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Die Erfindung betrifft ein Ringpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Trägerteil und einer entgegen dieser relativ begrenzt verdrehbaren Ringmasse, wobei zwischen dem Trägerteil und der Ringmasse über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sind, welche einerseits mittels eines Drehlagers begrenzt radial mit der Ringmasse verbunden und andererseits mittels eines Pendellagers im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Ringpendels entlang einer vorgegebenen Pendelbahn an dem Trägerteil pendelfähig aufgehängt sind.
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Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen weisen eine drehschwingungsbehaftete Brennkraftmaschine auf, so dass zu deren Beruhigung unterschiedliche Drehschwingungsisolationseinrichtungen, beispielsweise Drehschwingungsdämpfer, Fliehkraftpendel und/oder andere Massetilger bekannt sind.
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Fliehkraftpendel dienen der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation. Die Drehschwingungsisolierung erfolgt, indem im Fliehkraftfeld pendelnd an einem Trägerteil aufgehängte Pendelmassen zwischenzeitlich von Drehmomentspitzen eingetragene Energie als potentielle Energie speichern und danach wieder an den Antriebsstrang abgeben.
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Wie beispielsweise aus den Druckschriften
WO2014/023303 A1 und
DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift
WO2014/114 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift
EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein.
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Hierbei sind die Pendelmassen an einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Trägerteil wie beispielsweise einem Pendelmassenträger mittels zweier in Umfangsrichtung beabstandeter Pendellager entlang einer durch Pendellager vorgegebenen Pendelbahn im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Trägerteils pendelfähig aufgenommen. Die Effektivität der Drehschwingungsisolation hängt dabei neben der Masse der Pendelmassen wesentlich von deren Radius gegenüber der Drehachse ab.
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Weiterhin ist in der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2017 130 544.0 ein Ringpendel beschrieben, bei dem 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 eines gattungsgemäßen Ringpendels. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein Ringpendel kostengünstig herzustellen und insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs platzsparend auszubilden.
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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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Das vorgeschlagene Ringpendel dient insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit drehzahlbehafteter Brennkraftmaschine der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation. Das Ringpendel enthält ein um ein Drehachse verdrehbar angeordnetes Trägerteil, welches beispielsweise als Blechflansch ausgebildet sein kann und mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine direkt oder indirekt verbunden ist. Das Ringpendel kann beispielsweise in einen Drehschwingungsdämpfer, eine Reibungskupplung wie beispielsweise Doppelkupplung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler oder dergleichen integriert sein. Gegenüber dem Trägerteil relativ und begrenzt um die Drehachse verdrehbar ist eine Ringmasse vorgesehen. Die Ringmasse und das Trägerteil sind miteinander drehgekoppelt. Hierzu sind zwischen dem Trägerteil und der Ringmasse über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet, welche einerseits mittels eines Drehlagers begrenzt radial mit der Ringmasse verbunden und andererseits mittels eines Pendellagers im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Ringpendels entlang einer vorgegebenen Pendelbahn an dem Trägerteil pendelfähig aufgehängt sind. Die Pendelmassen werden dabei infolge der durch die Pendellager vorgegebenen Pendelbahn bei ausreichender Drehzahl nach radial außen beschleunigt und positionieren die Ringmasse unter Ausbildung eines entsprechenden Massenträgheitsmoments relativ zum Trägerteil um die Drehachse. In das Trägerteil eingetragene Drehschwingungen werden dabei getilgt, indem einerseits unter Einfluss der Fliehkraft stehende Pendelmassen radial verlagert werden und dabei die Ringmasse andererseits entgegen des eingestellten Massenträgheitsmoments gegenüber dem Trägerteil verdreht wird. Dies ermöglicht einen besonders gro-ßen drehzahladaptiven Tilgereffekt.
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Um das Ringpendel kostengünstig und bauraumoptimiert, insbesondere axial schmal bauend auszubilden, ist die Ringmasse geteilt ausgebildet und beidseitig des bevorzugt scheibenförmigen Trägerteils angeordnet. Die beidseitig des Trägerteils angeordneten Deckbleche sind ebenfalls scheibenförmig ausgebildet, so dass eine sandwichartige, axial schmale Anordnung der Bauteile des Ringpendels erzielt wird. Zur weiteren Einsparung von axialem Bauraum sind die Pendelmassen in Aussparungen der Ringmasse aufgenommen, so dass diese im axialen Bauraum der Ringmasse untergebracht sind.
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Die Ringmasse kann einen an einer Seite des Trägerteils angeordneten Ringflansch und auf der anderen Seite des Trägerteils über den Umfang verteilt angeordnete Deckbleche enthalten. Diese sind beispielsweise mittels axial zwischen diesen auf axialer Höhe des Trägerteils angeordneten Zwischenblechen axial beabstandet verbunden. Beispielsweise können Ringflansch, Deckbleche und Zwischenbleche mittels Nieten miteinander verbunden sein.
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Die Pendelmassen können aus beidseitig des Trägerteils angeordneten und miteinander verbundenen Schwingen gebildet sein, wobei die Pendellager jeweils zwischen den Schwingen und radial zwischen den Aussparungen erweiterten Bereichen des Trägerteils gebildet sind. Hierzu weisen die Schwingen und die Bereiche Ausnehmungen mit komplementär zueinander ausgebildeten Laufbahnen auf, auf denen eine Pendelrolle abwälzt. Die Form der Laufbahnen gibt die Pendelbahn der Pendelmassen gegenüber dem Trägerteil vor.
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Die Ringmasse kann auf dem Trägerteil zentriert sein. Hierzu können der Ringflansch, die Deckbleche, die Zwischenbleche und/oder Verbindungsmittel zur Verbindung dieser auf dem Trägerteil, beispielsweise einer Zentrierschulter, durchgestellten, über den Umfang verteilt angeordneter Zentriernasen, einer Topfung oder dergleichen zentriert sein.
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Um einen elastischen Anschlag und/oder eine Vorspannung zwischen dem Trägerteil und der Ringmasse in Umfangsrichtung vorzusehen, kann eine in Umfangsrichtung wirksame Federeinrichtung vorgesehen sein. Beispielsweise kann diese Federeinrichtung über den Umfang verteilt angeordnete Schraubendruckfedern enthalten, die in Federfenstern des Trägerteils, der Deckbleche und des Ringflanschs untergebracht sind. Je nach gewünschter Wirkung der Federeinrichtung als Endanschlag der Ringmasse gegenüber dem Trägerteil in Verdrehrichtung um die Drehachse kann ein entsprechender Freiwinkel der Federeinrichtung vorgesehen sein.
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Um die Herstellung des Ringpendels kostengünstig und materialsparend vorzusehen, kann der Ringflansch und ein erster Satz von Schwingen in den Aussparungen des Ringflanschs aus einer ersten Ronde ausgestanzt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Deckbleche und ein zweiter Satz Schwingen aus einer zweiten Ronde gestanzt sein. Hierbei sind die Deckbleche und die Schwingen in bevorzugter Weise über den Umfang verteilt angeordnet und in einem letzten Stanzschritt werden die diese verbindenden Stege abgetrennt oder durchtrennt. In vorteilhafter Weise können beide Ronden aus Bandmaterial abwechselnd mittels einer Wechselstufe einer Stufenpresse hergestellt sein. Es versteht sich, dass ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung dieser Bauteile ebenfalls von der Erfindung umfasst ist und gegebenenfalls auf dieses Verfahren gerichtete Ansprüche geltend gemacht werden.
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Die Pendelmassen können in vorteilhafter Weise über den Umfang verteilt in Zweierbis Viererteilung, bevorzugt in Dreierteilung angeordnet sein.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 eine 3D-Ansicht eines um eine Drehachse verdrehbaren Ringpendels,
- 2 das Ringpendel der 1 im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A,
- 3 das Ringpendel der 1 im Schnitt entlang der Schnittlinie B-B,
- 4 eine 3D-Ansicht des Ringpendels auf die der Ansicht der 1 gegenüberliegende Seite,
- 5 eine 3D-Ansicht des Trägerteils des Ringpendels der 1 bis 4,
- 6 eine 3D-Ansicht der Ringmasse des Ringpendels der 1 bis 4,
- 7 eine 3D-Ansicht einer Pendelmasse des Ringpendels der 1 bis 4,
- 8 eine Explosionsdarstellung des Ringpendels der 1 bis 4,
- 9 eine gestanzte Ronde für Bauteile des Ringpendels der 1 bis 4,
- 10 eine weitere gestanzte Ronde für weitere Bauteile des Ringpendels der 1 bis 4,
- 11 eine Ansicht des Ringpendels der 1 bis 4 in einer Nulllage der Pendelmassen und
- 12 eine Ansicht des Ringpendels der 1 bis 4 bei vollständig verschwenkten Pendelmassen.
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Die 1 bis 4 zeigen in der Zusammenschau das um die Drehachse d verdrehbar angeordnete Ringpendel 1 in 3D-Ansicht von beiden Seiten (1, 4) und im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A (2) und entlang der Schnittlinie B-B ( 3).
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Das Ringpendel 1 enthält das als flansch- wie scheibenartig ausgebildete Trägerteil 2, welches an einer Kurbelwelle direkt oder indirekt aufgenommen ist. An dem Trägerteil 2 ist die Ringmasse 3 mittels der aus dem Trägerteil 2 axial ausgestellten Zentriernasen 4 zentriert aufgenommen.
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Die Ringmasse 3 enthält den ringförmig ausgebildeten Ringflansch 5, der auf einer Seite des Trägerteils 2 angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Trägerteils 2 sind die über den Umfang verteilt angeordneten Deckbleche 6 der Ringmasse 3 angeordnet. Axial zwischen dem Ringflansch 5 und den Deckblechen 6 sind die Zwischenbleche 7 angeordnet. Der Ringflansch 5, die Deckbleche 6 und die Zwischenbleche 7 sind jeweils mittels der Niete 8 miteinander verbunden.
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Der Ringflansch 5, die Deckbleche 6 und die Zwischenbleche 7 bilden die über den Umfang verteilt angeordneten Aussparungen 9 - hier in Dreierteilung - in denen jeweils eine Pendelmasse 10 angeordnet ist. Die Pendelmassen 10 sind aus den mittels der Mittelteile 11 und den Nieten 13 axial beabstandet miteinander verbundenen Schwingen 12 gebildet. Die Pendelmassen 10 bilden jeweils das Pendellager 14 gegenüber dem Trägerteil 2 und das gegenüber diesem in Umfangsrichtung beabstandete Drehlager 15 gegenüber der Ringmasse 3. Hierzu überdecken die Schwingen 12 jeweils den radial erweiterten Bereich 16 des Trägerteils 2 und den in Umfangsrichtung von dem Ringflansch 5 und dem Deckblech 6 freigesparten Bereich 17 des Zwischenblechs 7. Die Pendellager 14 sind jeweils aus in den Schwingen 12 und in den Bereichen 16 ausgebildeten Ausnehmungen 18, 19 und an diesen angearbeiteten Laufbahnen 20, 21 gebildet, auf denen die als Stufenrolle ausgebildete Pendelrolle 22 abwälzt. Die Drehlager 15 sind aus Gleitlagern zwischen den Bereichen 17 und den Schwingen 12 gebildet.
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Zur elastischen Begrenzung der Verdrehung der Ringmasse 3 gegenüber dem Trägerteil 2 ist zwischen diesen die in Umfangsrichtung wirksame Federeinrichtung 23 vorgesehen, die aus den über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern 24 gebildet ist, welche in Federfenstern 25, 26, 27 des Trägerteils 2, des Ringflanschs 5 und der Deckbleche 6 gegebenenfalls mit Verdrehspiel aufgenommen sind. Die 5 zeigt das Trägerteil 2 des Ringpendels 1 der 1 bis 4 in 3D-Ansicht. An den radial erweiterten Bereichen 16 sind die Ausnehmungen 18 mit den Laufbahnen 20 zur Ausbildung der Pendellager vorgesehen. Die Zentriernasen 4 dienen der Zentrierung der Ringmasse an dem Trägerteil 2. Die Federfenster 25 dienen der Aufnahme der Schraubendruckfedern 24 (3).
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Die angeprägten Öffnungen 28 dienen der Befestigung des Trägerteils an einem von der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine direkt oder indirekt angetriebenen Bauteil, beispielsweise einem Wandlergehäuse, einem in diesem untergebrachten Drehschwingungsdämpfer oder einer Wandlerüberbrückungskupplung, einem zwischen einer Reibungskupplung, beispielsweise einer Doppelkupplung und einer Kurbelwelle angeordneten Drehschwingungsdämpfer wie Zweimassenschwungrad oder dergleichen.
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Die 6 zeigt die Ringmasse 3 des Ringpendels der 1 bis 4 in 3D-Ansicht mit dem Ringflansch 5, den Deckblechen 6 und den Zwischenblechen 7. In den Aussparungen 9 sind die Pendelmassen des Ringpendels untergebracht. Die ausgesparten Bereiche 17 mit den Öffnungen 29 dienen der Ausbildung der Drehlager 15 ( 1) gegenüber den Pendelmassen. Die Schraubendruckfedern 24 der Federeinrichtung sind in den axial gegenüberliegenden Federfenstern 26 des Ringflanschs 5 und nicht einsehbar in den Federfenstern der Deckbleche 6 aufgenommen.
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Die 7 zeigt eine der Pendelmassen 10 des Ringpendels 1 der 1 bis 4 in 3D-Ansicht. Die beiden Schwingen 12 sind miteinander axial mittels des Mittelteils 11 und der Niete 13 axial miteinander verbunden. Axial zwischen die Schwingen greift der radiale erweiterte Bereich 16 des Trägerteils 2 (5) zur Bildung eines Pendellagers ein. In Umfangsrichtung greift axial zwischen die Schwingen 12 der Bereich 17 des Zwischenblechs 7 zur Bildung des Drehlagers 15 (1) ein.
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Die 8 zeigt eine Explosionsdarstellung des Ringpendels 1 der 1 bis 4 mit dem Trägerteil 2, der Ringmasse 3, welche aus den mittels der Niete 8 verbundenen Bauteilen Ringflansch 5, Deckblechen 6 und Zwischenscheiben 7 gebildet ist, und den aus den Schwingen 12 und dem Mittelteilen 11 gebildeten Pendelmassen 10, von denen nur eine einzige von drei Pendelmassen 10 dargestellt ist. Die Schwingen 12 und die Mittelteile 11 sind mittels der Niete 13 miteinander verbunden. Zur Ausbildung der Pendellager 14 (1) ist jeweils eine Pendelrolle 22 vorgesehen. Zur Bildung der Drehlager 15 (1) sind der die Schwingen 12 verbindende Bolzen 30 und die Lagerbuchse 31 vorgesehen. Zwischen dem Trägerteil 2 einerseits und dem Ringflansch 5 und den Deckblechen 6 andererseits sind die Schraubendruckfedern 24 vorgesehen.
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Die 9 zeigt die zur Herstellung des Ringflanschs 5 und einem ersten Satz der Schwingen 12 vorgesehene, beispielsweise aus Blechband hergestellte Ronde 32. Vor Vereinzelung des Ringflanschs 5 und der Schwingen 12 werden diese als mittels der Stege 33 zusammenhängende Struktur gestanzt.
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Die 10 zeigt eine weitere aus Blechband gestanzte Ronde 34, bei der mittels der Stege 35 zusammenhängend die Deckbleche 6 und ein zweiter Satz der Schwingen 12 gestanzt und anschließend vereinzelt werden. Die Ronden 32, 34 mit den Bauteilen des Ringpendels 1 der 1 bis 4 werden in bevorzugter Weise in einer Wechselstufe eines Stanzwerkzeugs in einer Stufenpresse gestanzt.
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Die 11 und 12 zeigen jeweils eine Ansicht des Ringpendels 1 der 1 bis 4 mit durchgezeichneten Strukturen des Ringflanschs 5 des Trägerteils 2 zur Verdeutlichung der Funktion der Federeinrichtung 23. Die Schraubendruckfedern 24 sind ohne Verdrehspiel in den Federfenstern 26 des Ringflanschs 5 und in nicht einsehbarer Weise in den Federfenstern der Deckbleche aufgenommen und weisen gegenüber den Federfenstern 25 des Trägerteils 2 Verdrehspiel auf.
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Die 11 zeigt das Ringpendel 1 in Nulllage der Pendelmassen 10, so dass in beide Drehrichtungen der Ringmasse im Arbeitsbereich des Ringpendels 1 eine Federwirkung der Schraubendruckfedern 24 ausgeschaltet ist.
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Die 12 zeigt das Ringpendel 1 bei maximal in eine Drehrichtung verlagerter Ringmasse 3. Hier wirken die Schraubendruckfedern 24 nach Aufbrauch des Verdrehspiels als elastische Anschlagpuffer.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ringpendel
- 2
- Trägerteil
- 3
- Ringmasse
- 4
- Zentriernase
- 5
- Ringflansch
- 6
- Deckblech
- 7
- Zwischenblech
- 8
- Niet
- 9
- Aussparung
- 10
- Pendelmasse
- 11
- Mittelteil
- 12
- Schwinge
- 13
- Niet
- 14
- Pendellager
- 15
- Drehlager
- 16
- Bereich
- 17
- Bereich
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Laufbahn
- 21
- Laufbahn
- 22
- Pendelrolle
- 23
- Federeinrichtung
- 24
- Schraubendruckfeder
- 25
- Federfenster
- 26
- Federfenster
- 27
- Federfenster
- 28
- Öffnung
- 29
- Öffnung
- 30
- Bolzen
- 31
- Lagerbuchse
- 32
- Ronde
- 33
- Steg
- 34
- Ronde
- 35
- Steg
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/023303 A1 [0004]
- DE 102013201981 A1 [0004]
- WO 2014/114280 A1 [0004]
- EP 2600030 A1 [0004]
- DE 102017130544 [0006]
