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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Pendelmasse, die an wenigstens einem Pendelflansch angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu dem Pendelflansch ausführen kann.
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Gattungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtungen werden im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Schwingungsisolation, auch Schwingungstilgung genannt, angeordnet und umfassen entweder wie beispielsweise aus der
DE 10 2006 028 536 A1 bekannt einen Pendelflansch, an dem beiderseits Pendelteilmassen, die zusammen jeweils eine Pendelmasse bilden, mittels in Langlöchern geführten Pendelrollen aufgehängt sind oder einen wie beispielsweise aus der
DE 102010 054 556 A1 bekannt einen Doppelflansch als Pendelflansch, der zwei beabstandet angeordnete Flansche umfasst, zwischen denen Pendelmassen mittels in Langlöchern geführten Pendelrollen aufgehängt sind. Die Pendelmassen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch die Schwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und später wieder zugeführt, sodass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt, die Pendelmasse also als Tilger 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.
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Bei Fliehkraftpendeleinrichtungen nach Stand der Technik können die Pendelmassen auch bei hoher Drehzahl noch schwingen. Wenn der Schwingwinkel für eine komplette Be- und Entlastung ausreichend groß ist, kann es zu Materialausbrüchen an Bauteilen der Fliehkraftpendeleinrichtung kommen. Bei hoher Drehzahl ist die Flächenpressung groß, eine relative Bewegung des Wälzkörpers führt zum schnellen Verschleiß (Pitting).
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Auch beim Start und Stopp können die Pendelmasse chaotisch schwingen. Dadurch entstehen Geräusche durch Anschläge, wodurch die Lebensdauer kann verringert werden kann.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, die zuvor genannten Nachteile zu überwinden.
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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 zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Pendelmasse, die an wenigstens einem Pendelflansch angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu dem Pendelflansch ausführen kann, wobei eine Reibvorrichtung mit der Pendelmasse so in Wirkverbindung ist, dass die Relativbewegung (die Pendelbewegung) der Pendelmasse zumindest über einen Teilbereich deren Pendelweges gebremst und/oder in bestimmten Pendelstellungen behindert werden kann. Die Pendelbewegung der Pendelmasse wird durch insbesondere trockene Reibung gedämpft. In einer oder mehreren ausgewiesenen Stellungen ist die Festhaltekraft der Reibvorrichtung gegenüber der Pendelmasse erhöht, sodass diese bei geringen Kräften zur Erregung der Pendelbewegung festgehalten wird. Die Reibvorrichtung stellt dadurch einen Abstell- und/oder Blockiermechanismus bereit. Dieser legt die Pendelmassen insbesondere bei Drehzahlen unterhalb des Leerlaufs, somit im An- und Auslauf bzw. Start und Stop des Verbrennungsmotors, fest. Die Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Pendelmassen.
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Die Reibvorrichtung umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung ein radial nach außen vorgespanntes Reibungselement. Dieses ist in Kontakt mit einer Kontaktfläche der Pendelmasse.
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Das Reibungselement ist in einer Ausführungsform der Erfindung mittels einer Feder an dem Pendelflansch befestigt. Die Feder liefert die notwendige Vorspannkraft. Die Feder ist in einer Ausführungsform der Erfindung eine Blattfeder. Dadurch kann diese zugleich die Führung des Reibungselementes übernehmen.
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Die Blattfeder erstreckt sich in einer Ausführungsform der Erfindung in Umfangsrichtung und ist vorzugsweise an einem umgelegten Finger des Pendelflansches befestigt. Die Blattfeder bewirkt dadurch eine Festlegung des Reibungselementes in axialer und Umfangsrichtung sowie eine Führung in radialer Richtung.
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Das Reibungselement ist in einer Ausführungsform der Erfindung an dem der Befestigung mit dem Pendelflansch gegenüberliegenden distalen Ende der Blattfeder befestigt. Das Reibungselement ist in Kontakt mit einer der Pendelmassen. Eine Pendelbewegung der Pendelmasse wird durch das Reibungselement gedämpft, vorzugsweise durch trockene Reibung.
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Das Reibungselement kann vorzugsweise an einer Innenseite der Pendelmasse entlanggleiten. Die Innenseiten weisen eine ausreichend große Fläche auf, sodass keine speziellen Gleitflächen angeformt werden müssen.
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An der Innenseite der Pendelmasse ist in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens eine Einkerbung angeordnet, in die das Reibungselement eingreifen kann. Die Einkerbung bewirkt, dass die auf die Pendelmasse ausgeübte Festhaltekraft bei eingreifen des Reibungselementes in die Einkerbung größer ist als bei Stellungen, in denen das Reibungselement nicht in die Einkerbung eingreift. Die Einkerbung kennzeichnet so eine ausgewiesene Pendelstellung, in der die Pendelmasse reibungsbehaftet festgelegt sein kann.
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Die Einkerbung ist in einer Ausführungsform der Erfindung so angeordnet, dass das Reibungselement in einer Mittelstellung der Pendelmasse in diese eingreift und so eine drehzahlabhängig reib- und formschlüssige Arretierung der Pendelmasse bewirkt.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführung sind die Pendelmassen durch Blattfeder gespannt. Die Blattfedern sind am Flansch befestigt und weisen an ihrer Extremität ein Reibelement auf. Dieses Element spannt die Pendelmasse nach Außen und hat eine bestimmte Geometrie, die zu Einkerbungen der Pendelmassen paßt. Beim Start und Stopp haben die Pendelmassen eine zu niedrige Schwingenergie gegenüber die Spannkraft der Blattfeder. Die Pendelmassen werden durch Ihre Einkerbung zentriert und verriegelt. Es entstehen daher mangels Pendelbewegungen keine Anschläge und somit auch keine Geräusche.
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Im normalen Betrieb ist die Schwingenergie der Pendelmasse größer als die Spannkraft der Blattfeder. Die Pendelmassen können sich bewegen und generieren eine kleine Reibung durch das Gleiten auf den Reibungselementen. Die entstehende Reibung ist auf die Ordnung der Pendelauslegung abgestimmt. Die Spannkraft ist auf einen Wert ausgelegt, sodass der normale Betrieb nicht gestört wird.
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Bei hohen Drehzahlen ist die Fliehkraft auf die Pendelmassen so groß, dass sie kaum noch Schwingen. Die Spannkraft der Blattfeder ist größer als die Schwingenergie. Die Pendelmasse sind daher durch die Einkerbung verriegelt. Es entstehen keine Microbewegungen mehr, somit auch kein Pitting.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel von Teilen einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung mit Doppelflansch in einer Draufsicht,
- 2 einen Schnitt X-X in 1,
- 3 einen Schnitt Y-Y in 1,
- 4 eine Pendelmasse in der Draufsicht.
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1 zeigt Teile eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Fliehkraftpendeleinrichtung 1 mit Doppelflansch. Die dem Betrachter zugewandte Flanschhälfte ist dabei nicht dargestellt. Die 2 und 3 zeigen Schnitte X-X und Y-Y in 1.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse R. Die Umfangsrichtung ist im Folgenden eine Drehung um die Rotationsachse R. Unter der axialen Richtung wird die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse R verstanden.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 umfasst einen Pendelflansch 2 mit einer ersten Flanschhälfte 3 und einer zweiten Flanschhälfte 4, welche zusammen einen so genannten Doppelflansch bilden. Die Flanschhälften 3, 4 weisen jeweils einen inneren Bereich 5 auf, die flächig aufeinanderliegen, und jeweils einen äußeren Bereich 6, zwischen denen ein Freiraum 7 zur Aufnahme von Pendelmassen 8 verbleibt.
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In Langlöchern 9 in den Flanschhälften 3, 4 sowie Langlöchern 10 in den Pendelmassen 8 sind jeweils Pendelrollen 11 gelagert. Die Langlöcher 9, 10 bilden zusammen mit den Pendelrollen 11 eine Kulissenführung für die Pendelmassen 8 gegenüber dem Pendelflansch 2, welche eine Pendelbewegung der Pendelmassen 8 gegenüber dem Pendelflansch 2 ermöglicht. Die beiden Flanschhälften 3, 4 sind fest miteinander verbunden, beispielsweise wie im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Nieten 12 miteinander vernietet oder alternativ miteinander verschraubt oder verschweißt. Die Pendelmassen bestehen im gezeigten Ausführungsbeispiel aus mehreren Blechlagen, die in axialer Richtung gestapelt und fest miteinander vernietet sind.
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Die erste Flanschhälfte 3 und die zweite Flanschhälfte 4 sind symmetrisch zueinander bezüglich einer gedachten Fläche A. Dadurch liegen sich die Langlöcher 9 in den Flanschhälften 3, 4 jeweils spiegelbildlich gegenüber, sodass die Pendelrollen 11 auf beiden Seiten gleich geführt werden. Die Pendelrollen 11 weisen von außen nach innen größere Durchmesser auf, wobei der mit der Pendelmasse 8 in Kontakt stehende axial in der Mitte gelegene größere Durchmesser größer ist als die lichte Weite der Langlöcher 9 in den Flanschhälften 3, 4, wodurch die Pendelrollen 11 in axialer Richtung gegenüber der Pendelflansch 2 bzw. den Flanschhälften 3, 4 geführt sind.
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Der Pendelflansch 2 ist mittels der Niete 12 mit einem Schwungrad 13, das an seinem Außenumfang einen Anlasserzahnkranz 21 sowie eine Zusatzmasse 22 trägt, vernietet. Das Schwungrad 13 ist hier ein Einmassenschwungrad, kann aber ebenso ein Zweimassenschwungrad (ZMS) sein, das im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist zwischen einer Kurbelwelle des das Kraftfahrzeug antreibenden Verbrennungsmotors und einem Kupplungsgehäuse einer Fahrzeugkupplung, der im Antriebsstrang ein Schaltgetriebe und weitere Drehmomentübertragungsmittel zur Übertragung des durch den Verbrennungsmotor erzeugten Antriebsmomentes auf angetriebene Räder des Kraftfahrzeuges nachgeordnet sind.
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Wie aus 1 zu erkennen ist, sind über den Umfang der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 gleichmäßig vier Pendelmassen 8 verteilt angeordnet. Zwischen jeder der Pendelmassen 8 und dem Pendelflansch 2 ist jeweils eine Blattfeder 14 angeordnet. Jede der Blattfedern 14 wirkt auf eine der Pendelmassen 8.
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Die Blattfedern 14 sind mit einem Federende an dem Pendelflansch 2 mittels Nieten 15 befestigt. An dem anderen Federende ist an jeder Blattfeder 14 jeweils ein Reibungselement 16 befestigt, beispielsweise vernietet. Das Reibungselement 16 weist eine in der Draufsicht dreieckige Form auf, wobei eine Basisseite des Dreieckes flach an der Blattfeder 14 anliegt und mit dieser mittels Nieten 17 vernietet ist, und eine gegenüber liegende Spitze 18 des Dreieckes in Kontakt mit der Pendelmasse 8 ist. Die Spitze 18 des Reibungselementes 16 greift in einer nicht ausgelenkten Mittelstellung der Pendelmasse 8 in eine Einkerbung 19 an der der Rotationsachse R zugewandten Unterseite der Pendelmasse 8 ein. 1 zeigt die Pendelmassen 8 jeweils in der nicht ausgelenkten Mittelstellung, also bei einem Pendelwinkel von 0°. Durch die Einkerbung 19 ist eine höhere Kraft zur Bewirkung eines Pendelausschlags einer Pendelmasse 8 notwendig, verglichen mit einer Position der Spitze 18 außerhalb der Einkerbung 19, wenn also die Pendelmasse 8 bereits um einen kleinen Pendelwinkel aus der Mittelstellung heraus bewegt ist. Dadurch sind die Pendelmassen 8 in der in 1 gezeigten nicht ausgelenkten Mittelstellung zunächst fixiert und beginnen eine Pendelbewegung 1., nach dem durch entsprechende Drehmomentschwankungen eine Losreißkraft der Pendelmasse 8 gegenüber dem Halteelement 16 überwunden ist. Durch die Anordnung des Reibungselementes 16 an der Blattfeder 14 bewirkt eine drehzahlabhängige Zentrifugalkraft auf das Reibungselement 16, die nach außen gerichtet ist, also in Richtung der Spitze 18 wirkt. Je höher die Drehzahl der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ist, desto stärker wird das Reibungselement 16 nach außen gedrückt. Die Blattfeder 14 ist dabei so vorgespannt, dass auch in Ruhelage, also wenn die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 nicht rotiert, eine nach außen gerichtete Kraft auf das Reibungselement 16 ausgeübt wird, so dass dieses gegen die Pendelmasse 8 gedrückt wird. Durch die Einkerbung 19 ist bei geringer Drehzahl zunächst eine bestimmte Drehmomentschwankung notwendig, um die Pendelmassen 8 aus der in 1 gezeigten Mittelstellung gegen die Festhaltekraft des Reibungselementes 16 in eine Pendelbewegung zu versetzen. Die Pendelbewegung findet sodann entgegen die Reibkraft der Reibungselemente 16 statt. Mit Zunahme der Drehzahl wird diese Reibkraft größer, so dass bei einer Höchstdrehzahl des Verbrennungsmotors auch eine höchste Reibkraft ausgeübt wird, welche die Pendelbewegung der Pendelmassen 8 entsprechend stark dämpft. Bei einer hohen Drehzahl ist entsprechend auch eine größere Losreißkraft notwendig, um die Pendelmassen 8 aus ihrer Mittelstellung los zu reißen.
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In 2 ist der Kontakt des Reibungselementes 16 mit der Pendelmasse 8 zu erkennen. Diese erstreckt sich linienförmig in axialer Richtung. In 3 ist die Befestigung der Blattfeder 14 an dem Pendelflansch 2 dargestellt. Die zweite Flanschhälfte 4 umfasst dazu einen umgelegten Finger 20, der sich in axialer Richtung erstreckt, und an dem das Reibungselement 16 mit Nieten 23 vernietet ist. 4 zeigt eine Einzeldarstellung einer Pendelmasse 8. Die Einkerbung 19 ist mittig bezüglich einer Symmetrieachse M an der dem Reibungselement 16 zugewandten Seite der Pendelmasse 8 angeordnet und in etwa dreiecksförmig mit abgerundeten Übergängen der Dreiecksflächen gestaltet. Bohrungen 23 ermöglichen das Vernieten mehrerer Bleche zu der Pendelmasse 8.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Pendelflansch
- 3
- erste Flanschhälfte
- 4
- zweite Flanschhälfte
- 5
- innerer Bereich
- 6
- äußerer Bereich
- 7
- Freiraum
- 8
- Pendelmasse
- 9
- Langlöcher in Flanschhälften
- 10
- Langlöcher in Pendelmasse
- 11
- Pendelrollen
- 12
- Niet
- 13
- Schwungrad
- 14
- Blattfeder
- 15
- Niet
- 16
- Reibungselement
- 17
- Niet
- 18
- Spitze
- 19
- Einkerbung
- 20
- Finger
- 21
- Anlasserzahnkranz
- 22
- Zusatzmasse
- 23
- Niet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028536 A1 [0002]
- DE 102010054556 A1 [0002]
