-
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelflansch und an diesem über den Umfang verteilt angeordnete, im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelflanschs entlang einer vorgegebenen Pendelbahn zwischen umfangsseitigen Endlagen pendelfähig aufgenommene Pendelmassen, wobei die Pendelmassen beidseitig des Pendelflanschs axial gegenüberliegende Seitenteile enthalten, die mittels jeweils eines in Ausnehmungen des Pendelflanschs aufgenommenen Mittelteils miteinander verbunden sind, zwischen dem Pendelflansch und den Pendelmassen jeweils Pendellager gebildet sind und an jedem Mittelteil jeweils ein formschlüssig im Bereich der Endlagen mit dem Pendelflansch in Reibkontakt tretender Anschlagpuffer befestigt ist.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2016 222 247 DE A1 ist ein gattungsgemäßes Fliehkraftpendel bekannt. An einem pendelflanschförmigen, um eine Drehachse verdrehbar ausgebildeten Pendelmassenträger sind über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet, die mittels Pendellagern entlang einer vorgegebenen Pendelbahn im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers begrenzt zwischen Endlagen pendelfähig an diesem aufgenommen sind. Die Pendelmassen enthalten jeweils beidseitig axial gegenüberliegende, an dem Pendelmassenträger angeordnete Seitenteile, die mittels in Ausnehmungen des Pendelmassenträgers aufgenommenen Zwischenstücken wie Mittelteilen miteinander verbunden sind. Die Pendellager sind jeweils aus radial gegenüberliegenden, in dem Pendelmassenträger und den Mittelteilen angeordneten Laufbahnen gebildet, auf denen eine Pendelrolle abwälzt. An den Stirnseiten der Seitenteile und an den Mittelteilen sind Dämpfungselemente wie Anschlagpuffer zur Begrenzung der Pendelbahn der Pendelmassen gegenüber dem Pendelmassenträger beziehungsweise der Pendelmassen gegeneinander vorgesehen. Aus der Druckschrift
DE 10 2018 131 091 A1 ist ein Fliehkraftpendel bekannt, dessen Pendelmassen jeweils einen einzigen Anschlagpuffer enthalten der im Bereich der Endlagen der Pendelmassen vor einem Anschlag in Umfangsrichtung jeweils eine tangentiale Reibung gegenüber dem Pendelmassenträger wie Pendelflansch ausbildet.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Fliehkraftpendels. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein Fliehkraftpendel mit einer robusten und langzeitfesten elastischen Endlagenbegrenzung vorzuschlagen.
-
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
-
Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel dient insbesondere in Antriebssträngen mit einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine der drehzahladaptiven Drehschwingungsisolation. Das Fliehkraftpendel kann in Verbindung mit zumindest einem weiteren und/oder zusammen mit einem oder mehreren Drehschwingungsdämpfern auf Federbasis, beispielsweise Zweimassenschwungrädern eingesetzt sein. Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel kann in einen derartigen Drehschwingungsdämpfer, in ein Einmassenschwungrad, eine Reibungskupplung, eine Doppelkupplung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler oder dergleichen integriert sein. Das Fliehkraftpendel kann nass oder trocken betrieben sein. Zumindest Teile des Fliehkraftpendels, insbesondere die scheibenförmigen Komponenten wie beispielsweise Pendelflansch, Pendelmassen mit Seitenteilen und Mittelteil können aus Blech gestanzt hergestellt sein. Der Pendelmassenträger des Fliehkraftpendels ist aus einem scheibenförmigen, um eine Drehachse verdrehbar angeordneten und drehantreibbaren Pendelflansch gebildet. An dem Pendelflansch sind über den Umfang verteilt, beispielsweise zwei bis sechs, bevorzugt zwei bis vier Pendelmassen angeordnet und entlang einer vorgegebenen, von zwei Endlagen begrenzten Pendelbahn im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelflanschs pendelfähig aufgehängt. Die Pendelbahn ist derart vorgegeben, dass die Pendelmassen fliehkraftbedingt eine radial maximale Position einnehmen und unter Einwirkung von Drehschwingungen entgegen der Wirkung der Fliehkraft nach radial innen auf einen kleineren Radius verdrängt werden und dadurch den Drehschwingungen infolge einer Bereitstellung einer tilgenden Gegenkraft Energie entziehen, so dass der Drehmomentverlauf der den Pendelflansch antreibenden Welle beruhigt wird.
-
Die Pendelmassen enthalten jeweils ein an einer Seite des Pendelflanschs angeordnetes Seitenteil. Die axial gegenüberliegenden Seitenteile sind mittels eines Mittelteils miteinander verbunden, beispielsweise vernietet. Die Mittelteile durchgreifen Ausnehmungen des Pendelflanschs, wobei das Verhältnis zwischen der Ausdehnung der Ausnehmungen und der Größe der Mittelteile den maximalen Schwingwinkel der Pendelmassen festlegen kann und bei einem Anschlagen der Mittelteile an den umfangsseitigen Begrenzungen der Ausnehmungen die beiden Endlagen der Pendelmassen in Umfangsrichtung festlegen. Die Seitenteile weisen einen axialen Abstand zu dem Pendelflansch auf und können die Ausnehmungen zumindest teilweise überdecken. Zwischen den Seitenteilen und dem Pendelflansch können Abstandshalter oder Gleitstücke, beispielsweise Scheibenteile bevorzugt aus Kunststoff vorgesehen sein, die insbesondere mit den Seitenteilen oder wahlweise mit dem Pendelflansch verbunden sind.
-
Die pendelfähige Aufhängung der Pendelmassen an dem Pendelflansch erfolgt mittels Pendellagern. In bevorzugter Weise sind pro Pendelmasse zwei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager vorgesehen. Die Pendellager können zwischen den Seitenteilen und dem Pendelflansch ausgebildet sein, wobei in dem Pendelflansch einerseits und in den Seitenteilen andererseits Ausnehmungen mit bogenförmigen, komplementär zueinander ausgebildeten Laufbahnen vorgesehen sind, auf denen eine die Ausnehmungen durchgreifende Pendelrolle abwälzt. In einer alternativen, bevorzugten Ausführungsform der Pendellager sind die Laufbahnen der Pendelmassen und des Pendelflanschs radial übereinander und in der Ebene des Pendelflanschs angeordnet. Hierzu sind an den die Mittelteile aufnehmenden Ausnehmungen und in den Mittelteilen komplementär zueinander ausgebildete Laufbahnen radial übereinander angeordnet und zwischen diesen Laufbahnen wälzt eine Pendelrolle ab. Die Laufbahnen können gegenüber einem Symmetriepunkt wie beispielsweise Schwerpunkt derart beabstandet angeordnet sein, dass die Pendelbewegung der Pendelmassen einem Fadenpendel mit parallel oder trapezförmig angeordneten Pendelfäden entspricht. Bei einer der trapezförmigen Anordnung entsprechenden Anordnung der Pendellager ist neben der reinen Pendelbewegung eine Eigenrotation der Pendelmassen um deren Schwerbeziehungsweise Symmetriepunkt vorgesehen, so dass eine zusätzlich Tilgerwirkung erzielt wird.
-
Zur Vermeidung ausschließlich harter Anschläge, die insbesondere bei Lastwechseln, beispielsweise bei Start-Stopp-Vorgängen der Brennkraftmaschine in Antriebssträngen auftreten, zwischen den Mittelteilen der Pendelmassen und den Ausnehmungen des Pendelflanschs sind jeweils an jedem Mittelteil jeweils ein formschlüssig im Bereich der Endlagen mit dem Pendelflansch in Reibkontakt tretende Anschlagpuffer befestigt. Um eine hohe Belastung der formschlüssigen Verbindung zwischen Anschlagpuffern und den Mittelteilen, die zur Beschädigung der Anschlagpuffer führen kann zu vermeiden, ist an zumindest einer der Endlagen ein erster Reibwert zwischen Anschlagpuffer und Mittelteil größer als ein zweiter Reibwert zwischen dem Anschlagpuffer und dem Pendelflansch ausgebildet. Dies bedeutet, dass vor oder während eines den Anschlagpuffer beziehungsweise den elastischen Formschluss gegenüber dem Mittelteil gegebenenfalls hoch belastenden Reibkontakts eines Anschlagpuffers an dem Pendelflansch die formschlüssige Verbindung des Anschlagpuffers an dem Mittelteil entlastet wird, indem neben dem Formschluss zusätzlich Reibung zwischen dem Anschlagpuffer und dem Mittelteil aufgebaut wird. Der hierzu gehörige Reibwert ist dabei größer ausgebildet als der Reibwert zwischen Anschlagpuffer und Pendelflansch, so dass eine Scherbelastung zwischen Anschlagpuffer und Mittelteil zumindest verringert wird und die tangentiale Reibung im Wesentlichen zwischen dem Anschlagpuffer und dem Pendelflansch stattfindet und dadurch die kinetische Energie der Pendelmasse gegenüber dem Pendelflansch dient. Hierdurch können harte Anschläge, beispielsweise durch die Anschlagpuffer nicht kompensierbare harte wie metallische Anschläge zwischen Pendelmassen und dem Pendelflansch beziehungsweise zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Pendelmassen in verbesserter Weise unterbunden oder zumindest verringert werden, ohne dem Anschlagpuffer zu schaden.
-
Insbesondere ist vorteilhaft, wenn eine Wirkung der Anschlagpuffer einem metallischen Kontakt der Pendelmassen gegenüber dem Pendelflansch oder den Pendelmassen vorgeschaltet ist. Dies bedeutet, dass elastische Anschläge zwischen dem Anschlagpuffer und dem Pendelflansch und harte, metallische Anschläge parallelgeschaltet sind, so dass die Wirkung der Anschlagpuffer bei besonders hoher Bewegungsenergie der Pendelmassen überbrückt wird und diese vor Zerstörung oder hohem Verschleiß geschützt sind.
-
Beispielsweise sind derartige Anschlagpuffer an den Innenseiten und bogenförmig um die Umfangsseiten der Seitenteile erstreckt ausgebildet und beispielsweise mittels Zapfen, beispielsweise drei Zapfen, die formschlüssig mit komplementären Öffnungen der Seitenteile Rücksprünge bilden, befestigt. Aufgrund der radial inneren Ausbildung der Ausnehmungen und der Gegenkontur der Anschlagpuffer erfolgt im Bereich der beiden Endlagen der Pendelmassen zuerst ein tangentialer Reibeingriff zwischen den Anschlagpuffern und den Reibflächen der Ausnehmungen des Pendelflanschs, bevor die Anschlagpuffer umfangsseitig an Begrenzungen der Ausnehmungen anschlagen und schließlich unter Ausbildung eines harten Anschlags eine Überbrückung der Anschlagpuffer erfolgt. Die tangentiale Reibung kann dabei durch Ausbildung des Spalts zwischen Anschlagpuffer und Ausnehmung über den Weg der Pendelmasse zur Endlage linear, degressiv oder in bevorzugter Weise progressiv erfolgen, so dass die radiale Wirkkraft wie Normalkraft des Reibkontakts gegenüber dem ersten, zwischen Anschlagpuffer und Mittelteil eingestellten Reibwert erhöht wird und damit der Reibeingriff zwischen diesen zusätzlich gesteigert wird.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann in Umfangsrichtung zwischen formschlüssigen Aufnahmen der Anschlagpuffer an dem Mittelteil zumindest eine den ersten Reibwert einstellende Reibzone eingerichtet sein. Beispielsweise können bei drei in Umfangsrichtung beabstandeten, in jeweils eine Lasche eines Mittelteils formschlüssig eingreifenden Laschen zwei Reibzonen eingerichtet sein, die insgesamt einen ersten Reibwert größer als der zweite Reibwert zwischen den Reibflächen zwischen dem Anschlagpuffer und der diesen im Bereich der Endlage kontaktierenden Wandung der das Mittelteil aufnehmenden Ausnehmung des Pendelflanschs ausbilden.
-
Neben beispielsweise größeren Reibflächen der den ersten Reibwert bildenden Reibflächen gegenüber den den zweiten Reibwert bildenden Reibflächen kann in vorteilhafter Weise zumindest eine der einander gegenüberliegenden Reibflächen der zumindest einen Reibzone für den ersten Reibwert oberflächenstrukturiert ausgebildet sein.
-
Beispielsweise kann während eines Stanzvorgangs der Mittelteile bereits werkzeugfallend eine Oberflächenstrukturierung der Reibfläche der Mittelteile vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Reibfläche gerieft ausgebildet sein und gegebenenfalls einen strukturierten Stanzausbruch enthalten. In speziellen Ausführungsformen kann diese Reibfläche werkzeugfallend strukturiert angeprägt sein.
-
Alternativ oder zusätzlich können die Reibflächen der Mittelteile nachbearbeitet sein. Auf diese Weise kann die Reibfläche des Mittelteils nachträglich mechanisch oberflächenstrukturiert sein. Beispielsweise kann diese separat und unabhängig vom Stanzvorgang eingebrachte Anprägungen enthalten, gerändelt, lasergraviert und/oder kugelgestrahlt ausgebildet sein.
-
Alternativ oder zusätzlich kann die Reibfläche der Mittelteile chemisch bearbeitet wie behandelt, insbesondere geätzt ausgebildet sein.
-
Alternativ oder zusätzlich kann zur Erzielung einer Oberflächenstruktur der Reibfläche der Mittelteile eine Beschichtung dieser vorgesehen sein, beispielsweise kann diese Beschichtung als Phosphatierung, Nitrierung und/oder dergleichen vorgesehen sein. Die Beschichtung kann mittels Einsatzhärtung oder Gas- wie beispielsweise Plasmabeschichtung und/oder dergleichen, das heißt trocken ausgebildet sein.
-
Alternativ oder zusätzlich zu einer Oberflächenstrukturierung der Reibfläche der Mittelteile kann auch die mit dieser in Reibeingriff tretende Reibfläche des Anschlagpuffers zur Bereitstellung eines vergrößerten ersten Reibwerts vorbereitet sein. Beispielsweise kann diese oberflächenstrukturiert, wie beispielsweise aufgeraut sein. Alternativ oder zusätzlich kann diese Reibfläche mit der Reibfläche des Mittelteils adhäsiv verbunden sein. Beispielsweise können die die Reibzone des ersten Reibwerts bildenden Reibflächen miteinander verklebt oder vulkanisiert sein.
-
Es versteht sich, dass neben dem vorgeschlagenen Fliehkraftpendel auch die Pendelmassen für ein derartiges Fliehkraftpendel und das Mittelteil mit dem Anschlagpuffer zur Bildung einer vorgeschlagenen Pendelmasse für sich jeweils Gegenstände der Erfindung sein können.
-
Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 eine Teilansicht eines Fliehkraftpendels und
- 2 ein Mittelteil einer Pendelmasse des Fliehkraftpendels der 1 in 3D-Ansicht.
-
Die 1 zeigt eine Teilansicht des Fliehkraftpendels 1 mit dem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelflansch 2 und an diesem pendelfähig aufgehängten, über den Umfang verteilt um die Drehachse angeordneten Pendelmassen 3, wobei lediglich eine Pendelmasse 3 dargestellt ist. Die übrigen Pendelmassen sind entsprechend ausgebildet. Zum detaillierten Aufbau derartiger Fliehkraftpendel und zu deren Funktion wird auf den angeführten Stand der Technik verwiesen.
-
Die Pendelmasse 3 ist aus zwei axial gegenüberliegend an dem Pendelflansch 2 angeordneten Seitenteilen 4 und dem Mittelteil 5 gebildet, wobei das vordere Seitenteil der Übersicht halber weggelassen ist.
-
Die Seitenteile 4 und das Mittelteil 5 sind mittels der Niete 6 miteinander vernietet. Das Mittelteil 5 ist in der Ausnehmung 7 des Pendelflanschs 2 aufgenommen und bildet mit der radial äußeren Wandung 8 des Pendelflanschs 2 zwei in Umfangsrichtung beabstandete, in der Ebene des Pendelflanschs 2 angeordnete Pendellager 9. Hierzu sind in dem Mittelteil 5 und in der Wandung 8 zueinander komplementär bogenförmige Laufbahnen 10, 11 ausgebildet, auf denen jeweils eine zwischen den Seitenteilen 4 verliersicher aufgenommene Pendelrolle 12 abwälzt. Die Form der Laufbahnen gibt die Pendelbahn der Pendelmasse 3 vor, die in der dargestellten Neutrallage die radial maximale Position der Pendelmasse 3 vorgibt, wobei die Pendelmassen, ausgelenkt von entsprechenden Drehungleichförmigkeiten in beide Richtungen mit ihren Stirnseiten 13 bis an die Endlagen 14 verlagerbar sind und durch die Wandungen 15 begrenzt sind.
-
Zur Vermeidung von harten und ungedämpften metallischen Anschlägen der Stirnseiten 13 des Mittelteils 5 mit einer der Wandungen 15 beispielsweise bei Start/Stopp-Vorgängen einer Brennkraftmaschine in einem Antriebsstrang mit dem Fliehkraftpendel 1 ist der Anschlagpuffer 16 vorgeschaltet. Der Pufferkörper 21 des Anschlagpuffers 16 ist mittels der Aufnahmen 17 wie Zapfen 18 formschlüssig in den Öffnungen 19 des Mittelteils 5 aufgenommen. Der Anschlagpuffer 16 erstreckt sich über die radiale Innenseite des Mittelteils 5 und übergreift die Stirnseiten 13 teilweise, so dass ein komplexes Reib- und Dämpfungsverhalten des Mittelteils 5 und damit der Pendelmasse 3 gegenüber dem Pendelflansch 2 erzielt wird. Durch die an die Pendelbewegung der Pendelmasse 3 angeglichene Ausgestaltung der radial inneren Wandung 20 der Ausnehmung 7 tritt der Anschlagpuffer 16 vor Erreichen der Endlage in tangentialen Reibeingriff mit dieser und bremst die Pendelmasse 3 ab. Ist die kinetische Energie der Pendelmasse 3 ausreichend groß, stößt der Anschlagpuffer 16 zusätzlich unter elastischer Verformung an der Wandung 15 an. Zur Vermeidung von Schädigungen des Anschlagpuffers 16 bei hohen Energieeinträgen wird der Anschlagpuffer 16 durch einen Kontakt der entsprechenden Stirnseite 13 mit der entsprechenden Wandung 15 durch einen metallischen Anschlag überbrückt.
-
Um den Anschlagpuffer 16 insbesondere während der tangentialen Reibung gegenüber der Wandung 20, bei der eine Verlagerung des Pufferkörpers 21 gegenüber den Aufnahmen 17 zu einer starken mechanischen Belastung führen kann, langzeitfest an dem Mittelteil 5 zu halten, ist die Reibung zwischen dem Pufferkörper 21 und dem Mittelteil 5 verstärkt, so dass eine relative Verlagerung des Anschlagpuffers 16 während der tangentialen Reibung im Wesentlichen an der Wandung 20 und nicht gegenüber dem Mittelteil 5 erfolgt. Hierzu sind die die Reibzone 22 bildenden, miteinander in Reibkontakt befindlichen Reibflächen 23, 26 des Anschlagpuffers 16 und des Mittelteils 5 mit einem größeren ersten Reibwert RW(1) versehen, als der zweite Reibwert RW(2) zwischen der der Wandung 20 zugewandten Reibfläche 24 des Anschlagpuffers 16 und der Reibfläche 25 der Wandung 20. Die Reibzone 22 ist infolge der Segmentierung der Reibflächen 26 mittels der Einkerbungen 27 in mehrere Abschnitte unterteilt. In den Einkerbungen 27 kann sich gegebenenfalls reibungsmindernder Abrieb sammeln.
-
Die Reibflächen 26 des Mittelteils 5 sind oberflächenstrukturiert, um den ersten Reibwert RW(1) zu erhöhen. Beispielsweise können die Reibflächen 26 Anprägungen enthalten, eine im Stanzprozess des Mittelteils 5 eingebrachte Strukturierung aufweisen, laserbehandelt, kugelgestrahlt, gerändelt oder in ähnlicher Weise mechanisch behandelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Beschichtung, beispielsweise Phosphatierung und/oder eine chemische Behandlung, beispielsweise durch Ätzen der Reibflächen 26 vorgesehen sein. Der erste Reibwert RW(1) kann zusätzlich erhöht werden, indem durch einen entsprechenden Reibeingriff zwischen den Reibflächen 24, 25, beispielsweise durch eine entsprechende Kontur der Wandung 20 die Normalkraft auf den Reibeingriff zwischen den Reibflächen 23, 26 während der tangentialen Reibung erhöht wird.
-
Die 2 zeigt unter Bezug auf 1 das Mittelteil 5 des Fliehkraftpendels 1 der 1 in 3D-Ansicht mit den Laufbahnen 11 für die Pendellager 9, die Öffnungen 28 zur Vernietung des Mittelteils 5 mit den Seitenteilen 4 und die Öffnungen 29 zur Ausbildung von Abstandselementen beispielsweise aus Kunststoff zur axialen Zentrierung der Pendelmassen 3 gegenüber dem Pendelflansch 2. Die Öffnungen 19 nehmen die Zapfen 18 des Anschlagpuffers 16 auf. Die durch die Einkerbungen 27 getrennten Reibflächen 26 bilden mit der Reibfläche 23 des Anschlagpuffers 16 die Reibzone 22 mit dem Reibwert RW(1). Die Reibflächen 26 sind oberflächenstrukturiert zur Erhöhung des Reibwerts RW(1).
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fliehkraftpendel
- 2
- Pendelflansch
- 3
- Pendelmasse
- 4
- Seitenteil
- 5
- Mittelteil
- 6
- Niet
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Wandung
- 9
- Pendellager
- 10
- Laufbahn
- 11
- Laufbahn
- 12
- Pendelrolle
- 13
- Stirnseite
- 14
- Endlage
- 15
- Wandung
- 16
- Anschlagpuffer
- 17
- Aufnahme
- 18
- Zapfen
- 19
- Öffnung
- 20
- Wandung
- 21
- Pufferkörper
- 22
- Reibzone
- 23
- Reibfläche
- 24
- Reibfläche
- 25
- Reibfläche
- 26
- Reibfläche
- 27
- Einkerbung
- 28
- Öffnung
- 29
- Öffnung
- RW(1)
- Reibwert
- RW(2)
- Reibwert
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016222247 [0002]
- DE 102018131091 A1 [0002]
