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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel eines in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzten Drehschwingungsdämpfers, mit einem um eine Drehachse rotierenden Trägerflansch, dem über eine bifilare Pendelaufhängung in Umfangsrichtung beidseitig Pendelmassenpaare bildende Pendelmassen zugeordnet sind, die durch Nietverbindungen gesichert und zwischen denen Abstandsbolzen vorgesehen sind, wobei die Pendelmassen bei einer Drehungleichförmigkeit unter Fliehkrafteinwirkung in Verbindung mit in gegenläufig zueinander verlaufenden Rollenbahnen des Trägerflansches und der Pendelmassen geführte Zylinderrollen mittels Relativbewegung gegenüber dem Trägerflansch Schwingungen tilgen.
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An der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs treten im Betriebszustand aufgrund der periodischen Wirkungsweise der Brennkraftmaschine überlagernde Drehschwingungen auf, deren Frequenz sich in Abhängigkeit von der Drehzahl ändert. Zur Verringerung der Drehschwingungen ist es bekannt, in einem Drehschwingungsdämpfer ein Fliehkraftpendel zu integrieren. Zur Reduktion von auch Drehschwingungen genannten Torsionsschwingungen werden an einem rotierenden Trägerflansch bewegliche Pendelmassen angebracht. Diese Massen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung Energie entzogen und wieder zugeführt, so dass es zu einer Dämpfung der Erregerschwingung kommt. Die Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels stellt sich über den ganzen Frequenzbereich der durch Drehzahlungleichförmigkeiten angeregten Schwingungen ein. Fliehkraftpendel sind beispielsweise aus der
DE 10 2006 028 552 A1 und der
DE 10 2011 087 631 A1 bekannt.
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Das Fliehkraftpendel umfasst mehrere, jeweils aus zwei Pendelmassen bestehende Pendelmassenpaare, wobei Abstandsbolzen einen axialen Abstand der beidseitig von dem Trägerflansch angeordneten Pendelmassen definieren. Weiterhin sind Nietverbindungen zum Zusammenhalten, zur Sicherung der Pendelmassen erforderlich, über die gleichzeitig eine feste, verliergesicherte Verbindung aller Bauteile des Pendelmassenpaares erreicht wird. Nieten der Nietverbindung werden in Durchgangsöffnungen der zu vernietenden Pendelmassen eingesetzt. Ein an der ersten Pendelmasse abgestützter Setzkopf des Niets kann mit Hilfe eines Nietdöppers gehalten werden, während ein an der zweiten Pendelmasse austretendes Nietschaftende zur Bildung eines Schließkopfes mit Hilfe eines Nietwerkzeugs plastisch verformt wird. Zwischen dem Setzkopf und dem Schließkopf sind damit die zu vernietenden Bauteile in axialer Richtung entlang des Nietschaftes starr miteinander verbunden. Aufgrund maßlicher Abweichungen zwischen dem Schließkopf und dem Setzkopf des einzelnen Niets stellt sich bei Nietverbindungen häufig ein Masseunterschied ein, der zu einem nachteiligen Schräglauf der Pendelmassen bzw. des Pendelmassenpaares führt, der einen erhöhten Verschleiß auslöst und der sich negativ auf die Wirkungsweise des Fliehkraftpendels auswirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nietverbindungen des Pendelmassenpaares baulich und funktional zu verbessern, zur Erzielung eines betriebssicheren, verschleißreduzierten Fliehkraftpendels.
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Diese Problemstellung wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der zugehörigen Figur zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß sind die Nietverbindungen für die Pendelmassenpaare bzw. für das Fliehkraftpendel so ausgeführt, dass nach abgeschlossener Vernietung aller Nietverbindungen sich eine übereinstimmende Masse, ein Gewichtsausgleich der Nietverbindungen einstellt, was sich folglich auch positiv auf die Pendelmassen auswirkt.
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Bei bekannten Fliehkraftpendeln sind die axial beabstandeten, jeweils einer Seite des Trägerflansches zugeordneten Pendelmassen eines Pendelmassenpaares zur Erzielung einer übereinstimmenden Masse gleich gestaltet bzw. gleich dimensioniert. Dagegen erzeugt die Vernietung häufig einen die Führung der Pendelmassen nachteilig beeinflussenden Masseunterschied. Die sich unterscheidende Masse entsteht, da üblicherweise der einer ersten Pendelmasse zugeordnete Schließkopf der Nieten und der gegenüberliegende, der weiteren Pendelmasse zugehörige Setzkopf voneinander abweichend gestaltet sind. Als Folge des Masseunterschiedes kann sich ein permanenter, die Reibung und damit den Verschleiß an den Pendelmassen, den Rollenbahnen sowie den Zylinderrollen erhöhender, Funktionsstörungen auslösender Schieflauf des Fliehkraftpendels einstellen.
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Das erfindungsgemäße, sich auf die Vernietung der Pendelmassenpaare beziehende Konzept bildet eine ergänzende Maßnahme zur Erzielung eines gewünschten optimalen Massenausgleichs beider Pendelmassen der Pendelmassenpaare und folglich des gesamten Fliehkraftpendels. Dieser Massenausgleich gewährleistet vorteilhaft einen Geradeauslauf beider Pendelmassen und unterbindet wirksam ein Schieflaufen und folglich Funktionsstörungen. Andererseits ermöglicht die Erfindung eine gewünschte enge und trotzdem reibungsarme, axiale Führung der Pendelmassen an dem Trägerflansch. Mittels der erfindungsgemäß ausgeführten, kostengünstig und mit einem geringen Montageaufwand realisierbaren Nietverbindung ist ein funktional verbessertes, verschleißreduziertes und damit betriebssicheres Fliehkraftpendel darstellbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die getrennten Pendelmassen zugeordneten Nietköpfe aller Nietverbindungen eine übereinstimmende Masse aufweisen. Dazu sind der Setzkopf und der Schließkopf jeder Niete vorteilhaft übereinstimmend gestaltet bzw. geformt, um übereinstimmende Masseanteile von beiden Nietköpfen zu erzielen zu können.
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Eine alternative Ausgestaltung zur Erreichung eines gewünschten Gewichtsausgleichs sieht vor, dass jedes Pendelmassenpaar bzw. das gesamte Fliehkraftpendel eine geradzahlige Anzahl von Nieten einschließt. Die Nieten sind dazu so eingebaut, dass deren Setzköpfe umfangsseitig des Fliehkraftpendels abwechselnd an den beiderseits des Trägerflansches angeordneten Pendelmassen abgestützt sind. Aufgrund dieser abwechselnden Anordnung der Setzköpfe stellt sich selbst bei Nieten, deren Setzkopf sich von dem Schließkopf unterscheidet, ein gewünschter Massenausgleich bzw. Gewichtsausgleich ein.
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Als Niet kann erfindungsgemäß ein Stift verwendet werden, der an beiden Enden zur Bildung eines Setzkopfes und Schließkopfes plastisch umgeformt, vernietet wird. Bei der Herstellung des Pendelmassenpaares bzw. der Montage aller zugehörigen Bauteile wird der Stift bevorzugt so angeordnet, dass die Stiftüberstände an beiden Pendelmassen gleich groß sind, bevor die Vernietung erfolgt.
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Aufgrund des erfindungsgemäßen verbesserten Massenausgleichs aller Pendelmassenpaare des Fliehkraftpendels ist eine optimale, enge, axiale Führung der Pendelmassen erreichbar. Bevorzugt ist dazu zumindest ein einseitiger axialer Abstand zwischen einer Pendelmasse und dem Trägerflansch vorgesehen, der einem Wert zwischen min. 0,01 und max. 0,1 von dem Durchmesser des Nietschaftes der für die Nietverbindungen bestimmten Nieten entspricht.
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Zur Erzielung einer dauerfesten Verbindung aller Bauteile des Pendelmassenpaares ist eine radiale Überdeckung von dem Setzkopf und dem Schließkopf der Nieten gegenüber den Bohrungen in den Pendelmassen vorgesehen. Erfindungsgemäß ergibt sich nach abgeschlossener Vernietung für beide Nietköpfe der Nietverbindungen ein Außendurchmesser, der einem Wert von 1,2 bis 1,45 des Nietschaftdurchmessers entspricht.
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Weiterhin kann erfindungsgemäß die Größe und folglich die Masse von dem Setzkopf und dem Schließkopf mittels eines Prüfwerkzeuges, insbesondere mittels einer Prüflehre bestimmt werden. Bei einer mit Hilfe des Prüfwerkzeuges ermittelten Größenabweichung zwischen den Nietköpfen kann mittels einer gezielten mechanischen Nachbearbeitung des größeren Nietkopfes eine Übereinstimmung erzielt werden.
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Für die Vernietung des Pendelmassenpaares eignen sich bevorzugt als Vollniet ausgebildete Nieten, die einen vorgefertigten Setzkopf aufweisen, an den sich ein stiftförmiger Nietschaft anschließt.
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Für die Vernietung werden bevorzugt Nieten mit einem vorgeprägten Setzkopf und einer Nietschaftlänge eingesetzt, die einer Breite des Pendelmassenpaares entspricht sowie einen Überstand einschließt. Die Nietschaftlänge berücksichtigt dabei sowohl die Breite beider Pendelmassen als auch die Länge des Abstandsbolzens zwischen den Pendelmassen. Der Überstand des Nietschaftes, der sich bei der Montage an einer Pendelmasse einstellt, wird so abgestimmt, dass nach einer plastischen Umformung des Nietschaftüberstandes, der Schließkopfbildung, die Nietköpfe eine gleiche Masse aufweisen.
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Die in dem Pendelmassenpaar eingesetzten Nieten sind aus Metall, insbesondere aus einer Stahllegierung hergestellt. Vorteilhaft übertrifft dabei die Festigkeit des Nietwerkstoffs den Werkstoff der Pendelmassen. Die Werkstoffauswahl erfolgt gleichzeitig im Hinblick auf eine gute Verformbarkeit für die Schließkopfbildung.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:
- 1 in einem Halbschnitt einen als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfer mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Fliehkraftpendel.
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In der einzigen Figur ist ein Drehschwingungsdämpfer 1 gezeigt, bestehend aus einem mit einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) verbundenen, auch Primärmasse bezeichneten Primärteil 2 und abtriebsseitig einem auch Sekundärmasse genannten Sekundärteil 3, die gemeinsam um eine Drehachse 4 drehbar und relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Das scheibenartige Primärteil 2 gemeinsam mit einem zugehörigen Deckelabschnitt 5 begrenzen einen Federkanal 6, der für Bogenfedern 7 einer einen Energiespeicher bildenden, auch Federdämpfer genannten Federeinrichtung 8 bekannten Aufbaus und bekannter Wirkungsweise bestimmt ist. Die Bogenfedern 7 sind innerhalb des Federkanals 6 über verdrehgesicherte Gleitschalen 9 an dem Primärteil 2 geführt. Weiterhin sind die Bogenfedern 7 mit einem Federende über Anschläge (nicht gezeigt) an dem Primärteil 2 und mit dem weiteren Federende an einem mit dem Sekundärteil 3 verbundenen Trägerflansch 10 abgestützt. Eine Relativverdrehung zwischen dem Primärteil 2 und dem Sekundärteil 3 erfolgt entgegen einer Federkraft der Bogenfedern 7. Dem Trägerflansch 10 ist ein Fliehkraftpendel 11 zugeordnet, das in Umfangsrichtung mehrere zueinander beabstandet angeordnete Pendelmassenpaare 12 einschließt. Im Betriebszustand ermöglicht das Fliehkraftpendel 11 mittels bekannter Wirkungsweise bei einer auftretenden Drehungleichförmigkeit im Antriebsstrang eine Relativbewegung der Pendelmassenpaare 12 gegenüber dem Trägerflansch 10. Jedes Pendelmassenpaar 12 umfasst zwei mittels Abstandsbolzen (nicht gezeigt) axial beabstandete Pendelmassen 13, 14, die durch Nietverbindungen 15 fest miteinander verbunden sind. Alle Pendelmassenpaare 12 sind gegenüber dem Trägerflansch 10 bifilar pendelnd angeordnet. Die Pendelaufhängung schließt für jedes Pendelmassenpaar 12 zwei versetzte Zylinderrollen (nicht gezeigt) ein, die in zueinander gegenläufig verlaufenden Rollenbahnen von dem Trägerflansch 10 und den Pendelmassen 13, 14 geführt sind. Über die Pendelaufhängung stellt sich bei einer im Antriebsstrang auftretenden Drehungleichförmigkeit unter Fliehkrafteinwirkung eine Schwingungen tilgende Relativbewegung der Pendelmassenpaare 12 gegenüber dem Trägerflansch 10 ein. Die Nietverbindungen 15 der Pendelmassenpaare 12 umfassen Nieten 16, deren Setzkopf 17 der Pendelmasse 13 und deren Schließkopf 18 der Pendelmasse 14 zugeordnet ist. Zur Erzielung einer übereinstimmenden Masse ist der durch eine plastische Verformung, beispielsweise durch Verstemmen eines Nietschaftes 19 hergestellte Schließkopf 18 übereinstimmend mit dem Setzkopf 17 gestaltet. Die gleichen Außendurchmesser D2 von dem Setzkopf 17 und dem Schließkopf 18 aller Nieten 16 entsprechen einem Wert von 1,2 bis 1,45 des Nietschaftdurchmessers D1. Aufgrund des Gewichtsausgleichs wird ein Schieflaufen der Pendelmassen 13, 14 vermieden, wodurch sich ein verbesserter Geradeauslauf des Fliehkraftpendels 11 einstellt. Dadurch ist eine engere Führung des Pendelmassenpaares 12 bzw. der Pendelmassen 13, 14 an dem Trägerflansch 10 realisierbar. Bevorzugt ist dazu zumindest ein einseitiger axialer Abstand S zwischen einer Pendelmasse 13, 14 und dem Trägerflansch 10 vorgesehen, der einem Wert zwischen min. 0,01 und max. 0,1 von dem Durchmesser D1 des Nietschaftes 19 entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Primärteil
- 3
- Sekundärteil
- 4
- Drehachse
- 5
- Deckelabschnitt
- 6
- Federkanal
- 7
- Bogenfeder
- 8
- Federeinrichtung
- 9
- Gleitschuh
- 10
- Trägerflansch
- 11
- Fliehkraftpendel
- 12
- Pendelmassenpaar
- 13
- Pendelmasse
- 14
- Pendelmasse
- 15
- Nietverbindung
- 16
- Niet
- 17
- Setzkopf
- 18
- Schließkopf
- 19
- Nietschaft
- D1
- Durchmesser (Setzkopf, Schließkopf)
- D2
- Durchmesser (Nietschaft)
- S
- axialer Abstand (Pendelmasse zu Trägerflansch)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028552 A1 [0002]
- DE 102011087631 A1 [0002]
