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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung von einem Drehschwingungsdämpfer, der in einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs eingesetzt ist, wobei die Fliehkraftpendeleinrichtung einem um eine Drehachse rotierenden Trägerflansch zugeordnet ist, bestehend aus mehreren beidseitig von dem Trägerflansch umfänglich verteilten, pendelnd aufgenommenen Pendelmassen, wobei jeweils zwei gegenüberliegende, zusammengefügte Pendelmassen ein Pendelmassenpaket bilden und die Pendelmassen über in Kulissenbahnen des Trägerflansches und Führungsbahnen der Pendelmassen geführte Laufrollen beweglich geführt sind und die Fliehkraftpendeleinrichtung dämpfende Anschlagelemente einschließt.
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Fliehkraftpendeleinrichtungen werden zur Schwingungsdämpfung, insbesondere zur Isolation von Drehschwingungen, in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, die mittels einer Brennkraftmaschine angetrieben werden. Dabei wird die Schwingungsenergie gedämpft bzw. getilgt, indem sich Pendelmassen der Fliehkraftpendeleinrichtung gegenläufig zu den zu tilgenden Schwingungen bewegen. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl verlaufen, kann mit der Fliehkraftpendeleinrichtung eine Tilgerwirkung über den gesamten Frequenzbereich der durch Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine aufgrund der Drehungleichförmigkeit angeregten Schwingungen erzielt werden.
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Aus der
DE 10 2011 013 232 A1 ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung bekannt, bei der Pendelmassen an einem Trägerflansch begrenzt verschwenkbar angeordnet sind, der von einer Drehschwingungen auslösenden Brennkraftmaschine angetrieben ist. Infolge der durch unterschiedliche Drehbeschleunigungen des Trägerflansches bewirkten Pendelbewegung der Pendelmassen gegenüber dem Trägerflansch tritt ein Tilgungseffekt der Drehschwingungen ein.
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Die
DE 10 2014 110 233 A1 zeigt eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit U-förmig gestalteten Pendelmassenpaketen, die jeweils zwei beidseitig von dem Trägerflansch in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete Pendelmassen einschließt. Dabei sind die Pendelmassen mittels einer zur Drehachse von dem Trägerflansch ausgerichteten Verbindungsbrücke zusammengefügt sowie über Führungsrollen in Verbindung mit Kulissenbahnen im Trägerflansch beweglich angeordnet.
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Aus der
DE 10 2006 028 556 A1 ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung bekannt, die mehrere Pendelmassen und einen zentralen in Form einer Kreisringscheibe gestalteten Trägerflansch umfasst. Die Flanken des Trägerflansches bilden Führungsflächen für die Pendelmassen, die über in Kulissenbahnen des Trägerflansches und in Führungsbahnen der Pendelmassen geführte Lauf- oder Führungsrollen beweglich angeordnet sind. Die Pendelmassen sind als zweiteilige Pendelmassen ausgebildet, deren Teilmassen über durch Öffnungen im Trägerflansch spielbehaftet geführte Bolzen verbunden sind.
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Im Betriebszustand können sich schwingungsbedingt benachbarte Pendelmassen berühren, verbunden mit einer nachteiligen Geräuschentwicklung und der Gefahr, dass die Pendelmassen beschädigt werden und es zu einem Ausfall der Fliehkraftpendeleinrichtung kommt. Als Maßnahme, um einen Aufprall bei Erreichen von Endpositionen der Pendelmassen zu dämpfen, und zur Vermeidung einer gegenseitigen Berührung der Pendelmassen ist es bekannt, Verbindungsbolzen zwischen den Pendelmassen mit einem Kunststoffmaterial zu ummanteln.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer verbesserten Dämpfung und reduzierten Geräuschentwicklung bereitzustellen, die einfach und kostengünstig darstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird mittels einer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 aufgebauten Fliehkraftpendeleinrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jedem Pendelmassenpaket eine mehrteilig aufgebaute Zusatzmasse zugeordnet ist, die zwischen den Pendelmassen in einer Ausschnittkontur des Trägerflansches spielbehaftet angeordnet ist. Dazu ist die Zusatzmasse jeweils über zwei als Schraubenfedern ausgeführte Doppeltorsionsfedern elastisch mit dem Pendelmassenpaket verbunden, wobei ein gestufter, radial vorstehender Mittenabschnitt der Doppeltorsionsfedern eine Dämpfungszunge bildet, über den das Pendelmassenpaket einschließlich der Zusatzmasse bei einem maximalen Schwingwinkel elastisch und dämpfend an der Ausschnittkontur des Trägerflansches abgestützt ist.
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Die erfindungsgemäß aufgebaute, ein Pendelmassenpaket sowie eine Zusatzmasse einschließende Fliehkraftpendeleinrichtung, wobei die Massen über jeweils zwei Doppeltorsionsfedern gekoppelt sind, gewährleistet vorteilhaft eine gestufte Schwingungsbegrenzung, nachdem der Mittenabschnitt der Doppeltorsionsfedern die Ausschnittkontur des Trägerflansches erreicht hat. Dadurch wird ein nachteiliges hartes Aufprallgeräusch des Pendelmassenpakets einschließlich der Zusatzmasse bei Erreichen des Endanschlags der Pendelbahn vermieden oder zumindest unterdrückt.
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Das erfindungsgemäße, die Dämpfung der Fliehkraftpendeleinrichtung verbessernde Konzept unterbindet insbesondere in der Start- und Stoppphase der Brennkraftmaschine wirksam ein Anschlagen benachbarter Pendelmassenpakete untereinander oder ein Anschlagen der Pendelmassenpakete an der Ausschnittkontur des Trägerflansches. Folglich stellt sich durch die Erfindung insbesondere bei niedrigen Drehzahlen ein gewünschtes, reduziertes Geräuschverhalten der Fliehkraftpendeleinrichtung ein.
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In einer Neutralposition der Fliehkraftpendeleinrichtung ist die Zusatzmasse gegenüber dem Pendelmassenpaket über die Doppeltorsionsfedern mittig beabstandet angeordnet. Die jeweils eine Dämpfungszunge bildenden Mittenabschnitte der Doppeltorsionsfedern sind so bemessen, ausgelegt bzw. geformt, dass diese einen Stoß in einem definierten Winkelbereich der Schwingung aller Pendelmassen aufnehmen. Zur Einflussnahme auf den Dämpfungsgrad der Doppeltorsionsfedern bietet es sich an, die Federkonstante beispielsweise durch die Werkstoffwahl und/oder durch die Dimensionierung des Federdrahtdurchmessers zu ändern.
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Mit der erfindungsgemäßen, zweiteilig aufgebauten Fliehkraftpendeleinrichtung in Verbindung mit den gestuft gewundenen, vorgespannt in der Zusatzmasse eingesetzten Doppeltorsionsfedern sind gewünschte dauerfeste, elastische Anschläge realisierbar. Gleichzeitig stellt sich damit eine wirksame Aufpralldämpfung und sichere Schwingungsbegrenzung des Pendelmassenpaketes einschließlich der Zusatzmasse an dem Trägerflansch ein. Vorteilhaft sind alle dazu erforderlichen Maßnahmen wie die Herstellung der Doppeltorsionsfeder und der Zusatzmasse sowie die Bearbeitung bzw. Anpassung des Pendelmassenpaketes kostengünstig realisierbar. Außerdem sind die Zusatzmasse sowie die zugehörigen Doppeltorsionsfedern einfach in dem vorhandenen Bauraum des Pendelmassenpaketes integrierbar. Durch die verbesserte Dämpfung des erfindungsgemäßen Konzeptes kann weiterhin der mechanische Verschleiß reduziert werden, was sich positiv auf die Zuverlässigkeit der gesamten Fliehkraftpendeleinrichtung auswirkt.
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Ein bevorzugter Aufbau sieht ein nahezu U-förmig aufgebautes Pendelmassenpaket vor, dessen Pendelmassen die zugehörige Zusatzmasse beabstandet umschließen. Die seitlich an dem Trägerflansch spielbehaftet angeordneten Pendelmassen sind außenseitig über abgewinkelte Schenkel durch eine Schweißnaht verbunden. Dieser Aufbau gewährleistet ein stabiles Pendelmassenpaket, dessen Koppelelemente spielbehaftet in die radial nach außen offene Ausschnittkontur des Trägerflansches eingreifen und damit eine ungehinderte Schwingung der Pendelmassen sicherstellen.
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Durch den konstruktiven Aufbau der Fliehkraftpendeleinrichtung, insbesondere der Anordnung der Doppeltorsionsfedern wird erreicht, dass im Betriebszustand des Kraftfahrzeugs, einem Normalbetrieb, das Pendelmassenpaket mit der Zusatzmasse gemeinsam schwingt. Bei maximalen Schwingungsausschlägen bzw. Schwingwinkeln stellt sich eine zweistufige Dämpfung ein. Nach einem Kontakt der Dämpfungszungen der Doppeltorsionsfedern an der Ausschnittkontur des Trägerflansches wird zunächst die Schwingung bzw. die Schwenkbewegung der Zusatzmasse beendet. Anschließend kann sich das Pendelmassenpaket allein soweit verschieben, bis die Laufrollen über die das Pendelmassenpaket geführt ist, ein Ende der Kulissenbahnen und / oder der Führungsbahnen erreichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind zur Verdrehsicherung und zur Lageorientierung der Doppeltorsionsfeder deren Federenden jeweils zur Bildung eines Zapfens endseitig abgewinkelt. Jeder Zapfen greift dabei formschlüssig in eine korrespondierende Öffnung der Pendelmassen. Zur Erzielung einer funktionsbedingten beabstandeten, mittigen Lage der Dämpfungszungen gegenüber dem Pendelmassenpaket ist die Doppeltorsionsfeder vorgespannt in dem Pendelmassenpaket eingesetzt.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Doppeltorsionsfedern sieht vor, dass die radial vorstehenden, Dämpfungszungen bildenden Mittenabschnitte in einer Neutralstellung des Pendelmassenpaketes zueinander geneigt ausgerichtet sind und dabei parallel beabstandet zu einem Abschnitt der Ausschnittkontur des Trägerflansches verlaufen. Als Doppeltorsionsfeder eignet sich vorzugsweise eine Schraubenfeder, die kostengünstig mittels eines einfachen Wickelverfahrens herstellbar ist. Um das Geräuschverhalten der Fliehkraftpendeleinrichtung weiter zu senken, bietet es sich an, den Mittenabschnitt der Doppeltorsionsfedern mit einem elastischen Material zu ummanteln. Damit wird bei einem maximalen Schwingwinkel des Pendelmassenpaketes und der damit verbundenen Zusatzmasse ein Stahl / Stahl-Kontakt zwischen der Dämpfungszunge und dem Trägerflansch unterbunden sowie ein mechanischer Verschleiß der unmittelbar zusammenwirkenden Bauteile minimiert. Als elastisches Dämpfungsmittel für die Ummantelung eignet sich insbesondere Kunststoff, beispielsweise Elastomer oder Thermoplast.
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Bevorzugt umfasst die Zusatzmasse zwei mittige Scheibenelemente sowie zwei äußere Führungsscheiben, die mittels Nietverbindungen zu einer Baueinheit zusammengefügt sind. Im Einbauzustand bilden die äußeren Führungsscheiben der Zusatzmasse eine axiale Führung des Mittenabschnitts beider Doppeltorsionsfedern.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem in sieben Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:
- 1: die Vorderansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Fliehkraftpendeleinrichtung von einem Drehschwingungsdämpfer;
- 2: in einer Explosionszeichnung Details der erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung gemäß 1;
- 3: in einer Explosionszeichnung die Zusatzmasse der erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung gemäß 1;
- 4: einen Detailschnitt der Fliehkraftpendeleinrichtung gemäß 1, entsprechend einem Schnittverlauf 4 - 4;
- 5: einen Detailschnitt der Fliehkraftpendeleinrichtung gemäß 1, entsprechend einem Schnittverlauf 5 - 5.
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Die 1 zeigt eine Fliehkraftpendeleinrichtung 1, die einer auch ZMS genannten Drehmomentübertragungsvorrichtung (nicht gezeigt) von einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 umfasst einen um eine Drehachse 2 rotierenden, einer Welle des Antriebsstrangs zugeordneten Trägerflansch 3, der zur Aufnahme von mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelmassenpaketen 4 bestimmt ist. Jedes Pendelmassenpaket 4 besteht aus zwei beidseitig von dem Trägerflansch 3 positionierten, gleich dimensionierten Pendelmassen 5, die zur Bildung einer Einheit über eine Schweißnaht 6 (gezeigt in 2) verbunden sind.
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Weitere Details der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 üblichen Aufbaus und bekannter Wirkungsweise sind der 2 zu entnehmen. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ermöglicht im Betriebszustand bei einer von der Brennkraftmaschine ausgelösten Drehungleichförmigkeit eine Relativbewegung bzw. Schwingung des Pendelmassenpaketes 4 gegenüber dem Trägerflansch 3. Die Relativbewegung gewährleisten jeweils zwei, auch Wälzkörper genannte Laufrollen 7, die zwischen gegenläufig verlaufenden Führungsbahnen 8 in den Pendelmassen 5 und Kulissenbahnen 9 des Trägerflansches 3 eingesetzt sind. Weiterhin ist in dem Pendelmassenpaket 4 eine aus zwei Scheibenelementen 11 und zwei seitlichen Führungsscheiben 12 bestehende Zusatzmasse 10 integriert, dessen Einzelteile durch Nieten 13 (gezeigt in 3) zusammengefügt sind. Über zwei getrennte Doppeltorsionsfedern 14 ist die Zusatzmasse 10 federnd aufgehängt, dazu greifen endseitige abgewinkelte Zapfen 15 der Doppeltorsionsfedern 14 in zugehörige Öffnungen 16 der Pendelmassen 5. Zur Erreichung einer eigenständigen freien Beweglichkeit der Zusatzmasse 10 ist in dem Trägerflansch 3 eine Ausschnittskontur 17 vorgesehen.
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Die 3 verdeutlicht mittels einer Explosionszeichnung den Aufbau der Zusatzmasse 10. Die Doppeltorsionsfedern 14 sind in Öffnungen 18 der Scheibenelemente 11 sowie in Aussparungen 19 der Führungsscheiben 12 eingesetzt bzw. gehalten. Jede Doppeltorsionsfeder 14 umfasst einen gestuften, radial vorstehenden, eine Dämpfungszunge bildenden Mittenabschnitt 20. Im Betriebszustand bei großen Schwingungsausschlägen des Pendelmassenpaketes 4 einschließlich zugehöriger Zusatzmasse 10 endet nach einer Anlage des Mittenabschnitts 20 an der Ausschnittskontur 17 die Schwingung der Zusatzmasse 10 bzw. diese wird stark gedämpft. Synchron dazu erfolgt eine Schwingungsdämpfung des Pendelmassenpaketes 4, wobei dessen Schwingung erst endet, wenn die Laufrollen 7 ein Ende der Kulissenbahnen 9 und/oder der Führungsbahnen 8 erreichen.
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In den Detailschnitten der Fliehkraftpendeleinrichtung 1 gemäß 4 und 5 ist die Einbaulage der als Schraubenfeder ausgeführten Doppeltorsionsfeder 14 gezeigt, deren Mittenabschnitt 20 an den äußeren Führungsscheiben 12 der Zusatzmasse 10 axial geführt ist. Die sich beidseitig an den Mittenabschnitt 20 anschließenden Windungen 21 der Doppeltorsionsfeder 14 sind außenseitig an den Öffnungen 18 der Scheibenelemente 11 und innenseitig an den Aussparungen 19 der Führungsscheiben 12 geführt. Beide endseitigen, die weiteren Windungen 21 radial übertreffenden Windungen 22 greifen mit endseitig abgewinkelten Zapfen 15 (gezeigt in 2) in Öffnungen 16 der Pendelmassen 5.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 2
- Drehachse
- 3
- Trägerflansch
- 4
- Pendelmassenpaket
- 5
- Pendelmasse
- 6
- Schweißnaht
- 7
- Laufrolle
- 8
- Führungsbahn
- 9
- Kulissenbahn
- 10
- Zusatzmasse
- 11
- Scheibenelement
- 12
- Führungsscheibe
- 13
- Niet
- 14
- Doppeltorsionsfeder
- 15
- Zapfen
- 16
- Öffnung
- 17
- Ausschnittskontur
- 18
- Öffnung
- 19
- Aussparung
- 20
- Mittenabschnitt
- 21
- Windung
- 22
- Windung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011013232 A1 [0003]
- DE 102014110233 A1 [0004]
- DE 102006028556 A1 [0005]
