DE102017120933A1

DE102017120933A1 - Fliehkraftpendel sowie Verwendung einer Bogenfeder

Info

Publication number: DE102017120933A1
Application number: DE102017120933.6A
Authority: DE
Inventors: Uli Junker; Hartmut Mende
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-04-26

Abstract

Es ist ein Fliehkraftpendel (10) zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse (12) drehbaren und mit der Antriebswelle mittelbar oder unmittelbar verbindbaren Trägerflansch (14), einer relativ zu dem Trägerflansch (14), insbesondere über Pendelbahnen, pendelbaren Pendelmasse (16) zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten und radial außerhalb zur Pendelmasse (16) angeordneten Federelementen (22), wobei die Federelemente (22) unterhalb einer Grenzdrehzahl an der Pendelmasse (16) anliegen und oberhalb der Grenzdrehzahl fliehkraftbeding von der Pendelmasse (16) abheben. Durch die unterhalb der Grenzdrehzahl an der Pendelmasse (16) angreifenden Federelemente (22) kann die Pendelmasse (16) in einem ungünstigen niedrigen Drehzahlbereich festgesetzt werden und oberhalb der Grenzdrehzahl, wenn die Federelement (22) fliehkraftbeding von der Pendelmasse (16) abheben, aktiviert werden, so dass ein geräuscharmer und schwingungsgedämpfter Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, mit dessen Hilfe ein einer über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehungleichförmigkeit erzeugt werden kann, sowie eine Verwendung einer Bogenfeder, mit deren Hilfe eine Federkraft in Umfangsrichtung aufgeprägt werden kann.
Beispielsweise aus DE 10 2008 059 297 A1 ist ein Fliehkraftpendel bekannt, bei dem eine über in entsprechenden Laufbahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse vorgesehen ist, die bei einer Drehzahlschwankung ein der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehzahlschwankung erzeugen kann.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis Geräuschentwicklungen und Schwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen geräuscharmen und schwingungsgedämpften Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung einer Bogenfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse drehbaren und mit der Antriebswelle mittelbar oder unmittelbar verbindbaren Trägerflansch, einer relativ zu dem Trägerflansch, insbesondere über Pendelbahnen, pendelbaren Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten und radial außerhalb zur Pendelmasse angeordneten Federelementen, wobei die Federelemente unterhalb einer Grenzdrehzahl an der Pendelmasse anliegen und oberhalb der Grenzdrehzahl fliehkraftbeding von der Pendelmasse abheben.
Wenn der Kraftfahrzeugmotor ausgeschaltet ist, beispielsweise bei einer Start-Stopp-Situation, könnten die Pendelmassen schwerkraftbeding absinken und mit einer Geräuschentwicklung an einem anderen Bauteil anschlagen. Bei einem nachfolgenden Start würden sich die Pendelmassen auf unterschiedlichen Radien bezüglich der Drehachse befinden, wodurch sich während der Startphase des Kraftfahrzeugmotors noch keine ausreichende Dämpfungswirkung des Fliehkraftpendels einstellen kann. Dies kann zu unnötigen ungedämpften Schwingungen innerhalb des Antriebstrangs führen, die als Komforteinbuße empfunden werden können. Zudem können während der Startphase des Kraftfahrzeugmotors unnötige Geräuschentwicklungen entstehen, bis sich die Pendelmassen synchronisiert haben.
Durch die Federelemente können die Pendelmassen bei einer geeigneten Grenzdrehzahl rechtzeitig vor einem Stopp des Kraftfahrzeugmotors reibschlüssig festgesetzt werden. Dadurch kann zumindest ein hartes Anschlagen der Pendelmassen bei einem schwerkraftbedingten Herunterfallen bei ausgeschaltetem Kraftfahrzeugmotor vermieden oder zumindest gedämpft werden. Ein freies Bewegen der Pendelmasse von einem Rollbahnende zum anderen Rollbahnende kann dadurch vermieden werden, so dass Anschlaggeräusche beim Erreichen des Rollbahnendes vermieden werden können. Zudem können die Pendelmassen bei ausgeschaltetem Kraftfahrzeugmotor von den Federelementen auf einem definierten Radius oder Radiusbereich gehalten werden, der insbesondere einer maximal weit radial innen liegenden Relativlage entspricht. Die Federelemente können die Dämpfungswirkung des Fliehkraftpendels unterhalb der Grenzdrehzahl abschalten, so dass insbesondere eine für das Fliehkraftpendel kritische Resonanzdrehzahl bei einem Start des Kraftfahrzeugmotors durchlaufen werden kann, während die Pendelmassen von dem Federelement bewegungsfest festgehalten sind. Sich aufschaukelnde Resonanzschwingungen, die zu unnötigen Schwingungen und Geräuschen führen könnten, sind dadurch vermieden.
Insbesondere kann mit Hilfe der Federelemente sichergestellt werden, dass das Fliehkraftpendel nur überkritisch betrieben wird. Bei einer die Grenzdrehzahl übersteigenden Drehzahl können die Pendelmassen einer hinreichend großen Fliehkraft ausgesetzt sein, dass ein ordnungsgemäßer Betrieb des Fliehkraftpendels sichergestellt sein kann, in dem keine Resonanzschwingungen oder unnötige Geräusche zu erwarten sind. In dieser Betriebssituation können die Federelemente unter Fliehkrafteinfluss von der Pendelmasse abheben und dadurch den schwingungsdämpfenden Betrieb des Fliehkraftpendels anschalten.
Durch die Mehrzahl der Federelemente kann sich im Vergleich zu einer die Gesamtstreckte der mehreren Federelemente überspannenden einzelnen Bogenfeder die Anzahl der Kontaktstellen und/oder die von dem angreifenden Federelement aufgebrachte Haltekraft erhöhen. Das jeweilige im Vergleich zu einer langen Bogenfeder beispielsweise als kürzere Druckschraubenfeder ausgestaltete Federelement bildet einen entsprechend kürzeren Biegebalken aus, der bei einer gleichen Durchbiegung in radialer Richtung mit seiner Mantelfläche eine entsprechend höhere Haltekraft in radialer Richtung auf die Pendelmasse ausüben kann. Dies ermöglicht es über einen vergleichsweise kurzen Umfangswinkelbereich eine ausreichend hohe Haltekraft unterhalb der Grenzdrehzahl aufbringen zu können, so dass es beispielsweise möglich ist Pendelmassen mit einem entsprechend hohen Eigengewicht und/oder eine höhere Anzahl von in Umfangsrichtung nachfolgenden Pendelmassen vorzusehen. Eine auf die Pendelmasse einwirkende Gesamthaltekraft kann durch die Formgestaltung des jeweiligen Federelements eingestellt werden, indem beispielsweise nur ein Teil der Federelemente unterhalb der Grenzdrehzahl eine Haltekraft auf die Pendelmasse aufprägen können. Die Federelemente können sich unter Fliehkrafteinfluss nach radial außen aufbiegen und dadurch die Pendelmassen frei schwingen lassen, wobei insbesondere die aufgebogenen Federelemente eine gemeinsam ausgebildete Bogenfeder ausbilden können, die vorzugsweise in einem Zweimassenschwungrad als ein eine Primärmasse mit einer Sekundärmasse koppelndes Energiespeicherelement genutzt werden kann. Durch die unterhalb der Grenzdrehzahl an der Pendelmasse angreifenden Federelemente kann die Pendelmasse in einem ungünstigen niedrigen Drehzahlbereich festgesetzt werden und oberhalb der Grenzdrehzahl, wenn die Federelement fliehkraftbeding von der Pendelmasse abheben, aktiviert werden, so dass ein geräuscharmer und schwingungsgedämpfter Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Insbesondere können mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise ist der Trägerflansch zwischen zwei Pendelmassen angeordnet. Alternativ kann die Pendelmasse zwischen zwei Flanschteilen des Trägerflanschs aufgenommen sein, wobei die Flanschteile beispielsweise Y-förmig miteinander verbunden sind.
Das jeweilige Federelement weist insbesondere eine hinreichend große träge Masse auf, dass oberhalb der Grenzdrehzahl eine entsprechend hohe Fliehkraft auf das Federelement einwirkt, die ein Abheben des Federelements von der Pendelmasse ermöglicht. Vorzugsweise ist die von dem Federelement unter der Grenzdrehzahl auf die Pendelmasse einwirkende Haltekraft größer als die Gewichtskraft der Pendelmasse. Ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen der Pendelmasse kann dadurch vermieden werden. Oberhalb der Grenzdrehzahl kann die von dem Federelement aufgebrachte Haltekraft durch die auf das Federelement wirkende Fliehkraft überwunden werden. Da das Federelement radial außerhalb zu der Pendelmasse angeordnet ist, kann bereits nach einer vergleichsweise geringen Drehzahlerhöhung auf das Federelement eine ausreichende Fliehkraft einwirken. Gegebenenfalls weist das Federelement mindestens eine Zusatzmasse auf, um bei einer bestimmten Drehzahl einen ausreichend großen Fliehkrafteffekt erreichen zu können. Beispielsweise ist das Federelement als Schraubenfeder, insbesondere Druckfeder, ausgestaltet und das Zusatzgewicht ist mit einer Windung des Federelements, beispielsweise durch Klipsen oder Schweißen, verbunden.
Insbesondere sind die Federelemente als Schraubenfeder, insbesondere als Bogenfeder, ausgestaltet, wobei die Federelemente oberhalb einer Funktionsdrehzahl in Reihe geschaltet sind, wobei insbesondere jeweils zwei in Umfangsrichtung nachfolgende Federelemente tangential aneinander kontaktierend anliegen. Das Federelement kann insbesondere als Druckfeder ausgestaltet sein, die einen geraden oder einen zumindest teilweisen gebogenen Verlauf aufweist. Unterhalb der Grenzdrehzahl können die Federelemente jeweils einzeln wirken und sind im Wesentlichen funktional voneinander getrennt. Dadurch kann erforderlichenfalls jedes Federelement als kurzer Biegebalken eine Haltekraft bereitstellen. Oberhalb der Funktionsdrehzahl, die insbesondere höher als die Grenzdrehzahl ist, können die Federelemente fliehkraftbedingt soweit nach radial außen aufgebogen sein, dass eine relevante Kraftübertragung an ihren in tangentialer Richtung aufeinander zu weisenden Enden, die insbesondere direkt oder indirekt aneinander angreifen, möglich ist. Die mehreren Federelemente können dadurch gemeinsam eine Gesamtfeder ausbilden, die wie eine den Umfangswinkelbereich der in Reihe geschalteten Federelemente überspannende Bogenfeder wirken kann. Besonders bevorzugt sind die in Reihe geschalteten Federelemente in der Art einer Bogenfeder Teil eines Drehschwingungsdämpfers, insbesondere eines Zweimassenschwungrads. Das Zweimassenschwungrad kann eine Primärmasse und eine über das aus den mehreren in Reihe geschalteten Federelementen als Energiespeicherelement zu der Primärmasse begrenzt verdrehbare Sekundärmasse aufweisen. Der Trägerflansch des Fliehkraftpendels kann hierbei insbesondere durch die Primärmasse oder die Sekundärmasse ausgebildet sein. Die Pendelmasse kann in axialer Richtung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse angeordnet sein, so dass die Pendelmasse in demselben Axialbereich wie die aus den Federelementen zusammengesetzte Bogenfeder angeordnet ist.
Vorzugsweise liegt das Federelement unterhalb der Grenzdrehzahl an seinen tangentialen Enden radial außen an einer, insbesondere mit dem Trägerflansch verbundenen, Gleitschale und radial innen an der Pendelmasse an, wobei das Federelement oberhalb der Grenzdrehzahl zur flächigen radial äußeren Anlage an der Gleitschale fliehkraftbedingt aufgebogen ist. Das Federelement kann unterhalb der Grenzdrehzahl an seinen Enden einen größeren Abstand zur Drehachse und in einem zwischen den Enden vorgesehenen Mittelbereich einen geringeren Abstand zur Drehachse aufweisen. Die zwischen den tangentialen Enden an der Mantelfläche des Federelements aufgeprägte Haltekraft, die unterhalb der Grenzdrehzahl an der Pendelmasse angreift, kann an den tangentialen Enden an der radial äußeren Gleitschale abgestützt werden. Dadurch kann die Pendelmasse, wenn auf das Federelement unterhalb der Grenzdrehzahl keine oder nur eine geringe Fliehkraft angreift, von dem Federelement sozusagen verkeilt werden. Im oberhalb der Grenzdrehzahl aufgebogenen Zustand der Federelemente können sich die Federelemente an die radial innere Kontur der Gleitschale anschmiegen und gegebenenfalls an der Gleitschale entlang in Umfangsrichtung abgleiten.
Bei einem bogenförmig verlaufenden Federelement verläuft das Federelement unterhalb der Grenzdrehzahl vorzugsweise nicht auf einen konstanten Wirkradius bezogen zur Drehachse des Trägerflanschs des Fliehkraftpendels, sondern kann in radialer Richtung auf die Pendelmasse drücken. Eine in Längsrichtung des Federelements verlaufende Mittellinie des Federelements kann entlang eines Kreisbogens verlaufen. Insbesondere weist eine Mittellinie des Federelements unterhalb der Grenzdrehzahl einen im Wesentlichen konstanten Wirkradius zu einem Federmittelpunkt auf, wobei der Federmittelpunkt zu der Drehachse in einer Richtung von der Pendelmasse, an der dieses Federelement anliegt, weg versetzt positioniert ist. Eine in Längsrichtung des Federelements verlaufende Mittellinie des Federelements kann entlang eines Kreisbogens verlaufen, wobei dennoch das Federelement in radialer Richtung auf die Pendelmasse drücken kann.
Besonders bevorzugt sind die Federelemente als separate und unterhalb der Grenzdrehzahl von einander beabstandet getrennte Bauteile ausgestaltet. Die Federelemente können dadurch jeweils einzeln und unabhängig voneinander in der Art eines kurzen Biegebalkens die Pendelmasse unterhalb der Grenzdrehzahl reibschlüssig festsetzen. Bei einer ausreichenden auf die Federelemente einwirkenden Fliehkraft können sich die Federelemente soweit aufbiegen, dass die Federelemente in Kontakt zueinander treten und eine Reihenschaltung verwirklichen, die insbesondere dem Federverhalten einer Bogenfeder mit einer gleichen Gesamtlänge wie die miteinander in Reihe geschalteten Federelementen entspricht.
Insbesondere sind die Federelemente einstückig und über eine Verbindungswindung miteinander verbunden ausgestaltet, wobei die jeweiligen Federelemente unterhalb der Grenzdrehzahl in unterschiedliche Richtungen verlaufen. Die Federelemente können über die jeweilige Verbindungswindung zu einer gemeinsamen Gesamtfeder zusammengefasst sein, die unterhalb der Grenzdrehzahl beispielsweise einer abschnittsweise abgeknickt verlaufenden Bogenfeder entspricht. Diese Gesamtfeder kann im Bereich der Verbindungswindung, insbesondere im Wesentlichen sprungartig, ihre Ausrichtung ändern, so dass sich mehrere tangential verlaufende jeweils ein Federelement ausbildende Federstücke ergeben. Die Verbindungswindung kann die jeweiligen Federelemente nach radial außen abstützen und eine unabhängig von den anderen Federelementen aufgeprägte Federwirkung des jeweiligen Federelements ermöglichen. Durch die Verbindungswindung kann aber oberhalb der Grenzdrehzahl eine geeignete Relativlage, insbesondere der tangentialen Enden der jeweiligen aufeinander zu weisenden Federelemente, erzwungen werden, so dass eine definierte Reihenschalten ohne Verkantungen, Verkippungen oder dergleichen erreicht werden kann. Ein Verrutschen der Federelemente relativ zueinander in radialer Richtung kann dadurch vermieden werden. Zudem ist es nicht erforderlich in den tangentialen Endbereichen der jeweiligen Federelemente Federwindungen besonders nah beieinander zur Ausbildung eines formstabilen Endbereichs vorzusehen, so dass die Anzahl der aktiven Windungen oberhalb der Grenzdrehzahl, insbesondere oberhalb der Funktionsdrehzahl, erhöht sein kann.
Vorzugsweise liegt eines der Federelemente unterhalb der Grenzdrehzahl an genau einer Pendelmasse und/oder eines der Federelemente unterhalb der Grenzdrehzahl an mindestens zwei Pendelmassen an. Durch die Anzahl der an einer Pendelmasse angreifenden Federelemente und/oder der für ein Federelement vorgesehenen Reibkontakte kann die an der jeweiligen Pendelmasse angreifende Gesamthaltekraft geeignet eingestellt werden. Dies ermöglicht eine höhere Flexibilität bei der Auswahl der Formgestaltung der Federelemente. Insbesondere ist es möglich für unterschiedliche Federelemente unterschiedliche Formgestaltungen und/oder eine unterschiedliche Anzahl an Reibkontakten mit Pendelmassen vorzusehen.
Besonders bevorzugt weist der Trägerflansch einen nach radial außen abstehenden ersten Anschlagansatz und einen nach radial außen abstehenden zweiten Anschlagansatz auf, wobei eines der Federelemente in tangentialer Richtung an dem ersten Anschlagansatz und ein anderes der Federelemente an dem zweiten Anschlagansatz abgestützt ist. Eine Gruppe von mehreren Federelementen kann dadurch an den Enden befestigt und/oder tangential abgestützt sein, so dass es möglich ist eine Druckkraft und/oder eine Zugkraft in Längsrichtung der Federelemente aufzuprägen, die wiederum zu einer geeigneten Federkraft in radialer Richtung auf die Pendelmasse führen kann. Alternativ kann der erste Anschlagansatz von einer Primärmasse eines Zweimassenschwungrads und der zweite Anschlagansatz von einer zu der Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse des Zweimassenschwungrads ausgebildet sein, wobei der Trägerflansch mit der Primärmasse oder der Sekundärmasse verbunden und/oder einstückig ausgestaltet sein kann.
Insbesondere ist die Pendelmasse bei einer Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors, insbesondere 800 U/min ± 100 U/min, von dem mindestens einen Federelement bewegungsfest festgesetzt. Insbesondere kann die Grenzdrehzahl der Leerlaufdrehzahl entsprechen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in einem für das Fliehkraftpendel üblicherweise kritischen niedrigen Drehzahlbereich Resonanzeffekte vermieden werden können und auch ein schwerkraftbedingtes Herunterfallen der Pendelmassen vermieden oder zumindest gedämpft werden kann. Hierbei wird insbesondere berücksichtigt, dass bei einem Kraftfahrzeugmotor mit Start-Stopp-Steuerung ein über einen bestimmten Zeitraum andauernder Leerlaufbetrieb ein automatisches Ausschalten des Kraftfahrzeugmotors auslöst. Die Pendelmassen können dadurch rechtzeitig vor einem drohenden Ausschalten des Kraftfahrzeugmotors festgesetzt werden, um unnötige Geräuschemissionen beim Ausschalten des Kraftfahrzeugmotors vermeiden zu können.
Die Erfindung betrifft ferner ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung zwischen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einer Primärmasse zum Einleiten eines Drehmoments, einer relativ zur Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse zum Ausleiten eines Drehmoments, einem an der Primärmasse und der Sekundärmasse anschlagbaren Energiespeicherelement zur Übertragung des Drehmoments und einem mit der Primärmasse oder der Sekundärmasse verbundenen Fliehkraftpendel, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Dämpfung von Drehungleichförmigkeiten, wobei die Federelemente des Fliehkraftpendels das Energiespeicherelement ausbilden. Das Energiespeicherelement des Zweimassenschwungrads kann unterhalb der Grenzdrehzahl die Pendelmasse des Fliehkraftpendels festsetzen und oberhalb der Grenzdrehzahl nicht nur die Dämpfungsfunktion des Fliehkraftpendels, sondern auch die Dämpfungsfunktion des Zweimassenschwungrads aktivieren. Die Bauteileanzahl ist dadurch gering gehalten. Durch die unterhalb der Grenzdrehzahl an der Pendelmasse angreifenden Federelemente kann die Pendelmasse in einem ungünstigen niedrigen Drehzahlbereich festgesetzt werden und oberhalb der Grenzdrehzahl, wenn die Federelement fliehkraftbeding von der Pendelmasse abheben, aktiviert werden, so dass ein geräuscharmer und schwingungsgedämpfter Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung mehrerer in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten, insbesondere gerade und/oder gebogen ausgeführter, Druckschraubenfedern zu dem Zweck eine Pendelmasse eines Fliehkraftpendels, das insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, oder eines Zweimassenschwungrads, das insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, durch eine von der Mantelfläche der mindestens einen Druckschraubenfeder ausgeübten im Wesentlichen radial verlaufenden Haltekraft unterhalb einer Grenzdrehzahl bewegungsfest festzusetzen. Durch die unterhalb der Grenzdrehzahl an der Pendelmasse angreifenden Federelemente kann die Pendelmasse in einem ungünstigen niedrigen Drehzahlbereich festgesetzt werden und oberhalb der Grenzdrehzahl, wenn die Federelement fliehkraftbeding von der Pendelmasse abheben, aktiviert werden, so dass ein geräuscharmer und schwingungsgedämpfter Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine schematische Draufsicht auf ein Fliehkraftpendels unterhalb einer Grenzdrehzahl,
2: eine schematische Draufsicht auf das Fliehkraftpendel aus 1 oberhalb der Grenzdrehzahl,
3: eine schematische Draufsicht der Federelemente des Fliehkraftpendels aus 1,
4: eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Federelemente für das Fliehkraftpendel aus 1,
5: eine schematische Draufsicht einer dritten Ausführungsform der Federelemente für das Fliehkraftpendel aus 1,
6: eine schematische Draufsicht auf die Federelemente aus 3 bis 5 oberhalb der Grenzdrehzahl,
7: eine schematische Draufsicht einer vierten Ausführungsform der Federelemente für das Fliehkraftpendel aus 1 und
8: eine schematische Draufsicht auf die Federelemente aus 7 oberhalb der Grenzdrehzahl.

Das in 1 dargestellte Fliehkraftpendel 10 weist einen um eine Drehachse 12 drehbaren Trägerflansch 14 auf, der auch eine Primärmasse oder Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrads sein kann. Mit dem Trägerflansch 14 sind beispielsweise vier Pendelmassen 16 pendelbar gekoppelt, die bei einer Drehungleichförmigkeit aufgrund ihrer Massenträgheit aus ihrer Mittellage mit einem Bewegungsanteil nach radial innen auslenken können, um dadurch ein der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugen zu können, wodurch die Drehungleichförmigkeit gedämpft und/oder getilgt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Trägerflansch 14 einen nach radial außen abstehenden ersten Anschlagansatz 18 und einen beispielsweise radial gegenüberliegenden nach radial außen abstehenden zweiten Anschlagansatz 20 auf. Zwischen den Anschlagansätzen 18, 20 sind mehrere beispielsweise als Druckschraubenfedern ausgestaltete Federelemente 22 jeweils zueinander tangential beabstandet angeordnet. Unterhalb einer Grenzdrehzahl, die einer Leerlaufdrehzahl von 800 U/min entsprechen kann, kann das Federelement 22 mit einer radialen Haltekraft 24 auf ein oder zwei Pendelmassen 16 drücken, insbesondere wenn in einer Start-Stopp-Situation ein Kraftfahrzeugmotor, mit dessen Antriebswelle das Fliehkraftpendel 10 gekoppelt ist, ausgeschaltet wird. Die Pendelmassen 16 können dadurch bewegungsfest festgehalten sein. Hierzu sind die im dargestellten Ausführungsbeispiel als gerade Schraubendruckfedern ausgestalteten Federelemente 22 an ihren tangentialen Enden radial außen an einer Gleitschale 26 abgestützt.
Wie in 2 dargestellt kann oberhalb der Grenzdrehzahl eine Fliehkraft 28 auf die Federelemente 22 einwirken, wodurch sich die Federelemente 22 nach radial außen aufweiten können und von den Pendelmassen 16 abheben können. Die Pendelmassen 16 können dadurch ihre pendelnde Relativbewegung zum Trägerflansch 14 bei einer Drehzahlschwankung wieder aufnehmen, wodurch die Dämpfungswirkung des Fliehkraftpendels 10 wieder wirksam ist. Die maximale radiale Aufweitung der Federelemente 22 kann durch die Gleitschale 26 begrenzt werden. Die Federelemente 22 können sich dadurch bogenförmig an der Gleitschale 26 anschmiegen und einen gebogenen Verlauf wie eine Bogenfeder einnehmen. Zusätzlich können die als einzelne separate Bauteile ausgeführten Federelemente 22 zwischen den Anschlagansätzen 18, 20 an ihren tangentialen Enden aneinander anliegen, wodurch diese Gruppe von Federelementen 22 in Reihe geschaltet ist und eine gemeinsame Gesamtfeder 30 ausbildet, die zwischen den Anschlagansätzen 18, 20 als den Umfangswinkelbereich der in Reihe geschalteten Federelemente 22 umfassende Bogenfeder ausgestaltet ist. Die Gesamtfeder 30 kann insbesondere als Teil eines Zweimassenschwungrads verwendet werden.
Die in 3 einzeln dargestellten Federelemente 22 des Fliehkraftpendels aus 1 sind alle als gerade Druckschraubenfedern ausgestaltet. Es ist aber auch möglich das mittlere Federelement 22 durch eine Bogenfeder zu ersetzen, so dass zumindest zu einem größeren Ausmaß nur die übrigen Federelemente 22 eine Haltekraft 24 auf die Pendelmassen 16 ausüben können, wie in 4 dargestellt. Ebenfalls ist es möglich, dass im Vergleich zu den in 3 dargestellten Federelementen 22 das erste und das dritte Federelemente 22 als Bogenfeder ausgestaltet ist, so dass zumindest zu einem größeren Ausmaß nur das mittlere Federelement 22 eine Haltekraft 24 auf die Pendelmasse 16 ausüben kann, wie in 5 dargestellt. Unter Fliehkrafteinfluss oberhalb der Grenzdrehzahl können sich alle in 3 bis 5 gezeigten Varianten an Gruppen von Federelementen 22 wie in 6 gezeigt zu einer gemeinsamen Bogenfeder zusammensetzen. Es sind auch weitere Zusammenstellungen von verschieden geformten Federelementen 22 möglich. Beispielsweise kann ein Federelement 22 in Umfangsrichtung gewellt verlaufen, um mehr als eine Kontaktstelle mit einer Pendelmasse 16 oder verschiedenen Pendelmassen 16 auszubilden.
Wie in 7 dargestellt können die in 5 dargestellten Federelemente 22 über Verbindungswindungen 32 zu einer einstückigen Gesamtfeder 30 verbunden sein. Selbstverständlich können auch andere Zusammenstellungen von Federelementen 22, wie beispielsweise in 3 oder 4 dargestellt, über Verbindungswindungen 32 zu einer einstückigen Gesamtfeder 30 verbunden sein. Unter Fliehkrafteinfluss oberhalb der Grenzdrehzahl kann die einstückige Gesamtfeder wie in 8 dargestellt, vergleichbar zu einer normalen Bogenfeder, mit entsprechend vielen wirksamen Windungen einen teilkreisförmigen Verlauf einnehmen.
Bezugszeichenliste

10: Fliehkraftpendel
12: Drehachse
14: Trägerflansch
16: Pendelmasse
18: ersten Anschlagansatz
20: zweiter Anschlagansatz
22: Federelement
24: Haltekraft
26: Gleitschale
28: Fliehkraft
30: Gesamtfeder
32: Verbindungswindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008059297 A1 [0002]

Claims

Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten mit einem um eine Drehachse (12) drehbaren und mit der Antriebswelle mittelbar oder unmittelbar verbindbaren Trägerflansch (14), einer relativ zu dem Trägerflansch (14), insbesondere über Pendelbahnen, pendelbaren Pendelmasse (16) zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten und radial außerhalb zur Pendelmasse (16) angeordneten Federelementen (22), wobei die Federelemente (22) unterhalb einer Grenzdrehzahl an der Pendelmasse (16) anliegen und oberhalb der Grenzdrehzahl fliehkraftbeding von der Pendelmasse (16) abheben.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (22) als Schraubenfeder, insbesondere als Bogenfeder, ausgestaltet sind, wobei die Federelemente (22) oberhalb einer Funktionsdrehzahl in Reihe geschaltet sind, wobei insbesondere jeweils zwei in Umfangsrichtung nachfolgende Federelemente (22) tangential aneinander kontaktierend anliegen.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (22) unterhalb der Grenzdrehzahl an seinen tangentialen Enden radial außen an einer, insbesondere mit dem Trägerflansch (14) verbundenen, Gleitschale (26) und radial innen an der Pendelmasse (16) anliegt, wobei das Federelement (22) oberhalb der Grenzdrehzahl zur flächigen radial äußeren Anlage an der Gleitschale (26) fliehkraftbedingt aufgebogen ist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (22) als separate und unterhalb der Grenzdrehzahl von einander beabstandet getrennte Bauteile ausgestaltet sind.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (22) einstückig und über eine Verbindungswindung (32) miteinander verbunden ausgestaltet sind, wobei die jeweiligen Federelemente (22) unterhalb der Grenzdrehzahl in unterschiedliche Richtungen verlaufen.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass eines der Federelemente (22) unterhalb der Grenzdrehzahl an genau einer Pendelmasse (16) und/oder eines der Federelemente (22) unterhalb der Grenzdrehzahl an mindestens zwei Pendelmassen (16) anliegt.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflansch (14) einen nach radial außen abstehenden ersten Anschlagansatz (18) und einen nach radial außen abstehenden zweiten Anschlagansatz (20) aufweist, wobei eines der Federelemente (22) in tangentialer Richtung an dem ersten Anschlagansatz (18) und ein anderes der Federelemente (22) an dem zweiten Anschlagansatz (20) abgestützt ist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmasse (16) bei einer Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors, insbesondere 800 U/min ± 100 U/min, von dem mindestens einen Federelement (22) bewegungsfest festgesetzt ist.
Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung zwischen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einer Primärmasse zum Einleiten eines Drehmoments, einer relativ zur Primärmasse begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse zum Ausleiten eines Drehmoments, einem an der Primärmasse und der Sekundärmasse anschlagbaren Energiespeicherelement zur Übertragung des Drehmoments und einem mit der Primärmasse oder der Sekundärmasse verbundenen Fliehkraftpendel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Dämpfung von Drehungleichförmigkeiten, wobei die Federelemente (22) des Fliehkraftpendels (10) das Energiespeicherelement ausbilden.
Verwendung mehrerer in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten, insbesondere gerade und/oder gebogen ausgeführter, Druckschraubenfedern (22) zu dem Zweck eine Pendelmasse (16) eines Fliehkraftpendels (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, oder eines Zweimassenschwungrads, insbesondere nach Anspruch 9, durch eine von der Mantelfläche der mindestens einen Druckschraubenfeder (22) ausgeübten im Wesentlichen radial verlaufenden Haltekraft (24) unterhalb einer Grenzdrehzahl bewegungsfest festzusetzen.