DE102009053482A1 - Fliehkraftpendel - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem drehangetriebenen Flanschteil und zu diesem verlagerbaren Pendelmassen.
- Aus der
DE 10 2004 011 830 A1 ist ein geteiltes Schwungrad bekannt, das neben einem Drehschwingungsdämpfer Tilgermassen enthält, die an einem Flanschteil begrenzt verlagerbar aufgenommen sind. Dabei sind an den Laufbahnen des Flanschteils und der Tilgermassen Führungsschalen aus Stahl vorgesehen, die die Hertzsche Flächenpressung vermindern. Innerhalb dieses als Fliehkraftpendel bekannten Aufbaus treten dennoch infolge der Verwendung von Stahl noch Reibungsverluste auf, die insbesondere bei nicht geschmierten Oberflächen die Schwingbewegung der Pendelmassen gegenüber dem Flanschteil behindern und bereits bei mittleren Drehzahlen einer Brennkraftmaschine zum Stillstand der Pendelmassen und damit zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Fliehkraftpendels führen können. Desweiteren muss insbesondere bei Fliehkraftpendeln mit Oberflächen aus Stahl, die ohne Schmierung auskommen sollen, mit Korrosion gerechnet werden, die die Reibung der Wälzkörper auf den Laufbahnen zusätzlich erhöht. - Daraus ergibt sich die Aufgabe, ein Fliehkraftpendel vorzuschlagen, dessen Pendelmassen mit geringerer Reibung gegenüber dem Flanschteil verlagerbar sind.
- Die Aufgabe wird durch ein Fliehkraftpendel insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Flanschteil mit Laufbahnen, auf dem mehrere über den Umfang verteilte, Gegenlaufbahnen aufweisende Pendelmassen aufgenommen sind und die gegenüber dem Flanschteil begrenzt mittels zwischen den Laufbahnen und Gegenlaufbahnen angeordneten Wälzkörpern verlagerbar sind, gelöst, wobei die Wälzkörper, die Laufbahnen und/oder die Gegenlaufbahnen eine Oberfläche aus einem Material aufweisen, dessen E-Modul kleiner als das E-Modul von Stahl ist. Die Pendelmassen können radial außerhalb des Flanschteils angebracht sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn jeweils zwei Pendelmassen axial zueinander beabstandet an jeweils einer Seite des Flanschteils angeordnet sind und die Wälzkörper diese Pendelmassen miteinander verbinden, wobei diese jeweils auf einer Laufbahn des Flanschteils und auf den Gegenlaufbahnen der Pendelmassen abwälzen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht hierzu jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandete Wälzkörper vor, die zwei axial beabstandete Pendelmassen miteinander verbinden. Mehrere dieser auf diese Weise gebildeten Pendelmassenpaare können über den Umfang verteilt sein.
- Nach dem erfinderischen Gedanken ist dabei die Dicke einer die Oberfläche bildenden Schicht abhängig von dem verwendeten Material gestaltbar. Beispielsweise kann eine derartige Oberfläche durch Schichten gebildet sein, die eine Stärke von wenigen Atomlagen bis zu mehreren Millimetern aufweisen. Dabei kann die die Oberfläche bildende Schicht homogen mit dem Trägermaterial des Flanschteils, der Pendelmassen und/oder der Wälzkörper ausgebildet sein, als Beschichtung stoffschlüssig mit diesem verbunden sein oder als separate Schicht mit diesen formschlüssig oder reibschlüssig verbunden oder verklebt sein. Beispielsweise kann die Oberfläche gehärtet sein, beispielsweise nitriert, carbonitriert oder bornitriert sein.
- In besonders vorteilhafter Weise wird die Bildung einer Oberfläche aus korrosionsfestem Material vorgeschlagen. Auf diese Weise kann selbst bei der Verwendung von Stahl für das Flanschteil, die Pendelmassen und/oder die Wälzkörper die Reibung allein dadurch verringert werden, dass sich selbst bei gemäßigten Bedingungen ansetzender Rost zwischen den Abwälzpartnern nicht bildet. Insbesondere bei Anwendungen, deren Abwälzpartner nicht geschmiert werden sollen, ergibt sich daraus eine besonders vorteilhafte Anwendung mit verminderter Reibung.
- Es hat sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, wenn die Wälzkörper vollständig aus dem die Oberfläche bildenden Material mit erhöhtem E-Modul gebildet werden. Die Wälzkörper können auf einer gemeinsamen Achse aufgenommen sein, wobei bei einer axialen beabstandeten Anordnung von Pendelmassen jeweils drei Wälzkörper auf einer Achse unabhängig voneinander verdrehbar vorgesehen sein können. Alternativ können die Wälzkörper mit dem Material beschichtet sein oder hülsenförmig ausgestaltet sein, wobei entsprechende Hülsenabschnitte für die Laufbahnen beziehungsweise Gegenlaufbahnen über einen Kern aus Stahl oder aus dem Material mit erhöhtem E-Modul geschoben werden können.
- Weiterhin können das Flanschteil und/oder die Pendelmassen aus dem die Oberfläche bildenden Material mit erhöhtem E-Modul sein. Zur Kostenreduzierung bei hohen Kosten des Materials mit erhöhtem E-Modul können Flanschteil und/oder Pendelmassen aus Stahl hergestellt sein. Zur Darstellung der reibungsarmen Oberflächen kann dabei das Material in Form von sogenannten Inlays angefertigt werden, wobei an den Inlays Aufnahmeflächen zur Aufnahme in dem Flanschteil beziehungsweise in den Pendelmassen und die Laufbahnen beziehungsweise Gegenlaufbahnen eingebracht sind. Das Flanschteil beziehungsweise die Pendelmassen weisen hierzu komplementäre Ausschnitte auf. Dabei können sich die Inlays über den gesamten Umfang von Ausschnitten zur Aufnahme dieser erstrecken. Alternativ können sich die Inlays ausschließlich über einen Teilumfang der Ausschnitte erstrecken, der von den Wälzkörpern als Laufbahn beziehungsweise als Gegenlaufbahn genutzt wird.
- Als Material mit einem gegenüber Stahl erhöhten E-Modul hat sich in besonders vorteilhafter Weise Keramik erwiesen. Keramik weist abhängig von seiner Zusammensetzung und Herstellung ein E-Modul auf, das das E-Modul von Stahl bis zu einem Faktor zwei übersteigt, so dass bei vorgegebener Hertzscher Pressung eine geringe Rollreibung der Bauteile des Fliehkraftpendels resultiert. Weiterhin kann Keramik korrosionsfest ausgebildet werden, so dass über die Lebensdauer des Fliehkraftpendels keine die Reibung der Wälzkörper an den Lauf- beziehungsweise Gegenlaufbahnen negativ beeinflussenden Korrosionsprodukte gebildet werden. Insbesondere brauchen Keramikoberflächen nicht geschmiert zu werden, so dass keine negativen Adhäsionseffekte des Schmiermittels in Kauf genommen werden müssen.
- Die Erfindung wird anhand der in den
1 bis3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen: -
1 einen Teilschnitt eines mit einem Fliehkraftpendel ausgestatteten Drehschwingungsdämpfers, -
2 eine Teilansicht des Fliehkraftpendels der1 und -
3 eine Teilansicht eines gegenüber dem Fliehkraftpendel der1 und2 geänderten Fliehkraftpendels. -
1 zeigt einen Teilschnitt des um die Drehachse2 angeordneten Drehschwingungsdämpfers1 , der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als geteiltes Schwungrad3 mit der Primärmasse4 und der auf diesem verdrehbar mittels des Lagers5 gelagerten Sekundärmasse6 gebildet ist. Die in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher7 , beispielsweise ineinander geschachtelte Bogenfedern, werden von der Primärmasse4 und dem mit der Sekundärmasse6 verbundenen, beispielsweise vernieteten Flanschteil8 beaufschlagt, wenn Primärmasse4 und Sekundärmasse6 infolge von Drehungleichförmigkeiten der Antriebseinheit, beispiels weise einer Brennkraftmaschine, gegeneinander relativ verdreht werden. Auf diese Weise werden die Energieinhalte der Drehungleichförmigkeiten in den Energiespeichern7 zwischengespeichert und nach dem Abklingen dieser wieder an den Antriebsstrang, in den der Drehschwingungsdämpfer1 eingebaut ist, abgegeben. Parallel zum Drehschwingungsdämpfer1 ist das Fliehkraftpendel9 angeordnet, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch das Flanschteil8 zur sekundärseitigen Beaufschlagung der Energiespeicher7 und den radial innerhalb der Energiespeicher7 angeordneten Pendelmassen10 gebildet ist. In weiteren Ausführungsbeispielen können das Flanschteil separat ausgebildet und die Pendelmassen an dessen Außenumfang angeordnet sein. - Das Fliehkraftpendel
9 unterstützt den Drehschwingungsdämpfer1 durch Verlagerung der Pendelmassen10 gegenüber dem Flanschteil8 abhängig von Drehbeschleunigungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, an der der Drehschwingungsdämpfer1 drehfest aufgenommen ist. Hierzu sind die Pendelmassen10 mittels der Wälzkörper11 an Laufbahnen12 bildenden Ausschnitten13 des Flanschteils8 aufgenommen. Die Pendelmassen10 sind jeweils axial benachbart der Seitenflächen des Flanschteils8 und axial gegeneinander mittels hier nicht einsehbarer Nieten beabstandet angeordnet und weisen Ausschnitte14 auf, die Gegenlaufbahnen15 für die Wälzkörper11 bilden. - Zur Verringerung des Reibwiderstands der Wälzkörper
11 auf den Laufbahnen12 bzw. Gegenlaufbahnen15 infolge Hertzscher Pressung und zur Verminderung der Korrosionsanfälligkeit der Oberflächen der Laufbahnen12 , Gegenlaufbahnen15 und Wälzkörper11 sind diese Oberflächen aus Keramik gebildet. Hierzu sind die Ausschnitte13 ,14 so weit ausgebildet, dass ein die Laufbahnen12 beziehungsweise Gegenlaufbahnen15 ausgebildete Keramikteile in Form von Inlays16 ,17 eingefügt werden können. Die Befestigung kann mittels eines Formschluss durch Einpressen von einer Seite der Ausschnitte13 ,14 , durch Verkleben oder dergleichen erfolgen. Die Wälzkörper11 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls vollständig aus Keramik gebildet. Alternativ können diese insbesondere bei einer geforderten Verdrehbarkeit der einzelnen den unterschiedlichen Oberflächen der Laufbahnen und Gegenlaufbahnen zugeordneten Wälzkörpersegmente auf einem gemeinsamen Kern aufgenommen und auf diesen aufgezogen sein. -
2 zeigt eine Ansicht des Fliehkraftpendels9 der1 im Detail. Es wird dabei eine von mehreren, über den Umfang verteilten, an dem Flanschteil8 aufgenommenen Pendelmassen10 gezeigt. Die Pendelmasse10 ist mit der nicht ersichtlichen auf der anderen Seite des Flanschteils8 axial zu der Pendelmasse axial beabstandeten Pendelmasse mittels der Niete18 fest verbunden, die entsprechend der zugelassenen Bewegung der Pendelmassen10 gegenüber dem Flanschteil ausgenommene Ausschnitte19 durchgreifen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Inlays geschlossen ausgebildet und erstrecken sich und die Wälzkörper11 entlang der Gegenlaufbahnen15 über den gesamten Umfang des Ausschnitts14 der Pendelmasse10 . - Alternativ hierzu zeigt das in der
3 dargestellte Detail des Fliehkraftpendels9a eine zu der Pendelmasse10 der1 und2 ähnliche Pendelmasse10a mit dem Unterschied, dass das Inlay16a aus Keramik lediglich einen Teil des Umfangs der Ausschnitte14a einnimmt. Der reduzierte Bereich des Inlays16a ist dabei auf die von dem Wälzkörper11 tatsächlich genutzte Gegenlaufbahn15a beschränkt. - Betreffend das in
1 dargestellte Fliehkraftpendel9 versteht es sich, dass in gleicher Weise das Inlay17 des Flanschteils8 auf einen außenumfangsseitigen Teil des Ausschnitts13 beschränkt werden kann. -
- 1
- Drehschwingungsdämpfer
- 2
- Drehachse
- 3
- Geteiltes Schwungrad
- 4
- Primärmasse
- 5
- Lager
- 6
- Sekundärmasse
- 7
- Energiespeicher
- 8
- Flanschteil
- 9
- Fliehkraftpendel
- 9a
- Fliehkraftpendel
- 10
- Pendelmasse
- 10a
- Pendelmasse
- 11
- Wälzkörper
- 12
- Laufbahn
- 13
- Ausschnitt
- 14
- Ausschnitt
- 14a
- Ausschnitt
- 15
- Gegenlaufbahn
- 15a
- Gegenlaufbahn
- 16
- Inlay
- 16a
- Inlay
- 17
- Inlay
- 18
- Niet
- 19
- Ausschnitt
- 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 102004011830 A1 [0002]
Claims (9)
- Fliehkraftpendel (
9 ,9a ) insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Flanschteil (8 ) mit Laufbahnen (12 ), auf dem mehrere über den Umfang verteilte, Gegenlaufbahnen (15 ,15a ) aufweisende Pendelmassen (10 ,10a ) aufgenommen sind und die gegenüber dem Flanschteil (8 ) begrenzt mittels zwischen den Laufbahnen (12 ) und den Gegenlaufbahnen (15 ,15a ) angeordneten Wälzkörpern (11 ) verlagerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (11 ), die Laufbahnen (12 ) und/oder die Gegenlaufbahnen (15 ,15a ) eine Oberfläche aus einem Material aufweisen, dessen E-Modul kleiner als das E-Modul von Stahl ist. - Fliehkraftpendel (
9 ,9a ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche aus korrosionsfestem Material gebildet ist. - Fliehkraftpendel (
9 ,9a ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (11 ) vollständig aus dem die Oberfläche bildenden Material gebildet sind. - Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschteil und/oder Pendelmassen aus dem die Oberfläche bildenden Material gebildet ist.
- Fliehkraftpendel (
9 ,9a ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschteil (8 ) und/oder die Pendelmassen (10 ,10a ) aus Metall gebildet sind und über Ausschnitte (13 ,14 ,14a ) verfügen, in die zur Bildung der Oberfläche Inlays (16 ,16a ,17 ) aus von Stahl unterschiedlichem Material eingebracht sind. - Fliehkraftpendel (
9 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Inlays (16 ,17 ) über den gesamten Umfang der Ausschnitte (13 ,14 ) erstrecken. - Fliehkraftpendel (
9a ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Inlays (16a ) über einen die Laufbahn und/oder Gegenlaufbahn (15a ) für die Wälzkörper (11 ) bildenden Teilumfang erstrecken. - Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper aus Stahl gebildet und eine Schicht aus dem von Stahl unterschiedlichen Material aufweisen.
- Fliehkraftpendel (
9 ,9a ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Keramik ist 1.
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