WO2017000941A1 - Fliehkraftpendel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel (1) mit einem um eine Drehachse (d) verdrehbar angeordneten Pendelflansch (2) und an diesem über den Umfang verteilt und mittels zumindest eines Pendellagers (6) an diesem pendelnd aufgehängten Pendelmassen (3) mit zwei beidseitig des Pendelflanschs (2) angeordneten, mittels zumindest eines den Pendelflansch (2) radial innerhalb des zumindest eines Pendellagers (6) durchgreifenden Verbindungsteils (5) verbundenen Pendelwangen (4), wobei das zumindest eine Pendellager (6) aus einer an dem zumindest einen Verbindungsteil (5) angeordneten Laufbahn (8) und einer zu dieser komplementären, an dem Pendelflansch (2) angeordneten Laufbahn (7) sowie einer auf diesen Laufbahnen(7, 8) abwälzenden und axial durch die Pendelwangen (4) gesicherten Rolle (9) gebildet ist. Um den Wirkungsgrad des Fliehkraftpendels (1) bei vorgegebener Schwingungsordnung zu erhöhen, weisen die Stirnseiten (10) der Rolle (9) gegenüber den Pendelwangen (4) eine reibwertmindernde Kontaktfläche (13) auf.

Description

Fliehkraftpendel

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelflansch und an diesem über den Umfang verteilt und mittels zumindest eines Pendellagers an diesem pendelnd aufgehängten Pendelmassen mit zwei beidseitig des Pendelflanschs angeordneten, mittels zumindest eines den Pendelflansch radial innerhalb des zumindest eines Pendellagers durchgreifenden Ver- bindungsteils verbundenen Pendelwangen, wobei das zumindest eine Pendellager aus einer an dem zumindest einen Verbindungsteil angeordneten Laufbahn und einer zu dieser komplementären, an dem Pendelflansch angeordneten Laufbahn sowie einer auf diesen Laufbahnen abwälzenden und axial durch die Pendelwangen gesicherten Rolle gebildet ist.

Fliehkraftpendel dienen der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation und werden insbesondere in Antriebssträngen mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine eingesetzt. Die Drehschwingungsisolierung erfolgt, indem im Fliehkraftfeld pendelnd an einem Pendelflansch aufgehängte Pendelmassen zwischenzeitlich von Drehmomentspitzen eingetragene Energie als potentielle Energie speichern und da- nach wieder an den Antriebsstrang abgeben. Dabei sind Fliehkraftpendel aufgrund der Pendelbewegung der Pendelmassen, deren Schwingwinkel, deren Masse und dergleichen auf eine oder mehrere Schwingungsordnungen der Schwingungserregerquelle, beispielsweise eine drehschwingungsbehaftete Brennkraftmaschine abgestimmt. Aufgrund von Reibung oder Anschlägen der Pendelmassen kann diese Schwingungs- Ordnung gestört werden, so dass der Wirkungsgrad des Fliehkraftpendels abnimmt. Ein Fliehkraftpendel kann - wie beispielsweise aus WO2014/082629 A1 bekannt - an einem Einmassenschwungrad, beispielsweise einem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad vorgesehen sein. Wie beispielsweise aus den Druckschriften

WO2014/023303 A1 und DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift WO2014/1 14 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein. Beispielsweise können - wie aus der DE 10 2014 1 10 233 A1 bekannt - einteilige Pendelmassen mit zwei beidseitig des Pendelflanschs angeordneten Pendelwangen vorgesehen sein. Die beiden Pendelwangen sind mittels zwei in Umfangs- richtung beabstandeten, radial innerhalb von zwei Pendellagern den Pendelflansch durchgreifenden Verbindungsteilen miteinander verbunden, wobei die Pendellager aus einer an den Verbindungsteilen angeordneten Laufbahn und einer zu dieser kom- plementären, an dem Pendelflansch angeordneten Laufbahn sowie einer auf diesen Laufbahnen abwälzenden und axial durch die Pendelwangen gesicherten Rolle gebildet ist.

Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Fliehkraftpendels. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung den Wirkungsgrad eines Fliehkraftpendels bei vorgegebener Schwingungsordnung zu erhöhen. Insbesondere soll die Reibung der Pendellager gegenüber den Pendelwangen verringert werden.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder. Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel ist insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und kann separat als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger eingesetzt werden. Alternativ kann das Fliehkraftpendel in ein weiteres Aggregat des Antriebsstrangs integriert sein, beispielsweise ein- und/oder ausgangs- seitig in einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise in ein Zweimassenschwung- rad, in eine Kupplungsscheibe, in eine Reibungskupplung, in einen hydrodynannischen Drehmomentwandler, an einen Rotor einer Elektromaschine oder dergleichen. Bei Anordnung des Fliehkraftpendels in Verbindung mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler kann das Fliehkraftpendel innerhalb oder außerhalb eines Wandler- gehäuses untergebracht sein, also nass oder trocken betrieben werden. Beispielsweise kann der Pendelflansch des Fliehkraftpendels an einem Eingangsteil und/oder einem Ausgangsteil eines Drehschwingungsdämpfers einer Wandlerüberbrückungs- kupplung, beispielsweise einem sogenannten Lock-Up-Dämpfer angeordnet sein. An dem Pendelflansch sind zumindest zwei, bevorzugt zwischen zwei und sechs über den Umfang verteilte, mithilfe von zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Rollen verlagerbare Pendelmassen angeordnet. Der um die Drehachse drehende Pendelflansch nimmt die Pendelmassen an den Pendellagern mit den Rollen entlang eines Schwingwinkels pendelfähig auf. Die Pendelmassen enthalten beidseitig des Pendelflanschs angeordnete Pendelwangen, die mittels eines oder mehrerer Verbin- dungsteile verbunden sind. In vorteilhafter Weise sind die Pendelmassen einteilig aus Blech hergestellt, beispielsweise gestanzt und an den Verbindungsteilen, bevorzugt zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Verbindungsteilen umgelegt, so dass sich ein U-förmiger Querschnitt ergibt. Die Verbindungsteile können den Pendelflansch in gebauter Ausführung der Pendelmassen an geschlossenen Ausnehmungen durchgrei- fen oder übergreifen den Pendelflansch insbesondere in einteiliger Ausführung der Pendelmassen. Die Verbindungsteile bilden in vorteilhafter Weise die pendelmassen- seitigen Laufbahnen der Pendellager. Radial gegenüber sind an dem Pendelflansch entsprechende komplementäre Laufbahnen ausgebildet. Auf den Laufbahnen rollt un- ter Bildung eines Pendellagers jeweils eine Rolle ab, so dass unter Fliehkrafteinwir- kung des drehenden Pendelflanschs eine pendelfähige Aufnahme der Pendelmassen gegenüber dem Pendelflansch vorgesehen ist.

Die Rollen wälzen jeweils auf Laufbahnen mit vorgegebenen Formkurven ab, die komplementär zueinander in den Pendelmassen und in dem Pendelflansch vorgese- hen sind. Durch die Form der Formkurven der Laufbahnen wird dabei die Pendelbahn wie Pendelschwingung einer Pendelmasse vorgegeben, beispielsweise eine Pendelschwingung in Freiform oder eine Pendelschwingung entsprechend einer bifilar an parallel oder trapezförmig an dem Pendelmassenträger aufgehängten Pendelmasseneinheit. Durch entsprechende Auslegung dieser Formkurven, des Schwingwinkels der Pendelmassen und deren Masse sowie weiteren Kenngrößen wird die Schwingungsordnung des Fliehkraftpendels festgelegt. Desweiteren können Anschlagpuffer zur Begrenzung des Schwingwinkels und harter Anschläge der Pendelmassen an dem Pendelflansch, Einrichtungen, beispielsweise radial innerhalb der Pendelmassen angeordnete Puffer oder Energiespeicher, die ein Herabfallen von über der Drehachse angeordneten Pendelmassen bei nicht ausreichender Fliehkraft nach radial innen verhindern, und dergleichen vorgesehen sein.

Um den Wirkungsgrad des Fliehkraftpendels, insbesondere die Reibsituation der Pendellager und speziell die Reibsituation der gegenüber den Pendelmassen drehenden Rollen zu verbessern, weisen die Stirnseiten der Rollen gegenüber den Pendel- wangen eine die Reibung vermindernde Kontaktfläche auf. Hierdurch kann

insbesondere neben einer Verbesserung des Wirkungsgrads des Fliehkraftpendels der Verschleiß der Rollen und/oder der Pendelwangen verringert werden. Die

Reibwertverringerung zwischen Rollen und Pendelwangen kann durch Verringerung der Reibflächen zwischen diesen und/oder durch Verringerung des Reibwerts erfolgen. Beispielsweise können Kontaktflächen der Pendelwangen zu den Rollen und/oder die Stirnseiten der Rollen entsprechend oberflächenbehandelt,

beispielsweise poliert und/oder beschichtet sein. Je nach Reibwert beziehungsweise Reibkoeffizient der Reibpaarung Rolle/Pendelwange können die Kontaktflächen kleiner, gleich oder größer als die Querschnittsflächen der Rollen ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Kontaktfläche der Rollen insbesondere bei Verwendung derselben oder ähnlicher Materialien für Rolle und Pendelmasse, beispielsweise Stahl, gegenüber den Pendelwangen kleiner als eine Querschnittsfläche der Rolle axial zwischen den Kontaktflächen ausgebildet sein. Allein durch die geringere Kontaktfläche bis hin zu einem Punktkontakt kann die Reibfläche der Rollen gegenüber den Pendelwangen verringert werden.

Beispielsweise können an den Stirnseiten der Rollen ballige, bevorzugt kuppenförmi- ge, axial ausgerichtete Erhebungen angeordnet sein. Alternativ können an den Stirnseiten der Rollen spitzige, beispielsweise kegelförmige, an deren axialen Spitzen die Kontaktflächen aufweisende Erhebungen vorgesehen sein. Die Erhebungen können einteilig an die Rollen beispielsweise spanend oder formend angearbeitet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Rollen zumindest eine, bevorzugt eine durch die Mittelachse verlaufende Verbindungsöffnung der Stirnseiten aufweisen, in die axial fest reibwertmindernde Reibkörper eingebracht sind. Alternativ können an den Stirnseiten entsprechende Sacklöcher vorgesehen sein. Die Reibkörper können als Clipse mit entsprechenden Stiften ausgebildet sein. Die Stifte können in die Öffnungen eingepresst oder eingeklebt sein. Die Kontaktflächen der Clipse können insbesondere bei Verwendung von Kunststoffclipsen klein, gleich oder größer als die Querschnittsfläche der Rollen sein. Alternativ zur Einbringung der Reibkörper in stirnseitige Öffnungen können diese flächig mit den Stirnseiten verbunden, beispielsweise verklebt sein. Alternativ können die Reibkörper unabhängig von der Gestalt der Kontaktflächen der Rollen an den Pendelmassen beispielsweise als Reibscheiben angeordnet sein.

Die an den Rollen oder an den Pendelwangen aufgenommenen Reibkörper bilden mit ihrem Reibpartner eine Reibpaarung mit vermindertem Reibwert. Hierzu können die Reibkörper beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Alternativ können die Reibkörper aus Stahl hergestellt sein.

Die Rollen können gegenüber den Pendelwangen im Wesentlichen kontaktlos ange- ordnet sein. Insbesondere aus Toleranzgründen können die Rollen gegenüber den Pendelwangen ein Axialspiel aufweisen.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 ein Fliehkraftpendel mit Rollen mit kuppenförmigen Kontaktflächen in schematischer Teilschnittdarstellung,

Figur 2 ein Fliehkraftpendel mit Rollen mit pyramidenförmigen Kontaktflächen in schematischer Teilschnittdarstellung,

Figur 3 ein Fliehkraftpendel mit Rollen mit stirnseitig aus Clipsen gebildeten Kontaktflächen in schematischer Teilschnittdarstellung und

Figur 4 ein Fliehkraftpendel mit gegenüber dem Fliehkraftpendel der Figur 3 abwandelten Clipsen.

Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung den oberen Teil des um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Fliehkraftpendels 1 im Schnitt. An dem Pendelflansch 2 sind über den Umfang verteilt die Pendelmassen 3 im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelflanschs 2 pendelfähig aufgenommen. Die Pendelmassen sind einteilig aus den beiden an den Seitenflächen des Pendelflanschs 2 angeordneten Pendelwangen 4 und den Verbindungsteilen 5 gebildet. Die Pendelwangen 4 und bevorzugt zwei in Umfangsrichtung beabstandete Verbindungsteile 5 sind einteilig aus Blech hergestellt und entsprechen U-förmig umgeformt ausgebildet.

Die Pendelmassen 3 sind an dem Pendelflansch mittels der Pendellager 6 pendelnd beziehungsweise pendelfähig aufgenommen. Bevorzugt sind zwischen dem Pendelflansch 2 und jeweils einer Pendelmasse 3 zwei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager 6 vorgesehen. Die Pendellager 6 sind aus den im Pendelflansch 2 ausgebildeten, bogenförmigen Laufbahnen 7 und den in den Verbindungsteilen 5 der Pendelmassen ausgebildeten komplementär zu den Laufbahnen 7 gebogenen Laufbahnen 8 und den auf diesen abwälzenden Rollen 9 gebildet. Die Rollen 9 sind axial gesichert zwischen den Pendelwangen 4 aufgenommen. Die Stirnseiten 10 der Rollen 9 weisen axial erhabene Erhebungen 1 1 auf, die in Form von Kuppen 12 ausgebildet sind, deren Kontaktflächen 13 gegenüber dem Querschnitt der Rollen 9 an den Laufbahnen 7, 8 verringert sind. Durch die geringe Fläche der Kontaktflächen 13 verringert sich bei Kontakt der Rollen 9 mit den Pendelwangen 4 der Reibwert unabhängig von den flächenunabhängigen, durch die verwendeten Materialien vorgegebenen Reibwerten.

Die Figur 2 zeigt das ähnlich zu dem Fliehkraftpendel 1 der Figur 1 ausgebildete Fliehkraftpendel 1 a mit dem Pendelflansch 2a und der Pendelmasse 3a in derselben Darstellung. Im Unterschied zu diesem weist das Fliehkraftpendel 1 a Rollen 9a auf, deren axiale Erhebungen 1 1 a pyramidenförmig mit den Pendelwangen 4a zuweisenden Spitzen 12a ausgebildet sind, so dass die Kontaktfläche 13a zu den Pendelwangen 4a im Wesentlichen auf einen Punktkontakt beschränkt bleibt.

Die Figur 3 zeigt das ähnlich zu den Fliehkraftpendeln 1 , 1 a der Figuren 1 und 2 aus- gebildete Fliehkraftpendel 1 b mit dem Pendelflansch 2b und den Pendelmassen 3b in derselben Darstellung. Im Unterschied zu diesen weisen die Rollen 9b die Verbindungsöffnung 14b zwischen den Stirnseiten 10b auf. In die Verbindungsöffnung 14b sind an jeder Stirnseite 10b Stifte 16b der Clipse 15b eingebracht, beispielsweise ein- gepresst. Die Clipse 15b enthalten axiale Erhebungen 1 1 b, deren Kontaktflächen 13b flächig einen Reibkontakt mit den Pendelwangen 4b ausbilden können. Die Kontaktflächen 13b sind dabei kleiner als die Querschnittsfläche der Rollen 9b ausgebildet. Desweiteren können die Clipse 15b aus einem Material, beispielsweise Kunststoff mit einem geringeren Reibwert als die Pendelwangen 4b oder Stahl hergestellt sein.

Die Figur 4 zeigt das dem Fliehkraftpendel 1 b der Figur 3 ähnliche Fliehkraftpendel 1 c in derselben Darstellung mit dem Pendelflansch 2c und den Pendelmassen 3c. Im Unterschied zu diesen sind an den Clipsen 15c zu den Erhebungen 1 1 c zusätzliche, axial erweiterte Kuppen 12c, die die Kontaktflächen 13c zu den Pendelwangen 4c zusätzlich verringern, vorgesehen. Es versteht sich, dass die Kuppen 12c jeweils durch einen Schließ- und Setzkopf eines durch die Verbindungsöffnung 14c vernieteten Niets hergestellt sein können. Desweiteren versteht sich, dass die Clipse 15c aus Kunststoff oder Stahl hergestellt sein können.

Wie in Figur 3 exemplarisch gezeigt, kann an den Fliehkraftpendeln 1 , 1 a, 1 b, 1 c der Figuren 1 bis 4 ein Axialspiel 17b zwischen den Kontaktflächen 13, 13a, 13b, 13c und den Pendelwangen 4, 4a, 4b, 4c vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste Fliehkraftpendel

a Fliehkraftpendel

b Fliehkraftpendel

c Fliehkraftpendel

Pendelflansch

a Pendelflansch

b Pendelflansch

c Pendelflansch

Pendelmasse

a Pendelmasse

b Pendelmasse

c Pendelmasse

Pendelwange

a Pendelwange

b Pendelwange

c Pendelwange

Verbindungsteil

Pendellager

Laufbahn

Laufbahn

Rolle

a Rolle

b Rolle

0 Stirnseite

0b Stirnseite

1 Erhebung

1 a Erhebung

1 b Erhebung

1 c Erhebung

2 Kuppe a Spitze

c Kuppe

Kontaktflächea Kontaktflächeb Kontaktflächec Kontaktflächeb Verbindungsöffnungc Verbindungsöffnungb Clips

c Clips

b Stift

b Axialspiel

Drehachse

Claims

Patentansprüche

1 . Fliehkraftpendel (1 , 1 a, 1 b, 1 c) mit einem um eine Drehachse (d) verdrehbar angeordneten Pendelflansch (2, 2a, 2b, 2c) und an diesem über den Umfang verteilt und mittels zumindest eines Pendellagers (6) an diesem pendelnd aufgehängten Pendelmassen (3, 3a, 3b, 3c) mit zwei beidseitig des Pendel- flanschs (2, 2a, 2b, 2c) angeordneten, mittels zumindest eines den Pendelflansch (2, 2a, 2b, 2c) radial innerhalb des zumindest eines Pendellagers (6) durchgreifenden Verbindungsteils (5) verbundenen Pendelwangen (4, 4a, 4b, 4c), wobei das zumindest eine Pendellager (6) aus einer an dem zumindest einen Verbindungsteil (5) angeordneten Laufbahn (8) und einer zu dieser komplementären, an dem Pendelflansch (2, 2a, 2b, 2c) angeordneten Laufbahn (7) sowie einer auf diesen Laufbahnen (7, 8) abwälzenden und axial durch die Pendelwangen (4, 4a, 4b, 4c) gesicherten Rolle (9, 9a, 9b) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (10, 10b) der Rolle (9, 9a, 9b) gegenüber den Pendelwangen (4, 4a, 4b, 4c) eine reibwertmindernde Kontaktfläche (13, 13a, 13b, 13c) aufweisen.

2. Fliehkraftpendel (1 , 1 a, 1 b, 1 c) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (13, 13a, 13b, 13c) kleiner als eine Querschnittsfläche der Rolle (9, 9a, 9b) axial zwischen den Kontaktflächen (13, 13a, 13b, 13c) ausgebildet ist.

3. Fliehkraftpendel (1 , 1 c) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten (10) der Rolle (9) ballige, bevorzugt kuppenförmige, axial ausgerichtete Erhebungen (1 1 , 1 1 c) angeordnet sind.

4. Fliehkraftpendel (1 a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten der Rollen (9a) kegelförmige, an deren axialen Spitzen (12a) die Kontaktflächen (13a) aufweisende Erhebungen (1 1 a) vorgesehen sind.

5. Fliehkraftpendel (1 , 1 a) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (1 1 , 1 1 a) einteilig an die Rollen (9, 9a) angearbeitet sind.

6. Fliehkraftpendel (1 b, 1 c) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (9b) zumindest eine, bevorzugt eine durch die Mittelachse verlaufende Verbindungsöffnung (14b, 14c) der Stirnseiten (10b) aufweist, in die axial fest reibwertmindernde Reibkörper, bevorzugt als Clipse (15b,

15c) eingebracht sind.

7. Fliehkraftpendel (1 b, 1 c) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkörper aus Kunststoff hergestellt sind.

8. Fliehkraftpendel (1 b, 1 c) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkörper aus Stahl hergestellt sind.

9. Fliehkraftpendel (1 b, 1 c) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkörper in die Verbindungsöffnung (14b, 14c) eingepresst sind.

10. Fliehkraftpendel (1 , 1 a, 1 b, 1 c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (9, 9a, 9b) gegenüber den Pendelwangen (4, 4a,

4b, 4c) Axialspiel (17b) aufweist.