Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Fliehkraftpendel zur Tilgung einer Drehungleichformigkeit in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.

In einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist ein Fliehkraftpendel vorgesehen, um eine Ungleichförmigkeit in einer Drehbewegung, die entlang des Antriebsstrangs übermittelt wird, zu tilgen. An einem drehbaren Element des Antriebsstrangs, beispielsweise einer Welle oder einem Element einer Kupplung, ist ein Pendelflansch befestigt, an dem eine oder mehrere Pendelmassen in der Drehebene verschiebbar befestigt sind. Wird die Drehbewegung des Pendelflanschs beschleunigt, so werden die Pendelmassen in Umfangsrichtung ausgelenkt, wobei wirksame Radien der Schwerpunkte der Pendelmassen verändert werden. Dadurch kann Drehenergie zwischengespeichert werden. Eine Abgabe der gespeicherten Drehenergie erfolgt bei einer entsprechenden Verzögerung der Drehbewegung des Pendelflanschs.

Üblicherweise ist die Pendelmasse mittels einer Kulissenführung am Pendelflansch

verschiebbar angebracht. Beispielsweise kann die Pendelmasse zwei Pendelelemente umfassen, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs liegen und mittels eines Bolzens, der durch eine Aussparung des Pendelflanschs verläuft, miteinander verbunden sein. Im Bereich der Aussparung kann der Bolzen zusätzlich durch eine Rolle laufen. Die Form der Aussparung kann zur Definition einer Bahnkurve der Pendelmasse verwendet werden.

Bei zu erwartenden Drehzahlen des Pendelflanschs kann die Pendelmasse einer starken Zentrifugalbeschleunigung ausgesetzt sein, sodass zwischen der Pendelmasse und dem Pendelflansch Kräfte im Bereich von 10 kN und mehr wirken können. Lagerstellen im Bereich der Kulissenführung können dabei stark beansprucht werden. Um einen vorzeitigen Verschleiß oder einen Ausfall eines Bauteils des Fliehkraftpendels zu vermeiden, müssen eine Oberflächenhärte, ein Härteverlauf, ein Glattschnittanteil, eine Form, eine Lage, eine Rauheit, ein Traganteil und gegebenenfalls noch weitere Parameter der Elemente der Kulissenführung genau aufeinander abgestimmt werden. In der Herstellung des Fliehkraftpendels müssen enge Toleranzen eingehalten werden, um die entstehenden Beanspruchungen durch Pressung und Spannung auszuhalten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fliehkraftpendel mit einer verbesserten Lagerung der Pendelmasse bezüglich des Pendelflanschs bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Fliehkraftpendels mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. Ein erfindungsgemäßes Fliehkraftpendel umfasst einen Pendelflansch zur Anbringung an einer um eine Drehachse drehbaren Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment und eine Pendelmasse, die in der Drehebene verschiebbar am Pendelflansch befestigt ist. Dabei umfasst die Befestigung der Pendelmasse ein in der Drehebene flexibles Band, das sich in radialer Richtung zwischen dem Pendelflansch und der Pendelmasse erstreckt.

Das Band kann ausschließlich auf Zug beansprucht werden, wodurch eine relativ schwache Dimensionierung des Bandes ausreichend sein kann. Das Fliehkraftpendel kann so einfach und Material sparend aufgebaut sein.

Am Pendelflansch und an der Pendelmasse ist jeweils ein Befestigungspunkt vorgesehen, wobei einer der Befestigungspunkte eine Kurvenscheibe umfasst, die eine in der Drehebene gekrümmte Oberfläche aufweist, an der das Band lateral anliegt.

Beim Auslenken der Pendelmasse in der Drehebene kann das Band auf der gekrümmten Oberfläche auf- bzw. abgewickelt werden, sodass sich eine effektive Länge des Bandes in Funktion der Auslenkung verändern kann. Einerseits kann eine Kraftübertragung bezüglich der gekrümmten Fläche verbessert erfolgen, andererseits kann die gekrümmte Oberfläche dazu verwendet werden, die Bahnkurve der Pendelmasse verbessert zu definieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform weicht die Oberfläche in ihrer Krümmung von einem Kreisbogen ab. Anders ausgedrückt wird das Band in einem Bereich von der Oberfläche auf- bzw. abgewickelt, der nicht vollständig als Abschnitt der Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders darstellbar ist. Beispielsweise kann die Krümmung der Oberfläche einer Ellipse, einer Evolvente oder einer Zykloide folgen. Es ist auch eine abschnittsweise veränderliche Krümmung möglich, sodass beispielsweise aneinander angrenzende Abschnitte Krümmungen einer Ellipse und einer Zykloide aufweisen. Insbesondere bei einer bifilaren Aufhängung, bei der zwei Bänder oder Bandabschnitte vorgesehen sind, die zueinander in Umfangsrichtung versetzt sind und jeweils radial zwischen dem Pendelflansch und der Pendelmasse verlaufen, kann die Oberfläche so gewählt werden, dass sich bei einer Auslenkung der Pendelmasse gegenüber dem Pendelflansch bei gestreckten Bändern zusätzlich zur Verschiebung in der Drehebene um die Drehachse eine weitere Drehbewegung ergibt, die die Pendelmasse um eine eigene Achse vollführt, die zur Drehachse des Pendelflanschs parallel ist. So kann ein Trapezpendel mit der vorgeschlagenen Befestigung mittels eines Bandes gebildet sein.

In einer Ausführungsform ist eine weitere Kurvenscheibe vorgesehen, die eine in der

Drehebene gekrümmte Oberfläche aufweist, und die Oberflächen der Kurvenscheiben an einander gegenüberliegenden Seiten des Bandes anliegen. Ausgehend von einer Ruhelage, in der das Band von beiden gekrümmten Oberflächen maximal abgewickelt ist, kann durch ent- sprechende Wahl der Krümmungen der Oberflächen ein unterschiedliches Aufwickelverhalten bei Verschiebung der Pendelmasse bezüglich des Pendelflanschs in der Drehebene bei gespanntem Band erzielt werden. Dadurch kann beispielsweise der oben beschriebene Eindreheffekt um eine Drehachse der Pendelmasse unterstützt werden.

In einer ersten Variante erstreckt sich das Band vom Pendelflansch zur Pendelmasse und, in Umfangsrichtung versetzt, weiter in umgekehrter Richtung. Dadurch können zwei Abschnitte desselben Bands dazu verwendet werden, die beschriebene Befestigung zu realisieren.

In einer anderen Variante erstreckt sich das Band von der Pendelmasse zum Pendelflansch und, in Umfangsrichtung versetzt, weiter in umgekehrter Richtung. Dies ist gewissermaßen eine Ausführungsform, die zu der letztgenannten Ausführungsform komplementär ist.

In einer Ausführungsform bildet das Band eine geschlossene Schleife. Eine Verankerung des Bandes bezüglich des Pendelflanschs oder der Pendelmasse kann dadurch vereinfacht sein. Eine Montage des Bands kann ebenfalls vereinfacht sein. Der größte Teil der Zugkräfte, die auf das Band wirken, können innerhalb des Bandes gehalten werden, sodass das Band nicht mehr oder nur noch schwach gegenüber in Bandrichtung verlaufende Kräfte gesichert werden muss.

In einer Ausführungsform ist eine Sicherung des Bandes gegen eine Bewegung entlang der Erstreckungsrichtung des Bandes vorgesehen. Die Sicherung kann beispielsweise eine Klemmung, einen Splint oder einen Zuganker umfassen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Auf- und Abrollen des Bandes bezüglich der gekrümmten Flächen spielfrei erfolgt. Die Pendelbahn des Pendelflanschs kann dadurch verbessert definiert sein und eine Spielfreiheit der Bewegung des Pendelflanschs kann sichergestellt werden.

In noch einer weiteren Ausführungsform ist das Band ausreichend biegesteif, um eine Federwirkung zu zeigen. Dabei ist bevorzugt, dass das Band so angeordnet ist, dass es bestrebt ist, die Pendelmasse in eine Ausgangsstellung zu drängen, in der die Pendelmasse maximal vom Pendelflansch entfernt ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Band ausreichend biegesteif, um die Pendelmasse von Pendelflansch radial beabstandet zu halten, wenn der Pendelflansch um die Drehachse stillsteht. Dadurch kann beispielsweise ein Anschlagen der Pendelmasse am Pendelflansch beim Abstellen eines Antriebsmotors vermieden werden, dessen Abtriebswelle mit der drehbaren Einrichtung mit dem Pendelflansch gekoppelt ist. Klappergeräusche und ein erhöhter Verschleiß können so vermieden werden. Das Band ist bevorzugterweise ein Stahlband mit einem Querschnitt, der insbesondere rechteckig, rechteckig mit abgerundeten Kanten oder quer-oval sein kann. Entscheidend ist die Zugfestigkeit des Bandes. Um eine ausreichende Zugfestigkeit bei akzeptabler Federwirkung zu erzielen, kann ein Verhältnis zwischen einer axialen Breite und einer sich senkrecht dazu erstreckenden Dicke in einem vorbestimmten Bereich liegen. Bevorzugterweise liegt dieser Bereich zwischen ca. 1/20 und 1/5. Dadurch kann das Band ausreichend dünn sein, um genügend Flexibilität zum Auf- und Abrollen auf den gekrümmten Oberflächen zu haben und gleichzeitig eine gewisse Federwirkung zu zeigen.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: Fig. 1 ein Fliehkraftpendel mit Befestigungsband;

Fign. 2-6 verschiedene Ausführungsformen des Fliehkraftpendels von Figur 1 ;

Fig. 7 axiale Anordnungsvarianten des Fliehkraftpendels der vorangehenden Figuren und

Fig. 8 eine Ausführungsform des Fliehkraftpendels der vorangehenden Figuren mit mehreren Pendelmassen darstellt.

Figur 1 zeigt ein Fliehkraftpendel 100. Das Fliehkraftpendel 100 ist dazu eingerichtet, an einem nicht dargestellten Element angebracht zu werden, das Drehmoment, beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, überträgt. Das Element und das Fliehkraftpendel 100 weisen dann eine gemeinsame Drehachse 105 auf. Das Fliehkraftpendel 100 umfasst einen Pendelflansch 1 10, der um die Drehachse 105 drehbar gelagert ist, und eine oder mehrere Pendelmassen 1 15, die außerhalb der Drehachse 105 jeweils in der Drehebene verschiebbar am Pendelflansch 1 10 angebracht sind.

Dabei umfasst die Befestigung der Pendelmasse 1 15 am Pendelflansch 1 10 ein Band 120, das in der Drehebene um die Drehachse 105 flexibel ist und sich in radialer Richtung zwischen dem Pendelflansch 1 10 und der Pendelmasse 1 15 erstreckt. Ein erster Befestigungspunkt 125 am Pendelflansch 1 10 und ein zweiter Befestigungspunkt 130 an der Pendelmasse 1 15 befestigen das Band 120 derart, dass das Band 120 auf Zug beansprucht wird, wenn die Pendelmasse 1 15 radial nach außen beschleunigt wird. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform bildet das Band 120 eine geschlossene Schleife, von der sich zwei Abschnitte jeweils zwischen dem Pendelflansch und der Pendelmasse 1 15 erstrecken. Die beiden Abschnitte sind in Umfangsrichtung versetzt und jedem Abschnitt ist jeweils ein erster Befestigungspunkt 125 und ein zweiter Befestigungspunkt 130 zugeordnet. ln der dargestellten Ausführungsform sind alle Befestigungspunkte 125, 130 nach dem gleichen Schema aufgebaut. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird daher im Folgenden nur der in Figur 1 rechte erste Befestigungspunkt 125 am Pendelflansch 1 10 genauer beschrieben.

Am ersten Befestigungspunkt 125 ist eine erste Kurvenscheibe 135 vorgesehen, die eine in der Drehebene um die Drehachse 105 gekrümmte Oberfläche 140 aufweist, an der das Band 120 lateral anliegt. Das Band 120 weist eine Breite b auf, die parallel zur Drehachse 105 verläuft, sowie eine Dicke d, die sich senkrecht zur Breite b erstreckt. An der Oberfläche 140 der ersten Kurvenscheibe 135 liegt eine Oberfläche des Bandes 120 an, die in der Drehebene um die Drehachse 105 ebenfalls gekrümmt ist. Dabei ist die Krümmung der Oberfläche 140 in der Darstellung von Figur 1 konstant, sodass die erste Kurvenscheibe 135 die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist. Von dieser Form muss nur ein Abschnitt tatsächlich vorhanden sein, der denjenigen Abschnitt der Oberfläche 140 umfasst, auf dem das Band 120 anliegen kann, wenn die Pendelmasse 1 15 in der Drehebene um die Drehachse 105 bei gestrecktem Band 120 bewegt wird. Außerdem muss die Biegung der Oberfläche 140 nicht konstant sein sondern kann einer beliebigen Kurven folgen. Beispielsweise kann die Krümmung einer Ellipse, einer Evolvente oder einer Zykloide abschnittsweise folgen.

Die erste Kurvenscheibe 135 ist drehstabil am Pendelflansch 1 10 angebracht und es ist bevorzugterweise eine Sicherung 145 vorgesehen, um das Band 120 gegen eine Bewegung entlang seiner eigenen Erstreckungsrichtung zu sichern. Die Sicherung 145 kann beispielsweise eine laterale Klemmvorrichtung oder eine formschlüssige Befestigung wie einen Splint oder ein Eingriffselement umfassen. Es können auch mehrere Sicherungen 145 an verschiedenen Stellen des Bands 120 vorgesehen sein, insbesondere zur Sicherung des Bandes 120 an den unterschiedlichen Befestigungspunkten 125, 130. Solange das Band 120 in radialer Richtung gestreckt ist, bestimmt sich eine mögliche Bewegungskurve der Pendelmasse 1 15 auf der Basis von Auf- und Abrolleffekten an den Befestigungspunkten 125, 130.

In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist am beschriebenen ersten Befestigungspunkt 125 ferner eine optionale zweite Kurvenscheibe 155 mit einer in der Drehebene um die Drehachse 105 gekrümmten Oberfläche 160 zu lateralen Anlage des Bandes 120 vorgesehen. Das Band 120 verläuft zwischen den Oberflächen 140 und 160, wobei es stets eine Stellung der Pendelmasse 1 15 gibt, in der das Band 120 gestreckt ist und an beiden Oberflächen 140 und 160 anliegt. Eine Ruhestellung, in der ein Schwerpunkt der Pendelmasse 1 15 maximal weit von der Drehachse 105 entfernt ist, erfüllt bevorzugterweise diese Bedingung. Je nach Bewegungsrichtung der Pendelmasse 1 15 in der Drehebene aus dieser Ruhelage heraus erfolgt ein Aufwickeln des Bandes 120 auf die Oberfläche 140 der ersten Kurven- scheibe 135 oder auf die Oberfläche 160 der zweiten Kurvenscheibe 155. Sind die Krümmungen der Oberflächen 140 und 160 unterschiedlich gewählt, so sind damit unterschiedliche radiale Bewegungen des zweiten Befestigungspunkts 130 verbunden. Insgesamt ist bevorzugt, dass die Pendelmasse 1 15 bifilar nach Art eines Trapezpendels aufgehängt ist, sodass sie sich bei gestrecktem Band 120 bei Auslenkung in der Drehebene zusätzlich um eine eigene Achse 165 dreht, die parallel zur Drehachse 105 des Pendelflanschs 1 10 verläuft.

Bevorzugterweise verläuft die eigene Achse 165 durch einen Schwerpunkt der Pendelmasse 1 15.

Am gegenüberliegenden zweiten Befestigungspunkt 130 sind alle beschriebenen Variationsmöglichkeiten der Befestigung des Bandes 120 möglich. Insbesondere können Krümmungen der Oberflächen 140 und 160 an den Befestigungspunkten 125 und 130 unabhängig voneinander gewählt werden.

Figur 2 zeigt das Fliehkraftpendel 100 in einer weiteren Ausführungsform. Das Band 120 bildet wieder eine geschlossene Schleife. An den ersten und zweiten Befestigungspunkten 125, 130 ist jeweils nur eine erste Kurvenscheibe 135 vorgesehen. Das Band 120 umläuft die Kurvenscheiben 135 auf einer Außenseite, sodass alle Kurvenscheiben 135 auf der Innenseite des Bandes 120 liegen. Außen liegende, zweite Kurvenscheiben 155 sind hier nicht vorgesehen.

Figur 3 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100. Im Gegensatz zu der Ausführungsform von Figur 2 und ähnlich der Ausführungsform von Figur 1 sind an den ersten und zweiten Befestigungspunkten 125, 130 jeweils erste und zweite Kurvenscheiben 135, 155 vorgesehen. Dabei liegen die zweiten Kurvenscheiben 155 auf der äußeren Seite des schleifenförmigen Bands 120.

Figur 4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100. An der Seite des Pendelflanschs 1 10 ist das Band 120 gelagert wie in der Ausführungsform von Figur 2, optional mit der zweiten Kurvenscheibe 155 der Ausführungsform von Figur 3. Am zweiten Befestigungspunkt 130, an der Pendelmasse 1 15, ist wieder die erste Kurvenscheibe 135 und optional noch die zweite Kurvenscheibe 155 vorgesehen; zusätzlich ist ein Ende des Bandes 120 mittels einer Sicherung 145 gegenüber einer radial äußeren Seite der Oberfläche 140 der ersten Kurvenscheibe 135 befestigt. Dabei ist die Sicherung 145 so angeordnet, dass das Band 120 im Rahmen der Beweglichkeit der Pendelmasse 1 15 bezüglich des Pendelflanschs 1 10 bei stets gestrecktem Band 120 nicht von der Oberfläche 140 der ersten Kurvenscheibe 135 abhebt. Das Band 120 verläuft also von der Pendelmasse 1 15 zum Pendelflansch 1 10 und, in Umfangsrichtung versetzt, weiter in umgekehrter Richtung vom Pendelflansch 1 10 zur Pendelmasse 1 15. Zur zusätzlichen Sicherung gegen Verschiebung des Bands 120 entlang sei- ner Erstreckungsrichtung kann eine Sicherung 145 zwischen den Befestigungspunkten 125 am Pendelflansch 1 10 vorgesehen sein.

Figur 5 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100. Hier ist die Verankerung des Bandes 120 gegenüber der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform umgekehrt. Das Band 120 verläuft vom Pendelflansch 1 10 zur Pendelmasse 1 15 und, in Umfangs- richtung versetzt, weiter in umgekehrter Richtung von der Pendelmasse 1 15 zum Pendel- flanschl 10. Ansonsten gelten die oben bezüglich der anderen Ausführungsform möglichen Variationen. Zur zusätzlichen Sicherung gegen Verschiebung des Bands 120 entlang seiner Erstreckungsrichtung kann eine Sicherung 145 zwischen den Befestigungspunkten 125 an der Pendelmasse 1 15 vorgesehen sein.

Figur 6 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100. Hier ist die Pendelmasse 1 15 mittels zweier Bänder 120 am Pendelflansch 1 10 befestigt, wobei die beiden Bänder 120 jeweils voneinander getrennte Enden aufweisen. Jeweils ein Ende liegt an der Pendelmasse 1 15 und das andere am Pendelflansch 1 10. Die Enden sind jeweils mittels Sicherungen 145 an dem entsprechenden Element verankert.

Figur 7 zeigt axiale Anordnungsvarianten des Fliehkraftpendels 100. Figur 7A zeigt eine Axialansicht ähnlich den Ansichten der Figuren 2 bis 6 mit einer Schnittlinie A-A. Die genaue Ausgestaltung des Bands 120 und der Befestigungspunkte 125 und 130 entsprechend den oben genannten Ausführungsbeispielen ist hier nicht entscheidend. Figuren 7B, 7C und 7D zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Fliehkraftpendels 100, jeweils in der Schnittebene A-A.

In der in Figur 7B dargestellten Ausführungsform fluchten der Pendelflansch 1 10 und die Pendelmasse 1 15 und das Band 120 in radialer Richtung. In dieser Ausführungsform können die Kurvenscheiben 135 und 155 aus dem Material des Pendelflanschs 1 10 bzw. der Pendelmasse 1 15 herausgearbeitet sein.

Figur 7C zeigt eine Ausführungsform, bei der die Pendelmasse 1 15 zwei Pendelelemente 705 umfasst, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs 1 10 liegen. Die Pendelelemente 705 können beispielsweise mittels der ersten oder zweiten Kurvenscheibe 135, 155 in axialer Richtung miteinander verbunden sein. Das Band 120 fluchtet radial mit dem Pendelflansch 1 10.

Figur 7D zeigt eine Ausführungsform mit zwei Pendelflanschen 1 10, die entlang der

Drehachse 105 axial versetzt sind und auf unterschiedlichen axialen Seiten der Pendelmasse 1 15 liegen. Die Pendelflansche 1 10 können beispielsweise wieder mittels der ersten oder zweiten Kurvenscheibe 135 oder 155 axial miteinander verbunden sein. Figur 8 zeigt eine Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100 der vorangehenden Figuren mit mehreren Pendelmassen 1 15. Es werden mindestens zwei und bevorzugterweise höchstens sechs Pendelmassen 1 15 an einem Pendelflansch 1 10 bzw. einer Anordnung zweier axial versetzter Pendelflansche 1 10 nach der Ausführungsform von Figur 7D verwendet. Alle Pendelmassen 1 15 sind in einander entsprechender Weise mittels eines Bandes 120 bzw. mehrerer Bänder 120 nach der Ausführungsform von Figur 6 am Pendelflansch 1 10 befestigt.

Bevorzugterweise sind die verwendeten Bänder 120 ausreichend biegesteif, um die

Pendelmassen 1 15 vom Pendelflansch 1 10 radial beabstandet zu halten, auch wenn der Pendelflansch um die Drehachse 105 still steht und die Drehachse 105 senkrecht zur

Schwerkraft verläuft.

Die mit Bezug auf die vorangehenden Figuren erläuterten Variationen, Ausführungsformen und Optionen sind grundsätzlich miteinander kombinierbar. Insbesondere sind die unterschiedlichen Führungen des Bandes 120 nach den Figuren 1 bis 6 mit den unterschiedlichen axialen Aufbauten des Fliehkraftpendels 100 nach den Figuren 7B bis 7D und unterschiedlichen Anzahlen von Pendelmassen 1 15 nach der Figur 8 kombinierbar.

Bezugszeichenliste

100 Fliehkraftpendel

105 Drehachse

1 10 Pendelflansch

1 15 Pendelmasse

120 Band

125 erster Befestigungspunkt (am Pendelflansch)

130 zweiter Befestigungspunkt (an der Pendelmasse)

135 erste Kurvenscheibe

140 Oberfläche

145 Sicherung

155 zweite Kurvenscheibe

160 Oberfläche

165 eigene Achse der Pendelmasse