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Die Erfindung betrifft eine Ringpendeleinrichtung insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei um eine Drehachse angeordneten und gegeneinander begrenzt um die Drehachse verdrehbaren Masseeinheiten, wobei zwischen den Masseeinheiten über den Umfang verteilt angeordnete, unter Fliehkrafteinwirkung der um die Drehachse drehenden Ringpendeleinrichtung nach radial außen in eine Nulllage beschleunigte Pendelmassen wirksam angeordnet sind, indem zwischen einer Masseeinheit und jeweils einer Pendelmasse ein Pendellager und zwischen der anderen Masseeinheit und jeweils einer Pendelmasse ein gegenüber den Pendellagern in Umfangsrichtung beabstandetes, eine begrenzte Radialbewegung der Pendelmassen zulassendes Drehlager angeordnet ist.
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In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr.
10 2017 130 544.0 ist eine Ringpendeleinrichtung beschrieben, bei der zwei begrenzt um eine Drehachse gegeneinander verdrehbare Masseeinheiten vorgesehen sind, von denen eine Masseeinheit als Trägerteil ausgebildet und drehangetrieben ist und zwischen den beiden Masseeinheiten über den Umfang verteilt angeordnete Pendelmassen vorgesehen sind, wobei zwischen diesen und einer Masseeinheit Pendellager und zwischen diesen und der anderen Masseeinheit eine radial begrenzte Bewegung der Pendelmassen zulassende Drehlager vorgesehen sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer gattungsgemäßen Ringpendeleinrichtung. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein Kantentragverhalten der Drehlager zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Die vorgeschlagene Ringpendeleinrichtung dient der Drehschwingungsisolation insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine. Die Ringpendeleinrichtung ist dabei bevorzugt auf eine Haupterregerfrequenz der Brennkraftmaschine mit einer vorgegebenen Tilgerordnung abgestimmt. Bei der Ringpendeleinrichtung handelt es sich um einen drehzahladaptiven Drehschwingungstilger, der gegenüber einem gewöhnlichen Fliehkraftpendel bei im Wesentlichen gleichem Bauraumanspruch eine höhere tilgende Masse und damit ein verbessertes Drehschwingungsisolationsvermögen aufweist.
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Hierzu enthält die Ringpendeleinrichtung zwei um eine Drehachse gegeneinander begrenzt verdrehbar angeordnete Masseeinheiten, wobei eine Masseeinheit ein um die Drehachse drehangetriebenes Trägerteil bildet. Diese Masseeinheit kann beispielsweise direkt mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden, in ein Einmassenschwungrad, einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, in das Gehäuse eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers oder in eine andere Antriebsstrangeinrichtung integriert sein. Die andere Masseeinheit kann eine Tilgermasse, beispielsweise eine Ringtilgermasse bilden, die aus einem einzelnen oder mehreren Masseringen gebildet sein kann. Zwischen einer Masseeinheit und über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen ist jeweils ein Pendellager ausgebildet. Die Pendelmassen sind dabei mit der anderen Masseeinheit einseitig in radiale Richtung begrenzt verdrehbar gelagert. Diese Lagerung zwischen einer Pendelmasse und dieser Masseeinheit ist als Drehlager, insbesondere als Wälzlager, Gleitlager und dergleichen ausgebildet.
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Durch diesen kinematischen Aufbau sind die Pendelmassen fliehkraftabhängig verlagerbar und verdrehen bei einer radialen Verlagerung entlang einer von den Pendellagern vorgegebenen Pendelbahn die als Ringtilgermasse ausgebildete Masseeinheit, so dass eine drehzahladaptive Tilgerwirkung mittels der Pendelmassen und der Ringtilgermasse erfolgt und damit eine besonders effektive Bauraumnutzung der vorgeschlagenen Ringpendeleinrichtung erfolgt.
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Die Ringpendeleinrichtung kann in zwei Grundausführungen vorgesehen sein. In einer ersten Grundausführung sind die Pendellager zwischen der als Ringtilgermasse ausgebildeten Masseeinheit und den Pendelmassen ausgebildet. Die als Trägerteil ausgebildete Masseeinheit bildet dabei die einseitigen Lagerungen zu den Pendelmassen aus, so dass die Pendelmassen axial und in Umfangsrichtung fest und in radiale Richtung begrenzt verlagerbar ausgebildet sind. Die Pendelmassen sind damit zentriert an dem Trägerteil aufgenommen und werden von diesem in Umfangsrichtung angetrieben.
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In einer zweiten Grundausführung der Ringpendeleinrichtung sind die Pendellager zwischen der als Trägerteil ausgebildeten Masseeinheit und den Pendelmassen vorgesehen, während die endseitigen Lagerungen der Pendelmassen zwischen der als Ringtilgermasse ausgebildeten Masseeinheit und den Pendelmassen vorgesehen sind. Hierbei werden die Pendelmassen von dem Trägerteil über die Pendellager angetrieben und sind axial und in Umfangsrichtung fest an der Ringtilgermasse aufgenommen und treiben diese in Umfangsrichtung an. Die Pendelmassen sind an der Ringtilgermasse axial zentriert.
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Die die Lagerungen zu den Pendelmassen ausbildende Masseeinheit kann radial erweiterte Spangen aufweisen, an denen jeweils eine Lagerung zu einer in Umfangsrichtung ausgebildeten Endseite der Pendelmassen ausgebildet ist. In den in Umfangsrichtung zwischen den Spangen ausgebildeten Ausnehmungen wie Freiräumen können die Pendellager zwischen den Pendelmassen und der anderen Masseeinheit ausgebildet sein. Auf diese Weise können Lagerungen und Pendellager auf dem gleichen oder zumindest ähnlichen Radius angeordnet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Ringpendeleinrichtung können die Masseeinheiten auf einer axialen Höhe angeordnete, also radial fluchtende, radial übereinander angeordnete Flanschbereiche ausbilden, an denen beidseitig Pendelmassen angeordnet sind, wobei axial gegenüberliegende Pendelmassen miteinander verbunden sind. Hierbei sind an einem Flanschbereich die Pendellager und an dem anderen Flanschbereich die Lagerungen gegenüber den Pendelmassen vorgesehen. Die Pendelmassen können beide Flanschbereiche radial überschneiden.
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Die Pendelmassen können beispielsweise im Rahmen ihrer Axialtoleranz, Bahnpositionierung und dergleichen gegenüber den Masseeinheiten verkippen. Um in diesen Betriebszuständen einen Kantenlauf der Drehlager zwischen der entsprechenden Masseeinheit und den Pendelmassen zu vermeiden, sind die Pendelmassen und die Masseeinheit gegeneinander am Drehlager begrenzt gegeneinander unter Ausbildung eines ein Kantentragverhalten vermeidenden Wälzkontakts verkippbar ausgebildet.
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In einer bevorzugten Gruppe von Ausführungsformen der vorgeschlagenen Ringpendeleinrichtung ist hierzu zumindest eine Wälzfläche des Drehlagers ballig ausgebildet. Durch die ballige Ausbildung der zumindest einen Wälzfläche wird ein Kantentragverhalten komplementär zueinander zylindrisch ausgebildeter Wälzflächen vermieden. Vielmehr verringert sich infolge der vorgesehenen Balligkeit die Wälzfläche auf einen Linienkontakt im Bereich eines Teilumfangs des vorgesehenen Drehwinkels des Drehlagers zwischen Pendelmasse und Masseeinheit, wobei im Gegensatz zu einem Kantentragverhalten der Linienkontakt auf eine Abrollbewegung ausgelegt ist.
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Beispielsweise kann das Drehlager aus einem fest zwischen zwei axial beabstandeten Spangen der Pendelmassen aufgenommenen Lagerbolzen mit einer ersten Wälzfläche und einer zweiten, diese umgebenden Wälzfläche der das Drehlager enthaltenden Masseeinheit gebildet sein. Alternativ kann an der Masseeinheit eine fest mit dieser Masseeinheit verbundene Lagerbuchse mit der zweiten Wälzfläche vorgesehen sein.
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In einer entsprechenden Ausführungsform kann die erste Wälzfläche des Lagerbolzens oder eines auf diesem aufgebrachten Wälzrings ballig ausgebildet sein. Die gegenüberliegende zweite Wälzfläche der Masseeinheit oder der mit dieser verbundenen Lagerbuchse kann in bevorzugter Weise hohlzylindrisch oder ebenfalls ballig ausgebildet sein.
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In einer abgeänderten Ausführungsform kann die zweite Wälzfläche an der Masseeinheit oder an der mit dieser verbundenen Lagerbuchse ballig ausgebildet sein, während die gegenüberliegende erste Wälzfläche des Lagerbolzens oder eines auf diesem angeordneten Wälzrings zylindrisch ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorgeschlagenen Ringpendeleinrichtung kann das an sich konventionell, das heißt, mit zylindrisch aufeinander abwälzenden Wälzflächen ausgebildete Drehlager an der Pendelmasse und/oder an der Masseeinheit elastisch aufgenommen sein. Beispielsweise kann zwischen der das Drehlager ausbildenden Masseeinheit und einer einen Wälzkontakt zu einem Lagerbolzen jeweils einer der Pendelmassen ausbildenden Lagerbuchse eine Elastomereinlage eingebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Lagerbolzen und einem auf diesem angeordneten Wälzring eine Elastomereinlage vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorgeschlagenen Ringpendeleinrichtung kann das Drehlager zwischen einem Lagerbolzen jeweils einer Pendelmasse und der Masseeinheit ein Lagerauge mit einer konvexen Wälzfläche und einer komplementär konkav ausgebildeten Wälzfläche bilden. Dies bedeutet, dass eine der beiden Wälzflächen, bevorzugt der Lagerbolzen oder ein auf diesem angeordneter Wälzring ballig ausgebildet ist beziehungsweise mit einem im Querschnitt betrachtet vorgegebenen Radius versehen ist, wobei die Masseeinheit beziehungsweise eine auf dieser angeordnete Lagerbuchse eine komplementäre Balligkeit beziehungsweise einen komplementären Radius aufweist.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 eine 3D-Teilansicht einer Ringpendeleinrichtung,
- 2 die Ringpendeleinrichtung der 1 in Teilansicht,
- 3 ein Drehlager der Ringpendeleinrichtung der 1 und 2 im Schnitt,
- 4 das Drehlager der 3 in verkipptem Zustand im Schnitt,
- 5 ein gegenüber dem Drehlager der 3 und 4 abgeändertes Drehlager im Schnitt,
- 6 das Drehlager der 5 in verkipptem Zustand im Schnitt,
- 7 ein gegenüber dem Drehlager der 3 bis 5 abgeändertes Drehlager im Schnitt,
- 8 das Drehlager der 7 in verkipptem Zustand im Schnitt,
- 9 ein gegenüber dem Drehlager der 3 und 8 abgeändertes Drehlager im Schnitt,
- 10 das Drehlager der 5 in verkipptem Zustand im Schnitt,
- 11 ein gegenüber dem Drehlager der 3 und 10 abgeändertes Drehlager im Schnitt,
- 12 das Drehlager der 11 in verkipptem Zustand im Schnitt,
- 13 ein gegenüber dem Drehlager der 3 bis 12 abgeändertes Drehlager im Schnitt
und
- 14 das Drehlager der 13 in verkipptem Zustand im Schnitt.
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Die 1 und 2 zeigen die Ringpendeleinrichtung 1 in der Zusammenschau als 3D-Teilansicht (1) und in Teilansicht (2). Die Ringpendeleinrichtung 1 enthält zwei um eine Drehachse relativ gegeneinander verdrehbare Masseeinheiten, von denen nur die Masseeinheit 2 dargestellt ist. Die Masseeinheit 2 nimmt mittels der Drehlager 4 die Pendelmassen 3 radial begrenzt verdrehbar auf, während die nicht dargestellte Masseeinheit mittels der Pendellager, von denen nur die Ausnehmungen 5 mit den Laufbahnen 6 der Pendelmassen 3 dargestellt sind, mit den Pendelmassen 3 antriebsmäßig gekoppelt ist.
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Die über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen 3 sind in Ausnehmungen 7 der Masseeinheit 2 aufgenommen und weisen zwei axial beabstandete Spangen 8 auf, an denen der Lagerbolzen 9 aufgenommen ist, der zur Bildung des Drehlagers 4 eine nicht einsehbare Lageröffnung mit der Lagerbuchse 10 des radial erweiterten Arms 11 durchgreift.
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Mittels der die Langlöcher 12 durchgreifenden Bolzen 13 sind zwei die Pendellager mit den Pendelmassen bildende Ringteile der anderen Masseeinheit miteinander verbunden.
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Eine der Masseeinheiten, beispielsweise die Masseeinheit 2 ist als drehangetriebenes Trägerteil ausgebildet und treibt die Pendelmassen 3 und über die Pendellager die als Tilgermasse dienende andere Masseeinheit an. Bei ausreichender Drehzahl um die Drehachse werden die Pendelmassen fliehkraftbedingt nach radial außen beschleunigt und stellen Drehzahlgleichheit zwischen den Masseeinheiten her. Bei in die Masseeinheit eingetragenen Drehschwingungen ändern die Pendelmassen 3 mittels der Pendellager und entgegen der Wirkung des Massenträgheitsmoments der Tilgermasse ihre radiale Lage und wirken damit mit der Tilgermasse als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger.
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Die in den 3 bis 14 im Schnitt dargestellten Drehlager 104, 204, 304, 404, 504, 604 geben jeweils beispielsweise für die Ringpendeleinrichtung 1 oder ähnliche Anordnungen ausgebildete Ausführungsbeispiele der in den 1 und 2 dargestellten Drehlager 4 wieder. Die Drehlager 104, 204, 304, 404, 504, 604 ermöglichen ein Verkippen der Masseeinheit und der Pendelmassen gegeneinander ohne Kantentragverhalten und sind jeweils in den links dargestellten 3, 5, 7, 9, 11, 13 im normalen Betriebszustand und in den 4, 6, 8, 10, 12, 14 in verkipptem Zustand dargestellt.
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Die 3 und 4 zeigen das zwischen der Masseeinheit 102 und den Spangen 108 einer Pendelmasse angeordnete Drehlager 104 im Schnitt. Der die beiden Spangen 108 verbindende Lagerbolzen 109 weist die zylindrisch ausgebildete erste Wälzfläche 114 auf. In der Lageröffnung 115 der Masseeinheit 102 ist die Lagerbuchse 116 fest aufgenommen. Die mit der ersten Wälzfläche 114 in Wälzkontakt stehende Wälzfläche 117 ist ballig ausgebildet, so dass die Spangen 108 und damit die gesamte Pendelmasse - wie in 4 gezeigt - begrenzt gegenüber der Masseeinheit 102 verkippt werden kann, ohne ein Kantentragverhalten auszubilden.
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Im Unterschied zu dem Drehlager 104 der 3 und 4 weist das in den 5 und 6 im Schnitt dargestellte Drehlager 204 den in den Spangen 208 aufgenommenen Lagerbolzen 209 auf, der die erste ballig ausgebildete Wälzfläche 214 aufweist. Die in der Masseeinheit 202 aufgenommene Lagerbuchse 216 weist im Unterschied hierzu die hohlzylindrisch ausgebildete zweite Wälzfläche 217 auf.
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Im Unterschied zu dem in den 5 und 6 dargestellten Drehlager 204 enthält das in den 7 und 8 im Schnitt gezeigte Drehlager 304 keine Lagerbuchse. Die zweite, hohlzylindrische Wälzfläche 317 ist direkt an der Masseeinheit 302 beispielsweise angearbeitet. Die erste, ballig ausgeführte Wälzfläche 314 ist direkt an den Lagerbolzen 309 angearbeitet.
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Die 9 und 10 zeigen das Drehlager 404 im Schnitt mit gegenüber dem Drehlager 304 der 7 und 8 umgekehrten Wälzverhältnissen. An dem Lagerbolzen 409 ist die erste Wälzfläche 414 zylindrisch vorgesehen. Die direkt an der Masseeinheit 402 vorgesehene zweite Wälzfläche 417 ist ballig ausgebildet.
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Die 11 und 12 zeigen das Drehlager 504 im Schnitt. Zwischen dem Lagerbolzen 509 und der Lagerbuchse 516 sind jeweils zylindrisch ausgebildete Wälzflächen 514, 517 ausgebildet. Um dennoch eine Verkippung zwischen dem Lagerbolzen 509 und der Masseeinheit 502 zu ermöglichen, ist zwischen der Lagerbuchse 516 und der Masseeinheit 502 die Elastomereinlage 518 in die Lageröffnung 515 eingebracht, beispielsweise eingepresst. Hierbei können die Lagerbuchse 516, die Elastomereinlage und die Einpressbuchse 519 miteinander zu einem Gummi-/Metallelement verbunden sein.
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Die 13 und 14 zeigen das Drehlager 604 im Schnitt. Das Drehlager 604 ist als Lagerauge 620 ausgebildet. Hierzu ist auf den Lagerbolzen 609 der Lagerring 621 mit der balligen beziehungsweise konvexen ersten Wälzfläche 614 aufgebracht. Hierzu komplementär ist die konkav ausgebildete zweite Wälzfläche 617 der Lagerbuchse 616, die in die Masseeinheit 602 eingebracht. Zur Montage des Drehlagers 604 kann der Lagerring 621 geschlitzt ausgebildet sein und vor dem Aufpressen auf den Lagerbolzen 609 in die Lagerbuchse 616 eingebracht werden. Alternativ kann die Lagerbuchse 616 geschlitzt oder elastisch erweiterbar ausgebildet sein und auf den Lagerring 621 aufgezogen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ringpendeleinrichtung
- 2
- Masseeinheit
- 3
- Pendelmasse
- 4
- Drehlager
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Laufbahn
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Spange
- 9
- Lagerbolzen
- 10
- Lagerbuchse
- 11
- Arm
- 12
- Langloch
- 13
- Bolzen
- 102
- Masseeinheit
- 104
- Drehlager
- 108
- Spange
- 109
- Lagerbolzen
- 114
- Wälzfläche
- 115
- Lageröffnung
- 116
- Lagerbuchse
- 117
- Wälzfläche
- 202
- Masseeinheit
- 204
- Drehlager
- 208
- Spange
- 209
- Lagerbolzen
- 214
- Wälzfläche
- 216
- Lagerbuchse
- 217
- Wälzfläche
- 302
- Masseeinheit
- 304
- Drehlager
- 309
- Lagerbolzen
- 314
- Wälzfläche
- 317
- Wälzfläche
- 402
- Masseeinheit
- 404
- Drehlager
- 409
- Lagerbolzen
- 414
- Wälzfläche
- 417
- Wälzfläche
- 502
- Masseeinheit
- 504
- Drehlager
- 509
- Lagerbolzen
- 514
- Wälzfläche
- 515
- Lageröffnung
- 516
- Lagerbuchse
- 517
- Wälzfläche
- 518
- Elastomereinlage
- 519
- Einpressbuchse
- 602
- Masseeinheit
- 604
- Drehlager
- 609
- Lagerbolzen
- 614
- Wälzfläche
- 616
- Lagerbuchse
- 617
- Wälzfläche
- 620
- Lagerauge
- 621
- Lagerring
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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