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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, mit dessen Hilfe ein einer über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehungleichförmigkeit erzeugt werden kann.
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Beispielsweise aus
DE 10 2008 059 297 A1 ist ein Fliehkraftpendel bekannt, bei dem eine über in entsprechenden Laufbahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse vorgesehen ist, die bei einer Drehzahlschwankung ein der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zur Dämpfung der Drehzahlschwankung erzeugen kann.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Haltbarkeit von Fliehkraftpendeln zu erhöhen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein Fliehkraftpendel mit einer hohen Haltbarkeit ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse drehbaren und mit der Antriebswelle mittelbar oder unmittelbar verbindbaren Trägerflansch, einer relativ zu dem Trägerflansch pendelbar geführten Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und mindestens einer in einer Pendelbahn der Pendelmasse und in einer Laufbahn des Trägerflanschs eingesetzten Laufrolle zur pendelbaren Koppelung der Pendelmasse mit dem Trägerflansch, wobei die Laufrolle eine aus einem keramischen Material bestehende äußere Ummantelung zur Bereitstellung eines direkten Kontakts in der Pendelbahn und in der Laufbahn und einen aus einem metallischen Material bestehenden inneren Kern aufweist.
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Durch die keramische Ummantelung ergibt sich eine besonders hohe Verschleißfestigkeit an den Kontaktflächen der Laufrolle mit dem Trägerflansch und mit der Pendelmasse. Ein Verschleiß bei einer Relativbewegung der Laufrolle in der Pendelbahn und in der Laufbahn kann minimiert werden. Gleichzeitig weist der metallische Kern der Laufrolle eine deutliche höhere Duktilität und eine geringere Härte auf. Die Laufrolle ist dadurch im Vergleich zu einer vollständig keramischen Laufrolle nicht so spröde, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Sprödbruches der Laufrolle im laufenden Betrieb zumindest reduziert oder sogar ausgeräumt ist. Die Haltbarkeit der Laufrolle ist dadurch erhöht. Durch die verschleißfeste Ummantelung und den duktilen Kern kann bei einer hohen Verschleißfestigkeit ein Sprödbruch der Laufrolle vermieden werden, so dass ein Fliehkraftpendel mit einer hohen Haltbarkeit ermöglicht ist.
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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 auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft 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 ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe, 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. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf, in denen eine Laufrolle geführt sein kann. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laufrollen vorgesehen, die jeweils in einer Laufbahn des Trägerflanschs und einer Pendelbahn der Pendelmasse geführt sind. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an dem Trägerflansch geführt. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch sind insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. 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 Trägerflansch positioniert ist. Alternativ können zwei, insbesondere im Wesentlichen Y-förmig miteinander verbundene, Flanschteile des Trägerflanschs vorgesehen sein, zwischen denen die Pendelmasse positioniert ist.
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Insbesondere ist der Kern durch Formschluss, Stoffschluss und/oder Kraftschluss mit der Ummantelung bewegungsfest verbunden. Bei einer starken Belastung der Ummantelung kann die Ummantelung in das duktile Material des Kerns ausweichen, ohne dass der Kern aus der Ummantelung herausfällt. Gleichzeitig kann der Kern einen hinreichend hohen Verformungswiderstand bereitstellen, dass eine schwellende Belastung der Ummantelung mit mehrfachen Dehnungen in radialer Richtung gering gehalten werden können. Der Kern kann beispielsweise in der Ummantelung eingepresst und/oder mit der Ummantelung verlötet und/oder verschweißt sein. Gegebenenfalls kann durch eine unregelmäßige Gestaltung der Außenseite des Kerns ein Anschlag gegen eine axiale Relativbewegung und/oder ein Anschlag gegen eine Relativbewegung in Umfangsrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Ummantelung ein Innengewinde und der Kern ein dazu korrespondierendes Außengewinde auf, so dass der Kern mit der Ummantelung verschraubt werden kann.
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Vorzugsweise ist der Kern an einer ersten axialen Stirnseite und/oder an einer von der ersten axialen Stirnseite wegweisenden zweiten axialen Stirnseite mit einem keramischen Material abgedeckt. Beispielsweise ist an der ersten Stirnseite und/oder an der zweiten Stirnseite ein Deckel vorgesehen, der insbesondere aus demselben keramischen Material wie die Ummantelung hergestellt ist. Der Kern kann dadurch in der Ummantelung ganz oder teilweise eingebettet sein. Beispielsweise ist die Ummantelung als ein einseitig geöffneter Topf ausgestaltet, der gegebenenfalls nach dem Einsetzen des Kerns in die Ummantelung an der offenen Seite mit dem Deckel verschlossen wird. Der Deckel kann an der Stirnseite der Ummantelung anliegen, so dass der Deckel leicht beispielsweise durch Löten mit der Ummantelung verbunden werden kann. Es ist auch möglich, dass der Deckel in die Ummantelung eingepresst ist. Der Kern kann dadurch vor Umwelteinschlüssen geschützt sein, so dass beispielsweise ein Rosten des Kerns und/oder ein Anlaufen des Kerns, insbesondere an seien Stirnseiten, vermieden werden kann.
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Besonders bevorzugt ist die Ummantelung an einer zum Kern weisenden Innenseite uneben und/oder offenporig ausgestaltet. Die Ummantelung kann an ihrer Innenseite eine höhere Rauigkeit als an ihrer Außenseite aufweisen. Vorzugsweise ist die Außenseite der Ummantelung geglättet, insbesondere oberflächenbehandelt und/oder poliert. Insbesondere ist die Innenseite der Ummantelung unbehandelt. Die Innenseite der Ummantelung kann die vergleichsweise hohe Rauigkeit aufweisen, die nach einem Sinterprozess der keramischen Ummantelung sowieso vorliegt. Das duktile Material des Kerns kann sich in die raue Innenseite der Ummantelung eingraben und dadurch einen besonders stabilen Verbund herbeiführen. Zudem ist der Herstellungsaufwand der Ummantelung gering gehalten.
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Insbesondere ist der Kern durch Kaltdehnen mit der Ummantelung verbunden. Dadurch lässt sich eine besonders feste Presspassung mit einem großen Übermaß zwischen dem Kern und der Ummantelung realisieren.
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Vorzugsweise ist der Kern aus einem Stahl und/oder Kupfermaterial hergestellt. Dadurch weist der Kern eine ausreichende Duktilität auf, um einen Sprödbruch der Ummantelung zu verhindern.
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Besonders bevorzugt weist die Ummantelung ein nach radial außen abstehendes und in axialer Richtung zwischen dem Trägerflansch und der Pendelmasse positioniertes Abstandselement auf. Bei einer axialen Relativbewegung der Pendelmasse zu dem Trägerflansch kann die Pendelmasse gegen das Abstandselement anlaufen, so dass ein verschleißbehafteter Schleifkontakt zwischen der Pendelmasse und dem Trägerflansch vermieden werden kann. Da das Abstandselement aus dem keramischen Material der Ummantelung hergestellt ist, ist das Abstandselement besonders verschleißfest, so dass eine hohe Haltbarkeit gegeben ist. Das Abstandselement kann als ein in Umfangsrichtung der Laufrolle umlaufender Bord ausgestaltet sein.
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Insbesondere ist der Kern im Wesentlichen als mathematische Vollzylinder ausgestaltet, wobei insbesondere der Kern eine Einführungsschräge zum Einstecken des Kerns in die Ummantelung aufweist. Der Kern ist dadurch besonders einfach aufgebaut und kann leicht hergestellt werden. Beispielsweise kann der Kern von einem Endlosmaterial in der gewünschten axialen Erstreckung kostengünstig abgetrennt werden. Durch die Einführungsschräge kann eine scharfe Kante zwischen der Stirnseite und der Mantelfläche vermieden werden und das Einstecken des Kerns in die Ummantelung erleichtert sein.
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Vorzugsweise sind der Kern und die Ummantelung koaxial angeordnet. Eine unnötige Unwucht in der Laufrolle kann dadurch vermieden werden.
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Besonders bevorzugt entspricht die axiale Erstreckung der Ummantelung mindestens der axialen Erstreckung des Kerns. Der Kern kann dadurch an seiner Mantelfläche vollständig von der Ummantelung umgeben sein, so dass Oxidationseffekte an der Mantelfläche des Kerns vermieden werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Fliehkraftpendels.
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Das in 1 dargestellte Fliehkraftpendel 10 für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs weist einen um eine Drehachse 12 drehbaren Trägerflansch 14 auf, der auch eine Primärmasse oder Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrads sein kann. Mit dem Trägerflansch 14 sind Pendelmassen 16 pendelbar gekoppelt, die bei einer Drehungleichförmigkeit aufgrund ihrer Massenträgheit aus ihrer Mittellage mit einem Bewegungsanteil nach radial innen auslenken können, um dadurch ein der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugen zu können, wodurch die Drehungleichförmigkeit gedämpft und/oder getilgt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Trägerflansch 14 in axialer Richtung zwischen jeweils zwei miteinander verbundenen Pendelmassen 16 vorgesehen. Die Pendelmasse 16 ist über eine Laufrolle 18 mit dem Trägerflansch pendelbar geführt. Hierzu ist die Laufrolle 18 in einer Pendelbahn 20 der Pendelmasse 16 und in eine Laufbahn 22 des Trägerflanschs 14 eingesetzt.
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Die Laufrolle 18 weist eine verschleißfeste keramische Ummantelung 24 auf, die im Wesentlichen hülsenförmig ausgestaltet ist. In die keramische Ummantelung 24 ist ein duktiler metallischer Kern 26 eingepresst. Zusätzlich bildet die Ummantelung 24 ein von der Ummantelung 24 radial abstehendes Abstandselement 28 aus, das in axialer Richtung jeweils zwischen dem Trägerflansch 14 und der Pendelmasse 16 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fliehkraftpendel
- 12
- Drehachse
- 14
- Trägerflansch
- 16
- Pendelmasse
- 18
- Laufrolle
- 20
- Pendelbahn
- 22
- Laufbahn
- 24
- Ummantelung
- 26
- Kern
- 28
- Abstandselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059297 A1 [0002]
