Technik vielfältige Berechnungs- und Auslegungsmethoden bekannt.The pendulum masses are advantageously mounted rotatably about a respective bolt element, wherein the pendulum masses advantageously roll on a radial outer surface of the bolt element and not slide. In order to ensure that the relative movement between the bolt element and pendulum mass is done primarily by rolling, in particular the radii of the recess, the position of the recess in the mass relative to the axis of rotation, the radius of the radial outer surface of the Bolt element and the masses of the elements to the speeds and the expected vibration excitations interpret. For this purpose, various calculation and design methods are known in the prior art.
Die Pendelmasse ist vorteilhafterweise als scheibenförmiges Element ausgebildet, das seine größten räumlichen Erstreckungen in einer Ebene quer zur Rotationsachse aufweist. Um eine vollständige Drehung der Pendelmasse um das Bolzenelement zu verhindern, sind Anschläge vorgesehen. Diese können entweder derart gestaltet sein, dass der Anschlag zwischen einer Pendelmasse und einem Bolzenelement realisiert ist oder derart, dass der Anschlag zwischen zwei Pendelmassen realisiert ist. The pendulum mass is advantageously formed as a disk-shaped element having its greatest spatial extent in a plane transverse to the axis of rotation. To prevent a complete rotation of the pendulum mass around the bolt element, stops are provided. These can either be designed such that the stop between a pendulum mass and a bolt element is realized or such that the stop is realized between two pendulum masses.
Für alle vorteilhaften Ausführungsformen ist zu Grunde zu legen, dass mit einer Kontur des Randes oder der radialen Außenfläche des Bolzenelementes stets die Kontur gemeint ist, die sich bei einem Schnitt, welcher parallel zur radialen Erstreckung des Fliehkraftpendels verläuft, ergibt. Die Kontur des Randes und/oder die Kontur der radialen Außenfläche weisen in einem so definierten Schnitt betrachtet einen abgerundeten Bereich auf und einen Bereich, der aus zwei geradlinigen Abschnitten gebildet ist, die in einem Winkel zueinander stehen. Alternativ können die geradlinigen abschnitte auch gekrümmt sein.For all advantageous embodiments is based on the assumption that with a contour of the edge or the radial outer surface of the bolt element always the contour is meant, which results in a section which runs parallel to the radial extent of the centrifugal pendulum. The contour of the edge and / or the contour of the radial outer surface, as viewed in a section defined in this way, have a rounded region and a region which is formed from two rectilinear sections which are at an angle to one another. Alternatively, the rectilinear sections may also be curved.
Das Bolzenelement kann vorzugsweise als Stift ausgebildet sein, welcher an einem Pendelflansch angeordnet ist. Der Pendelflansch stellt dabei eine durch eine Welle des Antriebsstrangs angetriebene Scheibe dar. Das Bolzenelement ist dabei vorzugsweise derart an dem Pendelflansch angebunden, dass es parallel zur antreibenden Welle verläuft. Bevorzugt ist der Pendelflansch an der Getriebeeingangswelle, oder direkt an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors angebunden. Auch eine Anbindung an die Primärseite oder die Sekundärseite eines Zwei-Massen-Schwungrades ist vorteilhafterweise vorsehbar.The bolt element may preferably be designed as a pin, which is arranged on a pendulum flange. The pendulum flange in this case represents a driven by a shaft of the drive train disc. The bolt element is preferably connected to the pendulum so that it runs parallel to the driving shaft. Preferably, the pendulum flange is connected to the transmission input shaft, or directly to the output shaft of the internal combustion engine. A connection to the primary side or the secondary side of a two-mass flywheel is advantageously providable.
In einer vorteilhaften Ausführung ist das Bolzenelement mit nur einem geringen Versatz parallel zur antreibenden Welle angeordnet. Ein geringer Versatz ist hierbei insbesondere dadurch definiert, dass der Versatz im Vergleich zur radialen Erstreckung des Fliehkraftpendels gering ist. Vorzugsweise in einem Bereich bis ca. 25% der radialen Erstreckung des Fliehkraftpendels. Dies trägt zu einer vorteilhafteren Kompensation der Schwingungen bei. Weiterhin kann durch eine möglichst zentrale Anordnung des Bolzenelementes ein möglichst großer Bauraum für die Pendelmassen erreicht werden.In an advantageous embodiment, the bolt element is arranged with only a small offset parallel to the driving shaft. A small offset is defined in particular by the fact that the offset is small in comparison to the radial extent of the centrifugal pendulum. Preferably in a range up to about 25% of the radial extent of the centrifugal pendulum. This contributes to a more advantageous compensation of the vibrations. Furthermore, the largest possible space for the pendulum masses can be achieved by a possible centralized arrangement of the bolt element.
Der Rand der Aussparung bildet bevorzugt einen abgerundeten Bereich aus, in welchem die Abrollbewegung zwischen der Pendelmasse und dem Bolzenelement hauptsächlich stattfindet. Durch eine entsprechende Oberflächengestaltung des Randes der Aussparung und der radialen Außenfläche des Bolzenelementes kann erreicht werden, dass in den für den Betrieb relevanten Belastungssituationen ein Abrollen bevorzugt vor einem Gleiten auftritt. Der Rand der Aussparung weist weiterhin einen Bereich auf, der durch zwei in einem Winkel zueinander stehende geradlinige Abschnitte gebildet ist. Dieser dient beispielsweise als Anschlag zwischen der Pendelmasse und dem Bolzenelement.The edge of the recess preferably forms a rounded region, in which the rolling movement between the pendulum mass and the bolt element mainly takes place. By a corresponding surface design of the edge of the recess and the radial outer surface of the bolt element can be achieved that in the load situations relevant to the operation, a rolling preferably occurs before sliding. The edge of the recess also has an area formed by two rectilinear portions at an angle to each other. This serves for example as a stop between the pendulum mass and the bolt element.
Die Aussparung ist größer als das Bolzenelement, so dass das Bolzenelement in die Aussparung eingesteckt werden kann. Gleichzeitig ist die Aussparung jedoch klein genug, dass nur eine Relativverdrehung zwischen der Pendelmasse und dem Bolzenelement von weniger als 360 Grad möglich ist. Durch eine Anpassung des Übermaßes beziehungsweise durch eine Anpassung der Radien des Randes und der radialen Außenfläche kann die maximal mögliche Relativbewegung angepasst werden.The recess is larger than the bolt element, so that the bolt element can be inserted into the recess. At the same time, however, the recess is small enough that only a relative rotation between the pendulum mass and the bolt element of less than 360 degrees is possible. By adjusting the excess or by adjusting the radii of the edge and the radial outer surface, the maximum possible relative movement can be adjusted.
Die radiale Außenfläche des Bolzenelements in dem Bereich in dem die Pendelmasse an dem Bolzenelement abrollt kann dem Verlauf des Randes der Aussparung in einer vorteilhaften Ausgestaltung folgen, wobei vorzugsweise der Radius, welcher die runde Kontur der radialen Außenfläche bildet, kleiner ist als der Radius, der die runde Kontur der Aussparung bildet. Der abgerundete Bereich am Rand der Aussparung kann sich außerdem über einen längeren Kreisbogenabschnitt als der abgerundete Bereich an der radialen Außenfläche des Bolzenelementes erstrecken.The radial outer surface of the bolt element in the region in which the pendulum mass rolls on the bolt element can follow the course of the edge of the recess in an advantageous embodiment, wherein preferably the radius which forms the round contour of the radial outer surface is smaller than the radius the round contour of the recess forms. The rounded portion at the edge of the recess may also extend over a longer circular arc portion than the rounded portion on the radially outer surface of the pin member.
Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn das Bolzenelement in axialer Richtung versetzt zueinander eine Mehrzahl von radialen Außenflächen aufweist, wobei an jeder der radialen Außenflächen zumindest eine Pendelmasse abrollbar ist.Furthermore, it is preferable if the bolt element offset from one another in the axial direction has a plurality of radial outer surfaces, wherein at least one pendulum mass can be unrolled on each of the radial outer surfaces.
Eine Mehrzahl von Pendelmassen erlaubt die Kompensation von stärkeren Schwingungen. Außerdem ist durch eine Mehrzahl von Pendelmassen die Abstimmung des Fliehkraftpendels auf die zu bedämpfende Schwingungsanregung einfacher und in einem weiteren Bereich möglich. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Pendelmassen auch in axialer Richtung des Bolzenelementes versetzt zueinander angeordnet sein, wodurch der in axialer Richtung des Bolzenelementes benötigte Bauraum vergrößert wird. Auch reduziert die Verwendung einer Mehrzahl von Pendelmassen die Unwucht. Die Pendelmassen können dabei jedoch insbesondere auf jeweils auf sie selbst abgestimmten radialen Außenflächen des Bolzenelementes abrollen. Hierbei ist es zum Beispiel vorteilhaft, wenn die Orientierung der geradlinigen Abschnitte und die des abgerundeten Bereichs gegeneinander um die Mittelachse des Bolzenelementes verdreht zueinander ausgerichtet sind. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Pendelmassen radial umlaufend gleichverteilt oder ungleichverteilt um die Mittelachse des Bolzenelements angeordnet sind, wodurch eine vorteilhaftere Bauraumausnutzung erreicht werden kann und weiterhin eine bessere Schwingungskompensation erzielt werden kann.A plurality of pendulum masses allows the compensation of stronger vibrations. In addition, by a plurality of pendulum masses the coordination of the centrifugal pendulum to the vibration excitation to be damped easier and possible in a wider range. In an advantageous embodiment, the pendulum masses can be arranged offset to one another in the axial direction of the bolt element, whereby the space required in the axial direction of the bolt element is increased. Also, the use of a plurality of pendulum masses reduces the imbalance. However, the pendulum masses can roll in particular on each matched to them radially outer surfaces of the bolt element. In this case, it is advantageous, for example, if the orientation of the rectilinear sections and that of the rounded section Area against each other around the central axis of the bolt element twisted aligned with each other. In this way it can be achieved that the pendulum masses are radially distributed uniformly distributed or unevenly distributed around the central axis of the bolt member, whereby a more advantageous space utilization can be achieved and further improved vibration compensation can be achieved.
Die axial versetzt zueinander angeordneten radialen Außenflächen können entweder ineinander übergehen oder durch Abschnitte des Bolzenelementes, welche nicht als Abrollfläche dienen, zueinander beabstandet sein.The axially offset radially outer surfaces can either merge into one another or be spaced apart from one another by sections of the bolt element which do not serve as a rolling surface.
Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Pendelmasse einen Einsteckbereich aufweist und zumindest eine Pendelmasse einen Aufnahmebereich aufweist, wobei der Einsteckbereich in den Aufnahmebereich derart einsteckbar ist, dass die Aussparungen der Pendelmassen sich gegenseitig überlagern.It is also advantageous if at least one pendulum mass has a plug-in area and at least one pendulum mass has a receiving area, wherein the plug-in area can be plugged into the receiving area in such a way that the cut-outs of the pendulum masses overlap one another.
Durch ineinander einsteckbare Pendelmassen kann erreicht werden, dass eine Mehrzahl von Pendelmassen, insbesondere zwei Pendelmassen, auf einer gemeinsamen radialen Außenfläche des Bolzenelements abrollen können. Die beiden Aussparungen der einzelnen Pendelmassen überlagern sich im eingesteckten Zustand dabei derart, dass das Bolzenelement durch die gemeinsam gebildete Aussparung gesteckt werden kann.By insertable pendulum masses can be achieved that a plurality of pendulum masses, in particular two pendulum masses, can roll on a common radial outer surface of the bolt member. The two recesses of the individual pendulum masses are superimposed in the inserted state in such a way that the bolt element can be inserted through the jointly formed recess.
Die Pendelmassen sind durch das Ineinanderstecken in einem Ausgangszustand vorteilhafterweise um 180 Grad um ihre Rotationsachse zueinander verdreht angeordnet. Das heißt die Aussparungen sind einander zugewandt, während die Bereiche der Pendelmassen, die den Hauptanteil der Gesamtmasse der jeweiligen Pendelmassen bilden, voneinander abgewandt sind.The pendulum masses are arranged by nesting in an initial state advantageously rotated by 180 degrees about its axis of rotation to each other. That is, the recesses are facing each other, while the areas of the pendulum masses that make up the majority of the total mass of the respective pendulum masses, facing away from each other.
Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn die beiden Pendelmassen mit ihren die Aussparungen begrenzenden Rändern auf einer gemeinsamen radialen Außenfläche des Bolzenelementes abrollbar sind.Furthermore, it is preferable if the two pendulum masses with their edges bounding the recesses are unrolled on a common radial outer surface of the bolt element.
Die Pendelmassen können vorteilhafterweise auf einer gemeinsamen radialen Fläche des Bolzenelementes abrollen. Dadurch kann insgesamt der in axialer Richtung benötigte Bauraum reduziert werden. Die gemeinsame radiale Außenfläche des Bolzenelementes weist dabei vorzugsweise eine Kontur auf, die ausreichend große Abrollbereiche für die auf der radialen Außenfläche abrollenden Pendelmassen bietet. Zu diesem Zweck weist die radiale Außenfläche beispielsweise eine Kontur auf, welche mehrere Abrollbereiche aufweist. Die Kontur kann dabei durch eine Überlagerung mehrerer einzelner Konturen erzeugt werden, die durch geeignet ausgebildete Verbindungsstücke zu einer in sich geschlossenen Kontur vervollständigt ist. The pendulum masses can advantageously roll on a common radial surface of the bolt element. As a result, the overall space required in the axial direction can be reduced. The common radial outer surface of the bolt element preferably has a contour that offers sufficiently large Abrollbereiche for rolling on the radial outer surface pendulum masses. For this purpose, the radial outer surface has, for example, a contour which has a plurality of rolling regions. The contour can be generated by a superposition of several individual contours, which is completed by suitably formed connectors to a self-contained contour.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Rand der Aussparung und/oder die radiale Außenfläche des Bolzenelementes in einem Schnitt parallel zur radialen Erstreckung des Fliehkraftpendels in einem ersten Bereich eine abgerundete Kontur aufweist und in einem zweite Bereich eine Kontur aufweist, die aus zwei geradlinigen Abschnitten gebildet ist, die in einem vorgebbaren Winkel zueinander stehen.It is also advantageous if the edge of the recess and / or the radial outer surface of the bolt element in a section parallel to the radial extent of the centrifugal pendulum in a first region has a rounded contour and in a second region has a contour formed of two rectilinear sections is, which are at a predeterminable angle to each other.
Die Außenkontur des Bolzenelementes folgt, sofern nur eine Pendelmasse an dem Bolzenelement angeordnet ist, der Kontur des Randes der Aussparung. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sowohl Bereiche existieren, in denen die Pendelmasse auf dem Bolzenelement abrollt, als auch Bereiche, welche als Anschlag für die Pendelmasse am Bolzenelement wirken und somit die Verdrehung der Pendelmasse relativ zum Bolzenelement limitieren. Falls mehrere Pendelmassen axial versetzt zueinander an einem Bolzenelement angeordnet sind, kann die Kontur der einzelnen radialen Außenflächen jeweils der Kontur der jeweiligen Aussparung der Pendelmasse folgen. Sofern mehrere Pendelmassen auf einer gemeinsamen radialen Außenfläche des Bolzenelementes abrollen, weist die Kontur der radialen Außenfläche mehrere abgerundete Bereiche auf, wobei jeder abgerundete Bereich als Abrollbereich für eine der Pendelmassen dient.The outer contour of the bolt element follows, provided that only one pendulum mass is arranged on the bolt element, the contour of the edge of the recess. In this way, it is ensured that both areas exist in which the pendulum mass rolls on the bolt element, as well as areas which act as a stop for the pendulum mass on the bolt element and thus limit the rotation of the pendulum mass relative to the bolt element. If a plurality of pendulum masses are axially offset relative to one another on a bolt element, the contour of the individual radial outer surfaces can each follow the contour of the respective recess of the pendulum mass. If several pendulum masses roll on a common radial outer surface of the bolt element, the contour of the radial outer surface has a plurality of rounded regions, each rounded region serving as a rolling region for one of the pendulum masses.
Die geradlinigen Abschnitte des Bolzenelementes sind vorteilhafterweise gleich lang und stehen in einem vorgegebenen Winkel zueinander. Sie verbinden die abgerundete Kontur, die sich über einen definierten Kreisbogenabschnitt erstreckt, zu einer geschlossenen Kontur. Vorteilhafterweise erstreckt sich dabei der abgerundete Bereich des Bolzenelementes über einen Kreisbogenabschnitt von zumindest 180 Grad.The straight sections of the bolt element are advantageously the same length and are at a predetermined angle to each other. They connect the rounded contour, which extends over a defined arc section, to a closed contour. Advantageously, the rounded region of the bolt element extends over a circular arc section of at least 180 degrees.
Die geradlinigen Bereiche des Randes sind vorteilhafterweise kürzer als die geradlinigen Abschnitte des Bolzenelementes und stehen in einem größeren Winkel zueinander. Der abgerundete Bereich des Randes erstreckt sich über einen Kreisbogenabschnitt, der länger ist als der Kreisbogenabschnitt des Bolzenelementes. Vorteilhafterweise erstreckt sich der abgerundete Bereich über einen Kreisbogenabschnitt von ungefähr 270 Grad.The rectilinear regions of the edge are advantageously shorter than the rectilinear portions of the bolt element and are at a larger angle to each other. The rounded portion of the rim extends over a circular arc portion which is longer than the circular arc portion of the bolt member. Advantageously, the rounded region extends over a circular arc section of approximately 270 degrees.
Die abgerundeten Bereiche des Bolzenelementes und des Randes können dabei einer idealen Kreisform folgen, sie können jedoch auch in einer vorteilhaften Ausgestaltung einer elliptischen Form oder generell einer ovalen Form folgen.The rounded portions of the bolt element and the edge can follow an ideal circular shape, but they can also follow in an advantageous embodiment of an elliptical shape or generally an oval shape.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bolzenelement durch eine auf eine angetriebene Welle des Antriebsstranges aufsteckbare Hülse gebildet ist. A preferred embodiment is characterized in that the bolt element is formed by an attachable to a driven shaft of the drive train sleeve.
Das Bolzenelement kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform durch eine Hülse gebildet sein, welche direkt auf eine antreibende Welle aufgesteckt ist. Die Hülse kann hierfür vorteilhafterweise eine Innenverzahnung aufweisen und die Welle eine zur Innenverzahnung korrespondierende Außenverzahnung. Durch die Verzahnung kann eine Relativverdrehung zwischen der Hülse und der Welle vermieden werden.The bolt element may be formed in a further advantageous embodiment by a sleeve which is attached directly to a driving shaft. The sleeve may advantageously have an internal toothing and the shaft has an external toothing corresponding to the internal toothing. Due to the toothing a relative rotation between the sleeve and the shaft can be avoided.
Das aufsteckbare Bolzenelement kann eine oder mehrere radiale Außenflächen aufweisen, wie sie weiter oben bereits beschrieben wurden. Alternativ kann das Bolzenelement jedoch auch eine vollständig abgerundete radiale Außenfläche aufweisen, welche es ermöglicht, dass mehrere Pendelmassen auf einer gemeinsamen radialen Außenfläche des Bolzenelementes abrollen können. Die Kontur der radialen Außenfläche in einem Querschnitt kann dabei vorteilhafterweise oval oder im Spezialfall elliptisch sein.The attachable pin member may have one or more radial outer surfaces, as described above. Alternatively, however, the bolt element can also have a completely rounded radial outer surface, which makes it possible for several pendulum masses to roll on a common radial outer surface of the bolt element. The contour of the radial outer surface in a cross section can advantageously be oval or, in the special case, elliptical.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die radiale Außenfläche der Hülse in einem Schnitt parallel zur radialen Erstreckung des Fliehkraftpendels eine ovale Kontur oder eine elliptische Kontur aufweist. Die ovale oder die elliptische Kontur ergibt sich durch das Vorsehen mehrerer Abrollbereiche. Insbesondere wird ein Abrollbereich für jede der Pendelmasse vorgesehen. Um eine stetige Kontur zu erzeugen, werden die Bereiche zwischen den als Abrollbereich ausgestalteten Bereichen durch bogenförmige Verläufe ergänzt, wodurch sich eine im Wesentlichen ovale Kontur ergibt.It is also advantageous if the radial outer surface of the sleeve in a section parallel to the radial extent of the centrifugal pendulum has an oval contour or an elliptical contour. The oval or elliptical contour results from the provision of several Abrollbereiche. In particular, a rolling area is provided for each of the pendulum mass. In order to produce a continuous contour, the areas between the areas designed as a rolling area are supplemented by arcuate courses, resulting in a substantially oval contour.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Rand der Aussparung und/oder die radiale Außenfläche des Bolzenelementes glatte Bereiche aufweist und/oder Bereiche mit Verzahnungen aufweist.It is also preferable if the edge of the recess and / or the radial outer surface of the bolt element has smooth areas and / or has areas with teeth.
Die einander zugewandten Flächen der Pendelmasse und des Bolzenelementes können vorteilhafterweise sowohl glatte Bereiche als auch Bereich mit Verzahnungen aufweisen. Die glatten Bereiche zeichnen sich dabei durch eine verhältnismäßig geringe Oberflächenrauigkeit aus, die ein möglichst reibungsarmes Abrollen der Pendelmasse auf dem Bolzenelement erlaubt und gleichzeitig ein Rutschen beziehungsweise Gleiten verhindert. Die optimale Oberflächenrauigkeit ist insbesondere abhängig von den auftretenden Kräften zu wählen, um möglichst zu jedem Betriebszeitpunkt das Rutsche beziehungsweise Gleiten zu verhindern.The mutually facing surfaces of the pendulum mass and the bolt element can advantageously have both smooth areas as well as area with teeth. The smooth areas are characterized by a relatively low surface roughness, which allows the lowest possible friction rolling of the pendulum mass on the bolt element and at the same time prevents slipping or sliding. The optimum surface roughness is to be selected in particular as a function of the forces that occur in order to prevent the slide or sliding as far as possible at each operating time.
Die sich zugewandten Bereiche können weiterhin in einer vorteilhaften Ausführung Verzahnungen aufweisen, die derart gestaltet sind, dass die Verzahnung der Pendelmasse in die Verzahnung des Bolzenelementes eingreifen kann. Die Verzahnungen sind dabei bevorzugt an den Endbereichen der abgerundeten Bereiche angeordnet, die den geradlinigen Abschnitten benachbart sind.The facing areas may further in an advantageous embodiment have teeth, which are designed such that the teeth of the pendulum mass can engage in the toothing of the bolt element. The toothings are preferably arranged at the end regions of the rounded regions, which are adjacent to the rectilinear sections.
Dies ist zu bevorzugen, da die Pendelmasse mit zunehmenden Schwingwinkeln, also bei stärkerer Erregung, über einen längeren Kreisbogenabschnitt auf dem Bolzenelement abrollt. Über eine zu den geradlinigen Abschnitten benachbarte Verzahnung kann vermieden werden, dass die Pendelmasse an den Anschlag des Bolzenelementes anschlägt und weiterhin, dass in diesen Phasen hoher Belastung ein Rutschen beziehungsweise Gleiten zwischen der Pendelmasse und dem Bolzenelement auftritt.This is to be preferred, since the pendulum mass rolls with increasing oscillation angles, that is to say with stronger excitation, over a longer circular arc section on the bolt element. About a toothing adjacent to the rectilinear sections can be avoided that the pendulum mass strikes the stop of the bolt element and further that in these phases of high stress slipping or sliding between the pendulum mass and the bolt element occurs.
Folglich erzeugen die glatten Bereiche eine verhältnismäßig geringe Hysterese, was ein reibungsarmes Abrollen insbesondere bei kleinen Schwingwinkeln ermöglicht. Die verzahnten Bereiche sind hingegen geeignet große Kräfte, insbesondere in tangentialer Richtung, bei großen Schwingwinkeln zu übertragen. Die großen Schwingwinkel, welche zu einem Eingreifen der Verzahnungen ineinander führen, werden vorzugsweise in Resonanznähe des Fliehkraftpendels erreicht. Eine durch die Verzahnung größere Hysterese beziehungsweise Reibung ist in diesem resonanznahen Bereich nicht nachteilhaft.As a result, the smooth areas produce a relatively low hysteresis, allowing for low-friction rolling, especially at small angles of oscillation. The toothed areas, however, are suitable for transmitting large forces, in particular in the tangential direction, at high angles of oscillation. The large oscillation angles, which lead to an engagement of the teeth in one another, are preferably achieved near the resonance of the centrifugal pendulum. A larger hysteresis or friction due to the toothing is not detrimental in this resonance-near range.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auch nur die Pendelmasse oder nur das Bolzenelement eine Verzahnung aufweisen. Durch die scharfen Kanten der Zähne wird dabei ebenfalls eine größere Reibung zwischen der Pendelmasse und dem Bolzenelement erzeugt.In an advantageous embodiment, only the pendulum mass or only the bolt element have a toothing. The sharp edges of the teeth while also a greater friction between the pendulum mass and the bolt element is generated.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgesehen, dass die Pendelmassen durch Kraftspeicherelemente in radialer Richtung gegeneinander abstützbar sind.In a particularly favorable embodiment of the invention, it is also provided that the pendulum masses are supported by force storage elements in the radial direction against each other.
Kraftspeicherelemente, wie insbesondere Druckfedern, Zugfedern, biegsame Federn oder Federn aus elastischen Materialien, sind vorteilhaft, um eine Abstützung zwischen einzelnen Pendelmassen zu erzeugen. Dies trifft daher insbesondere für eine Ausführungsform zu, welche eine Mehrzahl von Pendelmassen vorsieht. Insbesondere in Betriebssituationen, die hohe Schwingwinkel erzeugen, beispielsweise Motorstart oder Motorstopp, kann so das Anschlagen der Pendelmassen aneinander verhindert werden, wodurch die Dauerhaltbarkeit des Fliehkraftpendels erhöht wird.Force storage elements, such as in particular compression springs, tension springs, flexible springs or springs made of elastic materials, are advantageous in order to produce a support between individual pendulum masses. This therefore applies in particular to an embodiment which provides a plurality of pendulum masses. In particular, in operating situations that produce high swing angle, such as engine start or engine stop, so the striking of the pendulum masses can be prevented each other, whereby the durability of the centrifugal pendulum is increased.
Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn die Pendelmassen jeweils Anschlagbereiche aufweisen und sich gegenseitig als Anschlag dienen, um eine Relativverdrehung gegeneinander zu begrenzen. Furthermore, it is preferable if the pendulum masses respectively have stop regions and serve each other as a stop in order to limit a relative rotation against each other.
Insbesondere wenn zwei Pendelmassen ineinander eingesteckt sind und um die gleiche radiale Außenfläche eines Bolzenelementes abrollen, ist ein weiterer Anschlag vorteilhaft, der die Relativverdrehung der Pendelmassen zueinander begrenzt. Daher weisen vorteilhafterweise die Pendelmassen Bereiche auf, die einander als Anschlag dienen. Damit wird bezweckt, dass zwar beide Pendelmassen zusammen relativ zum Bolzenelement frei um die Mittelachse des Bolzenelementes verdrehbar sind, aber eine einzelne Pendelmasse nicht unabhängig von der jeweils anderen Pendelmasse verdrehbar ist. Von den Anschlägen geht somit eine stabilisierende Funktion aus, wobei zusätzlich der maximale Schwingwinkel der beiden Pendelmassen durch die Anschläge aneinander begrenzt werden kann. Die Anschläge sind dabei vorteilhafterweise derart gestaltet, dass erst bei sehr großen Schwingwinkeln ein Anschlagen der Pendelmassen aneinander erfolgt.In particular, when two pendulum masses are inserted into each other and roll around the same radial outer surface of a bolt element, another stop is advantageous, which limits the relative rotation of the pendulum masses to each other. Therefore, advantageously, the pendulum masses areas that serve each other as a stop. This is intended that although both pendulum masses together relative to the bolt element freely rotatable about the central axis of the bolt element, but a single pendulum mass is not independent of the other pendulum mass rotatable. From the attacks thus assumes a stabilizing function, in addition, the maximum swing angle of the two pendulum masses can be limited by the stops to each other. The attacks are advantageously designed so that only at very large oscillation angles a striking of the pendulum masses to each other.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Aussparungen um eine Rotationsachse der Pendelmassen verdreht zueinander ausgerichtet sind. Durch eine solche Ausrichtung kann eine bessere Schwingungskompensation erreicht werden, da die Pendelmassen entgegengesetzt zueinander ausgerichtet werden können. Insbesondere, wenn zwei Pendelmassen vorgesehen sind, kann so eine optimierte Schwingungskompensation erfolgen. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann auch eine von zwei verschiedene Anzahl an Pendelmassen vorgesehen sein. In einem solchen Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Aussparungen um einen von 180 Grad abweichenden Winkel zueinander angeordnet sind. Beispielsweise ungefähr 120 Grad bei drei vorgesehenen Pendelmassen oder ungefähr 90 Grad bei vier Pendelmassen. Durch eine solche Ausrichtung der Aussparungen kann für die einzelnen Pendelmassen jeweils ein maximaler Schwingwinkel realisiert werden.It is also expedient if the recesses are aligned with respect to each other around an axis of rotation of the pendulum masses. By such an orientation better vibration compensation can be achieved because the pendulum masses can be aligned opposite to each other. In particular, if two pendulum masses are provided, such an optimized vibration compensation can take place. In a further alternative embodiment, one of two different numbers of pendulum masses may be provided. In such a case, it is particularly advantageous if the recesses are arranged at an angle other than 180 degrees to each other. For example, about 120 degrees for three pendulum masses or about 90 degrees for four pendulum masses. By such an orientation of the recesses can be realized for the individual pendulum masses in each case a maximum swing angle.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert: The present invention will be explained in more detail below with reference to preferred exemplary embodiments in conjunction with the associated figures:
Dabei zeigen:Showing:
Die
Durch die Aussparung
Über die abgerundeten Bereiche
Durch die gestrichelte Kontur
Die Pendelmasse
Das in
Die
Die erste Pendelmasse
Die zweite Pendelmasse
Die beiden Wandungen
Wenn die erste Pendelmasse
Die erste Pendelmasse
Die Pendelmassen
Die beiden Pendelmassen
Das Bolzenelement
Durch die Gestaltung der Ränder
Die
Im Schnitt der
Die
Die Pendelmasse
Wie in der
Die
Die Pendelmassen
In den
Das Ausführungsbeispiel der
Die
Der Bereich zwischen den geradlinigen Abschnitten entspricht in der Abbildung der
Die
Die beiden Pendelmassen
Die Darstellung der
Da in dem Fliehkraftpendel
Über die Geometrie der Aussparungen
In
Die Aussparungen der Pendelmassen der vorausgegangenen Figuren weisen jeweils einen abgerundeten Bereich auf sowie zwei geradlinige Abschnitte auf, welche in einem vorgebbaren Winkel zueinander stehen und den abgerundeten Bereich zu einem geschlossenen Rand vervollständigen. Das Bolzenelement, auf welchem die einzelnen oder die mehreren Pendelmassen abrollen, kann entweder nur einen einzelnen abgerundeten Bereich aufweisen mit jeweils zwei geradlinigen Abschnitten, welche als Anschlagflächen dienen, oder einen insgesamt ovalen Querschnitt aufweisen, der durch mehrere Abschnitte unterschiedlichen Radien gebildet ist, wodurch für jede der einzelnen vorgesehenen Pendelmassen ein Abrollbereich geschaffen ist. Sofern das Bolzenelement für nur zwei Pendelmassen vorgesehen ist, weist das Bolzenelement in einem Querschnitt entlang der Mittelachse einen symmetrischen Aufbau auf.The recesses of the pendulum masses of the preceding figures each have a rounded portion and two rectilinear portions, which are at a predeterminable angle to each other and complete the rounded portion to a closed edge. The bolt element on which the individual or the plurality of pendulum masses roll, can either have only a single rounded area with two rectilinear portions which serve as abutment surfaces, or have an overall oval cross-section which is formed by a plurality of sections of different radii, whereby each of the individual pendulum masses provided has a rolling area. If the bolt element is provided for only two pendulum masses, the bolt element has a symmetrical construction in a cross section along the central axis.
Insbesondere über die Länge des einem Kreis oder einer Ellipse folgenden Kreisbogenabschnittes des abgerundeten Bereiches beziehungsweise den vorgegebenen Winkel zwischen den geradlinigen Abschnitten zueinander kann das jeweilige Fliehkraftpendel an eine bestimmte Schwingungsanregung angepasst werden, so dass unterschiedliche Schwingungsphänomene mit leicht angepassten Fliehkraftpendeln gedämpft werden können.In particular, over the length of a circle or an ellipse following arc section of the rounded portion or the predetermined angle between the rectilinear sections to each other, the respective centrifugal pendulum can be adapted to a specific vibration excitation, so that different vibration phenomena can be damped with slightly adjusted centrifugal pendulums.
Durch die Anpassung der radialen Außenfläche des Bolzenelementes beziehungsweise der Ränder der Aussparungen werden insbesondere die Pendelkurven, welche die einzelnen Pendelmassen bei einer Rotation um eine Drehachse zurücklegen, verändert. Die dadurch erzeugten Unwuchten wirken jeweils speziellen anregenden Kräften des Verbrennungsmotors entgegen. Abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors wirken die unterschiedlich ausgelegten Fliehkraftpendel jeweils unterschiedlichen Anregungsordnungen des Verbrennungsmotors entgegen.By adjusting the radial outer surface of the bolt element or the edges of the recesses in particular the pendulum curves, which cover the individual pendulum masses in a rotation about an axis of rotation changed. The unbalance generated thereby counteract each specific stimulating forces of the internal combustion engine. Depending on the speed of the internal combustion engine, the differently designed centrifugal pendulum counteract each different order of excitation of the internal combustion engine.
Die Ausführungsbeispiele der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fliehkraftpendel centrifugal pendulum
- 22
- Pendelmasse pendulum mass
- 33
- Bolzenelement bolt element
- 44
- Aussparung recess
- 55
- Rand edge
- 66
- geradliniger Abschnitt (Pendelmasse) straight section (pendulum mass)
- 77
- geradliniger Abschnitt (Pendelmasse) straight section (pendulum mass)
- 88th
- abgerundeter Bereich (Pendelmasse) rounded area (pendulum mass)
- 99
- abgerundeter Bereich (Bolzenelement) rounded area (bolt element)
- 1010
- geradliniger Abschnitt (Bolzenelement rectilinear section (bolt element
- 1111
- geradliniger Abschnitt (Bolzenelement) straight section (bolt element)
- 1212
- Motordrehachse Motor rotational axis
- 1313
- Umriss der ausgelenkten Pendelmasse Outline of the deflected pendulum mass
- 2020
- Pendelmasse pendulum mass
- 2121
- Pendelmasse pendulum mass
- 2222
- Bolzenelement (Hülse) Bolt element (sleeve)
- 2323
- Hauptmasse bulk
- 2424
- Absatz paragraph
- 2525
- Aussparung recess
- 2626
- Rand edge
- 2727
- Einsteckbereich insertion
- 2828
- Abschlusskante terminal edge
- 29 29
- Aussparung recess
- 3030
- Rand edge
- 3131
- Rand edge
- 3232
- radiale Außenfläche radial outer surface
- 3333
- Wandung wall
- 3434
- Wandung wall
- 3535
- Aufnahmebereich reception area
- 3636
- Abschlusskante terminal edge
- 3737
- Einsteckrichtung insertion
- 3838
- Einsteckrichtung insertion
- 3939
- innenliegende Verzahnung internal toothing
- 4040
- geradliniger Abschnitt straight line section
- 4141
- Scheitelpunkt vertex
- 4242
- geradliniger Abschnitt straight line section
- 4343
- geradliniger Abschnitt straight line section
- 4444
- Scheitelpunkt vertex
- 4545
- Scheitelpunkt vertex
- 4646
- Fliehkraftpendel centrifugal pendulum
- 4747
- Abschlusskante terminal edge
- 5050
- Hohlraum cavity
- 5151
- Hohlraum cavity
- 6060
- Pendelmasse pendulum mass
- 6161
- Pendelmasse pendulum mass
- 6262
- Schlitz slot
- 6363
- Schlitz slot
- 6464
- Bolzenelement bolt element
- 6565
- Aussparung recess
- 6666
- Aussparung recess
- 6767
- Fliehkraftpendel centrifugal pendulum
- 7070
- Aussparung recess
- 7171
- Aussparung recess
- 7272
- Aussparung recess
- 7373
- Aussparung recess
- 7474
- Bolzenelement bolt element
- 7575
- Geometrie geometry
- 7676
- Geometrie geometry
- 7777
- Bolzenelement bolt element
- 7878
- Aussparung recess
- 7979
- Aussparung recess
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 6427656 B1 [0003] US 6427656 B1 [0003]
- EP 0656488 A1 [0004] EP 0656488 A1 [0004]
- FR 1000629 A [0005] FR 1000629 A [0005]
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---|---|---|---|
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ID=53184534
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102014222118.8A Withdrawn DE102014222118A1 (en) | 2013-11-19 | 2014-10-29 | Monofilar centrifugal pendulum |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1000629A (en) | 1946-03-14 | 1952-02-14 | Improvements to devices intended to produce mechanical oscillations and, in particular, to dynamic oscillation dampers | |
EP0656488A1 (en) | 1993-11-26 | 1995-06-07 | Firma Carl Freudenberg | Torsional vibration damper |
US6427656B1 (en) | 1998-07-09 | 2002-08-06 | Daniel Drecq | Internal combustion engine including a means of reducing cyclic disturbances for low-speed running |
-
2014
- 2014-10-29 DE DE102014222118.8A patent/DE102014222118A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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