DE102014224812A1

DE102014224812A1 - Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102014224812A1
Application number: DE102014224812.4A
Authority: DE
Inventors: Ildar Achmetschin; Mikhail Gvozdev
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit Wälzkörpern, die in Pendelbahnen geführt sind, die in einem Pendelmassenträger und in mindestens einer Pendelmasse vorgesehen sind, die aus einer Neutrallage pendelartig auslenkbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Fliehkraftpendel einen definierten Freiwinkel aus der Neutrallage aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit Wälzkörpern, die in Pendelbahnen geführt sind, die in einem Pendelmassenträger und in mindestens einer Pendelmasse vorgesehen sind, die aus einer Neutrallage pendelartig auslenkbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Fliehkraftpendels. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und mit einem derartigen Fliehkraftpendel.
Gattungsgemäße Fliehkraftpendel sind aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2010 005 599 A1 , DE 10 2013 208 430 A1 und DE 10 2013 212 272 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen unerwünschten Verschleiß im Betrieb eines Fliehkraftpendels mit Wälzkörpern, die in Pendelbahnen geführt sind, die in einem Pendelmassenträger und in mindestens einer Pendelmasse vorgesehen sind, die aus einer Neutrallage pendelartig auslenkbar ist, zu reduzieren.
Die Aufgabe ist bei einem Fliehkraftpendel mit Wälzkörpern, die in Pendelbahnen geführt sind, die in einem Pendelmassenträger und in mindestens einer Pendelmasse vorgesehen sind, die aus einer Neutrallage pendelartig auslenkbar ist, dadurch gelöst, dass das Fliehkraftpendel einen definierten Freiwinkel aus der Neutrallage aufweist. Freiwinkel bedeutet, dass sich die mindestens eine Pendelmasse innerhalb des definierten Freiwinkels relativ zu dem Pendelmassenträger frei bewegen kann. Der definierte Freiwinkel hat sich bei im Rahmen der Erfindung durchgeführten Untersuchungen im Hinblick auf das Schwingungsverhalten des Fliehkraftpendels im Betrieb als vorteilhaft erwiesen. Durch den definierten Freiwinkel kann insbesondere ein unerwünschter Verschleiß im Betrieb des Fliehkraftpendels, insbesondere ein unerwünschtes Auftreten von sogenannten Pittings an Kontaktstellen zwischen den Wälzkörpern und den Pendelbahnen, deutlich reduziert werden. Bei dem Begriff Pitting handelt es sich um ein englisches Wort, das mit Grübchenbildung übersetzt werden kann. Pittingbildung wird bei einer tribologischen Beanspruchung durch lokales Überschreiten von Materialfestigkeiten aufgrund einer Hertz’schen Pressung zwischen den Wälzkörpern und den Pendelbahnen hervorgerufen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fliehkraftpendels ist dadurch gekennzeichnet, dass der Freiwinkel durch einen Bereich nullter Ordnung in den Pendelbahnen definiert wird. Durch diesen Freiwinkel wird sozusagen ein toter Winkelbereich geschaffen, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Auftritts von Pittings reduziert wird. Der Begriff nullte dynamische Ordnung bezieht sich auf das Schwingungsverhalten des Fliehkraftpendels im Betrieb.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fliehkraftpendels ist dadurch gekennzeichnet, dass der Freiwinkel in einem Freiwinkelbereich von maximal plus/minus fünf Grad Auslenkung aus der Neutrallage definiert ist. Größere Freiwinkel haben sich bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als unvorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fliehkraftpendels ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel zur Führung der Pendelmasse eine bifilare Rollenaufhängung aufweist. Bifilare Aufhängung bedeutet, dass die Pendelmasse, wie ein an zwei Fäden aufgehängter Pendelkörper, nur in einer Ebene schwingen kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fliehkraftpendels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmasse als Rolle ausgeführt ist. Bei dieser Ausführung wird die Pendelmasse sozusagen in die Wälzkörper integriert. Die Rolle beziehungsweise die Rollen ist beziehungsweise sind in den Pendelbahnen geführt.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Fliehkraftpendels ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass durch den definierten Freiwinkel unter Fliehkrafteinwirkung ein indifferentes Gleichgewicht erzeugt wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmasse in dem Freiwinkelbereich zufällige Positionen einnimmt. Insbesondere bei hohen Drehzahlen wird die Pendelmasse durch das indifferente Gleichgewicht zufällige Positionen einnehmen, wodurch die im Betrieb des Fliehkraftpendels zwischen den Wälzkörpern und den Pendelbahnen auftretenden hohen Kontaktkräfte über den Freiwinkelbereich und die Lebensdauer des Fliehkraftpendels gleichmäßig verteilt werden.
Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und mit einem vorab beschriebenen Fliehkraftpendel, das insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren betrieben wird. Der Antriebsstrang ist vorzugsweise in ein Kraftfahrzeug integriert.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine maximal vier Zylinder aufweist. Bei größeren Zylinderzahlen ist der erfindungsgemäße Effekt mit dem definierten Freiwinkel aus der Neutrallage nicht so stark. Bei kleineren Zylinderzahlen ist eine Verstärkung des erfindungsgemäßen Effekts zu erwarten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 ein Fliehkraftpendel im Schnitt mit zwei Pendelmassen in ihrer Neutrallage und
2 zwei kartesisches Koordinatendiagramme zur Veranschaulichung der Wirkung eines definierten Freiwinkels im Betrieb des Fliehkraftpendels aus 1.
In 1 ist ein Fliehkraftpendel 1 im Ruhezustand im Längsschnitt dargestellt. Das Fliehkraftpendel 1 umfasst einen Pendelmassenträger 3, der auch als Pendelflansch bezeichnet wird. An dem Pendelmassenträger 3 sind zwei Pendelmassen 5 und 6 mit Hilfe von Wälzkörpern 8 pendelartig angebracht.
In 1 ist nur einer der Wälzkörper 8 sichtbar. An dem Wälzkörper 8 sind Ringborde 7, 9 ausgebildet, die zwischen dem Pendelmassenträger 3 und den Pendelmassen 5, 6 angeordnet sind.
In 1 befinden sich die Pendelmassen 5, 6 in einer Neutrallage. Von der Neutrallage ausgehend wird in den Pendelbahnen 14, 15, 16 jeweils ein Winkelbereich mit einer nullten Ordnung vorgesehen.
In 2 sind zwei kartesische Koordinatendiagramme 21, 22 übereinander dargestellt, welche die erfindungsgemäße Wirkung des Freiwinkels zur Darstellung des Freiwinkels im Betrieb des Fliehkraftpendels 1 aus 1 veranschaulichen.
Das Koordinatendiagramm 21 umfasst eine x-Achse 24, auf der eine Auslenkung x in Millimetern aufgetragen ist. Auf einer y-Achse 25 des Koordinatendiagramms 21 ist eine Auslenkung y in Millimetern aufgetragen.
Eine Pendelbahn 26 umfasst in einem Freiwinkelbereich von plus/minus drei Grad einen Freiwinkel mit einem indifferenten Gleichgewicht. Eine punktierte Kreisbahn 27 dient als Referenz. Durch eine gestrichelte Kurve 28 ist ein Kreis nullter Ordnung angedeutet, der konzentrisch zu einer Motordrehachse ist. Durch eine Ellipse 29 ist der Bereich markiert, in welchem das indifferente Gleichgewicht auftritt.
Das kartesische Koordinatendiagramm 22 umfasst eine x-Achse 34, auf welcher ein Winkel phi in Grad aufgetragen ist. Auf einer y-Achse 35 des Koordinatendiagramms 22 ist die zugehörige Ordnung des Schwingungsverhaltens des Fliehkraftpendels aufgetragen. Eine Kurve 36 veranschaulicht das Schwingungsverhalten des Fliehkraftpendels im Betrieb.
Durch eine Ellipse 39 ist ein Bereich markiert, in welchem das indifferente Gleichgewicht im Betrieb des Fliehkraftpendels 1 auftritt. In dem Koordinatendiagramm 22 sieht man, dass das Fliehkraftpendel in dem Bereich 39 um den Mittelpunkt eine nullte dynamische Ordnung aufweist. Dadurch wird in diesem Bereich ein indifferentes Gleichgewicht unter hohen Fliehkräften realisiert.
Bei hohen Drehzahlen werden die Pendelmassen (5, 6 in 1) in diesem Bereich zufällige Positionen einnehmen. Dadurch werden unerwünscht hohe Kontaktkräfte zwischen den Wälzkörpern (8 in 1) und den Pendelbahnen (14, 15, 16 in 1) über den Bereich und die Lebensdauer des Fliehkraftpendels gleichmäßig verteilt.
Bezugszeichenliste

1: Fliehkraftpendel
3: Pendelmassenträger
5: Pendelmasse
6: Pendelmasse
7: Ringbord
8: Wälzkörper
9: Ringbord
14: Pendelbahn
15: Pendelbahn
16: Pendelbahn
21: kartesisches Koordinatendiagramm
22: kartesisches Koordinatendiagramm
24: x-Achse
25: y-Achse
26: Pendelbahn
27: Kreisbahn
28: Kreis nullter Ordnung
29: Ellipse
34: x-Achse
35: y-Achse
36: Kurve
39: Ellipse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010005599 A1 [0002]
DE 102013208430 A1 [0002]
DE 102013212272 A1 [0002]

Claims

Fliehkraftpendel (1) mit Wälzkörpern (8), die in Pendelbahnen (14, 15, 16) geführt sind, die in einem Pendelmassenträger (3) und in mindestens einer Pendelmasse (5, 6) vorgesehen sind, die aus einer Neutrallage pendelartig auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (1) einen definierten Freiwinkel aus der Neutrallage aufweist.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiwinkel durch einen Bereich nullter Ordnung in den Pendelbahnen (14, 15, 16) definiert wird.
Fliehkraftpendel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiwinkel in einem Freiwinkelbereich von maximal plus/minus fünf Grad Auslenkung aus der Neutrallage definiert ist.
Fliehkraftpendel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiwinkelbereich plus/minus drei Grad Auslenkung aus der Neutrallage beträgt.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (1) in dem Freiwinkelbereich um die Neutrallage eine nullte dynamische Ordnung aufweist.
Fliehkraftpendel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftpendel (1) zur Führung der Pendelmasse (5, 6) eine bifilare Rollenaufhängung aufweist.
Fliehkraftpendel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmasse (5, 6) als Rolle ausgeführt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Fliehkraftpendels (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den definierten Freiwinkel unter Fliehkrafteinwirkung ein indifferentes Gleichgewicht erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmasse (5, 6) in dem Freiwinkelbereich zufällige Positionen einnimmt.
Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und mit einem Fliehkraftpendel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das insbesondere gemäß einem Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine maximal vier Zylinder aufweist.