-
Die Anmeldung betrifft ein Fliehkraftpendel zur Anordnung in einem brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Pendelmassenpaket, das einem rotierenden Trägerflansch zugeordnet ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
-
In derartigen Kraftfahrzeugen wird aufgrund der Funktionsweise der Brennkraftmaschine von der Kurbelwelle ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf den Antriebsstrang übertragen. Dadurch treten Drehschwingungen auf, zu deren Dämpfung beispielsweise als Zweimassenschwungräder aufgebaute Drehschwingungsdämpfer eingesetzt werden, die zur weiteren Dämpfung zusätzlich ein Fliehkraftpendel einschließen. Mit dem Fliehkraftpendel wird die Schwingungsenergie bzw. die Schwingungsamplitude gedämpft bzw. getilgt, indem Pendelmassen des Fliehkraftpendels gegenläufig zu den zu tilgenden Schwingungen schwingen.
-
Aus der
DE 10 2014 110 233 A1 ist ein Fliehkraftpendel mit mehrteilig aufgebauten Pendelmassenpaketen bekannt. Die in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten Pendelmassenpakete bestehen jeweils aus beidseitig an dem Trägerflansch beweglich positionierten Pendelmassen. Dabei sind die Pendelmassen über ein spielbehaftet in eine Ausschnittkontur des Trägerflansches eingreifendes Koppelelement zusammengefügt. Eine Führung des Pendelmassenpaketes erfolgt mit Hilfe von Laufrollen bzw. Pendelrollen, die in gegenläufig zueinander verlaufenden Pendelbahnen der Pendelmassen und des Trägerflansches eingebracht sind.
-
Als Maßnahme, um ein unkontrolliertes, die Wirkung bzw. das Isolationsvermögen des Fliehkraftpendels nachteilig beeinflussendes Anlaufen der Pendelmassen an der Trägerscheibe zu vermindern, ist es bekannt, ein Distanzblech oder eine Abstandsplatte zwischen der Pendelmasse und der Trägerscheibe einzusetzen. Dieser Fliehkraftpendel-Aufbau ist beispielsweise in der
DE 10 2006 028 536 A1 sowie der
DE 10 2016 214 582 A1 gezeigt, wobei jedes Pendelmassenpaket zwei als Gleitplatten bezeichnete Abstandsplatten einschließt, die jeweils zwischen einer Pendelmasse und dem Trägerflansch platziert sind. Um eine günstige Reibpaarung zu realisieren und den Verschleiß zwischen einer Stahl-Stahl-Paarung zu verhindern, ist weiterhin aus dem Stand der Technik bekannt, eine aus Kunststoff hergestellte Abstandsplatte oder Kunststoff-Clips einzusetzen. Übereinstimmend zeigen die aus dem bekannten Stand der Technik bekannten Fliehkraftpendel jeweils möglichst reibungsarm geführte Pendelmassen.
-
Vor dem Hintergrund dieser Problematik liegt hier die Aufgabe zugrunde, ein Fliehkraftpendel bereitzustellen, dessen Anwendung eine Pendelmassenreibung erfordert. Die dazu vorgesehenen Maßnahmen sollen bauteiloptimiert, fertigungstechnisch einfach und für eine Serienkonstruktion kostengünstig realisierbar sein und möglichst kompakt ausgeführt, die in Kraftfahrzeugen vorherrschenden beengten Bauraumverhältnisse berücksichtigen.
-
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Nach Anspruch 1 umfasst das Fliehkraftpendel aus Kunststoff hergestellte, jeweils an der Pendelmasse verdrehgesicherte und an dem Trägerflansch reibschlüssig geführte Abstandsplatten, in denen jeweils zumindest zwei umfangsseitig versetzt zueinander angeordnete, mit einer Pendelmasse zusammenwirkende, keilförmig gestaltete Federfenster integriert sind.
-
Mit der beschriebenen Abstandsplatte können im Einbauzustand in einzelnen von den Pendelmassenpaketen gebildeten Sektoren des Fliehkraftpendels gezielt Reibkräfte erzeugt und/oder eingestellt werden. Vorteilhaft bietet das Fliehkraftpendel die Möglichkeit, mehrere Ordnungen gleichzeitig zu tilgen. Dies wird realisiert über den Aufbau unterschiedlich abgestimmter Pendelmassenpakete, die jeweils eine separate Ordnung tilgen, wodurch das Fliehkraftpendel auch die Erregerordnung durchläuft. Um diese aus dem System zu tilgen bzw. zu dämpfen, gewährleistet das Fliehkraftpendel eine konstante Reibung. Das Fliehkraftpendelkonzept bietet damit alternative bzw. abweichende Anwendungsmöglichkeiten zu bisherigen, konventionell aufgebauten Reibeinrichtungen von Fliehkraftpendeln, deren Auslegung beispielsweise für Zweimassenschwungräder darauf ausgerichtet ist, stets die Reibung zu minimieren.
-
Die gezielt einstellbare Reibkraft wird dabei durch eine spezielle Formgebung der aus Kunststoff hergestellten, auch Gleitplatte oder Distanzelement genannte Abstandsplatte erzielt, deren integrierte Federfenster nach erfolgter Montage axial vorgespannt eingesetzt sind. Damit stellt sich im Betriebszustand eine axiale Kraft auf die Pendelmassen des Pendelmassenpaketes und somit eine gewünschte Reibkraft und damit Reibung zwischen der Kunststoff-Abstandsplatte und dem Trägerflansch ein. Desweiteren nutzt das Konzept die charakteristische Kennlinie von Federfenstern, die weniger anfällig gegenüber Fertigungs- und/oder Bauteiltoleranzen von Anbauteilen der Einbaugeometrien bzw. der Umgebungskonstruktion sind.
-
Gemäß einer bevorzugten Auslegung ist die Abstandsplatte über eine große Kontakt- bzw. Reibfläche an dem Trägerflansch abgestützt. Dabei sind die Federfenster an der Pendelmasse abgestützt, deren Vorspannung während der Montage durch die Stauchung der Federfenster entsteht. Die Aufstellhöhe der Federfenster im nominalen Zustand übertrifft deutlich den sich einstellenden axialen Spalt zwischen der Pendelmasse und dem Trägerflansch. Die resultierende Kraft der Federfenster wird über das Maß der Durchbiegung des Federfensters beeinflusst. Eine Einstellung der benötigten Reibkräfte kann durch die Dimensionierung, die Werkstoffwahl der Abstandsplatte und/oder dem Spreizwinkel sowie einer Formgebung der Federfenster erfolgen.
-
Durch den einteiligen, zwei Federfenster einschließenden Aufbau der Abstandsplatte ist vorteilhaft ein bauteiloptimiertes Fliehkraftpendel realisierbar, indem eine bisher eingesetzte, bestehende Distanz- oder Abstandsplatte durch eine mehrere Funktionen einschließende, alternativ aufgebaute, einteilige Abstandsplatte ausgetauscht wird.
-
Vorteilhaft ist der Materialeinsatz für die Abstandsplatte gegenüber bisherigen, konventionellen Abstandsplatten nahezu identisch. Weiterhin ist die mit geringem Bearbeitungsaufwand bzw. geringer Anpassung neu ausgeführte, gezielt Reibkräfte erzeugende Abstandsplatte in bereits bestehende Pendelmassenpakete integrierbar. Außerdem lassen sich die vorgesehenen Maßnahmen bauraumneutral sowie fertigungstechnisch einfach und für eine Serienkonstruktion kostengünstig realisieren.
-
Gemäß einer bevorzugten Anwendung ist das Fliehkraftpendel zur Anwendung in einem Riemenscheibenentkoppler vorgesehen, der in einem von periodischen Störungen angeregten Zugmittel- bzw. Riementrieb einsetzbar ist, um die nachteilige, störende Dynamik in dem Trieb zu senken. Weiterhin bewirkt der Riemenscheibenentkoppler, auftretende Schwingungsresonanzen in einen Drehzahlbereich unterhalb der Betriebsdrehzahlen zu verschieben, um eine Übertragung von nachteiligen Motorvibrationen auf Nebenaggregate zu vermeiden. Ein derartiger, für einen Riementrieb bestimmter Riemenscheibenentkoppler ist beispielsweise aus der
DE 10 2018 128 641 A1 bekannt. Vorteilhaft ermöglicht der für konventionelle wie auch für Start-Stopp-Riementriebe einsetzbare Riemenscheibenentkoppler eine abgesenkte, die Reibleistungsverluste reduzierende Riemenvorspannung. Bevorzugt eignet sich ein Riemenscheibenentkoppler für einen sogenannten Nebenaggregatetrieb (Front End Alternator Drive) einer Brennkraftmaschine.
-
Abweichend zur Anordnung im Zweimassenschwungrad ist das Fliehkraftpendel im Riemenscheibenentkoppler primärseitig und damit ohne eine Vorisolation durch Bogenfedern angeordnet. Folglich durchläuft das Fliehkraftpendel auch die Erregerordnung, so dass zur Dämpfung eine konstante Reibung erforderlich ist im Gegensatz zu einem Fliehkraftpendel-Einbau in einem als Zweimassenschwungrad aufgebauten Drehschwingungsdämpfer.
-
Eine Besonderheit für Fliehkraftpendel, die für Riemenscheibenentkoppler-Anwendungen bestimmt sind, besteht in hohen und/oder abweichenden Ordnungen, die mit dem Konzept vorteilhaft gleichzeitig getilgt werden. Dies wird realisiert über den Aufbau unterschiedlich abgestimmter Pendelmassenpakete, die jeweils eine separate Ordnung tilgen. Entsprechend sind für die einzelnen Pendelmassenpakete verschiedene Reibkräfte vorgesehen, um die harmonischen Ordnungen ohne Resonanz durchlaufen zu können. Aufgrund der hohen Ordnungen sind die für die Laufrollen der Pendelmassen bestimmten Roll- bzw. Pendelbahnen nahezu kreisrund gestaltet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließt die einteilige, einen Basisabschnitt und Federabschnitte bildende Abstandsplatte rechteckig gestaltete Federfenster ein. Der einteilige Aufbau der Abstandsplatte sieht vor, dass die bevorzugt rechteckig gestalteten Federfenster entsprechend den Einbaugeometrien in der Abstandsplatte positionierbar sind. Durch die Formgebung und/oder variable Dimensionierung der Länge, Breite und Wandstärke der Federfenster kann deren Federkraft unmittelbar beeinflusst werden. Für die Federfenster ist ein Aufstell- bzw. Spreizwinkel zwischen 0° bis 45° vorgesehen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Fliehkraftpendels sind in jeder Abstandsplatte insgesamt vier Federfenster integriert, wobei jeweils zwei paarweise radial zueinander versetzte Federfenster umfangsseitig versetzt angeordnet sind. Vorteilhaft sind die paarweise angeordneten Federfenster jeweils in einem von dem Koppelelement und der Pendelbahn begrenzten Abschnitt der Abstandsplatte positioniert. Dabei bietet es sich an, die paarweise angeordneten Federfenster in einem Lagewinkel ≥ 90° zu platzieren.
-
Das Konzept ist insbesondere für Fliehkraftpendel vorgesehen, deren Pendelmassen in Verbindung mit dem zugehörigen Koppelelement sowie den Abstandsplatten zu einer Baueinheit im V-Design zusammengefügt sind. Abweichend dazu sind die Abstandsplatten auch auf Bauformen von Fliehkraftpendeln mit einer davon abweichenden Pendelmassenanordnung übertragbar wie beispielsweise auf U-FKP oder O-FKP bzw. auf Fliehkraftpendel mit innenliegend oder außenliegend positionierten Pendelmassen.
-
Zur kostengünstigen Herstellung der stofflich einteiligen, aus Kunststoff hergestellten Abstandsplatte eignet sich bevorzugt ein Spritzgießverfahren. Alternativ dazu kann die Herstellung der Abstandsplatte durch ein geeignetes 3D-Druckverfahren, beispielsweise mittels eines selektiven Laserschmelz-Verfahrens erfolgen.
-
Als Werkstoff für die Abstandsplatte ist ein temperaturbeständiger, verschleißfester, dauerfester Kunststoff vorgesehen, der weiterhin kostengünstig zu verarbeiten ist. Beispielsweise eignen sich dazu Thermoplaste wie: PA66 GF35; PA66 CF10TF20 oder PEEK, die gleichzeitig ein verbessertes NVH-Verhalten bei Start/Stopp gewährleisten.
-
Zur verdrehgesicherten Befestigung und gleichzeitigen Ausrichtung und/oder Lagepositionierung der Abstandsplatte an der Pendelmasse greifen zumindest zwei zueinander versetzte, auch Bolzen genannte Pins der Abstandsplatte spielbehaftet in lokale Ausnehmungen der Pendelmasse. Ein Übermaß der vorzugsweise als Bohrung ausgeführten Ausnehmungen gewährleistet im Betriebszustand einerseits eine Relativbewegung zwischen der Pendelmasse und der Abstandsplatte und ermöglicht andererseits eine thermisch bedingte Längenänderung bzw. Deformation der Abstandsplatte.
-
Eine bevorzugte konstruktive Auslegung sieht für die Abstandsplatte weiterhin eine Materialstärke zwischen 0,6 mm bis 2 mm vor. Für Abstandsplatten mit einer geringeren Materialstärke eignet sich ein härterer Kunststoff. Dagegen wird ein weicher Kunststoff für Abstandsplatten mit größerer Materialstärke eingesetzt. Zur Einstellung der Federkraft kann die Materialstärke der Federfenster gleich oder abweichend gegenüber dem Basisabschnitt der Abstandsplatte ausgelegt werden.
-
Nachfolgend wird der angemeldete Gegenstand anhand von einer Ausführungsform in fünf Figuren näher beschrieben. Die Anmeldung ist jedoch nicht auf die in den Figuren gezeigte Ausführungsform beschränkt. Dabei zeigt schematisch und/oder beispielhaft:
- 1: einen Ausschnitt von einem Fliehkraftpendel, mit einem Trägerflansch, Pendelmassen und Abstandsplatten;
- 2: eine Ansicht eines Fliehkraftpendels, mit einer Pendelmasse und einer Abstandsplatte;
- 3: die Abstandsplatte im nicht eingebauten Zustand;
- 4: die Abstandsplatte im eingebauten Zustand;
- 5: den Kennlinienverlauf der Federfenster von der Abstandsplatte.
-
Die 1 zeigt einen Ausschnitt von einem drehbaren Fliehkraftpendel 1, das beispielsweise einem Riemenscheibenentkoppler (nicht gezeigt) oder einem Drehschwingungsdämpfer eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Das Fliehkraftpendel 1 ermöglicht im Betriebszustand bei einer auftretenden Drehungleichförmigkeit eine Relativbewegung und damit Schwingungstilgung des Pendelmassenpaketes 3 gegenüber dem Trägerflansch 2 und verbessert in Kombination mit einem Drehschwingungsdämpfer dessen Wirksamkeit.
-
Das Fliehkraftpendel 1 besteht aus einem um eine Drehachse (nicht gezeigt) rotierenden, beispielsweise einer Welle von einem Antriebsstrang zugeordneten Trägerflansch 2, der zur Aufnahme von mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelmassenpaketen 3 bestimmt ist. Jedes Pendelmassenpaket 3 umfasst zwei beidseitig von dem Trägerflansch 2 positionierte, gleich dimensionierte Pendelmassen 4, 5, die durch ein in 2 gezeigtes Koppelelement 6 verbunden sind, welches spielbehaftet in einer Ausschnittkontur (nicht gezeigt) des Trägerflansches 2 eingesetzt ist. Weiterhin ist jeweils zwischen dem Trägerflansch 2 und einer Pendelmasse 4, 5 eine aus Kunststoff hergestellte axialelastische Abstandsplatte 8, 9 vorgesehen, die übereinstimmend gestaltet und spiegelbildlich zueinander eingebaut sind. Die Pendelmassenpakete 3 sind in Verbindung mit zwei in vorgegebenen, beabstandeten Pendelbahnen 7 (gezeigt in 2) der Pendelmassen 4, 5 und des Trägerflansches 2 geführten Laufrollen (nicht gezeigt) beweglich geführt.
-
Jede Abstandsplatte 8, 9 ist endseitig über, auch Bolzen genannte Pins 10, 11 positioniert, die spielbehaftet in lokale Ausnehmungen 12, 13 der Pendelmasse 4, 5 eingreifen und damit im Betriebszustand eine Relativbewegung zwischen den Abstandsplatten 8, 9 und der Pendelmasse 4, 5 gewährleisten. Jede Abstandsplatte 8, 9 bildet einen auch Kontaktfläche genannten Basisabschnitt 14 und einen Federfenster 15, 16 einschließenden Federabschnitt 17, 18, wobei die Federfenster 15, 16 in Form von viereckigen Ausschnitten gestaltet sind.
-
Jede Abstandsplatte 8, 9 ist so ausgelegt, dass deren Basisabschnitt 14 über eine große Kontaktfläche eine mit dem Trägerflansch 2 zusammenwirkende Reibfläche bildet und die Federfenster 15, 16 an der Pendelmasse 4, 5 vorgespannt abgestützt sind. Im Betriebszustand, bei einer Relativbewegung des Trägerflansches 2 gegenüber dem Pendelmassenpaket 3, stellt sich eine Reibung zwischen der Abstandsplatte 8, 9 und dem Trägerflansch 2 ein. Der Einbau der Abstandsplatte 8, 9 sieht vor, dass deren paarweise angeordnete Federfenster 15, 16 einander axial gegenüberliegend angeordnet sind, so dass sich entgegen gerichtete Abstützkräfte einstellen. Dabei ist angestrebt, dass sich möglichst gleiche Federkonstanten und/oder Federkennlinien der Federfenster 15, 16 einstellen. Bei einem Verlagern des Pendelmassenpaketes 3 entlang der Pendelbahn sind die Pendelmassen 4, 5 somit von dem Trägerflansch 2 jeweils axial übereinstimmend federvorgespannt und beabstandet geführt.
-
In der 2 ist zur weiteren Verdeutlichung des Aufbaus das Pendelmassenpaket 3 ohne die vordere Pendelmasse 5 abgebildet. Beide Pendelmassen 4, 5 zusammen mit dem Koppelelement 6 und den Abstandsplatten 8, 9 sind beispielsweise mittels Nieten (nicht gezeigt) zu einer Baueinheit zusammengefügt. In jeder Abstandsplatte 8, 9 sind insgesamt vier, beispielsweise durch U-förmige Einschnitte hergestellte Federfenster 15, 16 integriert. Jeweils zwei paarweise radial zueinander versetzte Federfenster 15, 16 sind in einem Lagewinkel β ≥ 90° und dabei übereinstimmend in einem von dem Koppelelement 6 und der Pendelbahn 7 begrenzten Abschnitt der Abstandsplatte 8, 9 positioniert.
-
In 3 ist ein Ausschnitt der Abstandsplatte 8 abgebildet, dass ein Federfenster 15, im losen, d.h. im nicht eingebauten Zustand zeigt. Dabei ist das Federfenster 15 mit einer Spreizung und einem die Wirkweise des Federfensters 15 symbolisch darstellenden Spreizwinkel α aus dem Basisabschnitt 14 der Abstandsplatte 8 herausgestellt. Eine sich dabei einstellende Aufstellhöhe H entspricht ≥ dem doppelten Wert von der Materialstärke S der Abstandsplatte 8. Die Materialstärke von dem Basisteil 14 der Abstandsplatte 8 übertrifft dabei die Materialstärke des Federfensters 15. In der 4 ist das Federfenster 15 nach erfolgter Montage der Abstandsplatte 8 im vorgespannten Zustand gezeigt, bei dem sich die Aufstellhöhe H auf ein Maß <_ der doppelten Materialstärke S der Abstandsplatte 8, 9 reduziert. im montierten Zustand stellt sich beispielsweise eine den Abstand zwischen der Pendelmasse 4, 5 und dem Trägerflansch 2 definierenden Aufstellhöhe H von 1,5 mm ein.
-
Die 5 zeigt in einem Liniendiagramm den Federkraftverlauf F in Abhängigkeit der Aufstellhöhe H der Federfenster 15, 16, wobei in dem Diagramm die Ordinatenachse die Federkraft F und die Abszissenachse die Aufstellhöhe H darstellt. Mit H1 ist die nominale Aufstellhöhe und mit H2 die sich im Einbauzustand einstellende Aufstellhöhe angegeben. Der Kurvenverlauf zeigt den Anstieg der Federkraft F bei einer sich verringernden Aufstellhöhe H der Federfenster 15, 16 als konstante Kennlinie.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Trägerflansch
- 3
- Pendelmassenpaket
- 4
- Pendelmasse
- 5
- Pendelmasse
- 6
- Koppelelement
- 7
- Pendelbahn
- 8
- Abstandsplatte
- 9
- Abstandsplatte
- 10
- Pin
- 11
- Pin
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Ausnehmung
- 14
- Basisabschnitt
- 15
- Federfenster
- 16
- Federfenster
- 17
- Federabschnitt
- 18
- Federabschnitt
- F
- Federkraft
- H
- Aufstellhöhe
- S
- Materialstärke
- α
- Spreizwinkel
- β
- Lagewinkel
-
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 102014110233 A1 [0003]
- DE 102006028536 A1 [0004]
- DE 102016214582 A1 [0004]
- DE 102018128641 A1 [0013]
