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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehhachse verdrehbaren Pendelmassenträger und an diesem über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen, welche entlang einer mittels Pendellagern vorgegebenen Schwerpunktbahn deren Schwerpunkte im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers pendelfähig an dem Pendelmassenträger aufgenommen sind, wobei zur Begrenzung des Schwingwinkels der Pendelmassen zwischen dem Pendelmassenträger und den Pendelmassen Anschlagpuffer an Endpunkten der Schwerpunktbahn vorgesehen sind.
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Fliehkraftpendel dienen insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen mit drehschwingungsbehafteter Brennkraftmaschine der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation. Hierzu sind an einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger über den Umfang verteilt Pendelmassen mittels Pendellagern im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers pendelfähig aufgehängt. Die Pendellager sind hierbei aus in den Pendelmassen und in dem Pendelmassenträger zueinander komplementär bogenförmig ausgebildeten Laufbahnen gebildet, auf denen eine Pendelrolle abwälzt. Auf diese Weise stützen sich die Pendelmassen an dem Pendelmassenträger entgegen der Fliehkraft ab und werden in einer vorgegebenen Schwerpunktbahn des Schwerpunkts der Pendelmassen gegenüber dem Pendelmassenträger geführt. Die Schwingwinkel der Pendelmassen sind dabei zur Vermeidung von harten, metallischen Anschlägen der Pendelmassen beziehungsweise der Pendelrollen an dem Pendelmassenträger mittels elastischer Anschlagpuffer begrenzt. In den Druckschriften
DE 10 2008 059 297 A1 ,
DE 10 2014 215 157 A1 ,
DE 10 2015 224 510 A1 und
DE 10 2016 223 172 A1 sind beispielsweise Fliehkraftpendel mit entsprechenden Anschlagpuffern offenbart. Aufgrund der Anschlaggeometrie der Anschlagpuffer können Impulse auftreten, die zu metallischen Sekundäranschlägen zwischen den gegeneinander bewegten Bauteile, beispielsweise der Pendelrollen gegenüber dem Pendelmassenträger oder den Pendelmassen führen können und trotz der Verwendung von Anschlagpuffern zu akustischen Problemen wie störenden Geräuschen führen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Fliehkraftpendels. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, Positionen und Orientierung eines Anschlags vorzuschlagen, welche Sekundäranschläge vermeiden oder zumindest verringern.
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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 enthält einen um eine Drehhachse verdrehbaren Pendelmassenträger. An dem Pendelmassenträger sind über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet. Die Pendelmassen sind entlang einer mittels Pendellagern eingestellten Schwerpunktbahn der Schwerpunkte der Pendelmassen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers verschwenkbar angeordnet. Mittels der Pendellager, beispielsweise zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager pro Pendelmasse verlagern sich die Pendelmassen entlang der vorgegebenen Schwerpunktbahn ihrer Schwerpunkte. Je nach Ausführung der Pendellager beziehungsweise deren Laufbahnen kann eine Schwerpunktbahn entsprechend einer trapezförmigen Anordnung von Pendelfäden eines Fadenpendels vorgegeben sein, so dass die Pendelmassen während einer Schwing- oder Schwenkbewegung zugleich eine Eigenrotation um ihren Schwerpunkt ausführen. Der Radius der Schwerpunkte von der Drehachse, der sogenannte Polarradius, die Masse der Pendelmassen, der Eigenrotationswinkel der Pendelmassen, der Trägheitsradius der Pendelmassen und dergleichen hängen von den zu tilgenden Drehschwingungen ab. Die Bewegung der Pendelmassen, das heißt deren Schwingwinkel entlang der Schwerpunktbahnen ihrer Schwerpunkte, ist zur Vermeidung von harten metallischen Anschlägen mittels Anschlagpuffern begrenzt. Die Anschlagpuffer können aus Kunststoff, insbesondere Elastomeren gebildet sein. Die Anschlagpuffer sind zwischen dem Pendelmassenträger und den Pendelmassen vorgesehen und begrenzen den Schwingwinkel der Pendelmassen ausgehend von einer Nulllage bevorzugt in beide Schwingrichtungen. Hierbei ist bezüglich einer Betrachtung der Schwerpunktbahn des Schwerpunkts entlang seiner Schwingbewegung jeweils ein Endpunkt des Schwerpunkts durch die Anschlagpuffer vorgesehen.
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Zur Vermeidung von Sekundärstößen beispielsweise der Pendelrollen gegenüber dem Pendelmassenträger oder den Pendelmassen und damit zur Vermeidung von akustischen Störgeräuschen, wird durch eine entsprechende geometrische Ausbildung und Positionierung der Anschläge an den Anschlagpuffern die Einleitung der Anschlagsimpulse in den Anschlagpuffer derart ausgerichtet, dass mittels einer schnellen und gezielten Drehzahländerung der Eigenrotation der Pendelmasse um den Schwerpunkt eine Impulsleitung der Reaktionsimpulse in die Pendelrollen vermieden wird. In bevorzugter Weise wird eine Anschlaggeometrie derart eingestellt, dass ein radial außerhalb der Schwerpunktbahn liegender Anschlagpunkt zwischen Pendelmasse und Pendelmassenträger auf einer Tangente des Anschlagpuffers angeordnet ist, wobei die Tangente die Schwerpunktbahn an ihrem während des Anschlags vorliegenden Endpunkt senkrecht schneidet.
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In bevorzugter Weise ist dabei mittels eines vorgegebenen Abstands zwischen dem Anschlagpunkt und dem Endpunkt eine Umlenkung des entlang einer Normalen zu der Tangente eingeleiteten Anschlagsimpulses an dem Anschlagpunkt in einen entlang einer Tangente der Schwerpunktbahn an dem Endpunkt gerichteten Reaktionsimpuls vorgesehen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Fliehkraftpendels ist der Abstand kleiner als eine Größe n = β'i2/R ist, wobei β' das Verhältnis des Rotationswinkels β der Pendelmasse um den Schwerpunkt und dem Drehwinkel der Pendelmasse um die Drehachse bei maximalem Schwingwinkel, i der Trägheitsradius der Pendelmasse und R der Polarradius zwischen der Drehachse und dem Schwerpunkt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform des Fliehkraftpendels ist das Verhältnis des Rotationswinkels zu dem Drehwinkel gleich eins.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Abstand h gemäß der Gleichung h = J/(m*R) dem Trägheitsmoment J der Pendelmasse dividiert durch das Produkt aus der Masse m der Pendelmassen und dem Momentandrehpol der Pendelmasse um den Schwerpunkt entspricht.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel kann als separate Vorrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehschwingungsisolation beispielsweise einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine vorgesehen sein, beispielsweise an der Kurbelwelle dieser angeordnet sein. Weiterhin können ein oder mehrere Fliehkraftpendel in eine oder mehrere Antriebsstrangeinrichtungen integriert sein. Beispielsweise kann zumindest ein vorgeschlagenes Fliehkraftpendel in einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise in ein Zweimassenschwungrad eingangs- und/oder ausgangsseitig integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Fliehkraftpendel in ein Einmassenschwungrad, ein Gehäuse einer Reibungskupplung, in eine Doppelkupplung, eine Kupplungsscheibe oder einen hydrodynamischen Drehmomentwandler integriert sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung kann das Fliehkraftpendel einen Pendelmassenträger aufweisen, der als Pendelflansch ausgebildet ist. Hierbei sind beidseitig des Pendelflanschs Pendelmassen angeordnet, wobei axial gegenüberliegende Pendelmassen jeweils mittels Ausnehmungen des Pendelflanschs durchgreifende Verbindungsmittel aufweisen, die die axial gegenüberliegenden Pendelmassen miteinander zu Pendelmasseneinheiten verbinden. Beispielsweise können die Anschlagpuffer an zumindest einem Verbindungsmittel angeordnet sein, wobei diese Anschlagpuffer einen Anschlag gegenüber einer Wandung der Ausnehmungen an dem vorgesehenen Anschlagpunkt bilden.
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In einer alternativen Ausführungsform des vorgeschlagenen Fliehkraftpendels kann der Pendelmassenträger aus zwei, einen axial beabstandeten Aufnahmebereich bildenden Seitenteilen gebildet sein, wobei die Pendelmassen in dem Aufnahmebereich über den Umfang verteilt aufgenommen sind. In dieser Ausführungsform können die Anschlagpuffer an die Seitenteile verbindenden Bolzen und die Anschläge an den Pendelmassen vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer geometrischen Positionierung eines Anschlags einer Pendelmasse in einem Fliehkraftpendel
und
2 eine detaillierte Darstellung der geometrischen Verhältnisse der 1.
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Die 1 zeigt in schematischer, teilweiser Darstellung das Fliehkraftpendel 1 mit der Pendelmasse 2, die während eines Pendelvorgangs mit ihrem Schwerpunkt S entlang der Schwerpunktbahn 3 von der Nulllage I gegenüber der Drehachse d des nicht dargestellten Pendelmassenträgers um den Drehwinkel α in die Endlage II mit dem Endpunkt C des Schwerpunkts S verlagert wird. Dabei rotiert die Pendelmasse 2 um den Rotationswinkel β um die Achse des Schwerpunkts S. Die Schwerpunktbahn 3, der Drehwinkel α und der Rotationswinkel β werden dabei von der Ausgestaltung der Laufbahnen in der Pendelmasse und in dem Pendelmassenträger, die jeweils nicht dargestellt sind und deren Ausbildung an sich bekannt ist, festgelegt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verhältnis des Drehwinkels α und des Rotationswinkels β gleich eins.
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Radial außerhalb der Schwerpunktbahn 3 ist der Anschlagpuffer 4 zur Begrenzung des Schwingwinkels der Pendelmasse 2 an dem Endpunkt C vorgesehen.
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Die 2 zeigt die geometrischen Anschlagsverhältnisse des Anschlagpuffers 4 der Pendelmasse 2 an dem Anschlagpunkt A eines nicht dargestellten Anschlags des Pendelmassenträgers. Die Anschlagsgeometrie ist derart ausgebildet, dass der Anschlagsimpuls IA dabei senkrecht zur Tangenten T auftrifft. Die Tangente T schneidet dabei den Endpunkt C der Schwerpunktbahn 3 der Pendelmasse 2 senkrecht. Der Anschlagpunkt A und der Endpunkt C weisen den Abstand h auf, der als systemspezifische Größe n derart ausgelegt ist, dass der in die Pendelmasse 2 eingeleitete Anschlagsimpuls IA durch Rotation der Pendelmasse 2 um die Drehachse des Endpunkts C beziehungsweise des am Endpunkt C befindlichen Schwerpunkts S als entlang der Tangente der Schwerpunktbahn 3 ausgerichteter Reaktionsimpuls IR umgelenkt wird. Auf diese Weise unterbleibt eine Wirkung des eingeleiteten Anschlagsimpulses IA auf die Pendelrollen des Pendellagers und metallische Sekundäranschläge dieser mit einer unerwünschten Geräuschbildung unterbleiben.
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Der Abstand
h ergibt sich aus dem Quotienten der Trägheitsmasse J durch das Produkt der Masse m der Pendelmasse
2 und des Polarradius
R des Schwerpunkts der Pendelmassen um die Drehachse des Fliehkraftpendels entsprechend h = J/(m*R). Ein weiterer Zusammenhang ergibt sich aus der Größe n, die größer als der Abstand
h ausgelegt ist. Die Größe n ergibt sich aus den in den
1 und
2 angegebenen Parametern wie folgt:
wobei β' die Ableitung des Rotationswinkels
β nach dem Drehwinkel a, also eine Übersetzung zwischen der relativen Drehgeschwindigkeit der Pendelmasse und der Drehgeschwindigkeit des Polarradius
R des Schwerpunkts
S an seiner Endlage
C bedeutet. Der Faktor i bedeutet den nicht dargestellten Trägheitsradius der Pendelmasse
2 um die Rotationsachse des Schwerpunkts
S. Der Polarradius
R ist zwischen dem Endpunkt
C des Schwerpunkts
S und der Drehachse
d vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Pendelmasse
- 3
- Schwerpunktbahn
- 4
- Anschlagpuffer
- d
- Drehachse
- A
- Anschlagpunkt
- C
- Endpunkt
- d
- Drehachse
- h
- Abstand
- IA
- Anschlagsimpuls
- IR
- Reaktionsimpuls
- R
- Polarradius
- S
- Schwerpunkt
- T
- Tangente
- I
- Nulllage
- II
- Endlage
- α
- Drehwinkel
- β
- Rotationswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059297 A1 [0002]
- DE 102014215157 A1 [0002]
- DE 102015224510 A1 [0002]
- DE 102016223172 A1 [0002]
