DE102020119717A1

DE102020119717A1 - Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102020119717A1
Application number: DE102020119717.9A
Authority: DE
Inventors: Vincent MEYER; Thibaut Vernay
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2022-01-27

Abstract

Es ist ein Fliehkraftpendel (10) zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse drehbaren und mit der Antriebswelle koppelbaren Trägerflansch (12), mehreren relativ zu dem Trägerflansch (12) pendelbar geführten Pendelmassen (14) zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, mindestens einem mit jeweils zwei in Umfangsrichtung nachfolgenden Pendelmassen (14) verbundenen Koppelteil (22) zur Bewegungskoppelung der Pendelmassen (14) miteinander und einer an dem Koppelteil (22) angreifbaren fliehkraftbetätigbaren Bremseinrichtung (24) zum Abbremsen der Pendelmassen (14) unterhalb einer Grenzdrehzahl. Durch die fliehkraftbetäigbare Bremseinrichtung (24) können zu Geräuschemissionen führende zu starke Auslenkungen der Pendelmasse (14) in einem im regulären Betrieb nicht relevanten Drehzahlbereich unterhalb der Grenzdrehzahl vermieden werden, während im regulären Betrieb oberhalb der Grenzdrehzahl eine Bremswirkung der Bremseinrichtung fliehkraftbedingt aufgehoben wird, so dass ein geräuscharmer schwingungsgedämpfter Antriebsstrang ermöglicht ist.

Description

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 2015 216 161 A1 ist ein Fliehkraftpendel zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem radial innerhalb zu Pendelmassen des Fliehkraftpendels ein Dämpfungsring mit einer nach radial außen abstehenden Dämpfungsnase vorgesehen ist, wobei die Dämpfungsnase in Umfangsrichtung in einen Zwischenraum zwischen zwei Pendelmassen eingreift, so dass die Pendelmassen am Ende ihres Schwingwinkels an der Dämpfungsnase tangential anschlagen können.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis unnötige Geräuschemissionen in einem schwingungsgedämpften Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu vermeiden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen geräuscharmen schwingungsgedämpften Antriebsstrang 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.
Eine Ausführungsform betrifft ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten, mit einem um eine Drehachse drehbaren und mit der Antriebswelle koppelbaren Trägerflansch, mehreren relativ zu dem Trägerflansch pendelbar geführten Pendelmassen zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, mindestens einem mit jeweils zwei in Umfangsrichtung nachfolgenden Pendelmassen verbundenen Koppelteil zur Bewegungskoppelung der Pendelmassen miteinander und einer an dem Koppelteil angreifbaren fliehkraftbetätigbaren Bremseinrichtung zum Abbremsen der Pendelmassen unterhalb einer Grenzdrehzahl.
Das Fliehkraftpendel wird in der Regel überkritisch betrieben, so dass nach einem Start des insbesondere als Verbrennungsmotor ausgestalteten Kraftfahrzeugmotors zunächst ein Resonanzbereich des Fliehkraftpendels von der erzeugten Drehzahl durchlaufen wird. Hierbei ist es grundsätzlich möglich, dass die Pendelmasse so stark ausschwingt, dass die Pendelmasse beim Erreichen ihres maximal möglichen Schwingwinkels hart anschlägt, wodurch unnötige Geräuschemissionen und vermeidbare Verschleißeffekte auftreten. Insbesondere ist mindestens ein, vorzugsweise als Laufrolle ausgestaltetes, Koppelelement zur Führung der Pendelmasse an dem Trägerflansch vorgesehen, wobei das Koppelelement an einer Pendelbahn der Pendelmasse und an einer Laufbahn des Trägerflanschs geführt ist, wobei das Koppelelement beim Erreichen des maximal möglichen Schwingwinkels der Pendelmasse an den Bahnenden der Pendelbahn und/oder der Laufbahn hart anschlagen könnte.
Durch das Koppelteil ist es möglich, dass die in Umfangsrichtung hintereinander vorgesehenen Pendelmassen im Wesentlichen auf einem konstanten Abstand in Umfangsrichtung gehalten werden und eine gleichförmige Bewegung ausführen. Dadurch kann vermieden werden, dass bei einem Ausschalten des Kraftfahrzeugmotors die Pendelmassen schwerkraftbedingt herunterfallen und an dem Trägerflansch und/oder aneinander hart anschlagen können. Mit Hilfe der Bremseinrichtung kann in Abhängigkeit von der angreifenden Fliehkraft und damit in Abhängigkeit von der aktuellen Drehzahl eine Bremskraft ausgeübt werden, welche unterhalb der Grenzdrehzahl wirksam ist und oberhalb der Grenzdrehzahl aufgehoben ist. Dadurch kann die Bremseinrichtung unterhalb der Grenzdrehzahl, in dessen Bereich die aktuelle Drehzahl die Resonanzdrehzahl des Fliehkraftpendels durchschreitet, das Koppelteil und die mit Koppelteil verbundenen Pendelmassen festhalten oder zumindest soweit abbremsen, dass ein hartes Anschlagen beim Erreichen des maximalen Schwingwinkels und/oder bereits das Erreichen des maximalen Schwingwinkels durch die Pendelmasse verhindert wird. Oberhalb der Grenzdrehzahl, insbesondere nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors nach einem Kaltstart, kann die Bremseinrichtung fliehkraftbeding öffnen und das Abbremsen beenden, so dass das Fliehkraftpendel ohne eine Verstimmung des Schwingverhaltens während einer Pendelbewegung wie ursprünglich vorgesehen seine beabsichtigte Drehschwingungsdämpfung ausführen kann. Hierbei wir die Erkenntnis ausgenutzt, dass bei zu niedrigen Drehzahlen unterhalb der geeignet gewählten Grenzdrehzahl eine Drehschwingungsdämpfung nicht benötigt wird und stattdessen lediglich das Risiko von unnötigem Verschleiß und unnötigen Geräuschemissionen besteht, so dass ein bewusstes Abschalten der Drehschwingungsdämpfungsfunktion des Fliehkraftpendels mit Hilfe der Bremseinrichtung zu einem verschleißarmen und geräuscharmen Betrieb des Fliehkraftpendels führt, wobei oberhalb der Grenzdrehzahl, wenn zu starke Schwingwinkel in der Nähe der Resonanzdrehzahl nicht zu erwarten sind und der im regulären Betrieb vorherrschende eigentliche Drehzahlbereich erreicht ist, eine ausreichende Schwingungsdämpfung gewährleistet ist.
Durch das fliehkraftbedingte Betätigen der Bremseinrichtung kann ein besonders einfacher und robuster Aufbau ohne externe Sensorik und/oder ohne externe Aktorik für die Bremseinrichtung realisiert werden, so dass bei einer geringen Bauteileanzahl und geringen Kosten ein nahezu bauraumneutraler Bauraumbedarf für die Bremseinrichtung erreicht werden kann. Die Bremseinrichtung greift hierbei an dem Koppelteil und nicht beziehungsweise nur mittelbar an den Pendelmassen an. Dies ermöglicht es die Bremseinrichtung in einem noch freien Bauraum zwischen zwei in Umfangsrichtung nachfolgenden Pendelmassen vorzusehen, wodurch die Bremseinrichtung das Schwingungsverhalten der Pendelmassen nicht nachteilig beeinflusst. Das Material des Koppelteils wird dadurch nicht nur als Abstandselement verwendet, sondern kann zusätzlich die Funktion einer Bremsscheibe erfüllen erfüllen, an der die Bremseinrichtung reibschlüssig angreifen kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich die Eingriffsverhältnisse der an dem Koppelteil angreifenden Bremskräfte der Bremseinrichtung nicht Wesentlich in Abhängigkeit von der Relativwinkellage der Pendelmassen und des Koppelteils relativ zu der Bremseinrichtung ändern. Durch die fliehkraftbetäigbare Bremseinrichtung können zu Geräuschemissionen führende zu starke Auslenkungen der Pendelmasse in einem im regulären Betrieb nicht relevanten Drehzahlbereich unterhalb der Grenzdrehzahl vermieden werden, während im regulären Betrieb oberhalb der Grenzdrehzahl eine Bremswirkung der Bremseinrichtung fliehkraftbedingt aufgehoben wird, so dass ein geräuscharmer schwingungsgedämpfter Antriebsstrang ermöglicht ist.
Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die neutrale Mittellage („Nulllage“) der Pendelmasse 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. Die Pendelmasse kann kostengünstig durch ein Paket aufeinander gestapelter und miteinander verbundener Pendelbleche hergestellt sein, wobei insbesondere die vorzugsweise identisch geformten Pendelbleche durch Stanzen aus einem Metallblech hergestellt sein können. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise sind zwei über insbesondere als Abstandsbolzen ausgestaltete Bolzen oder Niete miteinander verbundene Pendelmassen vorgesehen, zwischen denen in axialer Richtung des Drehschwingungsdämpfers der Trägerflansch positioniert ist. Alternativ können zwei, insbesondere im Wesentlichen Y-förmig miteinander verbundene, Flanschteile des Trägerflanschs vorgesehen sein, zwischen denen die Pendelmasse positioniert ist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die von der Bremseinrichtung auf das Koppelteil aufgebrachte Bremskraft bei Drehzahlen unterhalb einer vordefinierten Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors mit der Frequenz von Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors auftretenden Drehungleichförmigkeiten ein Erreichen eines maximal möglichen Schwingwinkels der Pendelmasse reibschlüssig blockiert. Insbesondere bei einem Start des Kraftfahrzeugmotors kann die aktuelle Drehzahl den resonanzkritischen Schwingungsbereich des Fliehkraftpendels durchlaufen. Die vom Kraftfahrzeugmotor erzeugte Drehzahl ist hierbei Drehungleichförmigkeiten unterworfen, die ein Vielfaches der Motorordnung entsprechen. Diese Drehungleichförmigkeiten würden im resonanzkritischen Schwingungsbereich des Fliehkraftpendels sehr starke Auslenkungen der Pendelmasse auslösen können. Durch die an dem Koppelteil angreifende Bremseinrichtung kann jedoch eine zusätzliche reibungsbehaftete Dämpfung erreicht werden, durch die ein resonanzbedingtes Aufschaukeln der Pendelbewegung der Pendelmasse begrenzt werden kann. Hierbei kann die von der Bremseinrichtung aufgebrachte Bremskraft so hoch sein, dass das Koppelteil und damit die mit dem Koppelteil verbundenen Pendelmassen durch Haftreibung bewegungslos festgehalten werden und/oder mit Gleitreibung zumindest soweit abgebremst werden, dass bei den unterhalb der Grenzdrehzahl zu erwartenden Drehschwingungen das Erreichen des maximal möglichen Schwingwinkels reibschlüssig vermieden wird. Die Pendelgeschwindigkeit der Pendelmasse kann durch die von der Bremseinrichtung bei der entsprechenden Drehzahl fliehkraftbedingt aufbringbaren Bremskraft soweit verlangsamt werden, dass noch vor dem Erreichen des maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse bereits eine Beschleunigung und eine Pendelbewegung in die entgegengesetzte Pendelrichtung durch die auf die Pendelmasse einwirkende Drehungleichförmigkeit aufgeprägt wird. Bei einer derartigen Dimensionierung der Bremskraft der Bremseinrichtung kann zu gelassen werden, dass die von der Bremseinrichtung auf das Koppelteil aufgeprägte Bremskraft bei einer ansteigenden Drehzahl und einer ansteigenden, insbesondere der Kraftrichtung der Bremskraft zumindest anteilig entgegenwirkenden, Fliehkraft geringer wird. Bei einem ausgeschalteten Kraftfahrzeugmotor kann die Bremseinrichtung das Koppelteil und die mit dem Koppelteil befestigten Pendelmassen festhalten und dadurch ein schwerkraftbedingtes und geräuschbehaftetes Herunterfallen der Pendelmasse blockieren, wobei bei eingeschaltetem Kraftfahrzeugmotor unterhalb der Grenzdrehzahl die angreifende Bremskraft immer noch hoch genug ist, um die im resonanzkritischen Drehzahlbereich besonders stark auftretenden Auslenkungen der Pendelmasse gerade noch ausreichend abbremsen zu können, um ein hartes Anschlagen der Pendelmasse zu verhindern. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass zwar im resonanzkritischen Drehzahlbereich starke Auslenkungen der Pendelmasse auftreten können, aber im überkritischen Drehzahlbereich oberhalb der Resonanzdrehzahl des Fliehkraftpendels und unterhalb der Grenzdrehzahl die Auslenkungen der Pendelmasse geringer werden, so dass knapp unterhalb der Grenzdrehzahl eine entsprechend geringe Bremskraft der Bremseinrichtung ausreichend ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die, insbesondere radial außerhalb zum Koppelteil angeordnete, Bremseinrichtung unterhalb der Grenzdrehzahl das Koppelteil gegen ein, insbesondere radial innerhalb zum Koppelteil angeordnetes, Widerlager anpresst. Das Koppelteil kann dadurch zwischen dem Widerlager und der Bremseinrichtung verklemmt werden, so dass an zwei Seiten die Bremskraft an dem Koppelteil angreifen kann. Durch das Widerlager kann ein federelastisches Wegbiegen des Koppelteils begrenzt werden, so dass die Bremseinrichtung mit einer hohen Bremskraft an dem Koppelteil angreifen kann. Ein die Bremskraft der Bremseinrichtung bereitstellendes Federelement braucht bei der durch das Widerlager erreichten Begrenzung eines elastischen Ausweichens des Koppelteils unter der Last der Bremskraft nur einen geringen Federweg auszuführen, so dass eine Reduzierung der aufgeprägten Bremskraft über einen längeren Federweg vermieden ist.
Besonders bevorzugt weist das Widerlager eine mit dem Trägerflansch verbunden Nietverbindung und einen einen Nietschaft der Nietverbindung umlaufenden, insbesondere gummielastischen, Widerlagerring zum direkten Kontaktieren des Koppelteils auf. Über die Nietverbindung kann das Widerlager sicher mit dem Trägerflansch verbunden sein. Der hierbei sowieso vorhandene Nietschaft der Nietverbindung, kann beispielsweise in der Art eines Stufenbolzens ausgestaltet sein, so dass der Nietschaft soweit von dem Trägerflansch absteht, dass der Nietschaft in einem gemeinsamen Axialbereich mit dem Koppelteil angeordnet ist. Der Nietschaft kann dadurch ein elastisches Biegen des Koppelteils in radialer Richtung begrenzen. Durch den Widerlagerring kann die Relativlage des an dem Koppelteil in Kontakt geratenen Teils des Widerlagers genau vorgegeben werden. Durch die nachgiebige Ausgestaltung des Widerlagerrings kann das Widerlager bei der von der Bremseinrichtung aufgeprägten Bremskraft nicht nur punkt- beziehungsweise linienförmig, sondern flächig anliegen. Zudem kann das Material des Widerlagerrings, insbesondere durch eine im Wesentlichen gummielastische Ausgestaltung, einen hohen Reibungsbeiwert bereitstellen. Das Widerlager kann dadurch eine hohe Reibung bereitstellen, die unterhalb der Grenzdrehzahl eine Relativbewegung des Koppelteils und der mit dem Koppelteil verbundenen Pendelmassen reibschlüssig blockiert oder zumindest ausreichend verlangsamt.
Insbesondere weist die Bremseinrichtung eine an einem ersten Ende unmittelbar oder mittelbar mit dem Trägerflansch verbundene Bremsfeder auf, wobei die Bremsfeder an einem von dem ersten Ende weg weisenden zweiten Ende mit einem Anpresselement zur Herstellung eines Reibschlusses mit dem Koppelteil verbunden ist, wobei die Bremsfeder unterhalb der Grenzdrehzahl über das Anpresselement eine nach radial innen gerichtete Bremskraft auf das Koppelteil ausübt. Die Bremsfeder kann eine Federkraft auf das Anpresselement ausüben, über welche die Bremskraft der Bremseinrichtung bereitgestellt wird. Das Anpresselement weist eine träge Masse auf, an der die im Betrieb des Kraftfahrzeugmotors, wenn der Trägerflansch rotiert, auftretenden Fliehkräfte angreifen. Dadurch können die an dem Anpresselement angreifenden Fliehkräfte entgegen der Kraftrichtung der Bremsfeder wirken und die Bremskraft drehzahlabhängig reduzieren, bis beim Erreichen der Grenzdrehzahl die resultierende Federkraft nicht mehr ausreicht das Anpresselement gegen das Koppelteil zu drücken. Oberhalb der Grenzdrehzahl kann das Anpresselement von dem Koppelteil fliehkraftbedingt abheben und dadurch die Bremswirkung der Bremseinrichtung deaktivieren, ohne dass hierzu eine separate Aktorik erforderlich ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Anpresselement an seiner zum Koppelteil weisenden Oberseite ein gummielastisches Material aufweist und/oder aus einem gummielastischen Material besteht. Durch die nachgiebige Ausgestaltung des Anpresselement, zumindest an der zum Koppelteil weisenden Oberseite, kann das Anpresselement bei der von der Bremseinrichtung aufgeprägten Bremskraft nicht nur punkt- beziehungsweise linienförmig, sondern flächig anliegen. Zudem kann das Material des Anpresselement einen hohen Reibungsbeiwert bereitstellen. Das Anpresselement kann dadurch eine hohe Reibung bereitstellen, die unterhalb der Grenzdrehzahl eine Relativbewegung des Koppelteils und der mit dem Koppelteil verbundenen Pendelmassen reibschlüssig blockiert oder zumindest ausreichend verlangsamt.
Besonders bevorzugt sind die Bremsfeder und das Anpresselement in einem im Wesentlichen radial verlaufenden Aufnahmeschlitz des Trägerflanschs angeordnet und/oder linear geführt. Die Bremsfeder kann dadurch vollständig in einem axialen Dickenbereich des Trägerflanschs angeordnet sein, so dass die Bremsfeder nicht über die Axialseiten des Trägerflanschs übersteht. Die Bremsfeder kann dadurch im Wesentlichen bauraumneutral vorgesehen werden. Das Anpresselement kann zu einem Teil in den Aufnahmeschlitz hineinragen und an mindestens einer Axialseite von dem Material des Trägerflanschs abstehen, so dass das Anpresselement in einem gemeinsamen Axialbereich mit dem Koppelteil angeordnet sein kann. Das Anpresselement kann innerhalb des Aufnahmeschlitzes von der Bremsfeder vorgespannt werden und gleichzeitig innerhalb des Aufnahmeschlitzes linear geführt sein. Vorzugsweise ragt das Anpresselement an beiden Axialseiten des Trägerflansches aus dem Aufnahmeschlitz heraus, so dass das selbe Anpresselement an unterschiedlichen an verschiedenen Axialseiten des Trägerflansch vorgesehenen Koppelteilen mit einer Bremskraft angreifen kann, wodurch beispielsweise ein unnötiges Kippmoment an der Pendelmasse aus der Radialebene heraus vermieden werden kann.
Insbesondere bildet das Anpresselement und/oder das Widerlager zusätzlich für mindestens eine Pendelmasse, insbesondere für zwei in Umfangsrichtung nachfolgende Pendelmassen, einen Anschlagdämpfer zur Begrenzung des maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse aus. Wenn die Pendelmasse ihren maximalen Schwingwinkel erreicht hat, kann die Pendelmassen an dem, insbesondere gummielastischen, Material des Anpresselements und/oder an dem, insbesondere gummielastischen, Material des Widerlagers anschlagen. Das insbesondere in dem Aufnahmeschlitz linear geführte Anschlagelement, kann in dem Aufnahmeschlitz in Umfangsrichtung beziehungsweise in tangentialer Richtung festgehalten und abgestützt sein, so dass ein formschlüssiges Blockieren der Pendelbewegung der Pendelmasse durch das Anschlagelement und/oder das Widerlager gegeben ist. Ein zu dem Anschlagelement und/oder zu dem Widerlager separater Anschlagdämpfer zur Begrenzung des maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse kann dadurch eingespart werden.
Vorzugsweise ist das Koppelteil Teil eines in Umfangsrichtung geschlossenen, insbesondere elastischen, Koppelrings, wobei der Koppelring eine nach radial außen gerichtete Federkraft zum Andrücken eines in einer Laufbahn des Trägerflansch und in einer Pendelbahn der Pendelmasse geführten, insbesondere als Laufrolle ausgestalteten, Koppelelements an die Laufbahn und die Pendelbahn auf die mindestens eine Pendelmasse ausübt. Der insbesondere koaxial zur Drehachse des Trägerflansch angeordnete und vorzugsweise zentrierte Koppelring kann elastisch verformbar ausgestaltet sein und von radial innen nach radial außen gegen die, insbesondere durch Klipsen, mit dem Koppelring verbundenen Pendelmasse mit einer Federkraft drücken. Vorzugsweise sind sämtlich auf einer Axialseite des Trägerflanschs vorgesehene Pendelmassen mit dem Koppelring verbunden. Durch die von dem Koppelring erzeugte nach radial außen gerichtete Federkraft kann ein radiales Spiel des Koppelelements in der Laufbahn des Trägerflanschs und/oder in der Pendelbahn der Pendelmasse ausgeglichen werden. Die Federkraft kann hierbei gerade so hoch dimensioniert sein, dass die Gewichtskraft der Pendelmasse bei einem Motorstopp des Kraftfahrzeugmotors überwunden werden kann und im Rahmen ihres radialen Spiels möglichst weit nach radial außen gedrückt wird. In der maximal weit radial äußeren Stellung kann das Koppelelement von der verbleibenden Federkraft des Koppelrings an die Laufbahn des Trägerflanschs und an die Pendelbahn der Pendelmasse leicht angedrückt sein. Die von der Federeinrichtung aufgebrachte Federkraft kann derart dimensioniert sein, dass bei einer in Schwerkraftrichtung maximal weit oben positionierten Pendelmasse ein radiales Spiel des Koppelelements gerade eben, gegebenenfalls mit etwas Sicherheit, eliminiert ist. Die gegebenenfalls vorgesehene Sicherheit kann insbesondere eine wegbezogene Vorspannung in Höhe der Fertigungs- und Montagetoleranzen sein. Falls unerwünschte dynamische Bewegungseffekte der Pendelmasse zu erwarten sind, die ein Abheben des Koppelelements von der Pendelbahn und/oder von der Laufbahn zur Folge haben können, kann die Vorspannung des Koppelrings zusätzlich erhöht sein. Da ein Abheben des Koppelelements von der Laufbahn und/oder von der Pendelbahn im regulären Betrieb durch die Federkraft des Koppelrings vermieden werden kann, ist es sogar möglich die Laufbahn und/oder die Pendelbahn anstelle einer umlaufend geschlossenen Nut durch eine nur nach radial innen geöffnete Vertiefung in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse auszubilden, wodurch die Montage vereinfacht werden kann. Durch die nach radial außen gerichtete Federkraft des Koppelrings kann ein radiales Spiel des Koppelelements gerade eben eliminiert werden, wodurch Klappergeräusche des Fliehkraftpendels vermieden sind.
Besonders bevorzugt beträgt die Grenzdrehzahl 500 min^-1 ± 15 min^-1 oder 800 min^-1 ± 20 min^-1. Bei einer derartigen Grenzdrehzahl kann vor oder mit dem Erreichen einer Leerlaufdrehzahl des als Verbrennungsmotors ausgestalteten Kraftfahrzeugmotors die Bremseinrichtung deaktiviert werden, wenn das Fliehkraftpendel im überkritischen Drehzahlbereich ausreichend beabstandet zu der Resonanzdrehzahl betrieben wird. Zudem kann bei einem Motorstopp des Kraftfahrzeugmotors rechtzeitig die Bremseinrichtung wieder aktiviert sein, bevor beim Herunterdrehen des Kraftfahrzeugmotors der Resonanzbereich des Fliehkraftpendels erreicht wird. Dadurch können beim Einschalten und beim Ausschalten des Kraftfahrzeugmotors Geräuschemissionen reduziert werden und im laufende Betrieb eine ausreichende Schwingungsdämpfung der zum Kraftfahrzeuggetriebe führenden Drehzahl des Kraftfahrzeugmotors sichergestellt werden.
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 Draufsicht auf einen Teil eines Fliehkraftpendels unterhalb einer Grenzdrehzahl,
2: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendels aus 1,
3: eine schematische Draufsicht auf das Fliehkraftpendel aus 1 oberhalb einer Grenzdrehzahl und
4: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendels aus 3.

Das in 1 dargestellte Fliehkraftpendel 10 kann zur Drehschwingungsdämpfung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Das Fliehkraftpendel 10 weist einen um eine Drehachse drehbaren Trägerflansch 12 auf, der beispielsweise mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors oder einer zu einem Kraftfahrzeuggetriebe oder einer zwischengeschalteten Trennkupplung führenden Ausgangsnabe oder Mitnehmerring befestigt werden kann. An beiden Axialseiten des Trägerflanschs 12 sind mehrere in Umfangsrichtung jeweils hintereinander angeordnete Pendelmassen 14 vorgesehen, die an dem Trägerflansch 12 pendelbar geführt sind, um ein einer Drehungleichförmigkeit im vom Trägerflansch 12 übertragenen Drehmoment entgegen gerichtetes Rückstellmoment zu erzeugen. Hierzu weist die jeweilige Pendelmasse 14 beispielswiese zwei gekrümmt verlaufende Pendelbahnen 16 auf, die insbesondere Teil einer umlaufend geschlossenen Nut sind, an denen jeweils ein insbesondere als Laufrolle ausgestaltetes Koppelelement 18 anliegt. Das Koppelelement 18 wiederum liegt zusätzlich an einer gekrümmt verlaufenden Laufbahn 20 des Trägerflanschs 12 an, wobei die Laufbahn 20 insbesondere Teil einer umlaufend geschlossenen Nut ist. In Umfangsrichtung nachfolgende Pendelmassen 14 sind über ein, insbesondere bogenförmiges, Koppelteil 22 auf einen konstanten Abstand in Umfangsrichtung zueinander miteinander bewegungsgekoppelt. Hierzu ist das Koppelteil 22 beispielsweise im Wesentlichen mittig über eine Clipeinrichtung 24 mit der jeweiligen Pendelmasse formschlüssig durch Klipsen verbunden. Das Koppelteil 22 kann insbesondere Teil eines in Umfangsrichtung geschlossenen elastischen Koppelrings sein, der insbesondere koaxial zur Drehachse angeordnet ist und die Pendelmassen 14 nach radial außen drücken kann, damit ein radiales Spiel des Koppelelements 18 zwischen der Pendelbahn 16 und der Laufbahn 20 eliminiert werden kann.
Damit bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere in einem resonanzkritischen Drehzahlbereich des Fliehkraftpendels 10, ein hartes geräuschbehaftetes Anschlagen der Pendelmassen 14 beim Erreichen des maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse 14 vermieden wird, können die Pendelmassen 14 von einer Bremseinrichtung 24 unterhalb einer geeignet gewählten Grenzdrehzahl festgehalten oder zumindest reibschlüssig abgebremst werden. Die Bremseinrichtung 24 greift hierbei nicht direkt an den Pendelmassen 14 an, sondern nur indirekt, indem die Bremseinrichtung 24 eine Bremskraft auf das mit zumindest zwei Pendelmassen 14 verbundene Koppelteil 22 ausübt.
Wie in 2 dargestellt ist, kann die Bremseinrichtung 24 eine in einem von dem Trägerflansch 12 ausgebildeten Aufnahmeschlitz 26 vollständig aufgenommene Bremsfeder 28 aufweisen, die radial außen innerhalb des Aufnahmeschlitz 26 mit dem Trägerflansch 12 verbunden ist und eine nach radial innen gerichtete Federkraft auf ein mit dem freien Ende der, insbesondere als Druckfeder ausgestalteten, Bremsfeder 28 befestigtes Anpresselement 30 ausüben kann. Das insbesondere als Gummirolle ausgestaltete Anpresselement 30 ist innerhalb des Aufnahmeschlitzes 26 in radialer Richtung linear geführt und kann an einer Axialseite oder an beiden Axialseiten aus dem Aufnahmeschlitz 26 in axialer Richtung herausragen, so dass das Anpresselement 30 außerhalb des Aufnahmeschlitzes 26 von der Bremsfeder 28 von radial außen her mit einer Bremskraft gegen das Koppelteil 22 gedrückt werden kann. Hierbei kann das gegebenenfalls elastisch ausweichende Koppelteil 22 von dem Anpresselement 30 gegen ein Widerlager 32 gedrückt werden, so dass das Koppelteil 22 zwischen dem Anpresselement 30 und dem Widerlager 32 reibschlüssig verklemmt werden kann. Das Widerlager 32 weist eine Nietverbindung 34 auf, mit deren Hilfe das Widerlager 32 mit dem Trägerflansch 12 fest verbunden ist. Die Nietverbindung 34 weist einen in der Art eines Stufenbolzens ausgestaltete Nietschaft auf, so dass ein Teil des Nietschafts von dem Trägerflansch 12 axial abstehen kann und von einem gummielastischen Widerlagerring 36 umgeben werden kann, der sich unter der angreifenden Bremskraft an dem Koppelteil 22 mit einem hohen Reibungskoeffizienten anschmieden kann.
Bei der in 1 und 2 dargestellten Betriebssituation des Fliehkraftpendels 10 unterhalb der Grenzdrehzahl sind die an dem Anpresselement 30 angreifenden Fliehkräfte so gering, dass die Federkraft der Bremsfeder 28 überwiegt und das Koppelteil 22 zusammen mit den befestigten Pendelmassen 14 festhält oder zumindest verlangsamt. In der in 3 und 4 dargestellten Betriebssituation des Fliehkraftpendels 10 oberhalb der Grenzdrehzahl sind die an dem Anpresselement 30 angreifenden Fliehkräfte so hoch, dass die angreifenden Fliehkräfte größer als die Federkraft der Bremsfeder 28 sind und das Anpresselement 30 von dem Koppelteil 22 nach radial außen abheben kann. Die Bremseinrichtung ist oberhalb der Grenzdrehzahl deaktiviert, so dass die normale Drehschwingungsdämpfungsfunktion des Fliehkraftpendels 10 zur Verfügung steht. Zudem ist es möglich, dass das Anpresselement 30 und/oder das Widerlager 32 als Anschlagdämpfer zur Begrenzung des maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse 14 genutzt werden kann, an dem die jeweilige Pendelmasse 14 geräuschgedämpft anschlagen kann.
Bezugszeichenliste

10: Fliehkraftpendel
12: Trägerflansch
14: Pendelmasse
16: Pendelbahn
18: Koppelelement
20: Laufbahn
22: Koppelteil
24: Bremseinrichtung
26: Aufnahmeschlitz
28: Bremsfeder
30: Anpresselement
32: Widerlager
34: Nietverbindung
36: Widerlagerring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015216161 A1 [0002]

Claims

Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten, mit einem um eine Drehachse drehbaren und mit der Antriebswelle koppelbaren Trägerflansch (12), mehreren relativ zu dem Trägerflansch (12) pendelbar geführten Pendelmassen (14) zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments, mindestens einem mit jeweils zwei in Umfangsrichtung nachfolgenden Pendelmassen (14) verbundenen Koppelteil (22) zur Bewegungskoppelung der Pendelmassen (14) miteinander und einer an dem Koppelteil (22) angreifbaren fliehkraftbetätigbaren Bremseinrichtung (24) zum Abbremsen der Pendelmassen (14) unterhalb einer Grenzdrehzahl.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die von der Bremseinrichtung (14) auf das Koppelteil (22) aufgebrachte Bremskraft bei Drehzahlen unterhalb einer vordefinierten Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors mit der Frequenz von Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors auftretenden Drehungleichförmigkeiten ein Erreichen eines maximal möglichen Schwingwinkels der Pendelmasse (14) reibschlüssig blockiert.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere radial außerhalb zum Koppelteil (22) angeordnete, Bremseinrichtung (24) unterhalb der Grenzdrehzahl das Koppelteil (22) gegen ein, insbesondere radial innerhalb zum Koppelteil (22) angeordnetes, Widerlager (32) anpresst.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (32) eine mit dem Trägerflansch (12) verbunden Nietverbindung (34) und einen einen Nietschaft der Nietverbindung (34) umlaufenden, insbesondere gummielastischen, Widerlagerring (36) zum direkten Kontaktieren des Koppelteils (22) aufweist.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (24) eine an einem ersten Ende unmittelbar oder mittelbar mit dem Trägerflansch (12) verbundene Bremsfeder (28) aufweist, wobei die Bremsfeder (28) an einem von dem ersten Ende weg weisenden zweiten Ende mit einem Anpresselement (30) zur Herstellung eines Reibschlusses mit dem Koppelteil (22) verbunden ist, wobei die Bremsfeder (28) unterhalb der Grenzdrehzahl über das Anpresselement (30) eine nach radial innen gerichtete Bremskraft auf das Koppelteil (22) ausübt.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (30) an seiner zum Koppelteil (22) weisenden Oberseite ein gummielastisches Material aufweist und/oder aus einem gummielastischen Material besteht.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsfeder (28) und das Anpresselement (30) in einem im Wesentlichen radial verlaufenden Aufnahmeschlitz (26) des Trägerflanschs (12) angeordnet und/oder linear geführt sind.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (30) und/oder das Widerlager (32) zusätzlich für mindestens eine Pendelmasse (14), insbesondere für zwei in Umfangsrichtung nachfolgende Pendelmassen (14), einen Anschlagdämpfer zur Begrenzung des maximalen Schwingwinkels der Pendelmasse (14) ausbildet.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelteil (22) Teil eines in Umfangsrichtung geschlossenen, insbesondere elastischen, Koppelrings ist, wobei der Koppelring eine nach radial außen gerichtete Federkraft zum Andrücken eines in einer Laufbahn (20) des Trägerflanschs (12) und in einer Pendelbahn (16) der Pendelmasse (14) geführten, insbesondere als Laufrolle ausgestalteten, Koppelelements (18) an die Laufbahn (20) und die Pendelbahn (16) auf die mindestens eine Pendelmasse (14) ausübt.
Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzdrehzahl 500 min^-1 ± 15 min^-1 oder 800 min^-1 ± 20 min^-1 beträgt.