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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Pendelmasse, die an einer Trägerscheibe angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann, sowie ein Arbeitsverfahren einer solchen 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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Die Trägerscheibe besteht im Stand der Technik aus Stahlblech. Beim Motorstart oder Motorstopp können die Pendelmassen oder die Pendelrollen an den Bahnenden an der Trägerscheibe anschlagen, wodurch über die Trägerscheibe störende Geräusche abgestrahlt werden können.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fliehkraftpendeleinrichtung anzugeben, bei der die Anschlaggeräusche möglichst vermieden oder zumindest abgemildert oder gedämpft werden können.
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Dieses Problem wird durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Arbeitsverfahren nach Anspruch 10 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 einer Trägerscheibe angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann, wobei die Trägerscheibe ein Trägerscheibenblech umfasst, an dem an zumindest einer Seite mindestens ein Dämpfungselement angeordnet ist. Das Dämpfungselement liegt flächig an dem Trägerscheibenblech an und bewirkt eine Erhöhung der inneren Dämpfung der Trägerscheibe. Das Dämpfungselement dient dabei nicht direkt der Dämpfung des Anschlages der Pendelrollen oder Pendelmassen, sondern dämpft diese indirekt durch Dämpfung der in der Trägerscheibe erzeugten Schwingungen. Dämpfer für den Anschlag der Pendelrollen oder der Pendelmassen an der Trägerscheibe können zusätzlich wie im Stand der Technik bekannt vorgesehen sein. Auf ein Flanschblech, das Trägerscheibenblech, wird also erfindungsgemäß ein weiteres Blech als Dämpfungselement aufgebracht. Dieses Dämpfungselement hat keine tragende Funktion und kann beispielsweise ein Stahlblech sein oder ein Materialmix beispielsweise aus einer Kombination von Stahlblech und Kunststoff unterschiedlicher oder gleicher Dicke. Die geometrische Abmessung des Dämpfungselements kann den Konturen des Trägerscheibenblechs (Flansch) entsprechen oder aber davon abweichen. Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist das Aufbringen eines Kunststoff- oder Blechrings oder eines Ringes aus einem ein Materialmix beispielsweise aus einer Kombination von Stahlblech und Kunststoff unterschiedlicher oder gleicher Dicke auf das Trägerscheibenblech. In jedem Fall weist das Dämpfungselement bzw. das Blech vorzugsweise eine verminderte Dicke gegenüber der Trägerscheibe auf.
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Bei Biegung der Trägerscheibe oder Axialschwingungen der Trägerscheibe mit unterschiedlichen Amplituden, Phasen oder Frequenzen von Trägerscheibe und Dämpfungselement kann eine Relativbewegung der Oberflächen von Dämpfungselement und Trägerscheibe auftreten. Bei dieser Relativbewegung wird Energie durch trockene Reibung (beispielsweise Mikroschlupf) dissipiert. Das Dämpfungselement liegt dazu in einer Ausführungsform der Erfindung über zumindest einen Teil der axialen Oberfläche der Trägerscheibe an dieser an. Das Dämpfungselement liegt dabei flächig an dem Trägerscheibenblech an und ist an einigen Punkten, den Befestigungspunkten, fest mit diesem verbunden.
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Das Dämpfungselement ist in einer Ausführungsform der Erfindung in radialer Richtung reibschlüssig mit dem Trägerscheibenblech verbunden. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerscheibenblech und den Blechen wird so angeordnet, dass an Positionen mit großer Schwingamplitude eine Relativbewegung zwischen den Materialschichten stattfinden kann.
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Das Dämpfungselement ist in einer Ausführungsform der Erfindung mit dem Trägerscheibenblech vernietet und/oder verschraubt und/oder verschweißt. Derartige Fügeverfahren erlauben eine kostengünstige Montage bei definierter Vorspannkraft.
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Die zu erzielende Vorspannkraft kann über eine entsprechende Krümmung oder Verformung der verwendeten Blechmaterialien erhöht werden. Das Dämpfungselement ist dazu in einer Ausführungsform der Erfindung an der der Trägerscheibe zugewandten Seite gewellt. Damit ist insbesondere gemeint, dass die Trägerscheibe in der radialen Ebene gebogen ist. Dies kann eine einzige Biegung oder mehrere Biegungen in beide Richtungen umfassen. Durch die Lage der Biegung relativ zu den Befestigungspunkten wie den Nieten oder der Verschraubung oder Verschweißung mit dem Trägerscheibenblech kann die Flächenpressung und der Mikroschlupf bzw. die Reibungsdämpfung in den Bereichen dazwischen verändert werden.
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Das Dämpfungselement ist in einer Ausführungsform der Erfindung in Bereichen der Trägerscheibe, in denen große Schwingungsamplituden auftreten können, angeordnet. Insbesondere sind vorzugsweise Bereiche des Dämpfungselementes, die zwischen den Befestigungspunkten liegen, in solchen Bereichen angeordnet.
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Zwischen Dämpfungselement und Trägerscheibenblech besteht in einer Ausführungsform der Erfindung zumindest bereichsweise ein Luftspalt. Der Luftspalt ist vorzugsweise maximal 150µm groß, vorzugsweise im Bereich 20 bis 150µm, weiter bevorzugt zwischen 50 und 100µm . Dieser Abstand kann auch über sehr dünne Abstandselemente an den Positionen der Verbindungen zwischen Trägerscheibenblech und Dämpfungselement realisiert werden, aber auch durch geeignete Vorverformung der Bleche. Bei einer impulshaften Anregung des Flanschs kommt es durch die Strukturschwingungen zu Verlusten zwischen der Trägerscheibe und dem Blech. Die Verluste setzten sich sowohl aus der trockenen Reibung in den Fügestellen als auch durch die Luftverdrängung im kleinen Luftspalt zwischen Trägerscheibe und Blech zusammen. Diese dissipativen Effekte entziehen einen Teil der eingeleiteten Energie, insbesondere beim Anschlagen der Pendelmassen. Die Amplituden der Schwingungen des Flansches sind somit geringer als ohne die erfindungsgemäße Maßnahme. Es reduzieren sich der abgestrahlte Luftschall sowie die in den Antriebsstrang eingeleitete Schwingenergie.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist beiderseits des Trägerscheibenblechs je mindestens ein Dämpfungselement angeordnet. Dabei ist je ein Dämpfungselement auf Vorder- und Rückseite mit unterschiedlichen oder gleichen Materialdicken an dem Trägerscheibenblech befestigt.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Dämpfung von Anschlaggeräuschen bei einer Fliehkraftpendeleinrichtung, wobei durch mindestens ein Dämpfungselement, das bereichsweise gegen Reibung in radialer Richtung gegenüber einem Trägerscheibenblech der Trägerscheibe verschiebbar ist, Reibungsdämpfung bei Verformung der Trägerscheibe bewirkt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Vergleichsbeispiel einer Fliehkraftpendeleinrichtung in einer Explosionsdarstellung,
- 2 eine Pendelmasse in der Draufsicht,
- 3 einen Schnitt A-A in 2,
- 4 den Schnitt A-A für ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Trägerscheibe.
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1 zeigt eine Fliehkraftpendeleinrichtung 1 nach Stand der Technik als Vergleichsbeispiel in einer räumlichen Darstellung. Der Aufbau der Trägerscheibe aus einem Trägerscheibenblech und daran angeordneten Dämpfungsblechen als Dämpfungselemente ist in 1 nicht gezeigt. Das Vergleichsbeispiel dient dem besseren Verständnis der Funktionsweise der im Wesentlichen anhand der 3 und 4 dargestellten Erfindung.
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Teile der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 sind nach Art einer Explosionsdarstellung gezeigt, andere Teile der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 sind in Einbaulage, wenn also die Fliehkraftpendeleinrichtung fertig montiert ist, dargestellt. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse R. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 wird zwischen einer Antriebseinheit, insbesondere einem Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle, und einer ausrückbaren Fahrzeugkupplung, die mit einem Getriebe gekoppelt ist, angeordnet. Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann beispielsweise an der Sekundärseite eines in dem Antriebsstrang angeordneten Zweimassenschwungrades (ZMS) oder an einem Kupplungsgehäuse angeordnet sein.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 umfasst eine Trägerscheibe 2, die in Einbaulage beispielsweise mit einem nicht dargestellten Sekundärflansch eines Zweimassenschwungrades im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. In Einbaulage im Antriebsstrang und im Betrieb des Kraftfahrzeuges bei laufendem Verbrennungsmotor rotiert die Trägerscheibe zusammen mit dem Sekundärflansch mit der Kurbelwellendrehzahl. Die Verbindung zwischen Sekundärflansch und 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 Bohrungen 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 der Trägerscheibe 2 angeordnet und fest miteinander verbunden. In 1 ist eine der Pendelmassen 5 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die erste Pendelteilmasse 6a und die zweite Pendelteilmasse 6b werden durch mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei, Nietbolzen 7 fest miteinander verbunden. Die Nietbolzen sind vorzugsweise Niete, die an einer Seite mit einem vorgeformten Nietkopf versehen sind und an der anderen Seite zur Herstellung der Nietverbindung plastisch verformt und so mit einem weiteren Nietkopf versehen werden.
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Sowohl in der ersten Pendelteilmasse 6a als auch der zweiten Pendelteilmasse 6b sind mehrere Bohrungen 19 eingebracht, 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 der Trägerscheibe 2 sind Pendelrollen 9 aufgenommen. Die Pendelrollen 9 umfassen jeweils ein zylindrisches Mittelteil 11, 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 13 der Pendelrollen 9 ragen jeweils in Langlöcher 14 in den Pendelteilmassen 6a bzw. 6b. Die Langlöcher 14 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 Trägerscheibe 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 Pendelrollen 9 der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 in den Langlöchern 14 sind so ausgelegt, dass der Schwerpunkt der Pendelmasse 5 mit einem Radius um den Abstand zu einem Mittelpunkt, der durch die Rotationsachse R gegeben ist, pendelt. Diese Bewegung erzeugt einen variablen Abstand des Schwerpunkts der Pendelteilmassen zum Mittelpunkt. Die Geometrie der Pendelbahn ist ein Maß für die Ordnung, mit der die Pendelmasse 5 zum Schwingen angeregt werden. Bei Abstimmung nah oder direkt auf die Haupterregerordnung erfolgt eine Reduzierung der Schwingungsamplitude des Antriebsstrangs über dem gesamten Drehzahlbereich.
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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. In dem Ausschnitt 15 sind des Weiteren auf den Nietbolzen 7 gelagert Zusatzmassen 16 angeordnet. Die Zusatzmassen 16 ragen in den Ausschnitt 15 in der Trägerscheibe 2 und berühren diese selbst nicht, sind also frei oder fliegend dieser gegenüber gelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei gleichartige Zusatzmassen zwischen der ersten Pendelteilmasse 6a und der zweiten Pendelteilmasse 6b angeordnet, diese Zusatzmasse kann aber auch einteilig ausgeführt sein.
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Zwischen der Zusatzmasse 16 und der ersten Pendelteilmasse 6a bzw. der Zusatzmasse 16 und der zweite n Pendelteilmasse 6b ist jeweils ein Führungsblech 17 angeordnet. Die Führungsbleche 17 sind mit mehreren Bohrungen 18 an dem Nietbolzen 7 befestigt. Ein Abstandhalter 23, der die Nietbolzen 7 ähnlich einer Klammer umgreift, überbrückt einen in axialer Richtung zwischen den Zusatzmassen 16 und den Führungsblechen 17 verbleibenden Spalt, sodass das axiale Spiel der Zusatzmassen begrenzt ist.
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Die Führungsbleche 17 verfügen an ihren umfangsseitigen Enden über Ausnehmungen 20 und 21, die jeweils Anschläge für die Pendelrollen 9 bilden, sodass die Langlöcher 14 die Anschlagsfunktion nicht selbst übernehmen müssen.
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2 zeigt eine einzelne Pendelmasse 5 in der Draufsicht zur Verdeutlichung der Schnittansichten der 3 und 4. 3 zeigt einen Schnitt A-A in 2, 3 zeigt einen solchen Schnitt für ein alternatives Ausführungsbeispiel.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 umfasst die Trägerscheibe 2 ein Trägerscheibenblech 22, an dem beiderseits Dämpfungsbleche 24a, 24b angeordnet sind. Die Dämpfungsbleche 24a, 24b sind mit dem Trägerscheibenblech 22 durch Niete 25 vernietet. Alternativ können die Dämpfungsbleche 24a, 24b mit dem Trägerscheibenblech 22 auch mit anderen Befestigungsmitteln fest miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Verschraubung Schweißen oder dergleichen. Die Dämpfungsbleche 24a, 24b liegen flächig an dem Trägerscheibenblech 22 an und sind über den größten Teil ihrer gemeinsamen Verbindungsfuge nicht fest miteinander verbunden, sondern können zum Beispiel bei einer Biegebeanspruchung relativ zueinander Mikroschlupf aufweisen. Auf diese Weise wird bei einer Verformung oder bei der Übertragung von Körperschall eine zusätzliche Fügestellendämpfung in die Trägerscheibe 2 eingebracht. Zwischen den Dämpfungsblechen 24a, 24b und dem Trägerscheibenblech 22 ist ein Luftspalt von etwa 100µm, vorzugsweise im Bereich 20 bis 200µm, weiter bevorzugt zwischen 50 und 100µm. Der Luftspalt kann eine konstante Breite aufweisen, kann aber auch über den radius und/oder die Umfangsrichtung variabel sein. Die Niet-, Schweiß- oder Schraubverbindungen zwischen den Dämpfungsblechen 24a, 24b und dem Trägerscheibenblech 22 bewirken eine definierte Vorspannkraft und damit eine definierte Flächenpressung zwischen den Dämpfungsblechen 24a, 24b und dem Trägerscheibenblech 22. Die Dämpfungsbleche 24a, 24b können zur Erhöhung der Vorspannkraft auch gewellt sein.
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4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist nur auf einer Seite der Trägerscheibe ein Dämpfungsblech 24 als Dämpfungselement 24 angeordnet. Zudem ist das Dämpfungsblech 24 in eine eingeprägte Vertiefung 26 des Trägerscheibenblechs 22 eingelegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Trägerscheibe
- 3
- Bohrung
- 4
- Bohrung
- 5
- Fliehkraftpendel
- 6
- Pendelteilmasse
- 6a
- erste Pendelteilmasse
- 6b
- zweite Pendelteilmasse
- 7
- Nietbolzen
- 8
- Langloch in Trägerscheibe
- 9
- Pendelrollen
- 10
- Lagerring
- 11
- Mittelteil
- 12
- Rollenzentrierborde
- 13
- Rollenenden
- 14
- Langloch in Pendelteilmasse
- 15
- Ausschnitt
- 16
- Zusatzmasse
- 17
- Führungsblech
- 18
- Bohrung
- 19
- Bohrungen
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Trägerscheibenblech
- 23
- Abstandhalter
- 24, 24a, 24b
- Dämpfungsblech
- 25
- Niet
- 26
- Vertiefung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028552 A1 [0002]
