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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Fliehkraftpendeleingang zur Einleitung eines Drehmoments in das Fliehkraftpendel und einen Fliehkraftpendelausgang zur Abgabe eines Drehmoments aus dem Fliehkraftpendel, sowie einer zwischen dem Fliehkraftpendeleingang und dem Fliehkraftpendelausgang angeordneten Mehrzahl von Pendelmassen, welche an einem ersten Pendelflansch angeordnet sind, und wobei jede Pendelmasse in einer ihr zugeordneten Kulissenführung entlang einer Pendelbahn gegenüber dem Pendelflansch beweglich geführt ist.
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Ein Fliehkraftpendel ist dazu eingerichtet, Drehungleichförmigkeiten bzw. Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang zu tilgen. Die Drehungleichförmigkeiten können insbesondere von einem Hubkolben-Verbrennungsmotor stammen. Wird die Drehbewegung der Antriebswelle beschleunigt, so speichert das Fliehkraftpendel Energie zwischen, wird die Welle wieder verzögert, so gibt das Fliehkraftpendel die zwischengespeicherte Energie wieder ab und kann so die auftretenden Drehungleichförmigkeiten in dem Antriebsstrang minimieren. Dazu umfasst ein Fliehkraftpendel üblicherweise einen Pendelflansch zur Verbindung mit der Antriebswelle und eine oder mehrere Pendelmassen, die jeweils entlang einer Pendelbahn in der Drehebene des Pendelflanschs verschiebbar angebracht sind. Ein einfaches Fliehkraftpendel verwendet Pendelbahnen, die lediglich eine Verschiebung der Pendelmassen erlauben. Bei einem Trapez-Fliehkraftpendel werden die Pendelmassen zusätzlich zu ihrer Verschiebebewegung auch um eigene Achsen verdreht, sodass der Rotationsimpuls der Pendelmassen zur verbesserten Energiespeicherung genutzt werden kann.
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Die Pendelmassen können aneinander oder am Pendelflansch anschlagen, wenn der Antriebsstrang in einem bestimmten Betriebszustand ist, beispielsweise wenn bei einem Automatikgetriebe in den Leerlauf gewechselt wird, wenn sehr langsam gefahren wird, wenn der Verbrennungsmotor angelassen oder ausgeschaltet wird oder wenn das Kraftfahrzeug zum Stillstand hin ausläuft.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Fliehkraftpendel bereitzustellen, bei dem ein vorzeitiger Verschleiß der Pendelmassen und des Pendelflanschs reduziert und eine Beeinträchtigung durch Klappergeräusche zumindest minimiert oder vollständig verhindert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fliehkraftpendel, zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Fliehkraftpendeleingang zur Einleitung eines Drehmoments in das Fliehkraftpendel und einen Fliehkraftpendelausgang zur Abgabe eines Drehmoments aus dem Fliehkraftpendel, sowie einer zwischen dem Fliehkraftpendeleingang und dem Fliehkraftpendelausgang angeordneten Mehrzahl von Pendelmassen, welche an einem ersten Pendelflansch angeordnet sind, und wobei jede Pendelmasse in einer ihr zugeordneten Kulissenführung entlang einer Pendelbahn gegenüber dem Pendelflansch beweglich geführt ist, wobei der Pendelflansch wenigstens eine erste Aufnahme für ein Dämpfungselement zur Aufpralldämpfung eines Aufpralls der jeweiligen Pendelmasse vor Erreichen einer der Endpositionen auf ihrer Pendelbahn aufweist.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass sowohl unerwünschte Klappergeräusche beim Anschlag der Pendelmassen in den Endlagen deutlich reduziert bis vollständig verhindert sind, als auch dass die Standfestigkeit der Pendelmasse, insbesondere bei hohen Belastungen, erhöht wird.
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Zunächst werden einige Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Im Sinne dieser Anmeldung wird unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen. Das erfindungsgemäße Fliehkraftpendel ist insbesondere dazu vorgesehen, in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrtzeugs integriert zu sein.
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Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM), Hybridelektrokraftfahrzeuge oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht. Das erfindungsgemäße Fliehkraftpendel ist insbesondere dazu vorgesehen, in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrtzeugs, insbesondere eines Hybridelektrofahrzeugs, integriert zu sein.
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Ein Dämpfungselement hat die Funktion den Aufprall einer Pendelmasse vor dem Erreichen einer seiner Endlagen entlang seiner Pendelbahn abzudämpfen. Hierzu kann ein Dämpfungselement insbesondere federelastisch ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement als Druckfeder, insbesondere als Spiraldruckfeder, ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Spiraldruckfeder auch große Belastungen aufnehmen bzw. dämpfen kann,
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Fliehkraftpendel einen zweiten Pendelflansch aufweist, wobei die Pendelmasse zwischen dem ersten Pendelflansch und dem zweiten Pendelflansch angeordnet ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass eine besonders sichere Führung der Pendelmassen erreicht werden kann und gleichzeitig die Pendelmasse vor mechanischen äußeren Einflüssen geschützt zwischen den beiden Pendelflanschen angeordnet sind.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Aufnahme als Materialausnehmung im ersten Pendelflansch und/oder zweiten Pendelflansch ausgebildet ist, in welche das Dämpfungselement angeordnet ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass hierdurch eine konstruktiv und fertigungstechnisch besonders einfache Aufnahme realisierbar ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass wenigstens drei Pendelmassen, besonders bevorzugt wenigstens vier Pendelmassen vorhanden sind. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass das Fliehkraftpendel eine besonders effektive Tilgung von Drehungleichförmigkeiten im Antriebsstrang bereitstellen kann.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Pendelmassen im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Pendelmassen hierdurch insbesondere fertigungstechnisch optimiert sind.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement in zur Drehrichtung des Fliehkraftpendels tangentialer Richtung angeordnet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine besonders effektive Dämpferwirkung längs eines im Wesentlichen tangentialen, linearen Federwegs des Dämpfungselements erzielbar ist.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die umfangseitigen Stirnflächen der Pendelmasse vor Erreichen einer Endposition der Pendelbahn an dem Dämpfungselement anliegen. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass eine besonders flache Bauweise des Fliehkraftpendels erzielbar ist.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der Pendelmassen der Anzahl der Aufnahmen und der darin angeordneten Dämpfungselementen entspricht. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine besonders harmonische Tilgung von Drehungleichförmigkeiten erzielt werden kann und gleichzeitig Klappergeräusche effektiv vermieden werden können.
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Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Fliehkraftpendeleingang mit dem Ausgang eines Drehmomentbegrenzers koppelbar ist, so dass eine bauliche Einheit aus Fliehkraftpendel und Drehmomentbegrenzer herstellbar ist. Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass diese bauliche Einheit modulartig in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels in einer ersten Betriebsposition in einer radialen Querschnittsansicht,
- 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels in einer zweiten Betriebsposition in einer radialen Querschnittsansicht,
- 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels in einer ersten axialen Querschnittsansicht,
- 4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels in einer zweiten axialen Querschnittsansicht, und
- 5 eine Anordnung des Fliehkraftpendels innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs
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1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftpendels 1 in einer ersten Betriebsposition in einer radialen Querschnittsansicht.
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Die Figur zeigt ein Fliehkraftpendel 1 zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb eines Antriebsstrangs 2 eines Kraftfahrzeugs 3. Das Fliehkraftpendel 1 dient dazu, Drehungleichförmigkeiten in einem Antriebsstrang 2, beispielsweise ausgehend von einem Hubkolbenmotor, zu dämpfen. Dabei sind Pendelmassen 6 durch eine Kulissenführung 8 entlang einer durch die Kulissenführung 8 vordefinierten Pendelbahn 9 geführt. Die Pendelbahn 9 weist dabei eine Ruheposition, die in 1 gezeigt ist und eine ausgelenkte Position, die in 2 dargestellt ist, auf.
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Die Ruheposition aus der 1 ist diejenige Position der Pendelmassen 6, bei denen die Pendelmassen 6 radial am außen liegendsten angeordnet sind. In ausgelenkten Positionen, wie in 2 gezeigt, ist die Pendelmasse 6 bezogen auf die Ruheposition radial weiter innen liegend angeordnet. Die Drehungleichförmigkeiten im Antriebssystem bewirken, dass die Pendelmassen 6 aus der Ruheposition ausgelenkt werden und als Energiespeicher zur Tilgung von Drehungleichförmigkeiten dienen.
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Das Fliehkraftpendel 1 ist drehbar um seine Drehachse 18 gelagert. Der Pendelflansch 7 hat die Grundform einer Kreisringscheibe. Das Fliehkraftpendel 1 weist in der gezeigten Ausführungsform insgesamt drei im Wesentlichen identisch ausgebildete Pendelmassen 6 auf. Die Pendelmassen 6 sind in Umfangsrichtung verteilt am Pendelflansch 7 und angrenzend aneinander angeordnet. Die Pendelmassen 6 sind mit dem Pendelflansch 7 beschränkt beweglich mittels der Kulissenführung 8 gekoppelt. Jede der Pendelmassen 6 ist in einer ihr zugeordneten, im Wesentlichen identischen Kulissenführung 8 entlang einer im Wesentlichen identischen Pendelbahn 9 gegenüber dem Pendelflansch 7 beweglich geführt.
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Jede der Pendelmassen 6 hat in der gezeigten Ansicht eine Kontur, die in etwa einem Kreisscheibensektor entspricht und die zwei bezüglich der Drehachse 18 des Fliehkraftpendels 1 umfängliche Stirnflächen 14 aufweist. Die Pendelmassen 6 sind bezüglich der Drehachse 18 des Fliehkraftpendels 1 umfänglich verteilt, sodass die umfänglichen Stirnflächen 14 von benachbarten Pendelmassen 6 in Gegenüberlage zueinander stehen, jedoch einen gewissen Abstand aufweisen. Zwischen den jeweils benachbarten Pendelmassen 6 bildet sich also ein Spalt aus.
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Innerhalb des gebildeten Spalts ist in dem Pendelflansch 7 (und bevorzugt auch in dem zweiten Pendelflansch 13) eine Aufnahme 10 vorgesehen, in der ein Dämpfungselement 11 angeordnet ist. Zwischen zwei benachbarten Pendelmassen 6 ist somit jeweils ein Dämpfungselement 11 in einer entsprechenden Aufnahme 10 der Pendelflansche 7,13 vorgesehen. Der Pendelflansch 7 weist insgesamt drei Aufnahmen 10 für jeweils ein Dämpfungselement 11 zur Aufpralldämpfung eines Aufpralls der jeweiligen Pendelmasse 6, vor Erreichen einer der Endpositionen 12 entlang ihrer Pendelbahn 9, auf. Aus der 1 ist ersichtlich, dass das Dämpfungselement 11 als Druckfeder, insbesondere als Spiraldruckfeder, ausgebildet ist. Was der 1 auch entnommen werden kann ist, dass das Dämpfungselement 11 mit seiner Wirkachse in zur Drehrichtung des Fliehkraftpendels 1 tangentialer Richtung angeordnet ist. Die Wirkachse des Dämpfungselements 11 ist in der Figur durch eine Punkt-Strich-Linie angedeutet, d.h. dass entlang dieser Wirkachse das als Spiralfeder ausgebildete Dämpfungselement 11 komprimiert wird. Die Anzahl der Pendelmassen 6 entspricht der Anzahl der Aufnahmen 10 und der darin angeordneten Dämpfungselementen 11.
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In der in 1 gezeigten Ruheposition des Fliehkraftpendels 1 liegen die Stirnflächen 14 der Pendelmassen 6 nicht an den Dämpfungselementen 11 an.
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Aus 2 ist nun ersichtlich, dass die Pendelmassen 6 in ihrer ausgelenkten Position, die in der 2 mit der Endposition 12 bezeichnet ist, mit ihren jeweiligen umfangseitigen Stirnflächen 14 kurz vor dem Erreichen der Endposition 12 der Pendelbahn 9 an dem Dämpfungselement 11 anliegen und dieses komprimieren. Bevor die Pendelmasse somit ihr Pendelbahnende erreicht und in den Endanschlag geht, trifft die Pendelmasse 6 auf das als Druckfeder ausgebildete Dämpfungselement 11 und baut somit kinetische Energie ab, um bestenfalls den Endanschlag gar nicht mehr zu erreichen. Wird der Endanschlag doch erreicht, so hat die Pendelmasse 6 an Energie verloren und der Anschlag als Geräusch ist deutlich reduziert.
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Die 3 zeigt das aus der 1 und der 2 bekannte Fliehkraftpendel 1 in einer ersten axialen Querschnittsansicht entlang der Schnittebene A-A aus der 1.
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Die 3 zeigt das Fliehkraftpendel 1 mit einem Fliehkraftpendeleingang 4 zur Einleitung eines Drehmoments in das Fliehkraftpendel 1 und einem Fliehkraftpendelausgang 5 zur Abgabe eines Drehmoments aus dem Fliehkraftpendel 1.
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Zwischen dem Fliehkraftpendeleingang 4 und dem Fliehkraftpendelausgang 5 sind die Pendelmassen 6 angeordnet, welche zwischen dem ersten Pendelflansch 7 und dem zweiten Pendelflansch 13 angeordnet sind. Die Aufnahme 10 ist als Materialausnehmung im ersten Pendelflansch 7 und zweiten Pendelflansch 13 ausgebildet, in welche das Dämpfungselement 11 angeordnet ist. Der erste Pendelflansch 7 und der zweite Pendelflansch 13 sind über das Verbindungselement 19 voneinander beabstandet angeordnet.
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Schließlich zeigt die 3 auch, dass der Fliehkraftpendeleingang 4 mit dem Ausgang 15 eines ans sich aus dem Stand der Technik bekannten Drehmomentbegrenzers 16 über das Verbindungselement 17 koppelbar ist, so dass eine bauliche Einheit aus Fliehkraftpendel 1 und Drehmomentbegrenzer 16 herstellbar ist.
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Die 4 zeigt das aus der 1 und der 2 bekannte Fliehkraftpendel 1 in einer ersten axialen Querschnittsansicht entlang der Schnittebene B-B aus der 1.
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Schließlich zeigt die 5 das aus den 1-4 bekannte Fliehkraftpendel 1 zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb eines Antriebsstrangs 2 eines Kraftfahrzeugs 3, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeugs, angeordnet.
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Es ist grundsätzlich auch möglich, das erfindungsgemäße Fliehkraftpendel 1, insbesondere auch in Baueinheit mit einem Drehmomentbegrenzer, für Dedicated Hybrid Transmissions (DHT) -Hybridanwendungen innerhalb des Getriebes eines Kraftfahrzeugs 3 anzuordnen und dieses so vor Überlast zu schützen.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Fliehkraftpendeleingang
- 5
- Fliehkraftpendelausgang
- 6
- Pendelmassen
- 7
- Pendelflansch
- 8
- Kulissenführung
- 9
- Pendelbahn
- 10
- Aufnahme
- 11
- Dämpfungselement
- 12
- Endpositionen
- 13
- Pendelflansch
- 14
- Stirnflächen
- 15
- Ausgang
- 16
- Drehmomentbegrenzer
- 17
- Verbindungselement
- 18
- Drehachse
- 19
- Verbindungselement
