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Die Anmeldung betrifft ein Fliehkraftpendel für einen in einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs einsetzbaren Drehschwingungsdämpfers mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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In brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugen wird bauartbedingt bzw. durch die Funktionsweise der Brennkraftmaschine von der Kurbelwelle ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf den Antriebsstrang übertragen. Dadurch treten Drehschwingungen auf, zu deren Dämpfung insbesondere als Zweimassenschwungräder aufgebaute Drehschwingungsdämpfer eingesetzt werden, denen ein Fliehkraftpendel zugeordnet ist. Mit dem Fliehkraftpendel wird die Schwingungsenergie gedämpft oder getilgt, indem Pendelmassen gegenläufig zu den zu tilgenden Schwingungen schwingen.
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Die
DE 10 2009 042 836 A1 zeigt ein Fliehkraftpendel für einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Trägerflansch und einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten, auf beiden Seiten des Trägerflansches gegenüber diesem begrenzt verschwenkbare Pendelmassen. Jeweils zwei axial gegenüberliegende Pendelmassen sind durch ein in einer auch Flanschfenster genannten Aussparung des Trägerflansches eingesetztes Abstandselement zu einem Pendelpaket verbunden. In den Pendelmassen sind jeweils erste Führungsbahnen und in dem Trägerflansch zweite Führungsbahnen eingebracht, die zur Aufnahme von Pendel- bzw. Stufenbolzen bestimmt sind, die Schwenk- bzw. Schwingbewegungen der Pendelmassen ermöglichen.
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Bei derartigen Fliehkraftpendeln kommt es bei niedrigen Drehzahlen insbesondere während der Betriebsphasen Start und Stopp zu unerwünschten Geräuschemissionen, sobald die auf die Pendelmassen wirksame Fliehkraft die Gewichtskraft unterschreitet. Damit verbunden stellt sich eine unkontrollierte Führung der Stufenbolzen in den zugehörigen Führungsbahnen bzw. Kulissenbahnen der Pendelmassen und/oder im Trägerflansch ein. Die Stufenbolzen können dabei von ihren Führungsbahnen abheben und/oder es stellt sich ein chaotisches Anschlagen der Stufenbolzen an den Enden der Führungsbahnen ein, verbunden mit unerwünschten Anschlag- oder Klappergeräuschen. Dieser Effekt kann beispielsweise in der Startphase, der Stoppphase oder bei dem Auskuppeln oder Anhalten des brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs entstehen. Durch das Anschlagen geht die Funktion des Fliehkraftpendels verloren, so dass sich keine Schwingungsisolierung einstellt. Weiterhin verursacht neben der nachteiligen Geräuschentwicklung das Anschlagen einen erhöhten Verschleiß, der die Lebensdauer des Fliehkraftpendels entscheidend verringert.
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Zur Vermeidung von Bauteilüberlastungen und Geräusche verursachenden asynchronen Bewegungen der Pendelmassen u.a. an den Endanschlägen, insbesondere während der Start- und/oder Stoppvorgänge der Brennkraftmaschine, ist es bekannt, Dämpfungselemente einzusetzen. Um die zuvor genannten Störungen zu vermeiden, sind aus der
DE 10 2014 210 489 A1 und der
DE 10 2011 103 471 A1 in Umfangsrichtung wirksame elastische Anschläge für die Pendelmassen vorgesehen. In der
WO 2012/083 920 A1 ist ein Fliehkraftpendel offenbart, bei dem zur Dämpfung und zur gleichzeitigen Synchronisierung zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassen jeweils Federelemente eingesetzt sind.
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Die
DE 10 2015 205 144 A1 zeigt ein Fliehkraftpendel, bei dem Pendelmassen ebenfalls durch ein Abstandselement zu einem Pendelpaket verbunden sind. Als Dämpfungselement schließt das Fliehkraftpendel ein V-förmig gestaltetes Federelement ein, welches radial innenseitig dem Abstandselement zugeordnet ist. Durch Anschlagen des metallischen Federelementes an Wandungen der Aussparungen im Trägerflansch werden die Schwingbewegungen der Pendelmassen begrenzt und gleichzeitig gedämpft.
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Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fliehkraftpendel baulich und funktional mittels einer einfachen und kostengünstig realisierbaren Anschlagdämpfung des Pendelpaketes zu verbessern, zwecks Erzielung reduzierter Anschlaggeräusche.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Nach Anspruch 1 schließt das Pendelpaket zur Begrenzung der Schwenkbewegung als Anschlagdämpfung eine U-förmig gestaltete, elastische Dämpfungsschiene ein, die radial innenseitig das Zwischenstück umschließt und dabei an einer geschlossenen Außenkontur des Zwischenstücks abgestützt ist, wobei eine Lagefixierung der Dämpfungsschiene über lokal axial vorstehende, an Innenseiten von Seitenwandungen der Dämpfungsschiene positionierte Noppen erfolgt, die formschlüssig in korrespondierende Aussparungen des Zwischenstücks verrasten.
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Das konstruktive Konzept gewährleistet einen geschlossenen, unterbrechungsfreien Kontakt zwischen der Dämpfungsschiene und dem Zwischenstück sowie eine von der Abstützfläche getrennte Lagefixierung der Dämpfungsschiene. Diese Anordnung trennt die Befestigung von der Abstützung der Dämpfungsschiene, wodurch eine sich im Betriebszustand einstellende elastische Verformung der Dämpfungsschiene sich nicht negativ auf deren Befestigung auswirkt.
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Das Dämpfungselement des Fliehkraftpendels ist im Betriebszustand, insbesondere in der Start- und oder Stoppphase der Brennkraftmaschine einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt, wobei das Dämpfungselement elastisch verformt wird. Bei bisherigen Befestigungen verrasten pilzförmig gestaltete Lappen von Dämpfungselementen in entsprechend geformte Aussparungen des Zwischenstücks. Dabei sind die Lappen unmittelbar im Abstützbereich des Dämpfungselementes an dem Zwischenstück positioniert und damit der elastischen Verformung des Dämpfungselementes sowie auch Zugbelastungen ausgesetzt. Die bekannte Befestigung bildet somit eine Schwachstelle, da die pilzförmigen Lappen den Belastungen nicht standhalten und einreißen bzw. brechen, was zum Ausfall des Fliehkraftpendels führen kann.
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Das Design des offenbarten Konzeptes bildet eine geänderte Befestigungsart. Die an den Innenseiten der Wandungen herausgestellten, auch Zentrierehebungen genannte Noppen verrasten bei der Montage der Dämpfungsschiene formschlüssig durch eine elastische Verformung selbsttätig in zugehörige Aussparungen des Zwischenstücks. Vorteilhaft stellt sich damit eine dauerfeste Befestigung ein, die keiner elastischen Verformung des Dämpfungselementes ausgesetzt ist. In Verbindung mit der geschlossenen, unterbrechungsfreien Außenkontur des Zwischenstücks, die eine verbesserte Abstützung der Dämpfungsschiene sicherstellt, ist mit dem offenbarten Konzept eine optimierte, dauerfeste Anschlagdämpfung für das Pendelpaket realisierbar. Vorteilhaft kann außerdem mit dem kostengünstig realisierbaren Konzept die Lebensdauer des Fliehkraftpendels unmittelbar positiv beeinflusst werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist für die elastische Dämpfungsschiene vorgesehen, dass sich diese nahezu über die gesamte Länge des Zwischenstücks erstreckt. Die ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweisende Dämpfungsschiene umschließt weiterhin beide Stirnseiten des Zwischenstücks und bildet dabei elastische Anschlagnasen. Beispielsweise in der Start- und/oder der Stoppphase der Brennkraftmaschine kann das Pendelpaket des Fliehkraftpendels eine auch Blockwinkelposition genannten Endlage einnehmen, in der sich die Anschlagnasen an der Wandung des Flanschfensters von dem Trägerflansch elastisch abstützen.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass zur Lagefixierung der Dämpfungsschiene jede Seitenwandung zumindest zwei zueinander axial versetzte, vorstehende Noppen aufweist. Die bevorzugt rund gestalteten Noppen mit einem Durchmesser von beispielsweise ≥ 4 mm bis ≤ 12 mm verrasten beispielsweise in als Sacklochbohrung ausgeführte Aussparungen des Zwischenstücks.
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Als ergänzende Maßnahme, um die Wirksamkeit der Lagefixierung der Dämpfungsschiene zu verbessern, sind die Noppen im Bereich von erhöhten Wandungsabschnitten an den Seitenwandungen der Dämpfungsschiene angeordnet. Damit stellt sich ein gewünschter vergrößerter, radialer Abstand zwischen den Noppen und der Abstützfläche der Dämpfungsschiene ein, wodurch die Noppen weniger stark belastet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Auslegung des Fliehkraftpendels übertrifft eine Wandstärke von dem Trägerflansch die Wandstärke der Dämpfungsschiene, welche den radial unteren Abschnitt von dem Zwischenstück des Pendelpakets bereichsweise umschließt. Durch ein sich damit einstellendes Axialspiel ist eine ungehinderte Stellbewegung des Pendelpaketes sichergestellt.
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Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, die elastische Dämpfungsschiene aus einem dauerelastischen, temperaturbeständigen und ölresistenten Werkstoff herzustellen. Dazu bietet sich an, einen Gummiwerkstoff zu verwenden oder alternativ einen beliebigen anderen dämpfenden Werkstoff, wobei sich bevorzugt Kunststoff eignet wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Polyurethan (PU) oder ein thermoplastisches Elastomer (TPE).
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Die funktional verbesserte Anschlagdämpfung ist für Fliehkraft geeignet, die im sogenannten U-Design aufgebaute Pendelpakete einschließt. Die Pendelmassen sind dabei einerseits unmittelbar an dem Zwischenstück befestigt und andererseits spielbehaftet an dem Trägerflansch geführt. Vorzugsweise ist als verschleißmindernde Maßnahme beidseitig zwischen dem Trägerflansch und den Pendelmassen jeweils eine auch Reibscheibe genannte Führungsscheibe vorgesehen.
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Ein Fliehkraftpendel mit zugehöriger Anschlagdämpfung des Pendelpaketes ist für unterschiedliche Anwendungen einsetzbar wie in einem als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfer. Weiterhin kann ein derart aufgebautes Fliehkraftpendel mit einem Doppelkupplungsdämpfer kombiniert werden. Außerdem bietet es sich an, das Fliehkraftpendel mit integrierter Anschlagdämpfung für eine Hybridanwendung, insbesondere DHT-Hybridanwendung (Dedictated Hybrid Transmission) vorzusehen.
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Im Folgenden wird die Offenbarung anhand von einer in vier Figuren abgebildeten Ausführungsform näher beschrieben. Das beanspruchte Fliehkraftpendel ist jedoch nicht auf die in den Figuren gezeigte Ausführungsform beschränkt. Es zeigt:
- 1: in einer Vorderansicht einen Ausschnitt von einem bekannten Fliehkraftpendel mit integrierter Anschlagdämpfung;
- 2: einen Ausschnitt eines Fliehkraftpendels mit einer Anschlagdämpfung in der Vorderansicht;
- 3 das Fliehkraftpendel gemäß 2 ohne die Anschlagdämpfung;
- 4: einen Detailschnitt von dem Fliehkraftpendel, entsprechend einem Schnittverlauf 4 - 4 gemäß 2.
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt von einem Fliehkraftpendel 1 mit einem bekannten Aufbau in einer Vorderansicht, das bevorzugt einem auch Zweimassenschwungrad genannten Drehschwingungsdämpfer (nicht gezeigt) zugeordnet werden kann, der in einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt ist. Der Aufbau des Fliehkraftpendels 1 umfasst einen um eine Drehachse rotierenden, insbesondere mit einem Sekundärteil des Drehschwingungsdämpfers verbundenen, auch Pendelmassenträger genannten Trägerflansch 2, der zur Aufnahme von mehreren, in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelpaketen 3 bestimmt ist. Jedes Pendelpaket 3 besteht aus zwei gleich dimensionierten, axial beabstandeten Pendelmassen (nicht abgebildet), die jeweils gegenüberliegend seitlich an dem Trägerflansch 2 beweglich angeordnet sind. Zur Bildung des Pendelpaketes 3 sind jeweils zwei Pendelmassen über ein Zwischenstück 4 starr verbunden, welches spielbehaftet in einem Flanschfenster 5 des Trägerflansches 2 eingesetzt ist. Alle Bauteile des Pendelpaketes 3 sind über zwei Nietverbindungen 6 zu einer Baueinheit zusammengefügt. Das Fliehkraftpendel 1 üblichen Aufbaus und bekannter Wirkungsweise ermöglicht im Betriebszustand bei einer von der Brennkraftmaschine ausgelösten Drehungleichförmigkeit eine Relativbewegung bzw. Schwingung der Pendelpakete 3 gegenüber dem Trägerflansch 2. Die Relativbewegung gewährleisten jeweils zwei jedem Pendelpaket 3 zugeordnete, auch Stufenbolzen genannte Pendelrollen 7, die in zueinander gegenläufig gekrümmt verlaufenden Führungsbahnen 8, 9 des Trägerflansches 2 und des Zwischenstücks 5 sowie der Pendelmassen geführt sind.
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Als Maßnahme, um bei großen Schwingwinkelausschlägen die Auslenkungen des Pendelpaketes 3 zu dämpfen und ein unkontrolliertes hartes Anschlagen der Pendelrollen 7 in den Führungsbahnen 8, 9 und/oder ein Anschlagen des Zwischenstücks 4 an der Flanschfensterwandung 14 zu vermeiden, ist eine Anschlagdämpfung 10 vorgesehen. Dazu umfasst das Zwischenstück 5 eine elastische, an der Unterseite des Zwischenstücks 5 befestigte Dämpfungsschiene 11. Die Befestigung erfolgt über pilzförmig geformte Lappen 12 der Dämpfungsschiene 11, die formschlüssig in entsprechend geformte Aussparungen 13 einer Außenkontur 15 des Zwischenstücks 5 verrasten. Im Bereich der äußeren Lappen 12 verdeutlichen Pfeile die sich im Betriebszustand einstellenden Belastungen, die zu Spannungsrissen führen können.
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Die 2 bis 4 zeigen das Fliehkraftpendel 1 in Verbindung mit der Anschlagdämpfung 20 in unterschiedlichen Abbildungen. Wie in 4 gezeigt, schließt die Anschlagdämpfung 20 eine U-förmig gestaltete elastische Dämpfungsschiene 21 ein, welche die radial untere Außenkontur 15 des Zwischenstücks 5 bereichsweise umschließt und an dieser abgestützt ist. Die Dämpfungsschiene 21 erstreckt sich über die gesamte Länge des Zwischenstücks 5 und bildet an dessen Stirnseiten jeweils eine elastische Anschlagnase 25, die ein hartes Anschlagen des Zwischenstücks 5 bei maximalen Schwingwinkelausschlägen des Pendelpaketes 3 dämpft bzw. unterbindet. Wie die 3 verdeutlicht, weist die Außenkontur 15 des Zwischenstücks 5 eine durchgehend geschlossene Kontaktfläche auf, an der die Dämpfungsschiene 21 anliegt. Das Pendelpaket 3 ist in 2 und 3 jeweils in einer auch Mittenposition genannten, einem Schwingwinkel von 0° entsprechenden neutralen Position abgebildet, von der ausgehend das Pendelpaket 3 in beide durch den Pfeil gekennzeichnete Richtungen schwingen kann. Eine Lagefixierung der Dämpfungsschiene 21 erfolgt über lokal angeordnete, axial vorstehende, an Innenseiten von Seitenwandungen 22 positionierte Noppen 23 (gezeigt in 3), die formschlüssig in korrespondierende Aussparungen 24 des Zwischenstücks 4 verrasten. Die Noppen 23 sind wie in 2 gezeigt, in radial erhöhten Abschnitten der Seitenwandung 22 angeordnet, an die sich jeweils die Anschlagnase 25 anschließt.
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Aus dem Detailschnitt gemäß 4 sind weitere Einzelheiten des Pendelpaketes 3 zu entnehmen, das zwei axial beabstandete, jeweils einer Außenseite von dem Trägerflansch 2 zugeordnete Pendelmassen 26 aufweist, die durch das Zwischenstück 4 verbunden sind. Weiterhin ist beidseitig zur axialen Führung zwischen jeder Pendelmasse 4 und dem Trägerflansch 2 eine Führungsscheibe 27 eingesetzt. Alle Bauteile des Pendelpaketes 3 sind über Nietverbindungen 6 zu einer Baueinheit starr zusammengefügt. Zur Vermeidung einer Einflussnahme der Dämpfungsschiene 21 auf die Wirkungsweise des Fliehkraftpendels 1 im Normalbetrieb ist für den Trägerflansch 2 eine Wandstärke S1 vorgesehen, die eine entsprechende Wandstärke S2 von der Dämpfungsschiene S2 übertrifft.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Trägerflansch
- 3
- Pendelpaket
- 4
- Zwischenstück
- 5
- Flanschfenster
- 6
- Nietverbindung
- 7
- Pendelrolle
- 8
- Führungsbahn
- 9
- Führungsbahn
- 10
- Anschlagdämpfung
- 11
- Dämpfungsschiene
- 12
- Lappen
- 13
- Aussparung
- 14
- Flanschfensterwandung
- 15
- Außenkontur
- 20
- Anschlagdämpfung
- 21
- Dämpfungsschiene
- 22
- Seitenwandung
- 23
- Noppen
- 24
- Aussparung
- 25
- Anschlagnase
- 26
- Pendelmasse
- 27
- Führungsscheibe
- S1
- Wandstärke Trägerflansch
- S2
- Wandstärke Dämpfungsschiene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009042836 A1 [0003]
- DE 102014210489 A1 [0005]
- DE 102011103471 A1 [0005]
- WO 2012/083920 A1 [0005]
- DE 102015205144 A1 [0006]
