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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger und über den Umfang verteilt an diesem mittels jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Pendellagern entlang einer vorgegebenen Pendelbahn unter Fliehkrafteinwirkung pendelfähig aufgenommenen Pendelmassen sowie einer die Pendelmassen auf ihren Pendelbahnen synchronisierenden Synchronisationseinrichtung.
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Fliehkraftpendel dienen als drehzahladaptive Drehschwingungstilger insbesondere in Verbindung mit Drehschwingungsdämpfern der Schwingungsisolation von Drehschwingungen von Brennkraftmaschinen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen. Derartige Vorrichtungen und Anordnungen sind beispielsweise aus den Dokumenten
DE 10 2009 042 804 A1 ,
DE 10 2011 104 137 A1 ,
DE 10 2010 054 297 A1 und
DE 10 2013 202 686 A1 bekannt. Hierbei werden über den Umfang verteilte Pendelmassen in einer Ebene senkrecht zur Drehachse eines Pendelmassenträgers an diesem pendelnd aufgehängt, so dass die Pendelmassen im Fliehkraftfeld des drehenden Fliehkraftpendels nach radial außen beschleunigt werden und mittels Pendelbewegungen auf den Pendelmassenträger einwirkende Drehmomentschwingungen zumindest teilweise tilgen beziehungsweise durch Zwischenspeicherung kinetischer Energie ausgleichen.
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Um die Pendelmassen miteinander zu synchronisieren, wird beispielsweise in der
DE 10 2015 215 268 A1 vorgeschlagen, zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassen ein Federelement einzubringen. Die Wirkung des Federelements beeinträchtigt das Schwingungsverhalten der Pendelmassen.
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Aus der
DE 10 2015 203 046 A1 ist ein Fliehkraftpendel bekannt, bei dem an den Pendelmassen axial erhabene Stifte vorgesehen sind, wobei die Stifte in radial ausgebildete Langlöcher eines axial benachbarten Scheibenteils eingreifen, so dass die Pendelmassen miteinander synchronisiert sind. Der Aufbau baut insgesamt axial breit. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Fliehkraftpendels. Insbesondere soll das Fliehkraftpendel axial schmal bauend ausgebildet sein und eine Synchronisationseinrichtung zur Synchronisation der Pendelmassen aufweisen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 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 der Pendelmassenträger 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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An dem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger können zumindest zwei, bevorzugt zwischen zwei und sechs über den Umfang verteilte, mithilfe von zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Pendelrollen verlagerbare Pendelmassen angeordnet sein, wobei in einem Ausführungsbeispiel der Pendelmassenträger als Pendelflansch ausgebildet sein kann und an dem Pendelflansch beidseitig entsprechend viele Pendelmassen angeordnet sein können und axial gegenüberliegende Pendelmassen mittels Ausschnitten des Pendelmassenträgers durchgreifender Verbindungsmittel zu Pendelmasseneinheiten verbunden sind. Alternativ kann der Pendelmassenträger aus zwei Seitenteilen gebildet sein, die zwischen sich einen axial erweiterten Aufnahmebereich bilden, in dem die Pendelmassen aufgenommen sind. Die Pendelmassen können einstückig oder aus mehreren, beispielsweise zwei axial geschichteten Pendelmassenteilen gebildet sein. Die Pendelmassen sind mittels in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager pendelnd an dem Pendelmassenträger beispielsweise an dem Pendelflansch oder an den Seitenteilen aufgehängt. Die Pendellager sind jeweils aus einer Pendelrolle und an dem Pendelmassenträger vorgesehenen Laufbahnen gebildet, auf denen die Pendelrollen unter Fliehkrafteinwirkung der nach radial außen beschleunigten Pendelmassen abwälzen. Die Pendelrollen wälzen jeweils auf Laufbahnen mit vorgegebenen Formkurven ab, die komplementär zueinander in den Pendelmassen und in dem Pendelmassenträger vorgesehen sind. Hierzu sind jeweils Ausschnitte vorgesehen, an denen die Laufbahnen eingebracht sind. Jeweils eine Pendelrolle übergreift dabei die Ausschnitte in dem Pendelflansch beziehungsweise den Seitenteilen und in der beziehungsweise den axial gegenüberliegenden Pendelmassen, so dass hierdurch jeweils ein Pendellager ausgebildet wird. Durch die Form der Formkurven der Laufbahnen wird dabei die Pendelbahn wie Pendelschwingung einer Pendelmasse vorgegeben, bevorzugt einer einem Pendel mit parallel angeordneten Pendelfäden entsprechenden Pendelbahn. Hierdurch bewegen sich die Pendelrollen auf entsprechenden Pendelrollenbahnen. Um eine Rotation des Schwerpunkts der Pendelmassen zu vermeiden und am Innenumfang der Pendelmassen während einer Pendelbewegung der Pendelmassen lediglich eine radiale Hubbewegung der Pendelmassen vorzusehen, sind die Mittelachsen der Pendelrollenbahnen auf die Drehachse des Fliehkraftpendel gerichtet, das heißt, sie schneiden die Drehachse.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel weist eine Synchronisationseinrichtung zur Synchronisierung der Pendelmassen auf, wobei die Pendelbahnen eine bezüglich ihres Schwerpunkts rationsfreie Pendelbewegung der Pendelmassen vorgeben und die Synchronisationseinrichtung mittels an den Mittelachsen der Pendelmassen angeordneten, radial ausgerichteten Schiebegelenken zwischen den Pendelmassen und einem radial innerhalb der Pendelmassen angeordneten Ringteil gebildet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels können die Schiebegelenke durch an dem Ringteil aufgenommene, radial ausgerichtete in jeweils eine Aussparung einer Pendelmasse gleitend eingreifende Gleitkörper ausgebildet sein. Das Ringteil mit den Gleitkörpern kann einteilige beispielsweise aus Blech oder bei einem Auftreten geringer Synchronisation aus Kunststoff hergestellt sein. Desweiteren können die Gleitkörper separat beispielsweise aus Blech gestanzt hergestellt sein und mit dem bevorzugt aus Metall gefertigten Ringteil beispielsweise vernietet oder in anderer Weise verbunden sein. In einer weiteren Ausführungsform können an den Pendelmassen entsprechende Gleitkörper wie Zapfen oder dergleichen vorgesehen sein, die Schiebegelenke mit beispielsweise an Aussparungen angebrachten oder aus dem Ringteil beispielsweise durch Umlegen und Umkanten des Ringmaterials geformten Gleitflächen bilden.
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In vorteilhafter Weise ist das Ringteil axial und/oder radial an dem Pendelmassenträger geführt. Beispielsweise ist das Ringteil bei den Pendelmassenträger bildenden axial beabstandeten Seitenteilen zwischen diesen axial geführt aufgenommen. Bei einem als Pendelflansch ausgebildeten Pendelmassenträger kann ein einziges Ringteil auf einer Seite des Pendelflanschs die Pendelmassen und damit über die Verbindung dieser die Pendelmasseneinheiten synchronisieren. Alternativ können an beiden Seiten des Pendelflanschs entsprechende die Pendelmassen synchronisierende Ringteile vorgesehen sein. Das beziehungsweise die Ringteile können an dem Pendelflansch beispielsweise mittels an diesem ausgestellter Laschen oder dergleichen radial und/oder axial geführt sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels können die Pendelmassen gegenüber dem Ringteil mittels eines oder mehrerer Federelemente radial vorgespannt sein. Beispielsweise können Blattfedern vorgesehen sein, deren freie Enden sich jeweils an einer von zwei in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassen abstützen, wobei sich die Blattfedern jeweils an dem Ringteil abstützen. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen den Pendelmassen und dem Ringteil zumindest ein Elastomerpuffer an dem Ringteil und/oder an den Pendelmassen vorgesehen sein. Infolge der gleichsinnigen Verlagerung der Pendelmassen und des Ringteils kann sowohl an den Blattfedern als auch an den Elastomerpuffern eine Gleitbewegung vermieden werden.
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In vorteilhafter Weise bildet das Ringteil eine radiale Abstützung der Pendelmassen bei zu geringer Fliehkraft. Beispielsweise kann an den Schiebegelenken ein Anschlag der Gleitkörper an den Aussparungen vorgesehen sein. Ein harter Anschlag kann durch die vorgeschlagenen Federelemente zwischen Ringteil und Pendelmassen verhindert werden.
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Die Kontakt- beziehungsweise Gleitflächen der Schiebegelenke können großflächig ausgelegt sein, so dass eine geringe Flächenpressung und damit eine funktionssichere und langlebige Lagerung erzielt werden kann.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel weist in nicht abschließender Aufzählung folgende Vorteile auf:
- - Die Pendelmassen benötigen keine Stifte oder andere Zusatzelemente. Zur Ausbildung der Schiebegelenke sind lediglich Aussparungen wie beispielsweise Schlitze oder dergleichen ausreichend, wodurch sich die Herstellung der Pendelmassen vereinfacht.
- - Die Pendelmassen können aus mehreren Pendelmassenteilen, beispielsweise aufeinander geschichteten Stanzblechen gebildet sein. Die Pendelmassenteile müssen dabei nicht starr miteinander verbunden sein.
- - Das Ringteil kann radial innerhalb der Pendelmassen angeordnet werden. Es ist kein axialer Bauraum für das Ringteil erforderlich, die Pendelmassen können damit auf den maximal zur Verfügung stehenden axialen Bauraum ausgelegt werden. Die Pendelmassen können so optimal, radial weit außen platziert und axial optimal dick ausgeführt werden und so eine hohe Wirksamkeit bezüglich ihrer Masse und Schwerpunktabstand von der Drehachse aufweisen.
- - Das Ringteil kann in einfacher Weise beispielsweise ohne weitere Befestigung durch Einlegen montiert werden. Eine Axial- bzw. Radialführung des Ringteils beispielsweise gegenüber dem Pendelmassenträger wie beispielsweise einem Pendelflansch kann vorgesehen werden.
- - In Betriebssituationen mit Kontaktverlust der Rollenführungen beispielsweise bei geringer Drehzahl des Fliehkraftpendels bei Start- oder Stoppvorgängen einer Brennkraftmaschine wird durch die Führungsfunktion des Ringteils eine Geräuschentstehung durch anstoßende Teile vermieden oder zumindest eingeschränkt.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine Ansicht eines Fliehkraftpendels bei ausgeblendetem vorderem Seitenteil,
- 2 eine Ansicht des Fliehkraftpendels der 1 bei maximal ausgelenkten Pendelmassen in derselben Darstellung,
- 3 eine 3D-Ansicht des Fliehkraftpendels der 1 und 3,
- 4 eine 3D-Ansicht des Fliehkraftpendels der 1 bis 3 bei ausgeblendetem vorderem Seitenteil,
- 5 eine Ansicht eines gegenüber dem Fliehkraftpendel der 1 bis 4 abgeänderten Fliehkraftpendels bei ausgeblendetem vorderem Seitenteil und
- 6 eine Ansicht des Fliehkraftpendels der 5 bei maximal ausgelenkten Pendelmassen in derselben Darstellung.
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Die 1 zeigt das um die Drehachse d verdrehbar angeordnete Fliehkraftpendel 1 in Ansicht. Der Pendelmassenträger 2 des Fliehkraftpendels 1 ist aus zwei axial beabstandeten Seitenteilen 3 gebildet, wobei zur besseren Ansicht das vordere Seitenteil ausgeblendet ist. Über den Umfang verteilt sind mittels der Pendellager 4 die Pendelmassen 5 zwischen den Seitenteilen 3 entlang von Pendelbahnen pendelfähig aufgenommen.
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Die Pendellager 4 sind aus Pendelrollen 6 gebildet, die Ausschnitte 7, 8 der Seitenteile 3 und der Pendelmassen durchgreifen und auf komplementär zueinander ausgebildeten Laufbahnen 9, 10 der Ausschnitte 7, 8 abwälzen. Unter Fliehkrafteinwirkung des um die Drehachse d drehenden Fliehkraftpendels 1 werden dabei die Pendelmassen 5 nach radial außen beschleunigt und bilden den Wälzkontakt der Pendelrollen 6 zu den Laufbahnen 9, 10 aus. Die Laufbahnen 9, 10 sind so ausgebildet, dass die Pendelrollenbahnen, also der Verlauf der Pendelrollen 6 so ausgebildet ist, dass die Pendelmassen 5 entlang ihrer Pendelbahnen ohne Eigenrotation um ihren Schwerpunkt pendeln. Dies wird dadurch erzielt, dass die Mittelachsen m der durch die Ausgestaltung der Laufbahnen 9, 10 vorgegebenen Pendelrollenbahnen in der Nulllage der Pendelmassen 5 die Drehachse d schneiden. Hierdurch erfolgt neben der Verlagerung in Umfangsrichtung während eines Pendelvorgangs der Pendelmassen 5 aus der Nulllage lediglich ein radialer Hub der Pendelmassen 5 zu kleineren Durchmessern. Zur Synchronisation der Pendelbewegung der Pendelmassen 5 dient dabei die Synchronisationseinrichtung 11, die aus dem Ringteil 12 mit radial ausgerichteten Gleitkörpern 13 gebildet ist, die in die in den Pendelmassen 5 vorgesehenen Aussparungen 14 eintauchen und mit diesen die Schiebegelenke 15 bilden. Die Schiebegelenke 15 bilden bei Pendelbewegung der Pendelmassen 5 einen radial verlaufenden Gleitkontakt zwischen den Aussparungen 14 und den Gleitkörpern 13 aus, während sich Ringteil 12 und Pendelmassen 5 um denselben Verdrehwinkel um die Drehachse verdrehen.
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Die 2 zeigt das Fliehkraftpendel 1 der 1 in der Darstellung der 1 bei in eine Richtung maximal ausgelenkten Pendelmassen 5. Durch die Verlagerung der nur teilweise dargestellten Pendelrollen 6 auf den Laufbahnen 9, 10 verlagern sich die Pendelmassen 5 nach radial innen und im Uhrzeigersinn um die Drehachse d. Das Ringteil 12 verdreht sich um denselben Verdrehwinkel. Die Schiebegelenke 15 synchronisieren die Pendelmassen aufeinander. Die Gleitkörper 13 tauchen dabei tiefer in die Aussparungen 14 ein.
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Die 3 zeigt das Fliehkraftpendel 1 der 1 und 2 in 3D-Darstellung. Die beiden Seitenteile 3 bilden den Pendelmassenträger 2 und sind mittels der Abstandsbolzen 16 miteinander axial beabstandet verbunden und nehmen in dem sich bildenden Aufnahmebereich 17 die Pendelmassen 5 auf.
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Das Ringteil 12 der Synchronisationseinrichtung 11 ist innerhalb des axialen Bauraums und radial innerhalb der Seitenteile 3 und damit bauraumneutral angeordnet. Die Ausschnitte 8 mit den Laufbahnen 10 sind in beiden Seitenteilen 3 axial gegenüberliegend angeordnet und nehmen die Pendelrollen 6 zur Bildung der Pendellager 4 auf.
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Die 4 zeigt das Fliehkraftpendel 1 der 1 bis 3 in 3D-Ansicht bei ausgeblendetem vorderem Seitenteil 3 mit dem hinteren Seitenteil 3, den Pendelmassen 5 und der Synchronisationseinrichtung 11 mit dem Ringteil 12.
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Wie aus der 4 hervorgeht, sind die Pendelrollen 6 entlang ihrer Längsachse gestuft ausgebildet. Hierdurch sind die Ausschnitte 8 (3) der Seitenteile 3 gegenüber den komplementären Ausschnitten 7 der Pendelmassen 5 kleiner ausgebildet. Die Pendelmassen 5 enthalten bevorzugt aus Kunststoff hergestellte Abstandshalter 18 gegenüber den Seitenteilen 3, um metallische Reibung zwischen den Pendelmassen 5 und den Seitenteilen 3 zu verhindern.
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Die 5 zeigt in Abänderung zu dem Fliehkraftpendel 1 der 1 bis 4 das Fliehkraftpendel 1a in Ansicht mit den den Pendelmassenträger 2a bildenden Seitenteilen 3a, den mittels der Pendellager 4a an dem Pendelmassenträger 2a pendelfähig aufgenommenen Pendelmassen 5a mit den Aussparungen 14a und die Synchronisationseinrichtung 11a mit dem die Gleitkörper 13a zur Bildung der Schiebegelenke 15a enthaltenden Ringteil 12a bei ausgeblendetem vorderem Seitenteil. Im Unterschied zu dem Fliehkraftpendel 1 sind die Pendelmassen 5a gegenüber dem Ringteil 12a der Synchronisationseinrichtung 11a radial vorgespannt. Hierzu sind zwischen dem Ringteil 12a und den Pendelmassen 5a Blattfedern 19a derart eingespannt, dass sie mit ihren freien Enden 20a jeweils eine Pendelmasse 5a radial beaufschlagen, wobei die Blattfedern 19a zwischen den beiden freien Enden 20a an dem Ringteil 12a abgestützt sind. Die Blattfedern 19a können in der dargestellten Nulllage der Pendelmassen 5a kraftfrei montiert sein oder bereits eine Vorspannung gegenüber den Pendelmassen 5a ausbilden.
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Bei nicht ausreichender Fliehkraft beispielsweise bei stehendem oder langsam drehendem Fliehkraftpendel 1a werden dabei die oberhalb der Drehachse d befindlichen Pendelmassen 5a entgegen der Wirkung der Schwerkraft abgestützt, so dass sie nicht unter Aufhebung des Wälzkontakts der Pendelrollen 6a gegenüber den Laufbahnen 9a, 10a nach innen fallen, so dass eine dadurch bedingte Geräuschbildung vermieden wird.
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Die 6 zeigt das Fliehkraftpendel 1a der 5 in Ansicht bei ausgeblendetem vorderem Seitenteil bei maximal in eine Richtung ausgelegten Pendelmassen 5a. Hierbei sind die Blattfedern 19a vollständig vorgespannt und liegen jeweils an den Pendelmassen 5a und an dem Ringteil 12a an. Die Begrenzung der maximalen Auslenkung der Pendelmassen 5a kann durch diese Anlage oder mittels anderer, bevorzugt elastischer Abstandsmittel vorgesehen sein, um ein Auflaufen der nur teilweise dargestellten Pendelrollen 6a auf die in Umfangsrichtung ausgebildeten Wandungen der Ausschnitte 7a, 8a zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 2
- Pendelmassenträger
- 2a
- Pendelmassenträger
- 3
- Seitenteil
- 3a
- Seitenteil
- 4
- Pendellager
- 4a
- Pendellager
- 5
- Pendelmasse
- 5a
- Pendelmasse
- 6
- Pendelrolle
- 6a
- Pendelrolle
- 7
- Ausschnitt
- 7a
- Ausschnitt
- 8
- Ausschnitt
- 8a
- Ausschnitt
- 9
- Laufbahn
- 9a
- Laufbahn
- 10
- Laufbahn
- 10a
- Laufbahn
- 11
- Synchronisationseinrichtung
- 11a
- Synchronisationseinrichtung
- 12
- Ringteil
- 12a
- Ringteil
- 13
- Gleitkörper
- 13a
- Gleitkörper
- 14
- Aussparung
- 14a
- Aussparung
- 15
- Schiebegelenk
- 15a
- Schiebegelenk
- 16
- Abstandsbolzen
- 17
- Aufnahmebereich
- 18
- Abstandshalter
- 19a
- Blattfeder
- 20a
- freies Ende
- d
- Drehachse
- m
- Mittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009042804 A1 [0002]
- DE 102011104137 A1 [0002]
- DE 102010054297 A1 [0002]
- DE 102013202686 A1 [0002]
- DE 102015215268 A1 [0003]
- DE 102015203046 A1 [0004]
