DE102018103264A1 - Fliehkraftpendel zum Tilgen von Drehschwingungen - Google Patents

Fliehkraftpendel zum Tilgen von Drehschwingungen Download PDF

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DE102018103264A1
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Michael Kessler
Alain Rusch
Evgenij Franz
Timm Gmeiner
Martin Häßler
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/14Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
    • F16F15/1407Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
    • F16F15/145Masses mounted with play with respect to driving means thus enabling free movement over a limited range

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel (1) zum Tilgen von Drehschwingungen um eine Rotationsachse (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- zumindest einen Pendelflansch (3,4), welcher mit einem rotierbaren Element (41) einer Reibkupplung (5) verbindbar ist;
- zumindest eine Pendelmasse (6,7,8), welche in einem Winkelbereich (9) des Pendelflanschs (3,4) schwingbar an dem Pendelflansch (3,4) befestigt ist; und
- zumindest eine ringförmige Scheibenfeder (10) mit einem Innenrand (11) und einem Außenrand (12), wobei die Scheibenfeder (10) axial zwischen dem Pendelflansch (3,4) und der Pendelmasse (6,7,8) angeordnet ist, wobei die Scheibenfeder (10) in dem Winkelbereich (9) der Pendelmassen (6,7,8) Erhebung (17,18) aufweist und dazu eingerichtet ist, mittels der Erhebung (17,18) eine Axialkraft (19) auf die Pendelmasse (6,7,8) aufzubringen. Das Fliehkraftpendel (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (17,18) den Innenrand (11) und den Außenrand (12) umfasst, sodass die Scheibenfeder (10) in einem ersten Durchmesserbereich (13) bei der Erhebung (17,18) im vorgespannten Zustand zumindest teilweise von dem Pendelflansch (3,4) beabstandet ist.
Mit der hier vorgeschlagenen Scheibenfeder ist trotz geringem axialem Bauraum eine größere Axialkraft auf die Pendelmasse ausübbar und/oder der Einbau von Pendelmassen mit einer größeren axialen Baulänge, also mit mehr Masse, ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel zum Tilgen von Drehschwingungen um eine Rotationsachse, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - zumindest einen Pendelflansch, welcher mit einem rotierbaren Element einer Reibkupplung verbindbar ist;
    • - zumindest eine Pendelmasse, welche in einem Winkelbereich des Pendelflanschs schwingbar an dem Pendelflansch befestigt ist; und
    • - zumindest eine ringförmige Scheibenfeder mit einem Innenrand und einem Außenrand, wobei die Scheibenfeder axial zwischen dem Pendelflansch und der Pendelmasse angeordnet ist, wobei die Scheibenfeder in dem Winkelbereich der Pendelmassen Erhebung aufweist und dazu eingerichtet ist, mittels der Erhebung eine Axialkraft auf die Pendelmasse aufzubringen. Das Fliehkraftpendel ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung den Innenrand und den Außenrand umfasst, sodass die Scheibenfeder in einem ersten Durchmesserbereich bei der Erhebung im vorgespannten Zustand zumindest teilweise von dem Pendelflansch beabstandet ist.
  • Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Vermeidung beziehungsweise Reduzierung von Torsionsschwingungen um eine Rotationsachse, um welche ein Drehmoment übertragen werden soll, in verbrennungsmotorgetriebenen Kraftfahrzeugantriebssträngen, meist als Fliehkraftpendel (FKP) bezeichnet, das an der Nabe, beziehungsweise am Flansch einer Kupplungsscheibe oder direkt an der Getriebeeingangswelle montiert ist.
  • Ein Fliehkraftpendel, wie aus der Anmeldung DE 10 2006 028 552 A1 bekannt, wird zur Reduktion der Torsionsschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens (PKW), eingesetzt. Das Fliehkraftpendel verfügt über mindestens zwei Pendelmassen, die mittels Pendelrollen an einem Trägerelement oder zwei Trägerelementen, im Folgenden als Pendelflansch bezeichnet, entlang Laufbahnen geführt werden. Die Pendelmassen können im Feld 2 der Zentrifugalbeschleunigung zumindest eine Schwingbewegung entlang ihrer Laufbahnen ausführen, wenn sie von Drehmomentschwankungen eines Verbrennungsmotors angeregt werden. Durch diese Schwingbewegung wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, so dass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt, das Fliehkraftpendel also als Tilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann die Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich erzielt werden.
  • Bei niedrigen Drehzahlen und den dabei auftretenden hohen Drehmomentschwankungen eines Verbrennungsmotors kann es zum Anschlagen der Pendelmassen an der Begrenzung des Schwingraums kommen. Dabei geht die Funktion eines Fliehkraftpendels verloren, sodass keine Schwingungsisolierung mehr gegeben ist.
  • Eine Möglichkeit die Schwingwinkel der Pendelmassen zu reduzieren, ist den Pendelmassen Energie durch eine gezielte Reibung zwischen Pendelmassen und dem Pendelflansch zu entziehen. In der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2017 104 968 A1 wird ein Fliehkraftpendel beschrieben, bei dem die Pendelmassen eine Kontaktfläche, beispielsweise gebildet von einem Kunststoffelement, aufweist. Auf diese Kontaktelemente wirkt eine im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse wirkende Normalkraft, so dass bei einer Bewegung der Pendelmasse eine der Bewegung entgegenwirkende Reibkraft an der jeweiligen Kontaktfläche der Pendelmasse erzeugt wird. Diese Normalkraft wird mithilfe einer Reibeinrichtung erzeugt, welche als eine im Wesentlichen ringförmig ausgestaltete Biegefeder, daher hier als Scheibenfeder bezeichnet, ausgeführt ist. Diese Scheibenfeder weist mehrere ebene Bereiche auf, an denen sie sich am Pendelflansch abstützt. Zwischen diesen Bereichen befinden sich konvexe Bereiche, in denen sich die Scheibenfeder in axialer Richtung erstreckt, so dass wenigstens ein konvexer Bereich an der Kontaktfläche der jeweiligen Pendelmasse anliegt und gegen dieses drückt.
  • Die Scheibenfeder nach dem Stand der Technik liegt axial zwischen einem Pendelflansch und den Pendelmassen. Daher reduziert sie den axialen Bauraum, welcher damit den Pendelmassen nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel zum Tilgen von Drehschwingungen um eine Rotationsachse, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - zumindest einen Pendelflansch, welcher mit einem rotierbaren Element einer Reibkupplung verbindbar ist;
    • - zumindest eine Pendelmasse, welche in einem Winkelbereich des Pendelflanschs schwingbar an dem Pendelflansch befestigt ist; und
    • - zumindest eine ringförmige Scheibenfeder mit einem Innenrand und einem Außenrand, wobei die Scheibenfeder axial zwischen dem Pendelflansch und der Pendelmasse angeordnet ist und auf einem ersten Durchmesserbereich einen Flanschkontakt anliegend an dem Pendelflansch und auf einem zweiten Durchmesserbereich einen Pendelkontakt anliegend an der Pendelmasse ausbildet, wobei die Scheibenfeder in dem Winkelbereich der Pendelmassen Erhebung aufweist und dazu eingerichtet ist, mittels der Erhebung eine Axialkraft auf die Pendelmasse aufzubringen.
  • Das Fliehkraftpendel ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung den Innenrand und den Außenrand umfasst, sodass die Scheibenfeder im ersten Durchmesserbereich bei der Erhebung im vorgespannten Zustand zumindest teilweise von dem Pendelflansch beabstandet ist.
  • Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden.
  • Das hier vorgeschlagene Fliehkraftpendel ist, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zum drehzahlproportionalen Tilgen von Drehmomentschwingungen um eine Rotationsachse, beispielsweise in einer Reibkupplung, eingerichtet. Die Pendelmassen, beispielsweise zwei oder drei, sind dazu, bevorzugt in vorbekannter Art und Weise, in einem Pendelflansch, meist einem axial beidseitigen Paar von Pendelflanschen, auf einer vordefinierten Schwingbahn bewegbar eingehängt, beispielsweise unter Verwendung von Bolzen und/oder Rollen. Auch die hier genannte Scheibenfeder übt die Reibfunktion aus, wie sie eingangs beschrieben ist. Dazu liegt die Scheibenfeder in einem Winkelbereich, welcher kleiner ist als die Pendelmasse, an, sodass die Scheibenfeder dauerhaft axial abgestützt an einem Pendelflansch gegen zumindest eine der Pendelmassen, bevorzugt alle Pendelmassen, eine Axialkraft ausübt. Zusammen mit einer Kontaktfläche, beispielsweise einer mechanisch an der jeweiligen Pendelmasse befestigtes Kunststoffelement, wird bei einer Schwingbewegung der Pendelmasse, welche zumindest einen rotatorischen Relativbewegungsanteil zu dem Pendelflansch bewirkt, eine Reibkraft erzeugt, welche der induzierten Schwingbewegung entgegengerichtet ist. Damit wird dem Tilgersystem Energie entnommen und ein Anschlagen der Pendelmassen bei großen Schwingungsamplituden verhindert oder zumindest der Bereich der Funktionsfähigkeit auf einen größeren Schwingungsamplitudenbereich vergrößert.
  • Die Scheibenfeder weist eine axiale, bevorzugt in Umfangsrichtung als durchgehende, besonders bevorzugt sinusförmige, Wellung ausgebildete, Erhebung auf. Diese Erhebung ist dazu eingerichtet, mit der Kontaktfläche der Pendelmasse in reibenden Kontakt zu treten. Die Erhebung ist dabei mit einer definierten Federsteifigkeit ausgeführt, sodass eine vordefinierte Axialkraft, abhängig von der axialen Einbaulänge, auf die Kontaktfläche ausübt. Bevorzugt ist im Einsatz in einem Fliehkraftpendel eine antagonistische zweite Scheibenfeder vorgesehen, welche eine gleich große antagonistische Axialkraft auf die jeweilige Pendelmasse ausübt, sodass die Axialkräfte einander (nahezu) aufheben. Dadurch ist zugleich die Pendelmasse (schwimmend) axial gelagert. Die Anzahl der Erhebungen entspricht der Anzahl der Pendelmassen, sodass bei einem symmetrischen Aufbau der Pendelmassen die Anzahl der Erhebung ein Vielfaches der Anzahl der Pendelmassen ist, beispielsweise mit der Anzahl der Pendelmassen übereinstimmt.
  • Die Scheibenfeder ist ringartig ausgebildet, wobei ein (zentraler) Innenrand und ein (radial außen liegender) Außenrand gebildet ist. Der Innenrand und der Außenrand bilden bevorzugt eine runde Linie, welche zu der Rotationsachse symmetrisch ist, bevorzugt einen Kreis mit einem konstanten Radius bildet. Die Scheibenfeder weist zudem einen ersten Durchmesserbereich auf, auf welchem der zumindest eine Flanschkontakt gebildet ist, und einen zweiten Durchmesserbereich, auf welchem die Pendelkontakte gebildet sind. In einer Ausführungsform weist der Rand, an welchem der Pendelkontakt gebildet ist, zumindest je Pendelkontakt eine auskragende Zunge auf, beispielsweise der Außenrand je eine nach radial außen auskragende Zunge. In letzterem Fall umfasst der Innenrand den Flanschkontakt, bevorzugt direkt und allein mit dem gebildeten Rand, sodass der erste Durchmesserbereich und der Innenrand den gleichen Radius aufweisen.
  • Mittels des Pendelkontakts wird die Axialkraft und damit die aus der Reibung resultierende Umfangskraft auf die jeweilige Pendelmasse übertragen. Mittels des Flanschkontakts wird entsprechend die Axialkraft und damit die aus der Reibung resultierende Umfangskraft auf den jeweiligen Pendelflansch übertragen. Bevorzugt ist die Scheibenfeder an dem Pendelflansch gegen ein schwingendes mit der Pendelmasse Mitbewegen, unter Umständen mit einer gewissen Montage bedingten Spielfreiheit, am Pendelflansch in Umfangsrichtung fixiert, bevorzugt mittels Anlage an einem Flanschbolzen, welcher sich axial zu der Pendelmasse und/oder zu dem anderen Pendelflansch erstreckt. Damit findet die Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen dem Pendelkontakt und der jeweiligen Pendelmasse beziehungsweise deren Kontaktfläche statt. Grundsätzlich ist auch eine Bauform umsetzbar, bei welcher der Innenrand den Pendelkontakt ausbildet und/oder die schwingungsinduzierte Relativbewegung zwischen Pendelmasse und Pendelflansch zu einer Relativbewegung zwischen der Scheibenfeder und dem Pendelflansch führt, wobei bevorzugt die Scheibenfeder an der Pendelmasse fixiert ist.
  • Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Erhebung den Innenrand und den Außenrand umfasst, also bei einer Betrachtung in radialer Richtung sich im Winkelbereich der Erhebung sowohl der Innenrand als auch der Außenrand von dem Pendelflansch abhebt. Dadurch wird erreicht, dass ein Wellfedereffekt erzielt wird, nämlich das Material der Scheibenfeder über die gesamte sich radial erstreckende Breite eine Steigung mit Axialanteil aufweist. Dadurch wird die Steifigkeit der Scheibenfeder erhöht beziehungsweise die axiale Baulänge ist bei gleicher Steifigkeit reduzierbar. Eine Wellfeder weist eine nahezu lineare Federkennlinie auf, bis die Kraft kurz vor Block, das heißt in dem Zustand, in welchem die Wellfeder (axial) komplett plattgedrückt ist und nicht weiter nachgeben kann, stark ansteigt. Damit wird unter Einhaltung einer linearen Federkennlinie axialer Bauraum gewonnen, welcher bevorzugt für eine axial breitere Pendelmasse nutzbar ist. Bevorzugt ist sowohl die axiale Baulänge der Scheibenfeder reduziert als auch die axiale Baulänge der Pendelmasse verlängert, sodass eine größere Tilgermasse zur Verfügung steht, welche zugleich mit einer im Vergleich zu vorbekannten Lösungen mit einer größeren Reibkraft dämpfbar ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels ist die Erhebung tellerartig von dem ersten Durchmesserbereich zu dem zweiten Durchmesserbereich geneigt gebildet.
  • In einer Ausführungsform erstreckt sich die tellerartige Neigung vom Innenrand zum Außenrand. In einer anderen Ausführungsform ist nur ein, umfänglicher oder in Umfangsrichtung unterbrochener, Durchmesserbereich bis zu dem zweiten Durchmesserbereich mit einer solchen Neigung versehen. Bevorzugt sind einzig den Pendelkontakt oder den Flanschkontakt umfassende Zungen mit einer Neigung versehen, oder mit einer stärkeren Neigung als der jeweils andere Durchmesserbereich.
  • Um die Axialkraft auf die Kontaktkörper unter Einbautoleranzen trotz des starken Anstiegs der Federkennlinie kurz vor Erreichen des auf Block gebrachten Zustands der Scheibenfeder auch bei sehr engen Einbauverhältnissen nahezu konstant zu halten, darf eine derartige Wellfeder nicht in dem Bereich kurz vor Block eingebaut werden. Außerdem bedeutet die lineare Kennlinie eine starke Abhängigkeit der Axialkraft von den Einbautoleranzen.
  • Diese Situation ist mit einer zusätzlichen Tellerung der Scheibenfeder, bevorzugt im Bereich von Zungen, welche bevorzugt den zweiten Durchmesserbereich umfasst, also die Pendelkontakte, gelöst. Diese zusätzliche Tellerung verändert die Federkennlinie der Scheibenfeder derart, dass ihre Steigung hin zu dem auf Block gebrachten Zustand noch einmal abnimmt, bevor die Federkraft dann kurz vor Block stark ansteigt. Diese geringere Steigung der Kennlinie im Bereich der Einbaulage reduziert die Variation der Axialkraft unter Einbautoleranzen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels ist der erste Durchmesserbereich von dem Innenrand der Scheibenfeder gebildet.
  • Bei dieser Ausführungsform ist also der Flanschkontakt von dem Innenrand gebildet. Hierdurch ist der Einbau erleichtert, indem der Innenrand auf eine entsprechende Führung an dem keine Schwingbewegung ausführenden Pendelflansch aufführbar ist. Andererseits ist die größere, also mit der größeren Umlauflänge, gebildete Außenrand hin zu dem Pendelflansch ausgerichtet, sodass hier eine weichere Anlage mit einer größeren Kontaktfläche bildbar ist. Damit ist bei einer Ausführung mit an dem Pendelflansch fixierter Scheibenfeder die Verschleißwirkung an den rotatorisch relativ bewegten Kontaktflächen reduzierbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels ist der zweite Durchmesserbereich radial nah bei oder von dem Außenrand der Scheibenfeder gebildet, wobei bevorzugt der Außenrand bei der Erhebung eine radial auskragende Zunge aufweist.
  • Der Außenrand ist die Schnittkante des Blechs, aus welchem bevorzugt die Scheibenfeder gebildet ist. Diese Schnittkante, welche unter Umständen nachbearbeitet ist, bildet in einer Ausführungsform den zweiten Durchmesserbereich. Bevorzugt ist der zweite Durchmesserbereich, zumindest bezogen auf den Blechzuschnitt, nach radial innen versetzt, sodass die Schnittkante nicht mit der jeweiligen Pendelmasse in Kontakt kommt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Außenrand eine Zunge, beziehungsweise für jeden Kontakt, bevorzugt Pendelkontakt, eine Zunge auf, welche dadurch als Kragbalken anstatt als Tellerfeder oder Wellfeder wirkt. Somit ist das Biegeverhalten beim Kontakt weicher, wodurch die oben genannten Vorteile entstehen. Indem eine Erhebung gebildet, welche radial durchgehend bis zum Innenrand gebildet ist, ist diese Weichheit im Kontaktbereich durch eine höhere Steifigkeit infolge des wellfederähnlichen Verhaltens insgesamt wieder ausgleichbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels weist die Erhebung eine mehrfache zum Pendelkontakt in Umfangsrichtung symmetrische Wellung auf, deren, zumindest im unbelasteten Zustand der Scheibenfeder, absolutes Maximum in Winkelüberdeckung mit dem Pendelkontakt gebildet ist.
  • Lokalen Maxima sind so viel kleiner, dass diese mit der Pendelmasse in einer eingespannten Einbausituation mit der Pendelmasse nicht in Kontakt kommen, also zu den Pendelmassen beabstandet sind. Erst kurz bevor die Scheibenfeder auf Block gebracht wird, kommen diese zum Anliegen. Diese Situation liegt bei einem bevorzugten Einbau nicht vor, sondern kann höchstens bei einem singulären axialen Ruck auftreten.
  • Die Anzahl der Erhebungsmaxima ist bei dieser Ausführungsform höher als die Anzahl der Pendelkontakte, so dass zwischen den Pendelkontakten noch weitere Maxima auftreten. Bevorzugt sind diese zusätzlichen Maxima nur lokale Maxima sind also mit einer geringeren Erhebungshöhe ausgeführt, als das (absolute) Maximum im Bereich des Pendelkontakts. Damit erstreckt sich die Wellung auf einen größeren Bereich. Gleichzeitig ist dadurch die Höhe der Erhebung erhöhbar, um so eine höhere Axialkraft zu erreichen. Bei geeigneter Auslegung sind die lokalen Maxima im Einbauzustand nicht mit der Pendelmasse in (axialem) Kontakt, sondern davon beabstandet, sodass die Reibung allein von dem absoluten Maximum beziehungsweise dem in diesem Bereich gebildeten Pendelkontakt aufgenommen ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels ist die Scheibenfeder aus hochfesten Stahlblech mit einer Blechdicke mit einem Kohlenstoffanteil von wenigstens 50% gebildet,
    wobei bevorzugt die Blechdicke des Stahlblechs zwischen 0,3 mm und 0,5 mm beträgt, und
    wobei bevorzugt im unbelasteten Zustand der axiale erste Abstand zwischen Flanschkontakt und Pendelkontakt 6 mm bis 10 mm beträgt, und besonders bevorzugt bei einer tellerartigen Scheibenfeder nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung der axiale zweite Abstand zwischen dem Flanschkontakt und dem Maximum der Erhebung im ersten Durchmesserbereich 2,5 mm bis 3,5 mm beträgt.
  • Die Biegefeder ist bevorzugt aus einem solchen hochfesten Stahl mit einer Zugfestigkeit zwischen 1.200 N/mm2 [tausendzweihundert Newton pro Quadratmillimeter] und 1800 N/mm2 gefertigt. Dadurch ist eine hohe Federsteifigkeit geschaffen und zusätzlich axialer Bauraum einsparbar. Beispielsweise sind Blechdicken von (vor Umformung) 0,3 mm [drei Zehntel Millimeter] bis maximal 0,5 mm einsetzbar. Auch ist ein axiales Aufstellen der Scheibenfeder, also ein Bilden der Erhebung, beziehungsweise Wellung um 6 mm [sechs Millimeter] bis maximal 10 mm im unbelasteten Zustand der Scheibenfeder ausreichend. Bei einer tellerartigen Scheibenfeder ist beim ersten Durchmesserbereich, beispielsweise dem Innenrand, ein axiales Aufstellen der Scheibenfeder, also ein Bilden der Erhebung, beziehungsweise Wellung um 2,5 mm [zweieinhalb Millimeter] bis maximal 3,5 mm im unbelasteten Zustand der Scheibenfeder ausreichend.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels weist der Pendelkontakt und/oder der Außenrand eine der folgenden Rundungen hin zu der Pendelmasse auf:
    • - Grate der Scheibenfeder mittels mechanischen Brechens, bevorzugt Bürsten abgerundet sind;
    • - die Scheibenfeder ist gestanzt und der Stanzeinzug zeigt hin zu der Pendelmasse, wobei bevorzugt der Flanschkontakt mittels mechanischen Brechens, besonders bevorzugt mittels Bürsten, abgerundet ist;
    • - der Pendelkontakt, bevorzugt angeordnet auf einer Zunge, ist von der Pendelmasse weg gebogen, bevorzugt mittels Anprägen; und
    • - der Pendelkontakt, bevorzugt angeordnet auf einer Zunge, ist mittels eines, bevorzugt geprägten, Noppens hin zu der Pendelmasse gebildet.
  • Um einen Reibverschleiß an den Pendelkontakten gering zu halten ist bevorzugt eine der obigen Maßnahmen getroffen, welche je nach Herstellung kostengünstige Fertigungsschritte darstellen. Am Innenrand ist bevorzugt lediglich ein Entgraten oder Abrunden der Kante, beispielsweise mittels entsprechender Ausrichtung des Stanzeinzugs, vorgenommen, sodass hier vornehmlich eine Krafteinleitung in Blecherstreckungsrichtung stattfindet. Der Stanzeinzug ist die Rundung, welche auf der dem Stanzwerkzeug zugewandten Seite des Blechs entsteht, wenn das Stanzwerkzeug den Überstand des Blechs abschert.
  • Wird die Scheibenfeder allein mittels Kaltumformen hergestellt, ist bevorzugt ein einschrittiges Verfahren gewählt, in welchem Stanzen und Umformen aus einem Blechmaterial gleichzeitig oder mit einem einzigen (Multifunktions-) Werkzeug durchgeführt wird. Dabei werden bevorzugt zugleich eine Tellerung, eine Anprägung und/oder eine Umbiegung an einem Rand erzeugt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels weist die Scheibenfeder eine Verdrehsicherung auf, welche mit einem zu dem Pendelflansch starren Bauteil in Anlage gebracht ist, wobei die Verdrehsicherung einzig mittels zumindest eines Radialstegs mit der übrigen Scheibenfeder verbunden ist.
  • Bevorzugt ist die Verdrehsicherung an dem Außenrand gebildet. Damit wird ein größerer Hebel gegen ein Verdrehen gebildet. Bevorzugt ist eine Mehrzahl von Verdrehsicherungszungen jeweils zwischen Zungen mit den Kontakten, beispielsweise den Pendelkontakten, gebildet.
  • Indem bevorzugt nur ein Radialsteg als einzige Verbindung zu der Verdrehsicherung gebildet ist, ist die Verdrehsicherung von den übrigen Bereichen der Scheibenfeder, im Besonderen von den einfedernden Bereichen, trotz räumlicher Nähe nahezu entkoppelt. Bevorzugt sind zwei Radialstege gebildet, welche eingerichtet sind, eine Ausgleichbewegung in Umfangsrichtung gemäß einem Parallelogramm auszuführen.
  • Damit führt ein Einfedern nicht zu einer Belastung des sichernden Elements, und bevorzugt wird keine axial reibende Bewegung ausgeführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Reibkupplung für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - eine Eingangswelle;
    • - eine Ausgangswelle;
    • - ein Reibpaket, umfassend zumindest ein axial verpressbares Reibpaar, wobei mittels eines axialen Verpressens des Reibpaars ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist; und
    • - ein Fliehkraftpendel nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung mit einer drehzahlproportionalen Eigenfrequenz zum Tilgen von Drehschwingungen, wobei das Fliehkraftpendel zumindest mittelbar mit der Eingangswelle oder mit der Ausgangswelle verbunden ist,
    wobei die Eingangswelle und die Ausgangswelle mittels des Reibpakets lösbar drehmomentübertragend schwingungsgetilgt verbunden sind.
  • Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das (zumindest eine) Reibpaket erreicht, welches gemäß einer Ausführungsform eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Antriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. In einer anderen Ausführungsform ist das Reibpaket mittels eines Lamellenpakets gebildet. Bei dem Lamellenpaket sind abwechselnd eingangsseitige Reiblamellen, welche in einem Eingangskorb in Umlaufrichtung fixiert und axial verschiebbar eingehängt sind, und ausgangsseitige Reiblamellen, welche in einem Ausgangskorb in Umlaufrichtung fixiert und axial verschiebbar eingehängt sind, vorgesehen. Diese Lamellen sind miteinander verpressbar und bilden mit jeder Kontaktfläche zwischen den Lamellen eine aufsummierte Gesamtreibfläche. Infolge einer Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die (Gesamt-) Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der (Gesamt-) Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt.
  • Das Reibpaket weist beispielsweise eine normal geschlossene Konfiguration auf. Das heißt, dass bei fehlender Betätigung mittels der Betätigungseinrichtung das Reibpaket derart verpresst ist, beispielsweise mittels einer Tellerfeder, dass ein Drehmoment übertragbar ist. Erst bei Betätigung von außen, wird das Reibpaket getrennt, also die Reibflächen voneinander beabstandet oder die Anpresskraft soweit reduziert, dass kein Drehmoment mehr oder nur ein ausreichend geringes Schleppmoment übertragbar ist.
  • Die Reibkupplung ist in einen Antriebsstrang eingegliedert, wobei ein Drehmoment schaltbar von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle und umgekehrt, beispielsweise im Schubbetrieb, übertragbar ist. In vielen Fällen ist die Eingangswelle mit einer Antriebswelle zumindest mittelbar verbunden oder einstückig ausgebildet und die Ausgangswelle mit einem Verbraucher zumindest mittelbar verbunden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der beiden Wellen, bevorzugt die Ausgangswelle, mit einem Schaltgetriebe fest verbunden. Das Schaltgetriebe ist dazu eingerichtet, dass eine unterschiedliche Übersetzung des Drehmoments einstellbar ist. Bevorzugt ist ein Schalten des Schaltgetriebes, also beispielsweise ein Wechseln des Übersetzungsgangs, nur im offenen Zustand der Reibkupplung also bei getrenntem Reibpaket möglich, sodass während eines Schaltvorgangs an dem Schaltgetriebe keine gegenläufigen Drehmomente anliegen.
  • Das Fliehkraftpendel ist zum Tilgen von Drehmomentschwingungen, bevorzugt eingehend über die Eingangswelle, eingerichtet. Zu diesem Zweck ist das Fliehkraftpendel beispielsweise mit der Eingangswelle, dem Reibpaket oder der Ausgangswelle drehmomentfest verbunden. Geht also eine Erregerschwingung in die Reibkupplung ein, wird damit das Fliehkraftpendel beziehungsweise dessen Pendelmassen angeregt und nehmen damit Drehmomentspitzen raus und geben diese Energie zu einem späteren Zeitpunkt in Form einer Gegenschwingung wieder zurück. Um ein Anschlagen bei großen Schwingungsamplituden zu verhindern, ist hier zusätzlich eine Scheibenfeder nach einer der obigen Ausführungsformen eingesetzt, welche über eine resultierende Reibkraft die Schwingung der Pendelmassen dämpft.
  • Die hier vorgeschlagene Scheibenfeder übt trotz geringem axialem Bauraum eine größere Axialkraft auf die Pendelmasse aus und/oder erlaubt den Einbau von Pendelmassen mit einer größeren axialen Baulänge, also mit mehr Masse. Damit ist bauraumneutral oder sogar unter Einsparung von axialem Bauraum eine größere Pendelmasse bei gleichzeitig einem größeren abdeckbaren Schwingungsamplitudenbereich ermöglicht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, aufweisend ein Antriebsaggregat mit einer Antriebswelle, zumindest einen Verbraucher und eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Antriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Reibkupplung mit dem zumindest einen Verbraucher mit lösbar drehmomentübertragend verbunden ist.
  • Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einem Antriebsaggregat, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann das Antriebsaggregat, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus elektrischer Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) zuschaltbar sind.
  • Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft. Das für die hier vorgeschlagene Reibkupplung eingerichtete Fliehkraftpendel ermöglicht eine gute Tilgungswirkung über einen großen Schwingungsamplitudenbereich, wobei dies bauraumneutral oder sogar unter Einsparung von axialem Bauraum umsetzbar ist, weil die Scheibenfeder eine größere Axialkraft und/oder weniger axiale Baulänge dafür benötigt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
  • Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt das Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird. Zudem werden zunehmend kleine Verbrennungskraftmaschinen mit einerseits geringem Hubraum und andererseits einer geringen Zylinderzahl, beispielsweise drei oder sogar nur zwei, eingesetzt, wobei deren Erregerfrequenzen in einem ungünstigen Bereich liegt, welcher unangenehme Geräusche oder Vibrationen am Kraftfahrzeug verursachen. Darüber hinaus sollen die Drehzahlen verringert werden, sodass die Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle besonders zum Tragen kommt. Das Fliehkraftpendel schafft hier Abhilfe mit geringer Energiedissipation. Für eine Steigerung der Leistungsfähigkeit ist das hier vorgeschlagene Fliehkraftpendel mit der besonders schmalen Scheibenfeder und/oder den besonders großen Pendelmassen besonders vorteilhaft, weil dies bauraumneutral oder sogar unter Einsparung von axialem Bauraum einsetzbar ist.
  • Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner.
  • Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
    • 1: ein Fliehkraftpendel in Draufsicht;
    • 2: ein Fliehkraftpendel im Schnitt wie in 1 bezeichnet;
    • 3: ein Fliehkraftpendel in einer Explosionsdarstellung;
    • 4: eine Scheibenfeder in Draufsicht;
    • 5: eine Erhebung mit einer einzigen Wellung in abgewickelter Darstellung;
    • 6: eine Erhebung mit drei Maxima in abgewickelter Darstellung;
    • 7: eine Scheibenfeder in seitlicher Ansicht;
    • 8: die Zunge der Scheibenfeder mit kontaktseitigem Stanzeinzug;
    • 9: die Zunge der Scheibenfeder mit endseitiger Biegung;
    • 10: die Zunge der Scheibenfeder mit Anprägung;
    • 11: eine Reibkupplung im Schnitt mit Fliehkraftpendel; und
    • 12: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
  • In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wider.
  • In 1 ist ein Fliehkraftpendel 1 in Draufsicht, also in Blickrichtung entlang der Rotationsachse 2 gezeigt, sodass der linke Pendelflansch 3 den Großteil des Fliehkraftpendel 1 verdeckt. Das Fliehkraftpendel 1 weist eine erste Pendelmasse 6, eine zweite Pendelmasse 7 und eine dritte Pendelmasse 8 auf, welche rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse 2 angeordnet sind. Die erste Pendelmasse 6, wie auch die anderen Pendelmassen 7 und 8, deckt einen Winkelbereich 9 ab, in welchem der pendelseitige Teil der Erhebung 17 (vergleiche 5 und 6) zur Anlage gebracht ist, damit dort die gewünschte Reibung bei einem Schwingen der Pendelmassen 6 bis 8 stattfindet. Außerdem ist endseitig ein flanschfestes Bauteil 37 gezeigt, hier ein Bolzen, welcher die beiden Pendelflansche 3 und 4 (vergleiche 3) verbindet. Des Weiteren ist hier die Lage der Schnittansicht A-A gezeigt, wie dieser in 2 gezeigt ist.
  • In 2 ist das Fliehkraftpendel 1 gemäß 1 in der Schnittansicht A-A oberhalb der Rotationsachse 2 gezeigt, wie in 1 gekennzeichnet. Mittig zwischen dem linken Pendelflansch 3 und dem rechten Pendelflansch 4 ist die erste Pendelmasse 6 zu sehen. Diese weist einen Reibbelag 52 auf, welcher mit der ersten Pendelmasse 6 mechanisch fest verbunden ist und die gewünschten Reibbeiwert mit der Scheibenfeder 10 bildet, von denen hier zwei jeweils links und rechts der ersten Pendelmasse 6 mit ihrer Axialkraft 19 einwirken.
  • In 3 ist eine Explosionsdarstellung des Fliehkraftpendel 1 gemäß 1 und 2 zu sehen. Hierzu wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Hier gut zu erkennen ist das flanschfestes Bauteil 37, hier ein Bolzen, welcher den linken Pendelflansch 3 und den rechten Pendelflansch 4 (vergleiche 2) verbindet.
  • In 4 ist eine zu der Rotationsachse 2 rotationssymmetrische Scheibenfeder 10 in Draufsicht gezeigt, welche korrespondierend zu dem Fliehkraftpendel 1 gemäß den vorhergehenden 1 bis 3 drei Zungen 20 und drei Verdrehsicherungen 36 zur Anlage an einem flanschfesten Bauteil 37, hier beispielhaft gestrichelt als Bolzen dargestellt, ausbildet. Es ist in der 4 der Übersichtlichkeit halber jeweils nur eine Komponente der drei identischen Komponenten bezeichnet, welche sich alle 120° wiederholen. Die Scheibenfeder 10 weist zentral einen Innenrand 11 auf, welcher hier zugleich den ersten Durchmesserbereich 13 und damit (zumindest über den Umfang stellenweise) den Flanschkontakt 15 ausbildet. Radial außen weist die Scheibenfeder 10 einen Außenrand 12 auf, welcher (nahezu) direkt den zweiten Durchmesserbereich 14, also stellenweise den Pendelkontakt 16 ausbildet. Der Pendelkontakt 16 ist hier auf einer Zunge 20 angeordnet, und zwar in einem Winkelbereich 9, welcher im Zusammenspiel mit dem flanschfesten Bauteil 37 und der Verdrehsicherung 36 mit einer Pendelmasse 6 dauerhaft in Überdeckung in Umfangsrichtung gebracht ist. Bevorzugt bilden die besagten 120° einen Gesamterhebungswinkelbereich 55, wie er in den nachfolgenden 5 oder 6 gezeigt ist. Die Verdrehsicherung 36 ist so weit wie möglich in Umfangsrichtung von der Zunge 20 beabstandet und zudem einzig mittels eines linken Radialstegs 38 und eines rechten Radialstegs 39 mit der übrigen Scheibenfeder 10 verbunden. Zwischen dem linken Radialsteg 38 und dem rechten Radialsteg 39 ist entsprechend ein Entkopplungsschlitz 54 gebildet. Dadurch ist die Verdrehsicherung 36 von der Bewegung, insbesondere in Umfangsrichtung, entkoppelt. Zudem ist bei der Verdrehsicherung 36 ein Poka-Yoke-Ansatz 53 (beidseitig der Aufnahme für den Bolzen 37) vorgesehen, welcher gewährleistet, dass die Scheibenfeder 10 mit der richtigen Seite gegen den Pendelflansch 3 beziehungsweise 4 gelegt wird, also so dass der Innenrand 12 (teilweise) mit dem jeweiligen Pendelflansch 3 oder 4 zur Anlage gebracht wird. Weiterhin ist hier ein Stanzeinzug 34 angedeutet, welcher den Überschnitt des Rohblechs zeigt. Hierzu wird auf die Beschreibung zu 8 verwiesen.
  • In den 5 und 6 sind abgewickelt zwei Ausführungsformen einer Scheibenfeder 10 aus radialer Sicht beziehungsweise deren Wellung 21 schematisch dargestellt. Die Axialerstreckung 56 ist auf der Hochachse aufgetragen und der Winkel auf der Abszisse. Der Gesamterhebungswinkelbereich 55 erstreckt sich über 120°, also von -60° bis +60° um den Pendelkontakt 16 (vergleiche 4) beziehungsweise das pendelseitige absolute Maximum 22, und wiederholt sich drei Mal über den Umfang. Jeweils am Ende der gezeigten Kurven, also bei -60° und bei +60°, befinden sich die Flanschkontakte 15. Die jeweils niedrigere Kurve zeigt den flanschseitigen Anteil der Erhebung 18, beispielsweise den Innenrand 11. Die jeweils höhere Kurve zeigt den pendelseitigen Anteil der Erhebung 17, beispielsweise den Außenrand 12. Hierbei ist in einer Ausführungsform die Zunge 20 (vergleiche 4) in axialer Richtung ergänzend angebracht oder bildet Teil der gezeigten Kurve, sodass in dem Fall also das pendelseitige absolute Maximum 22 von der Zunge 20 gebildet ist. Das flanschseitige absolute Maximum 23 ist also niedriger als das pendelseitige absolute Maximum 22. Somit liegt eine Tellerung der Scheibenfeder 10 zumindest im Bereich der absoluten Maxima 22 und 23 vor. In 6 ist nun zusätzlich jeweils links und rechts der absoluten Maxima 22 und 23 lokale Maxima vorgesehen, nämlich pendelseitig ein linkes lokales Maximum 24 und ein rechtes lokales Maximum 25, welche hier ebenfalls niedriger sind als das flanschseitige linke lokale Maximum 26 beziehungsweise das rechte lokale Maximum 27.
  • In 7 ist eine Scheibenfeder 10, welche rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse 2 ist, in seitlicher Ansicht gezeigt, wobei flanschseitig eine Zunge 20 zu sehen ist. Die Blechdicke 28, welche hier bei der Verdrehsicherung 36 zu sehen ist, ist sehr dünn, beispielsweise 0,3 mm. Der erste Abstand 29, also von der Auflage an dem Pendelflansch 3 oder 4 (vergleiche 2) bis zum pendelseitigen Anteil der Erhebung 17 ist, mit beispielsweise 10 mm, deutlich größer als der zweite Abstand 30, mit beispielsweise 3,5 mm, zwischen dem Innenrand 13 und der genannten Auflage.
  • Von der Verdrehsicherung 36 ist zudem der rechte Radialsteg 39 und ein Teil des Entkopplungsschlitzes 54 zu sehen.
  • In 8, 9 und 10 sind verschiedene Ausführungsformen der Zunge 20 gezeigt. Zur Orientierung sind zwei benachbarte Verdrehsicherungen 36 gezeigt, zu deren Beschreibung auf die obigen Erläuterungen verwiesen wird.
  • In 8 weist die Zunge radial außen eine erste Rundung 31 auf, welche von dem Stanzeinzug 34 gebildet ist. Hier ist also gemäß der Darstellung ein Werkzeug von oben nach unten gefahren worden, um den Überschnitt abzuscheren, sodass sich eine pendelseitige erste Rundung gebildet hat. In gleicher Weise ist bevorzugt auch ein weiterer Stanzeinzug am Innenrand 13 unten gebildet, also infolge einer Werkzeugbewegung von unten nach oben, also in einem separaten Schritt.
  • In 9 ist eine zweite Rundung 32 dadurch gebildet, dass das äußere Ende der Zunge 20 von der Pendelmasse 6 weggebogen ist.
  • In 10 ist eine dritte Rundung 33 mittels eines Noppens 35 gebildet, welcher bevorzugt mittels Anprägen gebildet ist.
  • In 11 ist eine Reibkupplung 5 im Schnitt gezeigt, bei welcher eine Ausgangswelle 42 mit einer Reibscheibe 58 drehmomentfest verbunden ist. Die Reibscheibe 58 ist axial zwischen einer Anpressplatte 57 und einer Gegenplatte 59 angeordnet, welche axial gegeneinander pressbar sind, sodass ein Reibpaket 43 gebildet ist. Zum Verpressen ist eine Tellerfeder 61 axial an einem rotierenden Kupplungsdeckel 60 über einen Stufenbolzen 62 gegen die Anpressplatte 57 vorgespannt. An der Ausgangswelle 42 ist weiterhin drehmomentfest verbunden ein Fliehkraftpendel 1 befestigt, welches zum Tilgen von Drehmomentschwingungen um die Rotationsachse 2 eingerichtet ist. Die hier zu sehende Pendelmasse 6 ist zwischen zwei Scheibenfedern 10 axial schwimmend gelagert eingefasst, wie es in 2 gezeigt ist. Die Scheibenfedern sind an dem linken Pendelflansch 3 beziehungsweise dem rechten Pendelflansch 4 axial abgestützt.
  • In 12 ist ein Antriebsstrang 40, umfassend ein Antriebsaggregat 44, hier als drei-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 45, welche zugleich die Eingangswelle 41 für eine Reibkupplung 5 in einem Kraftfahrzeug 46 schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 40 ist hier drehmomentübertragend mit einem linken Antriebsrad 47 und einem rechten Antriebsrad 48 verbunden, worauf hier nicht im Detail eingegangen wird. Der Antriebsstrang 40 ist hier in dem Kraftfahrzeug 46 derart angeordnet, dass das Antriebsaggregat 44 mit seiner Motorachse 51, welche kongruent mit der Rotationsachse 2 der Reibkupplung 5 ausgerichtet ist, quer zur Längsachse 50 vor der Fahrerkabine 49 angeordnet ist.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Scheibenfeder ist trotz geringem axialem Bauraum eine größere Axialkraft auf die Pendelmasse ausübbar und/oder der Einbau von Pendelmassen mit einer größeren axialen Baulänge, also mit mehr Masse, ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fliehkraftpendel
    2
    Rotationsachse
    3
    linker Pendelflansch
    4
    rechter Pendelflansch
    5
    Reibkupplung
    6
    erste Pendelmasse
    7
    zweite Pendelmasse
    8
    dritte Pendelmasse
    9
    Winkelbereich
    10
    Scheibenfeder
    11
    Innenrand
    12
    Außenrand
    13
    erster Durchmesserbereich
    14
    zweiter Durchmesserbereich
    15
    Flanschkontakt
    16
    Pendelkontakt
    17
    pendelseitiger Anteil der Erhebung
    18
    flanschseitiger Anteil der Erhebung
    19
    Axial kraft
    20
    Zunge
    21
    Wellung
    22
    pendelseitiges absolutes Maximum
    23
    flanschseitiges absolutes Maximum
    24
    pendelseitiges linkes lokales Maximum
    25
    pendelseitiges rechtes lokales Maximum
    26
    flanschseitiges linkes lokales Maximum
    27
    flanschseitiges rechtes lokales Maximum
    28
    Blechdicke
    29
    erster Abstand
    30
    zweiter Abstand
    31
    erste Rundung
    32
    zweite Rundung
    33
    dritte Rundung
    34
    Stanzeinzug
    35
    Noppen
    36
    Verdrehsicherung
    37
    flanschfestes Bauteil
    38
    linker Radialsteg
    39
    rechter Radialsteg
    40
    Antriebsstrang
    41
    Eingangswelle
    42
    Ausgangswelle
    43
    Reibpaket
    44
    Antriebsaggregat
    45
    Antriebswelle
    46
    Kraftfahrzeug
    47
    linkes Antriebsrad
    48
    rechtes Antriebsrad
    49
    Fahrerkabine
    50
    Längsachse
    51
    Motorachse
    52
    Reibbelag
    53
    Poka-Yoke-Ansatz
    54
    Entkopplungsschlitz
    55
    Gesamterhebungswinkelbereich
    56
    Axialerstreckung
    57
    Anpressplatte
    58
    Reibscheibe
    59
    Gegenplatte
    60
    Kupplungsdeckel
    61
    Tellerfeder
    62
    Stufenbolzen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006028552 A1 [0003]
    • DE 102017104968 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Fliehkraftpendel (1) zum Tilgen von Drehschwingungen um eine Rotationsachse (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - zumindest einen Pendelflansch (3,4), welcher mit einem rotierbaren Element (41) einer Reibkupplung (5) verbindbar ist; - zumindest eine Pendelmasse (6,7,8), welche in einem Winkelbereich (9) des Pendelflanschs (3,4) schwingbar an dem Pendelflansch (3,4) befestigt ist; und - zumindest eine ringförmige Scheibenfeder (10) mit einem Innenrand (11) und einem Außenrand (12), wobei die Scheibenfeder (10) axial zwischen dem Pendelflansch (3,4) und der Pendelmasse (6,7,8) angeordnet ist und auf einem ersten Durchmesserbereich (13) einen Flanschkontakt (15) anliegend an dem Pendelflansch (3,4) und auf einem zweiten Durchmesserbereich (14) einen Pendelkontakt (16) anliegend an der Pendelmasse (6,7,8) ausbildet, wobei die Scheibenfeder (10) in dem Winkelbereich (9) der Pendelmassen (6,7,8) eine Erhebung (17,18) aufweist und dazu eingerichtet ist, mittels der Erhebung (17,18) eine Axialkraft (19) auf die Pendelmasse (6,7,8) aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (17,18) den Innenrand (11) und den Außenrand (12) umfasst, sodass die Scheibenfeder (10) im ersten Durchmesserbereich (13) bei der Erhebung (17,18) im vorgespannten Zustand zumindest teilweise von dem Pendelflansch (3,4) beabstandet ist.
  2. Fliehkraftpendel (1) nach Anspruch 1, wobei die Erhebung (17,18) tellerartig von dem ersten Durchmesserbereich (13) zu dem zweiten Durchmesserbereich (14) geneigt gebildet ist.
  3. Fliehkraftpendel (1) nach Anspruch 2, wobei der erste Durchmesserbereich (13) von dem Innenrand (11) der Scheibenfeder (10) gebildet ist.
  4. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Durchmesserbereich (14) radial nah bei oder von dem Außenrand (12) der Scheibenfeder (10) gebildet ist, wobei bevorzugt der Außenrand (12) bei der Erhebung (17,18) eine radial auskragende Zunge (20) aufweist.
  5. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erhebung (17,18) eine mehrfache zum Pendelkontakt (16) in Umfangsrichtung symmetrische Wellung (21) aufweist, deren, zumindest im unbelasteten Zustand der Scheibenfeder (10), absolutes Maximum (22,23) in Winkelüberdeckung mit dem Pendelkontakt (16) gebildet ist.
  6. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scheibenfeder (10) aus hochfesten Stahlblech mit einer Blechdicke (28) mit einem Kohlenstoffanteil von wenigstens 50% gebildet ist, wobei bevorzugt die Blechdicke (28) des Stahlblechs zwischen 0,3 mm und 0,5 mm beträgt, und wobei bevorzugt im unbelasteten Zustand der axiale erste Abstand (29) zwischen Flanschkontakt (15) und Pendelkontakt (16) 6 mm bis 10 mm beträgt, und besonders bevorzugt bei einer tellerartigen Scheibenfeder (10) nach Anspruch 2 der axiale zweite Abstand (30) zwischen dem Flanschkontakt (15) und dem Maximum (23) der Erhebung (18) im ersten Durchmesserbereich (13) 2,5 mm bis 3,5 mm beträgt.
  7. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pendelkontakt (16) und/oder der Außenrand (12) eine der folgenden Rundungen (31,32,33) hin zu der Pendelmasse (6,7,8) aufweist: - Grate der Scheibenfeder (10) mittels mechanischen Brechens, bevorzugt Bürsten abgerundet sind; - die Scheibenfeder (10) ist gestanzt und der Stanzeinzug (34) zeigt hin zu der Pendelmasse (6,7,8), wobei bevorzugt der Flanschkontakt (15) mittels mechanischen Brechens, besonders bevorzugt mittels Bürsten, abgerundet ist; - der Pendelkontakt (16), bevorzugt angeordnet auf einer Zunge (20), ist von der Pendelmasse (6,7,8) weg gebogen, bevorzugt mittels Anprägen; und - der Pendelkontakt (16), bevorzugt angeordnet auf einer Zunge (20), ist mittels eines, bevorzugt geprägten, Noppens (35) hin zu der Pendelmasse (6,7,8) gebildet.
  8. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scheibenfeder (10) eine Verdrehsicherung (36) aufweist, welche mit einem zu dem Pendelflansch (3,4) starren Bauteil (37) in Anlage gebracht ist, wobei die Verdrehsicherung (36) einzig mittels zumindest eines Radialstegs (38,39) mit der übrigen Scheibenfeder (10) verbunden ist.
  9. Reibkupplung (5) für einen Antriebsstrang (40), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Eingangswelle (41); - eine Ausgangswelle (42); - ein Reibpaket (43), umfassend zumindest ein axial verpressbares Reibpaar, wobei mittels eines axialen Verpressens des Reibpaars ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist; und - ein Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer drehzahlproportionalen Eigenfrequenz zum Tilgen von Drehschwingungen, wobei das Fliehkraftpendel (1) zumindest mittelbar mit der Eingangswelle (41) oder mit der Ausgangswelle (42) verbunden ist, wobei die Eingangswelle (41) und die Ausgangswelle (42) mittels des Reibpakets (43) lösbar drehmomentübertragend schwingungsgetilgt verbunden sind.
  10. Antriebsstrang (40), aufweisend ein Antriebsaggregat (44) mit einer Antriebswelle (45), zumindest einen Verbraucher (47,48) und eine Reibkupplung (5) nach Anspruch 9, wobei die Antriebswelle (45) zur Drehmomentübertragung mittels der Reibkupplung (5) mit dem zumindest einen Verbraucher (47,48) mit lösbar drehmomentübertragend verbunden ist.
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DE102006028552A1 (de) 2005-10-29 2007-05-03 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Kupplungseinrichtung
DE102017104968A1 (de) 2017-03-09 2018-09-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Fliehkraftpendel und Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug

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