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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten, mit dessen Hilfe ein der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugt werden kann.
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Beispielsweise aus
DE 10 2008 059 297 A1 ist ein Fliehkraftpendel bekannt, bei dem eine über in entsprechenden Laufbahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse vorgesehen ist, die bei einer Drehzahlschwankung ein der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehzahlschwankung erzeugen kann.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Geräuschentwicklungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen geräuscharmen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem mit der Antriebswelle verbindbaren Trägerflansch, mindestens einer relativ zu dem Trägerflansch, insbesondere über Pendelbahnen, pendelbaren Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und einem fliehkraftbedingt nach radial außen elastisch verformbaren Arretierelement zum reibschlüssigen und/oder formschlüssigen Arretieren der Pendelmasse mit dem Trägerflansch unterhalb einer Grenzbetriebsdrehzahl.
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Die Grenzbetriebszahl liegt insbesondere oberhalb einer Drehzahl, bei der die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft der Gewichtskraft der Pendelmasse entspricht. Dadurch kann das Arretierelement bei einer niedrigen Drehzahl die Pendelmasse im Wesentlichen bewegungsfest festhalten, bevor die Pendelmasse bei einer noch weiter absinkenden Drehzahl schwerkraftbedingt die angreifende Fliehkraft überwinden kann und herunterfällt. Ein schwerkraftbedingtes Anschlagen der Pendelmasse sowie die damit verbundenen Geräuschemissionen und Bauteilbelastungen können mit Hilfe des Arretierelements vermieden werden. Wenn die Drehzahl des Fliehkraftpendels oberhalb der Grenzbetriebsdrehzahl so hoch ist, dass ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen der Pendelmasse nicht zu befürchten ist, kann das Arretierelement aufgrund der bei diesen Drehzahlen auf dem Arretierelement einwirkenden Fliehkräften automatisch gelöst werden und dadurch die Pendelmasse freigeben, so dass das Fliehkraftpendel seine Drehschwingungsdämpfungsfunktion ungestört von den Arretierelement ausführen kann. Durch das Arretierelement kann die Pendelmasse rechtzeitig vor einem geräuschbehafteten schwerkraftbedingten Herunterfallen festgehalten werden, so dass ein geräuscharmer Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe beispielsweise einer Primärmasse oder Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrads, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Insbesondere können mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise ist der Trägerflansch zwischen zwei Pendelmassen und/oder zwischen zwei Masseelementen einer Pendelmasse angeordnet. Alternativ kann die Pendelmasse zwischen zwei Flanschteilen des Trägerflanschs aufgenommen sein, wobei die Flanschteile beispielsweise Y-förmig miteinander verbunden sind.
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Das Arretierelement kann beispielsweise eine Haltekraft auf die Pendelmasse ausüben, die eine ausreichend hohe Reibung zwischen der Pendelmasse und einem anderen Bauteil bereitstellt, um ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen zu vermeiden. Es ist auch möglich, dass die Haltekraft die Gewichtskraft der Pendelmasse kompensieren kann. Besonders bevorzugt wirkt die Haltekraft des Arretierelements im Wesentlichen nach radial innen und ist der an der Pendelmasse angreifenden Fliehkraft entgegen gerichtet. Wenn die Drehzahl des Fliehkraftpendels unter die Grenzbetriebszahl abfällt, kann das Arretierelement gegen die nachlassende Fliehkraft der Pendelmasse die Pendelmasse allmählich nach radial innen drücken und in der radial innersten Position der Pendelmasse festhalten. Insbesondere wenn symmetrisch zu einer radial verlaufenden Symmetrieachse der Pendelmasse an zwei oder mehr Stellen von dem selben Arretierelement oder verschiedenen Arretierelementen eine nach radial innen gerichtete Haltekraft auf die Pendelmasse einwirkt, kann die Pendelmasse auch in der radial äußersten Nulllage, in welcher die Pendelmasse nicht um einen Schwingwinkel ausgelenkt ist, arretiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Arretierelement die Pendelmasse formschlüssig festhalten, beispielsweise indem ein Dorn in eine korrespondierende Öffnung eingreift und dadurch ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen der Pendelmasse blockiert.
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Insbesondere weist das Arretierelement einen unterhalb der Grenzbetriebsdrehzahl an der Pendelmasse mit einer Federkraft angreifenden Federarm zum Arretieren der Pendelmasse auf, wobei der Federarm oberhalb der Grenzbetriebsdrehzahl fliehkraftbeding von der Pendelmasse abhebbar ist. Der Federarm des Arretierelements kann mit einer definierten Federkraft auf die Pendelmasse einwirken, die eine ausreichende Haltekraft bereitstellt, um ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen der Pendelmasse zu verhindern. Unter Fliehkrafteinfluss kann dann die Federkraft des Federarms oberhalb der Grenzbetriebsdrehzahl automatisch überwunden werden, so dass sich das Arretierelement löst und die Pendelmasse frei gibt.
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Vorzugsweise ist die oberhalb der Grenzbetriebsdrehzahl an dem Federarm angreifende Fliehkraft zumindest mit einem Anteil der von dem Federarm unterhalb der Grenzbetriebsdrehzahl auf die Pendelmasse aufbringbaren Federkraft entgegen gerichtet. Dadurch kann die auf dem Arretierelement, insbesondere den Federarm des Arretierelements, angreifende Fliehkraft die von dem Federarm aufgebrachte Federkraft kompensieren und das Arretierelement lösen. Je nach Relativlage des Masseschwerpunkts des Arretierelements beziehungsweise des Federarms relativ zu einem Kontaktpunkt des Federarms, an dem die von der Federkraft des Federarms aufgebrachte Haltekraft in die Pendelmasse eingeleitet wird, können die Richtungen der Federkraft und der Fliehkraft zueinander versetzt und/oder unter einem Winkel zueinander ausgerichtet sein.
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Besonders bevorzugt ist der Federarm mit einer Fliehkraftmasse zur Bereitstellung einer die Federkraft des Federarms überwindenden Fliehkraft oberhalb der Grenzbetriebsdrehzahl verbunden. Mit Hilfe der Fliehkraftmasse kann eine ausreichende träge Masse bereit gestellt werden, die auch bei einer vergleichsweise geringen Drehzahl eine ausreichend hohe Fliehkraft ermöglicht, um eine vergleichsweise hohe Federkraft des Federarms überwinden zu können. Durch eine geeignete Auswahl der Masse der Fliehkraftmasse kann bei einer für ein bestimmtes Eigengewicht der Pendelmasse bemessenen Federkraft des Federarms eine gewünschte Grenzbetriebsdrehzahl, oberhalb der das Arretierelement fliehkraftbedingt automatisch löst, leicht eingestellt werden.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Masseschwerpunkt der Fliehkraftmasse zu einer durch eine Drehachse des Trägerflanschs und eine Kontaktstelle des Federarms an der Pendelmasse verlaufenden Radiallinie tangential versetzt positioniert ist oder auf dieser Radiallinie angeordnet ist. Bei einer Anordnung des Masseschwerpunkts auf der Radiallinie kann bei einer vergleichsweise geringen Masse der Fliehkraftmasse die Federkraft des Federarms überwunden werden. Bei einer zur Radiallinie versetzten Positionierung des Masseschwerpunkts kann leicht eine gegen die Federkraft erfolgende fliehkraftbedingte Schwenkbewegung des Federarms erfolgen, so dass der Federarm schnell um ein signifikantes Ausmaß von der Pendelmasse abheben kann.
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Vorzugsweise ist die Fliehkraftmasse einstückig mit dem Federarm ausgebildet, wobei die Fliehkraftmasse insbesondere durch einen aufgerollten Teil des Federarms ausgebildet ist. Die Fliehkraftmasse kann dadurch leicht hergestellt werden ohne ein separates Bauteil mit dem Federarm befestigen zu müssen. Insbesondere kann hierbei ausgenutzt werden, dass der Federarm aus einem deformierbaren Metallblech hergestellt sein kann. Durch das Aufrollen des Metallblechs kann leicht eine erhöhte Massekonzentration zur Ausbildung der Fliehkraftmasse geschaffen werden.
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Besonders bevorzugt ist das Arretierelement um eine im Wesentlichen tangential verlaufende Schwenkachse fliehkraftbedingt elastisch schwenkbar. Das Arretierelement kann dadurch unter Fliehkrafteinfluss in einen ansonsten ungenutzten Bauraum radial außerhalb eines Bewegungsbereichs der Pendelmasse positioniert sein. Insbesondere steht das Arretierelement in axialer Richtung von dem Trägerflansch ab, wobei das Arretierelement in radialer Richtung betrachtet von dem Trägerflansch und/oder der mindestens einen Pendelmasse zu einem Großteil, vorzugsweise vollständig, abgedeckt ist.
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Insbesondere greift das Arretierelement an mindestens zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Stellen unterhalb der Grenzbetriebsdrehzahl an der Pendelmasse an. Durch die Mehrzahl an Kontaktstellen, die insbesondere durch eine entsprechende Mehrzahl an Federarmen ausgebildet sind, kann eine entsprechend hohe gesamte Haltekraft auf die Pendelmasse aufgeprägt werden, die ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen der Pendelmasse leicht reibschlüssig verhindern kann. Insbesondere wenn symmetrisch zu einer radial verlaufenden Symmetrieachse der Pendelmasse an zwei oder mehr Stellen von dem selben Federarm oder verschiedenen Federarmen eine nach radial innen gerichtete Haltekraft auf die Pendelmasse einwirkt, kann die Pendelmasse auch in der radial äußersten Nulllage, in welcher die Pendelmasse nicht um einen Schwingwinkel ausgelenkt ist, arretiert werden.
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Vorzugsweise presst das Arretierelement die Pendelmasse unterhalb der Grenzbetriebsdrehzahl gegen den Trägerflansch und/oder eine Pendelbahn. Dadurch kann eine ausreichend große Kontaktfläche erhalten werden, um mit Hilfe der von dem Arretierelement aufgeprägten Haltekraft eine ausreichend hohe Reibung bereitzustellen, um ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen der Pendelmasse reibschlüssig zu sperren.
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Besonders bevorzugt ist das Arretierelement mit dem Trägerflansch befestigt, wobei insbesondere ein Federarm des Arretierelements durch eine Durchgangsöffnung des Trägerflanschs hindurchgeführt ist. Dadurch kann das Arretierelement mit der selben Nenndrehzahl rotieren, wie die Pendelmasse. Durch das Hindurchführen des Federarms durch die Durchgangsöffnung des Trägerflanschs kann innerhalb der axialen Erstreckung des Fliehkraftpendels ein besonders langer Federarm ausgebildet werden, der entsprechend leicht unter Fliehkrafteinfluss elastisch von der Pendelmasse weg geschwenkt werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht eines Fliehkraftpendels,
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2: eine schematische perspektivische Ansicht des Fliehkraftpendels aus 1 und
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3: eine schematische perspektivische Ansicht eines Arretierelements für das Fliehkraftpendel aus 1 und 2.
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Das in 1 und 2 dargestellte Fliehkraftpendel 10 weist einen Trägerflansch 12 auf, der beispielsweise mittelbar oder unmittelbar an einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors oder einem mit der Antriebswelle gekoppelten Zweimassenschwungrad angebunden werden kann. Mit dem Trägerflansch 12 sind Pendelmassen 14 relativ über in Pendelbahnen 16 geführten Laufrollen 18 pendelbar gekoppelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Trägerflansch 12 in axialer Richtung zwischen zwei mit einander verbundenen Pendelmassen 14 positioniert. Alternativ ist es möglich die Pendelmasse 14 in axialer Richtung zwischen zwei beispielsweise Y-förmig miteinander verbunden Flanschteilen des Trägerflanschs 12 zu positionieren. Mehrere Pendelmassen 14 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt mit dem Trägerflansch 12 verbunden.
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Mit dem Trägerflansch 12 ist ein im Querschnitt im Wesentlichen L-förmiges Arretierelement 20 verbunden. Das Arretierelement 20 ist radial außerhalb zu der Pendelmasse 14 positioniert. Das Arretierelement 20 weist einen durch eine in axialer Richtung verlaufende Durchgangsöffnung 22 des Trägerflanschs 12 hindurchgeführten Federarm 24 auf, der unterhalb einer Grenzbetriebsdrehzahl mit einer Federkraft gegen die Pendelmasse 14 drücken kann. Der Federarm 24 ist an seinem von dem Trägerflansch 12 abstehenden Ende aufgerollt, so dass sich durch diese Masseanhäufung eine einstückig mit dem Federarm 24 ausgebildete Fliehkraftmasse 26 ergibt, die im Wesentlichen in radialer Verlängerung der Fliehkraftmasse 26 positioniert ist. Oberhalb der Grenzbetriebsdrehzahl wirkt eine so hohe Fliehkraft auf die Fliehkraftmasse 26, dass die von dem Federarm aufgebrachte Federkraft überwunden werden kann und ein Kontakt des Federarms 24 mit der Pendelmasse 14 aufgehoben werden kann. Die Pendelmasse 14 kann sich dadurch oberhalb der Grenzdrehzahl ohne ein Arretieren und Klemmen des Arretierelements 20 relativ zum Trägerflansch 12 frei bewegen. Da der Federarm 24 an der einen Axialseite des Trägerflansches 12 befestigt ist und durch die Durchgangsöffnung 22 hindurchgeführt ist, ergibt sich ein entsprechend großer Hebelarm zwischen der Fliehkraftmasse 26 und der Befestigung des Arretierelements 20 mit dem Trägerflansch 12, so dass das Arretierelement 20 leicht um eine tangential verlaufende Schwenkachse elastisch verschwenkt werden kann und über eine signifikante Wegstrecke von der Pendelmasse 14 abheben kann.
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Wie in 3 dargestellt kann das Arretierelement 20 mehrere von einer mit dem Trägerflansch 12 befestigten Basis 28 abstehende Federarme 24 aufweisen, die insbesondere zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Kontaktstellen für die selbe Pendelmasse 14 ausbilden können. Besonders bevorzugt sind für jede Pendelmasse 14 mindestens zwei Arretierelemente 20 vorzugsweise mit jeweils mindestens zwei ausgebildeten Kontaktstellen vorgesehen. Dadurch kann die Pendelmasse 14 unterhalb der Grenzbetriebsdrehzahl leicht in der radial äußeren Nulllage arretiert werden und ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fliehkraftpendel
- 12
- Trägerflansch
- 14
- Pendelmassen
- 16
- Pendelbahn
- 18
- Laufrolle
- 20
- Arretierelement
- 22
- Durchgangsöffnung
- 24
- Federarm
- 26
- Fliehkraftmasse
- 28
- Basis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059297 A1 [0002]
