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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um ein Drehachse angeordneten Trägerteil und über den Umfang verteilt an dem Trägerteil pendelnd aufgenommenen Pendelmassen, wobei ein Schwingwinkel der Pendelmassen mittels Anschlägen elastisch gedämpft begrenzt ist.
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Fliehkraftpendel dienen der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation und werden insbesondere in Antriebssträngen mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine eingesetzt. Die Drehschwingungsisolierung erfolgt, indem im Fliehkraftfeld pendelnd an einem Trägerteil aufgehängte Pendelmassen zwischenzeitlich von Drehmomentspitzen eingetragene Energie als potentielle Energie speichern und danach wieder an den Antriebsstrang abgeben. Ein Fliehkraftpendel kann – wie beispielsweise aus
WO 2014/082629 A1 bekannt – an einem Einmassenschwungrad, beispielsweise einem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad vorgesehen sein. Wie beispielsweise aus den Druckschriften
WO 2014/023303 A1 und
DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift
WO 2014/114 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift
EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein. Beispielsweise können – wie aus der
WO 2014/082629 A1 bekannt – axial zwischen zwei Seitenteilen, die das Trägerteil bilden, über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sein.
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In manchen Betriebszuständen des Antriebsstrangs, beispielsweise beim Start oder Abstellen der Brennkraftmaschine können hohe Pendelschwingungen mit harten Anschlägen der Pendelmassen an dem Trägerteil auftreten, die zur Beschädigung des Fliehkraftpendels und insbesondere zu unerwünschten Anschlaggeräuschen führen können. Beispielsweise aus den Dokumenten
DE 10 2009 042 825 A1 ,
DE 10 2009 042 836 A1 ,
DE 10 2010 054 297 A1 und
DE 20 2011 012 606 A1 sind elastische Anschläge bekannt, die beispielsweise durch Verwendung von elastischen Materialien wie Gummipuffern und dergleichen die Anschlaggeräusche dämpfen. Insbesondere bei sehr harten Anschlägen können diese durchschlagen und zu Geräuschbildungen führen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Fliehkraftpendels mit verbesserter Ausbildung der elastischen Anschläge. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Fliehkraftpendel mit verringerter Geräuschbildung insbesondere im Start- und Stopp-Betrieb einer Brennkraftmaschine in einem Antriebsstrang vorzuschlagen.
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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 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 integriert sein, beispielsweise ein- und/oder ausgangsseitig in einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise in ein Zweimassenschwungrad, in eine Kupplungsscheibe, in eine Reibungskupplung, in einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einen Rotor einer Elektromaschine oder dergleichen. Bei Anordnung des Fliehkraftpendels in Verbindung mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler kann das Fliehkraftpendel innerhalb oder außerhalb eines Wandlergehäuses untergebracht sein, also nass oder trocken betrieben werden. Beispielsweise kann das Trägerteil des Fliehkraftpendels an einem Eingangsteil und/oder einem Ausgangsteil eines Drehschwingungsdämpfers einer Wandlerüberbrückungskupplung, beispielsweise einem sogenannten Lock-Up-Dämpfer angeordnet sein.
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Das Trägerteil ist als ein um eine Drehachse verdrehbar angeordneter Pendelmassenträger vorgesehen, an dem zumindest zwei, bevorzugt zwischen zwei und sechs über den Umfang verteilte, mithilfe von zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Pendelrollen verlagerbare Pendelmassen angeordnet sind. Das um die Drehachse drehende Trägerteil ist aus zwei Seitenteilen gebildet, die zwischen sich axial erweiterte Bereiche bilden, in denen die Pendelmassen aufgenommen sind. Die Pendelmassen sind aus mehreren, beispielsweise zwei axial geschichteten Pendelmassenteilen gebildet. Die Pendelmassen sind mittels in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager pendelnd an den Seitenteilen aufgehängt. Die Pendellager sind jeweils aus einer Pendelrolle und an den Seitenteilen und an den Pendelmassenteilen vorgesehenen Laufbahnen gebildet, auf denen die Pendelrollen unter Fliehkrafteinwirkung der nach radial außen beschleunigten Pendelmassen abwälzen.
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Die Pendelrollen wälzen jeweils auf Laufbahnen mit vorgegebenen Formkurven ab, die komplementär zueinander in den Pendelmassen und in den Seitenteilen vorgesehen sind. Hierzu sind jeweils Ausnehmungen vorgesehen, an denen die Laufbahnen eingebracht sind. Jeweils eine Pendelrolle übergreift dabei die Ausnehmungen in den Seitenteilen 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 Pendelmasse vorgegeben, beispielsweise eine Pendelschwingung in Freiform oder eine Pendelschwingung entsprechend einer bifilar an parallel oder trapezförmig an dem Pendelmassenträger aufgehängten Pendelmasseneinheit.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel enthält elastische Anschläge, die den Schwingwinkel der Pendelmassen mittels elastischen Anschlägen gedämpft begrenzen. Hierbei ist eine Dämpferkennlinie der elastischen Anschläge mit zunehmendem Schwingwinkel progressiv ausgebildet. Dies bedeutet, dass bei beginnender Blocklage der Pendelmassen gegenüber dem Trägerteil die Dämpfungswirkung mit zunehmendem Schwingwinkel progressiv zunimmt. Auf diese Weise wird bereits bei Blocklagen mit vergleichsweise kleinen Schwingwinkeln eine weiche Dämpfung erzielt, bei der die Pendelmassen weich abgefedert und damit Schwingungen der Pendelmassen und Anschlaggeräusche vermieden werden. Bei größeren Schwingwinkeln mit Anschlägen höherer Energie wird eine verbesserte Dämpfung erzielt, indem die Dämpfung verhärtet und ein Durchschlagen der weichen Pufferung mit einer damit verbundenen Geräuschbildung vermieden wird.
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Die Dämpferkennlinie kann beispielsweise durch über den Schwingwinkel nacheinander wirksam geschaltete Dämpferelemente gestuft ausgebildet sein. Beispielsweise können zwei, bevorzugt drei oder mehr Stufen der Dämpferkennlinie ausgebildet sein. Weiterhin kann die Dämpferkennlinie ausgehend von einer Gleichgewichtslage in die beiden Schwingrichtungen der Pendelmassen symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein. Eine asymmetrische Kennlinie kann beispielsweise ausgebildet sein, indem die Zahl der Dämpferelemente, die Art der verwendeten Dämpferelemente und/oder die Position dieser entlang des Schwingwinkels in die beiden Schwingrichtungen unterschiedlich ausgebildet sind. Als Gleichgewichtslage ist beispielsweise eine mittige Einstellung der Pendelmassen gegenüber dem Trägerteil unter Fliehkrafteinwirkung ohne Auslenkung der Pendelmassen zu verstehen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist unter einem elastischen Anschlag eine harte Anschlagfläche, beispielsweise die Kantenfläche einer Ausnehmung, und ein Anschlagpuffer, beispielsweise ein mit einem elastischen Element wie Elastomerelement, beispielsweise ein Gummielement, Gummiring oder dergleichen, zu verstehen, wobei sich diese über den Schwingwinkel annähern und schließlich durch Kontaktierung und Bildung einer Blocklage den dämpfenden Effekt der Pendelmasse gegenüber dem Trägerteil ausbilden. Die verschiedenen Gummielemente treten dabei in bevorzugter Weise seriell über den Schwingwinkel in Blocklage, so dass sich die einzelnen Wirkungen überlagern und dabei summieren, so dass ein progressiver Dämpfungseffekt mit zunehmendem Schwingwinkel eintritt. Die Elastomerelemente können dabei dieselben Eigenschaften, beispielsweise dieselbe Härte aufweisen und vergleichsweise weich ausgebildet sein. In weiteren Ausführungsformen können die Elastomerelemente der Anschlagpuffer einer Pendelmasse auch unterschiedliche Härten aufweisen. Beispielsweise kann das letzte in Blocklage tretende Elastomerelement härter als die übrigen Elastomerelemente ausgebildet sein.
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Die Blocklage von zumindest zwei elastischen Anschlägen der Pendelmassen ist bei unterschiedlichen Schwingwinkeln eingestellt, um die progressive Dämpferkennlinie darzustellen. Weiterhin kann eine Abfolge der Ausbildung von Blocklagen zumindest zweier elastischer Anschläge so ausgebildet sein, dass ausgehend von einem Schwerpunkt einer Pendelmasse bei einem weiter entgegen einer Schwingbewegung der Pendelmasse verlagerten elastischen Anschlag bei einem kleineren Schwingwinkel als bei einem weniger weit verlagerten elastischen Anschlag die Blocklage wirksam ist. Beispielsweise können über den Verlauf einer Pendelmasse drei elastische Anschläge vorgesehen sein, wobei zwei an den Endbereichen einer Pendelmasse und der dritte zwischen diesen, beispielsweise im Bereich des Schwerpunkts der Pendelmasse angeordnet sind. Bei einer Pendelbewegung der Pendelmasse gegen den Uhrzeigersinn in Richtung des maximalen Schwingwinkels gegenüber dem Trägerteil bildet dabei der vom Schwerpunkt aus gesehen im Uhrzeigersinn verlagerte elastische Anschlag zuerst, das heißt, bei kleineren Schwingwinkeln bereits eine Blocklage, danach treten nacheinander an dem mittleren elastischen Anschlag und schließlich an dem im Uhrzeigersinn gegenüber dem Schwerpunkt in Umfangsrichtung beabstandeten elastischen Anschlag die entsprechenden Blocklagen ein.
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Die Anordnung der Anschlagpuffer der einzelnen elastischen Anschläge kann an den Pendelmassen oder an dem Trägerteil vorgesehen sein, wobei die komplementäre Anschlagfläche jeweils an dem anderen Bauteil – Trägerteil beziehungsweise Pendelmasse – angeordnet ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, Anschlagpuffer und komplementäre Anschlagflächen über Trägerteil und Pendelmassen verteilt anzuordnen. Eine Ausbildung der Anschlagpuffer erfolgt bevorzugt in Form eines an den Pendelmassen oder an dem Trägerteil angeordneten Stifts oder Bolzens. Dieser Stift kann beispielsweise als Verbindungsmittel zwischen zwei axial gegenüberliegenden Pendelmassen dienen, um diese zu einer Pendelmasseneinheit zu verbinden. Um diesen Stift ist ein Elastomer, beispielsweise ein Elastomerring wie Gummiring angeordnet.
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Der auf diese Weise ausgebildete Anschlagpuffer tritt je nach seiner Anordnung an der Pendelmasse und Ausbildung des Trägerteils mit einer Anschlagfläche einer geschlossenen oder offenen Ausnehmung an dem Trägerteil in Kontakt und bildet die Blocklage eines elastischen Anschlags. Je nach Ausbildung wie Durchmesser des Anschlagpuffers und/oder Ausdehnung der Ausnehmung ist ein entsprechender Anschlagwinkel des elastischen Anschlags über den Schwingwinkel eingestellt.
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Der Stift kann weiterhin in einem Fliehkraftpendel mit einem Trägerteil aus zwei axial beabstandeten, die Pendelmassen zwischen sich aufnehmenden Seitenteilen zwischen den Seitenteilen angeordnet sein und einen entsprechenden Anschlagpuffer bilden, wobei die komplementären Ausnehmungen mit den Anschlagflächen in der entsprechenden Pendelmasse aufgenommen sind. Desweiteren können entsprechende Anschlagpuffer endseitig in einem als Pendelflansch ausgebildeten Trägerteil aufgenommen sein. Die gesamte Dämpfungseinrichtung der Pendelmassen gegenüber dem Trägerteil erfolgt dabei jeweils pro Pendelmasse über den Schwingwinkel gestuft durch eine Vielzahl über den Umfang verteilter Anschlagpuffer und komplementärer Ausnehmungen mit Anschlagflächen.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Ausschnitt eines Fliehkraftpendels mit einer Pendelmasse mit drei elastischen Anschlägen in einer ersten Anschlagstufe in schematischer Darstellung,
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2 das Fliehkraftpendel der 1 in einer zweiten Anschlagstufe,
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3 das Fliehkraftpendel der 1 in einer dritten Anschlagstufe und
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4 ein Diagramm mit einer Dämpferkennlinie der Anschlagstufen des Fliehkraftpendels der 1.
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Die 1 zeigt in Teilansicht und in schematischer Darstellung das Fliehkraftpendel 1. Zum allgemeinen Aufbau von Fliehkraftpendeln wird auf den zitierten Stand der Technik verwiesen. Das Fliehkraftpendel 1 ist aus dem nur teilweise dargestellten Trägerteil 2 und über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen gebildet, von denen nur eine einzige Pendelmasse 3 dargestellt ist. Die Pendelmassen 3 sind in an sich bekannter Weise mittels nicht dargestellter Pendellager an dem Trägerteil 2 im Fliehkraftfeld pendelnd aufgenommen und können um einen vorgegebenen Schwingwinkel gegenüber dem Trägerteil 2 auf einer vorgegebenen Formkurve wie Pendelbahn pendeln. Der Schwingwinkel der Pendelmassen 3 ist mittels der elastischen Anschläge 4, 5, 6 begrenzt. Diese sind aus den an den Pendelmassen 3 angeordneten Anschlagpuffern 7, 8, 9 und den dem Trägerteil 2 zugeordneten Anschlagflächen 10, 11, 12 gebildet. Die Anschlagflächen 10, 11, 12 sind nur angedeutet und sind an Ausnehmungen des Trägerteils 2 ausgebildet, in denen sich die Anschlagpuffer 7, 8, 9 über den Schwingwinkel verlagern. Die Anschlagflächen 10, 11, 12 sind bei einer Verlagerung der Pendelmassen 3 gegenüber dem Trägerteil 2 in Richtung des Pfeils 13 wirksam. In die entgegengesetzte Verlagerungsrichtung können entsprechende, nicht dargestellte Anschlagflächen vorgesehen sein.
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Um eine progressive, gestufte Dämpferkennlinie über den Schwingwinkel zu erzielen, sind die Anschlagflächen 10, 11, 12 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung des Pfeils 13 und damit in die Bewegungsrichtung der Pendelmasse 3 zunehmend versetzt, indem beispielsweise diese in Umfangsrichtung gegenüber einem Schwerpunkt der Pendelmassen 3 asymmetrisch ausgebildet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Pendelmasse 3 gegenüber dem Trägerteil 2 soweit ausgelenkt, dass der Anschlagpuffer 7 auf Block mit der Anschlagfläche 10 geht. Durch Komprimierung des auf dem Stift 14 angeordneten Elastomerelements 15 wirkt die erste, in idealer Weise lineare Dämpferstufe mit zunehmendem Schwingwinkel.
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Wie aus der 2 hervorgeht, tritt bei weiter zunehmenden Schwingwinkeln, bevor die Anschlagfläche 10 auf den Stift 14 durchschlägt, die zweite Dämpferstufe mit dem elastischen Anschlag 5 mit dem Anschlagpuffer 8 und der Anschlagfläche 11 und schließlich bei weiter vergrößertem Schwingwinkel entsprechend 3 die dritte Dämpferstufe mit dem elastischen Anschlag 6 in Kraft.
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Die 4 zeigt das Diagramm 16 mit der Dämpferkennlinie 17 der Dämpfungskraft F über den Schwingwinkel SW. In Bezug auf die 1 bis 3 zeigt die gestuft ausgebildete Dämpferkennlinie 17 die im Wesentlichen linearen Dämpferstufen C1, C2, C3 der elastischen Anschläge 4, 5, 6. Primär ist der elastische Anschlag 4 der Dämpferstufe C1 zugeordnet. Danach schließen sich mit zunehmendem Schwingwinkel SW in serieller Schaltung der elastische Anschlag 5 mit der Dämpferstufe C2 und der elastische Anschlag 6 mit der Dämpferstufe C3 an.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Trägerteil
- 3
- Pendelmasse
- 4
- elastischer Anschlag
- 5
- elastischer Anschlag
- 6
- elastischer Anschlag
- 7
- Anschlagpuffer
- 8
- Anschlagpuffer
- 9
- Anschlagpuffer
- 10
- Anschlagfläche
- 11
- Anschlagfläche
- 12
- Anschlagfläche
- 13
- Pfeil
- 14
- Stift
- 15
- Elastomerelement
- 16
- Diagramm
- 17
- Dämpferkennlinie
- C1
- Dämpferstufe
- C2
- Dämpferstufe
- C3
- Dämpferstufe
- F
- Dämpfungskraft
- SW
- Schwingwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/082629 A1 [0002, 0002]
- WO 2014/023303 A1 [0002]
- DE 102013201981 A1 [0002]
- WO 2014/114280 A1 [0002]
- EP 2600030 A1 [0002]
- DE 102009042825 A1 [0003]
- DE 102009042836 A1 [0003]
- DE 102010054297 A1 [0003]
- DE 202011012606 A1 [0003]
