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Title:
CENTRIFUGAL PENDULUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/015725
Kind Code:
A1
Abstract:
A centrifugal pendulum (10) is provided for damping rotational irregularities introduced via a drive shaft of an motor vehicle, and comprises a support flange (12) which is rotatable about an axis of rotation for indirect or direct attachment to the drive shaft, a pendulum mass (14) which can swing relative to the support flange (12) for producing a restoring torque directed against the rotational irregularity, and a roller (20) guided in a track (16) on the support flange (12) and in a pendulum path (18) of the pendulum mass (14). The roller (20) has a radially outwardly protruding spacing edge (22) for spacing the pendulum mass (14) from the support flange (12), wherein the spacing edge (22) between the transitions of the substantially axially directed flank faces (24) of the spacing edge (22) and the radially externally directed rolling surfaces (28) of the roller (20), without taking account of transitional radii (26) in the new state, has an edge width X. The pendulum mass (14) in the new state has a mean spacing Y from the support flange (12) and wherein 0.60 ≤ X/Y ≤ 1.00, in particular 0.70 ≤ X/Y≤1.00, preferably 0.80 ≤ X/Y ≤ 0.98 and particularly preferably 0.90 ≤ X/Y ≤ 0.95 applies. Very smooth running and low wear of the pendulum mass (14) can be achieved by the selected ratio of the edge width X to the mean spacingYof the pendulum mass (14), by means of which a wear-related imbalance of the centrifugal pendulum (10) occurring over the service life can be avoided, such that a long-lasting damping capacity of the centrifugal pendulum (10) is made possible.

Inventors:
MENDE HARTMUT (DE)
EIREINER DIETER (DE)
Application Number:
PCT/DE2015/200391
Publication Date:
February 04, 2016
Filing Date:
June 25, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16F15/14
Domestic Patent References:
WO2011076169A22011-06-30
Foreign References:
DE102013207294A12013-11-21
EP1865222A12007-12-12
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten, mit einem um eine Drehachse drehbaren Trägerflansch (12) zur mittelbaren oder unmittelbaren Anbindung an die Antriebswelle, einer relativ zu dem Trägerflansch (12) pendelbaren Pendelmasse (14) zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und einer in einer Laufbahn (16) des Trägerflanschs (12) und in einer Pendelbahn (18) der Pendelmasse (14) geführten Laufrolle (20), wobei die Laufrolle (20) einen nach radial außen abstehenden Abstandsbord (22) zur Beabstandung der Pendelmasse (14) zum Trägerflansch (12) aufweist, wobei der Abstandsbord (22) zwischen den Übergängen der im Wesentlichen in axialer Richtung weisenden Flankenflächen (24) des Abstandsbords (22) und den nach radial außen weisenden Rollflächen (28) der Laufrolle (20) ohne Berücksichtigung von Übergangsradien (26) im Neuzustand eine Bordbreite X aufweist, wobei die Pendelmasse (14) im Neuzustand einen mittleren Abstand Y zum Trägerflansch (12) aufweist und wobei 0,60 < X/Y < 1 ,00, insbesondere 0,70 < X/Y < 1 ,00, vorzugsweise

0,80 < X/Y < 0,98 und besonders bevorzugt 0,90 < X/Y < 0,95 gilt.

Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (20) zwei Abstandsborde (22) aufweist, wobei zwischen den beiden Abstandsborden (22) ein durch den Trägerflansch (12) oder die Pendelmasse (14) ausgebildetes Mittelteil mit einer axialen Dicke Z eingesetzt ist, wobei

0,10 < Y/Z < 0,50, insbesondere 0,13 < Y/Z < 0,33, vorzugsweise

0,15 < Y/Z < 0,25 und besonders bevorzugt 0,18 < Y/Z < 0,20 gilt.

3. Fliehkraftpendel nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (20) zwei Abstandsborde (22) aufweist, wobei zwischen den beiden Abstandsborden (22) ein durch den Trägerflansch (12) oder die Pendelmasse (14) ausgebildetes Mittelteil mit einer axialen Dicke Z eingesetzt ist, wobei die Laufrolle (20) zwischen den Übergängen der im Wesentlichen in axialer Richtung aufeinander zu weisenden Flankenflächen (24) des Abstandsbords (22) und der nach radial außen weisenden Rollfläche (28) der Laufrolle (20) ohne Berücksichtigung von Übergangsradien (26) im Neuzustand einen Abstand d aufweist und 0,60 < d/Z < 1 ,00 insbesondere 0,70 < d/Z < 1 ,00, vorzugsweise 0,80 < d/Z < 0,98 und besonders bevorzugt 0,90 < d/Z < 0,95 gilt.

Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (20) zwei Abstandsborde (22) aufweist, wobei die Laufrolle (20) mit ihren von den Abstandsborden (22) abstehenden Enden in ein durch die Pendelmasse (14) oder den Trägerflansch (12) ausgebildetes erstes Außenteil und ein durch die Pendelmasse (14) oder den Trägerflansch (12) ausgebildetes zweites Außenteil eingesteckt ist, wobei das erste Außenteil und das zweiten Außenteil, insbesondere über einen vernieteten Abstandsbolzen, auf einem definierten Abstand von (Z+2Y) miteinander verbunden sind.

Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (20) zwei Abstandsborde (22) aufweist, wobei die Laufrolle (20) zwischen den Abstandsborden (22) einen Radius R und außerhalb der Abstandsborde (22) einen Radius r aufweist, wobei 1 ,00 < R/r < 1 ,75, insbesondere 1 ,10 < R/r < 1 ,50, vorzugsweise 1 ,20 < R/r < 1 ,30 und besonders bevorzugt R/r = 1 ,125 ± 0,02 gilt.

Fliehkraftpendel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenfläche (24) des Abstandsbord (22) um einen Winkel α zur Radialebene der Laufrolle (20) angeschrägt ist, wobei 2,0 < α < 10,0°, insbesondere 3,0° < α < 9,0 vorzugsweise 4,0° < α < 8,0°, weiter bevorzugt 5,0° < α < 7,0° und besonders bevorzugt α = 6,0° ± 0,5° gilt.

Description:
Fliehkraftpendel

Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, mit dessen Hilfe Pendelmassen bei Drehzahlschwankungen unter Fliehkrafteinfluss auf einen anderen Radius verlagert werden können, um ein der Drehzahlschwankung entgegen gerichtetes Rückstellmoment zu erzeugen, wodurch das Ausmaß der Drehzahlschwankung gedämpft werden kann. Ein Fliehkraftpendel weist eine über in entsprechenden Bahnen geführte Laufrollen relativ zu einem Trägerflansch verlagerbare Pendelmasse auf, die bei Drehzahlschwankung ein entgegen gerichtetes Rückstellmoment erzeugen kann.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis das Dämpfungsvermögen eines Fliehkraftpendels über eine lange Zeitdauer aufrecht zu erhalten.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein lang anhaltendes Dämpfungsvermögen eines Fliehkraftpendels ermöglichen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Fliehkraftpendel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Erfindungsgemäß ist ein Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen mit einem um eine Drehachse drehbaren Trägerflansch zur mittelbaren oder unmittelbaren Anbindung an die Antriebswelle, einer relativ zu dem Trägerflansch pendelbaren Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments und einer in einer Laufbahn des Trägerflanschs und in einer Pendelbahn der Pendelmasse geführten Laufrolle, wobei die Laufrolle einen nach radial außen abstehenden Abstandsbord zur Beabstandung der Pendelmasse zum Trägerflansch aufweist, wobei der Abstandsbord zwischen den Übergängen der im Wesentli- chen in axialer Richtung weisenden Flankenflächen des Abstandsbords und den nach radial außen weisenden Rollflächen der Laufrolle ohne Berücksichtigung von Übergangsradien im Neuzustand eine Bordbreite X aufweist, wobei die Pendelmasse im Neuzustand einen mittleren Abstand Y zum Trägerflansch aufweist und wobei 0,60 < X/Y < 1 ,00, insbesondere 0,70 < X/Y < 1 ,00, vorzugsweise 0,80 < X/Y < 0,98 und besonders bevorzugt 0,90 < X/Y < 0,95 gilt.

Beobachtungen lassen darauf schließen, dass bei einem derartigen Verhältnis der Bordbreite X zu dem mittleren Abstand Y der Pendelmasse zum Trägerflansch eine flächige Kontaktierung der Pendelmasse an dem Trägerflansch sicher vermieden werden kann und gleichzeitig Reibungseffekte der Pendelmasse an dem Abstandsbord sowie Reibungseffekte des Trägerflanschs an dem Abstandsbord gering gehalten werden können. Ferner kann dadurch die Laufruhe der Pendelmasse während der Pendelbewegung verbessert werden. Ein Auslenken und/oder Kippen der Pendelmasse in axialer Richtung tritt zumindest seltener und/oder in einem geringeren Ausmaß auf. Ein Kippeln der Pendelmasse kann reduziert werden, wodurch sich für die Pendelmasse ein stabilerer Lauf ergibt. Durch das gewählte Verhältnis der Bordbreite X zu dem mittleren Abstand Y der Pendelmasse zum Trägerflansch kann bei geringem Verschleiß eine hohe Laufruhe der Pendelmasse erreicht werden, wodurch eine über die Lebensdauer eintretende verschleißbedingte Verstimmung des Fliehkraftpendels vermieden werden kann, so dass ein lang anhaltendes Dämpfungsvermögen des Fliehkraftpendels ermöglicht ist.

Wenn die nach radial außen weisende Rollfläche gedanklich durch den Übergangsra- dius hindurch in den Abstandsbord hinein verlängert wird und die Flankenfläche gedanklich durch den Übergangsradius hindurch bis zur gedanklich verlängerten Rollfläche verlängert wird, ergeben sich an den voneinander weg weisenden Flankenflächen Schnittpunkte mit der sich an der jeweiligen Flankenfläche anschließenden Rollfläche zwischen denen die Bordbreite X gemessen wird. Die Bordbreite X ergibt sich dann als axialer Abstand der gedachten Schnittpunkte parallel zu einer Mittellinie der Laufrolle, zu der die Laufrolle rotationssymmetrisch sein kann. Die Pendelmasse kann zu dem Trägerflansch in einem durch das gewählte Verhältnis der Bordbreite X zu dem mittleren Abstand Y der Pendelmasse zum Trägerflansch vorgegebenen Ausmaß eine geringfügige Relativbewegung in axialer Richtung ausführen. Zwischen einer maximal nahen Position der Pendelmasse zum Trägerflansch und einer maximal entfernten Position der Pendelmasse zum Trägerflansch befindet sich mittig eine Mittellage der Pendelmasse zum Trägerflansch, in welcher der mittlerer Abstand Y der Pendelmasse zum Trägerflansch gemessen werden kann. Bei der Messung des mittleren Abstands Y der Pendelmasse zum Trägerflansch sind insbesondere die Pendelmasse und der Trägerflansch im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die Drehachse des Trägerflanschs fällt insbesondere mit einer Drehachse der Antriebswelle zusammen.

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 Pen- delmasse 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 Rückstell kraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre„Nullla- ge" 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 die Laufrolle geführt ist. Vorzugsweise sind mindestens zwei Laufrollen vorgesehen, die jeweils in einer Laufbahn des Trägerflanschs und einer Pendelbahn der Pendel- masse 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 ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Mo- torordnung 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.

Insbesondere weist die Laufrolle zwei Abstandsborde auf, wobei zwischen den beiden Abstandsborden ein durch den Trägerflansch oder die Pendelmasse ausgebildetes Mittelteil mit einer axialen Dicke Z eingesetzt ist, wobei 0,10 < Y/Z < 0,50, insbesondere 0,13 < Y/Z < 0,33, vorzugsweise 0,15 < Y/Z < 0,25 und besonders bevorzugt 0,18 < Y/Z < 0,20 gilt. Dadurch kann bei geringen Verschleißeffekten ein geringer Bauraumbedarf in axialer Richtung erreicht werden.

Vorzugsweise weist die Laufrolle zwei Abstandsborde auf, wobei zwischen den beiden Abstandsborden ein durch den Trägerflansch oder die Pendelmasse ausgebildetes Mittelteil mit einer axialen Dicke Z eingesetzt ist, wobei die Laufrolle zwischen den Übergängen der im Wesentlichen in axialer Richtung aufeinander zu weisenden Flankenflächen des Abstandsbords und der nach radial außen weisenden Rollfläche der Laufrolle ohne Berücksichtigung von Übergangsradien im Neuzustand ein Abstand d aufweist und 0,60 < d/Z < 1 ,00 insbesondere 0,70 < d/Z < 1 ,00, vorzugsweise

0,80 < d/Z < 0,98 und besonders bevorzugt 0,90 < d/Z < 0,95 gilt. Dadurch kann bei geringen Verschleißeffekten ein geringer Bauraumbedarf in axialer Richtung erreicht werden. Insbesondere kann die Reibung der Abstandsborde an dem Mittelteil gering gehalten werden.

Besonders bevorzugt weist die Laufrolle zwei Abstandsborde auf, wobei die Laufrolle mit ihren von den Abstandsborden abstehenden Enden in ein durch die Pendelmasse oder den Trägerflansch ausgebildetes erstes Außenteil und ein durch die Pendelmasse oder den Trägerflansch ausgebildetes zweites Außenteil eingesteckt ist, wobei das erste Außenteil und das zweiten Außenteil, insbesondere über einen vernieteten Abstandsbolzen, auf einem definierten Abstand von (Z+2Y) miteinander verbunden sind. Dadurch kann eine die Außenteile ausbildende Pendelmasse eine entsprechend hohe träge Masse aufweisen. Alternativ kann eine entsprechend dick ausgeführte Pendel- masse zwischen dem die Außenteile ausbildenden Trägerflansch in axialer Richtung verliersicher aufgenommen sein. Vorzugsweise weist die Laufrolle zwei Abstandsborde auf, wobei die Laufrolle zwischen den Abstandsborden einen Radius R und außerhalb der Abstandsborde einen Radius r aufweist, wobei 1 ,00 < R/r < 1 ,75, insbesondere 1 ,10 < R/r < 1 ,50, vorzugsweise 1 ,20 < R/r < 1 ,30 und besonders bevorzugt R/r = 1 ,125 ± 0,02 gilt. Dadurch lassen sich die Außenteile bei der Montage leicht auf die Laufrolle aufstecken und mit ei- nem geeigneten mittleren Abstand Y miteinander verbinden.

Besonders bevorzugt ist die Flankenfläche des Abstandsbord um einen Winkel α zur Radialebene der Laufrolle angeschrägt ist, wobei 2,0 < α < 10,0°, insbesondere 3,0° < α < 9,0 vorzugsweise 4,0° < α < 8,0°, weiter bevorzugt 5,0° < α < 7,0° und be- sonders bevorzugt α = 6,0° ± 0,5° gilt. Dadurch kann ein Flächenkontakt der Pendelmasse mit dem Abstandsbord und/oder ein Flächenkontakt des Trägerflanschs mit dem Abstandsbord vermieden werden, so dass Reibungseffekte minimiert werden können. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass in axialer Richtung weisende Kräfte der Pendelmasse und/oder des Trägerflanschs auf den Abstandsbord in der Regel so gering sind, dass eine plastische Verformung bei einem Kontakt nicht zu befürchten ist.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol- gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Fliehkraftpendels und Fig. 2: eine schematische Detailansicht einer Laufrolle des Fliehkraftpendels aus Fig. 1 .

Das in Fig. 1 dargestellte Fliehkraftpendel 10 weist eine an einem Trägerflansch 12 geführte Pendelmasse 14 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei beispielsweise über Abstandsbolzen auf einen definierten Abstand miteinander verbun- dene Pendelmassen 14 vorgesehen, zwischen denen der Trägerflansch 12 angeordnet ist, so dass der Trägerflansch 12 ein Mittelteil des Fliehkraftpendels 10 und die Pendelmassen 14 jeweils ein Außenteil des Fliehkraftpendels ausbilden. Alternativ kann der Trägerflansch 12 die Außenteile und die Pendelmasse 14 das Mittelteil aus- bilden. Ferner ist es möglich, dass nur ein Außenteil vorgesehen ist.

Der Trägerflansch 12 weist eine in Umfangsrichtung gekrümmt verlaufende Laufbahn 16 auf, während die Pendelmassen 14 jeweils eine in Umfangsrichtung gekrümmt verlaufende Pendelbahn 18 aufweisen. In der Laufbahn 16 und in den Pendelbahnen 18 ist eine Laufrolle 20 bewegbar eingesetzt und geführt, wobei insbesondere jede Pendelmasse 14 über zwei Laufrollen 20 an dem Trägerflansch 12 geführt ist. Von der Laufrolle 20 stehen nach radial außen zwei Abstandsborde 22 ab, die in axialer Richtung jeweils zwischen dem Trägerflansch 12 und der zugeordneten Pendelmasse 14 angeordnet sind.

Der Abstandsbord 22 weist in axialer Richtung eine Bordbreite X auf, während die Pendelmasse 14 zu dem Trägerflansch 12 einen mittleren Abstand Y aufweist. Das Mittelteil, das im dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Trägerflansch 12 ausgebildet ist, weist in axialer Richtung eine axiale Dicke Z auf. Die Abstandsborde 22 sind um einen Abstand d zueinander in axialer Richtung beabstandet. Zwischen den Abstandsborden 22, also im Bereich des Mittelteils, weist die Laufrolle 20 einen Radius R auf, während die Laufrolle 20 außerhalb der Abstandsborde 22, also im Bereich des Außenteils, einen Radius r aufweist. Der Radius R ist geeignet gewählt, um innerhalb der Laufbahn 16 ein geeignetes Spiel vorzusehen. Entsprechend ist der Radius r geeignet gewählt, um innerhalb der Pendelbahn 18 ein geeignetes Spiel vorzusehen.

Wie in Fig. 2 dargestellt weist der Abstandsbord 22 in axialer Richtung weisende Flankenflächen 24 auf, die gegenüber einer Radialebene der Laufrolle 20 um einen Winkel α angeschrägt verläuft. Die Flankenfläche 24 geht radial innen jeweils über ei- nen Übergangsradius 26 in nach radial außen weisende Rollenflächen 28 der Laufrolle 20 über. Die Bordbreite X wird zwischen den gedachten Schnittpunkten der über den jeweiligen zugeordneten Übergangsradius 26 verlängert gedachten Flankenflächen 24 mit den Rollenflächen 28 gemessen. Bezugszeichenliste

10 Fliehkraftpendel

12 Trägerflansch

14 Pendelmasse

16 Laufbahn

18 Pendelbahn

20 Laufrolle

22 Abstandsbord

24 Flankenfläche

26 Übergangsradius

28 Rollenfläche

d Abstand

R Radius im Bereich des Mittelteils

r Radius im Bereich des Außenteils

X Bordbreite

Y mittlerer Abstand

Z axiale Dicke

α Winkel