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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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In brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugen werden bedingt durch die Verbrennungsvorgänge der Brennkraftmaschine eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle überlagernde Drehschwingungen in den Antriebsstrang eingeleitet, deren Frequenz sich mit der Kurbelwellendrehzahl ändert. Zur Verringerung bzw. Tilgung dieser Drehschwingungen ist es bekannt, Fliehkraftpendel einzusetzen. Ein Fliehkraftpendel umfasst eine Mehrzahl von Pendelmassen, die mittels Führungselementen an einem rotierenden Trägerflansch aufgehängt sind, entlang vorgegebener Führungs- oder Kulissenbahnen eine Relativbewegung zu dem Trägerflansch ausführen und dabei einen variablen Abstand zur Rotationsachse des Trägerflanschs einnehmen. Als Folge der Drehschwingungen im Antriebsstrang schwingen die Pendelmassen, wobei sich deren Schwerpunkte permanent und zeitversetzt zu den Drehschwingungen im Antriebsstrang verändern, was eine mechanische Rückkopplung, eine Dämpfung der Drehschwingungen bewirkt. Eine effiziente Dämpfung kann durch entsprechende Abstimmung der Pendelmassen und deren Führungsbahnen erfolgen.
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Aus der
DE 10 2011 012 607 A1 ist ein Fliehkraftpendel für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem kreisscheibenförmigen Trägerflansch und mehreren beidseitig vom Trägerflansch angeordneten Pendelmassen bekannt. Jeweils zwei getrennten Seiten am Trägerflansch positionierte Pendelmassen sind mittels Bolzen zu einem Pendelmassenpaar verbunden.
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Die
DE 10 2009 042 836 A1 offenbart ein Fliehkraftpendel mit einem Trägerflansch und einer Mehrzahl von begrenzt verschwenkbaren Pendelmassen, die auf beiden Seiten des Trägerflansches angeordnet und mittels Verbindungselementen zu einer Pendelmasse bzw. einem Pendelmassenpaar verbunden sind. Eine axiale Beabstandung der Pendelmassen gegenüber dem Trägerflansch erfolgt mittels scheibenartig ausgebildeter Abstandshalter.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verschleißoptimierte Fliehkraftpendeleinrichtung zu schaffen, die eine geringe Geräuschemission aufweist und die kostengünstig darstellbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen 2 bis 10.
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Die erfindungsgemäß aufgebaute Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst ein einteiliges oder mehrteiliges Abstandselement mit einem als U-Form ausgebildeten Querschnittsprofil, wobei das Abstandselement einer Öffnung im Trägerflansch zugeordnet ist, die für die Abstandsnieten der Pendelmassenpaaren bestimmt ist. Das Abstandselement bildet sowohl axiale als auch radiale Funktionsflächen für die Pendelmassen der Pendelmassenpaare sowie für die zwischen den Pendelmassenpaaren eingesetzte Koppelfeder. Dabei übertrifft eine Breite von dem auch als Nietbahnabstandselement bezeichneten Abstandselement die Breite von dem Trägerflansch.
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Das Abstandselement, auch Nietbahnabstandselement genannt, ist für eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit einem Trägerflansch, einem Einflansch-Design, konzipiert, das sowohl für zwei zu einem Pendelmassenpaar zusammengefügte Pendelmassen als auch für die zwischen den Pendelmassenpaaren eingesetzte Koppelfeder bestimmt ist. Das erfindungsgemäße, in verschiedenen Varianten ausführbare Abstandselement wird in die bereits vorhandene Öffnung des Trägerflansches eingebracht, deren Größe von der Umlaufbahn der Nietbahnen von zwei benachbarten Pendelmassenpaaren bestimmt ist. Übereinstimmend verfügen alle Varianten über axiale und radiale Funktionsflächen und ein als U-Form ausgebildetes Querschnittsprofil, das die Öffnung im Trägerflansch umschließt. Die radiale Funktionsfläche bildet der innenseitige, in die Öffnung gerichtete Bereich des Abstandselementes. Als axiale Funktionsflächen schließt das Abstandselement beidseitig des Trägerflansches angeordnete Kontaktflächen ein. Durch eine entsprechende Ausformung der erfindungsgemäßen Nietbahnabstandselemente können bisher verwendete, beispielsweise knochenartig gestaltete Abstandselemente für die Pendelmassen entfallen.
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Das gemäß der Erfindung gestaltete Abstandselement übernimmt gleichzeitig mehrere Funktionen. Es ermöglicht die reibungs- und verschleißminimierte Beabstandung der Pendelmassen zum Trägerflansch und verhindert wirksam den Verschleiß zwischen der Koppelfeder und dem Trägerflansch. Dadurch kann die Koppelfeder enger im Trägerflansch und dem Nietbahnabstandselement bzw. dem Abstandselement geführt werden, was eine Abstützung der Koppelfeder mit geringer Relativbewegung zulässt. Dies verhindert nachteilig hohe Biegebelastungen aufgrund hochdynamischer Bewegungen, so dass die Koppelfeder und damit die Fliehkraftpendeleinrichtung insgesamt besser geschützt sind. Außerdem kann damit die Anzahl der Einzelteile der Fliehkraftpendeleinrichtung reduziert und die Montage vereinfacht werden.
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Vorteilhaft unterbindet das erfindungsgemäß aufgebaute Nietbahnabstandselement unkontrollierte Bewegungen der Pendelmassen und der Koppelfeder und folglich Funktionsstörungen der Fliehkraftpendeleinrichtung. Aufgrund der Funktionsflächen des erfindungsgemäßen Abstandselementes kommt es selbst bei hoch dynamischen Bewegungen des Fliehkraftpendels nicht zu einem axialen und/oder radialen Versatz, der zu einem nachteiligen metallischen Kontakt zwischen den Pendelmassen und/oder der Koppelfeder und dem Trägerflansch führt. Folglich kann mit der erfindungsgemäß aufgebauten Fliehkraftpendeleinrichtung ein Verlust an Fahr- und Geräuschkomfort vermieden werden.
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Andererseits gewährleistet das Abstandselement eine konstante, reduzierte Reibung, die insbesondere das Verschleißverhalten der Pendelmassen und der Koppelfeder positiv beeinflusst und die Funktion sowie die Lebensdauer der Fliehkraftpendeleinrichtung verbessert. Außerdem erfordert die Anwendung des erfindungsgemäßen Abstandselementes keine Anpassung von bestehenden Bauteilen der Fliehkraftpendeleinrichtung. Weiterhin kann bei Bedarf das Nietbahnabstandselement nachträglich in die Trägerflanschöffnung einer bestehenden Fliehkraftpendeleinrichtung eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße, hinsichtlich der Funktionalität verbesserte Abstandselement ist vorteilhaft auf einfache Weise werkzeuglos in bzw. an dem Trägerflansch positionierbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Abstandselement bzw. das Nietbahnabstandselement einteilig ausgeführt und bildet eine geschlossene Einheit mit einem als U-Form ausgebildeten Querschnittsprofil. Im Einbauzustand umschließt das Abstandselement die Öffnung im Trägerflansch und ist über Schenkel bildende axiale Funktionsflächen beidseitig an dem Trägerflansch abgestützt. Zur Montage kann das Nietbahnabstandselement mit der oberen Funktionsfläche in die Öffnung, auch Nietbahn genannt, eingelegt und anschließend eingeclipst werden. Bevorzugt sind dazu die axialen Funktionsflächen so ausgeführt, dass sie durch ein Zusammendrücken des Abstandselementes, vorzugsweise an der länglichen Seite, durch die Nietbahn geführt werden und beim Entspannen des Abstandselementes beidseitig des Flansches verrasten, wodurch das Nietbahnabstandselement sicher in der Öffnung fixiert ist.
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Alternativ zu einem einteilig geschlossenen Abstandselement kann dieses eine Montageöffnung aufweisen, die bevorzugt innenseitig, in einem zur Drehachse des Trägerflansches ausgerichteten, unteren, länglichen Bereich vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung führt zu einer größeren, die Montage vereinfachenden Flexibilität des Abstandselementes. Anstelle einer durchgängigen Montageöffnung kann die Flexibilität des Abstandselements durch eine lokale Ausnehmung bzw. Aussparung der axialen Führungsflächen oder lokale weichere Materialeigenschaften gesteigert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein aus zwei Hälften bestehendes Abstandselement vorgesehen. Jede Hälfte schließt dabei einen Bord ein, wobei das Maß beider Bordhöhen die Breite von dem Trägerflansch unterschreitet. Eine Sicherung der Hälften kann dabei über axial vorstehende, einstückig mit den Hälften verbundene, zylindrische Stifte, Pins oder Noppen erfolgen, die form- und kraftschlüssig in korrespondierende Ausnehmungen des Trägerflansches eingepresst sind. Dazu können zwei gleichartige Pins verwendet werden, die jeweils mit einer Einpresstiefe von ca. der halben Trägerflanschbreite eingesetzt werden. Alternativ sind längere Pins verwendbar, die bei dem wechselseitigen Einbau der Abstandselemente ineinandergreifen. Mit derartigen länger ausgeführten Pins ist ein sicherer Halt des zweiteiligen Abstandselementes am Trägerflansch realisierbar. Der zweiteilige Aufbau des Abstandselementes hat den Vorteil, dass dieses nicht in die Nietbahn bzw. Öffnung des Trägerflansches eingeclipst werden muss und daher die axialen Funktionsflächen unabhängig von den Montageanforderungen ausführbar sind. Beispielsweise kann die Höhe der axialen Funktionsfläche nahezu beliebig ausgeführt werden und es bedarf keiner Unterbrechungen zur Erzielung einer verbesserten Flexibilisierung. Außerdem kann das zweiteilige Konzept besser auf spezielle Konturen der Pendelmasse bzw. des Pendelmassenpaares abgestimmt sowie die Führung derselben verbessert werden.
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Die beidseitigen, radial ausgerichteten Funktionsflächen des Abstandselementes sind so gestaltet, dass diese über den gesamten Verstellbereich der Pendelmassen bzw. der Pendelmassenpaare eine axiale Führung ermöglichen. Eine Abstützung und/oder Führung der Koppelfeder übernimmt die in die Öffnung bzw. Nietbahn ragende axiale Funktionsfläche des Abstandselementes, die eine Breite von dem Trägerflansch übertrifft. Beispielsweise ist diese Funktionsfläche dazu mit einem ebenen, gerade verlaufenden Abschnitt versehen, der universell für unterschiedlich ausgeführte Federn geeignet ist. Alternativ dazu kann die axiale Funktionsfläche individuell an die jeweilige Außenkontur der Koppelfeder angepasst und ausgeformt sein und beispielsweise eine mittige, mit der Einbaulage der Koppelfeder übereinstimmende, konkave Vertiefung aufweisen. Die Koppelfeder ist mit dieser Maßnahme wirksam vor Verschleiß sowie einem radialen Versatz, der zu hoher Biegebelastung und vorzeitigem Bruch führt, geschützt.
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Für das Anschlagelement ist bevorzugt ein verschleißfester, reibungsarmer Kunststoff, beispielsweise Polyamid oder Polyacetal, als Werkstoff vorgesehen. Als Maßnahme, um die Reibung zu verringern, bietet es sich an, das mittels eines Spritzgussverfahrens stofflich einstückig ausgeführte Anschlagelement abschließend mit PTFE zu beschichten.
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Als Koppelfeder kann vorteilhaft eine Schraubendruckfeder eingesetzt werden, deren Endwindungen jeweils zwischen den Pendelmassen eines Pendelmassenpaares oder alternativ an einem Dorn eines Pendelmassenpaares zentriert sind. Zur Vermeidung einer Geräuschentwicklung im Betriebszustand bietet es sich an, einen kunststoffummantelten Dorn einzusetzen. Alternativ oder ergänzend dazu kann ein aus Kunststoff hergestelltes, einen Dorn einschließendes Dämpfungselement in das Pendelmassenpaar eingesetzt werden, in dem gleichzeitig die Endwindungen der Koppelfeder geführt sind.
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Die gemäß der Erfindung aufgebaute Fliehkraftpendeleinrichtung sieht vor, dass alle Pendelmassenpaare des Trägerflansches durch Koppelfedern verbunden sind und einen ringförmigen Pendelmassenverbund bilden, wobei jede Pendelmasse des Pendelmassenpaares einteilig oder mehrteilig aufgebaut ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in neun Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigt:
- 1: einen Ausschnitt einer Fliehkraftpendeleinrichtung, die ein erfindungsgemäßes Abstandselement einschließt;
- 2: in einer Seitenansicht die Fliehkraftpendeleinrichtung gemäß 1;
- 3: in einer Schnittansicht einen Trägerflansch der Fliehkraftpendeleinrichtung mit zugehörigem Abstandselement;
- 4: in einer Perspektive eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Abstandselementes;
- 5: in einer Perspektive eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Abstandselementes;
- 6: in einer Perspektive eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Abstandselementes;
- 7: in einer Perspektive eine Hälfte von einer vierten Variante eines erfindungsgemäßen Abstandselementes;
- 8: ein erstes Querschnittsprofil eines erfindungsgemäßen Abstandselementes;
- 9: ein zweites Querschnittsprofil eines erfindungsgemäßen Abstandselementes.
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Die 1 und die 2 zeigen in einem Teilschnitt bzw. in einer Teilansicht den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung 1, die in einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs einer Drehmomentübertragungsvorrichtung zugeordnet ist. Diese umfasst einen um eine Drehachse (nicht gezeigt) rotierenden Trägerflansch 2, der mit einer Welle eines Antriebsstrangs (nicht gezeigt) in Wirkverbindung steht und der zur Aufnahme von mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelmassenpaaren 3 bestimmt ist. Jedes Pendelmassenpaar 3 besteht aus zwei beidseits vom Trägerflansch 2 positionierte Pendelmassen, die durch Abstandsnieten 4 verbunden sind.
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Wie in 2 gezeigt, sind jeweils die Abstandsnieten 4 von zwei benachbarten Pendelmassenpaaren 3 durch eine Öffnung 5 im Trägerflansch 2 geführt. Die teilweise dargestellte Fliehkraftpendeleinrichtung 1 üblichen Aufbaus und bekannter Wirkungsweise ermöglicht im Betriebszustand bei einer auftretenden Drehungleichförmigkeit eine Relativbewegung der Pendelmassenpaare 3 gegenüber dem Trägerflansch 2. Dazu sind Laufrollen 6 vorgesehen, die jeweils in gegenläufigen Führungsbahnen, einer Kulissenführung 7 vom Trägerflansch 2 und einer Pendelführung 8 des Pendelmassenpaares 3 eingesetzt ist. Alle in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten, einen Pendelmassenverbund bildenden Pendelmassenpaare 3 sind federelastisch über eine Koppelfeder 9 miteinander verbunden, deren Federenden wie in 2 gezeigt, jeweils zwischen den Pendelmassen eines Pendelmassenpaares 3 zentriert sind. Um einen unmittelbaren metallischen Kontakt zwischen dem Pendelmassenpaar 3 bzw. der Koppelfeder 9 und dem Trägerflansch 2 zu vermeiden, ist ein Abstandselement 11 vorgesehen. Das aus Kunststoff hergestellte Abstandselement 11, auch Nietbahnabstandselement genannt, bildet eine axiale Funktionsfläche 15 für die Pendelmassenpaare 3 sowie eine für die Koppelfeder 9 bestimmte radiale Funktionsfläche 16.
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Die 3 bis 9 veranschaulichen insbesondere alternative Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Abstandselementen, wobei für übereinstimmende Bereiche gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Die folgenden Beschreibungen beschränken sich weitestgehend auf unterschiedliche Ausgestaltungen.
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In 3 ist der Trägerflansch 2 in einer Schnittansicht abgebildet, zur Verdeutlichung der Einbaulage von dem Abstandselement 11. Mit einem U-förmigen Querschnittsprofil umgreift das Abstandselement 11 den Trägerflansch 2 im Bereich der Öffnung 5. Die mit dem Pendelmassenpaar 3 zusammenwirkenden axialen Funktionsflächen 15 besitzen eine Höhe S, die sicherstellt, dass sich im Betriebszustand kein Kontakt zwischen dem Trägerflansch 2 und den Pendelmassen des Pendelmassenpaares 3 einstellt.
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Die 4 bis 7 zeigen vier unterschiedlich ausgebildete erfindungsgemäße Abstandselemente als Einzelteil. Die Abstandselemente 12, 11, gemäß 4 und 5 sind jeweils einteilig und geschlossen ausgeführt. Für die axialen Funktionsflächen 15 von dem Abstandselement 12 ist eine durchgehende gleiche Höhe S vorgesehen. Das in 5 gezeigte Abstandselement 11 weist eine Aussparung 17 in der zur Drehachse der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ausgerichteten Unterseite der axialen Funktionsflächen 15 auf. Die Aussparung 17 führt zu einer gewollten Schwächung der Bauteilsteifigkeit, um die Montage, das Einclipsen von dem Abstandselement 11, zu vereinfachen. In 6 ist das Abstandselement 13 mit einer Montageöffnung 18 gezeigt, als Alternative zu einer lokalen Aussparung. Die 7 zeigt eine Hälfte von einem zweiteiligen, zwei gleichartige Hälften umfassenden Abstandselement 14. Zur Komplettierung des Trägerflansches 2 mit dem Abstandselement 14 wird von beiden Seiten eine Hälfte in die Öffnung 5 des Trägerflansches 2 eingepasst. Über einen umlaufenden Bord 19, dessen Bordhöhe H die halbe Breite T von dem Trägerflansch 2 (gezeigt in 1) unterschreitet, sind die Hälften in der Öffnung 5 zentriert. Eine Sicherung beider Hälften erfolgt über axial vorstehende, einstückig mit den Hälften verbundene zylindrische Pins 20, die form- und kraftschlüssig in korrespondierende Ausnehmungen (nicht gezeigt) des Trägerflansches 2 eingepresst werden. Für die gleichartigen Pins 20 ist eine Einpresstiefe vorgesehen, die weniger als die halbe Trägerflanschbreite entspricht.
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In den 8 und 9 ist jeweils das U-förmig gestaltete Querschnittsprofil von dem Abstandselement 11 mit unterschiedlich ausgebildeten radialen Funktionsflächen 16 abgebildet. Die 8 zeigt das Abstandselement 11 mit einer universellen, geraden Funktionsfläche 16. In 9 schließt das Abstandselement 11 eine konkav ausgeführte radiale Funktionsfläche 16 ein, die beispielsweise zur Führung der Koppelfeder 9 an deren Außenkontur angepasst ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Trägerflansch
- 3
- Pendelmassenpaar
- 4
- Abstandsniet
- 5
- Öffnung
- 6
- Laufrolle
- 7
- Kulissenführung
- 8
- Pendelführung
- 9
- Koppelfeder
- 11
- Abstandselement
- 12
- Abstandselement
- 13
- Abstandselement
- 14
- Abstandselement
- 15
- Funktionsfläche (axial)
- 16
- Funktionsfläche (radial)
- 17
- Aussparung
- 18
- Montageöffnung
- 19
- Bord
- 20
- Pin
- H
- Bordhöhe (Abstandselement)
- S
- Höhe (axiale Funktionsfläche)
- T
- Breite (Trägerflansch)
