DE102011104137B4

DE102011104137B4 - Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102011104137B4
Application number: DE102011104137.4A
Authority: DE
Inventors: Ad Kooy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: DE102011104137A1

Abstract

Fliehkraftpendel (1, 1a) mit einem um eine Drehachse (2) verdrehbaren Flanschteil (5) und mehreren über Umfang dieser verteilten und mittels zumindest einer Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) an dieser entsprechend einer vorgegebenen Ausbildung der Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) auf vorgegebener Bahnkurve verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen (6, 6a, 7, 7a), wobei radial innerhalb der zumindest einen Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) zwischen jeweils einer Pendelmasse (6, 6a, 7, 7a) und dem Flanschteil (5, 5a) zumindest eine die Bahnkurve der Pendelmassen (6, 6a, 7, 7a) nachbildende Zahnradverbindung (11, 11a, 11b) vorgesehen ist, wobei eine Zahnradverbindung (11) in Umfangsrichtung betrachtet zwischen zwei Schwenklagern (15, 16) einer Pendelmasse (6, 7) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Flanschteil und mehreren über Umfang dieser verteilten und mittels zumindest einer Schwenklagerung an dieser entsprechend einer vorgegebenen Ausbildung der Schwenklagerung auf einer vorgegebene Bahnkurve verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen.
Derartige Fliehkraftpendel sind beispielsweise aus der DE 696 559 A bekannt. Hierbei wird ein um eine Drehachse verdrehbares Flanschteil wie Pendelflansch, der Bestandteil eines Drehschwingungsdämpfers wie Zweimassenschwungrad sein kann, mit Ausschnitten versehen, an deren Laufbahnen Wälzkörper abwälzen. Diese wälzen weiterhin an Laufbahnen von Ausschnitten von Pendelmassen ab, die bevorzugt beidseitig des Flanschteils angeordnet sind, wobei jeweils zwei axial gegenüberliegende Pendelmassen über Verbindungselemente wie Abstandsniete und dergleichen miteinander fest verbunden sind. Diese durchgreifen weitere Ausschnitte des Flanschteils. Die Wälzkörper mit den an dem Flanschteil und den gegenüberliegenden Pendelmassen vorgesehenen Laufbahnen bilden dabei eine Schwenklagerung der Pendelmassen, wobei sich bewährt hat, für jedes Pendelmassenpaar zwei in Umfangsrichtung beabstandete Schwenklagerungen vorzusehen. Die Form der Ausschnitte für die Wälzkörper und damit deren Laufbahnen für die Wälzkörper geben den Schwingwinkel der Pendelmassen gegenüber dem Flanschteil vor. Beispielsweise können hierbei um einen Drehpunkt pendelnde Pendelmassen, einem bifilar aufgehängten Pendel ähnliche Schwingverläufe und dergleichen vorgesehen werden. Entsprechend sind die Ausschnitte für die Verbindungselemente ausgeschnitten, um harte Anschläge dieser an den Ausschnitten zu vermeiden. Bei um die Drehachse auftretenden, beispielsweise von einer Brennkraftmaschine induzierten Drehschwingungen verlagern sich die unter Fliehkraft in ihren Laufbahnen radial abgestützten Pendelmassen relativ entlang ihrer Schwingwinkel gegenüber dem Flanschteil und wirken infolge dieser Pendelbahn als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger, der für sich allein oder in Kombination mit einem Drehschwingungsdämpfer beispielsweise in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Nimmt die Drehzahl des Fliehkraftpendels beispielsweise bis zum Stillstand ab, überwiegt die Schwerkraft die Fliehkraft und die oberhalb der Drehachse angeordneten Pendelmassen fallen nach radial innen. Dies führt bei abnehmender Drehzahl und bei einem erneuten Beschleunigen, bei dem die Pendelmassen in ihre Ursprungslage zurückverlagert werden, zu Geräuschen und gegebenenfalls zu kurzzeitigen Unwuchten.
Die speicherbare Energie in den Pendelmassen, die den Isolationsgrad des Fliehkraftpendels bestimmt, wird durch den Schwingwinkel und die Massenträgheit bestimmt. Der physikalisch mögliche Schwingwinkel ist zumeist nicht umgesetzt, da aus Festigkeitsgründen und Gründen der Herstellbarkeit ein Mindestabstand zwischen den Stirnseiten und den Ausschnitten an den Pendelmassen eingehalten werden muss. Werden die Ausschnitte in Richtung Mittelpunkt wie Schwerpunkt verlagert, resultiert eine verschlechterte Führung, so dass die Pendelmassen in ihren Laufbahnen verkippen können. Als weiterer Stand der Technik werden die Druckschriften DE 199 11 564 A1 , US 6 427 656 B1 und DE 10 2006 028 556 A1 genannt.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines derartigen Fliehkraftpendels insbesondere zur Verhinderung von Geräuschzuständen und Erhöhung des Isolationsgrades.
Die Aufgabe wird durch ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Flanschteil und mehreren über Umfang dieser verteilten und mittels zumindest einer Schwenklagerung an dieser entsprechend einer vorgegebenen Ausbildung der Schwenklagerung auf vorgegebener Bahnkurve verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen gelöst, wobei radial innerhalb der zumindest einen Schwenklagerung zwischen jeweils einer Pendelmasse und dem Flanschteil zumindest eine die Bahnkurve der Pendelmassen nachbildende Zahnradverbindung vorgesehen ist. Die Zahnradverbindung bildet eine den Schwenk- wie Schwingbewegungen der Pendelmassen folgende Abstützung der Pendelmassen nach radial innen, so dass eine Verlagerung der Pendelmassen nach radial innen vermieden wird. Dies kann sowohl der Abstützung der Pendelmassen bei kleinen Drehzahlen und im Stillstand unter Schwerkraft dienen als auch einem Verkippen der Pendelmassen bei in Richtung Schwerpunkt erweiterten Laufbahnen entgegenwirken. Bei denselben konstruktiv einzuhaltenden Wandstärken zwischen Stirnseiten und Ausschnitten für die Laufbahnen können die Laufbahnen infolge der Abstützung durch die Zahnradverbindung in Richtung Schwerpunkt erweitert werden, so dass größere Schwingwinkel vorgesehen werden können, die größere Isolationsgrade bei praktisch derselben Masse der Pendelmassen ermöglichen.
Nach dem erfinderischen Gedanken kann eine einzige Zahnradverbindung pro Pendelmassenpaar in Umfangsrichtung betrachtet zwischen zwei Schwenklagern angeordnet sein. Alternativ kann jeweils eine Zahnradverbindung radial innerhalb der beiden Schwenklager angeordnet sein. Die Zahnradverbindung kann dabei jeweils einen Verzahnungsteil wie Zahnprofil jeweils gegenüberliegend an dem Flanschteil und einem Pendelmassenpaar, beispielsweise an einem zwischen zwei axial gegenüberliegenden Pendelmassen angeordneten und die beabstandeten Zwischenteil, aufweisen, zwischen denen ein Zahnrad kämmt. In einfachster Ausbildung können Zahnprofile und Zahnrad rund ausgebildet sein. Zur Ausbildung spezieller Schwingbahnen der Pendelmassen beziehungsweise Pendelmassenpaare können eines oder beide der Zahnprofile und/oder das Zahnrad unrund ausgebildet sein. Es versteht sich, dass das Zahnrad verliersicher, beispielsweise von axial benachbarten Bauteilen des Fliehkraftpendels und/oder benachbarter Gehäuse- oder Funktionsteile eines Drehschwingungsdämpfers axial geführt ist. Zur besonders stabilen Ausbildung der Zahnradverbindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Zahnprofile und Zahnrad rund ausgebildet sind und deren Mittelpunkte in Linie angeordnet sind.
In bevorzugter Weise werden die Pendelmassen gegenüber dem Flanschteil bifilar verlagert. Hierbei kann lediglich eine mittig, beispielsweise radial innerhalb eines Schwerpunkts der Pendelmasse beziehungsweise eines Pendelmassenpaars angeordnete Zahnradverbindung vorgesehen werden, die je nach Schwingungsphase jeweils eine der beiden Schwenklagerungen abstützt. Alternativ können radial innerhalb jeweils einer Schwenklagerung Zahnradverbindungen vorgesehen sein, wobei abhängig von der Schwingungsphase die jeweils der Schwenklagerung gegenüberliegende Zahnradverbindung das Pendelmassenpaar abstützt. In einer besonders ausgeprägten Ausführungsform ist mittig eine einzige Schwenklagerung vorgesehen, die in Umfangsrichtung betrachtet von zwei Zahnradverbindungen flankiert wird, die die Pendelmasse beziehungsweise das Pendelmassenpaar in beide Richtungen abstützt. Hierdurch können besonders große Schwingungswinkel vorgesehen werden, so dass eine größere Flächenpressung der einzigen Schwenklagerung durch eine geringere Masse der Pendelmassen bei gleichem Isolationsgrad vermieden beziehungsweise unter Hinnahme größerer Flächenpressungen noch größere Isolationsgrade erzielt werden.
Insbesondere bei einer ausschließlichen Abstützung der Pendelmassen nach radial innen bei die Fliehkraft übersteigender Schwerkraft hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zumindest einen Teil, beispielsweise das Zahnrad aus Kunststoff herzustellen. Hierdurch werden die Fertigungskosten gesenkt und gegebenenfalls auftretenden Klappergeräuschen entgegen gewirkt.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

1 einen Teilschnitt durch ein Fliehkraftpendel mit einer einzigen Zahnradverbindung zwischen zwei Schwenklagern,
2 eine Teilansicht des Fliehkraftpendels der 1 im Ruhezustand,
3 eine Teilansicht des Fliehkraftpendels der 1 im ausgelenkten Zustand,
4 einen Teilschnitt durch ein gegenüber der 1 abgeändertes Fliehkraftpendel mit zwei jeweils radial innerhalb einer Schwenklagerung angeordneten Zahnradverbindungen,
5 eine Teilansicht des Fliehkraftpendels der 4 im Ruhezustand und
6 eine Teilansicht des Fliehkraftpendels der 4 im ausgelenkten Zustand.

1 zeigt einen Teilschnitt des um die Drehachse 2 angeordneten Fliehkraftpendels 1. Hierbei wirkt das Fliehkraftpendel 1 mit dem Drehschwingungsdämpfer 3 in Form eines Zweimassenschwungrads zur besonders effektiven Isolation von Drehschwingungen zusammen. Das ausgangsseitig des Drehschwingungsdämpfers 3 zur Beaufschlagung der Federeinrichtung 4 vorgesehene Flanschteil 5 ist daher gleichzeitig dem Fliehkraftpendel 1 zugeordnet und nimmt die über den Umfang verteilten und beidseitig des Flanschteils 5 angeordneten Pendelmassen 6, 7 auf. Jeweils axial gegenüber liegende Pendelmassen 6, 7 sind mittels der Verbindungselemente 8 fest miteinander unter Zwischenlegung des Zwischenteils 9 zu Pendelmassenpaaren 10 verbunden. Die Pendelmassenpaare 10 sind an nicht dargestellten Schwenklagerungen gegenüber dem Flanschteil 5 um einen vorgegebenen Schwingwinkel verlagerbar. Die bei Verdrehung des Flanschteils 5 auf die Pendelmassen 6, 7 einwirkende Fliehkraftwird dabei von den Schwenklagerungen radial abgestützt.
Zur Abstützung der Pendelmassenpaare 10 nach radial innen, beispielsweise um bei Stillstand des Fliehkraftpendels 1 eine radiale Verlagerung der über der Drehachse 2 angeordneten Pendelmassenpaare nach innen zu vermeiden oder ein Verkippen oder Abheben der Pendelmassenpaare 10 aus einer Schwenklagerung zu vermeiden, ist die Zahnradverbindung 11 vorgesehen. Diese ist aus dem Zahnrad 12 und den Zahnprofilen 13, 14, die an dem Zwischenteil 9 beziehungsweise an dem Flanschteil 5 vorgesehen sind, gebildet. Die Zahnradverbindung 11 ist dabei so ausgebildet, dass sie die von den Schwenklagerungen vorgegebene Bahnkurve der Pendelmassenpaare 10 abbildet. Das Zahnrad 12 ist axial zwischen den beiden Pendelmassen 6, 7 axial verliergesichert angeordnet.
2 zeigt eine Teilansicht des um die Drehachse 2 verdrehbaren Fliehkraftpendels 1 der 1 mit dem Flanschteil 5 und der Pendelmasse 6 mit dem Zwischenteil 9. Die obere Pendelmasse 7 (1) ist der Übersicht halber nicht dargestellt. Die Pendelmasse 6 ist an den beiden Schwenklagerungen 15, 16 an dem Flanschteil 5 verlagerbar aufgenommen. Dabei geben die jeweils in der Pendelmasse 6 und in dem Flanschteil 5 vorgesehenen, an den Ausschnitten 17, 18 angeordneten Laufbahnen 19, 20 die Bahnkurve der Pendelmasse 6 gegenüber dem Flanschteil 5 vor. Auf den Laufbahnen 19, 20 wälzt hierbei jeweils ein Wälzkörper 21 ab. Zur Vermeidung von Anschlägen des Zwischenteils 9 am Flanschteil 5 sind an diesem den maximalen Schwingwinkel der Pendelmassen 6 beziehungsweise Pendelmassenpaare 10 (1) berücksichtigende Ausschnitte 22 vorgesehen.
Die 2 zeigt das Fliehkraftpendel 1 im Ruhezustand bei nicht ausgelenkten Pendelmassen 6. Hierbei liegen die Mittelpunkte 23, 24, 25 des Zahnrads 12 und der Zahnprofile 13, 14 in Linie auf der Mittelpunktlinie 26 des Fliehkraftpendels 1. Im Stillstand und bei kleinen Drehzahlen des Fliehkraftpendels wird eine Rückverlagerung der unter Schwerkrafteinfluss größer als die Fliehkraft stehenden Pendelmasse 6 mittels der Zahnradverbindung 11 verhindert, wodurch gegebenenfalls entstehende Klappergeräusche wirksam vermieden werden.
3 zeigt eine Teilansicht des Fliehkraftpendels 1 im vollausgelenkten Zustand der Pendelmassen 6. Hierbei wird der Schwingwinkel der Pendelmasse 6 durch den Anschlag 27 des Zwischenteils 9 an dem Flanschteil 5 begrenzt, um harte Anschläge der Wälzkörper 21 an den Ausschnitten 17, 18 zu verhindern. Im vollausgelenkten Zustand liegen die Mittelpunkte 23, 24, 25 der Zahnprofile 13, 14 und des Zahnrads 12 nach wie vor in Linie zueinander.
Die 4 zeigt einen Teilschnitt des gegenüber dem Fliehkraftpendel 1 der 1 bis 3 leicht veränderten Fliehkraftpendels 1a. Hierbei verläuft die Schnittlinie durch die Schwenklagerung 15a mit den an den Pendelmassen 6a, 7a und dem Flanschteil 5a vorgesehenen Ausschnitten 17a, 18a und den an diesen angeformten Laufbahnen 19a, 20a für die Wälzkörper 21a. Radial innerhalb jeder der beiden in Umfangsrichtung beabstandeten Schwenklagerungen 15a und 16a (5) ist jeweils eine Zahnradverbindung 11a, 11b (5) vorgesehen. Im Weiteren ist die Zahnradverbindung 11a im Gegensatz zur der axial mit dem Flanschteil 5 fluchtenden Zahnradverbindung 11 der 1 bis 3 axial versetzt zu dem Flanschteil 5a angeordnet. Hierzu ist das Zahnprofil 13a am Innenumfang der Pendelmasse 6a und das Zahnprofil 14a an dem zwischen dem Flanschteil 5a und der sekundären Schwungmasse 28 angeordneten Distanzteil 29, beispielsweise einem Distanzring angeordnet. Die Verliersicherung des Zahnrads 12a erfolgt durch axiale Aufnahme zwischen dem Flanschteil 5a und der sekundären Schwungmasse 28.
5 zeigt eine Teilansicht des Fliehkraftpendels 1a mit der mittels der Schwenklagerungen 15a, 16a an dem Flanschteil 5a bifilar aufgehängten Pendelmasse 6a. Radial innerhalb der Schwenklagerungen 15a, 16a sind die Zahnradverbindungen 11a, 11b angeordnet. Diese stützen die Pendelmassen 6a bei fehlendem Fliehkrafteinfluss radial ab. Wie aus der 6 hervorgeht, stützen die Zahnradverbindungen 11a, 11b die Pendelmassen 6a beziehungsweise - wie im Zusammenhang oben erläutert - die Pendelmassenpaare bei großen Schwingwinkeln nach radial innen ab. Wie hier gezeigt, stützt die Zahnradverbindung 11a die Schwenklagerung 15a radial ab, so dass eine Verkippbewegung dieser nach radial innen vermieden wird. Hierdurch können unter Beibehaltung der aus Stabilitäts- und Fertigungsgründen einzuhaltenden Wandstärken der zwischen den Ausschnitten 17a und den Stirnseiten der Pendelmassen 6a gebildeten Stege 30 sowie in dem Flanschteil 5a zwischen entsprechenden Ausschnitten gebildeten - nicht dargestellten - Stegen die Schwingwinkel vergrößert werden. Aufgrund der Abstützung durch die Zahnradverbindungen 11a, 11b können hierbei die Ausschnitte 17a in Richtung des Schwerpunkts der Pendelmassen 6a erweitert werden, ohne ein Verkippen der Pendelmassen 6a in der - hier in der entsprechenden Ausrichtung gezeigten - Schwenklagerung 15a bei in Richtung Schwerpunkt verlagerten Lagerung mittels des Wälzkörpers 21a zu riskieren.
Bezugszeichenliste

1: Fliehkraftpendel
1a: Fliehkraftpendel
2: Drehachse
3: Drehschwingungsdämpfer
4: Federeinrichtung
5: Flanschteil
5a: Flanschteil
6: Pendelmasse
6a: Pendelmasse
7: Pendelmasse
7a: Pendelmasse
8: Verbindungselement
9: Zwischenteil
10: Pendelmassenpaar
11: Zahnradverbindung
11a: Zahnradverbindung
11b: Zahnradverbindung
12: Zahnrad
12a: Zahnrad
13: Zahnprofil
13a: Zahnprofil
14: Zahnprofil
14a: Zahnprofil
15: Schwenklagerung
15a: Schwenklagerung
16: Schwenklagerung
16a: Schwenklagerung
17: Ausschnitt
17a: Ausschnitt
18: Ausschnitt
18a: Ausschnitt
19: Laufbahn
19a: Laufbahn
20: Laufbahn
20a: Laufbahn
21: Wälzkörper
21a: Wälzkörper
22: Ausschnitt
23: Mittelpunkt
24: Mittelpunkt
25: Mittelpunkt
26: Mittelpunktlinie
27: Anschlag
28: sekundäre Schwungmasse
29: Distanzteil
30: Steg

Claims

Fliehkraftpendel (1, 1a) mit einem um eine Drehachse (2) verdrehbaren Flanschteil (5) und mehreren über Umfang dieser verteilten und mittels zumindest einer Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) an dieser entsprechend einer vorgegebenen Ausbildung der Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) auf vorgegebener Bahnkurve verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen (6, 6a, 7, 7a), wobei radial innerhalb der zumindest einen Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) zwischen jeweils einer Pendelmasse (6, 6a, 7, 7a) und dem Flanschteil (5, 5a) zumindest eine die Bahnkurve der Pendelmassen (6, 6a, 7, 7a) nachbildende Zahnradverbindung (11, 11a, 11b) vorgesehen ist, wobei eine Zahnradverbindung (11) in Umfangsrichtung betrachtet zwischen zwei Schwenklagern (15, 16) einer Pendelmasse (6, 7) angeordnet ist.
Fliehkraftpendel (1, 1a) mit einem um eine Drehachse (2) verdrehbaren Flanschteil (5) und mehreren über Umfang dieser verteilten und mittels zumindest einer Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) an dieser entsprechend einer vorgegebenen Ausbildung der Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) auf vorgegebener Bahnkurve verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen (6, 6a, 7, 7a), wobei radial innerhalb der zumindest einen Schwenklagerung (15, 15a, 16, 16a) zwischen jeweils einer Pendelmasse (6, 6a, 7, 7a) und dem Flanschteil (5, 5a) zumindest eine die Bahnkurve der Pendelmassen (6, 6a, 7, 7a) nachbildende Zahnradverbindung (11, 11a, 11b) vorgesehen ist, wobei jeweils eine Zahnradverbindung (11a, 11b) radial innerhalb der beiden Schwenklagerungen (15a, 16a) angeordnet ist, wobei die Zahnradverbindung (11, 11a, 11b) aus einem der Pendelmasse (6, 6a, 7, 7a) und einem dem Flanschteil (5, 5a) zugeordneten Zahnprofil (13, 13a, 14, 14a) und einem zwischen diesen kämmenden Zahnrad (12, 12a) gebildet ist.
Fliehkraftpendel (1, 1a) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradverbindung (11, 11a, 11b) aus einem der Pendelmasse (6, 6a, 7, 7a) und einem dem Flanschteil (5, 5a) zugeordneten Zahnprofil (13, 13a, 14, 14a) und einem zwischen diesen kämmenden Zahnrad (12, 12a) gebildet ist.
Fliehkraftpendel (1, 1a) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnprofile (13, 13a, 14, 14a) und Zahnrad (12, 12a) rund ausgebildet sind und deren Mittelpunkte (23, 24, 25) in Linie angeordnet sind.
Fliehkraftpendel (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelmassen (6, 6a, 7, 7a) gegenüber dem Flanschteil (5, 5a) auf bifilar schwingend ausgebildeten Bahnkurven schwingen.
Fliehkraftpendel (1a) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine bifilare Bahnkurve der Pendelmassen (6a, 7a) mittels zumindest einer Schwenklagerung (15a, 16a) und Abstützung durch zumindest eine Zahnradverbindung (11a, 11b) abgebildet wird.
Fliehkraftpendel (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Schwenklagerung (15, 16) und Zahnradverbindung (11) radial übereinander und die Zahnradverbindung (11) in einem Ruhezustand des Fliehkraftpendels (1) auf einer Mittelpunktlinie (26) des Flanschteils (5) angeordnet sind.
Fliehkraftpendel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwenklagerung in Umfangsrichtung zwischen zwei Zahnradverbindungen angeordnet ist.
Fliehkraftpendel (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (12) aus Kunststoff gebildet ist.