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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Fliehkraftpendeleinrichtungen sind im Stand der Technik vielfältig bekannt. Dabei sind beispielsweise an einem Flansch beiderseits Fliehgewichte als Pendelmassen verlagerbar angeordnet oder alternativ zwischen zwei Flanschen Fliehgewichte als Pendelmassen verlagerbar angeordnet. Die Fliehgewichte sind dabei mittels Rollenelementen an dem zumindest einen Flansch verlagerbar geführt, wobei sowohl in den Fliehgewichten als auch in dem zumindest einen Flansch Führungsbahnen vorgesehen sind, in welche die Rollenelemente eingreifen, um die Bewegung der Fliehgewichte relativ zu dem zumindest einen Flansch zu führen.
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In kritischen Betriebssituationen, beispielsweise bei einer Start-Stopp-Situation eines Verbrennungsmotors mit einer damit verbundenen Fliehkraftpendeleinrichtung oder auch bei anderen Betriebssituationen können Anschlaggeräusche entstehen, die unerwünscht sind. Diese Anschlaggeräusche können auftreten, weil die Fliehgewichte auf Grund des begrenzten Schwingwinkels in den Endlagen anschlagen können und dort aufgrund des Anschlagens ein Anschlaggeräusch erzeugen. Dabei ist es bereits bekannt, dass zur Dämpfung solcher Anschlaggeräusche Elastomerelemente eingesetzt werden, die den Anschlag dämpfen sollen.
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Dabei wird zuerst das Elastomerelement ab dem Kontaktwinkel beaufschlagt und bei weitergehendem Verdrehwinkel komprimiert und dabei verformt. Der maximale Verformungsweg des Elastomerelements wird mechanisch begrenzt, um das Elastomerelement vor Überlastung zu schützen. Kann die Bewegungsenergie des Fliehgewichts, das als Pendelmasse wirkt, nicht innerhalb des Verformungswegs des Elastomerelements abgebaut werden, so blockiert das Fliehgewicht, indem das Rollenelement als Wälzkörper in den Endlagen von Flansch- und Fliehgewichtbahn eingeklemmt wird. Das Fliehgewicht geht bei Erreichen des Blockwinkels auf Block. Dieses schlagartige mechanische Stoppen des Fliehgewichts bei dem auf Block gehen belastet die beteiligten Bauteile stark. Die präzise gefertigten Rollenelemente können bei dieser Belastung leicht Schaden nehmen. Das Elastomerelement wird bei hohen Energieeinträgen auf Grund der hohen Verformungsgeschwindigkeit ebenfalls stark belastet und kann somit vorzeitig ausfallen. Zudem entstehen beim mechanischen Anschlagen jedes Mal Geräusche, die es zu vermeiden gilt, um den Komfort für die Fahrzeuginsassen nicht zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fliehkraftpendeleinrichtung zu schaffen, welche eine gute Anschlagdämpfung der Fliehgewichte aufweist, die dauerfest und geräuscharm ausgebildet ist.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit zumindest einem Flansch und mit einer Mehrzahl von an dem zumindest einen Flansch verlagerbar angeordneten Fliehgewichten, wobei die Fliehgewichte mittels Rollenelementen an dem zumindest einen Flansch verlagerbar geführt sind, wobei sowohl in den Fliehgewichten als auch in dem zumindest einen Flansch Führungsbahnen vorgesehen sind, in welche die Rollenelemente eingreifen und wobei Anschlagdämpfungselemente an dem zumindest einen Flansch und an den Fliehgewichten vorgesehen sind, wobei die Anschlagdämpfungselemente als magnetische Dämpfungselemente ausgebildet sind. Dadurch kann die Kraftwirkung zur Anschlagdämpfung auch ohne mechanische Berührung der Anschlagdämpfungselemente erfolgen, was der Dauerhaltbarkeit förderlich ist und gegebenenfalls auch eine Berührung völlig ausschließen könnte.
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Besonders vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die magnetischen Dämpfungselemente derart ausgebildet sind, dass an den Fliehgewichten zumindest ein magnetisches Dämpfungselement angeordnet ist und dass an dem zumindest einen Flansch zumindest ein magnetisches Dämpfungselement angeordnet ist, welche zur Anschlagdämpfung zusammenwirken, so dass sie sich bei Annäherung abstoßen. Dadurch kann je nach Auswahl der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Dämpfungselemente eine mehr oder weniger große abstoßende Kraft erzeugt werden, was eine sichere Anschlagdämpfung bewirken kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die sich jeweils abstoßenden magnetischen Dämpfungselemente sich mit gleichartigen magnetischen Polen annähern. Dadurch wird erreicht, dass die Abstoßung bei Annäherung erfolgt und sich die abstoßende Kraft bei weitergehender Annäherung auch vergrößert.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die magnetischen Dämpfungselemente jeweils in Aufnahmen des Flanschs bzw. des Fliehgewichts eingesetzt sind, insbesondere mit Übermaß in die jeweilige Aufnahme eingepresst sind. Durch das Einsetzen der magnetischen Dämpfungselemente in jeweilige Aufnahmen kann deren Kraftübertragung auf den Flansch bzw. auf das Fliehgewicht einfach gestaltet werden. Durch ein Einpressen in die Aufnahme kann gegebenenfalls auch ein gesondertes Befestigungsmittel entfallen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
Dabei zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Teildarstellung einer Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Fliehkraftpendeleinrichtung im Schnitt,
- 3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 4 eine Detailansicht der Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 5 eine weitere Detailansicht der Fliehkraftpendeleinrichtung,
- 6 eine weitere Detailansicht der Fliehkraftpendeleinrichtung, und
- 7 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung in einem Betriebszustand mit aktiver Anschlagdämpfung.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer Fliehkraftpendeleinrichtung 10 zur generellen Erläuterung einer Fliehkraftpendeleinrichtung 10. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 10 weist einen mittig angeordneten Flansch 11 auf. Der Flansch 11 kann beispielsweise radial innen an einem Element des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs befestigt werden, um Torsionsschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dämpfen bzw. tilgen zu können. Hierzu weist der Flansch 11 beispielsweise radial innen einen Ringbereich 12 auf, in welchem Befestigungsöffnungen 13 zur Verbindung, wie Vernietung, vorgesehen sind. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der Flansch 11 eben ausgebildet. Alternativ dazu kann der Flansch 11 auch beispielsweise getopft ausgebildet sein. Auch kann der Flansch 11 anderweitig zur Schwingungsdämpfung angeordnet oder verbunden werden. Beiderseits des Flanschs 11 sind zumindest ein erstes Fliehgewicht 15 und ein zweites Fliehgewicht 16 angeordnet. Diese Fliehgewichte 15, 16 sind ringsegmentförmig ausgebildet und weisen jeweils Führungsbahnen 17 auf, in welchen Rollenelemente 18 aufgenommen sind. Auch der Flansch 11 weist dazu korrespondierende Führungsbahnen 19 auf, welche jeweils ein Rollenelement 18 aufnehmen.
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Das Rollenelement 18 weist dabei einen mittleren Bereich 20 und zwei Endbereiche 21 auf. Der Flansch 11 mit seiner ersten Führungsbahn 19 nimmt das Rollenelement 18 mit seinem mittleren Bereich 20 auf, wobei die Fliehgewichte 15, 16 das Rollenelement 18 in ihren Führungsbahnen 17 an den Endbereichen 21 aufnehmen.
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Dabei kann der mittlere Bereich 20 des Rollenelements 18 optional einen größeren Durchmesser aufweisen als die Durchmesser der Endbereiche 21. Zwischen dem mittleren Bereich und den Endbereichen weist das Rollenelement 18 optional auch nach radial außen vorstehende, umlaufende Stege 22 auf, welche dazu dienen können, das Rollenelement 18 relativ zum Flansch 11 zu zentrieren.
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Die Fliehgewichte 15, 16 sind mit ihren Führungsbahnen 17 derart ausgebildet, dass die Führungsbahnen 17 so dimensioniert sind, dass die Endbereiche 21 mit ihrem Durchmesser aufgenommen werden können. Zwei Fliehgewichte 15, 16 sind mittels Verbindungselementen 23 miteinander verbunden, die als Nietelemente ausgebildet sind. Das jeweilige Verbindungselement 23 durchgreift dabei eine Aussparung im Flansch 11, so dass die Fliehgewichte 15, 16 relativ zum Flansch 11 verlagerbar angeordnet sind.
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Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Fliehkraftpendeleinrichtung 50 mit zwei angeordneten Flanschen 51, die radial außen parallel zueinander angeordnet sind und radial innen s-förmig verlaufen, wo sie miteinander verbunden sein können. Axial zwischen den beiden Flanschen 51 ist ein Fliehgewicht 53 angeordnet, welches zweiteilig ausgebildet ist und aus miteinander verbundenen Scheiben 52 besteht. Sowohl die Flansche 51 als auch das Fliehgewicht 53 weisen Führungsbahnen 54, 55 auf, durch welche ein Rollenelement 56 greift. Das Rollenelement 56 weist Laufflächen 58, 59 auf, die radial außen am Körper 60 des Rollenelements 56 ausgebildet sind und an welchen sich das Rollenelement 56 an den Führungsbahnen 54, 55 abstützt. Es können weiterhin Nietelemente vorgesehen sein, welche die Scheiben 52 des Fliehgewichts miteinander verbinden. Das Rollenelement 56 kann dabei optional derart ausgebildet sein, dass die Laufflächen 58, 59 nicht gleiche Durchmesser aufweisen und die benachbarten Laufflächen 58, 59 mittels eines umlaufenden Absatzes 62 oder mittels eines nach radial außen vorstehenden umlaufenden Stegs voneinander getrennt sind. Alternativ können die Rollenelemente auch anderweitig ausgebildet sein.
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Bei den Beispielen der 1 und 2 sind die Tragbereiche der Rollenelemente 18, 56 jeweils zylindrisch ausgebildet und die Berandungen der Führungsbahnen sind eben ausgebildet, so dass das jeweilige Rollenelement 18, 56 über die Breite des Flanschs bzw. des Fliehgewichts an der jeweiligen Führungsbahn anliegt.
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Auch ist zu erkennen, dass der jeweilige Flansch 11, 51 aus nur einem Scheibenelement ausgebildet ist. Das Fliehgewicht 15 und das Fliehgewicht 16 sind ebenfalls jeweils aus nur einem Scheibenelement gebildet. Das Fliehgewicht 53 der 2 ist aus drei Scheibenelementen 52 ausgebildet. Zum Aufbau von Fliehgewicht und Flansch sind vielfältige Variationen möglich.
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Eine erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung ist mit zumindest einem Flansch 11, 51 und mit einer Mehrzahl von Fliehgewichten 15, 16, 53 als Pendelmassen vorgesehen, die mittels Rollenelementen 18, 56 an dem zumindest einen Flansch 11, 51 verlagerbar geführt gelagert sind, wobei das jeweilige Rollenelement 18, 56 in zumindest eine Führungsbahn 17, 19, 54, 55 von zumindest einem der Fliehgewichte 15, 16, 53 und/oder von zumindest einem der Flansche 11, 51 eingreift, um die Verlagerbarkeit des jeweiligen Fliehgewichts 15, 16, 53 relativ zu dem zumindest einen Flansch 11, 51 zu führen, wobei das Rollenelement 18, 56 zumindest einen Tragbereich aufweist, an welchem sich eine Führungsbahn 17, 19, 54, 55 eines Fliehgewichts 15, 16 oder eines Flanschs 11, 51 abstützt.
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Die 3 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung, bei welcher ein Flansch 100 mit vier Fliehgewichten 101 zu erkennen ist. Die Fliehgewichte 101 sind an dem Flansch 100 verlagerbar geführt, wobei sowohl der Flansch 100 als auch die Fliehgewichte 101 jeweils Führungsbahnen 102 aufweisen, in welche die Rollenelemente 103 eingreifen und die Bewegung der Fliehgewichte 101 lagern.
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Weiterhin sind an den Fliehgewichten 101 und an dem Flansch 100 Anschlagdämpfungselemente 104 vorgesehen, welche ein Anschlagen der Fliehgewichte an dem Flansch dämpfen. Dabei bedeutet dieses Anschlagen, dass ein Blockieren des Fliehgewichts erfolgt, indem das Rollenelement als Wälzkörper in den Endlagen der Führungsbahnen von Flansch und Fliehgewicht eingeklemmt wird. Das Fliehgewicht geht bei Erreichen des Blockwinkels dabei auf Block.
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Die Anschlagdämpfungselemente 104 sind als magnetische Dämpfungselemente 104, 105 ausgebildet, die jeweils an einem Fliehgewicht bzw. an dem Flansch angeordnet sind, so dass eine Kraftwirkung bei Annäherung der magnetischen Dämpfungselemente 104, 105 entsteht, welche die magnetischen Dämpfungselemente 104, 105 auseinander beaufschlagt, so dass ein Anschlagen zumindest abgeschwächt oder vorteilhaft sogar verhindert wird. Dabei ist an den in Umfangsrichtung weisenden stirnseitigen Endbereichen 107 der Fliehgewichte 101 jeweils ein magnetisches Dämpfungselement 105 angeordnet und am Flansch ist ein magnetisches Dämpfungselement 106 angeordnet. Das magnetische Dämpfungselement 106 ist zwischen zwei Fliehgewichten 101 angeordnet.
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Die 3 zeigt die Fliehkraftpendeleinrichtung 120 in einer neutralen Betriebsstellung, in welcher die Fliehgewichte 101 relativ zum Flansch 100 in einer Mittelstellung sind.
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Die 7 zeigt die gleiche Fliehkraftpendeleinrichtung 120 in einer Betriebsstellung, in welcher die Fliehgewichte 101 relativ zum Flansch 100 in einer Endstellung sind, so dass die Fliehgewichte hin zu einer Seite in Umfangsrichtung verlagert sind und sich jeweils ein magnetisches Dämpfungselement 105 einem magnetischen Dämpfungselement 106 annähert.
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Die 4 zeigt dazu eine Vergrößerung der 7 in einem Ausschnitt, in welcher erkennbar ist, dass das linke Fliehgewicht 101 sich mit dem magnetischen Dämpfungselement 105 des Fliehgewichts 101 an das magnetische Dämpfungselement 106 des Flanschs 100 annähert. Dabei ist zu erkennen, dass das magnetische Dämpfungselement 105 des linken Fliehgewichts 101 mit seinem Südpol S gegenüber dem Südpol S des magnetischen Dämpfungselements 106 angeordnet ist.
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Wäre eine andere Betriebsstellung gezeigt, bei welcher das rechte Fliehgewicht 101 nach links ausgelenkt wäre, würde zu erkennen sein, dass das magnetische Dämpfungselement 105 des rechten Fliehgewichts 101 mit seinem Nordpol N gegenüber dem Nordpol N des magnetischen Dämpfungselements 106 angeordnet wäre. Es würden sich also immer die gleichen magnetischen Pole gegenüberstehen, so dass bei Annäherung von Fliehgewicht 101 und Flansch 100 bzw. von magnetischem Dämpfungselement 105 und magnetischem Dämpfungselement 106 eine abstoßende Kraft wirkt, die mit zunehmender Annäherung ansteigt.
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Die 5 zeigt dies noch einmal vergrößert. Dabei ist das linke Fliehgewicht 101 mit seinem magnetischen Dämpfungselement 105 an das magnetische Dämpfungselement 106 des Flanschs 100 angenähert. Dabei ist zu erkennen, dass das magnetische Dämpfungselement 105 des linken Fliehgewichts 101 mit seinem Südpol S gegenüber dem Südpol S des magnetischen Dämpfungselements 106 angeordnet ist. Es stehen sich also zwei gleiche magnetische Pole gegenüber.
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Die 6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Flanschs mit beidseitig angeordneten Fliehgewichten 101, die vorteilhaft miteinander verbunden sind. Dabei ist in dem Flansch 100 das magnetische Dämpfungselement 106 in einer Aufnahme 110 angeordnet, so dass es beidseits aus der Aufnahme 110 heraus ragt. Das jeweilige magnetische Dämpfungselement 105 ist ebenfalls in einer Aufnahme 111 des jeweiligen Fliehgewichts 101 angeordnet.
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Die magnetischen Dämpfungselemente 105, 106 sind dabei also derart ausgebildet, dass an den Fliehgewichten zumindest ein magnetisches Dämpfungselement 105 angeordnet ist und dass an dem zumindest einen Flansch zumindest ein magnetisches Dämpfungselement 106 angeordnet ist, welche zur Anschlagdämpfung zusammenwirken, so dass sie sich bei Annäherung abstoßen und eine Kraft zwischen Flansch 100 und Fliehgewicht 101 erzeugen, welche der Annäherung entgegen wirkt, wobei sich die jeweils abstoßenden magnetischen Dämpfungselemente 105, 106 mit gleichartigen magnetischen Polen annähern, wie Nordpol-Nordpol (N-N) oder Südpol-Südpol (S-S).
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Für eine gute Halterung und Kraftübertragung sind die magnetischen Dämpfungselemente 105, 106 jeweils in Aufnahmen 110, 111 des Flanschs 100 bzw. des Fliehgewichts 101 eingesetzt. Vorteilhaft sind sie mit Übermaß in die jeweilige Aufnahme 110, 111 eingepresst. Auch können die magnetischen Dämpfungselemente in der Aufnahme eingeklebt, formschlüssig verbunden sein oder verschraubt sein.
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Als magnetische Dämpfungselemente können Magnete eingesetzt werden, also beispielsweise können Neodymmagnete oder Ferritmagnete etc. verwendet werden. Grundsätzlich sind seltene Erde-Magnete hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften günstig.
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Durch Wahl des Materials des magnetischen Dämpfungselemente 105, 106, der Größe, des Abstands und/oder der Anzahl der verwendeten magnetischen Dämpfungselemente kann die erwünsche abstoßende Kraft zwischen jeweils den magnetischen Dämpfungselementen 105, 106 des Fliehgewichts 101 und des Flanschs 100 bestimmt werden.
