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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendellagerrolle zum Einsetzen in einen zur Rotation ausgelegten Trägerkörper, wie einer Scheibe oder einem (Fliehkraftpendel-) Flansch, für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Oberfläche der Fliehkraftpendellagerrolle einen Pendelmassenlagerbereich zum Lagern einer Pendelmasse besitzt, der von zumindest einem Trägerkörperkontaktbereich zum Kontaktieren des Trägerkörpers axial beabstandet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Fliehkraftpendel zur Reduzierung von Torsionsschwingungen, mit zumindest einer Fliehkraftpendellagerrolle, die in zumindest einen scheibenartigen Trägerkörper eingesetzt ist, mit zumindest einer Pendelmasse, die an dem zumindest einen Trägerkörper über die zumindest eine Fliehkraftpendellagerrolle so angebracht ist, dass die zumindest eine Pendelmasse relativ zu dem zumindest einen Trägerkörper entlang einer vorgegebenen Pendelbahn beweglich ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplungsscheibe, an der ein solches Fliehkraftpendel befestigt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fertigstellen einer solchen Fliehkraftpendellagerrolle.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Fliehkraftpendel zur Reduzierung von Torsionsschwingungen bekannt. Zum Beispiel offenbart die
DE 10 2012 212 964 A1 ein Fliehkraftpendel zur drehzahlabhängigen Drehschwingungsdämpfung innerhalb einer Reibungskupplung oder einer anderen Drehmomentübertragungseinrichtung, mit mindestens einer Pendelmasse, zylinderartigen Führungsrollen und mindestens einer Führungseinrichtung, die zwei Führungsflächen bildet, entlang der die mindestens eine Pendelmasse mittels einer Kulissenführung und der Führungsrollen beweglich geführt wird, wobei die Pendelmasse und die Führungseinrichtung zwei Arten von Einheiten des Fliehkraftpendels bilden, von denen zumindest die eine Art ein Blechpaket aufweist, das als Blechstapel mit mindestens einem inneren Blech und zwei den Blechstapel auf der einen und der anderen Seite abschließenden äußeren Blechen ausgebildet ist und die Einheit der anderen Art die Einheit der einen Art auf Seiten der beiden äußeren Bleche beidseitig übergreift.
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Auch offenbart die
DE 10 2016 216 935 A1 eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Pendelmasse, die an mindestens einer Trägerscheibe angeordnet ist und entlang einer vorgegebenen Pendelbahn eine Relativbewegung zu der Trägerscheibe ausführen kann, wobei zumindest zwischen einer der Pendelmassen und einer der Trägerscheiben ein flaches Gleitelement angeordnet ist.
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Ferner offenbart die
WO 2012/079557 A1 ein Fliehkraftpendel mit einem Trägerflansch und zumindest einer Pendelmasse, die gegenüber dem Trägerflansch mittels auf Laufbahnen von im Trägerflansch und in den Pendelmassen vorgesehen Ausschnitten abwälzenden Wälzkörpern in Umfangsrichtung und radial begrenzt verschwenkbar angeordnet ist, wobei die zumindest eine Pendelmasse während einer Auslenkung gegenüber dem Trägerflansch unter Verdrehung um einen eigenen Massenschwerpunkt in den Laufbahnen geführt ist.
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Bei den bekannten Fliehkraftpendeln werden also üblicherweise wenigstens eine Pendelmasse eingesetzt, die über (Führungs-)Rollen an einem oder zwei Trägerelementen, wie beispielsweise einem Fliehkraftpendel-Flansch (FKP-Flansch), entlang von Laufbahnen geführt werden. Dadurch kann/können die Pendelmasse/n im Feld der Zentrifugalbeschleunigung durch Drehmomentschwankungen einer Antriebsmaschine angeregte Schwingungen entlang ihrer Laufbahn/en ausführen, durch die einer Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen wird und zu passenden Zeiten Energie zugeführt wird. Somit kommt es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung, so dass das Fliehkraftpendel als ein Tilger wirkt. Eine Tilgerwirkung des Fliehkraftpendels kann über den gesamten Frequenzbereich erwirkt werden, da sowohl eine Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch eine Erregerschwingungsfrequenz proportional zu Drehzahl sind, also mit steigender Drehzahl ansteigen.
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Nachteilig an den bisher bekannten Lösungen ist es jedoch, dass die beispielsweise durch Drehen hergestellten (Führungs-)Rollen aus 16MnCr5 oder ähnlichen Werkstoffen hergestellt sind und dadurch eine niedrige Härte und somit eine niedrige Verschleißresistenz aufweisen. Selbst bei wärmebehandelten Rollen, die beispielsweise einsatzgehärtet sind, bildet sich lediglich im Randbereich der Rolle eine Härtezone aus, die jedoch keine ausreichende Verschleißresistenz besitzt.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll eine Rolle zum Einsatz in einem Fliehkraftpendel, die besonders gute Verschleißeigenschaften aufweist und zugleich mit verhältnismäßig niedrigem Aufwand und vergleichsweise geringen Kosten hergestellt werden kann. Ferner sollen ein Fliehkraftpendel mit einer solchen Rolle, sowie eine Kupplung mit einer durch ein Fliehkraftpendel schwingungsgedämpften Kupplungsscheibe sowie ein Verfahren zum Fertigstellen einer solchen Rolle bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fliehkraftpendellagerrolle einen Werkstoff mit einem Kohlenstoff-Gehalt von mindestens 0,9% enthält, vorzugsweise zu mindestens 90%, weiter bevorzugt vollständig, daraus besteht. Bevorzugterweise enthält der Werkstoff ein Kohlenstoff-Gehalt von maximal 2%.
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Dies hat den Vorteil, dass sich so besonders günstige Eigenschaften durch Wärmebehandlungen oder dergleichen hinsichtlich einer Verschleißbeständigkeit erzielen lassen. Außerdem wird so ein härtbarer Wälzlagerstahl bereitgestellt, dessen Kosten verhältnismäßig gering sind und dessen Gefüge gleichzeitig zu Martensit gewandelt werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Fliehkraftpendellagerrolle durchgehärtet ist. Das heißt, dass der Vorgang eines martensitischen Härtens über den gesamten Materialquerschnitt erfolgt ist. Dadurch wird also nicht nur an den Randschichten der Fliehkraftpendellagerrolle eine große Härte und hohe Festigkeit und damit hohe Verschleißbeständigkeit erreicht, sondern über den gesamten Materialquerschnitt der Fliehkraftpendellagerrolle.
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Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Fliehkraftpendellagerrolle aus dem Werkstoff 100Cr6 (1.3505), spezifiziert nach DIN EN ISO 683-17, hergestellt ist. Die Fliehkraftpendellagerrolle kann auch aus einem vergleichbaren Stahl aus der Gruppe der durchhärtenden Stähle hergestellt sein. Durch die definierte Werkstoffauswahl und anschließende gezielte Wärmebehandlung kann so ein Härtebereich erzeugt werden, um die durchgehärtete Fliehkraftpendellagerrolle mit einer für ihre Verwendung in einem Fliehkraftpendel benötigten, sehr hohen Verschleißresistenz zu versehen.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn die Fliehkraftpendellagerrolle eine definierte Härte besitzt, die vorzugsweise über den gesamten Materialquerschnitt der Fliehkraftpendellagerrolle größer als 750 HV10 ist. Weiter bevorzugt beträgt die Härte 890 HV10 ± 10%. Dadurch wird eine ausreichende Beständigkeit über den gesamten Materialquerschnitt der Fliehkraftpendellagerrolle bereitgestellt.
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Zusätzlich zeichnet sich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass die Fliehkraftpendellagerrolle oberflächenbeschichtet ist, etwa im Bereich der Oberfläche im Pendelmassenlagerbereich und/oder im Bereich der Oberfläche im Trägerkörperkontaktbereich. Somit kann die Oberfläche, die besonders hohen Kräften ausgesetzt ist, noch verschleißfester ausgestaltet werden.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Fliehkraftpendellagerrolle zumindest einen Radialvorsprung aufweist, der den Pendelmassenlagerbereich von dem Trägerkörperkontaktbereich in Axialrichtung trennt. Somit wird eine Position der Pendelmasse relativ zu dem Trägerkörper in Axialrichtung festgelegt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Fliehkraftpendel zur Reduzierung von Torsionsschwingungen gelöst, mit zumindest einer Fliehkraftpendellagerrolle, die in zumindest einen scheibenartigen Trägerkörper eingesetzt ist, mit zumindest einer Pendelmasse, die an dem zumindest einen Trägerkörper über die zumindest eine Fliehkraftpendellagerrolle so angebracht ist, dass die zumindest eine Pendelmasse relativ zu dem zumindest einen Trägerkörper entlang einer vorgegebenen Pendelbahn beweglich ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Fliehkraftpendel bereitgestellt, das durch die relativ verschiebliche Lagerung der Pendelmassen relativ zu dem Trägerkörper Torsionsschwingungen reduzieren kann und gleichzeitig durch die hohe Verschleißfestigkeit der am stärksten beanspruchten Fliehkraftpendellagerrolle eine verlängerte Lebensdauer besitzt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gelöst, mit einer Kupplungsscheibe, an der ein Fliehkraftpendel befestigt ist. Dadurch werden in einfacher Weise Drehmomentschwingungen der Kupplungsscheibe gedämpft, so dass die Kupplungsscheibe und die damit verbundenen Bauteil weniger stark beansprucht werden und eine zuverlässige Drehmomentübertragung durch die torsionsgedämpfte Kupplungsscheibe sichergestellt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Fertigstellen einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendellagerrolle gelöst, wobei die Fliehkraftpendellagerrolle durchgehärtet wird. Insbesondere wird die Fliehkraftpendellagerrolle durch Drehen hergestellt. Anschließend wird die Fliehkraftpendellagerrolle in einer Wärmebehandlung gezielt gehärtet. Bei der Wärmebehandlung wird der Werkstoff der Fliehkraftpendellagerrolle gezielt durch Wärmeeinbringung auf eine Temperatur oberhalb einer Austenitisierungstemperatur gebracht; dann wird der Werkstoff in einem geeigneten Medium definiert abgeschreckt, so dass der gesamte Werkstoff bzw. die gesamte Fliehkraftpendellagerrolle eine Gefügeumwandlung erfährt. Es ist also das Ziel, ein möglichst hartes Gefüge, also Martensit, herzustellen. Optional kann die Wärmebehandlung durch einen Anlassvorgang abgeschlossen werden.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Fliehkraftpendellagerrolle, zusätzlich zu der Wärmebehandlung durch Härten und Anlassen, carbonitriert wird. Dabei wird also Kohlenstoff gezielt in die Oberfläche der Fliehkraftpendellagerrolle eindiffundiert.
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Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die Fliehkraftpendellagerrolle (nach der Wärmebehandlung) einer Oberflächenbeschichtung unterzogen wird. Dadurch kann beispielsweise eine verschleißreduzierende Beschichtung auf die gehärtete Fliehkraftpendellagerrolle aufgebracht werden, so dass die Verschließfestigkeit zusätzlich erhöht wird.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung unter anderem einen Zusammenbau aus einer Kupplungsscheibe und einem Fliehkraftpendel, wobei das Fliehkraftpendel an der Kupplungsscheibe befestigt ist. Das Fliehkraftpendel kann beispielsweise in axialer Richtung innerhalb des Bauraums der Kupplung angeordnet und drehfest mit der Kupplungsscheibe über die Getriebeeingangswelle verbunden sein. Erfindungsgemäß werden in dem Fliehkraftpendel durchgehärtete Rollen zum Führen von Pendelmassen eingesetzt, deren Kohlenstoff-Gehalt größer als 0,9% ist. Dadurch wird der Verschleiß verringert.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Halbschnitt eines Fliehkraftpendels mit einer Fliehkraftpendellagerrolle,
- 2 eine Längsschnittdarstellung des Fliehkraftpendels, und
- 3 einen Halbschnitt der Fliehkraftpendellagerrolle.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine Fliehkraftpendellagerrolle 1, die an ihren beiden Enden jeweils in einen Trägerkörper 2 eingesetzt ist. Eine Oberfläche der Fliehkraftpendellagerrolle 1 weist dabei einen Pendelmassenlagerbereich 3 (dargestellt in 2 und 3) zum Lagern einer Pendelmasse 4 sowie einen Trägerkörperkontaktbereich 5 (dargestellt in 2 und 3) zum Kontaktieren des Trägerkörpers 2 auf. Ein in 1 dargestelltes Fliehkraftpendel 6 weist drei der Pendelmassen 4 auf, die jeweils über zwei der Fliehkraftpendellagerrollen 1 in den zwei Trägerkörpern 2 gelagert sind. Dabei sind die Fliehkraftpendellagerrollen 1 drehbar relativ zu den Trägerkörpern 2 sowie zu den Pendelmassen 4 angeordnet. Fliehkraftpendel an sich sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die Pendelmassen 4 sind gleichmäßig über den Umfang der Trägerkörper 2 verteilt angeordnet. Die Pendelmassen 4 weisen eine als Durchgangsloch ausgebildete Aussparung 7 auf, durch die eine Pendelbahn definiert wird, entlang derer die Pendelmassen 4 relativ zu den Trägerkörpern 2 beweglich sind. Die Aussparung 7 ist im Querschnitt achssymmetrisch ausgebildet und wird durch zwei gleichartig ausgebildete C-förmige Schenkel gebildet. Dabei sind die Fliehkraftpendellagerrollen 1 jeweils in einem der Schenkel der Aussparung 7 angeordnet.
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2 zeigt eine Darstellung eines Längsschnitts des Fliehkraftpendels 6, wobei der Schnitt durch die Fliehkraftpendellagerrolle 1 verläuft. Die beiden Trägerkörper 2 sind axial zueinander beabstandet angeordnet. In Axialrichtung zwischen den beiden Trägerkörpern 2 ist die Pendelmasse 4 auf der Fliehkraftpendellagerrolle 1 angeordnet. Die Pendelmasse 4 steht in Radialrichtung weiter hervor als die beiden Trägerkörper 2.
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Die beiden Trägerkörperkontaktbereiche 5 der Fliehkraftpendellagerrolle 1 sind von dem Pendelmassenlagerbereich 3 der Fliehkraftpendellagerrolle 1 durch jeweils einen Radialvorsprung 8 getrennt, wobei die Radialvorsprünge 8 durchgehend umlaufend ausgebildet sind. Die Fliehkraftpendellagerrolle 1 ist rotationssymmetrisch und achssymmetrisch ausgebildet.
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Der Pendelmassenlagerbereich 3 der Fliehkraftpendellagerrolle 1 sowie die beiden Trägerkörperkontaktbereiche 5 sind jeweils zylindermantelflächenförmig ausgebildet und können eine Oberflächenbeschichtung aufweisen.
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3 zeigt einen Halbschnitt der Fliehkraftpendellagerrolle 1. Dabei weist die Fliehkraftpendellagerrolle 1 über den gesamten Materialquerschnitt eine im Wesentlichen konstante, definierte Härte auf. Die Härte der Fliehkraftpendellagerrolle 1 ist größer als 750 HV10, insbesondere größer als 750 + 140 HV10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendellagerrolle
- 2
- Trägerkörper
- 3
- Pendelmassenlagerbereich
- 4
- Pendelmasse
- 5
- Trägerkörperkontaktbereich
- 6
- Fliehkraftpendel
- 7
- Aussparung
- 8
- Radialvorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012212964 A1 [0002]
- DE 102016216935 A1 [0003]
- WO 2012/079557 A1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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