CN102434623A - 用于消除旋转振动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于消除旋转振动的装置，具体而言涉及一种在尤其是内燃机的驱动系统中用于消除旋转振动的装置，在其中在随驱动系统旋转的构件中布置有至少一个减振器，其为了适应于阶次的构造而具有定位在经定义的减振器回转圆中的减振质量和可振动地保持该减振质量的引导装置。以结构上和制造技术上特别简单的方式，减振质量(2，7)仅仅通过相对于构件固定的扭力元件(3)或集成于构件中的弯曲弹簧元件(9)与构件(1；6；10)相连接。

Description

用于消除旋转振动的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的在(尤其是内燃机的)驱动系统中用于消除(Tilgen)旋转振动(Drehschwingungen)的装置。

在驱动系统处，尤其是在内燃机的情形中，出现依赖于转速的旋转不均匀性

该旋转不均匀性与阶次相关(ordnungsbezogen)且依赖于机器或驱动装置(Antriebe)的构型。振动的频率范围由转速范围并由设计上典型的转速阶次(Drehzahlordnungen)描述。在带有轴、离合器和变速器的确定的装配形式中的内燃机的应用中，同样可能发生与阶次相关的旋转振动问题。

背景技术

由文件DE 597091已知一种用于消除(或称吸收)旋转振动的与阶次相关的装置，在其中通过摆锤和引导装置(Führungen)相对于轴可自由运动地布置有至少一个减振质量(Tilgermasse)。离心力场中的此类减振器的固有圆频率(Eigenkreisfrequenz)与转速成比例；也就是说，不是一个频率而是一个旋转阶次被影响。根据减振质量的旋转轴线的间距相对其摆长的比例的平方根得出所属的阶次数(Ordnungszahl)。

文件EP 1427952B1描述了另一种旋转振动阻尼器

其作为平衡重(Ausgleichsgewicht)布置在内燃机的曲轴的曲柄臂(Kurbelwange)处且通过两个被置入的钢板弹簧(Blattfedern)可振动的减振质量被集成到其中。然而无法排除如下情况，即，由于钢板弹簧的所需的支承以及在该装置的较长的运行持续时间的情形下在经受振动的零件中出现不期望的磨损。

发明内容

本发明的目的是，设计上更简单且功能上更耐用地(robust)构造该类型的装置且必要时避免系统的与磨损相关的失谐(Verstimmungen)。

根据本发明，前面所提及的目的利用权利要求1的特征来实现。本发明的有利的改进方案和设计方案在从属权利要求中被列举。

根据本发明作如下建议，即，减振质量仅通过一个与构件固定地(fest)相连接的或者说相对于构件固定的扭力元件(Torsionselement)或一个被集成到构件中的(in das Bauteil integriertes)弯曲弹簧元件(Biegefederelement)(作为引导装置)而与构件相连接。由此得到耐磨的构造，在其中任何的、必要时带有间隙的(spielbehaftete)轴承元件(Lagerelement)被避免；此外确保了减振质量对与阶次相关的旋转振动的精确的、在持续运行中不失谐的配给(Zuordnung)。

减振质量可以有利的方式直接轴向相邻于旋转的构件而布置且扭力元件由扭力弹簧杆(Drehfederstab)构成，其固定点以相对彼此的经定义的轴向间距而在构件处和在减振质量处被定位。因此，减振质量在构造特别简单的造型的情形中无磨损地绕着置入的扭力弹簧杆而振动。

备选地且特别优选地，减振质量可利用至少一个至少部分地环绕的凹口而被集成到构件中，其中，在构件与减振质量之间保留的、优选径向定向的接片充当弯曲弹簧元件。因此，构件和减振质量是一个结构单元或者说一件式地和/或材料一致地(materialeinheitlich)实施而成，由此尤其地省去了任何的用于额外的弹簧元件或额外的安装空间(Einbauraum)的装配成本。

为了排除不允许的构件负荷，为此如下是特别有利的，即，充当弯曲弹簧的区域通过淬火滚压处理(Rollieren)、喷射加工硬化(Verfestigungsstrahlen)等等在其材料强度(Materialfestigkeit)方面得到提高。

此外，以对于旋转对称的构件而言特别有利的方式，减振质量能够以带有V形地向内倾斜的侧壁的方式而实施成扇状的且因此最佳地接合到构件中，其中，必要时，减振质量的径向地在外的周缘区域可与旋转的构件的旋转对称的外周缘一致。

此外，凹口在其宽度方面可如此地实施，即，其作为止挡在周向方向上起作用而仅允许减振质量的在正/负方向(+/-Richtung)上的经定义的旋转角度偏转。该范围一方面由扭力元件或弯曲弹簧元件的允许的负荷和调制的

反振动(Gegenschwingungen)的可利用的作用(Effekt)来定义。

凹口可在其位于减振质量与构件之间的结构构造中以在周向方向上延伸的截段而在接片处终止。在预先给定的较大的振动幅度中，以有利的方式可将减振质量与构件之间的凹口实施成沿着优选径向定向的接片而再次向外或者说进入到减振质量中；由此，在必要时较小的到减振质量的原始位置的回位转矩的情形下得出接片的较大的长度(带有相应地较大的振动幅度)。

在带有旋转对称地环绕的外周缘的构件的情形中，以特别有利的方式，减振质量可完全地集成到构件中，其中，凹口从接片出发将减振质量在其整个外周缘上加以包围且在减振质量与构件之间形成接片状的周缘截段。尤其当构件是内燃机的曲轴处的飞轮盘(Schwungscheibe)且在飞轮盘的外周缘处构造飞轮齿圈时，其在必要时可被直接引入到那时则不间断的外周缘中或没有问题地被安装(aufziehen)到其上。

在减振质量旁构造而成的自由空间(Freiraum)可在制造技术上特别有利地以射束技术的方式(strahltechnisch)通过射束切割(Strahlschneiden)尤其是通过激光光束或喷射水流或火焰喷射等等而被引入。

在本发明的另外的有利的设计方案中，在构件的和减振质量的限定自由空间的侧壁之间可布置有至少一个优选地通过弹性的缓冲器构成的弹性松软的(nachgiebiges)止动元件，其必要时缓冲减振质量相对周围的构件的冲击(Anschlagen)或颤动(Prellen)。在该实施方式的改进方案中，弹性的缓冲器或者至少一个止动元件可局部完全地填满自由空间以用于额外地影响减振器效果(Tilgerwirkung)且因此使得减振质量的经改变的振动特性成为可能。

此外，在旋转的构件中可设置有多个集成的减振质量，其通过其几何构造和设计(geometrische Konstruktion und Auslegung)而被设定至不同的旋转振动阶次且因此有利地覆盖较大的振动谱。

设有相应的减振质量的、内燃机的皮带轮或飞轮(Schwungrad)或曲轴处的配重(Gegengewichte)和/或耦联元件和/或万向轴处的法兰(Flansche)可被用作驱动系统的旋转的构件。

附图说明

下面，本发明的多个实施例借助所附的大致示意的附图作进一步说明。其中：

图1显示了作为驱动系统的内燃机的曲柄连杆机构(Kurbeltriebe)的未示出的曲轴的盘状的飞轮，在其处轴向相邻地装有(anbauen)减振质量，其通过扭力杆弹簧(Drehstabfeder)与飞轮相连接；

图2显示了根据图1的线II-II穿过飞轮和带有扭力杆弹簧的减振质量的截面；

图3显示了飞轮的一种备选设计方案，带有一件式地模制的、通过凹口而加工出的、带有相对较短的接片(作为至飞轮的连接部)的减振质量；

图4显示了根据图3的飞轮的另一种备选的设计方案，带有通过经修改的凹口而被延长的接片；

图5显示了飞轮的另一种备选的设计方案，带有一件式地模制的、通过环绕的凹口而完全地被集成的减振质量；且

图6显示了根据图3的飞轮，带有在减振质量与飞轮之间在凹口中布置在侧壁处的弹性的缓冲器。

附图标记列表

1    飞轮

2    减振质量

3    扭力杆弹簧

4    边缘区域

5    孔

6    飞轮

7    减振质量

7a   侧壁

8    凹口

8a   径向的截段

8b   周缘截段

8c   径向的截段

8d   周缘截段

9    接片

10   飞轮

10a  周缘接片(Umfangssteg)

11   缓冲器

12   缓冲器

具体实施方式

图1和2显示了第一种飞轮1，其以未示出的方式固定在内燃机的力输出侧(Kraftabgabeseite)。在该大致盘状的飞轮1处举例而言装有下游的变速箱的变矩器或摩擦离合器。此外，必要时可在飞轮1的外周缘处模制或安装齿圈，其与起动电动机共同作用以用于起动内燃机。

盘状的飞轮1携带有扇形的减振质量2，其通过一个固定地置入到飞轮1中并置入到减振质量2中的扭力杆弹簧3在相对于飞轮1的正/负周向方向(+/-Umfangsrichtung)上可振动地被保持。

为此，扭力杆弹簧3仅在飞轮1中整体上固定地布置，而其在较宽的减振质量2中仅在其外部的、与飞轮1相对而置的边缘区域4处被固定且在其间通过引入直径较大的孔5(夸大地示出)可自由运动或者说不会卡住(festsitzt)。

因此，由弹簧钢制成的扭力杆弹簧3的可自由运动的截段以经定义的程度在飞轮1处出现旋转不均匀性的情形下以设定的振动阶次使得相应地调制的反振动成为可能。在此，如先前所提出的那样，减振的效果尤其地通过减振质量2的固有圆频率和通过摆长(扭力杆弹簧3相对于飞轮1的旋转轴线的间距)来定义。

图3显示了另一种实施方式，在其中扇形的减振质量7被集成到又为盘状的飞轮6中，减振质量7的外周缘与飞轮6的外周缘一致。

减振质量7与飞轮6一件式地构造而成且通过被引入到飞轮6中的凹口8而形成，凹口8以经定义的宽度制成且沿着减振质量7的V形地向内延伸的侧壁7a从其径向截段8a延伸直至折弯的(abknickenden)周缘截段8b且在该处在飞轮6的径向定向的接片9处终止。

凹口8的宽度如此地计算，即，使得可实现减振质量7的在正/负周向方向上的经定义的振动幅度。该宽度一方面基于可有效利用的减振且另一方面基于接片9的考虑到飞轮1材料特性的可能的弹性变形来定义。侧壁7a相应地直接地与相邻的飞轮6的侧壁(作为用于限定减振质量7的振动偏转的止挡)共同地起作用。

为了加固该承受相对较高负荷的接片9，使接片9经受材料加固，其例如可通过喷射加工硬化、滚压处理或淬火来实现。

图4显示了飞轮6和减振质量7的相对于图3经修改的构造，功能上相同的零件设有相同的附图标记。

根据图4，沿着减振质量7被引入的凹口8除了径向的截段8a和周缘截段8b之外还具有另一折弯的截段8c，其重新径向向外导引且在经定义的长度上延伸到减振质量7中。

由此使得，如由附图图4容易地可见的那样，接片9的径向长度显著地被延长，由此，不仅改变了其弹簧特性且与此相联系地改变了减振质量7的振动特性。减振质量7的构造和作为弯曲弹簧元件的接片9的通过凹口8c而实现的构造，使得带有飞轮6的驱动系统的适应于阶次的(ordnungsadaptive)减振的适宜的影响成为可能。

图5显示了另一种备选的实施例，在其中盘状的飞轮10具有完全地集成到轮体

中的减振质量7。该描述限于相对于图3的主要的区别。功能上相同的零件设有相同的附图标记。

在图5中，用于减振质量7的凹口8径向向外过渡至圆对称的(kreissymmetrischen)周缘截段8d，其在减振质量7的外周缘与飞轮10的周缘接片10a之间延伸。周缘截段8d的宽度实施成如清楚可见地小于凹口截段8a，8b的宽度。

在飞轮10的因此而不间断的外周缘上，必要时可安装上或成形出用于电起动机(未示出)的齿圈。除此之外，减振质量7的功能和先前所描述的一样。

最后，图6显示了与图3相一致的飞轮6，在其中，在减振质量7的侧壁7a与飞轮6的相邻的侧壁之间，弹性体的缓冲器11或12被引入到凹口8a中。

缓冲器11或12充当减振质量7与飞轮6之间的弹性的止动限制器(Anschlagbegrenzer)，并且，可部分地且带有用于减振质量7的周向间隙地(缓冲器11)、或完全地无周向间隙地(缓冲器12)贴靠在凹口8a的示出的局部部位处。缓冲器11尤其地作为止动限制器起作用，而通过使用缓冲器12可增加地适宜地影响或者说调整减振质量7的振动特性。

缓冲器11或12可例如通过粘接连接或以形状配合的方式而固定到凹口8a中或者说固定在飞轮6和/或减振质量7处。

根据图3至6的凹口8通过利用激光光束的切割被引入到飞轮6或者10中。必要时，同样可使用喷射水流法或另外的火焰喷射法。

虽然在这些实施例中分别地仅示出了一个减振质量2，7，必要时同样可设置有多个周向偏置的且被调整至其它阶次数的减振质量7。

作为飞轮1，6或10的替代，所描述的适应于阶次的减振同样可在曲轴的平衡重、皮带轮等等处被应用。另外的应用领域还可以是内燃机下游的驱动系统(例如机动车中的万向轴或传动装置的法兰或轴)。

Claims (15)

1.一种在尤其是内燃机的驱动系统中用于消除旋转振动的装置，在其中在随着所述驱动系统旋转的构件中布置有至少一个减振器，其为了适应于阶次的构造而具有被定位在经定义的减振器回转圆中的减振质量和可振动地保持所述减振质量的引导装置，其特征在于，所述减振质量(2；7)仅仅通过与构件(1；6；10)固定地相连接的扭力元件(3)或通过集成于构件中的弯曲弹簧元件(9)而与所述构件(1；6；10)相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述减振质量(2)直接轴向地相邻于旋转的构件(1)地布置且所述扭力元件由扭力弹簧杆(3)构成，其固定点相对彼此以经定义的轴向间距(孔5)而定位在所述构件(1)处和所述减振质量(2)处。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述减振质量(7)利用至少一个至少部分地环绕的凹口(8)而被集成到所述构件(6；10)中，其中，在所述构件(6；10)与所述减振质量(7)之间保留的优选径向地定向的接片(9)充当弯曲弹簧元件。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，充当弯曲弹簧(9)的区域通过淬火、滚压处理、喷射加工硬化等等而在其材料强度方面得到提高。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述减振质量(7)实施成扇形状，带有V形地向内倾斜的侧壁(7a)。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述凹口(8a)在其宽度方面如此地实施，即，使得凹口(8a)作为止挡在周向方向上起作用而仅允许所述减振质量(7)在正/负周向方向上的经定义的旋转角度偏转。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的装置，其特征在于，在所述减振质量(7)与所述构件(6；10)之间的凹口(8)以在周向方向上延伸的截段(8b)而终止于接片(9)处。

8.根据权利要求3至6中任一项所述的装置，其特征在于，在所述减振质量(7)与所述构件(6)之间的凹口(8c)实施成沿着优选径向地定向的接片(9)向外而进入到所述减振质量(7)中。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的装置，其特征在于，在带有旋转对称地环绕的外周缘的构件(10)的情形中，所述减振质量(7)完全地集成到所述构件(10)中，其中，所述凹口(8)从所述接片(9)起在所述减振质量(7)的整个外周缘上包围所述减振质量(7)并且在所述减振质量(7)与所述构件(10)之间形成接片状的周缘截段(10a)。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述构件是内燃机的曲轴处的飞轮盘(10)，且在所述飞轮盘(10)的外周缘处构造有飞轮齿圈。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的装置，其特征在于，在所述减振质量(7)旁构造而成的凹口(8)以射束技术通过激光光束或喷射水流或火焰喷射而被引入。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的装置，其特征在于，在所述构件(6)的和所述减振质量(7)的限定所述凹口(8a)的侧壁之间布置有至少一个优选由弹性的缓冲器(11，12)构成的止动元件。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述止动元件(12)局部地完全地填满所述凹口(8a)以影响减振器效果。

14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述旋转的构件(6；10)中设置有多个集成的减振质量(7)，其通过几何构造和设计而被设定用于不同的旋转振动阶次。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，内燃机的皮带轮或飞轮(6；10)或曲轴处的配重和/或耦联元件和/或万向轴处的法兰设置作为驱动系统的旋转的构件。

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