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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Pendelmassenträger und an diesem entlang einer vorgegebenen Pendelbahn pendelfähig aufgenommen, über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen sowie einem radial innerhalb der Pendelmassen an dem Pendelmassenträger angeordneten, aus einem Elastomer gebildeten Dämpfungselement.
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Fliehkraftpendel sind zur Vermeidung beziehungsweise Reduzierung von Torsionsschwingungen in verbrennungsmotorgetriebenen Kraftfahrzeugantriebssträngen vorgesehen. Beispielsweise kann ein derartiges Fliehkraftpendel in einen Drehschwingungsdämpfer, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, eine Kupplungsscheibe oder dergleichen integriert sein oder direkt an einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder an einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes montiert sein. Beispielsweise ist aus der
WO 2015/058766 A1 ein Fliehkraftpendel zur Reduktion der Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang eines Personenkraftwagens bekannt. Das Fliehkraftpendel weist über den Umfang verteilt angeordnete Pendelmassen auf, die mittels Pendelrollen an einem aus zwei Scheibenteilen gebildeten Pendelmassenträger aufgenommen sind, wobei die Pendelrollen jeweils auf Laufbahnen der Scheibenteile und der Pendelmassen geführt werden. Die Pendelmassen können im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen entlang ihrer Laufbahnen ausführen, wenn sie von Momentenschwankungen eines Verbrennungsmotors angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung der Momentenschwankungen Energie entzogen und wieder zugeführt, so dass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt. Das Fliehkraftpendel wirkt hierbei als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann die Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich erzielt werden.
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Bei Zuständen mit sehr hoher Anregung des Verbrennungsmotors und niedriger Drehzahl können die Pendelmassen gegen die Begrenzung ihrer Laufbahn aufschlagen. Die Stöße verursachen unerwünschte und von Fahrzeuginsassen oder von Außenstehenden als unangenehm- und störend empfundene Geräusche.
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Zur Reduktion dieser Geräusche wird in der
WO 2015/058766 A1 radial zwischen den Pendelmassen und den Scheibenteilen ein ringförmiges Dämpfungselement aus Elastomer eingesetzt, das die Stöße der Pendelmasse gegen die Bahnbegrenzung und gegen Scheibenteile dämpft. Das Dämpfungselement ist hierbei zwischen die Scheibenteile eingeklemmt. Das Dämpfungselement ist aus elastischem Material gebildet und dehnt sich bei hohen Drehzahlen aus, wobei es seine Einbaulage verlassen kann. Desweiteren kann die Berstfestigkeit des Dämpfungselements nicht ausreichend sein.
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Aus der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2014 211 740.2 ist zur Verbesserung der Berstfestigkeit ein ringförmiges Dämpfungselement mit Befestigungsschleifen bekannt, die formschlüssig mit dem Träger verbunden sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Fliehkraftpendels mit einem Dämpfungselement. Insbesondere soll die Berstfestigkeit des Dämpfungselements erhöht werden.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält einen um eine Drehachse verdrehbaren Pendelmassenträger und an diesem entlang einer vorgegebenen Pendelbahn pendelfähig aufgenommenen, über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen sowie ein radial innerhalb der Pendelmassen an dem Pendelmassenträger angeordnetes, aus einem Elastomer gebildetes Dämpfungselement.
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Das Fliehkraftpendel ist insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und kann separat als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger eingesetzt werden. Alternativ kann das Fliehkraftpendel in ein weiteres Aggregat des Antriebsstrangs intergiert sein, beispielsweise ein- und/oder ausgangsseitig in einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise in ein Zweimassenschwungrad, eine Kupplungsscheibe, eine Reibungskupplung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einen Rotor einer Elektromaschine oder dergleichen. Hierzu ist ein um eine Drehachse verdrehbar angeordneter Pendelmassenträger vorgesehen, an dem zwischen zwei und sechs über den Umfang verteilte, mithilfe von zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Pendelrollen verlagerbare Pendelmassen angeordnet sind.
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Die Pendelrollen wälzen jeweils auf Laufbahnen mit vorgegebenen Formkurven ab, die komplementär zueinander in den Pendelmassen und in dem Pendelmassenträger vorgesehen sind. Hierzu sind jeweils Ausnehmungen vorgesehen, an denen die Laufbahnen eingebracht sind. Jeweils eine Pendelrolle übergreift dabei die Ausnehmungen im Pendelmassenträger und in der Pendelmasse, so dass hierdurch jeweils ein Pendellager ausgebildet wird. Durch die Form der Formkurven der Laufbahnen wird dabei die Pendelbahn wie Pendelschwingung einer Pendelmasseneinheit vorgegeben, beispielsweise eine Pendelschwingung in Freiform oder eine Pendelschwingung entsprechend einer bifilar an parallel oder trapezförmig an dem Pendelmassenträger aufgehängten Pendelmasse. Unter besonderen Umständen beispielsweise bei Anschlägen zur Begrenzung der Pendelschwingung, abrupten Drehzahländerungen des Pendelmassenträgers, zu geringer oder fehlender Fliehkraft können die Pendelmassen an dem Pendelmassenträger oder gegeneinander anschlagen, so dass Geräusche entstehen.
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Um diese Geräusche zu dämpfen, ist radial zwischen den Pendelmassen und dem Pendelmassenträger ein Dämpfungselement aus Elastomer, beispielsweise Gummi oder dergleichen vorgesehen. Um die Berstfestigkeit des Dämpfungselements und dessen Ortsfestigkeit zu verbessern, ist das Dämpfungselement mit einer Armierung aus gegenüber dem Elastomer festerem Werkstoff, beispielsweise Stahl, Thermo- oder Duroplast oder dergleichen versehen.
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Das Fliehkraftpendel kann einen Pendelmassenträger aufweisen, der aus zwei Scheibenteilen gebildet ist. Diese Scheibenteile sind an einem Aufnahmebereich für die Pendelmassen axial erweitert. Die Aufnahme der Pendelmassen erfolgt jeweils an zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Pendellagern, die aus jeweils einer Pendelrolle gebildet sind, die auf axial gegenüberliegenden Laufbahnen der Scheibenteile und der Pendelmassen abwälzen. Radial innerhalb der Pendelmassen können die Scheibenteile unter Ausbildung einer Kröpfung aneinandergelegt werden. An der Kröpfung zumindest eines Scheibenteils, bevorzugt an beiden Scheibenteilen kann eine umlaufende Aufnahmefläche für das Dämpfungselement ausgebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Dämpfungselement einen rotationssymmetrischen, beispielsweise ringförmigen Körper. Dieser Körper kann quer zum Umfang radial innen und/oder radial außen Rippen aufweisen.
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Die Armierung kann kreissegmentförmig ausgebildet sein. In bevorzugter Weise kann die Armierung ringförmig, beispielsweise als geschlossener Ring ausgebildet sein.
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Die Armierung kann in einem Querschnitt des Dämpfungselements oder radial außen, bevorzugt radial außerhalb des Dämpfungselements vorgesehen sein.
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Die Armierung kann mit dem Dämpfungselement adhäsiv verbunden, beispielsweise mit diesem verklebt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Armierung mit dem Dämpfungselement zumindest in radiale Richtung formschlüssig verbunden sein.
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Die Armierung kann in das Dämpfungselement aufgenommen sein. Beispielsweise kann die Armierung von dem Dämpfungselement zumindest teilweise umspritzt sein. Zur formschlüssigen Aufnahme des Dämpfungselements an dem Pendelmassenträger kann das Dämpfungselement eine über den Umfang segmentierte oder umlaufende axial erstreckte Nut aufweisen. In diese Nut kann sich ein die Armierung bildender, axial in die Nut erstreckter Kragen erstrecken. Der Kragen kann an dem Pendelmassenträger, beispielsweise an einem der Scheibenteile vorgesehen sein. Mehrere Kragen können vorgesehen sein. Beispielsweise können zwei sich axial gegenüber liegende Kragen an den Scheibenteilen vorgesehen sein, die in jeweils eine stirnseitige Nut des Dämpfungselements eingreifen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann der Pendelmassenträger zumindest einen axial erstreckten, umlaufenden, die Armierung bildenden Vorsprung aufweisen, in den radial innen eine Stirnseite des Dämpfungselements axial erstreckt ist. In bevorzugter Weise sind an beiden den Pendelmassenträger bildenden Scheibenteilen entsprechende Vorsprünge vorgesehen, so dass beide Stirnseiten des Dämpfungselements nach radial außen abgestützt und die Berstfestigkeit eines nicht selbst armierten Dämpfungselements dadurch verbessert werden kann, dass die Armierungen durch den oder die Vorsprünge des Pendelmassenträgers beziehungsweise der Scheibenteile gebildet werden.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 20 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine geschnittene Ansicht eines Fliehkraftpendels,
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2 einen Schnitt durch das Fliehkraftpendel der 1 entlang der Schnittlinie A-A der 1,
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3 ein Detail X der 2,
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4 das Dämpfungselement der 1 bis 3 in Seitenansicht,
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5 das Dämpfungselement der 1 bis 3 in Frontansicht,
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6 einen Schnitt durch das Dämpfungselement der 4 und 5,
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7 die Armierung des Dämpfungselements der 4 bis 6 in 3D-Ansicht,
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8 ein gegenüber dem Fliehkraftpendel der 1 und 2 abgeändertes Fliehkraftpendel in geschnittener Ansicht,
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9 das Fliehkraftpendel der 8 entlang der Schnittlinie B-B der 8,
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10 ein Detail X1 der 9,
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11 das Dämpfungselement der 8 bis 10 in Seitenansicht,
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12 das Dämpfungselement der 8 bis 10 im Schnitt entlang der Schnittlinie C-C der 11,
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13 ein Detail X2 der 12,
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14 einen Schnitt durch das Dämpfungselement der 11 entlang der Schnittlinie D-D,
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15 ein Scheibenteil des Fliehkraftpendels der 8, 9 in 3D-Ansicht,
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16 ein Dämpfungselement des Fliehkraftpendels der 8, 9 in 3D-Ansicht,
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17 ein gegenüber den Fliehkraftpendeln der 1, 2, 8, 9 abgeändertes Fliehkraftpendel im Schnitt,
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18 ein Detail X3 der 17,
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19 das Dämpfungselement der 17, 18 in Seitenansicht und
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20 das Dämpfungselement der 19 im Schnitt.
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Die 1 bis 3 zeigen in der Gesamtschau das Fliehkraftpendel 1 mit dem aus den beiden Scheibenteilen 3, 4 gebildeten Pendelmassenträger 2. In dem Aufnahmebereich 5 sind die Scheibenteile 3, 4 axial voneinander beabstandet und nehmen an den Pendellagern 6 die hier drei über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen 7 zwischen sich auf. Die Scheibenteile 3, 4 sind mittels Nieten 9 miteinander verbunden. Radial innerhalb der Pendelmassen bildet hier das Scheibenteil 3 den axialen Ansatz 8 mit der Anlagefläche 10, an dem das rotationssymmetrische wie ringförmige Dämpfungselement 11 aufgenommen ist. Das Dämpfungselement 11 weist innerhalb seines Querschnitts die ringförmige, beispielsweise aus Stahl hergestellte Armierung 12 auf. Durch die Armierung 12 wird das Dämpfungselement 11 verstärkt und weist eine erhöhte Berstfestigkeit gegenüber Fliehkraftbeschleunigung bei hohen Drehzahlen des Fliehkraftpendels 1 auf.
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Die 4, 5 zeigen das Dämpfungselement 11 der 1 bis 3 in zwei Ansichten. Das Dämpfungselement 11 weist radial innen quer zum Umfang angeordnete Rippen 13 und radial außen die umlaufende Kuppe 14 zur punktuellen Abstützung der Pendelmassen 7 (1) auf.
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Die 6 zeigt einen Schnitt durch das Dämpfungselement 11 mit der in dessen Querschnitt aufgenommenen Armierung 12. Die Armierung 12 kann in das Dämpfungselement 11 eingespritzt oder einvulkanisiert sein.
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7 zeigt die ringförmige Armierung 12 in 3D-Ansicht. Die Armierung kann aus Stahl, beispielsweise aus Bandstahl gerollt und an deren Enden verschlossen sein. Alternativ kann die Armierung endlos beispielsweise als Rohrabschnitt oder dergleichen hergestellt sein.
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Die 8 bis 10 zeigen in der Gesamtschau das gegenüber dem Fliehkraftpendel 1 der 1 bis 3 abgeänderte Fliehkraftpendel 1a. Im Unterschied zu diesem ist die Armierung 12a für das Dämpfungselement 11a durch den Pendelmassenträger 2a, hier durch dessen Scheibenteil 3a gebildet. Hierzu weist das Scheibenteil 3a den umlaufenden axial umgelegten Kragen 8a mit über den Umfang verteilt angeordneten Vorsprüngen 18a und mit diesen abwechselnden Rücksprüngen 19a auf. Der Kragen 8a bildet die Armierung 12a und greift formschlüssig in die umlaufende Nut 15a des Dämpfungselements 11a ein. Das Dämpfungselement 11a ist auf der gegenüberliegenden Seite axial an dem Scheibenteil 4a abgestützt. Über den Umfang verteilt sind zur Stabilisierung des Dämpfungselements 11a in der Nut 15a die Stege 16a vorgesehen, die die Nuttiefe der Nut 15a verringern. Entsprechend sind an dem Kragen 8a Rücksprünge 19a vorgesehen.
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Die 11 und 12 zeigen das Dämpfungselement 11a in zwei Ansichten. In dem Dämpfungselement ist die Nut 15a axial eingebracht. Die Nuttiefe der Nut 15a wird an den über den Umfang verteilten Stegen 16a verringert. Anders ausgedrückt sind über den Umfang zwei Typen kreisbogenförmiger Nutbereiche mit unterschiedlicher Nuttiefe gebildet, wobei die beiden Nuttiefen sich über den Umfang abwechselnd ändern.
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Die 13 zeigt dabei einen Schnitt durch das Dämpfungselement 11a mit der Nut 15a mit tiefem Nutgrund. Die 14 zeigt das Dämpfungselement 11a an einem Steg 16a.
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Die 15 zeigt das Scheibenteil 3a des Fliehkraftpendels 1a der 8, 9 in 3D-Ansicht mit dem Kragen 8a, dessen über den Umfang verteilt angeordneten Vorsprünge 18a vollständig in die Nut 15a (13) eintauchen und den in Umfangsrichtung dazwischen angeordneten Rücksprüngen 19a, die an der Stelle der Stege 16a (14) weniger tief in die Nut des Dämpfungselements 11a eintauchen.
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Die 16 zeigt hierzu maßstäblich das Dämpfungselement 11a in 3D-Ansicht mit den Nuten 15a und Stegen 16a.
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Die 17 und 18 zeigen in der Gesamtschau ein gegenüber den Fliehkraftpendeln 1, 1a der 1, 2, 8, 9 abgeändertes Fliehkraftpendel 1b. Die 17 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d angeordneten Fliehkraftpendels 1b mit dem aus den beiden symmetrisch ausgebildeten Scheibenteilen 3b, 4b gebildeten Pendelmassenträger 2b und den über den Umfang angeordneten Pendelmassen 7b. Das Dämpfungselement 11b ist radial innerhalb der Pendelmassen 7b an den Kröpfungen 20b der Scheibenteile 3b, 4b angeordnet. Im Bereich der Kröpfungen 20b am Übergang von dem die Pendelmassen 7b aufnehmenden Aufnahmebereich 5b und den aneinandergelegten Scheibenteilen 3b, 4b radial innerhalb des Dämpfungselements 11b ist an beiden Stirnseiten des Dämpfungselements die Armierung 12b ausgebildet. Die Durchsetzungen 21b der beiden Scheibenteile 3b, 4b bilden hierzu jeweils axial die Stirnseiten des Dämpfungselements 11b axial übergreifende und damit radial nach außen abstützende Anlageflächen 22b.
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Die 19 und 20 zeigen das Dämpfungselement 11b der 17 und 18 in Seitenansicht und im Schnitt. In Bezug auf die 17, 18 ist die radial innere Kontur 23b des Dämpfungselements 11b an die Kontur der Kröpfungen 20b der Scheibenteile 3b, 4b angepasst. Der Außenumfang des Dämpfungselements 11b ist zumindest an den Stirnseiten plan ausgebildet und ist breiter als die Dicke der Pendelmassen 7b ausgebildet, um die Anlageflächen 22b axial übergreifen zu können und in diese zur Ausbildung der Armierung 12b eintauchen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 1b
- Fliehkraftpendel
- 2
- Pendelmassenträger
- 2a
- Pendelmassenträger
- 2b
- Pendelmassenträger
- 3
- Scheibenteil
- 3a
- Scheibenteil
- 3b
- Scheibenteil
- 4
- Scheibenteil
- 4a
- Scheibenteil
- 4b
- Scheibenteil
- 5
- Aufnahmebereich
- 5b
- Aufnahmebereich
- 6
- Pendellager
- 7
- Pendelmasse
- 7b
- Pendelmasse
- 8
- axialer Ansatz
- 8a
- Kragen
- 9
- Niet
- 10
- Anlagefläche
- 11
- Dämpfungselement
- 11a
- Dämpfungselement
- 11b
- Dämpfungselement
- 12
- Armierung
- 12a
- Armierung
- 12b
- Armierung
- 13
- Rippe
- 14
- Kuppe
- 15a
- Nut
- 16a
- Steg
- 18a
- Vorsprung
- 19a
- Rücksprung
- 20b
- Kröpfung
- 21b
- Durchsetzung
- 22b
- Anlagefläche
- 23b
- Kontur
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/058766 A1 [0002, 0004]
- DE 102014211740 [0005]
