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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Fliehkraftpendel mit Schraubenfedern, die umfänglich versetzte Pendelmassen des Fliehkraftpendels koppeln.
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Ein Fliehkraftpendel ist dazu eingerichtet, Ungleichförmigkeiten in einer Drehbewegung um eine Drehachse zu tilgen. Dazu umfasst das Fliehkraftpendel einen Pendelflansch und mehrere Pendelmassen, die in der Drehebene um die Drehachse verschiebbar am Pendelflansch angebracht sind. Die Pendelmassen sind auf einem Umfang um die Drehachse zueinander versetzt angeordnet und zwischen benachbarten Pendelmassen ist eine Schraubenfeder angeordnet. Die Schraubenfeder kann dazu beitragen, die Pendelmassen miteinander zu koppeln und so das Tilgen der Drehungleichförmigkeiten beeinflussen. Außerdem kann die Schraubenfeder dazu dienen, ein Anschlagen der Pendelmassen aneinander zu dämpfen oder zu verhindern.
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Pendelmassen sind üblicherweise Stanzteile, die aus einem Blech hergestellt sind. Beim Stanzen bildet sich allgemein ein Grat, der im Anlagebereich der Schraubenfeder liegen kann. Ein Entgraten beziehungsweise Fasen der Stanzteile ist kostspielig und wird daher üblicherweise nicht durchgeführt. Der Grat oder eine andere herstellungsbedingte Ungenauigkeit der Pendelmasse in einem Anlagebereich der Schraubenfeder kann dazu führen, dass die Schraubenfeder im Betrieb an der Pendelmasse reibt und daher verschleißt. Dies kann einen negativen Einfluss auf die Dauerhaltbarkeit der Schraubenfeder und auf die Pendelwirkung der Pendelmassen haben.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fliehkraftpendel anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit zwei Fliehkraftpendeln mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben jeweils bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Ein Fliehkraftpendel umfasst einen Pendelflansch, der um eine Drehachse drehbar gelagert ist, zwei in Umfangsrichtung versetzte Pendelmassen, die in der Drehebene verschiebbar am Pendelflansch angebracht sind und eine Schraubenfeder, die zwischen den benachbarten Pendelmassen wirkt. Dabei ist in einer ersten Variante ein Eingriffsbereich zwischen einem Ende der Schraubenfeder und der zugeordneten Pendelmasse verschleißverringernd gestaltet.
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Durch die verringerte Reibung beziehungsweise den verringerten Verschleiß kann die Pendelwirkung des Fliehkraftpendels verbessert aufrechterhalten werden. Die Haltbarkeit des Fliehkraftpendels kann gesteigert sein. Die Pendelmassen können in einem einfachen und kostengünstigen Stanzverfahren hergestellt werden, ohne dass diese negative Auswirkungen auf die Schraubenfedern hat. Ein potenziell aufwändiger Vorgang zum Entfernen eines Grates, der an der Pendelmasse beispielsweise durch das Stanzen gebildet sein kann, kann entfallen. Die Betätigung der Schraubenfeder kann flächig erfolgen, sodass beispielsweise keine Quer- oder Torsionskräfte auf die Schraubenfeder wirken können. Die Führung und/oder Positionierung der Schraubenfeder in radialer oder axialer Richtung kann verbessert sein. Die Führung bzw. Positionierung kann von der Betätigung der Schraubenfeder getrennt sein. Enden der Schraubenfeder können in die Pendelmassen eingehängt werden, wodurch die Pendelmassen verbessert gekoppelt werden können.
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Bevorzugterweise sind Windungen an dem Ende der Schraubenfeder aneinander angelegt. So kann ein verschleißfestes Ende der Schraubenfeder gebildet sein.
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Die Schraubenfeder kann sich im Bereich ihres Endes konisch verjüngen. Die aneinander anliegenden Windungen können so verbessert an korrespondierenden radialen Anlageflächen der Pendelmasse eingreifen.
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Bevorzugterweise ist der Pendelflansch scheibenförmig ausgebildet und umfasst eine Aussparung, durch die eine Windung am Ende der Schraubenfeder verläuft. Eine derartige Ausnehmung wird auch Entlastungsbohrung genannt, selbst wenn sie nicht mittels eines Bohrvorgangs, sondern beispielsweise mittels Stanzen in die Pendelmasse eingebracht ist. Bevorzugterweise sind eine radial innere und eine radial äußere Aussparung vorgesehen, die einen axialen Anlagebereich des Pendelflanschs begrenzen. Knickspannungen und Keilwirkungen zwischen der Schraubenfeder und dem Pendelflansch können so verhindert sein. Das Fliehkraftpendel kann dadurch weiter verbessert reibungsarm oder langlebig sein.
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In einer zweiten Variante ist zwischen zwischen einem Ende der Schraubenfeder und der zugeordneten Pendelmasse ein Adapter vorgesehen, um den Verschleiß der Schraubenfeder zu verringern. Dabei können einer oder mehrere der oben bezüglich der ersten Variante genannten Vorteile erbracht werden.
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Der Adapter kann eine Innenkappe umfassen, die im Bereich des Endes axial in die Schraubenfeder eingreift und sich an einem Innenbereich der Schraubenfeder erstreckt. Bevorzugterweise besteht eine radiale Klemmkraft zwischen dem Innenbereich der Schraubenfeder und dem Abschnitt der Innenkappe, der in das Ende der Schraubenfeder hineinragt.
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Mittels der Innenkappe kann eine schonende und kraftschlüssige Verbindung mit der Schraubenfeder hergestellt sein. Der Adapter kann an die Gegebenheiten der Pendelmasse verbessert angepasst sein, sodass auch in diesem Bereich eine verringerte Reibung oder ein verringerter Verschleiß auftreten können.
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Der Adapter kann auch eine Außenkappe umfassen, die im Bereich des Endes axial in die Schraubenfeder eingreift und sich an einem Außenbereich der Schraubenfeder erstreckt. Bevorzugterweise besteht eine radiale Klemmkraft zwischen dem Außenbereich der Schraubenfeder und dem Abschnitt der Außenkappe, in dem das Ende der Schraubenfeder eingeführt ist.
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In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst der Adapter eine Tülle, die die Schraubenfeder im Bereich des Endes radial außen umschließt. Die Tülle kann leicht herstellbar sein und Radialkräfte auf die Schraubenfeder so übertragen, dass Reibung oder Verschleiß der Schraubenfeder minimiert sind. Im Unterschied zur Außenkappe umfasst die Tülle keinen Boden, der axial am Ende der Schraubenfeder anliegt.
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Die Außenkappe oder die Tülle können jeweils einen radialen Bund aufweisen, um axial formschlüssig an der Pendelmasse gehalten zu sein. Die Kraftübertragung zwischen der Pendelmasse und dem Adapter kann dadurch verbessert sein.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Pendelflansch scheibenförmig ausgebildet ist und eine Aussparung umfasst, durch die ein radial außen liegender Bereich des Adapters verläuft. Auf diese Weise kann die oben beschriebene Entlastungsbohrung auch im Zusammenhang mit dem Adapter verwendet werden.
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Bevorzugterweise sind zwei axial versetzte Pendelmassen vorgesehen, zwischen denen die Schraubenfeder angeordnet ist. Die Pendelmassen sind üblicherweise mittels Bolzen, Nieten oder anderen Verbindungselementen zu Pendelmassenpaaren zusammengefügt, wobei sich die Pendelmassen üblicherweise auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs erstrecken.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 ein Fliehkraftpendel;
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2 konisch zulaufende Schraubenfedern für ein Fliehkraftpendel;
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3 und 4 die Schraubenfedern von 2 an einem Fliehkraftpendel wie dem von 1;
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5 zylindrisch auslaufende Schraubenfedern für ein Fliehkraftpendel;
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6 und 7 die Schraubenfedern von 5 am Fliehkraftpendel von 1;
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8 und 9 einen Adapter in Gestalt einer Innenkappe für ein Fliehkraftpendel;
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10 und 11 die Innenkappe von 9 am Fliehkraftpendel von 1;
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12 einen Adapter in Form einer Außenkappe für ein Fliehkraftpendel;
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13 und 14 die Außenkappe von 12 am Fliehkraftpendel von 1;
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15 einen Adapter in Form einer Tülle für ein Fliehkraftpendel;
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16 und 17 die Tülle von 15 am Fliehkraftpendel von 1
darstellt.
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1 zeigt ein Fliehkraftpendel 100, insbesondere zum Einsatz in einem Antriebsstrang, beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs. Um eine Drehachse 105 ist ein Pendelflansch 110 drehbar gelagert. Der Pendelflansch 110 wird im Betrieb des Fliehkraftpendels 100 um die Drehachse 105 gedreht und kann dabei ein Drehmoment übermitteln. In der Drehebene um die Drehachse 105 sind am Pendelflansch 110 wenigstens zwei Pendelmassen 115 verschiebbar angebracht. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst jede Pendelmasse 115 zwei Pendelelemente 120, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs 110 liegen und starr miteinander verbunden sind, beispielsweise mittels Bolzen 125. In anderen Ausführungsformen kann die Pendelmasse 115 auch nur ein Pendelelement 120 umfassen. In diesem Fall kann das Pendelelement 120 auch zwischen zwei axial versetzten Pendelflanschen 110 liegen, die drehmomentschlüssig miteinander verbunden sind. Die Verschiebbarkeit der Pendelmasse 115 gegenüber dem Pendelflansch 110 wird üblicherweise mittels einer Kulissenführung 130 sichergestellt.
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Üblicherweise sind mehrere Pendelmassen 115 auf einem Umfang um die Drehachse 105 verteilt, wobei jede Pendelmasse 115 einen vorauslaufenden und einen nachfolgenden Nachbarn besitzt. Zwischen zwei benachbarten Pendelmassen 115 ist jeweils eine Schraubenfeder 135 vorgesehen, um die Pendelmassen 115 miteinander zu koppeln. Üblicherweise greifen an jede Pendelmasse 115 zwei Schraubenfedern 135 zu unterschiedlichen benachbarten Pendelmassen 115 ein.
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2 zeigt konisch auslaufende Schraubenfedern für ein Fliehkraftpendel 100. Die Schraubenfeder 135 weist ein erstes Ende 205 und ein zweites Ende 210 auf. An wenigstens einem der Enden 205, 210 liegen wenigstens zwei Windungen 215 der Schraubenfeder 135 axial aneinander an. Hier und im Folgenden beziehen sich polare Angaben wie axial oder radial, falls nicht anders angegeben, auf eine Erstreckungsachse 220 der Schraubenfeder 135. Üblicherweise ist die Erstreckungsachse 220 gerade; in manchen Ausführungsformen kann die Schraubenfeder 135 jedoch auch eine Bogenfeder sein, wobei die Erstreckungsachse 220 gebogen ist, und zwar üblicherweise auf einem Umfang um die Drehachse 105. Die Schraubenfeder 135 verjüngt sich gegen wenigstens eines ihrer Enden 205 und 210. Ein Klemmsitz des entsprechenden Endes 205, 210 auf einer radialen Außenseite der Schraubenfeder 135 kann dadurch erleichtert sein.
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3 zeigt die sich konisch verjüngende Schraubenfeder 135 von 2 an einer Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100 von 1.
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4 zeigt weitere Ansichten der konisch auslaufenden Schraubenfeder 135 von 2 an einer Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100 von 1. In der mittleren Darstellung ist von den Pendelmassen 115, die mittels der Schraubenfeder 135 gekoppelt sind, jeweils nur ein Pendelelement 120 gezeigt.
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5 zeigt eine zylindrisch auslaufende Schraubenfeder 135 für ein Fliehkraftpendel 100 wie dem von 1. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform nimmt der Durchmesser der Schraubenfeder 135 zu seinen Enden 205 und 210 hin nicht ab. Vielmehr läuft die Schraubenfeder 135 zylindrisch aus, wobei Windungen 215 an wenigstens einem ihrer Enden 205, 210 axial, bezogen auf die Erstreckungsachse 220, aneinander anliegen.
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6 zeigt die Schraubenfeder 135 von 5 am Fliehkraftpendel 100 von 1 in einer Ausführungsform. Die Darstellungen korrespondieren zu denen von 3.
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7 zeigt weitere Ansichten der Schraubenfeder 135 von 5 an einer Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100 von 1. Die Darstellungen korrespondieren zu denen von 4. In der mittleren Darstellung ist für jede Pendelmasse 115 jeweils nur ein Pendelelement 120 dargestellt.
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Eine Anlagefläche einer Pendelmasse 115 zur Aufnahme von Schubkräften der Schraubenfeder 135 können speziell gestaltet sein, um einen möglichst verschleißfreien Eingriff zwischen einem Ende 205, 210 und der Pendelmasse 115 zu erzielen. In der Darstellung von 7 sind optionale Ausgleichsbohrungen 225 zu sehen, durch die jeweils ein Abschnitt einer axial letzten Windung der Schraubenfeder 135 an einem Ende 205, 210 verläuft. Die Ausgleichsbohrung 225 verläuft bevorzugterweise parallel zur Drehachse 105 und kann beispielsweise mittels Bohren, jedoch auch mittels Stanzen, Fräsen oder einer anderen Technik in die Pendelmasse 115 eingebracht sein. Bevorzugterweise werden an einem Ende 205, 210 der Schraubenfeder 135 zwei Ausgleichsbohrungen 225 eingebracht, die bezüglich der Drehachse 105 radial versetzt sind. Der Eingriffsbereich der Schraubenfeder 135 mit der Pendelmasse 115 kann dadurch auf zwei Abschnitte reduziert sein, die axial bezüglich der Drehachse 105 versetzt sind. So kann ein besonders schonender Eingriff erfolgen, der auch unter dem Einfluss von Fliehkräften reibungs- und verschleißarm zwischen der Schraubenfeder 135 und der Pendelmasse 115 besteht.
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Der Eingriff zwischen einem Ende 205, 210 der Schraubenfeder 135 und einer Pendelmasse 115 kann auch auf andere Weise reibungs- oder verschleißarm gestaltet werden. Beispielsweise kann ein Adapter 305 verwendet werden, der zwischen der Schraubenfeder 135 und der Pendelmasse 115 liegt.
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8 und 9 zeigen einen solchen Adapter 305 in Form einer Innenkappe 310. Die Innenkappe 310 kann beispielsweise als Fließpressteil hergestellt und optional an einem Ende, an beiden Enden oder vollständig gehärtet sein. Die Innenkappe 310 umfasst einen ersten Abschnitt 315, der dazu eingerichtet ist, an einem Ende 205, 210 der Schraubenfeder 135 axial in diese einzutauchen. In einer Variante ist der Außendurchmesser des ersten Abschnitts 315 in Abhängigkeit des Innendurchmessers der Schraubenfeder 135 an ihrem Ende 205, 210 so gewählt, dass sich ein Klemmsitz zwischen der Schraubenfeder 135 und dem ersten Abschnitt 315 ergibt. In einer anderen Ausführungsform ist der Außendurchmesser des ersten Abschnitts 315 kleiner gewählt, sodass ein radiales Spiel zur Schraubenfeder 135 besteht. Ein zweiter Abschnitt 320 schließt sich axial an den ersten Abschnitt 315 an und weist einen größeren Außendurchmesser auf. Der Übergang zwischen den Abschnitten 315 und 320 erfolgt mit einer Stufe, die dazu eingerichtet ist, axial an der letzten Windung 215 der Schraubenfeder 135 anzuliegen. Der Außendurchmesser des zweiten Abschnitts 320 ist üblicherweise größer oder gleich groß wie der Außendurchmesser der Schraubenfeder 135 an seinem Ende 205, 210. Für den Einsatz der Innenkappe 310 ist eine Variante der Schraubenfeder 135 bevorzugt, die zylindrisch ausläuft. Dabei können, wie in 5 gezeigt ist, Windungen im Bereich des Endes 205, 210 axial aneinander anliegen oder nicht.
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Optional ist an einem axialen Ende des zweiten Abschnitts 320, der vom ersten Abschnitt 315 abgewandt ist, noch ein radialer Bund 325 vorgesehen, der eine formschlüssige Eingriffsmöglichkeit für die Innenkappe 310 bieten kann. So können nicht nur Schubkräfte auf die Schraubenfeder 135 übertragen werden, sondern gegebenenfalls auch Zugkräfte.
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10 und 11 zeigen die Innenkappe 310 der 8 und 9 an einer Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100 von 1. Die Darstellungen von 10 entsprechen denen von 7. In 11 sind von oben nach unten ein Querschnitt durch die Schraubenfeder 135, eine Schnittansicht aus der gleichen Perspektive wie an der mittleren Darstellung von 10, jedoch mit beiden Pendelelementen 120, und ein Längsschnitt durch die Schraubenfeder 135 dargestellt.
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In 10 und 11 sind die optionalen Ausgleichsbohrungen 225 ebenfalls dargestellt.
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12 zeigt einen anderen Adapter 305 in Form einer Außenkappe 330. Die Außenkappe 330 ist topfförmig und kann sich im Bereich ihrer Öffnung, wie dargestellt, konisch erweitern. Die Außenkappe 330 kann beispielsweise als Blechbauteil hergestellt und gegebenenfalls gehärtet sein.
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13 und 14 zeigen die Außenkappe 330 an einer Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100 von 1. Dabei entsprechen die Darstellungen von 13 denen von 10 und die von 14 denen von 11. In allen Darstellungen sind die optionalen Ausgleichsbohrungen 225 zu sehen. In der unteren Darstellung von 13 ist eine Variante der Außenkappe 330 dargestellt, bei der sie einen Bund 325 trägt, wie er oben mit Bezug auf die Innenkappe 310 beschrieben wurde.
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15 zeigt einen Adapter 305 in Form einer Tülle 335. Die Tülle 335 kann beispielsweise als Blechbauteil hergestellt und gegebenenfalls gehärtet sein. Die Tülle 335 ist dazu eingerichtet, einen axialen Abschnitt der Schraubenfeder 135 aufzunehmen. Dazu kann ein axiales Ende der Tülle 335 konisch erweitert sein. An einem entgegengesetzten Ende kann ein Bund 325 vorgesehen sein, wie er oben beispielsweise mit Bezug auf die Innenkappe 310 beschrieben wurde.
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16 zeigt die Tülle 335 an einer Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100 von 1. Dabei folgen die Darstellungen denen von 13. 17 zeigt weitere Ansichten der Tülle 335 an einer Ausführungsform des Fliehkraftpendels 100 von 1, wobei die Darstellungen denen von 14 folgen. In den 16 und 17 sind die optionalen Ausgleichsbohrungen 225 dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fliehkraftpendel
- 105
- Drehachse
- 110
- Pendelflansch
- 115
- Pendelmasse
- 120
- Pendelelement
- 125
- Bolzen
- 130
- Kulissenführung
- 135
- Schraubenfeder
- 205
- erstes Ende
- 210
- zweites Ende
- 215
- Windung
- 220
- Erstreckungsachse
- 225
- Ausgleichsbohrung
- 305
- Adapter
- 310
- Innenkappe
- 315
- erster Abschnitt
- 320
- zweiter Abschnitt
- 325
- Bund
- 330
- Außenkappe
- 335
- Tülle
