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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Tilgung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, mit einer ein- oder mehrteiligen Trägereinrichtung und mehreren bezüglich einer Drehachse der Fliehkraftpendeleinrichtung umfänglich verteilten Pendeleinheiten mit je einer Pendelmasse, wobei die Pendelmasse jeder der Pendeleinheiten mittels mindestens einer Laufrolle dieser Pendeleinheit an der Trägereinrichtung relativ zu dieser entlang einer Pendelbahn mit Umfangs- und Radialanteil bewegbar angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung.
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In den Brennräumen der Brennkraftmaschine laufen Verbrennungsvorgänge ab, die durch ihre bauartbedingte Betriebsweise ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf die den Antriebsstrang antreibende Kurbelwelle übertragen. Infolgedessen treten Dreh- oder Torsionsschwingungen auf, zu deren Dämpfung sogenannte Drehschwingungsdämpfer und/oder Drehschwingungstilger eingesetzt werden. Drehschwingungsdämpfer sind beispielsweise in Kupplungsscheiben einer Reibungskupplung oder in solchen Zweimassenschwungrädern integriert. Eine besondere Bauform eines Drehschwingungstilgers ist die Fliehkraftpendeleinrichtung, bei dem Pendelmassen auf Pendelbahnen mit Umfangs- und Radialanteil verlagerbar angeordnet sind, sodass die Pendelmassen bei Drehschwingungen unterschiedliche Radien einnehmen und damit das Trägheitsmoment des die Pendelmassen aufnehmenden Bauteils erhöht und das Bauteil damit kurzzeitig abgebremst wird. Fliehkraftpendeleinrichtungen werden zumeist in einem Zweimassenschwungrad oder mit einer Kupplungseinheit einer Reibungskupplung im Antriebsstrang verbaut.
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Die
DE 10 2006 028 556 A1 zeigt eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Tilgung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs sowie eine als Zweimassenschwungrad ausgebildete Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer solchen Fliehkraftpendeleinrichtung in dem entsprechenden Antriebsstrang. Die Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst eine einteilige, kreisringförmige Trägereinrichtung und mehrere an der Trägereinrichtung angeordnete Pendeleinheiten mit je einer Pendelmasse, wobei die Pendelmassen entlang von Pendelbahnen mittels Kulissenführungen mit Umfangs- und Radialanteil verlagerbar angeordnet sind. Im Innenbereich weist die Trägereinrichtung einen zentralen Flanschbereich auf.
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Die Pendelmassen werden zur Erreichung einer hohen Wirksamkeit auf einem relativ großen Radius (Schwerpunktabstand zur Drehachse des Antriebsstranges beziehungsweise der Fliehkraftpendeleinrichtung) der Trägereinrichtung angeordnet. Bei einigen Anwendungen ist der zur Verfügung stehende Bauraum an dieser Stelle nicht groß genug. Weiterhin können sich unter Umständen Festigkeitsprobleme ergeben.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Fliehkraftpendeleinrichtung und eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer entsprechenden Fliehkraftpendeleinrichtung anzugeben, bei denen diese Fliehkraftpendeleinrichtung robust ausgeführt ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Bei der erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung ist vorgesehen, dass bei jeder der Pendeleinheiten (i) die Pendelmasse auf einer der mindestens einen Laufrolle gegenüber liegenden Seite der Drehachse der Fliehkraftpendeleinrichtung positioniert ist. und (ii) ein Zwischenelement zwischen der mindestens einen Laufrolle und der Pendelmasse angeordnet ist, wobei dieses Zwischenelement zusätzlich an der Trägereinrichtung oder an einem auf der Drehachse angeordneten Achselement gelagert ist.
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Die erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung hat den Vorteil, dass sie im Vergleich zum herkömmlichen Fliehkraftpendel eine robustere Wirkung der Fliehkräfte (auf die Trägereinrichtung) ermöglicht. Diese robustere Lösung wird durch eine Übertragung der Wirkung der auf die Pendelmassen wirkenden Fliehkräfte auf die entsprechenden Laufrollen erreicht, wobei die Laufrollen – da sie bezüglich der Drehachse auf der gegenüberliegenden Seite liegen – nach innen auf die Trägereinrichtung gepresst werden. Die gewünschte Bewegung der Pendelmassen wird durch die Lagerung des Zwischenelements der jeweiligen Pendeleinheit erreicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen mindestens zwei der Pendeleinheiten einen umfänglichen Überlapp in einer Ebene senkrecht auf der Drehachse auf. Dadurch wird der vorhandene Bauraum der Fliehkraftpendeleinrichtung optimal genutzt ohne dass die Pendeleinheiten in unterschiedlichen Ebenen liegen müssen.
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Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Pendelmasse zumindest einer der Pendeleinheiten einen Teil einer anderen der Pendelmassen in einem Umfangsbereich radial übergreift. Insbesondere übergreifen die Pendelmassen jeder der Pendeleinheiten einen Teil einer jeweils benachbarten Pendelmasse in einem Umfangsbereich radial.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung laufen die Laufrollen der Pendeleinheiten entlang von Laufbahnen, die in oder an der Trägereinrichtung ausgebildet sind. Die Laufbahnen können beispielsweise von den Innenseiten entsprechender Kulissenausnehmungen in der Trägereinrichtung gebildet sein. Insbesondere laufen die Laufrollen der Pendeleinheiten jedoch entlang von Laufbahnen, die am Außenumfang der Trägereinrichtung ausgebildet sind.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist über den Umfang der Trägereinrichtung verteilt eine Mehrzahl von aufeinander folgenden Laufbahnen vorgesehen, wobei die Anzahl der Laufbahnen einem Vielfachen der Gesamtzahl der Laufrollen der Fliehkraftpendeleinrichtung entspricht. Bei allzu großen Schwingwinkeln (aufgrund hoher Wechselmomente) werden die Pendeleinheiten automatisch auf die nächstfolgende Laufbahn umgestellt, d.h. die Fliehkraftpendeleinrichtung kommt ohne Endanschläge für die Laufrollen aus.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass zumindest ein Teil einer jeden der Pendelmassen gegenüber dem Außenumfang der Trägereinrichtung radial weiter außen angeordnet ist.
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Prinzipiell ist es möglich, dass die das Schwingen ermöglichenden Schwenkachsen der einzelnen Pendeleinheiten in der Nähe der Drehachse – beabstanded parallel zu dieser – verlaufen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform fallen die Schwenkachsen der Pendeleinheiten jedoch im Wesentlichen mit der Drehachse der Fliehkraftpendeleinrichtung zusammen.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trägereinrichtung scheibenartig ausgebildet.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jedes der Zwischenelemente zwei Teilelemente aufweist, mit denen es die Trägereinrichtung beidseitig umgreift. Alternativ kann aber auch die Trägereinrichtung als Anordnung mit zwei parallel angeordneten Scheiben ausgebildet sein, sodass die beiden Scheiben das einteilig ausgebildete Zwischenelement beidseitig umgreifen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Zwischenelement stabförmig ausgebildet. Ein solches stabförmiges Zwischenelement kann auch als Hängestange bezeichnet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jede Pendeleinheit eine Anordnung aus der Pendelmasse, einem Lagerabschnitt zur Lagerung mindestens einer der Laufrollen sowie dem zwischen dem Lagerabschnitt und der Pendelmasse angeordneten Zwischenelement auf. Pendelmasse, Lagerabschnitt und Zwischenelement sind jeweils im Wesentlichen stabförmig ausgebildet. Die Anordnung aus diesen drei Elementen hat bei allen Pendeleinheiten insbesondere eine Z-förmige Gestalt.
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Bei der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung mit Fliehkraftpendeleinrichtung ist vorgesehen, dass die Fliehkraftpendeleinrichtung als vorstehend genannte Fliehkraftpendeleinrichtung ausgebildet ist.
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Die gängigen Ausführungsformen und die generelle Funktion von Drehmomentübertragungseinrichtungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sind aus einer Vielzahl von Patentanmeldungen und anderen Dokumenten der Anmelderin bekannt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung ist vorgesehen, dass diese Drehmomentübertragungseinrichtung eine Drehschwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere ein Zweimassenschwungrad, aufweist, wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung an dieser Drehschwingungsdämpfungseinrichtung angeordnet ist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung ist insbesondere eine Reibungskupplung.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Tilgung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
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2: eine Darstellung eines Teils der Fliehkraftpendeleinrichtung teilweise entlang der Ebene A-A aus 1 geschnitten.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Fliehkraftpendeleinrichtung 10 zur Tilgung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Diese Fliehkraftpendeleinrichtung 10 weist eine um eine Drehachse 12 mittels eines Achselements 14 drehbar gelagerte Trägereinrichtung 16, sowie mehrere (im gezeigten Beispiel zwei) Pendeleinheiten 18, 18‘ auf. Die Pendeleinheiten 18, 18‘ sind mittels je einer Laufrolle 20 an der Trägereinrichtung 12 relativ zu dieser entlang einer Pendelbahn mit Umfangs- und Radialanteil bewegbar angeordnet. Die Laufrolle 20 einer jeden Pendeleinheit 18, 18‘ rollt dazu auf einer jeweiligen Laufbahn 22 ab, wobei diese Laufbahnen 22 von der Trägereinrichtung 16 gebildet werden. Jede dieser Laufbahnen 22 ist im gezeigten Beispiel an einem Umfangsabschnitt des Außenumfangs 24 der Trägereinrichtung 12 ausgebildet. Dabei ist, über den Umfang der Trägereinrichtung 12 verteilt, eine Mehrzahl von aufeinander folgenen Laufbahnen 22 angeordnet, wobei die Anzahl der Laufbahnen 22 einem vielfachen der Gesamtzahl der Laufrollen 20 der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 entspricht.
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Somit stützt sich jede der Pendeleinheiten 18, 18‘ über die entsprechende Laufrolle 20 an der Trägereinrichtung 12 ab und ist somit in diesem Bereich an der Trägereinrichtung 12 gelagert. Alternativ könnten die Laufbahnen 22 auch durch die Innenseite einer Kulissenausnehmung in der Trägereinrichtung 12 gegeben sein.
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Jede der (beiden) Pendeleinheiten 18, 18‘ weist eine Pendelmasse 26, einen Lagerabschnitt 28 zur Lagerung der entsprechenden Laufrolle 20 sowie ein zwischen dem Lagerabschnitt 28 und der Pendelmasse 22 angeordnetes Zwischenelement 30 auf, das den Lagerabschnitt (und somit die Laufrolle 16) mit der Pendelmasse 26 mechanisch verbindet. In der schematischen Darstellung der 1 sind Lagerabschnitt 28, Zwischenelement 30 und Pendelmasse 26 jeweils im Wesentlichen stabförmig ausgebildet. Die Anordnung aus diesen drei Elementen 26, 28, 30 hat bei allen (beiden) Pendeleinheiten 18, 18‘ eine Z-förmige Gestalt. Das stabförmige Zwischenelement 30 kann dabei auch als Pendelstange oder Hängestange bezeichnet werden. Der Schwerpunkt 32, 32‘ einer jeden Pendeleinheit 18, 18‘ liegt im gezeigten Beispiel versetzt zu der Verlängerung seines stabförmigen Zwischenelements 30 radial unterhalb seiner Pendelmasse 26. Die Anzahl der Pendeleinheiten 18, 18‘ sowie die Form der Pendelmassen 26, der Lagerabschnitte 28 und der Zwischenelemente 30 kann – je nach Platz und Bedarf – variieren. Aufgrund der Unwuchtproblematik sind jedoch immer mehrere Pendeleinheiten 18, 18‘ und somit mehrere Pendelmassen 26 vorgesehen.
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Bei jeder der Pendeleinheiten 18, 18‘ ist die Pendelmasse 26 auf einer der entsprechenden Laufrolle 20 gegenüberliegenden Seite der Drehachse 14 positioniert. Weiterhin ist das Zwischenelement 28 jeder Pendeleinheit 18, 18‘ zusätzlich an dem auf der Drehachse 14 angeordneten Achselement 16 gelagert. Somit ist eine jede der Pendeleinheiten 18, 18‘ in diesem Bereich ebenfalls gelagert. Es ergeben sich also für jede der Pendeleinheiten 18, 18‘ zwei Lagerungspunkte. Alternativ zu der Lagerung am Achselement 16 kann das Zwischenelement 30 aber auch über ein (nicht gezeigtes) spielbehaftetes Schwenklager trägerfest gelagert sein. Die Schwenkachse der jeweiligen Pendeleinheit 18, 18‘ verläuft in der Nähe der Drehachse 14 der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 oder fällt mit der Drehachse 14 der Fliehkraftpendeleinrichtung zusammen.
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Die Trägereinrichtung 12 dient gleichzeitig zur Führung jeder der Pendelmassen 26 in einer Schwenkebene (die hier in der Papierebene liegt) entlang der jeweiligen Pendelbahn mit Umfangs- und Radialanteil dieser Pendelmasse 26. Dazu kann beispielsweise eine einzelne, als scheibenartiger Trägerflansch ausgebildete Trägereinrichtung 12 vorgesehen sein. Jedes der Zwischenelemente 30 weist dann beispielsweise zwei Teilelemente auf, mit denen das Zwischenelement 30 die Trägereinrichtung 12 beidseitig umgreift. Alternativ kann aber auch die Trägereinrichtung 12 als Anordnung mit zwei parallel angeordneten Trägerflanschelementen ausgebildet sein, sodass die beiden Trägerflanschelemente das einteilig ausgebildete Zwischenelement 30 beidseitig umgreifen.
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Die beiden Pendeleinheiten 18, 18‘ weisen in zwei Umfangsbereichen 34, 36 einen umfänglichen Überlapp in einer Ebene senkrecht auf der Drehachse 14 auf. Dazu übergreift die jeweilige Pendelmasse 26 jeder der beiden Pendeleinheiten 18, 18‘ einen Teil, nämlich einen Teil des Lagerabschnitts 28 und einen Teil des Zwischenelements 30 der jeweils anderen Pendeleinheit 18‘, 18 in einem der Umfangsbereiche 34, 36 radial.
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Es ergeben sich die folgenden Vorteile:
Die erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung 10 ist im Vergleich zum herkömmlichen Fliehkraftpendel wesentlich robuster. Diese robustere Lösung wird durch eine Übertragung der Wirkung der auf die jeweilige Pendelmasse 26 wirkenden Fliehkräfte auf die entsprechende Laufrolle 20 der Pendeleinheit 16 erreicht, wobei die Laufrolle 20 – da sie bezüglich der Drehachse 14 auf der gegenüberliegenden Seite der Pendelmasse 26 liegt – nach innen auf die Trägereinrichtung 12 gepresst werden.
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Da, über den Umfang der Trägereinrichtung 12 verteilt, eine Mehrzahl von aufeinander folgene Laufbahnen 22 angeordnet ist und die Anzahl der Laufbahnen 22 einem vielfachen der Gesamtzahl der Laufrollen 20 der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 entspricht, werden die Pendeleinheiten 18, 18‘ bei übergroßen Schwingwinkeln (aufgrund höherer Wechselmomente) automatisch auf die nächstfolgende Laufbahn 22 umgestellt, d.h. die Fliehkraftpendeleinrichtung 10 kommt ohne Endanschläge für die Laufrollen 20 aus.
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Insgesamt ist die Anzahl der Bestandteile der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 gegenüber herkömmlichen Fliehkraftpendeleinrichtungen erheblich reduziert – die Fliehkraftpendeleinrichtung 10 besteht im einfachsten Fall aus nur vier Teilen.
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Durch den umfänglichen Überlapp der Pendeleinheiten 18, 18‘ wird der vorhandene Bauraum der Fliehkraftpendeleinrichtung 10 besser genutzt.
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Die Pendeleinheiten 18, 18‘ können voneinander unabhängig gelagert sein oder über mindestens eine Koppeleinrichtung 38 miteinander gekoppelt pendelnd gelagert sein. Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer entsprechenden Koppeleinrichtung 38 zur Kopplung der Pendelbewegung der Pendeleinheiten 18, 18‘ der Fliehkraftpendeleinrichtung 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Koppeleinrichtung 38 als Führung realisiert. Diese Führung ist durch einen spielbehafteten Nut-und-Feder-Formschluss zwischen den Zwischenelementen 30 der Pendeleinheiten 18, 18‘ gegeben. Es ergibt sich dabei also keine starre Verbindung zwischen den Pendeleinheiten 18, 18‘.
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Alternativ kann die mindestens eine Koppeleinrichtung 38 jedoch auch zwischen anderen Komponenten 26, 28, 30 der Pendeleinheiten 18, 18‘ wirken. Beispielsweise kann am freien Ende einer jeden der Pendelmassen 26 eine (hier nicht gezeigte) Hakenstruktur ausgebildet sein, die das freie Ende der bzw. einer jeweils anderen Pendeleinheit 18‘, 18 spielbehaftet hinter- bzw. umgreift und so einen deutlich größeren Pendelausschlag der einen Pendeleinheit 18, 18‘ gegenüber dem der anderen Pendeleinheit 18‘, 18 durch Mitnahme unterbindet. Alternativ kann die mindestens eine Koppeleinrichtung 38 auch durch (hier nicht gezeigte) Dämpferelemente realisiert sein, die zwischen den Komponenten 26, 28, 30 der unterschiedlichen Pendeleinheiten 18, 18‘ angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 12
- Trägereinrichtung
- 14
- Drehachse
- 16
- Achselement
- 18,
- Pendeleinheit
- 18‘
- Pendeleinheit
- 20
- Laufrolle
- 22
- Laufbahn
- 24
- Außenumfang
- 26
- Pendelmasse
- 28
- Lagerabschnitt
- 30
- Zwischenelement
- 32
- Schwerpunkt (Pendeleinheit)
- 32‘
- Schwerpunkt (Pendeleinheit)
- 34
- Umfangsbereich
- 36
- Umfangsbereich
- 38
- Koppeleinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028556 A1 [0003]
