DE102015201504A1

DE102015201504A1 - Fliehkraftpendel und Drehmomentübertragungseinrichtung mit solch einem Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102015201504A1
Application number: DE102015201504.1A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Vögtle; Thorsten Krause
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2015-08-13
Also published as: DE112015000757A5; CN105992890A; WO2015120849A1; US20160348779A1; CN105992890B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, das drehbar um eine Drehachse gelagert ist, aufweisend einen Pendelflansch, eine Kulissenführung und eine Pendelmasse, wobei die Pendelmasse mittels der Kulissenführung mit dem Pendelflansch gekoppelt ist, wobei die Kulissenführung ausbildet ist, die Pendelmasse entlang einer gekrümmten Pendelbahn zwischen einer Ruheposition und wenigstens einer von der Ruheposition unterschiedlichen Auslenkposition in einer Pendelbewegung verschiebbar zu lagern, wobei die Ruheposition und die Auslenkposition einen gemeinsamen Krümmungsbezugspunkt aufweisen, wobei die Ruheposition einen ersten Abstand zu dem Krümmungsbezugspunkt und die Auslenkposition einen zweiten Abstand zu dem Krümmungsbezugspunkt aufweist, wobei der erste Abstand zu dem zweiten Abstand unterschiedlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel gemäß Patentanspruch 1 und eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß Patentanspruch 9.
Aus dem Stand der Technik sind allgemein Fliehkraftpendel zur Tilgung von Drehschwingungen bekannt. Die Fliehkraftpendel weisen einen Pendelflansch, eine Pendelmasse und eine Kulissenführung auf, wobei die Kulissenführung die Pendelmasse mit dem Pendelflansch koppelt. Die Kulissenführung lagert dabei die Pendelmasse verschiebbar zwischen einer Auslenkposition und einer Ruheposition. Die Pendelbahn ist dabei bezogen auf einen gemeinsamen Krümmungsbezugspunkt der Ruheposition und der Auslenkposition teilkreisförmig ausgestaltet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fliehkraftpendel und eine verbesserte Drehmomentübertragungseinrichtung mit solch einem Fliehkraftpendel bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Fliehkraftpendels gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbessertes Fliehkraftpendel für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dadurch bereitgestellt werden kann, dass das Fliehkraftpendel drehbar um eine Drehachse ist und einen Pendelflansch, eine Kulissenführung und eine Pendelmasse aufweist. Die Pendelmasse ist mittels der Kulissenführung mit dem Pendelflansch gekoppelt. Die Kulissenführung ist ausgebildet, die Pendelmasse entlang einer gekrümmten Pendelbahn zwischen einer Ruheposition und wenigstens einer von der Ruheposition unterschiedlichen Auslenkposition in einer Pendelbewegung verschiebbar zu lagern. Die Ruheposition und die Auslenkposition weisen einen gemeinsamen Krümmungsbezugspunkt auf. Die Ruheposition weist einen ersten Abstand zu dem Krümmungsbezugspunkt und die Auslenkposition einen zweiten Abstand zu dem Krümmungsbezugspunkt auf. Der erste Abstand ist zu dem zweiten Abstand unterschiedlich. Dadurch kann eine erhöhte Rückstellkraft zur Rückführung der Pendelmasse aus der Auslenkposition in die Ruheposition bereitgestellt werden. Auch kann flexibel die Pendelbahn an das Drehschwingungsverhalten angepasst werden.
Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn der zweite Abstand größer als der erste Abstand oder der zweite Abstand kleiner als der erste Abstand ist.
Ebenso ist besonders vorteilhaft, wenn ein Verhältnis des zweiten Abstands zu dem ersten Abstand einen Wert aufweist, der in wenigstens einem der folgenden Bereiche liegt: 0,8 bis 0,99; 0,8 bis 0,98; 0,8 bis 0,95; 0,9 bis 0,99; 0,9 bis 0,98; 0,9 bis 0,95; 0,95 bis 0,98; 0,95 bis 0,99; 1,01 bis 1, 2; 1,02 bis 1,2; 1,05 bis 1,2; 1,01 bis 1, 1; 1,02 bis 1,1; 1,05 bis 1,1; 1,01 bis 1, 05; 1,02 bis 1,05. Als besonders vorteilhaft hat sich ebenso herausgestellt, dass die Pendelbahn zumindest teilweise elliptisch und/oder parabelförmig und/oder hyperbelförmig und/oder nach einer Funktion n-ter Ordnung bei n є N > 2 ist. Eine besonders definierte Pendelbahn kann erreicht werden, wenn die Kulissenführung in dem Pendelflansch eine erste Ausnehmung und mit einer ersten Ausnehmungskontur in der Pendelmasse wenigstens eine zweite Ausnehmung mit einer zweiten Ausnehmungskontur aufweist. Durch die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung erstreckt sich ein Führungselement, das in der Pendelbewegung der Pendelmasse an der ersten Ausnehmungskontur und an der zweiten Ausnehmungskontur zur Festlegung der Pendelbahn anliegt.
Ferner ist von Vorteil, wenn der zweite Abstand wenigstens größer 0,1 mm, vorzugsweise größer 0,3 mm als der erste Abstand oder wenn der zweite Abstand kleiner 0,1 mm, vorzugsweise kleiner 0,3 mm als der erste Abstand ist.
Ebenso ist von Vorteil, wenn die Pendelbahn achsensymmetrisch oder asymmetrisch bezogen auf eine zwischen der Ruheposition und der Drehachse verlaufende Gerade ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Pendelbahn in einer ersten Umfangsrichtung einen ersten Pendelbahnabschnitt und mit der Auslenkposition und in einer zur Umfangsrichtung entgegengesetzten zweiten Umfangsrichtung im zweiten Pendelbahnabschnitt mit einer weiteren Auslenkposition aufweist, wobei die weitere Auslenkposition zu dem Krümmungsbezugspunkt einen dritten Abstand aufweist, wobei der dritte Abstand unterschiedlich zum ersten und/oder zweiten Abstand ist. Dadurch kann eine besonders flexible Anpassung der Pendelbahn zu der Drehschwingung erfolgen.
Die Aufgabe wird aber auch durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine verbesserte Drehmomentübertragungseinrichtung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite dadurch bereitgestellt werden kann, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung einen ersten Drehmomentübertragungsweg und einen zweiten Drehmomentübertragungsweg aufweist, wobei der erste Drehmomentübertragungsweg eine Kupplung umfasst, die ausgebildet ist, selektiv eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite bereitzustellen, wobei der zweite Drehmomentübertragungsweg einen hydrodynamischen Wandler umfasst, der ausgebildet ist, ein Drehmoment zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite zu übertragen, wobei der Wandler wenigstens ein Turbinenrad umfasst, wobei ein Fliehkraftpendel an dem Turbinenrad angeordnet ist und das Turbinenrad wie oben beschrieben ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn das Fliehkraftpendel eine erste Abstimmungsordnung und eine zweite Abstimmungsordnung aufweist, wobei die erste Abstimmungsordnung unterschiedlich zu der zweiten Abstimmungsordnung ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Fliehkraftpendel;
2 einen Halblängsschnitt durch ein Fliehkraftpendel der in 1 gezeigten Drehmomentübertragungseinrichtung;
3 eine Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene A-A durch das in 2 gezeigte Fliehkraftpendel;
4 eine schematische Darstellung des in den 1 bis 3 gezeigten Fliehkraftpendels;
5 ein Diagramm einer Isolation I aufgetragen über einer Motordrehzahl n bekannter Fliehkraftpendel; und
6 ein Diagramm einer Isolation I aufgetragen über einer Motordrehzahl n des in den 1 bis 4 gezeigten Fliehkraftpendels; und
1 zeigt eine Drehmomentübertragungseinrichtung 10 für einen Antriebsstrang 15 eines Kraftfahrzeugs. Es wird darauf hingewiesen, dass in 1 schematisch Rotationsmassen als rechteckförmige Kasten dargestellt sind. Je nach Masse ist das Rechteck besonders groß dargestellt. Eine groß dargestellte Rotationsmasse kann jedoch auch aus zeichnerischen Gründen gezeigt sein, beispielsweise, um, wenn mehrere an der Rotationsmasse eingreifende Kraftschlüsse oder Drehmomente vorgesehen sind, diese besonders übersichtlich darzustellen.
In 1 zeigt eine strichförmige Verbindungslinie eine Drehmomentübertragung 40. In 1 ist die am weitesten links dargestellte Drehmomentübertragung 40 die Eingangsseite 30 und die am weitesten rechts dargestellte Drehmomentübertragung 40 die Ausgangsseite 35. Die Eingangsseite 30 ist dabei eingerichtet, mit dem Hubkolbenmotor 25 verbunden zu werden und die Ausgangsseite 35 ist dazu eingerichtet, mit dem Getriebe 20 verbunden zu werden. Der Hubkolbenmotor 25, die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 und das Getriebe 20 sind vorzugsweise Teile des Antriebsstrangs 15 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs.
Der Antriebsstrang 15 weist neben der Drehmomentübertragungseinrichtung 10 ein Getriebe 20 auf. Ferner ist ein Hubkolbenmotor 25 vorgesehen.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 weist eine Eingangsseite 30 und eine Ausgangsseite 35 auf. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 ist an der Eingangsseite 30 mittels einer ersten Drehmomentübertragung 40.1 mit dem Hubkolbenmotor 25 drehmomentschlüssig verbunden. Die Ausgangsseite 35 ist mittels einer zweiten Drehmomentübertragung 40.2 mit dem Getriebe 20 verbunden. Die zweite Drehmomentübertragung 40.2 kann beispielsweise als Getriebeeingangswelle ausgebildet sein.
In der Beschreibung des Kraftflussdiagramms von 1 wird der Verlauf des Drehmomentflusses von der Eingangsseite 30 zu der Ausgangsseite 35, also von links nach rechts in 1, beschrieben. Dieser Betriebszustand der Drehmomentübertragungseinrichtung 10 stellt üblicherweise den weitaus häufigeren Fall dar. Der umgekehrte Drehmomentfluss, auch Schubbetrieb genannt, kann sich jedoch auch ergeben, wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug mit einem Schleppmoment des Hubkolbenmotors 25 verzögert wird. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 weist einen ersten Drehmomentübertragungsweg 45 und einen zweiten Drehmomentübertragungsweg 50 auf. Der erste Drehmomentübertragungsweg 45 weist einen hydrodynamischen Wandler 55 auf. Der hydrodynamische Wandler 55 ist ausgebildet, eine Drehmomentübertragung bereitzustellen, die durch ein hydrodynamisches Zusammenspiel zwischen einem Pumpenrad 60 und einem Turbinenrad 65 des Wandlers 55 herstellbar ist. Ein von dem Wandler 55 übertragenes Drehmoment ist dabei abhängig von einem Drehzahlunterschied zwischen dem Turbinenrad 65 und dem Pumpenrad 60. Dabei kann aufgrund hydrostatischer Effekte eine Drehmomenterhöhung auftreten, sodass der Wandler 55 im Wesentlichen als Drehzahluntersetzer arbeitet. Bei einer Angleichung der Drehzahl des Turbinenrads 65 und zu dem Pumpenrad 60 sinkt das mittels des Wandlers 55 übertragbare Drehmoment.
Der zweite Drehmomentübertragungsweg 50 weist eine Kupplung 70 auf. Die Kupplung 70 ist ausgebildet, selektiv eine Drehmomentübertragung 40 über den zweiten Drehmomentübertragungsweg 50 zu schalten. Die Kupplung 70 weist ein Kupplungseingangsteil 75 und ein Kupplungsausgangsteil 80 auf. Das Kupplungseingangsteil 75 ist dabei mit dem Pumpenrad 60 des Wandlers 55 drehmomentschlüssig verbunden. Das Kupplungsausgangsteil 80 ist mit einem Federdämpfer 85 verbunden. Die Kupplung 70 kann beispielsweise als Trockenkupplung, Mehrscheibenkupplung oder in einem Ölbad laufende Nasskupplung ausgebildet sein. Zur Betätigung der Kupplungseinrichtung kann beispielsweise eine hydraulisch ausgebildete Ausrückeinheit vorgesehen sein. Selbstverständlich ist auch eine elektrische Betätigung oder eine mechanische Betätigung der Kupplung 70 denkbar.
Der Federdämpfer 85 ist in der Ausführungsform mit einer Druckfeder 90 ausgebildet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der Federdämpfer 85 eine Bogenfeder aufweist. Der Federdämpfer 85 weist ein Dämpferausgangsteil 95 auf. Das Dämpferausgangsteil 95 ist mit dem Turbinenrad 65 drehmomentschlüssig verbunden. Die Druckfeder 90 ist dabei ausgebildet, eine schwingungsdämpfende Übertragung von Drehmoment zwischen dem Kupplungsausgangsteil 80 und dem Dämpferausgangsteil 95 bereitzustellen.
Sollte anstatt der Druckfeder 90 eine Bogenfeder eingesetzt sein, so dient die Bogenfeder als ein elastisches Element zur Kraftübertragung, das tangential um eine Drehachse 100 verlaufend angeordnet ist. Die Druckfeder 90 weist eine ähnliche Funktion wie die Bogenfeder auf. Abweichend davon ist die Druckfeder 90 üblicherweise schraubenförmig ausgebildet und erstreckt sich nicht gebogen, sondern gerade entlang einer Tangente an einem Umfang eines Kreissegments um die Drehachse 100. Der Federdämpfer 85 kann eine oder mehrere Anordnungen von Druckfedern 90 oder Bogenfedern aufweisen. Dabei können die Bogenfedern, die Druckfedern 90 parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sein.
Ausgangsseitig des Turbinenrads 65 ist ein Ausgangsflansch 105 vorgesehen, der eine drehmomentschlüssige Verbindung zu der zweiten Drehmomentübertragung 40.2 bzw. der Getriebeeingangswelle des Getriebes 20 bereitstellt. Radial außenseitig ist an dem Turbinenrad 65 ein Fliehkraftpendel 110 vorgesehen. Das Fliehkraftpendel 110 ist derart an dem Turbinenrad 65 befestigt, dass das Fliehkraftpendel 110 um einen Krümmungsbezugspunkt 115 (vgl. 4), der bezüglich der Drehachse 100 des Turbinenrads 65 radial nach außen versetzt ist, die Drehrichtung des Turbinenrads 65 schwingen kann. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass das Fliehkraftpendel 110 an einer anderen Rotationsmasse der Drehmomentübertragungseinrichtung 10 befestigt ist. Dabei kann die Rotationsmasse, an der das Fliehkraftpendel 110 befestigt ist, auch noch zusätzliche Aufgaben übernehmen, die bereits oben in Bezug auf die Rotationsmasse erläutert wurden.
In geöffnetem Zustand der Kupplung 70 erfolgt der Drehmomentfluss vom Hubkolbenmotor 25 über die erste Drehmomentübertragung 40.1 in das Turbinenrad 65 des Wandlers 55. Der Wandler 55 überträgt das Drehmoment über den ersten Drehmomentübertragungsweg 45 hin zum Turbinenrad 65. Sollte das Drehmoment eine Drehschwingung aufweisen, wird das Fliehkraftpendel 110 zum Schwingen angeregt, sodass das Fliehkraftpendel 110 die Drehschwingungen des Drehmoments zumindest teilweise tilgt. Das Drehmoment wird über den Ausgangsflansch 105 in die zweite Drehmomentübertragung bzw. die Getriebeeingangswelle 40.2 übertragen und so an das Getriebe 20 weitergeleitet.
Ist die Kupplung 70 geschlossen, erfolgt die Drehmomentübertragung 40 im Wesentlichen über den zweiten Drehmomentübertragungsweg 50. Dabei erfolgt die Drehmomentübertragung 40 vom Hubkolbenmotor 25 über die erste Drehmomentübertragung 40.1 an das Pumpenrad 60. Das Pumpenrad 60 leitet das Drehmoment weiter an das Kupplungseingangsteil 75. Das Kupplungseingangsteil 75 ist in geschlossenem Zustand der Kupplung 70 drehmomentschlüssig mit dem Kupplungsausgangsteil 80 mittels eines Reibkontaktes verbunden.
Dadurch wird das Drehmoment von dem Kupplungseingangsteil 75 an das Kupplungsausgangsteil 80 übertragen. Das Kupplungsausgangsteil 80 überträgt das Drehmoment über die Druckfeder 90 an das Dämpferausgangsteil 95. Das Dämpferausgangsteil 95 leitet das Drehmoment in das Turbinenrad 65 ein. Weist das Drehmoment eine Drehschwingung auf, so hat bereits der Federdämpfer 85 einen Teil der Drehschwingung getilgt. Ferner wird mit dem restlichen Teil der Drehschwingung das am Turbinenrad 65 angeordnete Fliehkraftpendel 110 zum Schwingen angeregt, sodass das Fliehkraftpendel 110 zumindest teilweise die verbliebene Drehschwingung tilgt. Das nun deutlich schwingungsärmere Drehmoment wird über den Ausgangsflansch 105 in die zweite Drehmomentübertragung 40.2 zur Einleitung in das Getriebe 20 weiter übertragen.
2 zeigt einen Halblängsschnitt durch das in 1 gezeigte Fliehkraftpendel 110. 3 zeigt einen Ausschnitt durch eine Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene A-A. 4 zeigt eine schematische Darstellung des in 2 und 3 gezeigten Fliehkraftpendels 110. Die 2 bis 4 sollen zum verbesserten Verständnis gemeinsam erläutert werden.
Das Fliehkraftpendel 110 weist einen Pendelflansch 120 auf. Der Pendelflansch 120 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 100 radial von innen nach außen. In 1 würde der Pendelflansch 120 zu der Rotationsmasse gerechnet werden, an der das Fliehkraftpendel 110 angeordnet ist. Dabei wäre in 1 der Pendelflansch 120 dem Turbinenrad 65 zuzurechnen, weshalb in 1 der rechteckförmige Kasten besonders groß dargestellt ist, um den hohen Massenanteil des Turbinenrads 65 und des Pendelflanschs 120 zu symbolisieren. Neben dem Pendelflansch 120 weist das Fliehkraftpendel 110 eine Pendelmasse 125 auf. Die Pendelmasse 125 ist mittels einer Kulissenführung 130 mit dem Pendelflansch 120 gekoppelt.
Die Pendelmasse 125 weist ein linksseitig des Pendelflanschs 120 angeordnetes erstes Pendelmassenteil 135 und ein rechtsseitig des Pendelflanschs 120 angeordnetes zweites Pendelmassenteil 140 auf. Die beiden Pendelmassenteile 135, 140 sind mittels Abstandsbolzen 145 miteinander verbunden. Der Abstandsbolzen 145 durchgreift dabei den Pendelflansch 120. Es wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch denkbar ist, dass die Pendelmasse 125 nur ein Pendelmassenteil 135, 140 aufweist. Dazu kann beispielsweise der Pendelflansch 120 als Doppelpendelflansch ausgebildet sein und beidseitig der Pendelmasse 125 angeordnet sein. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen der Pendelmasse 125 denkbar.
Die Kulissenführung 130 weist in dem Pendelflansch 120 eine erste Ausnehmung 150 auf, die in 3 teilweise strichliert dargestellt ist.. Die erste Ausnehmung 150 ist in der Ausführungsform nierenförmig ausgebildet und weist eine erste Ausnehmungskontur 155 auf. Die erste Ausnehmung 150 ist dabei radial nach innen zur Drehachse 100 gebogen. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen der ersten Ausnehmung 150 denkbar.
Die Kulissenführung 130 weist ferner zweite Ausnehmungen 160 auf, die jeweils in den Pendelmassenteilen 135, 140 der Pendelmasse 125 angeordnet sind. Die zweiten Ausnehmungen 160 weisen jeweils eine zweite Ausnehmungskontur 165 auf. Die zweite Ausnehmung 160 ist ebenso gekrümmt, vorzugsweise nierenförmig ausgestaltet, jedoch ist die Krümmung radial nach außen geführt.
Die Kulissenführung 130 weist ferner ein Führungselement 170 auf, das sich axial durch die ersten bzw. zweiten Ausnehmungen 150, 160 in axialer Richtung erstreckt. Das Führungselement 170 liegt mit einer Umfangsseite 175 im rotatorischen Betrieb des Fliehkraftpendels 110 an der ersten Ausnehmungskontur 155 und der zweiten Ausnehmungskontur 165 gleichzeitig an.
Ferner weist die Pendelmasse 125 einen Schwerpunkt S auf. Sind die Pendelmassenteile 135, 140 symmetrisch zu einer Mittelebene 180 des Pendelflanschs 120 ausgebildet, so liegt auch in dieser Ebene der Schwerpunkt S. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Pendelmassenteile 135, 140 sowie die Kulissenführung 130 asymmetrisch ausgestaltet zu der Mittelebene 180 sind, sodass der Schwerpunkt S außerhalb der Mittelebene 180 liegt.
Wird ein stationäres Drehmoment über die in 1 gezeigte Drehmomentübertragungseinrichtung 10 übertragen und rotiert dabei die Drehmomentübertragungseinrichtung 10, so wird die Pendelmasse 125 radial nach außen bezogen auf die Drehachse 100 aufgrund der auf die Pendelmasse 125 wirkenden Fliehkraft gezogen. Aufgrund der geometrischen Ausgestaltung der Ausnehmungen 150, 160 mit ihren Ausnehmungskonturen 155, 165 weist die Kulissenführung 130 eine Ruheposition 185 auf. Die Ruheposition 185 der Pendelmasse 125 ist dabei in 3 schematisch dargestellt. Die Ruheposition 185 ist dabei die Position, an der die Pendelmasse 125 den größten radialen Abstand zu der Drehachse 100 aufweist. In der Ruheposition 185 ist dabei die Pendelmasse 125, im Gegensatz zum später beschriebenen ausgelenkten Zustand, nicht ausgelenkt und weist keinen Auslenkungswinkel φ auf. Der Auslenkungswinkel φ ist dabei bestimmt zwischen einer Geraden, die durch die Drehachse 100 und den Krümmungsbezugspunkt 115 verläuft, und einer Geraden, die durch den Schwerpunkt S der Pendelmasse 125 und den Krümmungsbezugspunkt 115 verläuft. In der Ruheposition 185 weist die Pendelmasse 125 zwischen dem Schwerpunkt S und dem Krümmungsbezugspunkt 115 einen ersten Abstand l₀ auf.
Wird eine Drehschwingung in das Fliehkraftpendel 110 eingeleitet, so wird die Pendelmasse 125 zum Schwingen angeregt. Die Kulissenführung 130 lagert dabei die Pendelmasse 125 entlang einer Pendelbahn 190. Die Pendelbahn 190 ist bei herkömmlichen Fliehkraftpendeln, wie in 4 mittels kurzer strichlierter Linienabschnitte markiert, teilkreisförmig. Die Pendelbahn 190 ist dabei derartig ausgestaltet, dass die Pendelmasse 125 eine Bewegung in Umfangsrichtung durchführt, aber gleichzeitig auch radial nach innen hin geführt wird. Bei Fliehkraftpendeln bekannter Art ist dabei der Krümmungsbezugspunkt 115 der Mittelpunkt für die teilkreisförmige Pendelbahn 190. Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei der beschriebenen Pendelbahn 190 sowohl um eine Schwerpunktbahn des Schwerpunkts S der Pendelmasse 125 als auch um eine Führungsbahn der Kulissenführung 130 handeln kann. Aufgrund der schematischen Darstellung von 4 wird im Folgenden auf die Schwerpunktbahn der Pendelbahn 190 eingegangen. Selbiges gilt auch für die Führungsbahn der Kulissenführung 130.
Wird die Drehschwingung in die Pendelmasse 125 eingeleitet, so wird die Pendelmasse 125 zum Schwingen entlang der Pendelbahn 190 angeregt. Je nach Intensität der Drehschwingung wird die Pendelmasse 125 gegenüber der Ruheposition 185 stärker ausgelenkt. Die Auslenkung ist begrenzt durch die Ausnehmungskonturen 155, 165 der Kulissenführung 130. Ein maximaler Auslenkungswinkel φ wird dann erreicht, wenn das Führungselement 170 an wenigstens einem Längsende in Umfangsrichtung der Ausnehmungskontur 155, 165 anschlägt. In ausgelenktem Zustand, also wenn der radiale Abstand l_A zwischen dem Schwerpunkt S und der Drehachse 100 nicht der maximale Abstand L + l₀ ist, weist der Schwerpunkt S zu dem Krümmungsbezugspunkt 115 einen zweiten Abstand l auf. In der Ausführungsform ist der zweite Abstand l in der Auslenkposition 195 zu dem Krümmungsbezugspunkt 115 kleiner als der erste Abstand l₀ von der Ruheposition 185 zu dem Krümmungsbezugspunkt 115. Die Auslenkposition 195 kann beispielsweise die Anschlagposition sein, es ist jedoch auch denkbar, dass die Auslenkposition 195 eine der auf der Pendelbahn 190 möglichen Positionen ist.
Ist der zweite Abstand l kleiner als der erste Abstand l₀, wird bei einer Bewegung in Umfangsrichtung eine höhere Rückstellkraft durch die Pendelmasse 125 bereitgestellt, als bei herkömmlichen Fliehkraftpendeln mit teilkreisförmiger Pendelbahn, um die Pendelmasse 125 wieder zurück in die Ruheposition 185 zu führen., Dies hat zur Folge, dass höhere Drehmomentschwankungen im Drehmoment durch das Fliehkraftpendel 110 getilgt werden können. Alternativ ist auch denkbar, dass der zweite Abstand l, wie in 4 mit langer Teilabschnitten einer strichlierten Linie dargestellt, größer als der erste Abstand l₀ ist.
In der Ausführungsform ist die Pendelbahn 190 elliptisch ausgebildet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass zumindest teilweise die Pendelbahn 190 parabelförmig und/oder hyperbelförmig und/oder nach einer Funktion n-ter Ordnung bei n ∊ N, wobei n ≥ 2 ist, ausgebildet ist.
Als besonders vorteilhaft hat sich ergeben, wenn ein Verhältnis V des zweiten Abstands l zu dem ersten Abstand l₀ einen Wert aufweist, der in wenigstens einem folgenden Bereiche liegt: 0,8 bis 0,99; 0,8 bis 0,98; 0,8 bis 0,95; 0,9 bis 0,99; 0,9 bis 0,98; 0,9 bis 0,95; 0,95 bis 0,98; 0,95 bis 0,99; 1,01 bis 1, 2; 1,02 bis 1,2; 1,05 bis 1,2; 1,01 bis 1, 1; 1,02 bis 1,1; 1,05 bis 1,1; 1,01 bis 1, 05; 1,02 bis 1,05.
Ferner ist ebenso von Vorteil, wenn der zweite Abstand l wenigstens größer 0,1 mm, vorzugsweise 0,3 mm größer als der erste Abstand l₀ oder wenn der zweite Abstand l wenigstens kleiner als 0,1 mm, vorzugsweise 0,3 mm als der erste Abstand l₀ ist. Dadurch kann ein besonders gutes Dämpfungsverhalten bereitgestellt werden und das Fliehkraftpendel 110 kann flexibel an die jeweiligen vom Hubkolbenmotor 25 kommenden Drehschwingungen angepasst werden.
In der Ausführungsform ist die Pendelbahn 190 symmetrisch, vorzugsweise achsensymmetrisch zu einer Symmetrieebene 200, ausgebildet. Die Symmetrieebene 200 ist so angeordnet, dass sowohl die Drehachse 100 als auch der Krümmungsbezugspunkt 115 in der Symmetrieebene 200 liegen. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Pendelbahn 190 asymmetrisch ausgebildet ist. Ferner liegt in der Symmetrieebene 200 ebenso die Ruheposition 185.
In einer alternativen Ausgestaltung der Kulissenführung 130 weist die Kulissenführung 130, wie in 4 mittels einer strichpunktierten Linie dargestellt, eine alternative Pendelbahn 205 auf. Die alternative Pendelbahn 205 wird dadurch erreicht, dass die Ausnehmungskonturen 155, 165 sowie das Führungselement 170 derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Pendelbahn 205 die entsprechende Ausgestaltung aufweist. Die alternative Pendelbahn 205 weist linksseitig zu einer Geraden, die die Drehachse 100 und die Ruheposition 185 schneidet, einen ersten Abschnitt 210 und einen rechtsseitig zu der Geraden zwischen der Drehachse 100 und der Ruheposition 185 zweiten Abschnitt 215 auf. Der zweite Abschnitt 215 ist dabei in einer zweiten Umfangsrichtung, die entgegengesetzt zu einer ersten Umfangsrichtung bezogen auf die Ruheposition 185 ist, ausgerichtet. Im zweiten Abschnitt 215 weist die Pendelbahn 205 weitere Auslenkpositionen 220, die zusammen die alternative Pendelbahn 205 ausbilden, auf. Die weiteren Auslenkpositionen 220 weisen zu dem Krümmungsbezugspunkt 115 einen dritten Abstand l₃ auf. Der dritte Abstand l₃ ist dabei unterschiedlich zum ersten und/oder zweiten Abstand l₀, l. In der Ausführungsform ist der dritte Abstand l₃ kleiner als der erste und der zweite Abstand l₀, l, sodass die Pendelbahn 205 im zweiten Pendelbahnabschnitt 215 steiler als im ersten Pendelbahnabschnitt 210 ist. Dadurch können Drehschwingungen ausgeglichen werden, deren Verlauf asymmetrisch ist. Auch ist denkbar, mittels dieser Ausgestaltung eine optimale Anpassung der Pendelbahn 205 bezüglich der Drehschwingung des Drehmoments bereitzustellen. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den Figuren gezeigten Pendelbahnen 190, 205 beispielhaft sind. Selbstverständlich sind auch andere Pendelbahnen 190, 205 denkbar.
Die Pendelbahn 190, 205 kann genutzt werden, um in Drehmomentübertragungseinrichtungen 10 Fliehkraftpendel 110 vorzusehen, die unterschiedliche Abstimmungsordnungen aufweisen. Dabei kann zur Auslegung der Abstimmungsordnung nicht wie üblicherweise eine reine Massenvariation genutzt werden, sondern zusätzlich die Geometrie der Pendelbahn 190, 205 genutzt werden, um die Abstimmungsordnung des Fliehkraftpendels 110 definiert festzulegen und an eine Haupterregerordnung des Hubkolbenmotors 25 anzupassen.
5 zeigt ein Diagramm einer Isolation I aufgetragen über der Motordrehzahl n herkömmlicher bekannter Fliehkraftpendel. 6 zeigt ein Diagramm einer Isolation I aufgetragen über der Motordrehzahl n für das in den 1 bis 4 gezeigte Fliehkraftpendel 110. Dabei ist zu erkennen, dass das in den 1 bis 4 gezeigte Fliehkraftpendel 110 ein deutlich verbessertes Isolationsverhalten aufweist als herkömmliche Fliehkraftpendel, da die Isolation I des in den 1 bis 4 gezeigten Fliehkraftpendels 110 (vgl. 6) deutlich niedriger über den gesamten Drehzahlbereich ist als bei den herkömmlichen Fliehkraftpendeln (vgl. 5).
Bezugszeichenliste

10: Drehmomentübertragungseinrichtung
15: Antriebsstrang
20: Getriebe
25: Hubkolbenmotor
30: Eingangsseite
35: Ausgangsseite
40: Drehmomentübertragung
45: Erster Drehmomentübertragungsweg
50: Zweiter Drehmomentübertragungsweg
55: Wandler
60: Pumpenrad
65: Turbinenrad
70: Kupplung
75: Kupplungseingangsteil
80: Kupplungsausgangsteil
85: Federdämpfer
90: Druckfeder
95: Dämpferausgangsteil
100: Drehachse
105: Ausgangsflansch
110: Fliehkraftpendel
115: Krümmungsbezugspunkt
120: Pendelflansch
125: Pendelmasse
130: Kulissenführung
135: Erstes Pendelmassenteil
140: Zweites Pendelmassenteil
145: Abstandsbolzen
150: Erste Ausnehmung
155: Erste Ausnehmungskontur
160: Zweite Ausnehmung
165: Zweite Ausnehmungskontur
170: Führungselement
175: Umfangsseite
180: Mittelebene
185: Ruheposition
190: Pendelbahn
195: Auslenkposition
200: Symmetrieebene
205: Pendelbahn
210: Erster Pendelbahnabschnitt
215: Zweiter Pendelbahnabschnitt
220: Auslenkposition
l: Zweiter Abstand
l₀: Erster Abstand
l₃: Dritter Abstand
S: Schwerpunkt

Claims

Fliehkraftpendel (110) für einen Antriebsstrang (15) eines Kraftfahrzeugs, das drehbar um eine Drehachse (100) gelagert ist, – aufweisend einen Pendelflansch (120), eine Kulissenführung (130) und eine Pendelmasse (125), – wobei die Pendelmasse (125) mittels der Kulissenführung (130) mit dem Pendelflansch (120) gekoppelt ist, – wobei die Kulissenführung (130) ausbildet ist, die Pendelmasse (125) entlang einer gekrümmten Pendelbahn (190) zwischen einer Ruheposition (185) und wenigstens einer von der Ruheposition (185) unterschiedlichen Auslenkposition (195) in einer Pendelbewegung verschiebbar zu lagern, – wobei die Ruheposition (185) und die Auslenkposition (195) einen gemeinsamen Krümmungsbezugspunkt (115) aufweisen, – wobei die Ruheposition (185) einen ersten Abstand (l₀) zu dem Krümmungsbezugspunkt (115) und die Auslenkposition (195) einen zweiten Abstand (l) zu dem Krümmungsbezugspunkt (115) aufweist, – wobei der erste Abstand (l₀) zu dem zweiten Abstand (l) unterschiedlich ist.
Fliehkraftpendel (110) nach Anspruch 1, – wobei der zweite Abstand (l) größer als der erste Abstand (l₀) oder – wobei der zweite Abstand (l) kleiner als der erste Abstand (l₀) ist.
Fliehkraftpendel (110) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verhältnis des zweiten Abstands (l) zu dem ersten Abstand (l₀) einen Wert aufweist, der in wenigstens einem der folgenden Bereiche liegt: 0,8 bis 0,99; 0,8 bis 0,98; 0,8 bis 0,95; 0,9 bis 0,99; 0,9 bis 0,98; 0,9 bis 0,95; 0,95 bis 0,98; 0,95 bis 0,99; 1,01 bis 1, 2; 1,02 bis 1,2; 1,05 bis 1,2; 1,01 bis 1, 1; 1,02 bis 1,1; 1,05 bis 1,1; 1,01 bis 1, 05; 1,02 bis 1,05.
Fliehkraftpendel (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pendelbahn (190) zumindest teilweise elliptisch und/oder parabelförmig und/oder hyperbelförmig oder nach einer Funktion n-ter Ordnung bei n ∊ N > 2 ausgebildet ist.
Fliehkraftpendel (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, – wobei die Kulissenführung (130) in dem Pendelflansch (120) eine erste Ausnehmung (150) mit einer ersten Ausnehmungskontur (155) und in der Pendelmasse (125) wenigstens eine zweite Ausnehmung (160) mit einer zweiten Ausnehmungskontur (165) aufweist, – wobei sich durch die erste Ausnehmung (150) und die zweite Ausnehmung (160) ein Führungselement (170) erstreckt, das in der Pendelbewegung der Pendelmasse (125) an der ersten Ausnehmungskontur (155) und an der zweiten Ausnehmungskontur (165) zur Festlegung der Pendelbahn (160) anliegt.
Fliehkraftpendel (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, – wobei der zweite Abstand (l) wenigstens größer 0, 1 mm, vorzugsweise größer 0,3 mm als der erste Abstand (l₀) oder – wobei der zweite Abstand (l) wenigstens kleiner 0, 1 mm, vorzugsweise kleiner 0,3 mm, als der erste Abstand (l₀) ist.
Fliehkraftpendel (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Pendelbahn (190) achsensymmetrisch oder asymmetrisch bezogen auf eine zwischen der Ruheposition (185) und der Drehachse (100) verlaufende Symmetrieebene (200) ist.
Fliehkraftpendel (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – wobei die Pendelbahn (205) in einer ersten Umfangsrichtung einen ersten Pendelbahnabschnitt (210) mit der Auslenkposition (195) und in einer zur ersten Umfangsrichtung entgegen gesetzten zweiten Umfangsrichtung einen zweiten Pendelbahnabschnitt (215) mit einer weiteren Auslenkposition (220) aufweist, – wobei die weitere Auslenkposition (220) zu dem Krümmungsbezugspunkt (115) einen dritten Abstand (l₃) aufweist, – wobei der dritte Abstand (l₃) unterschiedlich zum ersten und/oder zweiten Abstand (l₀, l) ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung (10) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer Eingangsseite (30) und einer Ausgangsseite (35), – aufweisend einen ersten Drehmomentübertragungsweg (45) und einen zweiten Drehmomentübertragungsweg (50), – wobei der erste Drehmomentübertragungsweg (45) einen hydrodynamischen Wandler (55) umfasst, der ausgebildet ist ein Drehmoment zwischen der Eingangsseite (30) und der Ausgangsseite (35) zu übertragen, – wobei der zweite Drehmomentübertragungsweg (50) eine Kupplung (70) umfasst, die ausgebildet ist, selektiv eine Drehmomentübertragung (40) zwischen der Eingangsseite (30) und der Ausgangsseite (35) bereitzustellen, – wobei der Wandler (55) wenigstens ein Turbinenrad (65) umfasst, – wobei ein Fliehkraftpendel (110) an dem Turbinenrad (65) angeordnet ist, – wobei das Fliehkraftpendel (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung (10) nach Anspruch 9, wobei das Fliehkraftpendel (110) eine erste Abstimmungsordnung und eine zweite Abstimmungsordnung aufweist, wobei die erste Abstimmungsordnung unterschiedlich zu der zweiten Abstimmungsordnung ist.