DE112017006357T5 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Pendeldämpfungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird Bezug genommen auf eine Pendeldämpfungsvorrichtung (1), die einen um eine Achse (X) schwenkbaren Halter (2) und mindestens einen Pendelkörper (60) aufweist, der über mindestens zwei Rollen (12) beweglich am Halter (2) angebracht ist, wobei die Rollen jeweils auf Rollbahnen (11, 5) rollen können, die mit dem Pendelkörper (6) bzw. dem Halter (2) fest verbunden sind. Innerhalb seines Volumens und bei einer vorbestimmten Masse hat der Pendelkörper (60) eine Verteilung dieser Masse und/oder eine Veränderung der Dichte der Masse, die das Trägheitsmoment des Pendelkörpers (60) maximiert bzw. maximieren.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendeldämpfungsvorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung, insbesondere für ein Kraftfahrzeugübertragungssystem.
• Bei einer derartigen Anwendung kann die Pendeldämpfungsvorrichtung in einem Torsionsdämpfungssystem einer Kupplung integriert sein, das den Verbrennungsmotor wahlweise mit dem Getriebe verbinden kann, um Vibrationen, die auf die Motorungleichförmigkeiten zurückzuführen sind, zu filtern. Ein derartiges Torsionsdämpfungssystem ist z.B. ein Doppeldämpfungsschwungrad.
• Für diese Anwendung kann die Pendeldämpfungsvorrichtung als Variante insbesondere in einer Reibscheibe der Kupplung, in einem mit der Kurbelwelle fest verbundenen Schwungrad, in einer Trocken- und Nassdoppelkupplung oder in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler integriert sein.
• Die Patentanmeldung DE 10 2011 085 983 offenbart einen Torsionsdämpfer mit Pendeldämpfungsmitteln, die Körper umfassen, die beweglich an einem Halter angebracht sind, der dazu vorgesehen ist, um eine Achse gedreht zu werden. Jeder Körper (Pendelkörper) weist zwei kreisbogenförmige Teile auf, die axial auf der einen und auf der anderen Seite des Halters liegen. Die Teile jedes Körpers sind über Niete miteinander verbunden, die Streben bilden und Öffnungen des Halters durchqueren. Darüber hinaus weisen die Teile bogenförmige Öffnungen auf, deren Konkavität radial nach außen gerichtet ist, und der Halter weist bogenförmige Öffnungen auf, deren Konkavität radial nach innen gerichtet ist. In die bogenförmigen Öffnungen des Halters und der Körper greifen Rollen ein, wobei die Ränder dieser Öffnungen Rollbahnen bilden.
• Im Betrieb werden die Pendelkörper in eine sogenannte Pendelbewegung in Bezug auf den Halter versetzt, wobei diese Pendelbewegung eine Bewegung ist, bei der eine translatorische Bewegung und eine Rotationsbewegung kombiniert sind.
• Mit derartigen Dämpfungsmittel ist es möglich, die Vibrationen zu filtern, die auf die Drehungsungleichförmigkeiten des Motors zurückzuführen sind. Tatsächlich weist ein Verbrennungsmotor aufgrund aufeinanderfolgender Explosionen im Motorzylinder Ungleichförmigkeiten auf, wobei diese Ungleichförmigkeiten insbesondere je nach Anzahl der Zylinder variieren.
• Die Dämpfungsmittel haben dann die Funktion, die durch die Ungleichförmigkeiten erzeugten Vibrationen zumindest bei einer bestimmten Frequenz zu filtern und treten vor der Übertragung des Motordrehmoments auf das Getriebe auf.
• Andernfalls würden Vibrationen, die in das Getriebe eindringen, im Betrieb dort Stöße, Geräusche oder Lärm, die besonders unerwünscht sind, sowie eine vorzeitige Beschädigung des Getriebes verursachen.
• Durch die Bewegung der Körper in Bezug auf den Halter kann ein Filterwiderstandsmoment erzeugt werden, das dem Schwingungsmoment des Motors entgegenwirkt.
• Um die Qualität des Filterns zu verbessern, ist es notwendig, dieses Widerstandsmoment zu maximieren. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, die Masse der Pendeldämpfungsmittel zu erhöhen und/oder die Pendelkörper auf einem großen Anordnungsradius bezogen auf die Drehachse des Halters anzuordnen.
• Eine Zunahme der Masse ist jedoch nachteilig für das Fahrzeug, insbesondere im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch. Eine Vergrößerung des Radius des Halters der Pendeldämpfungsmittel würde außerdem dessen Platzverbrauch auf einem bereits reduzierten Raum erhöhen.
• In diesem Zusammenhang wurde versucht, den Betrieb jedes Pendelkörpers zu optimieren, um hohe Leistungen in Bezug auf die Filterqualität zu erreichen und dabei die Masse der Pendelkörper zu begrenzen.
• Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Pendeldämpfungsvorrichtung vor, die einen um eine Achse (X) schwenkbaren Halter und somit mindestens einen Pendelkörper aufweist, der eine innerhalb eines Volumens verteilte Masse aufweist und über mindestens zwei Rollen beweglich am Halter angebracht ist, wobei die Rollen jeweils zum einen auf mindestens einer mit dem Pendelkörper fest verbundenen Rollbahn und zum anderen auf mindestens einer mit dem Halter fest verbundenen Rollbahn rollen können,
  wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Pendelkörper:
• - dazu geeignet ist, sich in Bezug auf den Halter in einer radialen Ebene, durch die die Achse (X) verläuft, in einer kombinierten Translations- und Rotationsbewegung zu verlagern, und
• - innerhalb seines Volumens und bei einer vorbestimmten Masse eine Verteilung dieser Masse und/oder eine Veränderung der Dichte der Masse aufweist, die das Trägheitsmoment des Pendelkörpers maximiert bzw. maximieren.
• Mit einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, den besten Kompromiss zwischen der Masse des (jedes) Pendelkörpers einerseits und der Erzielung eines hohen Filterwiderstandsmoments, das von diesem/diesen Pendelkörper(en) erzeugt werden kann, zu erhalten, um eine hohe Leistung hinsichtlich der Filterung der Schwingmomente anzustreben.
• In der vorliegenden Anmeldung bezieht sich:
• - der Begriff „axial“ auf eine Richtung parallel zur Drehachse des Halters,
• - der Begriff „radial“ auf eine zur Drehachse des Halters orthogonale Richtung, die durch die Drehachse verläuft,
• - der Begriff „umlaufend“ auf eine Richtung, die sich um die Drehachse des Halters erstreckt.
• Es gibt mehrere Möglichkeiten, diesen Effekt der Maximierung des Trägheitsmoments des Pendelkörpers durch eine Verteilung zu gewährleisten, die entsprechend der Masse dieses Pendelkörpers oder der Dichte dieses Körpers bei konstanter, vorgegebener Masse durchgeführt wird.
• Insbesondere ist es dann möglich, dass der (jeder) Pendelkörper in der radialen Ebene seitliche Enden aufweist, zu denen die Masse des Pendelkörpers stärker vorhanden oder die Dichte des Pendelkörpers höher ist als in dem umfänglich zentraleren Bereich.
• Indem die Masse bei gleicher Dichte im Wesentlichen seitlich zu den seitlichen Teilen hin, an deren Enden sich die seitlichen Enden befinden, verteilt wird, oder indem so ein Material mit höherer Dichte seitlich, mehr als an einer anderen Stelle am Volumen des Pendelkörpers konzentriert wird, kann die Kippbewegung des sich bewegenden Pendelkörpers begünstigt werden. Dadurch kann das Filterwiderstandsmoment erhöht werden.
• Eine weitere Möglichkeit wäre, dass der Pendelkörper einen inneren bzw. äußeren radialen Rand aufweist, wobei zum radialen Außenrand hin die Masse des Pendelkörpers stärker vorhanden ist oder die Dichte des Pendelkörpers höher ist als zum radialen Innenrand hin.
• Hinsichtlich konkreter Ausführungen wird Folgendes vorgeschlagen, wobei der Pendelkörper in der radialen Ebene eine Bogenform aufweist, die sich bis zu den seitlichen Enden erstreckt:
• - zunächst kann die Bogenform radial eine Breite haben, die zu den seitlichen Enden hin größer ist als im umfänglich zentraleren Bereich;
• Somit kann die Masse im Wesentlichen am radial äußeren Teil (z.B. indem dort ein Material mit höherer Dichte als an einer anderen Stelle am Volumen des Pendelkörpers) und/oder seitlich zu den seitlichen Teilen des Pendelkörpers in der Nähe dieser Enden hin verteilt werden;
• - anschließend kann die Bogenform parallel zur Achse (X) eine Dicke haben, die zu den seitlichen Enden hin größer ist als im umfänglich zentraleren Bereich; gleiche Wirkung wie oben;
• - anschließend kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Bogenform bei einem Hauptkörper dieses Pendelkörpers angewendet wird, an dem zusätzliche Massen zu den seitlichen Enden hin befestigt werden; gleiche Wirkung wie oben;
• - in Verbindung mit dem letztgenannten Fall kann auch vorgesehen sein, dass der Pendelkörper parallel zur Achse (X) entgegengesetzte Flächen, eine Innenfläche, die zum Halter gewandt ist, bzw. eine Außenfläche aufweist, wobei die zusätzlichen Massen ausschließlich auf der Seite der Außenfläche angeordnet sind. Dadurch bleibt die Fläche des Hauptkörpers in Kontakt mit dem Halter.
• Die Erfindung kann auch bei einer Pendeldämpfungsvorrichtung angewendet werden, deren Pendelkörper über ein einzelnes Rollorgan beweglich am Halter angebracht sind und die jeweils mit benachbarten Massen zusammenwirken, um dieser monofilen Vorrichtung (ein Rollorgan pro Pendelkörper) ein bifilares Verhalten zu verleihen (zwei Rollorgane pro Pendelkörper). Ein derartiges System kann insbesondere wie in den französischen Patentanmeldungen Nr. 13 61175 , eingereicht am 15.11.2013, und Nr. 15 54281, eingereicht am 12.05.2015, beide auf den Namen der Anmelderin, dargestellt sein.
• Das Vorliegende betrifft somit hier auch das Verfahren zur Herstellung einer Pendeldämpfungsvorrichtung mit allen oder einem Teil der oben genannten Merkmale.
• Strukturell ist diese Vorrichtung zumindest derart, dass sie, wie bereits erwähnt, einen um eine Achse (X) schwenkbaren Halter und mindestens einen Pendelkörper aufweist, der eine innerhalb seines Volumens verteilte Masse aufweist und über mindestens zwei Rollen (die jeweils wie vorstehend auf Rollbahnen rollen können, die mit dem Pendelkörper bzw. mit dem Halter fest verbunden sind) beweglich am Halter angebracht ist, wobei sich der Pendelkörper in Bezug auf den Halter in einer radialen Ebene durch eine kombinierte Translations- und Rotationsbewegung verlagern kann,
  wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst, in denen:
• - (a) die Masse des Pendelkörpers bestimmt wird,
• - (b) anschließend eine Verteilung und/oder Veränderung der Dichte dieser vorbestimmten Masse innerhalb des Volumens des Pendelkörpers bestimmt wird, die das Filterwiderstandsmoment maximiert bzw. maximieren, das von dem Pendelkörper bei einer Verlagerung am Halter erzeugt wird.
• Somit kann in der Tat bei gleicher vorgegebener Masse der gewünschte Effekt der Maximierung des Trägheitsmoments des Pendelkörpers durch eine Verteilung sichergestellt werden, die somit entsprechend der Masse dieses Pendelkörpers oder der Dichte dieses Körpers realisiert wird.
• Um ein solches Vorgehen umzusetzen, wird vorgeschlagen, dass Schritt (b) Teilschritte umfasst, in denen:
• - (b1) die Verteilung der vorbestimmten Masse und/oder die Dichte der vorbestimmten Masse innerhalb des Volumens des Pendelkörpers variiert wird,
• - (b2) für jede Variante das Filterwiderstandsmoment, das von dem Pendelkörper bei einer Verlagerung erzeugt wird, berechnet wird,
• - (b3) bestimmt wird, welche Variante der Veränderung der Dichte und/oder der Verteilung der vorbestimmten Masse innerhalb des Volumens des Pendelkörpers das höchste Filterwiderstandsmoment bietet,
• - (b4) der Pendelkörper entsprechend hergestellt und am Halter angeordnet wird.
• Das von dem oder den Pendelkörper(n) erzeugte Filterwiderstandsmoment wird nach der folgenden Formel berechnet: $$\text{Tp}=\text{N}.{\text{ s}}_{\text{f}}\left({\text{m}}_{\text{s}}+{\left(\frac{1}{{\text{R}}_{\text{S}}}\right)}^2{\text{I}}_{\text{s}}\right).\left(1-\frac{\mathrm{\rho }\text{Medium}}{\mathrm{\rho }\text{Stahl}}/\right).{\text{ N}}_{\text{e}}{}^2{\text{ R}}_{\text{g}}{\mathrm{\Omega }}^2$$

  

  wobei:
• Tp das Filterwiderstandsmoment in N.m^-1 ist, das von allen Pendelkörpern erzeugt wird. Es handelt sich um die gesamte „Drehmomentkapazität“ des Pendels.
• N die Anzahl der Pendelkörper der Vorrichtung ist,
• sf der kurvenförmige Ausschlag des Schwerpunktes jedes Pendelkörpers aus der Ruheposition dieses Pendelkörpers in m ist,
• m_s die Masse jedes Pendelkörpers in kg ist,
• R_s der Abstand zwischen dem Schwerpunkt jedes Pendelkörpers und dem momentanen Drehpunkt dieses Pendelkörpers in m ist,
• I_s das Trägheitsmoment jedes Pendelkörpers in kg.m² ist,
• ρ_Medium die Dichte des Mediums ist, in dem sich die Vorrichtung befindet, z.B. in Öl, üblicherweise 850 kg.m^-3,
• ρ_Stahl die Dichte des Stahls ist, aus dem der oder die Pendelkörper hergestellt werden können, üblicherweise 7800 kg.m^-3,
• Ne die Erregungsordnung des Verbrennungsmotors ist, der dem Übertragungssystem zugeordnet ist,
• Rg der Abstand des Schwerpunkts jedes Pendelkörpers zur Drehachse des Halters in m ist,
• Ω die Drehzahl des dem Übertragungssystem zugeordneten Verbrennungsmotors in rad/s ist.
• Beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die als nicht einschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben ist, wird die Erfindung gegebenenfalls besser verstanden und Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung verdeutlicht. In den Zeichnungen zeigen:
• - 1 eine perspektivische Ansicht einer Pendeldämpfungsvorrichtung,
• - 2 eine perspektivische Explosionsansicht der Vorrichtung,
• - 3, 4, 5 lokale, geringfügig perspektivische Ansichten, die Varianten zur Ausführung und Montage von Pendelkörpern, also in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
• Die 1-2 zeigen eine Pendeldämpfungsvorrichtung 1, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem ringförmigen Halter 2, der sich radial erstreckt und um seine Achse X schwenkbar ist.
• Der Halter 2 weist paarweise angeordnete Öffnungen 3 auf. Die Paare der Öffnungen 3 sind gleichmäßig über den gesamten Umfang des Halters 2 verteilt. Der Halter 2 weist z.B. sechs Öffnungspaare 3 auf.
• Die Ränder 4 der Öffnungen 3, insbesondere die radial äußeren Teile der Ränder 4 definieren Rollbahnen 5, die mit dem Halter 2 fest verbunden sind.
• Genauer gesagt, weist der radial äußere Rand 5 jeder Öffnung einen konkaven mittleren Bereich 4a auf, der nach innen zum Halter 2 gewandt ist und die Rollbahn 5 des Halters 2 definiert.
• Die Vorrichtung 1 weist ferner Pendelkörper 6 auf, hier sechs Pendelkörper 6. Jeder Pendelkörper 6, im Folgenden manchmal einfach als Körper bezeichnet, weist einen ersten Teil 7 und einen zweiten Teil 8 auf, die sich radial und umlaufend erstrecken und eine allgemein gewölbte Form haben. Die ersten und zweiten Teile 7, 8 liegen paarweise auf der einen und auf der anderen Seite des Halters 2 und liegen winkelmäßig zueinander entgegengesetzt. Sie sind paarweise durch mindestens eine Strebe 9 miteinander verbunden. Jede Strebe 9 durchquert eine Öffnung 3 des Halters 2.
• Darüber hinaus weist jede Strebe 9 einen konkaven radial äußeren Rand 10 auf, der zum Äußeren des Halters 2 gewandt ist und eine Rollbahn 11 bildet, die mit den Körpern 6 fest verbunden ist.
• Vorzugsweise erfolgt die Montage des ersten Teils 7, des zweiten Teils 8 und der Strebe 9 der Körper 6 mittels Vernieten (nicht dargestellt).
• Wie in den Figuren gezeigt, weisen die Körper 6 vorteilhafterweise zwei Streben 9 auf.
• Die Vorrichtung 1 weist auch Rollen 12 auf, die frei in den Öffnungen 3 des Halters 2, axial zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 7, 8 des Körpers 6 und radial zwischen den entsprechenden Rollbahnen 5, 11 des Halters 2 und der Strebe 9 angebracht sind. Die Rollen 12 können im Betrieb auf den Rollbahnen 5, 11 rollen.
• Die Rollbahnen 5 des Halters 2, die zur Montage ein und desselben Körpers 6 dienen, liegen symmetrisch in Bezug auf eine axiale Ebene A1, die durch die Drehachse X des Halters 2 verläuft.
• Die Körper 6 können sich somit bei der Drehung des Halters relativ zum Halter 2 bewegen. Die Bewegung der Körper 6 ist eine Pendelbewegung, d.h. eine Bewegung, die sich aus einer Kombination aus einer Translations- und einer Rotationsbewegung ergibt, wobei die Pendelbewegung insbesondere durch die Form der Rollbahnen 5, 11 definiert ist.
• Um die Reibung der Körper 6 am Halter 2 zu begrenzen, kann jeder Körper 6 mit mehreren Gleitbacken 13 aus Kunststoff ausgestattet sein, die dazu vorgesehen sind, sich an den radialen Flächen des Halters 2 abzustützen.
• In der Ruheposition sind die Körper 6 wie in 1 dargestellt, während in der Endposition jeder Körper 6 zu seiner Ruheposition winkelmäßig versetzt ist, wobei mindestens eine der Streben 9 am Rand 4 der entsprechenden Öffnung 3 des Halters 2 in Anschlag gelangt.
• Die Ruheposition des Pendelkörpers ist die Position, in der der Pendelkörper einer Fliehkraft ausgesetzt ist, ohne Torsionsschwingungen ausgesetzt zu sein, die sich aus den Ungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors ergeben. Im Betrieb schwingen somit die Körper 6 auf der einen und auf der anderen Seite ihrer Ruheposition, so dass ein Widerstandsmoment erzeugt wird, das dem Schwingungsmoment des Motors entgegenwirkt.
• Um einen Effizienzmangel bei der Erzeugung eines solchen Drehmoments oder gar eine Fehlfunktion der Dämpfungsvorrichtung 1 zu vermeiden, ist es notwendig, über einen oder mehrere wirksame Pendelkörper 6 zu verfügen, was üblicherweise den Bedarf an möglichst schweren Pendelkörpern bedeutet.
• Die Automobil- und Zubehörhersteller versuchen jedoch auch zunehmend, das Gewicht der von dem Motor in Drehung versetzten Massen zu reduzieren, um den Kraftstoffverbrauch zu senken.
• Daher ist hier vorgesehen, den (jeden) Pendelkörper zu optimieren, um ihm bei einem Minimum an Pendelmasse hohe Betriebsleistungen zu verleihen.
• Diesbezüglich ist anzumerken, dass in struktureller Hinsicht jeder Pendelkörper ein Volumen V und eine Masse M aufweist.
• Dieses Volumen V und die Masse M wurden bei der Herstellung oder bei der Montage festgelegt (unter der Annahme, dass bei der Montage der Pendelkörper am Halter 2 zusätzliche Masse zu einem Basisteil der Körper 6 hinzugefügt würde). In jedem Fall haben die am Halter 2 angebrachten Pendelkörper bei Inbetriebnahme der Dämpfungsvorrichtung 1 somit alle ein vorgegebenes Volumen V und eine vorgegebene Masse M. Die Masse M wird über das Volumen V verteilt.
• Die bei der Erfindung vorgeschlagene Lösung beruht nach dieser Klarstellung darauf, dass jeder Pendelkörper innerhalb seines Volumens V und für eine vorbestimmte Masse M eine Verteilung dieser Masse und/oder eine Veränderung der Dichte der Masse M hat, die das Trägheitsmoment des Pendelkörpers 6 maximiert bzw. maximieren.
• Es wird in der Tat festgelegt, dass mit zunehmendem Trägheitsmoment des (der) Pendelkörper(s) auch das dynamische (oder scheinbare) Widerstandsmoment, das dem Schwingungsmoment des Motors entgegenwirkt, auch zunimmt, wodurch der Wirkungsgrad der Dämpfungsvorrichtung 1 erhöht wird.
• Die hier entwickelte Lösung, für die im Folgenden Ausführungsbeispiele vorgestellt werden, besteht also darin, über ein maximiertes Trägheitsmoment des/der Pendelkörper(s) zu verfügen und gleichzeitig eine begrenzte Masse beizubehalten: die vorbestimmte Masse M. Es wird somit eine konstante Masse angenommen. Die Masse M des (der) Pendelkörper(s) wird nicht erhöht, sondern am vorgegebenen Volumen V eine Veränderung der Massendichte und/oder eine in geeigneter Weise angeordnete Verteilung an den seitlichen Enden und/oder am radialen Außenrand dieser Masse gewährleistet.
• In den 3 und folgenden ist ein Körper 60 oder ein Teil eines Pendelkörpers getrennt dargestellt, der am Halter 2 angeracht ist und vorteilhafterweise in der radialen Ebene 62, die also senkrecht zur Achse X verläuft, die Form eines Bogens, insbesondere eines Kreisbogens aufweist.
• Dieser Körper 60 wird in Verbindung mit der hier vorgeschlagenen Lösung im Vergleich zu den Körpern 6 der 1-2 optimiert, von denen er jedoch alle Merkmale aufnehmen kann. Der Körper 60 gemäß den veranschaulichten Lösungen weist somit in der radialen Ebene 62 in Umfangsrichtung C jeweilige seitlichen Enden 61, 63 auf. Der Körper 60 weist ferner einen inneren 65 bzw. einen äußeren radialen Rand 67 auf.
• Bei der Lösung der 3 bis 5 sind somit die jeweiligen seitlichen Enden 61, 63 die Bereiche des Körpers 60 (seines durch seine Kontur begrenzten Volumens), in deren Richtung die vorbestimmte Masse M stärker vorhanden ist oder in deren Richtung die Dichte dieses Körpers 60 höher ist als im umfänglich zentralen (zentraleren) Bereich 69.
• Bei der Lösung von 3 ist ferner anzumerken, dass im Vergleich zur Lösung der 1-2 ein in 2 mit dem Bezugszeichen 70 bezeichneter Teil 6 des Körpers auf einem der veranschaulichten Körper, der im umfänglich zentralen und radial inneren Bereich dieses Körpers liegt, entfernt wurde.
• Bei Dichten und Volumina, die zu denen von 1-2 identisch sind, war es durch den entfernten Teil 70 möglich, die Masse M im betreffenden Bereich zu verringern.
• Der Körper 60 hat tatsächlich radial eine Breite, die zu den seitlichen Enden hin größer ist als im umfänglich zentralen (zentraleren) Bereich. Die Breite kann axial über die gesamte Dicke des Körpers 60 durchgehend sein.
• Wenn in der radialen Ebene 62 und in Bezug auf die Achse X mit R1 ein Außenradius definiert wird, an dessen Umfang sich der radiale Außenrand 67 erstreckt, und mit R2 ein Innenradius, an dessen Umfang sich der radiale Innenrand 65 des Körpers zu seinen jeweiligen seitlichen Enden 61, 63 erstreckt, liegt der umfänglich zentrale Teil 650 des radialen Innenrands 65, der den umfänglich zentralen Bereich 69 umrandet, entlang eines Radius R3, der zwischen dem Radius R1 und dem Radius R2 liegt. Der radiale Innenrand 65 kann durchgehend sein, und insbesondere kann der umfänglich zentrale Teil 650 durchgehend sein.
• Der Körper 60 kann in Umfangsrichtung in fünf Bereiche unterteilt werden. Der Körper 60 umfasst zwei seitliche Bereiche, die jeweils das seitliche Ende 61 und das seitliche Ende 63 umfassen. Der radiale Innenrand 65 der seitlichen Bereiche befindet sich entlang des Radius R2, d.h. in einem Abstand R2 zur Achse X. Insbesondere liegt der gesamte radiale Innenrand 65 in einem Abstand R2 zur Achse X. Der Körper 60 weist ferner einen zentralen Bereich 69 auf. Der radiale mittlere Innenrand 650 des zentralen Bereichs 69 liegt entlang des Radius R3, d.h. in einem Abstand R3 zur Achse X. Genauer gesagt ist die Gesamtheit des zentralen radialen Innenrands 650 in einem Abstand R3 zur Achse X angeordnet. Der Körper 60 weist ferner zwei Zwischenbereiche auf, die jeweils zwischen einem der beiden seitlichen Bereiche und dem zentralen Bereich liegen. Der radiale Innenrand 65 der Zwischenbereiche liegt in einem Zwischenabstand zur Achse X zwischen R2 und R3. Insbesondere liegt der gesamte radiale Innenrand 65 in einem Abstand zwischen R2 und R3 zur Achse X. Der radiale Innenrand 65 der Zwischenbereiche kann geneigt sein.
• Auf diese Weise kann zum radialen Außenrand 67 die Masse M des Körpers 60 stärker vorhanden sein oder die Dichte dieses Körpers 60 höher sein als zum radialen Innenrand 65. Darüber hinaus kann in jedem seitlichen Bereich die Masse M des Körpers 60 stärker vorhanden oder die Dichte des Körpers 60 höher sein als in jedem der Zwischenbereiche, und in jedem der Zwischenbereiche stärker bzw. höher sein als im zentralen Bereich.
• Durch eine Veränderung der Dichte am Volumen V könnte auch der gleiche Effekt erzielt werden, wobei für den (die) Pendelkörper eine herkömmliche Form beibehalten wird, wie z.B. die des Körpers 6 in den 1-2: die Körperteile 6 mit höherer Dichte bzw. höheren Dichten würden daher zu den jeweiligen seitlichen Umfangsenden 61, 63 und/oder näher am radialen Außenrand 603 als am radialen Innenrand 64 angeordnet sein.
• Eine weitere strukturelle Ausführung des (jedes) Pendelkörpers 60 ist in 4 veranschaulicht.
• Der Körper 60 hat dort parallel zur Achse X eine Dicke, die zu den seitlichen Enden 61, 63 (Dicke E1) stärker ist als im umfänglich zentralen (zentraleren) Bereich 69 (Dicke E2).
• Bei identischen Dichten und identischen Massen und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass bezogen auf die Lösung der 1-2 der mittlere Bereich 69 dünner gemacht und die Bereiche der seitlichen Enden verdickt wurden, mit einer vollständigen Materialübergang von der ersten Stelle zu der zweiten, nimmt durch die Lösung von 4 die Masse M zu den seitlichen Enden 61, 63 (Dicke E1) zu und im umfänglich zentralen (zentraleren) Bereich 69 ab. Somit kann ein Effekt mit konstanter Masse erhalten werden.
• Bei der weiteren strukturellen Ausführungsform, die in 5 veranschaulicht ist, weist der Körper 60 einen Hauptkörper 71 in Bogenform auf, der sich bis zu den seitlichen Enden 61, 63 erstreckt und an dem zusätzliche Massen 73, 75 zu den seitlichen Enden befestigt sind.
• Um identische Pendelkörpermassen zwischen der Lösung der 1-2 und derjenigen, die in 5 veranschaulicht ist, beizubehalten, kann in Betracht gezogen werden, dass der Hauptkörper 71 eine Masse hat, die geringer ist als die des betrachteten Körpers 6. Der Hauptkörper 71 kann z.B. dünner sein oder eine geringere Dichte haben als der betrachtete Körper 6. Die entsprechend verringerte Masse wäre die hinzugefügte Masse der zusätzlichen Massen 73, 75, an denen eine ausgeglichene Veränderung der Dichte zwischen den seitlichen Enden 61, 63 möglich ist.
• Auch wenn dies in 5 unzureichend zu sehen ist, ist für ein Kräftegleichgewicht zu verstehen, dass die Körper 60, die an den beiden Flächen des Halters 2 liegen, insbesondere paarweise identisch sind.
• Bei einer Anbringung von zusätzlichen Massen 73, 75 wird jedoch vorzugsweise darauf geachtet, dass jeder Hauptkörper 71, der parallel zur Achse X entgegengesetzte Flächen aufweist, eine Innenfläche 711, die zum Halter 2 gewandt ist, bzw. eine Außenfläche 713, die zusätzlichen Massen 73, 75 auf ein und demselben Hauptkörper 71 beide ausschließlich auf der Seite der Außenfläche 713 angeordnet sind.
• Bezugnehmend auf die Ausführung einer erfindungsgemäßen Pendeldämpfungsvorrichtung 1, mit der also die Masse des (jedes) Pendelkörpers verteilt wird, um das Trägheitsmoment des Pendelkörpers zu erhöhen, so dass bei gleicher Masse das Widerstandsmoment erhöht wird, ohne dabei die Masse des (jedes) Pendelkörpers ihrerseits zu erhöhen, wird vorzugsweise wie folgt vorgegangen:
1. (a) die Masse M des (jedes) Pendelkörpers, wie Pendelkörper 6 oder 60, wird bestimmt,
2. (b) anschließend wird eine Verteilung und/oder Veränderung der Dichte dieser vorbestimmten Masse M innerhalb des Volumens V des betrachteten Pendelkörpers bestimmt, wobei diese Verteilung und/oder eine Veränderung das Filterwiderstandsmoment maximiert, das von dem Pendelkörper bei einer Verlagerung am Halter 2 erzeugt wird.
• Das Filtern wird dadurch verbessert, ohne Masse hinzuzufügen, die sich um die Achse X dreht, so dass eine Kraftstoffverbrauchsquelle vermieden wird.
• Die vorgesehene Umsetzung wird ferner vereinfacht, wenn der vorstehende Schritt (b) Teilschritte umfasst, in denen:
• (b1) die Verteilung der vorbestimmten Masse M und/oder die Dichte der vorbestimmten Masse innerhalb des Volumens V des betrachteten Pendelkörpers variiert wird,
• (b2) anschließend für jede Variante das Filterwiderstandsmoment, das von dem Pendelkörper bei einer Verlagerung erzeugt wird, berechnet wird,
• (b3) bestimmt wird, welche dieser Varianten der Veränderung der Dichte und/oder der Verteilung der vorbestimmten Masse innerhalb des Volumens des Pendelkörpers das höchste Filterwiderstandsmoment bietet,
• (b4) der Pendelkörper entsprechend hergestellt und am Halter angeordnet wird.
• Somit wird durch Iteration verfahren, um vorrangig bei gleicher Masse M und gleichem Volumen die Verteilung der Masse M und/oder der Materialdichten am betrachteten vorbestimmten Volumen V zu definieren.
• In Schritt (b2) wird das von der Masse 6 erzeugte Filterwiderstandsmoment nach der folgenden Formel berechnet: $$\text{Tp}={\text{N* s}}_{\text{f}}\left({\text{m}}_{\text{s}}+{\left(\frac{1}{{\text{R}}_{\text{S}}}\right)}^2{\text{I}}_{\text{s}}\right)*\left(1-\frac{\mathrm{\rho }\text{Medium}}{\mathrm{\rho }\text{Stahl}}/\right).{\text{ N}}_{\text{e}}{}^2{\text{ R}}_{\text{g}}{\mathrm{\Omega }}^2$$

  

  wobei:
• Tp das von allen Pendelkörpern erzeugte Filterwiderstandsmoment in N.m^-1 ist.
• N die Anzahl der Pendelkörper 6 der Vorrichtung 1 ist,
• sf der kurvenförmige Ausschlag des Schwerpunktes jedes Pendelkörpers aus der Ruheposition dieses Pendelkörpers in m ist,
• m_s die Masse jedes Pendelkörpers in kg ist,
• R_s der Abstand zwischen dem Schwerpunkt jedes Pendelkörpers 6 und dem momentanen Drehpunkt dieses Pendelkörpers in m ist,
• I_s das Trägheitsmoment jedes Pendelkörpers 6 in kg.m² ist,
• ρ_Medium die Dichte des Mediums ist, in dem sich die Vorrichtung befindet, hier in Öl, üblicherweise 850 kg.m^-3,
• ρ_Stahl die Dichte des Stahls ist, aus dem der oder die Pendelkörper hergestellt sind, üblicherweise 7800 kg.m^-3,
• Ne die Erregungsordnung des Verbrennungsmotors ist, der dem Übertragungssystem zugeordnet ist,
• Rg der Abstand des Schwerpunkts jedes Pendelkörpers zur Drehachse des Halters in m ist,
• Ω die Drehzahl des dem Übertragungssystem zugeordneten Verbrennungsmotors in rad/s ist.
• Je höher das Filterwiderstandsmoment, das von dem Pendelkörper erzeugt werden kann, desto besser können hohe Schwingungsmomente gefiltert werden.
• 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 102011085983 [0004]
• FR 1361175 [0022]

Claims (10)

1. Pendeldämpfungsvorrichtung (1), die einen um eine Achse (X) schwenkbaren Halter (2) und mindestens einen Pendelkörper (6, 60) aufweist, der eine innerhalb eines Volumens (V) verteilte Masse (M) aufweist und über mindestens zwei Rollen (12) beweglich am Halter (2) angebracht ist, wobei die Rollen jeweils zum einen auf mindestens einer mit dem Pendelkörper (6) fest verbundenen Rollbahn (11) und zum anderen auf mindestens einer mit dem Halter (2) fest verbundenen Rollbahn (5) rollen können, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelkörper (6, 60) dazu geeignet ist, sich in Bezug auf den Halter (2) in einer radialen Ebene, durch die die Achse (X) verläuft, in einer kombinierten Translations- und Rotationsbewegung zu bewegen, und der Pendelkörper innerhalb seines Volumens und bei einer vorbestimmten Masse eine Verteilung dieser Masse und/oder eine Veränderung der Dichte der Masse aufweist, die das Trägheitsmoment des Pendelkörpers (6, 60) maximiert bzw. maximieren.
2. Pendeldämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der in der radialen Ebene der Pendelkörper (6, 60) seitliche Enden (61, 63) aufweist, zu denen die Masse (M) stärker vorhanden ist oder die Dichte des Pendelkörpers (6, 60) höher ist als in einem umfänglich zentraleren Bereich (69).
3. Pendeldämpfungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Pendelkörper (6, 60) einen inneren radialen Rand (65, 650) bzw. einen äußeren radialen Rand (69) aufweist und zum radialen Außenrand (69) hin die Masse des Pendelkörpers (6, 60) stärker vorhanden oder die Dichte des Pendelkörpers (6, 60) höher ist als zum radialen Innenrand hin.
4. Pendeldämpfungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Pendelkörper (60) in der radialen Ebene eine Bogenform hat, die sich bis zu den seitlichen Enden (61, 63) erstreckt, wobei die Bogenform radial eine Breite hat, die zu den seitlichen Enden hin größer ist als in einem umfänglich zentraleren Bereich (69).
5. Pendeldämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2 oder nach den Ansprüchen 2 und 3, bei der der Pendelkörper (60) in der radialen Ebene eine Bogenform hat, die sich bis zu den seitlichen Enden (61, 63) erstreckt, wobei die Bogenform parallel zur Achse (X) eine Dicke hat, die zu den seitlichen Enden (61, 63) hin größer ist als in einem umfänglich zentraleren Bereich (69).
6. Pendeldämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 oder nach den Ansprüchen 2 und 3, bei der der Pendelkörper (60) einen bogenförmigen Hauptkörper (71) aufweist, der sich bis zu den seitlichen Enden (61, 63) erstreckt und an dem zusätzliche Massen (73, 75) zu den seitlichen Enden befestigt sind.
7. Pendeldämpfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, bei der der Hauptkörper (71) parallel zur Achse (X) entgegengesetzte Flächen, eine innere Fläche, die zum Halter (2) gewandt ist, bzw. eine Außenfläche, und die zusätzlichen Massen (73, 75) ausschließlich auf der Seite der Außenfläche angeordnet sind.
8. Verfahren zur Herstellung einer Pendeldämpfungsvorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie einen um eine Achse (X) schwenkbaren Halter (2) und mindestens einen Pendelkörper (6, 60) aufweist, der eine innerhalb eines Volumens (V) verteilte Masse (M) aufweist und über mindestens zwei Rollen (12) beweglich am Halter (2) angebracht ist, wobei die Rollen jeweils zum einen auf einer mit dem Pendelkörper (6) fest verbundenen Rollbahn (11) und zum anderen auf einer mit dem Halter (2) fest verbundenen Rollbahn (5) rollen können, wobei der Pendelkörper (6, 60) dazu geeignet ist, sich in Bezug auf den Halter (2) in einer radialen Ebene in einer kombinierten Translations- und Rotationsbewegung zu bewegen, wobei das Verfahren ferner Schritte umfasst, in denen: (a) die Masse (M) des Pendelkörpers bestimmt wird, (b) anschließend eine Verteilung und/oder Veränderung der Dichte dieser vorbestimmten Masse innerhalb des Volumens des Pendelkörpers (6, 60) bestimmt wird, die das Filterwiderstandsmoment maximiert bzw. maximieren, das von dem Pendelkörper (6, 60) bei einer Verlagerung am Halter (2) erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem Schritt (b) Teilschritte umfasst, in denen: (b1) die Verteilung der vorbestimmten Masse und/oder die Dichte der vorbestimmten Masse (M) innerhalb des Volumens des Pendelkörpers (6, 60) variiert wird, (b2) anschließend für jede Variante das Filterwiderstandsmoment, das von dem Pendelkörper (6) bei einer Verlagerung erzeugt wird, berechnet wird, (b3) bestimmt wird, welche Variante der Veränderung der Dichte und/oder der Verteilung der vorbestimmten Masse (M) innerhalb des Volumens (V) des Pendelkörpers (6, 60) das höchste Filterwiderstandsmoment bietet, (b4) der Pendelkörper (6, 60) hergestellt und entsprechend am Halter (2) angeordnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Pendelkörper (6, 60) erzeugte Filterwiderstandsmoment nach der folgenden Formel berechnet wird: $$\text{Tp}=\text{N}.{\text{ s}}_{\text{f}}\left({\text{m}}_{\text{s}}+{\left(\frac{1}{{\text{R}}_{\text{S}}}\right)}^2{\text{I}}_{\text{s}}\right).\left(1-\frac{\mathrm{\rho }\text{Öl}}{\mathrm{\rho }\text{Stahl}}/\right).{\text{ N}}_{\text{e}}{}^2{\text{ R}}_{\text{g}}{\mathrm{\Omega }}^2$$

    

    wobei: Tp das von allen Pendelkörpern (6) bei ihrer Verlagerung erzeugte Filterwiderstandsmoment in N.m^-1 ist. N die Anzahl der Pendelkörper f(6) der Vorrichtung (1) ist, sf der kurvenförmige Ausschlag des Schwerpunktes jedes Pendelkörpers aus der Ruheposition dieses Pendelkörpers in m ist, m_s die Masse jedes Pendelkörpers (6) in kg ist, R_s der Abstand zwischen dem Schwerpunkt jedes Pendelkörpers (6) und dem momentanen Drehpunkt dieses Pendelkörpers in m ist, I_s das Trägheitsmoment jedes Pendelkörpers (6) in kg.m² ist, ρ_Medium die Dichte des Mediums ist, in dem sich die Vorrichtung befindet, hier in Öl, üblicherweise 850 kg.m^-3, ρ_Stahl die Dichte des Stahls ist, aus dem der oder die Pendelkörper hergestellt sind, üblicherweise 7800 kg.m^-3, Ne die Erregungsordnung des Verbrennungsmotors ist, der dem Übertragungssystem zugeordnet ist, Rg der Abstand des Schwerpunkts jedes Pendelkörpers zur Drehachse des Halters in m ist, Ω die Drehzahl des dem Übertragungssystem zugeordneten Verbrennungsmotors in rad/s ist.

Images