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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten, mit deren Hilfe ein der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugt werden kann.
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Ein Fliehkraftpendel weist eine über in entsprechenden Laufbahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse auf, die bei Drehzahlschwankung ein entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugen kann. Die Pendelmasse ist an dem Trägerflansch über die in den Laufbahnen geführten Laufrollen pendelbar geführt, um entlang eines Schwingwinkels eine Pendelbewegung ausführen zu können. Wenn die Pendelmasse zu ihrer Mittellage maximal weit ausgeschwungen ist, kann die Pendelmasse an einem den maximalen Schwingwinkel der Pendelmasse begrenzenden Anschlag anschlagen.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Lebensdauer eines Fliehkraftpendels zu erhöhen und Geräuschentwicklungen zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein Fliehkraftpendel mit einer hohen Lebensdauer und geringen Geräuschentwicklungen 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 um eine Drehachse drehbaren Trägerflansch, einer relativ zu dem Trägerflansch pendelbar an dem Trägerflansch geführten Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, einem Befestigungsflansch zur Befestigung des Trägerflanschs und einem Befestigungsmittel zur unmittelbaren oder mittelbaren Befestigung des Befestigungsflanschs mit der Antriebswelle, wobei das Befestigungsmittel ausgestaltet ist im mit der Antriebswelle montierten Zustand eine Anpresskraft zum Anpressen des Befestigungsflanschs an den Trägerflansch bereitzustellen.
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Mit Hilfe der sowieso zur Befestigung des Fliehkraftpendels mit der Antriebswelle vorgesehenen Befestigungsmittel kann der Befestigungsflansch zusammen mit dem prinzipiell relativ zu dem Befestigungsflansch relativ verdrehbaren Trägerflansch einen als Rutschkupplung ausgestalteten Drehmomentbegrenzer ausbilden. Durch den derartig bereitgestellten Drehmomentbegrenzer kann vermieden werden, dass oberhalb eines Grenzrutschmoments auftretende Drehmomente von der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors über den Befestigungsflansch auf den Trägerflansch und die Pendelmasse übertragen werden. Dadurch können insbesondere plötzliche Drehmomentspitzen („Impacts“), beispielsweise bei einer Rückwärtszündung des Kraftfahrzeugmotors bei einer fehlerhaften zu frühen Zündung, von dem Drehmomentbegrenzer in der Art eines Tiefpassfilters aus dem Drehmomentfluss zwischen der Antriebswelle und der Pendelmasse herausgehalten werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die Pendelmasse bei Impacts zu stakt ausgelenkt wird und mit einem entsprechend hohen Impuls in tangentialer Richtung anschlägt. Dadurch können Anschlaggeräusche der Pendelmasse vermieden werden. Gleichzeitig können starke mechanische Beanspruchungen der Pendelmasse bei einem Anschlagen vermieden werden, so dass der Verschleiß und das Risiko eines Bauteilversagens, beispielsweise ein Lösen der Pendelmasse von dem Trägerflansch, reduziert werden können. Da der Drehmomentbegrenzer nur bis zum Grenzdrehmoment ein Drehmoment an den Trägerflansch und die Pendelmasse übertragen kann, ist es möglich den Trägerflansch und die Pendelmasse für dieses Grenzdrehmoment auszulegen, so dass es nicht erforderlich ist den Trägerflansch und die Pendelmasse für oberhalb des Grenzrutschmoments liegende Drehmomente auszulegen. Dadurch können durch eine zielgerichtete Auslegung des Trägerflansch und der Pendelmasse für das Grenzmoment eine kostengünstigere Ausgestaltung des Fliehkraftpendels erreicht werden. Beispielsweise ist es möglich kleinere und/oder dünnere Gummidämpfer zum Dämpfen eines Anschlagens der Pendelmasse vorzusehen. Durch den mit Hilfe des Befestigungsmittels gegen den Trägerflansch gepressten Befestigungsflansch können bei einer geringen Bauteileanzahl zu einem harten Anschlagen der Pendelmasse führende zu hohe an dem Trägerflansch und der Pendelmasse angreifende Drehmomente vermieden werden, so dass ein Fliehkraftpendel mit einer hohen Lebensdauer und geringen Geräuschentwicklungen 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, 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, in denen eine Laufrolle geführt ist. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laufrollen vorgesehen, die jeweils in einer Laufbahn des Trägerflanschs und einer Pendelbahn der Pendelmasse geführt sind. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an dem Trägerflansch geführt. 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 sind zwei über insbesondere als Abstandsbolzen ausgestaltete Bolzen oder Niete miteinander verbundene Pendelmassen vorgesehen, zwischen denen in axialer Richtung des Drehschwingungsdämpfers der Trägerflansch positioniert ist. Alternativ können zwei, insbesondere im Wesentlichen Y-förmig miteinander verbundene, Flanschteile des Trägerflanschs vorgesehen sein, zwischen denen die Pendelmasse positioniert ist.
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Insbesondere hängt die Anpresskraft ausschließlich von einer an dem mindestens einen Befestigungsmittel angreifenden Befestigungskraft, insbesondere einem an dem als Schraube ausgestalteten Befestigungsmittel angreifenden Anzugsmoment, ab. Das Befestigungsmittel kann beispielsweise eine formschlüssige Befestigung, insbesondere Verschraubung, herbeiführen, wobei während der Befestigung eine axiale Anpresspresskraft des Befestigungsflanschs an dem Trägerflansch, insbesondere über ein elastisches Zwischenelement, eingestellt werden kann. Beispielswese kann ein als Schraube ausgestaltetes Befestigungsmittel besonders stark oder weniger stark angezogen werden, um eine hohe oder geringe Anpresskraft einzustellen. Die Anpresskraft kann die Normalkraftkomponente einer Reibungskraft und damit das Grenzrutschmoment definieren, so dass über die Art und Weise der Befestigungskraft des Befestigungsmittels das Grenzrutschmoment eingestellt werden kann. Hierzu kann beispielsweise mit einem Drehmomentschlüssel ein als Schraube ausgestaltetes Befestigungsmittel mit einem ganz bestimmten das Grenzrutschmoment definierenden Drehmoment bei der Befestigung angezogen werden.
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Vorzugsweise greift der Befestigungsflansch über mindestens eine den Trägerflansch axial teilweise abdeckende Deckscheibe reibschlüssig mittelbar oder unmittelbar an dem Trägerflansch an, wobei insbesondere der Reibschluss bei einem von der Anpresskraft abhängigen definierten Grenzrutschmoment überwindbar ist. Die Deckscheibe ist insbesondere, beispielsweise in der Art einer Tellerfeder, in axialer Richtung elastisch verbiegbar, so dass über die Befestigungskraft des Befestigungsmittels eine an dem Trägerflansch angreifende Federkraft der Deckscheibe eingestellt werden kann, über die wiederum das Grenzrutschmoment eingestellt werden kann. Vorzugsweise ist zwischen der Deckscheibe und dem Trägerflansch eine Reibscheibe vorgesehen, die im Vergleich zu einem Stahl/Stahl-Reibkontakt einen höheren Reibungskoeffizient erreichen kann.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einem mit der Antriebswelle befestigten Fliehkraftpendel, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wobei insbesondere das mindestens eine Befestigungsmittel für den Befestigungsflansch mit der Antriebswelle oder einer mit der Antriebswelle befestigten Nabe befestigt, insbesondere verschraubt, ist. Durch den mit Hilfe des Befestigungsmittels gegen den Trägerflansch gepressten Befestigungsflansch können bei einer geringen Bauteileanzahl zu einem harten Anschlagen der Pendelmasse führende zu hohe an dem Trägerflansch und der Pendelmasse angreifende Drehmomente vermieden werden, so dass ein Antriebsstrang mit einer hohen Lebensdauer und geringen Geräuschentwicklungen ermöglicht ist.
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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:
- 1: eine schematische perspektivische Schnittansicht eines Fliehkraftpendels,
- 2: eine schematische Schnittansicht eines Antriebsstrangs mit dem Fliehkraftpendel aus 1 und
- 3: eine schematische Explosionsansicht eines Teils des Antriebsstrangs aus 2:
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Das in 1 dargestellte Fliehkraftpendel 10 weist einen um eine Drehachse 12 drehbaren Trägerflansch 14 auf, an dem mehrere Pendelmassen 16 pendelbar geführt sind. Der Trägerflansch 14 ist über eine Rutschkupplung 18 mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors oder einer mit der Antriebswelle verbindbaren Nabe 20 gekoppelt, um ein von den Pendelmassen 16 zur Dämpfung von Drehschwingungen erzeugte Rückstellmoment in einen Antriebsstrang 22 eines Kraftfahrzeugs einleiten zu können. Zur Ausbildung der Rutschkupplung 18 greift ein Befestigungsflansch 24 über einen Reibring 26 an dem Trägerflansch 14 an, der über einen weiteren Reibring 28 an einer mit der Nabe 20 befestigten Deckscheibe 30 abgestützt ist, wie in 2 dargestellt. Der Befestigungsflansch 24 ist über als Schrauben ausgestaltete Befestigungsmittel 32 mit der Nabe 20 oder der Antriebswelle verschraubt (2, 3), wobei zwischen dem Befestigungsflansch 24 und der Nabe 20 beziehungsweise der Antriebswelle ein Spalt 34 verbleiben kann. Je nachdem wie stark die Befestigungsmittel 24 angezogen sind, sind der Befestigungsflansch 24 und die Deckscheibe 30 stärker oder weniger stark verspannt, so dass eine Drehmomentübertragung mit dem Trägerflansch 14 bis zu einem höheren oder geringeren Grenzrutschmoment möglich ist, bevor die Rutschkupplung 18 zum Herausfiltern von als „Impact“ bezeichneten plötzlichen Drehmomentstößen durchrutscht und eine Relativdrehung des Trägerflanschs 14 zum Befestigungsflansch 24 beziehungsweise der Nabe 20 und/oder der Deckscheibe 30 zulässt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fliehkraftpendel
- 12
- Drehachse
- 14
- Trägerflansch
- 16
- Pendelmasse
- 18
- Rutschkupplung
- 20
- Nabe
- 22
- Antriebsstrang
- 24
- Befestigungsflansch
- 26
- Reibring
- 28
- weiterer Reibring
- 30
- Deckscheibe
- 32
- Befestigungsmittel
- 34
- Spalt
