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Die Erfindung betrifft eine Pendelrolle für ein Fliehkraftpendel mit zwei randseitigen Laufflächen und einer axial zwischen diesen angeordneten mittleren Lauffläche und ein Fliehkraftpendel mit derartigen Pendelrollen.
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Fliehkraftpendel dienen der Drehschwingungsisolation in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen mit drehschwingungsbehafteter Brennkraftmaschine. Beispielsweise ist aus der
WO 2015/058766 A1 ein Fliehkraftpendel zur Reduktion von Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Fliehkraftpendel verfügt über mindestens zwei Pendelmassen, die mittels Pendelrollen an einem Pendelmassenträger entlang von Laufbahnen geführt werden. Die Pendelmassen können im Feld der Zentrifugalbeschleunigung Schwingungen entlang ihrer Laufbahnen ausführen, wenn sie von Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine angeregt werden. Durch diese Schwingungen wird der Erregerschwingung der Brennkraftmaschine zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, so dass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt. Das Fliehkraftpendel wirkt daher als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger, da sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur Drehzahl sind. Die Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels erfolgt daher über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine und ist auf eine bevorzugte Tilgerordnung der Brennkraftmaschine abgestimmt.
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In der
DE 10 2013 210 043 A1 ist eine Pendelrolle für Fliehkraftpendel mit unterschiedlichen Rollenabschnitten offenbart, wobei die Durchmesser der Randabschnitte und der Durchmesser eines mittleren Rollenabschnitts unterschiedlich und zwischen den Rollenabschnitten rampenartige Zentrierbereiche vorgesehen sind. Aus der
DE 10 2015 203 047 A1 ist eine Pendelrolle für ein Fliehkraftpendel mit drei in axial zueinander benachbarten Laufflächen bekannt, wobei der Durchmesser der mittleren Lauffläche kleiner als der Durchmesser der Laufflächen der Randabschnitte ausgebildet ist. Aus der
DE 10 2015 211 772 ist eine Pendelrolle mit einer ersten Lauffläche für einen Pendelmassenträger und wenigstens einer zweiten Lauffläche für wenigstens eine Pendelmasse bekannt, wobei die erste Lauffläche und/oder die wenigstens eine zweite Lauffläche konvex oder konkav ausgeführt sind. In der
DE 10 2013 207 294 A1 ist eine Pendelrolle mit zwei Randabschnitten und einem mittleren zweiten Abschnitt offenbart, wobei die Randabschnitte eine kegelstumpfartige Lauffläche aufweisen. In der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2016 212 178.2 ist eine Pendelrolle für ein Fliehkraftpendel mit zwei randseitigen und einer mittleren Lauffläche und jeweils einem zwischen den Laufflächen angeordneten Rollenzentrierbord beschrieben, wobei die mittlere Lauffläche zwei kegelförmige Abschnitte aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Pendelrolle für ein Fliehkraftpendel und eines Fliehkraftpendels mit derartigen Pendelrollen. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, die Laufflächen der Pendelrollen an die fertigungsbedingt vorgegebenen Laufbahnen der Pendelmassen und/oder des Pendelmassenträgers anzupassen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Die vorgeschlagenen Pendelrollen dienen der verschwenkbaren Führung von Pendelmassen an einem Pendelmassenträger eines Fliehkraftpendels. Hierzu weist die Pendelrolle zwei randseitige Laufflächen und eine axial zwischen diesen angeordnete mittlere Lauffläche auf. Je nach Ausbildung des Fliehkraftpendels können die randseitigen Laufflächen einen Wälzkontakt mit Laufflächen zu axial gegenüberliegenden, miteinander verbundenen, eine Pendelmasse bildenden Pendelmassenteilen oder zu axial beabstandeten Seitenteilen eines Pendelmassenträgers bilden. Dementsprechend bildet die mittlere Lauffläche einen Wälzkontakt zu einer in einem als Pendelflansch ausgebildeten Pendelmassenträger mit beidseitig angeordneten Pendelmassenteilen oder einen Wälzkontakt zu einer Laufbahn einer zwischen zwei Seitenteilen angeordneten Pendelmasse aus.
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Um eine Anpassung an fertigungsbedingt nicht symmetrisch ausgebildete, beispielsweise werkzeugfallende oder nachbearbeitet ausgebildete, an gestanzten Ausnehmungen angearbeiteten Laufbahnen vorzusehen, weist die mittlere Lauffläche zwei gegenüber einer Mittelachse homogen ineinander übergehende, asymmetrisch zueinander ausgebildete Abschnitte auf. Durch die asymmetrische Ausbildung der mittleren Lauffläche kann die Kontur der Laufbahn in verbesserter Weise komplementär nachgebildet werden, so dass beispielsweise der Wälzbereich zwischen Laufbahnen und Laufflächen vergrößert, innere Reibungen verringert und die Traglast erhöht werden kann. Insgesamt bedeutet dies, dass das Tragverhalten des Wälzkontakts verbessert und der Verschleiß zwischen den Pendelrollen und den Pendelmassen beziehungsweise dem Pendelmassenträger verringert werden kann.
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Zur Zentrierung der Pendelmassen gegenüber dem Pendelmassenträger kann zwischen den randseitigen Laufflächen und der mittleren Lauffläche jeweils ein Rollenzentrierbord vorgesehen sein. Die Rollenzentrierborde weisen größere Durchmesser als die Laufflächen auf. Die randseitigen Laufflächen einerseits und die mittlere Lauffläche andererseits können unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Mit Ausnahme der axialen Erstreckung können die Abschnitte der mittleren Lauffläche bezüglich einer axial gegenüber der Mittelachse axial versetzten Symmetrieachse symmetrisch zueinander ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass der die Mittelachse enthaltende Abschnitt axial länger und der andere Abschnitt axial kürzer ausgebildet sind, die Abschnitte abgesehen von dieser Ausnahme jedoch spiegelbildlich zur Symmetrieachse ausgebildet sein können.
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Beispielsweise können die Abschnitte kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Hierbei kann eine an der Symmetrieachse nach innen gerichtete Einschnürung oder eine nach radial außen erweiterte Erhebung der Lauffläche vorgesehen sein. Die Kegelwinkel der beiden die Abschnitte bildenden Kegelstümpfe können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
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In alternativen Ausführungsformen einer Pendelrolle können die Abschnitte ellipsoid geschnitten mit jeweils einer auf der Symmetrieachse liegenden Hauptachse ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass in diesen Ausführungsformen jeder Abschnitt als ein an einer Hauptachse geschnittenes Rotationsellipsoid ausgebildet ist, wobei die Schnittflächen der Rotationsellipsoide an der Symmetrieachse aneinander gefügt sind. In alternativen Ausführungsformen kann eine Pendelrolle mit Abschnitten vorgesehen sein, die kugelschnittartig ausgebildet und die Schnittflächen an der Symmetrieachse angeordnet sind. Beispielsweise können Kugelsegmente vorgesehen sein, die am Übergang zu den randseitigen Laufflächen oder den Rollenzentrierborden einen kleineren Durchmesser als an der Symmetrieachse aufweisen. Desweiteren können Ausführungsformen vorgesehen sein, deren Abschnitte einen Durchmesser an der Symmetrieachse kleiner als einen Durchmesser an dem Übergang zu den Laufflächen oder Rollenzentrierborden aufweisen. Beispielsweise kann bei unterschiedlicher Auslegung der Radien der Kugelsegmente vorgesehen sein, dass die Durchmesser der Abschnitte an der Symmetrieachse gleich zumindest eines oder beider Durchmesser an dem Übergang zu den Laufflächen oder Rollenzentrierborden ist. Weiterhin können bei derartigen Ausführungsformen mit unterschiedlichen Radien der Kugelsegmente die Durchmesser der Abschnitte an dem Übergang zu den Laufflächen oder Rollenzentrierborden gleich sein. Es versteht sich, dass derartige Ausführungsformen mittels derselben Überlegungen auch auf Rotationsellipsoide angewendet werden können. Zur weiteren Anpassung der vorgeschlagenen Pendelrollen an die fertigungsbedingte Ausbildung der Pendelmassen beziehungsweise Pendelmassenträger können die Borddurchmesser der Rollenzentrierborde unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise können diese unterschiedliche Durchmesser, unterschiedliche Breiten wie Materialdicken beispielsweise am Außenumfang und/oder dergleichen aufweisen. Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel ist insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und kann separat als drehzahladaptiver Drehschwingungstilger eingesetzt werden. Alternativ kann das Fliehkraftpendel in ein weiteres Aggregat des Antriebsstrangs intergiert sein, beispielsweise ein- und/oder ausgangsseitig in einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise in ein Zweimassenschwungrad, eine Kupplungsscheibe, eine Reibungskupplung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einen Rotor einer Elektromaschine oder dergleichen. Hierzu ist ein um eine Drehachse verdrehbar angeordneter Pendelmassenträger vorgesehen, an dem zumindest eine, bevorzugt zwischen zwei und sechs über den Umfang verteilte, mithilfe von zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Pendelrollen verlagerbare Pendelmassen angeordnet sind.
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Die vorgeschlagenen Pendelrollen wälzen mit ihren Laufflächen jeweils auf Laufbahnen des Pendelmassenträgers und der Pendelmassen mit vorgegebenen Formkurven ab. Hierzu sind jeweils Ausnehmungen vorgesehen, an denen die Laufbahnen eingebracht sind. Jeweils eine Pendelrolle übergreift dabei die Ausnehmungen im Pendelmassenträger und in der Pendelmasse, so dass hierdurch jeweils ein Pendellager ausgebildet wird. Durch die Form der Formkurven der Laufbahnen wird dabei die Pendelbahn wie Pendelschwingung einer Pendelmasse vorgegeben, beispielsweise eine Pendelschwingung in Freiform oder eine Pendelschwingung entsprechend einer bifilar an parallel oder trapezförmig an dem Pendelmassenträger aufgehängten Pendelmasse. Unter besonderen Umständen beispielsweise bei Anschlägen zur Begrenzung der Pendelschwingung, abrupten Drehzahländerungen des Pendelmassenträgers, zu geringer oder fehlender Fliehkraft können die Pendelrollen gegenüber ihren Laufbahnen abheben, so dass die Pendelrollen selbst oder die Pendelmasseneinheiten durch Anschlagen an dem Pendelmassenträger oder anderen Bauteilen Geräusche verursachen und/oder die Tilgerwirkung des Fliehkraftpendels zumindest kurzzeitig nachlässt oder gestört ist. Durch entsprechende Dämpfungsmaßnahmen können diese Störungen vermieden oder zumindest vermindert werden.
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In einer ersten Ausführungsform ist das vorgeschlagene Fliehkraftpendel mit einem als Pendelflansch ausgebildeten Pendelmassenträger versehen, wobei beidseitig über den Umfang verteilte Pendelmassen angeordnet sind. Dabei bilden axial gegenüberliegende, mittels jeweils Ausnehmungen des Pendelmassenflanschs durchgreifender Verbindungsmittel verbundene Pendelmassenteile jeweils eine Pendelmasse. Der Pendelflansch kann einteilig als Ringteil oder mehrteilig aus miteinander verbundenen Ringsegmentteilen gebildet sein.
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In einer alternativen Ausführungsform ist das vorgeschlagene Fliehkraftpendel mit einem Pendelmassenträger versehen, der aus zwei Seitenteilen gebildet ist. Diese Seitenteile können radial innen oder radial außen miteinander und/oder mit einem weiteren verdrehbar um die Drehachse verdrehbaren Bauteil verbunden sein und bilden axial voneinander beabstandete Bereiche, in denen die Pendelmassen mittels der Pendelrollen verlagerbar gegenüber diesen angeordnet sind.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Pendelrolle,
- 2 eine Seitenansicht einer mit einer gegenüber der Pendelrolle der 1 abgeänderten Lauffläche versehenen Pendelrolle
und
- 3 eine Seitenansicht einer den Pendelrollen der 1 und 2 ähnlichen Pendelrolle.
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Die 1 zeigt die Pendelrolle 1 für ein Fliehkraftpendel mit einem Pendelmassenträger und mehreren an diesem mittels mehrerer Pendelrollen 1 verschwenkbar aufgenommenen Pendelmassen in Seitenansicht mit den entlang deren Drehachse d angeordneten randseitigen Laufflächen 2, 3 mit den Durchmessern D1. Das Profil der Laufflächen 2, 3 kann wie gezeigt zylindrisch oder kegelstumpfförmig und an den Laufflächen 2, 3 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Axial zwischen den beiden randseitigen Laufflächen 2, 3 ist die mittlere Lauffläche 4 vorgesehen. Zwischen den Laufflächen 2, 3, 4 sind zwei Rollenzentrierborde 5, 6 vorgesehen, die beidseitig rampenförmig ansteigende Zentrierflächen 7, 8 aufweisen, die die Pendelrolle 1 gegenüber dem Pendelmassenträger und der Pendelmasse und damit diese aufeinander zentrieren. Die Rollenzentrierborde 5, 6 weisen einen größeren Durchmesser D2 als die Durchmesser D1 der Laufflächen 2, 3 und den mittleren Durchmesser D2 der mittleren Lauffläche 4 auf. Die Durchmesser D1, D2 können gleich oder unterschiedlich sein. Beispielsweise ist in der gezeigten Ausführungsform der Durchmesser D1 größer als der Durchmesser D2.
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Die mittlere Lauffläche 4 ist in zwei Abschnitte 9, 10 unterteilt. Die beiden Abschnitte 9, 10 sind keilstumpfförmig ausgebildet und verjüngen sich gegenüber dem mittleren Durchmesser D2 ausgehend von den Rollenzentrierborden um den Kegelwinkel a. Gegenüber der Mittelachse a ist die Berührfläche der beiden Abschnitte 9, 10 axial um den Abstand s bis zur Symmetrieachse b verschoben. Abgesehen von der axialen Erstreckung der Abschnitte sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Abschnitte 9, 10 an einer Spiegelebene der Symmetrieachse b gespiegelt und sind diesbezüglich zur Mittelachse a asymmetrisch und zur Spiegelachse symmetrisch aufgebaut.
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Die 2 zeigt die der Pendelrolle 1 der 1 ähnliche Pendelrolle 1a in Seitenansicht mit den beiden randseitigen Laufflächen 2a, 3a, der mittleren Lauffläche 4a und den dazwischenliegenden Rollenzentrierborden 5a, 6a.
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Im Unterschied zu der Pendelrolle 1 weist die Pendelrolle 1a eine unterschiedliche mittlere Lauffläche 4a auf. Deren Kontur ist als Kreissegment ausgebildet, deren Radius R am Schnittpunkt zwischen der Drehachse d und der Symmetrieachse b liegt. Gegenüber der Mittelachse a teilt sich das Kreissegment in zwei asymmetrische Abschnitte 9a, 10a auf, die gegenüber der um den Abstand s gegenüber der Mittelachse a axial verlagerten Symmetrieachse b symmetrisch ausgebildet sind.
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Die 3 zeigt die Pendelrolle 1b in Seitenansicht mit den beiden randseitigen Laufflächen 2b, 3b und der mittleren Lauffläche 4b mit den gegenüber der Mittelachse a asymmetrisch und gegenüber der um den Abstand s gegenüber der Mittelachse a beabstandeten Symmetrieachse symmetrisch angeordneten Abschnitten 9b, 10b. Im Unterschied zu den Pendelrollen 1,1a der 1 und 2 sind die Rollenzentrierborde 5b, 6b unterschiedlich ausgebildet. Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt Rollenzentrierborde 5b, 6b mit unterschiedlichen Durchmessern D3, D4 und unterschiedlichen Breiten S1, S2. Mittels der unterschiedlichen Ausbildung der Rollenzentrierborde 5b, 6b können beispielsweise unterschiedliche Zentrierflächen 7b, 8b dargestellt werden, um eine verbesserte Zentrierung gegenüber der zugehörigen Pendelmasse beziehungsweise gegenüber dem Pendelmassenträger zu erzielen, die infolge vorgegebener Fertigungsprozesse beispielsweise infolge Stanzausbrüchen, asymmetrischer Stanzkanten an den Ausnehmungen für die Aufnahme und Ausbildung der Laufbahnen nicht symmetrisch ausgebildet sind.
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Die zu der Mittelachse a der 1 bis 3 asymmetrisch ausgebildeten mittleren Laufbahnen 4, 4a, 4b mit den Abschnitten 9, 9a, 9b, 10, 10a, 10b dienen demselben Zweck. In nicht dargestellter Weise können die Laufflächen 2, 2a, 2b, 3, 3a, 3b anstatt mit einer zylindrischen Kontur eine kegelstumpfförmige oder konische Kontur insbesondere bei einem Pendelmassenträger mit zwei die Pendelmassen axial zwischen sich aufnehmenden Pendelmassen aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pendelrolle
- 1a
- Pendelrolle
- 1b
- Pendelrolle
- 2
- Lauffläche
- 2a
- Lauffläche
- 2b
- Lauffläche
- 3
- Lauffläche
- 3a
- Lauffläche
- 3b
- Lauffläche
- 4
- Lauffläche
- 4a
- Lauffläche
- 4b
- Lauffläche
- 5
- Rollenzentrierbord
- 5a
- Rollenzentrierbord
- 5b
- Rollenzentrierbord
- 6
- Rollenzentrierbord
- 6a
- Rollenzentrierbord
- 6b
- Rollenzentrierbord
- 7
- Zentrierfläche
- 7b
- Zentrierfläche
- 8
- Zentrierfläche
- 8b
- Zentrierfläche
- 9
- Abschnitt
- 9a
- Abschnitt
- 9b
- Abschnitt
- 10
- Abschnitt
- 10a
- Abschnitt
- 10b
- Abschnitt
- a
- Mittelachse
- b
- Symmetrieachse
- d
- Drehachse
- D1
- Durchmesser
- D2
- Durchmesser
- D3
- Durchmesser
- D4
- Durchmesser
- R
- Radius
- s
- Abstand
- S1
- Breite
- S2
- Breite
- α
- Kegelwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/058766 A1 [0002]
- DE 102013210043 A1 [0003]
- DE 102015203047 A1 [0003]
- DE 102015211772 [0003]
- DE 102013207294 A1 [0003]
- DE 102016212178 [0003]
