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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit einem Pendelflansch und mindestens zwei daran pendelbeweglich gelagerten Haupttilgermassen, ein Arbeitsverfahren für eine solche Fliehkraftpendeleinrichtung sowie einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer solchen Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche bewegliche Massen als so genannte Pendel- oder Tilgermassen angebracht. Diese Massen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Dämpfung der Erregerschwingung kommt, die Pendelmasse also als Schwingungstilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann eine Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich der durch Drehzahlungleichheiten angeregten Schwingungen erzielt werden. Eine Fliehkraftpendeleinrichtung der betreffenden Art dient der Reduzierung von Schwingungen und Geräuschen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Eine solche Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst wenigstens eine Pendelmasse, die beispielsweise mittels Trägerrollen oder dergleichen an einem mit einer Welle eines Antriebsstrangs rotierbaren Pendelflansch aufgehängt ist und entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu dem Pendelflansch ausführen kann. Der Aufbau und die Funktion einer solchen Fliehkraftpendeleinrichtung ist beispielsweise in der
DE 10 2006 028 552 A1 beschrieben.
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Fliehkraftpendeleinrichtungen mit konventioneller so genannter bifilarer Aufhängung, bei der die Fliehkraftpendel als Parallelpendel oder Trapezpendel schwingen können, haben nominell nur eine Ordnung. Durch unvermeidbare Fertigungstoleranzen haben solche Fliehkraftpendel tatsächlich vier nahe beieinander liegende Ordnungen, was die Isolationsgüte nachteilig beeinfluss.
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Bekannt sind auch Fliehkraftpendelanordnungen mit zwei jeweils gegenüberliegenden Pendelpaaren, die auf unterschiedliche Ordnungen abgestimmt sind. Nachteilig ist hier insbesondere, dass je Ordnung nur ein Teil der Pendelmassen wirksam ist. Auch sind Anordnungen mit in Reihe geschalteten Pendelmassen bekannt. Dabei tilgen bei einer Ordnung beide Massen, da sie mit den gleichen Phasen schwingen, bei der anderen Ordnung bewegen sich die Massen gegenphasig, was zu einem Verlust an Tilgermoment führt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit verbesserter Tilgerwirkung für mehrere Ordnungen anzugeben. Dieses Problem wird durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit einem Pendelflansch und mindestens zwei daran pendelbeweglich gelagerten Haupttilgermassen, wobei die Haupttilgermassen durch mindestens eine Verbindungstilgermasse miteinander gekoppelt sind. Die Haupttilgermassen entsprechen im Wesentlichen den Pendelmassen im Stand der Technik, der Begriff ist zur besseren Unterscheidung gegenüber den Verbindungstilgermassen gewählt. Die Kopplung ist vorzugsweise so eng, dass die Haupttilgermassen eine im Wesentlichen synchrone Pendelbewegung ausführen. Vorzugsweise umfasst die Anordnung zwei Haupttilgermassen, die durch zwei Verbindungstilgermassen miteinander gekoppelt sind. Die Verbindungstilgermassen können selbst eine Pendelbewegung ausführen und sind vorzugsweise an den Haupttilgermassen aufgehängt. Die Aufhängung der Verbindungstilgermassen an den Haupttilgermassen ist vorzugsweise bifilar, es gibt also jeweils einen Aufhängungs- oder Lagerungspunkt zwischen jeder Haupttilgermasse und jeder Verbindungstilgermasse. Die Haupttilgermassen und Verbindungstilgermassen sind jeweils in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet, bilden also zusammen eine im Wesentlichen ringförmige Anordnung. Die Anzahl der Haupttilgermassen ist beliebig, kann also zwei oder eine beliebige Anzahl aufweisen. Vorzugsweise sind alle nebeneinander liegenden Haupttilgermassen jeweils durch eine Verbindungstilgermasse miteinander verbunden, es können aber auch nur ein Teil der benachbarten Haupttilgermassen durch eine Verbindungstilgermasse miteinander verbunden sein..
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Die Haupttilgermassen sind in einer Ausführungsform der Erfindung an ihren in Umfangsrichtung gelegenen Enden jeweils mit einer Verbindungstilgermasse gekoppelt. Auf diese Weise kann eine möglichst große Masse in einem gegebenen Aufnahmeraum untergebracht werden.
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Die Haupttilgermasse und die Verbindungstilgermasse sind in einer Ausführungsform der Erfindung mittels Wälzkörpern miteinander gekoppelt. Die Wälzkörper sind in einer Ausführungsform der Erfindung jeweils in Langlöchern von Haupttilgermasse und Verbindungstilgermasse angeordnet. Dies ermöglicht die Auslegung einer definierten Pendelbahn der Verbindungstilgermassen gegenüber den Haupttilgermassen bei Nutzung an sich bekannter Maschinenelemente, was Auslegung, Fertigung und Montage vereinfacht.
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Die Haupttilgermasse umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung jeweils beiderseits des Pendelflansches angeordnete Pendelteilmassen, zwischen denen in der Nähe der in Umfangsrichtung gelegenen Enden ein Schlitz verbleibt. Die Verbindungstilgermasse weist in einer Ausführungsform der Erfindung Laschen auf, die in jeweils einen Schlitz einer der Haupttilgermassen ragen. Auf diese Weise kann eine kostengünstige und bauraumneutrale Verbindung mittels der Wälzkörper hergestellt werden und zugleich eine axiale Festlegung der Verbindungstilgermassen erreicht werden.
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Die Verbindungstilgermassen umfassen in einer Ausführungsform der Erfindung ein Verbindungstilgermassenblech (Blechbogen), der beiderseits mit Massenelementen versehen ist. Dies vergrößert die Gesamtmasse der Verbindungstilgermasse ohne den benötigten Bauraum zu vergrößern.
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Der Pendelflansch weist in einer Ausführungsform der Erfindung einen Befestigungsring auf, von dem jeweils ein Flanschflügel mit jeweils einem Langloch radial nach außen absteht. Die Gesamtmasse der Fliehkraftpendelanordnung wird so minimiert, da die wesentliche Masse die der Tilgermassen ist.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer Pendelflansch und mindestens zwei daran pendelbeweglich gelagerten Haupttilgermassen, wobei die Haupttilgermassen durch mindestens eine Verbindungstilgermasse miteinander gekoppelt werden.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges umfassend eine erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung ist, dass zwei Ordnungen mit einem erhöhten Tilgermoment in Vergleich zur aus dem Stand der Technik bekannten Ausführung von zwei nicht gekoppelten Paaren der Pendelmassen getilgt werden.
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Eine zusätzliche Verbesserung ist eine geringere Empfindlichkeit bei der Ordnungsbestimmung gegen Herstellungstoleranzen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung,
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2 einen Pendelflansch des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
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3 eine Haupttilgermasse des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
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4 eine Verbindungstilgermasse des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung 1, die 2 bis 4 zeigen Einzelteile oder Baugruppen der erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung 1. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse R. Die Umfangsrichtung ist im Folgenden eine Drehung um die Rotationsachse R. Unter der axialen Richtung wird die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse R verstanden. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 wird in Einbaulage zwischen einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle als Antriebswelle, und einer Fahrzeugkupplung, die durch eine Ausrückeinrichtung betätigbar und mit einem Getriebe gekoppelt ist, angeordnet.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung
1 umfasst einen Pendelflansch
2, der in Einbaulage beispielsweise Sekundärflansch eines Zweimassenschwungrades ist oder über Befestigungsbohrungen
3 mit einem nicht dargestellten Kupplungsflansch, einem Kupplungsgehäuse oder dergleichen verschraubt oder vernietet ist. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern kann an beliebiger Stelle im Antriebsstrang angeordnet sein, also an Primär- oder Sekundärseite eines Zweimassenschwungrades oder an einem Einmassenschwungrad. Derartige Anordnungen eines Fliehkraftpendels im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sind beispielsweise in der
DE 10 2006 028 556 A1 beschrieben.
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Über den Umfang des Pendelflansches 2 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Haupttilgermassen 4 angeordnet. Die Haupttilgermassen 4 umfassen jeweils zwei Pendelteilmassen 51 und 52, die jeweils beiderseits des Pendelflansches 2 angeordnet sind. Die Pendelteilmassen 51 und 52 der Haupttilgermasse 4 sind jeweils fest über ein Zwischenblech 6 miteinander verbunden und pendelbeweglich gegenüber dem Pendelflansch 2 gelagert. Die Verbindung der Pendelteilmassen 51, 52 sowie des Zwischenblechs 6 erfolgt über Niete 17. Das Zwischenblech 6 kann aus einer Blechlage bestehen, kann aber auch aus mehreren gestapelten Blechlagen bestehen.
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Die Haupttilgermassen 4 sind jeweils über eine Verbindungstilgermasse 7 miteinander gekoppelt. Zur besseren Unterscheidbarkeit sind die beiden Haupttilgermassen 4 mit den Bezugszeichen 41 und 42 versehen, die Verbindungstilgermassen 7 entsprechend mit den Bezugszeichen 71 und 72.
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Unter pendelbeweglich wird hier insbesondere verstanden, dass die Haupttilgermassen 41, 42 eine Pendelbewegung gegenüber dem Pendelflansch 2 ausführen können. Die Pendelbewegung kann dabei die eines so genannten Parallelpendels (als 1. Generation bekannt), oder die eines so genannten Trapezpendels (2. Generation) sein. Bei dem Parallelpendel findet die Pendelbewegung so statt, dass die Pendelmasse relativ zu ihrer Aufhängung an der Pendelflansch keine Drehbewegung ausführt, dies entspricht der Bewegung eines viergliedrigen Koppelgetriebes mit jeweils zwei gleichlangen Gliedern. Bei dem Trapezpendel wird das eine Pendelende bei der Pendelbewegung radial nach innen geführt, während das andere Ende gleichzeitig radial nach außen wandert. Dies entspricht der Bewegung eines viergliedrigen Koppelgetriebes mit zwei gegenüberliegenden unterschiedlich langen Gliedern.
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Die Pendelbewegung der Haupttilgermassen 4 wird durch eine Kulissenführung der Haupttilgermassen 4 gegenüber dem Pendelflansch 2 ermöglicht. Dazu sind Pendelrollen 10 einerseits in Langlöchern 8 an den Haupttilgermassen 4 und andererseits in Langlöchern 9 an dem Pendelflansch 2 gelagert.
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Der Pendelflansch 2 weist einen Befestigungsring 18 auf, von dem jeweils ein Flanschflügel 19 mit jeweils einem darin angeordneten Langloch 9 radial nach außen absteht. Der Pendelflansch 2 weist dadurch im Wesentlichen nur im Bereich der Langlöcher 9 Blechmaterial auf, sodass dessen Masse minimal ist.
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Die Langlöcher 8, 9 sind jeweils nierenförmig gebogen und bestimmen durch diese Form die Kulissenführung der Haupttilgermassen 4 und dadurch die Geometrie der Pendelbahn der Haupttilgermassen.
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Nahe den jeweiligen in Umfangsrichtung gelegenen Enden 20 der Haupttilgermassen 4 sind jeweils weitere Langlöcher 11 angeordnet. Entsprechend sind in den Verbindungstilgermassen 7 nahe den jeweiligen in Umfangsrichtung gelegenen Enden 21 Langlöcher 12 angeordnet. In den Langlöchern 11, 12 sind Wälzkörper 13 gelagert. Die lichte Weite der Langlöcher 12 ist größer als die lichte Weite der Langlöcher 11, wobei der Außendurchmesser der Wälzkörper im Bereich des Kontaktes mit den Langlöchern 12 größer ist als im Bereich des Kontaktes mit den Langlöchern 11, sodass die Wälzkörper in axialer Richtung fixiert sind.
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Die Wälzkörper 13 koppeln die Haupttilgermassen 4 über die Verbindungstilgermassen 7 miteinander. Die Pendelbewegung der einen Haupttilgermasse 41, 42 ist dadurch mit der Pendelbewegung der jeweils anderen Haupttilgermasse 41, 42 gekoppelt und -abgesehen von einem durch die Lage und Länge der Langlöcher 11, 12 bestimmten Spiel- miteinander synchronisiert.
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An den in Umfangsrichtung gelegenen Enden der Haupttilgermassen 41, 42 verbleibt jeweils ein Schlitz 14. In den Schlitz 14 ragt jeweils eine Lasche 15 einer der Verbindungstilgermassen 71, 72. Die Verbindungstilgermassen 71, 72 umfassen jeweils ein Verbindungstilgermassenblech 22, das beiderseits mit Zusatzmassen 16 versehen ist. Die Verbindung zwischen Verbindungstilgermassenblech 15 und Zusatzmassen 16 erfolgt beispielsweise mittels Nieten 17.
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Die erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung 1 mit gekoppelten (Haupt-)Tilgermassen unterscheidet sich vom konventionellen Fliehkraftpendel insbesondere dadurch, dass nicht alle FKP-Massen mit der Pendelflansch 2 (auch als Antriebsflasch bezeichnet) verbunden sind.
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Die Haupttilgermasse 4 ist mit dem Antriebsflansch wie im Stand der Technik durch die Langlöchern 8, 9 drehbeweglich verbunden. Die Verbindungstilgermasse 7 ist mit der Haupttilgermasse 4 durch die Langlöchern 11, 12 drehbeweglich verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Pendelflansch
- 3
- Befestigungsbohrung
- 4, 41, 42
- Fliehkraftpendel
- 51, 52
- Pendelteilmassen
- 6
- Zwischenstück
- 7, 71, 72
- Verbindungstilgermasse
- 8
- Langloch in Haupttilgermasse zur Aufnahme der Pendelrolle 10
- 9
- Langloch in Pendelflansch zur Aufnahme der Pendelrolle 10
- 10
- Pendelrolle
- 11
- Langloch
- 12
- Langloch
- 13
- Wälzkörper
- 14
- Schlitz
- 15
- Lasche
- 16
- Zusatzmasse
- 17
- Niet
- 18
- Befestigungsring
- 19
- Flanschflügel
- 20, 21
- in Umfangsrichtung gelegenes Ende
- 22
- Verbindungstilgermassenblech
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028552 A1 [0002]
- DE 102006028556 A1 [0022]
