-
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, mit dessen Hilfe ein einer Drehunförmigkeit in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugt werden kann, um die Drehunförmigkeit zu dämpfen.
-
Aus
DE 10 2017 110 682 A1 ist ein auch als „U-Fliehkraftpendel“ bezeichnetes Fliehkraftpendel bekannt, bei dem an beiden Axialseiten eines Trägerflanschs Pendelmassen vorgesehen sind, die mit einem in einer Öffnung des Trägerflanschs eingesetzten Zwischenstück vernietet sind, wobei das Zwischenstück an seinem nach radial außen weisenden Rand eine Pendelbahn und die Öffnung an ihren nach radial innen weisenden Rand eine Laufbahn ausbilden, zwischen denen eine Laufrolle abrollt, um die Pendelmassen zusammen mit dem Zwischenstück pendelbar an dem Trägerflansch zu führen.
-
Es besteht ein ständiges Bedürfnis den Bauraum von Fliehkraftpendeln zu reduzieren.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein bauraumsparendes Fliehkraftpendel ermöglichen.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
-
Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse drehbaren und mit der Antriebswelle koppelbaren Trägerflansch, einer relativ zu dem Trägerflansch pendelbar geführten ersten Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, einer relativ zu dem Trägerflansch pendelbar geführten zweiten Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, wobei der Trägerflansch in axialer Richtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse angeordnet ist, und einer Befestigungsanordnung zur Befestigung der ersten Pendelmasse mit der zweiten Pendelmasse, wobei die Befestigungsanordnung mindestens einen in die erste Pendelmasse und/oder in die zweite Pendelmasse eingepressten Passstift aufweist.
-
Mit Hilfe des mindestens einen Passstifts können die, insbesondere als Gleichteile ausgestalteten, Pendelmassen miteinander verstiftet werden, so dass ein Vernieten entfällt. Da die Pendelmassen nicht vernietet werden, entfällt eine ansonsten beim Vernieten auftretende entsprechende mechanische Belastung in axialer Richtung. Da die Pendelmassen somit bei der Verbindung miteinander deutlich geringere axiale Belastungen ertragen müssen, ist es möglich die Materialdicke der Pendelmassen zu reduzieren, ohne dass bei dem Verbinden ein Ausbeulen der Pendelmassen infolge einer zu hohen axialen Befestigungskraft zu befürchten ist. Die axiale Erstreckung der jeweiligen Pendelmasse kann dadurch reduziert werden. Die jeweilige Pendelmasse kann eine Verbindungsöffnung aufweisen, in die der Passstift mit einer hinreichenden Kraft eingepresst ist. Zwischen der Verbindungsöffnung und dem Passstift kann eine Presspassung ausgebildet sein, die im regulären Betrieb des Fliehkraftpendels und der dabei zu erwartenden Belastungen eine bewegungsfest Verbindung sicherstellt. Hierbei kann bei einer besonders geringen Materialdicke der jeweiligen Pendelmasse und einem entsprechend geringen axialen Überlappungsbereich ein geeignet gewähltes Übermaß für die Presspassung gewählt werden, um die bewegungsfeste Verbindung zwischen der Pendelmasse und dem Passstift herstellen zu können. Da die Pendelmasse nicht miteinander vernietet, sondern miteinander verstiftet sind, greifen an den Pendelmassen bei der Befestigung geringere Axialkräfte an, so dass die Materialdicke der Pendelmassen reduziert werden kann und ein bauraumsparendes Fliehkraftpendel ermöglicht ist.
-
Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf, in denen ein insbesondere als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement geführt sein kann. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laufrollen vorgesehen, die jeweils an einer Laufbahn des Trägerflanschs und einer Pendelbahn der Pendelmasse geführt sind. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an dem Trägerflansch geführt. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann die Pendelmasse an unterschiedlichen Axialseiten des Trägerflanschs vorgesehene Pendelbleche aufweisen, die über ein in einer Pendelöffnung des Trägerflanschs angeordnetes Zwischenstück miteinander verbunden sind. Das Zwischenstück kann eine Pendelbahn aufweisen, die direkt oder indirekt an einer von der Pendelöffnung des Trägerflanschs ausgebildeten Laufbahn pendelbar geführt sein kann. Die Pendelbahn des Zwischenstücks der Pendelmasse und die Laufbahn des Trägerflanschs können in einem gemeinsamen Axialbereich angeordnet sein und in radialer Richtung betrachtet sich gegenseitig zumindest teilweise überlappen. Zwischen der Pendelbahn und der Laufbahn kann ein, beispielsweise als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement angeordnet sein, das unter Fliehkrafteinfluss sowohl an der Pendelbahn als auch an der Laufbahn anliegen kann. Da die Pendelmasse ausschließlich über das Zwischenstück an dem Trägerflansch pendelbar geführt werden kann, ist es nicht erforderlich an den Pendelblechen Pendelbahn vorzusehen, so dass die Pendelbleche einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Die Pendelmasse ist insbesondere an mehr als einer Koppelstelle, vorzugsweise genau zwei Koppelstellen, an dem Trägerflansch pendelbar geführt. Das Zwischenstück kann für die Koppelung an genau einer Koppelstelle ausgestaltet sein, so dass eine der für die Führung der Pendelmasse vorgesehenen Anzahl von Koppelstellen entsprechende Anzahl an Zwischenstücken vorgesehen sein kann. Alternativ kann das Zwischenstück für die Koppelung an genau zwei oder gegebenenfalls mehr Koppelstellen ausgestaltet sein, so dass insbesondere genau ein Zwischenstück die für die Führung der Pendelmasse vorgesehene Anzahl an Koppelstellen realisieren kann.
-
Insbesondere sind die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse im Wesentlichen, insbesondere ausschließlich, nur über eine Lochlaibungspressungen mit dem mindestens einen Passstift miteinander verbunden und axial fixiert. Ein axiales Anpressen der jeweiligen Pendelmasse, um dadurch einen an der angepressten Axialseite der Pendelmasse angreifende Reibungs- beziehungsweise Klemmkraft vorzusehen, ist nicht vorgesehen. Ein axialer Kontakt an der Pendelmasse kann gegenüber der Lochlaibungspressung in der Verbindungsöffnung vernachlässig werden. Eine Belastung der jeweiligen Pendelmasse durch mechanische Spannungen finden nahezu ausschließlich senkrecht zur Axialrichtung statt. Der Anteil von Spannung in axialer Richtung gerichteter Spannungen innerhalb der jeweiligen Pendelmasse beträgt insbesondere kleiner 5% vorzugsweise kleiner 1% der gesamten in axialer Richtung und senkrecht zur axialen Richtung gerichteten Spannungen.
-
Vorzugsweise beträgt eine axiale Materialdicke d der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse d ≤ 3,0 mm, insbesondere d ≤ 2,0 mm, vorzugsweise d ≤ 1,5 mm und besonders bevorzugt d ≤ 1,0 mm. Insbesondere beträgt die Materialdicke d mindestens d ≥ 0,5 mm. Die Pendelmassen können dadurch kostengünstig aus einem entsprechend dünnen Blechausgestanzt werden. Hierbei ist es prinzipiell möglich mehrere erste Pendelmassen und/oder mehrere zweite Pendelmassen als Blechstapel in axialer Richtung hintereinander vorzusehen, um ein bestimmtes gewünschtes Massenträgheitsmoment einzustellen. Die Pendelmassen können hierbei vergleichbar zu Shim-Scheiben bei einem minimalen axialen Bauraumbedarf zur Bereitstellung eines gewünschten Massenträgheitsmoments zusammengesetzt werden.
-
Insbesondere weist der Trägerflansch eine Öffnung auf, wobei ein über die Befestigungsanordnung mit der ersten Pendelmasse und mit der zweiten Pendelmasse befestigtes Zwischenstück in der Öffnung angeordnet ist. Das Fliehkraftpendel kann dadurch als sogenanntes „U-Fliehkraftpendel“ ausgestaltet sein. Das Zwischenstück kann eine Befestigungsöffnung aufweisen, in die der mindestens eine Passstift ebenfalls eingepresst ist, so dass die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse mittelbar über das Zwischenstück miteinander verbunden sein können. Das Zwischenstück und die Pendelmassen leisten gemeinsamen einen Beitrag zu dem Massenträgheitsmoment, das relativ zum Trägerflansch bewegt wird, um das Rückstellmoment zu erzeugen. Die dreidimensionale Ausgestaltung, insbesondere die axiale Materialdicke, des Zwischenstücks und der Pendelmassen können zur Bereitstellung des gewünschten Massenträgheitsmoments aufeinander abgestimmt sein. Ein signifikanter Anteil des pendelseitigen Massenträgheitsmoments kann durch das Zwischenstück bereitgestellt werden und dadurch in einen gemeinsamen Axialbereich mit dem Trägerflansch verortet werden, wodurch es möglich ist die axial außerhalb des Trägerflanschs positionierten Pendelmassen entsprechend dünner auszugestalten. Vorzugsweise wirken die Pendelmassen zusätzlich zumindest mittelbar als Axialanschlag für den Trägerflansch, so dass ein axialer Versatz minimiert und das Zwischenstück verliersicher in der Öffnung des Trägerflansch aufgenommen sein kann.
-
Vorzugsweise weist die Befestigungsanordnung einen in die erste Pendelmasse und in das Zwischenstück eingepressten ersten Passstift und einen in die zweite Pendelmasse und in das Zwischenstück eingepressten zweiten Passstift auf. Ein einzelner gemeinsamer Passstift kann dadurch vermieden werden. Im Vergleich zu einem einzelnen Passstift kann eine axiale Relativbewegung im Axialbereich der Presspassungen zwischen dem jeweiligen Passstift und der zugeordneten Pendelmasse und dem Zwischenstück deutlich reduziert sein, wodurch die Herstellung des Pressverbunds mit dem jeweiligen Passstift vereinfacht ist. Zudem ist das Risiko und/oder zumindest das Ausmaß einer plastischen Aufweitung der Verbindungsöffnung in der jeweiligen Pendelmasse reduziert.
-
Besonders bevorzugt weist der erste Passstift einen radial abstehenden ersten Kragen zur Begrenzung einer Einstecktiefe in die erste Pendelmasse und der zweite Passstift einen radial abstehenden zweiten Kragen zur Begrenzung einer Einstecktiefe in die zweite Pendelmasse auf. Der erste Passstift und/oder der zweite Passstift können insbesondere als Normbauteil, beispielsweise gemäß ISO 2341, Form A, kostengünstig ausgestaltet sein oder daran angelehnt sein. Durch den jeweiligen Kragen wird auch die Einstecktiefe in das Zwischenstück bestimmt, so dass bei der Montage besonders einfach eine ausreichende Einstecktiefe in das Zwischenstück sichergestellt werden kann. Ein zu starkes Einstecken, welches den Pressverbund lockern könnte, ist vermieden.
-
Insbesondere sind der erste Passstift und der zweite Passstift im Wesentlichen koaxial in einer gemeinsamen Befestigungsöffnung des Zwischenstücks eingepresst. Dadurch ist es nicht erforderlich für jeden Passstift eine separate Befestigungsöffnung in dem Zwischenstück vorzusehen, so dass das Zwischenstück kostengünstiger und mit einem entsprechend hohen Massenträgheitsmoment hergestellt werden kann. Insbesondere wenn die Passstifte einen Kragen aufweisen, kann über die Begrenzung der Einstecktiefe in das Zwischenstück vermieden werden, dass ein zu tief eingesteckter Passstift das Erreichen der erforderliche Mindesteinstecktiefe des anderen Passstifts blockiert.
-
Vorzugsweise ist zwischen der ersten Pendelmasse und dem Zwischenstück eine erste Abdeckscheibe zur Bereitstellung eines axialen Abstands der ersten Pendelmasse zum Trägerflansch und/oder zwischen der zweiten Pendelmasse und dem Zwischenstück eine zweite Abdeckscheibe zur Bereitstellung eines axialen Abstands der zweiten Pendelmasse zum Trägerflansch vorgesehen, wobei der mindestens eine Passstift der Befestigungsanordnung in der ersten Abdeckscheibe und/oder in der zweiten Abdeckscheibe eingepresst ist. Die Abdeckscheibe kann beispielweise bei einem Kippen des Zwischenstücks in der Öffnung des Trägerflanschs aus der Radialebene heraus mit einer nur geringen Reibung ein weiteres Kippen formschlüssig verhindern und den Kippwinkel begrenzen. Die Abdeckscheibe ist hierzu insbesondere im Vergleich zu einem Stahl/Stahl-Kontakt reibungsreduzierenden Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt, so dass eine reibungsbedingte Verstimmung des Fliehkraftpendels und/oder unnötige Geräuschemissionen vermieden sind. Ein direkter Kontakt der insbesondere aus Stahl hergestellten Pendelmasse mit dem insbesondere aus Stahl hergestellten Trägerflansch kann über die zwischengeschaltete Abdeckscheibe vermieden werden. Die Abdeckscheibe kann mit der Pendelmasse befestigt, beispielsweise verclipst sein. Durch den Pressverbund der Abdeckscheibe mit dem sowieso vorgesehenen Passstift, kann ein bewegungsfester Verbund mit dem zugeordneten Passstift erfolgen, so dass eine weitere Befestigungstechnik zur direkten Befestigung der Abdeckscheibe mit der Pendelmasse eingespart werden kann.
-
In einer alternativen Ausführungsform ist die erste Pendelmasse an einer zum Trägerflansch weisenden Axialseite und/oder die zweite Pendelmasse an einer zum Trägerflansch weisenden Axialseite zumindest teilweise mit einer im Vergleich zu einem Stahl/Stahl-Kontakt reibungsreduzierenden Beschichtung versehen. Eine zwischengeschaltete Abdeckscheibe kann durch die Beschichtung eingespart werden, wodurch der axiale Bauraumbedarf reduziert werden kann.
-
Besonders bevorzugt bilden das Zwischenstück an einem nach radial außen weisenden Rand mindestens eine Pendelbahn und die Öffnung des Trägerflanschs an einem nach radial innen weisenden Rand mindestens eine Laufbahn aus, wobei mindestens ein, insbesondere als Laufrolle ausgebildetes, Koppelelement zwischen der jeweiligen Pendelbahn und der zugeordneten Laufbahn zur pendelbaren Führung des Zwischenstücks an dem Trägerflansch geführt ist. Das Fliehkraftpendel kann dadurch als sogenanntes „U-Fliehkraftpendel“ ausgestaltet sein.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische perspektivische Draufsicht auf einen Teil eines Fliehkraftpendels,
- 2: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendel aus 1 und
- 3: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendel aus 1 in einer in Umfangsrichtung versetzten Schnittebene.
-
Das in 1 und 2 dargestellte Fliehkraftpendel 10 weist einen um eine Drehachse drehbaren Trägerflansch 12 auf, über den das Fliehkraftpendel 10 in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbaut werden kann, um ein Drehungleichförmigkeiten entgegen gerichtetes Rückstellmoment einleiten zu können. An den Axialseiten des Trägerflanschs 12 ist an der einen Axialseite eine erste Pendelmasse 14 und an der anderen Axialseite eine zweite Pendelmasse 16 vorgesehen, die über eine Befestigungsanordnung 18 miteinander verbunden sind. Die Befestigungsanordnung 18 weist einen ersten Passstift 20 und einen zweiten Passstift 22 auf. Der erste Passstift 20 ist in einer ersten Verbindungsöffnung 24 der ersten Pendelmasse 14 eingepresst, während der zweite Passstift 22 in einer zweiten Verbindungsöffnung 26 der zweiten Pendelmasse 16 eingepresst ist. Zusätzlich sind die Passstifte 20, 22 in einer Befestigungsöffnung 28 eines Zwischenstücks 30 eingepresst, das in einer Öffnung 32 des Trägerflanschs 12 eingesetzt ist. Die Einstecktiefe des ersten Passstifts 20 ist durch einen radial abstehenden ersten Kragen 34 begrenzt, während die Einstecktiefe des zweiten Passstifts 22 durch einen radial abstehenden zweiten Kragen 26 begrenzt ist. Die Pendelmassen 14, 16 sind dadurch mittelbar über das Zwischenstück 30 miteinander verstiftet aber nicht miteinander vernietet.
-
Wie in 1 und 3 dargestellt, weist das in der Öffnung 32 eingesetzte Zwischenstück 30 radial außen beispielsweise zwei Pendelbahnen 38 auf, die jeweils radial innerhalb zu von dem Trägerflansch 12 ausgebildeten Laufbahnen 40 angeordnet sind. Zwischen der jeweiligen Pendelbahn 38 und der zugehörigen Laufbahn 40 ist ein als Laufrolle ausgestaltetes Koppelelement 42 vorgesehen, um das Zwischenstück 30 und die befestigten Pendelmassen 14, 16 pendelbar an dem Trägerflansch 12 zu führen. Um ein hartes Anschlagen des Zwischenstücks 30 an dem Rand der Öffnung 32 des Trägerflanschs 12 zu vermeiden, ist vorzugsweise mindestens ein, insbesondere aus einem gummiartigen Material hergestellter, Anschlagdämpfer 44 mit dem Zwischenstück 30 befestigt. Damit ein Stahl/Stahl-Kontakt zwischen den Pendelmassen 14, 16 und dem Trägerflansch 12 bei einem Kippen des Zwischenstücks 12 aus der Radialebene vermieden ist, ist zwischen der ersten Pendelmasse 14 und dem Trägerflansch 12 eine erste Abdeckscheibe 46 und zwischen der der zweiten Pendelmasse 16 und dem Trägerflansch 12 eine zweite Abdeckscheibe 48 vorgesehen. Die Abdeckscheiben 46, 48 können aus einem zu einem Stahl/Stahl-Kontakt reibungsreduzierenden Material, insbesondere Kunststoff hergestellt sein. Insbesondere ist die jeweilige Abdeckscheibe 46, 48 mit dem zugeordneten Passstift 20, 22 verpresst. Alternativ können die Abdeckscheiben 46, 48 durch eine zumindest teilweisen Beschichtung der jeweiligen Pendelmasse 14, 16 ersetzt sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Fliehkraftpendel
- 12
- Trägerflansch
- 14
- erste Pendelmasse
- 16
- zweite Pendelmasse
- 18
- Befestigungsanordnung
- 20
- erster Passstift
- 22
- zweiter Passstift
- 24
- erste Verbindungsöffnung
- 26
- zweite Verbindungsöffnung
- 28
- Befestigungsöffnung
- 30
- Zwischenstück
- 32
- Öffnung
- 34
- erster Kragen
- 36
- zweiter Kragen
- 38
- Pendelbahn
- 40
- Laufbahn
- 42
- Koppelelement
- 44
- Anschlagdämpfer
- 46
- erste Abdeckscheibe
- 48
- zweite Abdeckscheibe
-
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 102017110682 A1 [0002]
