DE102020105251A1 - Fliehkraftpendel mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel (1) mit einer Rotationsachse (2) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- zumindest eine Pendelmasse (4);- zumindest eine Trägerscheibe (5);- zumindest eine Pendelrolle (6), mittels welcher die Pendelmasse (4) schwingbar zu der Trägerscheibe (5) gelagert ist, wobei zum schwingbaren Lagern der Pendelmasse (4) folgende Bahnen vorgesehen sind:- an der Pendelmasse (4) zumindest eine Pendelmassenbahn (7);- an der Trägerscheibe (5) zumindest eine Trägerscheibenbahn (8), welche zu einer der Pendelmassenbahnen (7) korrespondierend angeordnet ist;- auf der Pendelrolle (6) zumindest eine massenseitige Laufbahn (9) zum Ablaufen auf jeweils einer korrespondierenden der Pendelmassenbahnen (7);- auf der Pendelrolle (6) zumindest eine scheibenseitige Laufbahn (10) zum Ablaufen auf jeweils einer korrespondierenden der Trägerscheibenbahnen (8).Das Fliehkraftpendel (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Bahnen eine Schutzschicht (11) mittels Konversion aufweist und unbeschichtet ist.Mit dem hier vorgeschlagenen Fliehkraftpendel ist eine hohe Lebensdauer bei zugleich geringen Fertigungskosten erzielbar.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, eine Kupplungsscheibe mit einem solchen Fliehkraftpendel für eine Reibkupplung, eine Reibkupplung mit einer solchen Kupplungsscheibe für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einer solchen Reibkupplung, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
• Ein Fliehkraftpendel, wie beispielsweise aus der Anmeldung DE 10 2017 104 968 A1 bekannt, wird zur Reduktion der Torsionsschwingungen im Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt. Das Fliehkraftpendel verfügt über meist mehr als zwei Pendelmassen, die mittels Pendelrollen an einer oder zwei Trägerscheibe(n), auch als Fliehkraftpendel-Flansch bezeichnet, entlang Bahnen geführt werden. Die Pendelmassen können im Feld der Zentrifugalbeschleunigung (Gegen-) Schwingungen entlang ihrer Bahnen ausführen, wenn sie von Momentenschwankungen (Erregerschwingung), beispielsweise eines Verbrennungsmotors, angeregt werden. Durch diese Gegenschwingungen wird der Erregerschwingung zu passenden Zeiten Energie entzogen und wieder zugeführt, sodass es zu einer Beruhigung der Erregerschwingung kommt, das Fliehkraftpendel also als Schwingungstilger wirkt. Weil in den Einsatzgebieten sowohl die Eigenfrequenz der Fliehkraftpendelschwingung als auch die Erregerfrequenz proportional zur anliegenden Drehzahl sind, kann die Tilgerwirkung eines Fliehkraftpendels über den gesamten Frequenzbereich erzielt werden.
• An ein Fliehkraftpendel werden hohe Anforderungen hinsichtlich der gewünschten Lebensdauer gestellt. Die hohe Anzahl an Überrollung der Pendelrollen auf der Bahn (in der Regel eine Überrollung pro Zündung in einer Verbrennungskraftmaschine) verursacht Verschleiß. Dieser Verschleiß tritt in der Regel in Form von Zerrüttung, Ermüdungsabplatzung oder Abrasion an der Laufbahn der Pendelrolle oder der Trägerscheibe beziehungsweise der Pendelmasse auf. Dadurch ist die Laufleistung des Fliehkraftpendel eingeschränkt. Die erforderliche Lebensdauer wird erreicht indem die Trägerscheibe beziehungsweise die Pendelmasse und die Pendelrollen ein aufwändiges Härteverfahren durchlaufen. Dadurch ist die Wirtschaftlichkeit des Fliehkraftpendels stark eingeschränkt. Die Rollen werden entweder durchgehärtet oder einsatzgehärtet. Eine alternative Ausführungsform ist in der DE 10 2017 122 457 A1 beschrieben, wobei die Pendelrollen beispielsweise aus Sintermaterial oder mittels Pulverspritzgießen [PIM] gefertigt sind.
• Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
• Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
• - zumindest eine Pendelmasse;
• - zumindest eine Trägerscheibe;
• - zumindest eine Pendelrolle, mittels welcher die Pendelmasse schwingbar zu der Trägerscheibe gelagert ist,
wobei zum schwingbaren Lagern der Pendelmasse folgende Bahnen vorgesehen sind:
• - an der Pendelmasse zumindest eine Pendelmassenbahn;
• - an der Trägerscheibe zumindest eine Trägerscheibenbahn, welche zu einer der Pendelmassenbahnen korrespondierend angeordnet ist;
• - auf der Pendelrolle zumindest eine massenseitige Laufbahn zum Ablaufen auf jeweils einer korrespondierenden der Pendelmassenbahnen;
• - auf der Pendelrolle zumindest eine scheibenseitige Laufbahn zum Ablaufen auf jeweils einer korrespondierenden der Trägerscheibenbahnen.
• Das Fliehkraftpendel ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Bahnen eine Schutzschicht mittels Konversion aufweist und unbeschichtet ist.
• Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
• Das hier beschriebene Fliehkraftpendel ist für eine konventionelle Verwendung eingerichtet und weist dazu zumindest eine Pendelmasse, bevorzugt zwei, drei oder vier Pendelmassen, auf, welche um eine Rotationsachse rotierbar angeordnet sind, sodass sie der Zentripetalkraft unterliegen. Das Fliehkraftpendel ist dazu eingerichtet, in einem Antriebsstrang mit einer Antriebsmaschine und zumindest einem Verbraucher, beispielsweise den Vortriebsrädern eines Kraftfahrzeugs, Schwingungsüberlagerungen einer vorbestimmten Ordnung zu tilgen. Zu diesem Zweck ist das Fliehkraftpendel oftmals möglichst nah an der Schwingungsquelle, in der Regel der Antriebsmaschine, angeordnet, sodass möglichst viele Komponenten des Antriebsstrangs von den (tilgbaren) Schwingungen isoliert sind. Die Rotationsachse des Fliehkraftpendels ist in der Regel kongruent mit der Rotationsachse der in einer Anwendung angeschlossenen Maschinenwelle einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine. In einer Anwendung ist das Fliehkraftpendel in eine Kupplungsscheibe integriert, das heißt das Fliehkraftpendel bildet eine vormontierbare Baueinheit mit einem Reibträger, beispielsweise versehen mit Reibbelägen. In einer Anwendung bildet das Fliehkraftpendel mit einem Schwingungsdämpfer eine Baueinheit. In einer Anwendung weist eine Reibkupplung eine Mehrzahl von Fliehkraftpendeln auf und/oder ein Fliehkraftpendel umfasst eine Mehrzahl von Pendelmassen, wobei zumindest eine der Pendelmassen, bevorzugt ein zueinander diametral angeordnetes Paar von Pendelmassen, für eine andere Schwingungsordnung eingerichtet ist als die zumindest eine andere Pendelmasse, bevorzugt zwei ebenfalls als Paar angeordnete Pendelmassen. Die hier vorgeschlagene zumindest eine Pendelmasse ist eine von einer Mehrzahl von Pendelmassen oder wird stellvertretend für alle Pendelmassen des Fliehkraftpendels beschrieben.
• Die Pendelmasse weist zumindest eine, bevorzugt zwei, Aufnahmeöffnung(en) auf. Die Aufnahmeöffnung ist dazu vorgesehen, eine Pendelmassenbahn für zumindest eine, bevorzugt eine einzige, eingesetzte Pendelrolle zu bilden. Die Pendelrolle rollt mit einer (massenseitigen) Laufbahn auf der jeweiligen Pendelmassenbahn um Ihre Rollenachse relativ zu der Pendelmasse ab, wenn eine Schwingungsanregung des Fliehkraftpendels stattfindet. Die Rollenachse ist parallel zu der Rotationsachse ausgerichtet.
• Zum Halten der zumindest einen Pendelmasse ist zumindest eine, bevorzugt zwei, Trägerscheibe(n) vorgesehen. Die Trägerscheibe weist (jeweils) zumindest eine Trägerscheibenbahn auf, welche mit jeweils einer Pendelmassenbahn korrespondiert. Bei zwei Trägerscheiben korrespondieren jeweils eine Trägerscheibenbahn der axial-vorderen Trägerscheibe und eine Trägerscheibenbahn der axial-hinteren Trägerscheibe mit einer Pendelmassenbahn (der Pendelmasse). Umgekehrt bei einem Pendelmassenpaar axial vor und hinter einer (zentralen) Trägerscheibe korrespondiert jeweils eine Trägerscheibenbahn mit einer axial-vorderen Pendelmassenbahn und einer axial-hinteren Pendelmassenbahn. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Zuordnung als axial-vordere oder axial-hintere Komponente hier rein der einfachen Unterscheidbarkeit dient und auf der axial paarigen Anordnung der beiden Trägerscheiben beidseits der Pendelmassen beziehungsweise der beiden Pendelmassen beidseits einer zentralen Trägerscheibe basiert. Die Pendelmasse rollt auf der Trägerscheibenbahn mit einer (scheibenseitigen) Laufbahn ab. Die Pendelrolle weist je nach Ausführungsform also eine massenseitige Laufbahn und zwei scheibenseitige Laufbahnen beziehungsweise umgekehrt zwei massenseitige Laufbahnen und eine scheibenseitige Laufbahn auf.
• Hier ist nun vorgeschlagen, dass zumindest eine der genannten Bahnen eine Schutzschicht mittels Konversion aufweist und unbeschichtet ist. Eine Schutzschicht mittels (des Fertigungsverfahrens) Konversion (im Weiteren als konvertierte Schutzschicht bezeichnet) hat den Vorteil, dass sie nahezu maßhaltig ist, also kaum ein durchmesser-relevanter Materialauftrag oder Materialabtrag stattfindet. Dieses Fertigungsverfahren wird daher auch als nicht-schichtbildend bezeichnet. Die Formänderung ist für die vorliegende Anwendung vernachlässigbar. Weiterhin weist die konvertierte Schutzschicht entgegen den mit einer infolge der Oberflächenbehandlung zunehmenden Rauigkeit einhergehenden Erwartungen eine verbesserte Laufeigenschaft auf hinsichtlich der Reibung, des Verschleißes beispielsweise infolge von Abrasion und Pitting. Es wurde festgestellt, dass bereits eine Verbesserung auftritt, wenn eine Bahn einer Kontaktpaarung eine konvertierte Schutzschicht aufweist. Noch bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn beide Bahnen einer Kontaktpaarung eine konvertierte Schutzschicht aufweisen. Darüber hinaus wurde überraschend festgestellt, dass mit der einen konvertierten Schutzschicht eine für eine angestrebte Lebensdauer und unter den meist vorherrschenden Umgebungsbedingungen trotz der Porosität der konvertierten Schutzschicht bereits ein ausreichender Korrosionsschutz für die reibungsbelastete Bahn erzielt ist. Eine zusätzliche (auftragende) Beschichtung ist daher nicht notwendig.
• Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels vorgeschlagen, dass die zumindest eine Bahn mit der konvertierten Schutzschicht mittels Brünieren konvertiert ist.
• Hier ist das besonders einfache Herstellungsverfahren des Brünierens von der als Stahlteil ausgeführten Komponente vorgeschlagen, bei welchem eine zu konvertierende Oberfläche mit einer alkalischen Lösung und/oder einer Salzschmelze derart behandelt wird, dass sich eine Eisenoxid-Schicht ausbildet, umfassend Fe₂O₃ und Fe₃O₄. Beispielsweise wird die betreffende Oberfläche in ein Bad eingetaucht.
• Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels vorgeschlagen, dass von der zumindest einen Bahn die konvertierte Schutzschicht dünner als 5 µm ist,
  bevorzugt dünner als oder gleich 2 µm ist.
• Je dünner die konvertierte Schutzschicht ist, desto schneller ist das Verfahren zum Erzeugen der konvertierten Schutzschicht durchführbar. Zugleich ist eine konvertierte Schutzschicht von weniger als 5 µm [fünf Mikrometer], oder für viele Anwendungen auch weniger oder gleich 2 µm für die erwünschte Lebensdauer ausreichend. Bevorzugt beträgt ein minimale Stärke der konvertierten Schutzschicht 0,5 µm. Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass die konvertierte Schutzschicht (nahezu) keinen Materialauftrag oder Materialabtrag zu der unbehandelten Komponente verursacht, also die weniger als 5 µm dicke konvertierte Schutzschicht das unbehandelte Material (gleicher Dicke) ersetzt.
• Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels vorgeschlagen, dass die Oberfläche der zumindest einen Bahn mit der konvertierten Schutzschicht gehärtet ist,
  bevorzugt auf 500 HV bis 800 HV,
  bevorzugt vor dem Bilden der Schutzschicht.
• Mittels Härten der konvertierten Schutzschicht beziehungsweise der Oberfläche, welche konvertiert wird, ist eine besonders hohe Lebensdauer erzielbar, wobei die Vorteile einer harten Oberfläche (beispielsweise die Schlagfestigkeit) mit der Beständigkeit der konvertierten Schutzschicht (beispielsweise der Korrosionsschutz und/oder der reduzierte Reibbeiwert) miteinander verbunden sind. Die Prüfkraft beträgt bevorzugt übliche 10 kp [zehn Kilopond], sodass die Länge der Diagonale der Vickers-Eindrückfläche zwischen etwa 1,5 mm [anderthalb Millimeter] und 2 mm liegt.
• Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels vorgeschlagen, dass von der zumindest einen Bahn die konvertierte Schutzschicht mit einem ölhaltigen Mittel getränkt ist.
• Indem die konvertierte Schutzschicht mit einem ölhaltigen Mittel, beispielsweise eine wässrige Lösung (Emulsion), getränkt ist, ist überraschenderweise, vermutlich infolge der Kapillarwirkung der Porosität der konvertierten Schutzschicht, ein dauerhaftes Schmierstoff-Reservoir gebildet, sodass über eine gewünschte Lebensdauer sogar in einer trockenen Umgebung (beispielsweise einer Trockenkupplung) eine ausreichende Selbstschmierung erzielt ist. Eine trockene Umgebung ist im Gegensatz zu einer nassen Umgebung eine Anwendung ohne aktive Schmierstoffzufuhr, oftmals luftgekühlt.
• Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels vorgeschlagen, dass von zwei korrespondierenden Bahnen:
• - die erste Bahn eine Schutzschicht mittels Konversion aufweist und
• - die zweite Bahn eine schichtbildende phosphatierte Schutzschicht aufweist, wobei bevorzugt die erste Bahn eine Laufbahn ist und die zweite Bahn eine Pendelmassenbahn beziehungsweise eine Trägerscheibenbahn ist.
• Zwei korrespondierende Bahnen sind diejenigen zwei Bahnen, die eine Kontaktpaarung bilden, also deren Oberflächen miteinander in unmittelbarem Kontakt sind. Eine schichtbildende phosphatierte Schutzschicht bewirkt auf der zu beschichtenden Komponente einen Materialauftrag von 5 µm [fünf Mikrometer] bis 20 µm und dieses Fertigungsverfahren ist damit nicht maßhaltig. Die Kombination innerhalb einer solchen Kontaktpaarung von einer konvertierten Schutzschicht und einer schichtbildenden phosphatierten Schutzschicht führt überraschender Weise zu einer besonders günstigen Reibpaarung hinsichtlich Reibung wie auch Verschleiß und Korrosionsanfälligkeit. Die (weiße) weichere schichtbildende phosphatierte Schutzschicht weist vermutlich gewisse Einlaufeigenschaften auf, also passt sich plastisch an. Mikrofehler in der Oberfläche der korrespondierenden Bahn mit der konvertierten Schutzschicht sind damit beschädigungsfrei ausgleichbar und damit eine sehr gute Lebensdauer erzielbar. Bevorzugt ist die (schichtbildende) phosphatierte Schutzschicht ebenfalls unbeschichtet, also nicht als reiner Haftuntergrund, sondern für den unmittelbaren Kontakt ausgebildet.
• Bevorzugt ist die erste Bahn mit der konvertierten Schutzschicht eine der Laufbahnen, besonders bevorzugt alle Laufbahnen der Pendelrolle, und die schichtbildende phosphatierte Schutzschicht die korrespondierende (zweite) Bahn, also die Pendelmassenbahn(en) der Pendelmasse(n) und/oder die Trägerscheibenbahn(en) der Trägerscheibe(n). Die Pendelrolle ist ein Bauteil mit im Vergleich zu der Pendelmasse und der Trägerscheibe geringen Abmessungen und die Laufbahnen sind von radial-außen leicht zugänglich. Daher bietet sich eine Behandlung der Laufbahnen der Pendelrolle mittels Konversion im Vergleich zu einem Behandeln der Bahnen der Pendelmasse und der Trägerscheibe an.
• In einer alternativen Ausführungsform sind die Bahnen der Pendelmasse und der Trägerscheibe nicht chemisch behandelt, aber bevorzugt (einzig) gehärtet.
• Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels vorgeschlagen, dass zumindest eine der folgenden Komponenten zum Ausbilden einer Schutzschicht vollständig oberflächenbehandelt ist:
• - die zumindest eine Pendelrolle;
• - die zumindest eine Pendelmasse; und
• - die zumindest eine Trägerscheibe.
• Bei dieser Ausführungsform ist eine einfache Verfahrensführung für die Ausbildung der konvertierten Schutzschicht und/oder der schichtbildenden phosphatierten Schutzschicht ermöglicht, indem die gesamte Komponente beispielsweise in ein Tauchbad einführbar ist oder allseitig besprüht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zudem die gesamte betreffende (konvertierte beziehungsweise schichtbildende phosphatierte) Oberfläche mit einer ölhaltigen Lösung getränkt.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Kupplungsscheibe für eine Reibkupplung vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
• - einen Reibträger zum reibschlüssigen Drehmomentübertragen;
• - einen Wellenanschluss zum Drehmomentübertragen, wobei der Reibträger und der Wellenanschluss drehmomentfest miteinander verbunden sind; und
• - ein Fliehkraftpendel nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, welches mit dem Reibträger oder mit dem Wellenanschluss dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist.
• Die hier vorgeschlagene Kupplungsscheibe ist für eine konventionelle Verwendung, beispielsweise in einer Reibkupplung, eingerichtet. Bevorzugt weist die Kupplungsscheibe eine konventionelle oder im Vergleich dazu eine geringere Bauraumforderung bei gleicher Funktion auf. Besonders bevorzugt ist die Kupplungsscheibe einzig hinsichtlich des Fliehkraftpendels und gegebenenfalls daraus resultierenden Anpassungen, bevorzugt ohne notwendige Anpassungen, anders als eine konventionelle Kupplungsscheibe.
• Die Kupplungsscheibe weist einen Reibträger auf, beispielsweise zum Verbinden von einem oder mehreren Reibbelägen. Der Reibträger ist in einem vorbestimmten Bereich, bevorzugt radial außen, beispielsweise mittels zumindest eines Reibbelags, zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments eingerichtet. Beispielsweise ist der vorbestimmte Bereich für eine reibschlüssige Drehmomentübertragung zwischen zwei Reibplatten, bevorzugt einer (axial bewegbaren) Anpressplatte und einer (axial fixierten) Gegenplatte, axial verpressbar.
• Weiterhin ist ein Wellenanschluss vorgesehen, beispielsweise zum drehmomentübertragenden Verbinden mit einer Getriebeeingangswelle und/oder einer Antriebswelle eines Elektromotors eines Hybridmoduls. Der Wellenanschluss ist beispielsweise als Wellenstück mit innenseitiger Steckverzahnung ausgebildet. Der Wellenanschluss und der Reibträger sind (mittelbar oder unmittelbar) drehmomentfest miteinander verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Schwingungsdämpfer zwischen den Reibträger und den Wellenanschluss zwischengeschaltet, also in Reihe geschaltet. Somit ist zwischen dem Reibträger und dem Wellenanschluss einzig ein gedämpftes Drehmoment übertragbar. Alternativ ist der Schwingungsdämpfer parallel geschaltet.
• Hier ist weiterhin ein Fliehkraftpendel nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgesehen. Das Fliehkraftpendel ist derart angeordnet, dass ein Drehmoment zwischen dem Reibträger und dem Wellenanschluss einzig mittels des Fliehkraftpendels moduliert, wobei also die gewünschten Schwingungsanregungen in erforderlichem Maße getilgt sind, übertragbar ist. Das Fliehkraftpendel ist dem Schwingungsdämpfer im Drehmomentfluss vorgeschaltet oder nachgeschaltet.
• Das Fliehkraftpendel beziehungsweise dessen Komponenten Pendelrolle(n), Pendelmasse(n) und Trägerscheibe(n) weisen eine besonders lange Lebensdauer auf und sind zugleich mit einem kostengünstigen Herstellungsverfahren herstellbar. Damit ist das Fliehkraftpendel besonders wettbewerbsfähig.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Reibkupplung für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
• - zumindest ein axial verpressbares Reibpaket umfassend zumindest eine Anpressplatte, eine Gegenplatte und eine Kupplungsscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung , über welches im verpressten Zustand ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist;
• - eine Eingangsseite zum Aufnehmen eines Drehmoments; und
• - eine Ausgangsseite zum Abgeben eines Drehmoments,
wobei die Eingangsseite einzig mittels des Reibpakets lösbar mit der Ausgangsseite drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt die Ausgangsseite von dem Wellenanschluss der Kupplungsscheibe gebildet ist.
• Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, in einem Antriebsstrang ein Drehmoment von ihrer Eingangsseite auf die Ausgangsseite, und bevorzugt umgekehrt, lösbar zu übertragen. Dazu ist zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite drehmomentfest verbunden ein axial verpressbares Reibpaket vorgesehen, welches sich aus zumindest einer Reibplatte und zumindest einer Kupplungsscheibe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zusammensetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine einzige Kupplungsscheibe zwischen einer ersten Reibplatte, einer axial bewegbaren Anpressplatte, und einer zweiten Reibplatte, bevorzugt einer axial fixierten Gegenplatte, angeordnet und dazwischen für eine reibschlüssige Drehmomentübertragung mittels einer Anpresskraft verpressbar. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die (gegebenenfalls Mehrzahl von) flächigen Reibpaarungen zwischen dem für einen Reibschluss vorbestimmten Bereich der Kupplungsscheibe und einem (jeweiligen) korrespondierenden Gegenreibbereich der zumindest einen Reibplatte, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der gebildeten Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Multipliziert mit der Anzahl der Reibpaarungen ergibt sich etwa das übertragbare (maximale) Gesamtdrehmoment der Reibkupplung. Im unverpressten Zustand des Reibpakets ist kein Drehmoment oder nur ein zulässig geringes Schleppmoment zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite übertragbar.
• Die Eingangsseite ist zum Aufnehmen eines Drehmoments eingerichtet, beispielsweise mit einer Antriebsmaschine (mittelbar oder unmittelbar) drehmomentfest verbunden. Die Ausgangsseite ist zum Abgeben eines Drehmoments eingerichtet, beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle (mittelbar oder unmittelbar) drehmomentfest verbunden. Bevorzugt ist die Eingangsseite auch zum Abgeben eines Drehmoments, beispielsweise zur Rekuperation von Entschleunigungsenergie in einem Kraftfahrzeug, und die Ausgangsseite entsprechend auch zum Aufnehmen eines Drehmoments eingerichtet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Eingangsseite und die Ausgangsseite bevorzugt gemäß dem Hauptdrehmomentverlauf angeordnet sind, aber dies ist nicht zwingend. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangsseite der Reibkupplung von dem Wellenanschluss der Kupplungsscheibe gebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Eingangsseite der Reibkupplung unmittelbar mit der Maschinenwelle, beispielsweise Kurbelwelle, drehmomentfest verbunden, bevorzugt mittels einer Flanschverbindung.
• Mit der hier vorgeschlagenen Reibkupplung ist eine hohe Laufruhe beziehungsweise geringe Schwingungsbelastung jener der Reibkupplung nachgeschalteten Komponenten eines Antriebsstrangs sowie eine geringe Geräuschemission erzielbar, wobei zugleich das Fliehkraftpendel eine besonders lange Lebensdauer aufweist und zugleich mit einem kostengünstigen Herstellungsverfahren herstellbar ist. Damit ist die Reibkupplung besonders wettbewerbsfähig.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
• - eine Antriebsmaschine mit einer Maschinenwelle;
• - zumindest einen Verbraucher; und
• - eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Maschinenwelle mittels der Reibkupplung lösbar mit dem zumindest einen Verbraucher drehmomentübertragend verbunden ist.
• Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst eine Reibkupplung in einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Reibkupplung eine Drehmomentübertragung von der Antriebsmaschine beziehungsweise deren Maschinenwelle auf zumindest einen Verbraucher, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug die Vortriebsräder, mittels einer extern aufgegebenen Anpresskraft auf das Reibpaket schaltbar, also lösbar, bewerkstelligt. Dies schließt mitnichten eine umgekehrte Drehmomentübertragung von dem Verbraucher auf die Maschinenwelle aus, in einem Kraftfahrzeug beispielsweise zum Einsatz der Motorbremse zum Entschleunigen des Kraftfahrzeugs. Die Antriebsmaschine ist beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine. In einer Ausführungsform ist die Eingangsseite der Reibkupplung mit der Maschinenwelle drehmomentfest verbunden und die Ausgangsseite (zumindest mittelbar, beispielsweise über ein Getriebe) mit dem zumindest einen Verbraucher drehmomentfest verbunden.
• Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang ist eine hohe Laufruhe beziehungsweise geringe Schwingungsbelastung jener der Reibkupplung nachgeschalteten Komponenten des Antriebsstrangs sowie eine geringe Geräuschemission erzielbar, wobei zugleich der erforderliche Bauraum für das Fliehkraftpendel unverändert oder verkleinert ist. Alternativ ist der erforderliche Bauraum für das Fliehkraftpendel bei gleicher, also konventioneller, Tilgungsleistung verringerbar.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
• Der Bauraum ist gerade bei Kraftfahrzeugen aufgrund der zunehmenden Anzahl von Komponenten besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen Antriebsstrang kleiner Baugröße zu verwenden. Mit dem gewünschten sogenannten Downsizing der Antriebsmaschine bei einer gleichzeitigen Verringerung der Betriebsdrehzahlen wird die Intensität der störenden Schwingungen erhöht, sodass eine wirksame Tilgung solcher Schwingungen, welche bedingt durch die Bauart der Antriebsmaschine, beispielsweise deren Zylinderanzahl, auf vorbestimmte Ordnungen klar eingegrenzt sind.
• Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug ist ohne Änderungen an dem erforderlichen Bauraum ein kostengünstiger und schwingungsarmer Antriebsstrang eingesetzt, wobei die Lamellenkupplung in der Auslegung weniger anfällig für die Entwicklung von Störgeräuschen ist. Ein vergleichbares Problem tritt bei den Hybrid-Fahrzeugen auf, bei welchen eine Mehrzahl von Antriebsmaschinen und Kupplungen im Antriebsstrang vorgesehen ist, sodass der Bauraum insgesamt verkleinert ist. Gerade bei Hybrid-Fahrzeugen mit elektrischen Antriebsmaschinen ist es gewünscht den elektrischen Antriebsmaschinen von Momentenschwankungen der Verbrennungskraftmaschine zu entkoppeln. Dafür ist ein Fliehkraftpendel besonders vorteilhaft, weil es auf die Grundschwingungen der Verbrennungskraftmaschine abstimmbar ist.
• Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Hybrid-Fahrzeuge sind BMW 330e oder der Toyota Yaris Hybrid. Als Mild-Hybride bekannt sind beispielsweise ein Audi A6 50 TFSI e oder ein BMW X2 xDrive25e.
• Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
• 1: ein Fliehkraftpendel in teilgeschnittener Draufsicht;
• 2: ein Fliehkraftpendel in Schnittansicht;
• 3: eine Reibkupplung mit Kupplungsscheibe in Schnittansicht; und
• 4: ein Kraftfahrzeug mit einer Reibkupplung in einem Antriebsstrang.
• In 1 ist ein Fliehkraftpendel 1 in teilgeschnittener Draufsicht dargestellt. Das Fliehkraftpendel 1 weist in der gezeigten Ausführungsform drei Pendelmassen 4 auf, welche um eine Rotationsachse 2 rotierbar angeordnet sind. Die in der Darstellung oberste Pendelmasse 4 ist hier geschnitten dargestellt und vollständig sichtbar. Diese Pendelmasse 4 mit den zugehörigen Pendelrollen 6 ist rein der Übersichtlichkeit halber pars-pro-toto mit Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt in diesem Ausführungsbeispiel ebenso für die anderen beiden Pendelmassen 4 samt ihren Pendelrollen 6.
• Die Pendelmassen 4 weisen eine (hier optional eine einzige zusammenhängende) Aufnahmeöffnung 27 auf. Die hier gezeigte Ausführungsform der Aufnahmeöffnung 27 weist zwei Pendelmassenbahnen 7 für jeweils eine eingesetzte Pendelrolle 6 auf, also für zwei Pendelrollen 6. Die Pendelrollen 6 rollen mit ihrer massenseitigen Laufbahn 9 auf der jeweiligen Pendelmassenbahn 7 ab relativ zu der Pendelmasse 4 ab und rotieren dabei um ihre jeweilige Rollenachse 28, wenn eine Schwingungsanregung des Fliehkraftpendels 1 stattfindet. Die Rollenachse 28 ist parallel zu der Rotationsachse 2 ausgerichtet (vergleiche 2).
• Zum Halten der Pendelmasse 4 sind hier (optional) zwei Trägerscheiben 5 vorgesehen. Die Trägerscheiben 5 weisen je Pendelmassenbahn 7 jeweils eine korrespondierende Trägerscheibenbahn 8 auf. Die Trägerscheiben 5 sind hier (optional) mittels einer Mehrzahl von Trägerbolzen 29 mit einem vorbestimmten Abstand miteinander fixiert. Damit führt die Pendelmasse 4 bei einer entsprechenden Anregung relativ zu den Trägerscheiben 5 eine, bevorzugt trapezartige, Schwingbewegung aus, indem die Pendelmasse 4 mittels der mit den scheibenseitigen Laufbahnen 10 auf jeweils einer korrespondierenden Trägerscheibenbahn 8 abrollenden Pendelrolle 6 geführt ist.
• In 2 ist ein Ausschnitt eines Fliehkraftpendels 1 in einer ausschnittsweisen Schnittansicht dargestellt, wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist. Hier sind die axial benachbarten Laufbahnen 9,10 der Pendelrolle 6 gut zu erkennen. Darstellungsgemäß links ist eine (erste) scheibenseitige Laufbahn 10, axial-mittig ist eine massenseitige Laufbahn 9 und rechts eine (zweite) scheibenseitige Laufbahn 10 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen den Laufbahnen 9,10 jeweils ein Sicherungsabsatz 30 vorgesehen, welcher die Pendelrolle 6 und damit die Pendelmasse 4 axial sichert. Die scheibenseitigen Laufbahnen 10 rollen jeweils auf einer korrespondierenden Trägerscheibenbahn 8 und die massenseitige Laufbahn auf der Pendelmassenbahn 7 ab, wie dies zu der 1 beschrieben ist. Die hier gezeigte Pendelmasse 4 weist (optional) ein Hysterese-Element 31 zum reibschlüssigen Anliegen an den Trägerscheiben 5 auf, mittels welchem beispielsweise das Ansprechverhalten des Fliehkraftpendels 1 auf eine erhöhte Erregeramplitude begrenzbar ist.
• Die Bahnen weisen jeweils eine Schutzschicht 11,12 auf. Beispielsweise weisen die Laufbahnen 9,10 eine konvertierte, bevorzugt brünierte, Schutzschicht 11 und die Pendelmassenbahn 7 sowie die Trägerscheibenbahn 8 eine schichtbildende phosphatierte Schutzschicht 12 auf.
• In 3 ist rein schematisch eine Reibkupplung 14 mit einer Kupplungsscheibe 13 in Seitenansicht gezeigt, wobei eine erste Reibplatte (Anpressplatte 18) und eine zweite Reibplatte (Gegenplatte 19) zusammen mit dem Reibträger 15 (hier mit beidseitig jeweils einem Reibbelag 32) ein Reibpaket 17 bilden. Die Gegenplatte 19 bildet hier beispielsweise die Eingangsseite 20, über welche (in einem Hauptzustand) ein Drehmoment um die Rotationsachse 2 eingeleitet wird, und ist dazu axial fixiert rotierbar. Die Anpressplatte 18 ist rotatorisch zu der Gegenplatte 19 fixiert (mitrotierend) und axial verschiebbar, sodass der Reibträger 15 zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments zwischen den Reibplatten 18,19 axial verpressbar ist. Der Reibträger 15 ist über einen (optionalen) Schwingungsdämpfer 33 mit einem Wellenanschluss 16 drehmomentfest verbunden, wobei der Wellenanschluss 16 hier entsprechend die Ausgangsseite 21 zum Abgeben eines Drehmoments bildet. Parallel dazu ist (mittelbar oder unmittelbar) an dem Wellenanschluss 16 mittels der ersten und/oder zweiten Trägerscheibe 5 ein Fliehkraftpendel 1 beispielsweise nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung angeordnet, sodass eine Drehschwingung 34 um die Rotationsachse 2 mit einer Schwingungsfrequenz einer vorbestimmten Ordnung tilgbar ist.
• In 4 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 26 mit einem Antriebsstrang 3 in einer Draufsicht gezeigt, wobei in einer Quer-Front-Anordnung eine Antriebsmaschine 22, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, mit ihrer Motorachse 35 quer zu der Längsachse 36 und vor der Fahrerkabine 37 des Kraftfahrzeugs 26 angeordnet ist. Der Antriebsstrang 3 ist zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 26 mittels Antreiben eines linken Vortriebsrads und eines rechten Vortriebsrads (hier optional der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 26) mittels einer Drehmomentabgabe von der Antriebsmaschine 22 eingerichtet. Die Drehmomentübertragung ist mittels einer Reibkupplung 14 unterbrechbar, welche zwischen der Maschinenwelle 23 und einem (hier nur rein schematisch mit einer Linie dargestellten) Getriebe 38 angeordnet ist.
• Mit dem hier vorgeschlagenen Fliehkraftpendel ist eine hohe Lebensdauer bei zugleich geringen Fertigungskosten erzielbar.
• Bezugszeichenliste

1

Fliehkraftpendel

2

Rotationsachse

3

Antriebsstrang

4

Pendelmasse

5

Trägerscheibe

6

Pendelrolle

7

Pendelmassenbahn

8

Trägerscheibenbahn

9

massenseitige Laufbahn

10

scheibenseitige Laufbahn

11

konvertierte Schutzschicht

12

phosphatierte Schutzschicht

13

Kupplungsscheibe

14

Reibkupplung

15

Reibträger

16

Wellenanschluss

17

Reibpaket

18

Anpressplatte

19

Gegenplatte

20

Eingangsseite

21

Ausgangsseite

22

Antriebsmaschine

23

Maschinenwelle

24

linkes Vortriebsrad

25

rechtes Vortriebsrad

26

Kraftfahrzeug

27

Aufnahmeöffnung

28

Rollenachse

29

Trägerbolzen

30

Sicherungsabsatz

31

Hysterese-Element

32

Reibbelag

33

Schwingungsdämpfer

34

Drehschwingung

35

Motorachse

36

Längsachse

37

Fahrerkabine

38

Getriebe

• 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 Patentliteratur
• DE 102017104968 A1 [0002]
• DE 102017122457 A1 [0003]

Claims (10)

1. Fliehkraftpendel (1) mit einer Rotationsachse (2) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - zumindest eine Pendelmasse (4); - zumindest eine Trägerscheibe (5); - zumindest eine Pendelrolle (6), mittels welcher die Pendelmasse (4) schwingbar zu der Trägerscheibe (5) gelagert ist, wobei zum schwingbaren Lagern der Pendelmasse (4) folgende Bahnen vorgesehen sind: - an der Pendelmasse (4) zumindest eine Pendelmassenbahn (7); - an der Trägerscheibe (5) zumindest eine Trägerscheibenbahn (8), welche zu einer der Pendelmassenbahnen (7) korrespondierend angeordnet ist; - auf der Pendelrolle (6) zumindest eine massenseitige Laufbahn (9) zum Ablaufen auf jeweils einer korrespondierenden der Pendelmassenbahnen (7); - auf der Pendelrolle (6) zumindest eine scheibenseitige Laufbahn (10) zum Ablaufen auf jeweils einer korrespondierenden der Trägerscheibenbahnen (8); dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Bahnen eine Schutzschicht (11) mittels Konversion aufweist und unbeschichtet ist.
2. Fliehkraftpendel (1) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Bahn mit der konvertierten Schutzschicht (11) mittels Brünieren konvertiert ist.
3. Fliehkraftpendel (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei von der zumindest einen Bahn die konvertierte Schutzschicht (11) dünner als 5 µm ist, bevorzugt dünner als oder gleich 2 µm ist.
4. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche der zumindest einen Bahn mit der konvertierten Schutzschicht (11) gehärtet ist, bevorzugt auf 500 HV bis 800 HV, bevorzugt vor dem Bilden der Schutzschicht (11).
5. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von der zumindest einen Bahn die konvertierte Schutzschicht (11) mit einem ölhaltigen Mittel getränkt ist.
6. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von zwei korrespondierenden Bahnen: - die erste Bahn eine Schutzschicht (11) mittels Konversion aufweist und - die zweite Bahn eine schichtbildende phosphatierte Schutzschicht (12) aufweist, wobei bevorzugt die erste Bahn eine Laufbahn (9,10) ist und die zweite Bahn eine Pendelmassenbahn (7) beziehungsweise eine Trägerscheibenbahn (8) ist.
7. Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der folgenden Komponenten zum Ausbilden einer Schutzschicht (11,12) vollständig oberflächenbehandelt ist: - die zumindest eine Pendelrolle (6); - die zumindest eine Pendelmasse (4); und - die zumindest eine Trägerscheibe (5).
8. Kupplungsscheibe (13) für eine Reibkupplung (14), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Reibträger (15) zum reibschlüssigen Drehmomentübertragen; - einen Wellenanschluss (16) zum Drehmomentübertragen, wobei der Reibträger (15) und der Wellenanschluss (16) drehmomentfest miteinander verbunden sind; und - ein Fliehkraftpendel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mit dem Reibträger (15) oder mit dem Wellenanschluss (16) dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist.
9. Reibkupplung (14) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - zumindest ein axial verpressbares Reibpaket (17) umfassend zumindest eine Anpressplatte (18), eine Gegenplatte (19) und eine Kupplungsscheibe (13) nach Anspruch 8, über welches im verpressten Zustand ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist; - eine Eingangsseite (20) zum Aufnehmen eines Drehmoments; und - eine Ausgangsseite (21) zum Abgeben eines Drehmoments, wobei die Eingangsseite (20) einzig mittels des Reibpakets (17) lösbar mit der Ausgangsseite (21) drehmomentübertragend verbunden ist, wobei bevorzugt die Ausgangsseite (21) von dem Wellenanschluss (16) der Kupplungsscheibe (13) gebildet ist.
10. Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Antriebsmaschine (22) mit einer Maschinenwelle (23); - zumindest einen Verbraucher (24,25); und - eine Reibkupplung (14) nach Anspruch 9, wobei die Maschinenwelle (23) mittels der Reibkupplung (14) lösbar mit dem zumindest einen Verbraucher (24,25) drehmomentübertragend verbunden ist.

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