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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung, insbesondere zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Pendelmasse, die an einem Trägerflansch angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu dem Trägerflansch ausführen kann, sowie eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden, beispielsweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche bewegliche Massen als Pendelmassen angebracht. Die Pendelmassen 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 Pendelteilmasse 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 (FKP) der betreffenden Art dient der Reduzierung von Schwingungen und Geräuschen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst mehrere Pendelmassen, die mittels Pendelrollen an einer rotierenden Trägerscheibe aufgehängt ist und entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe 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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Zur Anschlagsdämpfung bei maximalem Pendelausschlag werden beispielsweise Gummianschläge verwendet. Diese dämpfen den Endanschlag der Pendelmassen und verringern dadurch die Geräuschentwicklung.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Pendelbewegung der Pendelmassen über einen größeren Bereich des Pendelausschlags zu dämpfen.
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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, insbesondere zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Pendelmasse, die an einem Trägerflansch angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu dem Trägerflansch ausführen kann, bei der an dem Trägerflansch mindestens ein Reibelement angeordnet ist, das in mindestens einer Pendelstellung der Pendelmasse in Reibkontakt mit der Pendelmasse ist. Die Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst vorzugsweise einen zentralen Trägerflansch an dem beiderseits Pendelteilmassen der Pendelmassen angeordnet sind. Die Pendelmassen sind über den Umfang der Fliehkraftpendeleinrichtung verteilt angeordnet, wobei mindestens zwei Pendelmassen vorhanden sind.
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Das Reibelement kann vorzugsweise über den gesamten Pendelausschlag (Pendelwinkel) der Pendelmasse in Reibkontakt mit der Pendelmasse sein.
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Die Reibkraft des Reibelementes steigt in einer Ausführungsform der Erfindung mit zunehmendem Pendelausschlag der Pendelmasse von einem Minimalwert auf einen Maximalwert an. Dies kann durch eine entsprechende Geometrie des Reibelementes erreicht werden, indem beispielsweise die Reibfläche, das ist die Fläche des Reibelementes, die in Kontakt mit Teilen der Pendelmasse ist, mit zunehmendem Pendelausschlag größer wird.
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Das Reibelement ist in einer Ausführungsform der Erfindung fest mit dem Trägerflansch verbunden. Dazu kann das Reibelement vorzugsweise mit der Vernietung des Trägerflansches an einer Schwungscheibe oder einem Sekundärflansch mit diesen vernietet sein. Dadurch wird eine Verdrehung des Reibelementes gegenüber dem Trägerflansch oder eine exzentrische Verschiebung unterbunden.
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Das Reibelement umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens eine Wellfeder. Die Wellfeder umfasst vorzugsweise mindestens einen axial äußeren Bereich und mindestens einen axial inneren Bereich. Der axial äußere Bereich ist in Reibkontakt mit Teilen der Pendelmasse, insbesondere mit der Innenseite der Pendelteilmassen.
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Der axial innere Bereich umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung eine radial nach außen ragende Kontaktfahne. Die Kontaktfahne entsteht durch eine zweiteilige Ausnehmung in der Wellfeder. Die Ausnehmung bewirkt einen Freigang für die Pendelmasse, diese tritt im Bereich der Ausnehmung nicht in Kontakt mit der Wellfeder. Die Kontaktfahne ist in einer Ausführungsform der Erfindung gegenüber der radialen Ebene in Richtung auf die Kontaktfläche mit der Pendelmasse geneigt und weist dadurch eine Vorspannung auf, sodass die Wellfeder mit der Vorspannkraft auf die Pendelteilmasse gedrückt wird. Die Vorspannkraft ist als Normalkraft zur Erzeugung einer Reibkraft notwendig.
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Die Wellfeder ist vorzugsweise aus einem Federblech mit konstanter Dicke gefertigt, beispielsweise gestanzt. Das Reibelement umfasst vorzugsweise zwei beiderseits des Trägerflansches angeordnete Wellfedern.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges umfassend eine erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Erfindungsgemäß wird beidseitig des Flansches ein Federelement, das hier als Wellfeder ausgeführt ist, angeordnet, welches mit dem Flansch drehfest verbunden ist und eine permanente Reibung auf die Pendelmasse ausübt. Dabei kann es günstig sein, wenn die Reibwirkung auf die Pendelmasse im Bereich der Mittelstellung der Pendelmasse (keine Auslenkung) am Geringsten ist.
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Das Federelement wird dabei derart gestaltet, dass bei Verdrehung der Pendelmassen zum Flansch keine Kollision der Pendelmasse oder der Rolle mit dem Federelement auftreten kann. Das Federelement ist in ständigem reibenden Kontakt mit auf den Pendelmassen vermittels verschleißreduzierender Elementen, die insbesondere Kunststoffscheiben sind, angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung in einer Draufsicht in einer Mittelstellung,
- 2 einen Schnitt X-X in 1,
- 3 das Ausführungsbeispiel der 1 in einer der Pendelendstellungen,
- 4 einen Schnitt Y-Y in 3,
- 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wellfeder in räumlicher Darstellung.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 umfasst einen Trägerflansch 2, der in Einbaulage beispielsweise mit einer nicht dargestellten Schwungscheibe oder einem Sekundärflansch eines Zweimassenschwungrades im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. In Einbaulage im Antriebsstrang und im Betrieb des Kraftfahrzeuges bei laufendem Verbrennungsmotor rotiert der Trägerflansch 2 zusammen mit der Schwungscheibe oder dem Sekundärflansch mit der Kurbelwellendrehzahl. Die Verbindung zwischen Schwungscheibe, Sekundärflansch oder dergleichen und der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 kann beispielsweise durch eine Verschraubung erfolgen, wozu eine Vielzahl von Bohrungen 3 zur Aufnahme von Schrauben über den Umfang der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 verteilt angeordnet sind. Die Umfangsrichtung ist eine Drehung um die Rotationsachse R. Unter der axialen Richtung wird die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung jede Richtung senkrecht zur Rotationsachse R verstanden. Neben den Bohrungen 3 zur Aufnahme von Schrauben für die Befestigung der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 sind über den Umfang verteilt auch Zentrierbohrungen 4 zur Aufnahme von Stiften, die der Zentrierung der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 gegenüber einem Sekundärflansch dienen, angeordnet.
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Über den Umfang der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 verteilt sind mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier, Pendelmassen 5 angeordnet. Die Pendelmassen 5 umfassen jeweils eine erste oder kupplungsseitige Pendelteilmasse 6a und eine zweite oder getriebeseitige Pendelteilmasse 6b. Die Begriffe kupplungsseitig und getriebeseitig dienen hier allein der leichteren Unterscheidbarkeit und dem leichteren Verständnis der Vorrichtung und der Anordnung der Teile der Vorrichtung. Die erste Pendelteilmasse 6a und die zweite Pendelteilmasse 6b sind beiderseits des Trägerflansches 2 angeordnet und fest miteinander verbunden. Zwischen den Pendelteilmassen 6a, 6b sind Zwischenbleche 16a, 16b angeordnet, wobei jeweils zwischen einer Pendelteilmasse 6a, 6b und der zugehörigen Zwischenblech 16a, 16b jeweils eine Kunststoffscheibe 14a, 14b angeordnet ist. Die Pendelmassen 5 umfassen somit Stapel mit einer Pendelteilmasse 6a, einer Kunststoffscheibe 14a, einem Zwischenblech 16a, einem Zwischenblech 16b, einer Kunststoffscheibe 14b und einer Pendelteilmasse 6b. Die Stapel werden jeweils durch mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs, Nietbolzen 7 fest miteinander verbunden. Die Nietbolzen 7 können dabei unterschiedliche Durchmesser aufweisen. In den Pendelteilmassen 6a, 6b, den Zwischenblechen 16a, 16b und den Kunststoffscheiben 14a, 14b sind dazu Bohrungen 19 angeordnet, die der Aufnahme der Nietbolzen 7 dienen. Die Nietbolzen 7 werden nach Art von Nieten beiderseits mit Köpfen versehen und verbinden die erste Pendelteilmasse 6a und die zweite Pendelteilmasse 6b sowie weitere zwischen den beiden Pendelteilmassen angeordnete Bauteile fest miteinander.
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In Langlöchern 8 des Trägerflansches 2 sind Pendelrollen 9 aufgenommen. Die Pendelrollen 9 umfassen jeweils ein zylindrisches Mittelteil, welches an beiden axialen Enden mit Rollenzentrierborden 12 versehen ist. Die Rollenzentrierborde 12 dienen der axialen formschlüssigen Festlegung der Pendelrollen 9 in den Langlöchern 8. Über die jeweiligen Rollenzentrierborde 12 axial hinausragende Rollenenden der Pendelrollen 9 ragen jeweils in Langlöcher 10 in den Pendelteilmassen 6a bzw. 6b. Die Langlöcher 10 ermöglichen, wie an sich aus dem Eingangs zitierten Stand der Technik bekannt, zusammen mit den Langlöchern 8 und den Pendelrollen 9 eine Pendelbewegung der Pendelmassen 5 gegenüber der Trägerflansch 2. Dazu sind die Rollenbahnen nierenförmig gestaltet und bilden zusammen mit den Pendelrollen 9 und den Langlöchern 8 eine Kulissenführung für die Pendelmassen 5.
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Die Laufbahnen der Führungsrollen in dem Trägerflansch 2 sowie den Pendelmassen 5 sind so ausgelegt, dass die Pendelmassen 5 entweder ein so genanntes Parallelpendel (Fliehkraftpendel der ersten Generation) oder ein Trapezpendel (Fliehkraftpendel der zweiten Generation) bilden. Bei einem Parallelpendel führen die Pendelmassen 5 relativ zur Trägerscheibe 2 eine Pendelbewegung in Form einer Schwenkbewegung aus, Trapezpendel führen zusätzlich eine Drehbewegung gegenüber dem Trägerflansch 2 aus.
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Zwischen den jeweils einer Pendelmasse 5 zugeordneten Langlöchern 8 zur Aufnahme der Pendelrollen 9 ist jeweils ein Ausschnitt 15 angeordnet. Durch den Ausschnitt 15 ragen die Nietbolzen 7. Die Zwischenbleche 16a 16b ragen in den Ausschnitt 15 in dem Trägerflansch 2 und berühren diesen selbst nicht, sind also frei oder fliegend dieser gegenüber gelagert. Ein Elastomeranschlag 17 umgreift die Zwischenbleche 16a 16b ähnlich einer Klammer und dient als Anschlagelement der Pendelmasse 5 an der Trägerscheibe 2.
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Beiderseits des Trägerflansches 2 ist jeweils eine Wellfeder 18a, 18b angeordnet. Die Wellfedern 18a, 18b sind in der Draufsicht der 1 im Wesentlichen ringförmig und umfassen Anbindungselemente 19, die Bohrungen 20 zur Vernietung mit dem Trägerflansch 2 aufweisen. Durch die gemeinsame Vernietung vermittels der Bohrungen 3 im Trägerflansch 2 sind die Wellfedern 18a, 18b fest mit der Trägerscheibe 2 verbunden. Die Wellfedern 18a, 18b sind aus einem dünnen Federblech konstanter Dicke gestanzt und in axialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse R gewellt, sind also in Umfangsrichtung gesehen wellenförmig gebogen. Dies bedeutet, dass über den Umfang gesehen axial äußere Bereiche 21 der Wellfedern 18a, 18b nahe an den Innenwänden der Pendelteilmassen 6a, 6b gelegen sind und axial innere Bereiche 22 nahe an dem Trägerflansch 2 gelegen sind. Die axial inneren und äußeren Bereiche 21, 22 wechseln sich über den Umfang gesehen ab. Die axial inneren Bereiche 22 machen den größten Teil des Umfangs der Wellfedern 18a, 18b aus. Die axial äußeren Bereiche 21 sind radial nach außen durch Kontaktfahnen 23 verlängert, die Kontaktelemente für den Reibkontakt mit der Innenseite der Pendelteilmassen 6a, 6b bilden. Die Kontaktfahnen 23 sind dabei gegenüber der radialen Richtung jeweils nach außen auf die Innenseite der Pendelteilmassen 6a, 6b hin vorgespannt.
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Sowohl bei der in der nicht ausgelenkten Mittelstellung der Pendelmasse 5 wie in den 1 und 2 dargestellt als auch der Pendelendstellung wie in den 3 und 4 gezeigt sind der axial äußeren Bereiche 22 und insbesondere die Kontaktfahnen 23 der Wellfedern 18a, 18b mit der Innenseite der Kunststoffscheiben 14a, 14b in Kontakt. Dadurch wird bei einer Pendelbewegung der Pendelmasse 5 eine trockene oder ggf. auch viskose Reibung zwischen den Wellfedern 18a, 18b und den Kunststoffscheiben 14a, 14b und somit zwischen dem Trägerflansch 2 und der Pendelmasse 5 hervorgerufen. Bewegt sich die Pendelmasse in eine der beiden Richtungen aus der nicht ausgelenkten Mittellage heraus, so bleiben die axial äußeren Bereiche 22 bzw. die Kontaktfahnen 23 der Wellfedern 18a, 18b in Reibkontakt mit der Pendelmasse 5. Durch die Geometrie der Wellfedern 18a, 18b über die Umfangsrichtung kann die auf die Pendelmasse 5 bei deren Pendelbewegung ausgeübte Reibkraft variiert werden. Vorzugsweise ist die Reibkraft in der in den 1 und 2 dargestellten Mittellage bei einem Schwingwinkel der Pendelmasse von 0° am geringsten und steigt mit zunehmender Auslenkung bis zur Endstellung wie in den 3 und 4 gezeigt an.
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5 zeigt eine Wellfeder 18 in einer räumlichen Darstellung. Die Wellfedern 18a, 18b sind spiegelbildlich zueinander ausgeführt und können identisch sein. Die Wellfeder 18 weist mehrere Aussparungen 24 als Freigang für die Fliehkraftpendel 5 auf. Durch zwei der Aussparungen 24 wird die Kontaktfahne 23 geformt, welche aus der durch die axial inneren Bereiche 21 mit den daran angeordneten Anbindungselementen 19 gebildeten Ebene ausgestellt ist, also aus dieser Ebene hervortritt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Trägerflansch
- 3
- Bohrung
- 4
- Zentrierbohrung
- 5
- Pendelmassen
- 6a
- Pendelteilmasse
- 6b
- Pendelteilmasse
- 7
- Nietbolzen
- 8
- Langloch Trägerflansch
- 9
- Pendelrollen
- 10
- Langloch in Pendelteilmasse
- 12
- Rollenzentrierbord
- 14a
- Kunststoffscheibe
- 14b
- Kunststoffscheibe
- 15
- Ausschnitt
- 16a
- Zwischenblech
- 16b
- Zwischenblech
- 17
- Elastomeranschlag
- 18
- Wellfeder
- 18a
- Wellfeder
- 18b
- Wellfeder
- 19
- Anbindungselement
- 20
- Bohrung
- 21
- axial äußerer Bereich
- 22
- axial innerer Bereich
- 23
- Kontaktfahne
- 24
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028552 A1 [0002]
