Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens zwei Pendelmassen, die an mindestens einer Trägerscheibe angeordnet sind und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen können.

Zur Reduktion von Torsionsschwingungen werden auf einem rotierenden Teil des Torsionsschwingungssystems zusätzliche Massen als sogenannte Pendelmassen angebracht. Diese Massen führen im Feld der Zentrifugalbeschleunigung

Schwingungen auf vorgegebenen Bahnen aus, wenn sie durch

Drehzahlungleichförmigkeiten angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt, die Pendelmasse also als Tilger wirkt. Da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind, kann eine Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den ganzen Frequenzbereich der durch

Drehzahlungleichheiten angeregten Schwingungen erzielt werden. Eine

Fliehkraftpendeleinrichtung der betreffenden Art dient der Reduzierung von

Schwingungen und Geräuschen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Eine solche Fliehkraftpendeleinrichtung umfasst wenigstens eine Pendelmasse, die beispielsweise mittels Trägerrollen oder dergleichen an einer rotierenden Trägerscheibe aufgehängt ist und entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu der

Trägerscheibe ausführen kann. Der Aufbau und die Funktion einer solchen

Fliehkraftpendeleinrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2006 028 552 A1 beschrieben. Neben einer Fliehkraftpendeleinrichtung mit einer Trägerscheibe, an der beiderseits Pendelteilmassen einer Pendelmasse angeordnet sind, sind auch

Fliehkraftpendeleinrichtungen bekannt, bei denen die Pendelmassen zwischen zwei axial zueinander beabstandeten Trägerscheiben angeordnet sind.

Die Dämpfungselemente können beispielsweise bei niedriger Drehzahl oder zu großer Anregungen durch Überschreiten eines im Betrieb zulässigen Schwingwinkels des Fliehkraftpendels gegenüber einer Ruhelage in Kontakt zu Trägerscheibe oder gegenseitig in Kontakt kommen, was zu unerwünschter Geräuschentwicklung oder gar zu einer Beschädigung führen kann. Um das Anschlagen zu dämpfen sind

Anschlagelemente an den Pendelmassen oder der Trägerscheibe angeordnet. Als Anschlagelemente können die Pendelmassen mit Gummieelementen versehen sein, die beispielsweise an Pendelteilmassen verbindenden Bolzen angeordnet sind.

Die Dämpfungselemente können Lebensdauerprobleme aufweisen.

Temperaturstabilität, Alterung und chemische Stabilität lassen sich zudem schwer absichern. Aus der DE 10 2014 210 489 A1 ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung bekannt, bei der Druckfedern zwischen den Pendelmassen angeordnet sind. Die Druckfedern dämpfen ein Anschlagen der Pendelmassen aneinander. Da die Druckfedern auf Druck belastet werden besteht prinzipbedingt die Gefahr, dass die Federn beim Zusammendrücken ausknicken. Beim Ausknicken wird der mittlere Bereich der Feder senkrecht zur Federachse verschoben, sodass die Federachse bogenförmig verläuft. Dies kann zum einen die Federwirkung beeinträchtigen, zum anderen kann die Feder oder können umgebende Bauteile zum Beispiel durch Reibung beschädigt werden. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fliehkraftpendeleinrichtung mit zwischen den Pendelmassen angeordneten Druckfedern anzugeben, bei der die Gefahr des

Ausknickens der Druckfeder verringert ist.

Dieses Problem wird durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 1 sowie Druckfedern zur Verwendung in einer Fliehkraftpendeleinrichtung nach den

Ansprüchen 9 und 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch eine

Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit mindestens zwei Pendelmassen, die an mindestens einer Trägerscheibe angeordnet sind und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen können, wobei zwischen den Pendelmassen mindestens eine Druckfeder angeordnet ist und wobei die Druckfeder Federenden mit aneinander anliegenden Federwindungen sowie einen mittleren Federbereich mit über der Federlänge veränderlicher Geometrie der Federwindungen aufweist. Die Druckfeder ist vorzugsweise eine Schraubendruckfeder. Diese ist aus Rund- oder Profildraht gewunden oder gewickelt, wobei der Draht selbst im Wesentlichen

torsionsbeansprucht ist, wenn die Feder auf Druck beansprucht wird. Die Federenden können eine oder mehrere Federwindungen umfassen. Durch die aneinander anliegenden Federwindungen sind die Federenden nicht an der Federwirkung beteiligt und dienen der Lagerung der Druckfeder. Der mittlere Federbereich ist der zwischen den Federenden gelegene Bereich der Druckfeder. Die Lagerung der Druckfeder bzw. der Federenden erfolgt beispielsweise in Vertiefungen der Pendelmassen. Die

Vertiefungen können zusätzlich einen Dorn oder dergleichen aufweisen, um die Federenden zu fixieren. Die Druckfedern sind vorzugsweise an den Stirnflächen der Pendelmassen angeordnet. Dies bedeutet, dass die Federachse im Wesentlichen tangential zur Pendelbewegungsrichtung der Fliehkraftpendel verläuft. Unter der Geometrie der Druckfeder im mittleren Bereich wird insbesondere die Steigung, der Durchmesser, die Krümmung und dergleichen mehr verstanden. Vorzugsweise sind zwischen allen Pendelmassen der Fliehkraftpendeleinrichtung Druckfedern

angeordnet.

Der mittlere Federbereich weist in einer Ausführungsform der Erfindung eine über zumindest einen Teil der Federlänge veränderliche Steigung der Federwindungen auf. Die Steigung kann über den gesamten mittleren Federbereich veränderlich sein oder nur über ein Teil des mittleren Federbereichs veränderlich sein. Die über der Länge veränderliche Steigung der Federwindungen erhöht die Knickfestigkeit der Druckfeder.

Die veränderliche Steigung der Federwindungen nimmt in einer Ausführungsform der Erfindung von den Federenden zu einer Federmitte hin zu. Beim Zusammendrücken der Feder liegen dadurch zunächst die den Federenden am nächsten gelegenen Federwindungen aneinander an, sodass die effektive Federlänge beim

Zusammendrücken verkürzt wird und so die Gefahr des Ausknickens weiter verringert wird.

Der mittlere Federbereich weist in einer Ausführungsform der Erfindung einen über zumindest einen Teil der Federlänge veränderlichen Durchmesser der

Federwindungen auf. Der Durchmesser kann über den gesamten mittleren

Federbereich veränderlich sein oder nur über ein Teil des mittleren Federbereichs veränderlich sein. Die Federwindungen sind also zusätzlich zu ihrer helixförmigen Windung spiralförmig gewunden, sodass die Feder kegelstumpfförmig ist. Die Druckfeder ist dabei vorzugsweise symmetrisch zur Federmitte, hat also die Form eines Doppelkegelstumpfes. Diese Maßnahme erhöht ebenfalls die Ausknickfestigkeit der Druckfeder.

Der veränderliche Durchmesser der Federwindungen nimmt in einer Ausführungsform der Erfindung von den Federenden zu einer Federmitte hin ab. Von einem Federende aus gesehen nimmt der Durchmesser zur Federmitte hin zunächst ab, erreicht dort sein Minimum und nimmt auf das andere Federende hin wieder zu, sodass sich die Form eines Doppelkegelstumpfes ergibt.

Der veränderliche Durchmesser der Federwindungen nimmt in einer Ausführungsform der Erfindung von den Federenden zu einer Federmitte hin linear ab. Statt einer linearen Abnahme kann diese auch überlinear oder unterlinear sein, in diesem Fall ergibt sich nicht die Form eines Kegels oder Doppelkegel, sondern mehr oder minder bauchige oder eingeschnürte Formen der Druckfeder.

Der mittlere Federbereich weist in einer Ausführungsform der Erfindung eine über die Federlänge veränderliche Steigung der Federwindungen sowie einen über die

Federlänge veränderlichen Durchmesser der Federwindungen auf. Dies stellt eine Kombination der zuvor genannten Maßnahmen zur Erhöhung der Ausknicksicherheit dar.

Die Federwindungen liegen in einer Ausführungsform der Erfindung an den

Federenden aneinander an. Die Federwindungen liegen dadurch auch bei einer unbelasteten Feder aneinander an und ermöglichen eine sichere Lagerung der Federenden an den Pendelmassen. Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Druckfeder zur

Verwendung in einer Fliehkraftpendeleinrichtung, wobei ein mittlerer Federbereich eine über zumindest einen Teil der Federlänge veränderliche Steigung der

Federwindungen aufweist. Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Druckfeder zur

Verwendung in einer Fliehkraftpendeleinrichtung, wobei ein mittlerer Federbereich einen über zumindest einen Teil der Federlänge veränderlichen Durchmesser der Federwindungen aufweist.

Die Druckfeder kann auch sowohl einen über zumindest einen Teil der Federlänge veränderlichen Durchmesser als auch eine über zumindest einen Teil der Federlänge veränderliche Steigung der Federwindungen aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Ansicht einer Fliehkraftpendeleinrichtung mit zwischen den Fliehkraftpendeln angeordneten erfindungsgemäßen Druckfedern,

Fig. 2 die Fliehkraftpendeleinrichtung in der Draufsicht,

Fig. 3 eine Einzeldarstellung zweier Pendelmassen 4 mit zwischen diesen

angeordneter Druckfeder,

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckfeder, Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckfeder. Fig. 1 zeigt eine räumliche Ansicht einer Fliehkraftpendeleinrichtung 1 mit zwischen den Fliehkraftpendeln angeordneten erfindungsgemäßen Druckfedern, Fig. 2 zeigt die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 in der Draufsicht. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse R. Die Umfangsrichtung ist im Folgenden soweit nicht anders angegeben eine Drehung um die Rotationsachse R. Unter der axialen Richtung wird soweit nicht anders angegeben die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der radialen Richtung, soweit nicht anders angegeben, eine Richtung senkrecht zur

Rotationsachse R verstanden. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 wird in Einbaulage zwischen einer Antriebseinheit, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einer

Kurbelwelle als Antriebswelle, und einer Kupplung, die durch eine Ausrückeinrichtung betätigbar und mit einem Getriebe gekoppelt ist, angeordnet.

Die Fliehkraftpendeleinrichtung 1 umfasst eine Trägerscheibe 2, die mit einer nicht näher dargestellten Verstemmverbindung 3 oder mittels Nieten oder Schrauben mit einer nicht dargestellten Nabe einer Kupplungsscheibe verbindbar ist. Die

Fliehkraftpendeleinrichtung 1 kann auch beispielsweise an einem Sekundärflansch eines Zweimassenschwungrades, an einem Einmassenschwungrad oder an einem Kupplungsgehäuse oder dergleichen angeordnet sein.

Am Außenumfang der Trägerscheibe 2 sind zwei Pendelmassen 4 angeordnet. Die Pendelmassen 4 umfassen jeweils zwei Pendelteilmassen 5a und 5b, die jeweils beiderseits der Trägerscheibe 2 angeordnet sind. Die Pendelmassen 5a und 5b der Pendelmasse 4 sind jeweils fest miteinander verbunden und verschiebbar bzw.

pendelbeweglich gegenüber der Trägerscheibe 2 gelagert. Über den Umfang der Trägerscheibe 2 können auch drei, vier, fünf oder mehr Pendelmassen 4 angeordnet sein.

In Langlöchern 8 in den Pendelteilmassen 5 sowie in Langlöchern 9 in der

Trägerscheibe 2 sind Laufrollen 10 angeordnet. Die Laufrollen 10 bilden in Verbindung mit den Langlöchern 8 in den Pendelteilmassen 5 und den Langlöchern 9 in der

Trägerscheibe 2 eine Kulissenführung für die Pendelmasse 4, die eine Bewegung der Pendelmasse 4 entlang vorgegebener Bahnen relativ zur Trägerscheibe 2

ermöglichen. Durch die Aufhängung der Pendelmassen 4 an der Trägerscheibe 2 wird sowohl die radiale Bewegung der Pendelmassen 4 gegenüber der Trägerscheibe 2 als auch gleichzeitig die Bewegung in Umfangsrichtung vorgegeben, sodass effektiv nur ein Freiheitsgrad der Pendelmasse gegenüber der Trägerscheibe 2 gegeben ist. Die Laufbahnen der Laufrollen 10 gegenüber der Trägerscheibe 2 bzw. den

Pendelmassen 4 sind so ausgelegt, dass der Schwerpunkt der Pendelmasse 4 mit einem Radius um den Abstand zu einem Mittelpunkt, der durch die Rotationsachse R gegeben ist, pendelt. Diese Bewegung erzeugt einen variablen Abstand des

Schwerpunkts zum Mittelpunkt. Das Verhältnis Radius zu Abstand ist ein Maß für die Ordnung, mit der die Pendelmasse 4 zum Schwingen angeregt werden. Bei

Abstimmung nahe oder direkt auf die Haupterregeranordnung des Antriebsstrangs erfolgt eine Reduzierung der Schwingungsamplitude über dem gesamten

Drehzahlbereich.

Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen besteht bei Fliehkraftpendeleinrichtungen 1 nach Stand der Technik die Gefahr, dass die Verbindungsbolzen 6 oder Laufrollen 10 an der Trägerscheibe 2 in ihren jeweiligen Lagerungen bzw. Langlöchern anschlagen oder dass zwei Pendelmassen 4 aneinander anschlagen. Um das Anschlagen zu dämpfen, sind beispielsweise mehrere der Verbindungsbolzen 6 mit Manschetten, die beispielsweise aus Gummi oder dergleichen gefertigt sind, versehen. Die

Manschetten dämpfen das Anschlagen der Verbindungsbolzen 6 in den Ausschnitten.

Alternativ umfasst die Fliehkraftpendeleinrichtung einen Doppelflansch, dieser umfasst zwei Fliehkraftpendelflansche, die eine Pendelmasse axial beiderseits einfassen. Während bei dem zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel die Pendelmassen jeweils Pendelteilmassen umfassen, die beiderseits des Fliehkraftpendelflansches

angeordnet sind, umfasst die Fliehkraftpendeleinrichtung mit Doppelflansch kompakte Pendelmassen, die aus mehreren Blechen bestehen können, welche miteinander verbunden sind, und von zwei Fliehkraftpendelflanschen eingefasst sind.

Zur Dämpfung des Anschlagens zweier Pendelmassen 4 aneinander sind zwischen den beiden Pendelmassen 4 Druckfedern 12 angeordnet. Die Druckfedern 12 drücken die Pendelmassen 4 in eine unbelastete Ausgangsstellung mit einem

Auslenkungswinkel der beiden Pendelmassen 4 gegenüber der Trägerscheibe 2 von 0°. Die Pendelmassen 4 weisen jeweils an in Umfangsrichtung gelegenen Stirnflächen 13 Befestigungsmittel zur Aufnahme der Druckfedern 12 auf. Die Druckfedern 12 und die Befestigungsmittel sind in Ausnehmungen 14 der Trägerscheibe 2 angeordnet. Die Ausnehmungen 14 werden radial nach außen jeweils durch einen Steg 15 der

Trägerscheibe 2 begrenzt. Die Stege 15 umfassen jeweils eine Nase 16, die sich radial nach außen erstreckt.

Die Befestigungsmittel können beispielsweise Nasen oder Vorsprünge umfassen, die in die Windungen der Druckfeder 12 an deren Federenden 20 ragen und diese quer zur Federlängsachse festlegen und können auch Vertiefungen an den Stirnflächen 13 der Pendelmassen 4 umfassen. Fig. 3 zeigt eine Einzeldarstellung zweier Pendelmassen 4 mit zwischen diesen angeordneter Druckfeder 12. An den Stirnseiten 13 der Pendelmassen 4 sind

Vertiefungen 17 als Teil der Befestigungsmittel zur Aufnahme der Federenden der Druckfedern 12 eingebracht. An einem Boden 18 der Vertiefungen 17 sind Nasen oder Vorsprünge angeordnet, die in die Federwindungen der Federenden der

Druckfedern 12 hineinragen und diese senkrecht zu einer Federachse 19 gegenüber den Pendelmassen 4 festlegen.

Die Figuren 4 und 5 zeigen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Druckfedern 12 in einer Seitenansicht. Die Druckfeder 12 gemäß Fig. 4 weist eine entlang der Federachsel 9 variable Steigung auf, die Druckfeder 12 gemäß Fig. 5 ist zur

Federmitte hin tailliert ausgeführt.

Die Druckfeder 12 gemäß Fig. 4 ist eine Schraubenfeder und umfasst

Federwindungen 21 . Die Federwindungen entstehen durch spiralförmiges Aufwickeln eines Federdrahtes. Der Federdraht weist einen über die Federlänge L konstanten Federdurchmesser d auf. Die Schraubenfeder 12 weist einen Innendurchmesser Di, einen Außendurchmesser D _A sowie einen mittleren Durchmesser D auf. Dabei gilt D _A = Di + 2 d, der Außendurchmesser entspricht der Summe aus Innendurchmesser und doppeltem Drahtdurchmesser, sowie D = Di + d oder D = D _A - d, Der mittlere

Durchmesser ist also der Mittelwert aus Außen- und Innendurchmesser,

D = 1 /2 (D _A +D|).

Die Schraubenfeder 12 weist eine Steigung s auf, der von Drahtmitte zu Drahtmitte zweier aufeinander folgender Windungen parallel zur Längsachse gemessen wird. In einem mittleren Federbereich 22 der Druckfeder 12 ist die Steigung s bei unbelasteter Druckfeder 12 größer als der Drahtdurchmesser d, sodass benachbarte Federwindungen 21 einen Abstand a voneinander aufweisen.

Die Druckfeder 12 umfasst zwei Federenden 20, an denen der Federdraht jeweils dreier Federwindungen 21 a, 21 b, 21 c aneinander anliegt, die Steigung s also gleich dem Federdurchmesser d ist. Die Anzahl der aneinander anliegenden

Federwindungen kann auch geringer oder höher sein. Beispielsweise können auch zwei benachbarte Federwindungen 21 bei unbelasteter Druckfeder 12 aneinander anliegen. Ausgehend von einem der Federenden 20 weist die sich anschließende

Federwindung eine Steigung s _m in auf. Zur Federmitte 23 hin nimmt die Steigung bis zu einem Wert s _m a _X zu. Der Federdurchmesser, also der Außendurchmesser D _A , der Innendurchmesser Di sowie der mittlere Durchmesser D, bleibt dabei konstant. Wird die Feder zusammengedrückt, so gehen durch die sich verändernde Steigung zunächst die Federwindungen 21 mit der geringsten Steigung, das sind die sich an die Federenden 20 anschließenden Federwindungen 21 , auf Block und zuletzt gehen die im Bereich der Federmitte 23 angeordneten Federwindungen 21 auf Block. Dabei verändert sich die Federkonstante, also der Faktor, mit der die Federkraft F über den Federweg s mit F=k s verknüpft ist, über den Federweg. Fig. 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Schraubenfeder 12. Dieses weist wie das zuvor dargestellte Ausführungsbeispiel Federenden 20 mit aneinander anliegenden Federwindungen auf. Der zwischen den beiden Federenden 20 angeordnete mittlere Federbereich 22 weist bei einer über die Federlänge L konstanten Steigung s einen veränderlichen Federdurchmesser D auf. Da der verwendete Federdraht über der Federlänge gleichen Durchmesser aufweist gilt die zuvor dargestellte Beziehung zwischen Außendurchmesser, Innendurchmesser und Federdicke. Die folgenden Angaben werden der Einfachheit halber allein auf den mittleren Federdurchmesser D bezogen. Der Federdurchmesser nimmt ausgehend von den Federenden 20 zur Federmitte 23 jeweils kontinuierlich ab, die Feder hat im Schnitt also die Form eines Doppelkegels. Die Differenz AD der mittleren

Durchmesser zweier nebeneinander liegender Federwindungen 21 ist zwischen den Federenden und der Federmitte konstant, es gilt in Fig. 5 also D1 -D2= AD und D2- D3= AD. Die Druckfeder 12 in Fig. 4 ist bezüglich der veränderlichen Steigung s symmetrisch zur Federmitte 23. Entsprechend ist die Druckfeder 12 in Fig. 5 bezüglich des mittleren Durchmessers D symmetrisch zur Federmitte 23.

Bezuqszeichenliste Fliehkraftpendeleinnchtung

Trägerscheibe

Steckverzahnung

Pendelmasse

, 5a, 5b Pendelteilmassen

Verbindungsbolzen

Langloch in der Pendelteilmasse

Langloch in der Trägerscheibe

10 Laufrolle

12 Druckfeder

13 Stirnfläche

14 Ausnehmungen

5 Steg

16 Nase

17 Vertiefung

18 Boden

19 Federachse

20 Federende

21 Federwindungen

22 mittlerer Federbereich

23 Federmitte

s Steigung

D Durchmesser