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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Drehschwingungsdämpfer, auch Torsionsschwingungsdämpfer genannt, sind im Stand der Technik vielfältig bekannt. Dabei sind auch solche Drehschwingungsdämpfer bekannt geworden, bei welchen eine Fliehkraftpendelvorrichtung eingesetzt wird, bei welchen an einem Flansch Fliehgewichte verlagerbar angeordnet sind, welche bei Drehschwingungen Energie aufnehmen und zeitversetzt wieder abgeben, so dass die Drehschwingung dadurch gedämpft bzw. getilgt wird. Dabei sind die an dem Flansch verlagerbar angeordneten Fliehgewichte mittels Rollenelementen an dem Flansch verlagerbar angeordnet, wobei sowohl der Flansch als auch das jeweilige Fliehgewicht Führungsbahnen aufweisen, in welche die Rollenelemente als Lagerelemente eingreifen.
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Insbesondere beim Startverhalten des Verbrennungsmotors zeigen sich aufgrund der noch nicht sehr hohen Drehzahlen und der damit noch reduzierten Fliehkraft stoßartige Bewegungen der Fliehgewichte, welche zu unangenehmen Geräuschen führen können.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehschwingungsdämpfer zu schaffen, welcher hinsichtlich der im Stand der Technik bekannten Geräuschentwicklungen verbessert ist.
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Die Aufgabe der Erfindung zum Drehschwingungsdämpfer wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, wie insbesondere ein Fliehkraftpendel, mit zumindest einem Flansch, welcher mit dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, mit einer Mehrzahl von Fliehgewichten, welche an dem Flansch verlagerbar angeordnet sind, wobei Rollenelemente vorgesehen sind zum verlagerbaren Lagern der angeordneten Fliehgewichte an dem zumindest einen Flansch, wobei der zumindest eine Flansch und die Fliehgewichte Führungsbahnen aufweisen zur Aufnahme der Rollenelemente zum Lagern und Führen der Fliehgewichte an dem zumindest einen Flansch, wobei zumindest ein Biegefederelement vorgesehen ist, welches sich an einer Mehrzahl von Fliehgewichten abstützt und eine Kraftwirkung in radialer Richtung auf das jeweilige Fliehgewicht ausübt. Dadurch werden die Fliehgewichte auch bei geringen Fliehkräften nach radial außen an die Rollenelemente gedrückt und die Rollenelemente werden an die Führungsbahnen gedrückt, so dass keine stoßartigen Bewegungen entstehen. Des Weiteren sorgt diese Kraftwirkung auch zwischen benachbarten Fliehgewichten zu deren Zentrierung, was die Gefahr von Bauteilbeschädigungen und Geräuschen aufgrund von Kollisionen zweier benachbarter Fliehgewichte reduziert.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Biegefederelement als ringförmiges Federelement ausgebildet ist, welches sich an den angeordneten Fliehgewichten im radial inneren Bereich abstützt. Dabei kann das ringförmige Element als offener oder als geschlossener Ring ausgebildet sein. Dabei ist es durchaus vorteilhaft, wenn das ringförmige Element aus Blech oder Draht gefertigt ist.
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Alternativ ist es auch vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Biegefederelementen vorgesehen ist, wobei die jeweilige Biegefeder als zweiarmiges Biegefederelement mit zwei Federarmen ausgebildet ist, wobei sich jeder der beiden Federarme an einem zweier benachbarter Fliehgewichte abstützt. Dadurch stützt sich das Federelement somit an den beiden benachbarten Fliehgewichten ab und zentriert diese und beaufschlagt diese in radialer Richtung, um Geräusche beim Anfahren etc. zu vermeiden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fliehgewichte radial innen einen Absatz aufweisen, an welchem sich jeweils ein Federarm des Biegefederelements in Umfangsrichtung abstützt oder an welchem sich das ringförmige Federelement in radialer Richtung abstützt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Fliehkraftpendels in einer ersten Betriebssituation mit geringerer Drehzahl,
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2 eine schematische Darstellung eines Fliehkraftpendels in einer zweiten Betriebssituation mit höherer Drehzahl,
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3 eine schematische Darstellung eines weiteren Fliehkraftpendels,
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4 eine schematische perspektivische Darstellung des weiteren Fliehkraftpendels in einem Zweimassenschwungrad, und
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5 eine schematische Seitenansicht des weiteren Fliehkraftpendels in einem Zweimassenschwungrad.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Drehschwingungsdämpfer 1, der als Fliehkraftpendel ausgebildet ist, in einem Betriebszustand bei geringen Drehzahlen. Der Drehschwingungsdämpfer weist einen Flansch 2 auf, an welchem eine Mehrzahl von Fliehgewichten 3 verlagerbar angeordnet sind.
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Dabei können die Fliehgewichte 3 einseitig an einem Flansch 2 oder beiderseits eines Flanschs 2 oder zwischen zwei Flanschen 2 angeordnet sein. In 1 sind nur die Fliehgewichte 3 auf einer Seite eines Flanschs 2 gezeigt, was jedoch keine Beschränkung des Schutzumfangs auf dieses Ausführungsbeispiel darstellen soll. Bei der Anordnung zweier benachbart zueinander angeordneter Fliehgewichte 3 auf beiden Seiten des Flanschs, können diese beispielsweise mittels eines Nietelements miteinander verbunden sein.
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Die 1 zeigt eine Teilansicht eines Fliehkraftpendels 1. Der in 1 gezeigte Flansch 2 kann beispielsweise radial innen an einem Element des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs befestigt werden, um Drehschwingungen im Antriebsstrang dämpfen zu können. Hierzu kann der Flansch 2 radial innen einen Ringbereich 4 aufweisen, in welchem Befestigungsöffnungen zur Verbindung, wie insbesondere zur Vernietung, des Flanschs mit dem Antriebsstrang oder einem Element davon vorgesehen sind.
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Die Fliehgewichte 3 sind ringsegmentförmig ausgebildet und weisen jeweils Führungsbahnen 5 auf, in welchen Rollenelemente 6 aufgenommen sind. Auch der Flansch 2 weist dazu korrespondierende Führungsbahnen 7 auf, welche jeweils ein Rollenelement 6 aufnehmen. Das Rollenelement 6 weist dabei üblicherweise einen mittleren Bereich und zwei Endbereiche auf. Der Flansch 2 mit seiner ersten Führungsbahn 7 nimmt das Rollenelement 6 mit seinem mittleren Bereich auf, wobei die Fliehgewichte 3 das Rollenelement 6 in ihren Führungsbahnen 5 an den Endbereichen des Rollenelements aufnehmen. Dabei kann der mittlere Bereich des Rollenelements 6 einen größeren Durchmesser aufweisen als die Durchmesser der Endbereiche. Zwischen dem mittleren Bereich und den Endbereichen kann das Rollenelement 6 nach radial außen vorstehende Borde aufweisen, welche dazu dienen, das Rollenelement 6 relativ zum Flansch 2 zu zentrieren.
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Die Fliehgewichte 3 sind mit ihren Führungsbahnen 5 derart ausgebildet, dass die Führungsbahnen 5 so dimensioniert sind, dass die Endbereiche der Rollenelemente 6 mit ihrem Durchmesser aufgenommen werden können. Die Fliehgewichte 3 sind in einer kreisförmigen Anordnung angeordnet. Dreht sich der Flansch um seine Drehachse 8, so treibt die Fliehkraft die Fliehgewichte nach radial außen. Die Drehachse 8 definiert auch die diesbezüglichen Richtungen, wie die radiale Richtung, die axiale Richtung als auch die Umfangsrichtung.
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Gemäß 1 sind im Wesentlichen im radial inneren Bereich der Fliehgewichte 3 Federelemente als Biegefederelemente 9 vorgesehen, welche sich an zwei benachbarten Fliehgewichten 3 abstützen. Die Biegefederelemente 9 sind als zweiarmige Elemente ausgebildet, mit zwei Federarmen 10, die seitlich voneinander abstehen. Die Fliehgewichte 3 weisen radial innen einen Vorsprung 11 auf, an welchem sich jeweils seitlich ein Absatz 12 bildet. An diesem Absatz 12 legen sich die Enden der Federarme 10 an und übertragen eine Kraft in radialer Richtung nach radial außen und in Umfangsrichtung auf das Fliehgewicht 3.
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Die Biegefederelemente 9 sind etwa lang gestreckt und weisen einen stumpfen Winkel zwischen den beiden Federarmen 10 auf. Die lang gestreckte Form der Biegefederelemente 9 hat Vorteile für die Kraftwirkung. Die Masseverteilung der Federelemente selbst bewirkt eine Drehzahlabhängigkeit. Bei geringen Drehzahlen, wie im Stillstand, beim Anlassen oder beim Stoppen, wirken auf die Federn geringere Fliehkräfte und die Federn können so in der Art eines Kniehebels mit relativ hoher Kraft jeweils auf die Fliehgewichte wirken.
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Die Anordnung der Biegefederelemente 9 radial innerhalb der Fliehgewichte 3 hat den Vorteil, dass die Fliehgewichte 3 kaum beeinflusst werden und im Wesentlichen unverändert bleiben können und Länge, Breite, Masse und/oder Schwerpunktsabstand im Wesentlichen unverändert bleiben können.
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Die 2 zeigt die Anordnung eines Fliehkraftpendels 1 der 1 bei höherer Drehzahl und unter stärkerer Fliehkrafteinwirkung.
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Bei höheren Drehzahlen, also im Normalbetrieb des Antriebsstrangs, bewirken die Fliehkräfte auf die Eigenmasse der Biegefederelemente 9 eine Art Ausknickung, der Schwerpunkt der Biegefederelemente 9 wandert nach radial außen. Die Kraftwirkung der Biegefederelemente 9 auf die Fliehgewichte 3 nimmt ab und es könnte sogar ein Spiel an den Anbindungen zwischen Federarm 10 und Fliehgewicht 3 entstehen. Bei Annäherung zweier Fliehgewichte 3 zueinander ist dennoch eine Federwirkung möglich.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drehschwingungsdämpfers 20n als Fliehkraftpendel, bei welchem die Elemente bis auf die Federelemente gleich ausgebildet sind, wie in den 1 und 2 gezeigt.
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Das Federelement 21 ist als Biegefederelement mit ringförmiger Gestalt dargestellt. Das ringförmige Biegefederelement 21 ist dabei als geschlossener Ring ausgebildet. Es kann jedoch alternativ auch als offener Ring ausgebildet sein. Der Biegefederring 21 kann vorteilhaft aus Blech oder Draht hergestellt sein. Vorteilhaft besitzt er eine bereits vorgewellte Form, wie sie in 3 gezeigt ist. Alternativ kann die Form auch rund sein, wobei der Biegefederring sich dann beim Einsetzen in das Fliehkraftpendel 20 eine gewellte Form einnimmt.
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Durch die Anlage des Biegefederelements 21 radial innen an den Fliehgewichten 3 wird eine radiale Vorspannkraft auf die Fliehgewichte 3 bewirkt. Diese Vorspannkraft reicht aus, um auch bei geringen Drehzahlen oder Stillstand das reguläre Anliegen der Fliehgewichte 3 an den Rollenelementen zu bewirken.
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Der Federring des Biegefederelements 21 kann an den Anlagestellen der Fliehgewichte auch fest mit den Fliehgewichten 3 verbunden sein oder alternativ nur dort anliegen. Dazu weisen die Fliehgewichte vorteilhaft die Vorsprünge 11 auf.
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Bei einer Annäherung zweier Fliehgewichte aufeinander zu, wird durch die Federkraft eine entsprechende Gegenkraft bewirkt.
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Es ist aber auch möglich, dass der Federring des Biegefederelements 21 an den Innenseiten der Fliehgewichte 3 nur anliegt und gegebenenfalls in einer Führung verschiebbar gehalten ist. Durch die optionale Ausformung der Wellung des Federrings 21 kann eine Krafttendenz gegeben werden, so dass sich alle Fliehgewichte in gleichem, regelmäßigem Abstand befinden. Weicht ein Fliehgewicht 3 von dieser Position ab, so bewirkt dies durch die Radialkraft an der Kontaktstelle eine Reibung. Wenn sich alle Fliehgewichte 3 bewegen, wird sich durch die Mehrzahl der gleichbewegten Fliehgewichte 3 auch die Drehrichtung des Federrings 21 ergeben. Einzelne Fliehgewichte 3, die von dieser Bewegung abweichen, werden durch die jeweilige Reibkraft zu einer Gleichbewegung erregt.
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Die 4 und 5 zeigen die Anordnung des Fliehkraftpendels 20 in einem Schwungrad 25. Dabei sind die Fliehgewichte 3 mit dem Federelement 21 radial innerhalb des Anlasserzahnkranzes 26 angeordnet. Die Details ergeben sich aus der 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer, Fliehkraftpendel
- 2
- Flansch
- 3
- Fliehgewicht
- 4
- Ringbereich
- 5
- Führungsbahn
- 6
- Rollenelement
- 7
- Führungsbahn
- 8
- Drehachse
- 9
- Biegefederelement
- 10
- Federarm
- 11
- Vorsprung
- 12
- Absatz
- 20
- Drehschwingungsdämpfer, Fliehkraftpendel
- 21
- Biegefederelement
- 25
- Schwungrad
- 26
- Anlasserzahnkranz
