DE102009053482A1 - Fliehkraftpendel - Google Patents

Fliehkraftpendel

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DE102009053482A1
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Frank Ferderer
Uwe Grahl
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LuK GmbH and Co KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/14Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
    • F16F15/1407Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
    • F16F15/145Masses mounted with play with respect to driving means thus enabling free movement over a limited range

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel insbesondere für einen Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einem drehangetriebenen Flanschteil, an dem auf entsprechenden Laufbahnen Pendelmassen mit Gegenlaufbahnen angeordnet sind. Zwischen Laufbahnen und Gegenlaufbahnen sind Wälzkörper vorgesehen. Um eine reibungsarme Verlagerung der Pendelmassen gegenüber dem Flanschteil zu erzielen, wird die Oberfläche der Wälzkörper, Laufbahnen und/oder der Gegenlaufbahnen mit einem Material mit hohem E-Modul versehen.

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 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 einen Teilschnitt eines mit einem Fliehkraftpendel ausgestatteten Drehschwingungsdämpfers,
  • 2 eine Teilansicht des Fliehkraftpendels der 1 und
  • 3 eine Teilansicht eines gegenüber dem Fliehkraftpendel der 1 und 2 geänderten Fliehkraftpendels.
  • 1 zeigt einen Teilschnitt des um die Drehachse 2 angeordneten Drehschwingungsdämpfers 1, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als geteiltes Schwungrad 3 mit der Primärmasse 4 und der auf diesem verdrehbar mittels des Lagers 5 gelagerten Sekundärmasse 6 gebildet ist. Die in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher 7, beispielsweise ineinander geschachtelte Bogenfedern, werden von der Primärmasse 4 und dem mit der Sekundärmasse 6 verbundenen, beispielsweise vernieteten Flanschteil 8 beaufschlagt, wenn Primärmasse 4 und Sekundärmasse 6 infolge von Drehungleichförmigkeiten der Antriebseinheit, beispiels weise einer Brennkraftmaschine, gegeneinander relativ verdreht werden. Auf diese Weise werden die Energieinhalte der Drehungleichförmigkeiten in den Energiespeichern 7 zwischengespeichert und nach dem Abklingen dieser wieder an den Antriebsstrang, in den der Drehschwingungsdämpfer 1 eingebaut ist, abgegeben. Parallel zum Drehschwingungsdämpfer 1 ist das Fliehkraftpendel 9 angeordnet, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch das Flanschteil 8 zur sekundärseitigen Beaufschlagung der Energiespeicher 7 und den radial innerhalb der Energiespeicher 7 angeordneten Pendelmassen 10 gebildet ist. In weiteren Ausführungsbeispielen können das Flanschteil separat ausgebildet und die Pendelmassen an dessen Außenumfang angeordnet sein.
  • Das Fliehkraftpendel 9 unterstützt den Drehschwingungsdämpfer 1 durch Verlagerung der Pendelmassen 10 gegenüber dem Flanschteil 8 abhängig von Drehbeschleunigungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, an der der Drehschwingungsdämpfer 1 drehfest aufgenommen ist. Hierzu sind die Pendelmassen 10 mittels der Wälzkörper 11 an Laufbahnen 12 bildenden Ausschnitten 13 des Flanschteils 8 aufgenommen. Die Pendelmassen 10 sind jeweils axial benachbart der Seitenflächen des Flanschteils 8 und axial gegeneinander mittels hier nicht einsehbarer Nieten beabstandet angeordnet und weisen Ausschnitte 14 auf, die Gegenlaufbahnen 15 für die Wälzkörper 11 bilden.
  • Zur Verringerung des Reibwiderstands der Wälzkörper 11 auf den Laufbahnen 12 bzw. Gegenlaufbahnen 15 infolge Hertzscher Pressung und zur Verminderung der Korrosionsanfälligkeit der Oberflächen der Laufbahnen 12, Gegenlaufbahnen 15 und Wälzkörper 11 sind diese Oberflächen aus Keramik gebildet. Hierzu sind die Ausschnitte 13, 14 so weit ausgebildet, dass ein die Laufbahnen 12 beziehungsweise Gegenlaufbahnen 15 ausgebildete Keramikteile in Form von Inlays 16, 17 eingefügt werden können. Die Befestigung kann mittels eines Formschluss durch Einpressen von einer Seite der Ausschnitte 13, 14, durch Verkleben oder dergleichen erfolgen. Die Wälzkörper 11 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 Fliehkraftpendels 9 der 1 im Detail. Es wird dabei eine von mehreren, über den Umfang verteilten, an dem Flanschteil 8 aufgenommenen Pendelmassen 10 gezeigt. Die Pendelmasse 10 ist mit der nicht ersichtlichen auf der anderen Seite des Flanschteils 8 axial zu der Pendelmasse axial beabstandeten Pendelmasse mittels der Niete 18 fest verbunden, die entsprechend der zugelassenen Bewegung der Pendelmassen 10 gegenüber dem Flanschteil ausgenommene Ausschnitte 19 durchgreifen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Inlays geschlossen ausgebildet und erstrecken sich und die Wälzkörper 11 entlang der Gegenlaufbahnen 15 über den gesamten Umfang des Ausschnitts 14 der Pendelmasse 10.
  • Alternativ hierzu zeigt das in der 3 dargestellte Detail des Fliehkraftpendels 9a eine zu der Pendelmasse 10 der 1 und 2 ähnliche Pendelmasse 10a mit dem Unterschied, dass das Inlay 16a aus Keramik lediglich einen Teil des Umfangs der Ausschnitte 14a einnimmt. Der reduzierte Bereich des Inlays 16a ist dabei auf die von dem Wälzkörper 11 tatsächlich genutzte Gegenlaufbahn 15a beschränkt.
  • Betreffend das in 1 dargestellte Fliehkraftpendel 9 versteht es sich, dass in gleicher Weise das Inlay 17 des Flanschteils 8 auf einen außenumfangsseitigen Teil des Ausschnitts 13 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)

  1. 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.
  2. Fliehkraftpendel (9, 9a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche aus korrosionsfestem Material gebildet ist.
  3. Fliehkraftpendel (9, 9a) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (11) vollständig aus dem die Oberfläche bildenden Material gebildet sind.
  4. Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschteil und/oder Pendelmassen aus dem die Oberfläche bildenden Material gebildet ist.
  5. 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.
  6. Fliehkraftpendel (9) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Inlays (16, 17) über den gesamten Umfang der Ausschnitte (13, 14) erstrecken.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Fliehkraftpendel (9, 9a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Keramik ist 1.
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