-
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, mit dessen Hilfe Pendelmassen bei Drehzahlschwankungen unter Fliehkrafteinfluss auf einen anderen Radius verlagert werden können, um eine der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zu erzeugen, wodurch das Ausmaß der Drehzahlschwankung gedämpft werden kann.
-
Ein Fliehkraftpendel weist eine über in entsprechenden Bahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse auf, die bei Drehzahlschwankung ein entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugen kann. Um die Reibung und den Verschleiß gering zu halten, kann die Pendelmasse zum Trägerflansch hin abstehende Warzen aufweisen, so dass bei einem axialen Anschlagen der Pendelmasse an dem Trägerflansch nur eine geringe Fläche in einen Reibkontakt treten kann.
-
Es besteht das ständige Bedürfnis das Dämpfungsvermögen eines Fliehkraftpendels über eine lange Zeitdauer aufrecht zu erhalten.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein lang anhaltendes Dämpfungsvermögen eines Fliehkraftpendels ermöglichen.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
-
Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse drehbaren Trägerflansch zur mittelbaren oder unmittelbaren Anbindung an die Antriebswelle, mindestens einer relativ zum Trägerflansch verlagerbaren Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und mindestens einem in axialer Richtung zwischen dem Trägerflansch und der Pendelmasse angeordneten Gleitelement zur axialen Beabstandung der Pendelmasse zum Trägerflansch und zum Abgleiten an der Pendelmasse und/oder an dem Trägerflansch, wobei zwischen dem Gleitelement und der Pendelmasse und/oder zwischen dem Gleitelement und dem Trägerflansch ein trockener Gleitreibungskoeffizient μ von μ ≤ 0,40, insbesondere μ ≤ 0,30, vorzugsweise μ ≤ 0,20, weiter bevorzugt μ ≤ 0,10 und besonders bevorzugt μ ≤ 0,05 vorliegt.
-
Mit Hilfe des Gleitelements kann in der Art eines Gleitlagers eine Werkstoffpaarung mit einem besonders niedrigen Gleitreibungskoeffizienten ausgebildet werden, der insbesondere niedriger als der Gleitreibungskoeffizienten zwischen zwei unbehandelten unlegierten Stählen, beispielsweise St 37.0 (P235TR1 gemäß EN 10216-1), ist. Dadurch kann ein Gleitreibungskoeffizient erreicht werden, der niedriger ist, als ein Gleitreibungskoeffizient, der sich ohne das Gleitelement üblicherweise zwischen der Pendelmasse und dem Trägerflansch einstellt. Durch den geringeren Gleitreibungskoeffizienten kann eine geringere Reibung erreicht werden, so dass eine Verstimmung des Fliehkraftpendels durch die entstehende Reibung bei einem axialen Anschlagen der Pendelmasse vermieden oder zumindest reduziert werden kann. Ferner können durch die geringere Reibung die Bauteilbelastungen an den reibungsbehafteten Kontaktstellen reduziert werden, so dass beispielsweise ein Abflachen der Kontaktstellen und/oder Riefenbildungen vermieden werden können. Ferner kann durch die reduzierte Reibung ein Festfressen der Pendelmasse an dem Trägerflansch und/oder die Entstehung von Reibrost vermieden werden. Dadurch können die Schwingungseigenschaften des Fliehkraftpendels über eine längere Dauer im Wesentlichen unverändert bleiben, so dass eine verschleißbedingte Verstimmung der Schwingungseigenschaften vermieden werden kann. Mit Hilfe des durch das Gleitelement erreichten niedrigen Gleitreibungskoeffizienten zwischen der Pendelmasse und dem Trägerflansch kann eine reibungsbedingte Verstimmung des Fliehkraftpendels vermieden werden, so dass ein lang anhaltendes Dämpfungsvermögen des Fliehkraftpendels ermöglicht ist.
-
Der Trägerflansch des Fliehkraftpendels kann beispielsweise ein radial abstehender Teil einer insbesondere als Kurbelwelle ausgestalteten Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors sein. Insbesondere ist der Trägerflansch Teil einer eingangsseitigen Primärmasse oder einer ausgangsseitigen Sekundärmasse eines insbesondere als Zweimassenschwungrad ausgestalteten Drehschwingungsdämpfers sein, wobei der Drehschwingungsdämpfer mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors gekoppelt sein kann, um Drehschwingungen der Antriebswelle dämpfen zu können. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Vorzugsweise sind mehrere Pendelmassen relativ bewegbar an dem Trägerflansch angebunden, wobei insbesondere die mehreren Pendelmassen auf einem gemeinsamen Nenndurchmesser in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Der trockene Gleitreibungskoeffizient μ zwischen der Pendelmasse und dem Gleitelement und/oder zwischen dem Trägerflansch und dem Gleitelement kann in der Regel μ ≥ 0,01, insbesondere μ ≥ 0,05, vorzugsweise μ ≥ 0,10, weiter bevorzugt μ ≥ 0,15 und besonders bevorzugt μ ≥ 0,19 betragen. Der trockene Gleitreibungskoeffizient μ wird ohne zugesetztes Schmiermittel im schlupfenden Betrieb der Materialpaarung bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, einem Umgebungsdruck von 1 bar und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65% bestimmt.
-
Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die Fliehkraft auf die Pendelmasse wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in seine „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere die Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Eine Pendelbahn in der Pendelmasse und/oder eine Laufbahn in dem Trägerflansch weisen hierzu geeignete Krümmungen auf. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise sind zwei über insbesondere als Abstandsbolzen ausgestaltete Bolzen oder Niete miteinander verbundene Pendelmassen vorgesehen, zwischen denen in axialer Richtung des Drehschwingungsdämpfers der Trägerflanschs positioniert ist.
-
Insbesondere ist das Gleitelement aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere PE, PA, PTFE, hergestellt, wobei insbesondere das Kunststoffmaterial ein eingebettetes Schmiermittel aufweist. Dadurch lässt sich zwischen der Pendelmasse und dem Gleitelement und/oder zwischen dem Trägerflansch und dem Gleitelement die Materialpaarung Stahl-Kunststoff herbeiführen, die einen entsprechend niedrigen Gleitreibungskoeffizient ermöglicht.
-
Vorzugsweise ist das Gleitelement als ein zum Trägerflansch und zur Pendelmasse separates Bauteil ausgestaltet. Dies erleichtert es das Gleitelement aus einem von Stahl verschiedenen Werkstoff herzustellen, während die Pendelmasse und/oder der Trägerflansch als Stahl oder Grauguss hergestellt sein können.
-
Besonders bevorzugt weist das Gleitelement einen Aufnahmeschlitz zum Aufstecken, insbesondere von radial innen, auf die Pendelmasse und/oder auf den Trägerflansch auf. Der Aufnahmeschlitz kann eine Presspassung oder Übergangspassung mit der Pendelmasse und/oder mit dem Trägerflansch ausbilden, so dass das Gleitelement mit der der Pendelmasse und/oder mit dem Trägerflansch, insbesondere ohne zusätzliche Befestigungsmittel, verklemmt werden kann. Vorzugsweise ist der Aufnahmeschlitz nach radial außen geöffnet, so dass das Gleitelement unter Fliehkrafteinfluss mit einer steigenden Normalkraft an der Pendelmasse und/oder an dem Trägerflansch angreifen kann. Insbesondere kann die Pendelmasse und/oder der Trägerflansch eine Öffnung oder eine Vertiefung aufweisen, in die eine Rastnase des Gleitelements zur Ausbildung einer Clip-Verbindung einrasten kann. Vorzugsweise ist das Gleitelement in eingebauten Zustand in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung, insbesondere formschlüssig, arretiert, so dass sich das Gleitelement nicht relativ entweder zum Trägerflansch oder relativ zur Pendelmasse bewegen kann.
-
Insbesondere weist die Pendelmasse eine Pendelbahn zur Aufnahme einer Pendelrolle zum Verlagern der Pendelmasse relativ zum Trägerflansch auf, wobei das Gleitelement in die Pendelbahn eingesteckt ist, wobei insbesondere das Gleitelement in einer Teilbereich der Pendelbahn die Bewegbarkeit der Pendelrolle, insbesondere nach radial außen, begrenzt. Das radial außerhalb der Pendelbahn vorgesehene Material der Pendelmasse kann das Gleitelement auch unter Fliehkrafteinfluss sicher zurückhalten. Insbesondere ist das Gleitelement in einer der Materialstärke des Gleitelements entsprechenden radialen Vertiefung der Pendelbahn eingesetzt, so dass die Pendelrolle im Wesentlichen absatzlos an der durch die Pendelmasse und das Gleitelement ausgebildeten Pendelbahn entlang bewegt werden kann.
-
Vorzugsweise weist der Trägerflansch eine Laufbahn zur Aufnahme einer Pendelrolle zum Verlagern der Pendelmasse relativ zum Trägerflansch auf, wobei das Gleitelement in die Laufbahn eingesteckt ist, wobei insbesondere das Gleitelement in einer Teilbereich der Laufbahn die Bewegbarkeit der Pendelrolle, insbesondere nach radial außen, begrenzt. Das radial außerhalb der Laufbahn vorgesehene Material des Trägerflanschs kann das Gleitelement auch unter Fliehkrafteinfluss sicher zurückhalten. Insbesondere ist das Gleitelement in einer der Materialstärke des Gleitelements entsprechenden radialen Vertiefung der Laufbahn eingesetzt, so dass die Pendelrolle im Wesentlichen absatzlos an der durch den Trägerflansch und das Gleitelement ausgebildeten Laufbahn entlang bewegt werden kann.
-
Besonders bevorzugt ist die Pendelmasse über eine Laufrolle mit dem Trägerflansch gekoppelt, wobei das Gleitelement mit der Laufrolle, insbesondere zur Begrenzung der relativen axialen Bewegbarkeit der Laufrolle relativ zum Trägerflansch, befestigt ist. Das Gleitelement kann beispielweise als Kreisring ausgestaltet sein, der auf der beispielsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgeführten Laufrolle aufgepresst sein kann. Insbesondere ist jeweils ein Gleitelement für jede der Axialseiten des Trägerflanschs vorgesehen, wobei durch den axialen Abstand der beiden Gleitelemente zueinander eine axiale Bewegbarkeit der Laufrolle relativ zum Trägerflansch vorgegeben werden kann. Insbesondere ist jeder der Axialseiten des Trägerflanschs eine Pendelmasse zugeordnet, so dass bei einer geringen Bauteileanzahl für die vorgesehenen Pendelmassen ein niedriger Gleitreibungskoeffizient bei einem axialen Anschlagen der Pendelmassen vorgesehen werden kann.
-
Insbesondere ist das Gleitelement, insbesondere über eine in dem Trägerflansch vorgesehene Aufnahmeöffnung, mit dem Trägerflansch verbunden, wobei an dem Gleitelement mindestens zwei in Umfangsrichtung nachfolgend angeordnete Pendelmassen axial anschlagbar sind. Dadurch sind an dem Gleitelement mindestens zwei der selben Axialseite des Trägerflanschs zugeordnete Pendelmassen anschlagbar. Das Gleitelement kann beispielweise zwischen zwei in Umfangsrichtung nachfolgend vorgesehenen Pendelmassen vorgesehen sein und eine Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen, dass bei beliebigen Schwingwinkeln der Pendelmassen relativ zum Trägerflansch ein Teil des selben Gleitelements zwischen dem Trägerflansch und den beiden Pendelmassen verbleibt. Durch die in Umfangsrichtung versetzte Anordnung des Gleitelements zu den Pendelmassen kann die Montage vereinfacht werden und eine Häufung von Materialschwächungen durch Öffnungen in einem Teilbereich des Trägerflanschs vermieden werden.
-
Vorzugsweise ist das Gleitelement in axialer Richtung zur Geräuschsdämpfung nachgiebig ausgestaltet. Das Gleitelement kann durch ein elastisches Verhalten bei einer Beanspruchung in axialer Richtung, insbesondere wenn die Pendelmasse in axialer Richtung auf den Trägerflansch zu anschlägt, Klappergeräusche vermeiden.
-
Besonders bevorzugt weisen sämtliche einer bestimmten Pendelmasse zugewandten Gleitelemente eine gesamte zur Pendelmasse weisende wirksame Gleitfläche AG und die Pendelmasse eine zum Trägerflansch weisende Axialfläche AP auf, wobei 0,001 ≤ AG/AP ≤ 0,25, insbesondere 0,005 ≤ AG/AP ≤ 0,15, vorzugsweise 0,01 ≤ AG/AP ≤ 0,10 und besonders bevorzugt 0,02 ≤ AG/AP ≤ 0,05 gilt. Eine derartig geringe wirksame Gleitfläche kann bereits ausreichend sein die vergleichsweise geringen in axialer Richtung auftretenden Kräfte abzutragen. Gleichzeitig kann bei einer geringen wirksamen Gleitfläche ein entsprechend geringer Reibkontakt auftreten, so dass eine signifikante Verstimmung des Fliehkraftpendels durch Reibungseffekte vermieden werden kann.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
-
1: eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Fliehkraftpendels in einer ersten Ausführungsform,
-
2: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendels aus 1,
-
3: eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Fliehkraftpendels in einer zweiten Ausführungsform,
-
4: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendels aus 3,
-
5: eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Fliehkraftpendels in einer dritten Ausführungsform und
-
6: eine schematische Schnittansicht des Fliehkraftpendels aus 5.
-
Das in 1 und 2 dargestellte Fliehkraftpendel 10 weist einen Trägerflansch 12 auf, der beispielsweise Teil einer Primärmasse oder Sekundärmasse eines mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors verbundenen Zweimassenschwungrads sein kann. An beiden Axialseiten des Trägerflanschs 12 ist jeweils eine Pendelmasse 14 vorgesehen, die über Pendelrollen 16 an dem Trägerflansch 12 geführt ist. Hierzu weist die Pendelmasse 14 eine Pendelbahn 18 und der Trägerflansch 12 eine Laufbahn 20 auf, in denen die jeweilige Pendelrolle 16 relativ bewegbar geführt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeweils ein Gleitelement 22, das aus einem zu einem niedrigen trockenen Gleitreibungskoeffizienten führendem Kunststoffmaterial hergestellt ist, mit der jeweiligen Pendelmasse 14 verbunden. Hierzu weist das Gleitelement 22 einen nach radial außen geöffneten Aufnahmeschlitz 24 auf, über den das Gleitelement 22 von radial innen her auf die Pendelmasse 12, insbesondere klemmend, aufgesteckt werden kann. Hierbei ist das Gleitelement 22 in die Pendelbahn 18 eingesteckt und kann in einem Teilbereich die Bewegung der Pendelrolle 16 begrenzen. Wenn beim Betrieb des Fliehkraftpendels ein axiales Anschlagen der Pendelmasse 14 erfolgt, kann das Gleitelement 22 in einem entsprechend geringen Kontaktbereich den Trägerflansch 12 kontaktieren, so dass bei einer reibenden Relativbewegung des Trägerflanschs 12 zum Gleitelement 22 nur der vergleichweise geringe trockene Gleitreibungskoeffizient der Materialpaarung zwischen dem Gleitelement 22 und dem Trägerflansch 12 wirksam ist.
-
Bei der in 3 und 4 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 das Gleitelement 22 nicht mit der Pendelmasse 14 sondern mit der Pendelrolle 16 verbunden. Das Gleitelement 22 kann hierbei als auf die Pendelrolle 16 aufgesteckte Scheibe ausgestaltet sein, die in axialer Richtung jeweils zwischen der Pendelmasse 14 und dem Trägerflansch 12 angeordnet ist. Durch den axialen Abstand der beiden mit der Pendelrolle 16 verbundenen Gleitelemente 22 kann ein axiales Spiel der Pendelrolle 16 relativ zum Trägerflansch 12 eingestellt sein.
-
Bei der in 5 und 6 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 ist im Vergleich zu der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftpendels 10 das Gleitelement 22 nicht mit der Pendelmasse 14 sondern mit dem Trägerflansch 12 verbunden. Hierzu kann das Gleitelement 22 üben den nach radial außen geöffneten Aufnahmeschlitz 24, insbesondere klemmend, auf den Trägerflansch 12 aufgesteckt sein. Der Trägerflansch 12 kann hierzu eine geeignete Aufnahmeöffnung 26 aufweisen, durch die beispielweise auch ein die beiden Pendelmassen 14 miteinander verbindender Abstandsbolzen 28 hindurchgeführt sein kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gleitelement 22 zwischen zwei in Umfangsrichtung nachfolgend angeordneten Pendelmassen 14 vorgesehen und weist eine Erstreckung in Umfangsrichtung auf, dass das Gleitelement 22 zwischen dem Trägerflansch 12 und den beiden in Umfangsrichtung nachfolgenden Pendelmassen 14 angeordnet ist. Hierzu kann insbesondere die Aufnahmeöffnung 26 des Trägerflanschs 12 eine Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen, dass sowohl ein Abstandsbolzen 28 der einen Pendelmasse 14 als auch ein Abstandsbolzen 28 der in Umfangsrichtung nachfolgenden Pendelmasse 14 durch die selbe Aufnahmeöffnung 26 hindurchgeführt ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Fliehkraftpendel
- 12
- Trägerflansch
- 14
- Pendelmasse
- 16
- Pendelrolle
- 18
- Pendelbahn
- 20
- Laufbahn
- 22
- Gleitelement
- 24
- Aufnahmeschlitz
- 26
- Aufnahmeöffnung
- 28
- Abstandsbolzen
-
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 Nicht-Patentliteratur
-
