CN103842686A - 离心力摆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心力摆（1，1a），具有能够绕旋转轴线（2）扭转地布置的摆法兰（3，3a）和多个为了转速适配地减振输入到所述摆法兰（3，3a）中的旋转振动而能够以质量重心（M）绕至少一个摆动中心点（P）以预给定的摆半径（r）和预给定的振动角度（α）摆动地被接收的摆质量（4，4a）。为了在所述摆法兰（3，3a）的转速小的情况下减少由因重力而向旋转轴线方向加速的、以质量重心布置在所述旋转轴线上方的摆质量引起的噪声形成，所述预给定的振动角度（α）以一摆角度（β）扩展，所述摆角度具有相对于所述摆半径（r）改变了的摆半径（rp）。

Description

离心力摆

技术领域

本发明涉及一种离心力摆，具有能够绕旋转轴线扭转地布置的摆法兰和多个为了转速适配地减振输入到所述摆法兰中的旋转振动而能够以质量重心绕至少一个摆动中心点以预给定的摆半径和预给定的振动角度摆动地被接收的摆质量。

背景技术

为了降低旋转振动、如内燃机的扭转振动，所述内燃机例如由于多个缸依次点火具有在旋转角度上不同的燃烧，仅仅使用所谓的离心力摆或者与另外的旋转振动减振器、如双质量飞轮和诸如此类一起使用所谓的离心力摆，该离心力摆具有通常与内燃机的曲轴同轴的、绕旋转轴线旋转的摆法兰，在该摆法兰上可摆动地接收多个分布在周边上的摆质量。如果所述摆质量通过转速不均匀性被激发，它们由旋转的摆法兰的离心力引起向径向外部加速并且在离心加速度的范围内在预给定的轨道上实施振动。通过所述振动，在适当的时间从激励振动获取能量和再供给能量，从而发生该激励振动的停止。在这里，所述离心力摆作为旋转振动减振器起作用。因为不仅离心力摆振动的固有频率而且激励频率都与转速成比例，离心力摆的旋转振动减振作用能够在由内燃机产生的旋转振动的整个频率范围上转速适配地实现。

在这里，由于所述摆质量的预给定的轨道，在从中间位置偏转出来时，所述摆质量的质量重心向径向内部向旋转轴线的方向移动并且由于离心力和预给定的轨道的斜度出现所述质量重心的复位作用进而出现所述摆质量向中间位置中的复位作用，像在所述摆质量的摆动中心点的向径向外部延长的位置中。如果预给定的轨道如此构型，使得所述质量重心在圆形轨道上运动，在离心力摆和简单的线摆之间存在着完全的类似之处（复位力随着偏转的增大而增大）。替代地，所述轨道能够如此构造，使得它们与所述摆质量的双线悬挂相同。

希望的减振作用的先决条件除了用于与激励器、如内燃机协调的作用半径和摆长度的预定值之外是所述摆质量的最小质量以及所述摆质量的质量重心的预给定的振动角度。如果离心力摆例如应该安装在离合器盘上，基于给出的安装情况可能限制所述摆质量的质量和所述振动角度，从而必须借助用于摆质量的、限界安装空间的止挡工作。在这里，能够妨碍力求的减振作用。

除了在正常的减振运行中在振动角度大的情况下在那里出现的碰撞噪声之外，如果在重力影响下在所述摆法兰的转速低的情况下，暂时处于所述摆法兰的旋转轴线的上方的摆质量从由离心力引起的在径向外部的轨道向径向内部落向止挡，或者如果马达的起动和停止、快速的离合器接合或高的旋转不均匀性引起所述摆质量的最大加速度，能够出现碰撞噪声。

为了抑制该碰撞噪声，通常使用弹性元件，所述弹性元件在摆质量碰撞时吸收动能的一部分并且由此降低噪声。在环境温度提高时，弹性元件的使用寿命受限制。此外，高能量的碰撞能够导致弹性元件的损坏。附加的部分、如弹性元件和它们的固定元件的使用需要安装空间并且意味着附加的成本。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种离心力摆，其中，在没有附加的零件花费的情况下降低碰撞噪声。

该任务通过一种离心力摆解决，该离心力摆具有能够绕旋转轴线扭转地布置的摆法兰和多个为了转速适配地减振输入到所述摆法兰中的旋转振动而能够以质量重心绕至少一个摆动中心点以预给定的摆半径和预给定的振动角度摆动地被接收的摆质量，其中，所述预给定的振动角度变化了一摆角度，所述摆角度具有相对于所述摆半径变小的摆半径。通过这样构造质量重心的轨道，尤其在离心力非常弱并且摆质量的运动由重力的作用确定的情况下，或者在出现摆质量的最大加速度的情况下，从摆质量获取能量，由此能够通过获取动能而降低碰撞噪声，而不必使用附加的构件。而是为此仅仅（如提出的）需要摆质量的轨道的改变。

在这里，离心力摆的作用在正常的减振运行中不受限制，因为用于减振运行的轨道走向保持相同。而在轨道走向改变时振动角度扩展。在这里，扩展的振动角度的轨道走向如此构型，使得当摆质量在径向上方从相对于摆法兰的旋转轴线大致垂直的位置出来从一个轨道端部落到设置具有较小势能的对置的轨道端部中时，所述摆质量在下落运动结束时逆着重力被抬起并且由此被制动，从而在紧接着的止挡上引起碰撞噪声降低。替代地，能够设置有这样的离心力摆，该离心力摆的摆质量的质量重心的振动角度是不受限制的。以这种方式，能够为了完全避免碰撞而环绕地构型质量重心的轨道，从而所述摆质量能够沿着轨道连续振动，即所述质量重心环绕摆质量的假想摆动中心点运行。尤其在所述摆质量的加速度高的情况下则能够达到所述轨道的一些区域，这些区域否则用于在摆偏转方向相反的情况下的正常减振器运行。所述摆质量能够在这样的情况下越过。由此，在所述情况下至少能够避免碰撞噪声，至少降低碰撞噪声，尽管在此短时间失去减振作用。

根据有利的实施方式，用于摆质量的质量重心的轨道能够如此构造，使得所述摆质量在所述区域中从质量重心的平衡位置出发在离心力作用下具有大约±90°的振动角度，在该振动角度中，在摆半径预给定的情况下，摆质量的减振作用是有效的。在超过该振动角度的情况下，所述摆半径减小，直到大约±150°的扩展的振动角度。以这种方式，对于处于所述摆法兰的旋转轴线的上方的摆质量来说（所述摆质量在转速低的情况下由于超过离心力的重力而向旋转轴线的方向下落），在轨道的端部上的小空间上迫使产生逆着重力的向上运动，这使运动被制动，能以相应较小的速度进行碰撞并且由此降低碰撞噪声。

根据具有环绕的轨道的另一实施例（在该轨道上，所述质量重心能够环绕所述轨道的摆动中心点运行并且由此排除所述摆质量碰撞在摆法兰上），两个到目前的、用于超过有效减振期间的振动角度的偏转的轨道的端部以增大的摆半径相互连接。因此，所述摆质量能够在转速低的情况下继续滚到在势能方面最低的位置中。在加速度高的情况下，所述摆质量的质量重心能够翻滚。

根据有利的实施方式，所述摆质量的预给定的轨道通过所述摆质量中和所述摆法兰中的切口预给定，其中，分别在摆法兰的两侧布置有摆质量，所述摆质量借助于连接器件相互连接并且滚动体分别在设置在切口上的轨道上搭接地滚动。要设置在摆质量中或摆法兰中的、用于滚动体如滚子的切口（所述切口因此控制所述摆质量相对于所述摆法兰的摆动运动）和摆法兰中的、用于连接器件如螺栓的切口相对于配备有受限制的振动角度的离心力摆被扩展，进而相应于在所述离心力摆的安装空间的内部所述摆质量的较大的运动自由度。

证明有利的是，所述摆质量被接收在所述摆法兰上的两个将质量重心接收在其间的、在周向方向上相互间隔开的摆动轴承上，其中，在所述摆法兰中和所述摆质量中设置有迫使所述摆质量摆运动的轨道，分别穿过所述摆质量的和所述摆法兰的切口的滚动体在所述轨道上滚动。在这里，所述摆角度的减小或扩展的摆半径优选设置在所述摆质量的切口中。

为了使摆角度限界在离心力摆的安装空间内，相对于摆质量的平衡位置而言，在离心力下，摆质量的切口部分在摆角度的区域中优选相互面对。视轨道的定向而定，所述摆质量能够单线或双线摆动地接收在摆法兰上。

该离心力摆优选在机动车的驱动系中安装在内燃机和变速器之间并且能够在那里单独地布置在摩擦离合器的离合器盘中、摩擦离合器中、双质量飞轮中或液力变矩器中。

附图说明

借助图1至8中示出的实施例详细解释本发明。在此示出：

图1在离心力作用下的离心力摆的示意性示出的功能实例，

图2在重力作用下的图1的示意性示出的功能实例，

图3设置具有扩展的摆角度的离心力摆的示意图，

图4以扩展的摆角度构造的离心力摆的视图，

图5图5的离心力摆的剖面图，

图6具有不受限制的摆角度的离心力摆的示意图，

图7具有不受限制的摆角度的离心力摆的视图，和

图8图7的离心力摆的剖面图。

具体实施方式

图1示出离心力摆100的基本功能，该离心力摆具有绕旋转轴线2旋转的摆法兰103和相对于该摆法兰可摆动地挂在摆动中心点P上的、具有质量重心M的摆质量104。在转速恒定的情况下，质量重心M由于离心力F向径向外部加速并且在0°时处于平衡位置中。如果在旋转轴线2上出现旋转振动，根据在此短时传递到摆法兰103上的力矩的正负号，所述质量重心M逆着离心力F向径向内部沿着振动角度α偏转并且接着又返回，从而在协调摆半径r、摆质量和振动角度α时出现的激励频率被旋转适配地消除。在这里，振动角度α限制在±90°。在达到最大振动角度的情况下，摆质量104碰撞在摆法兰103上的相应的止挡上，以便限制例如离心力摆100的安装空间并且不允许摆质量104向外摆动超过预给定的安装空间。

图2示出在摆法兰103以低转速绕旋转轴线2旋转或停止时离心力摆100的运行状态，其中，质量重心M布置在摆质量104的摆动中心点P的上方。由于离心力F的占比相对于重力S在量值方面较小，如果例如装备有离心力摆100的驱动系停止，摆质量104从通过较高转速迫使的在径向外部的止挡落到摆法兰103上的具有较小势能的止挡中并且由此引起碰撞噪声。根据现有技术，借助于附加地布置在摆质量104和摆法兰103之间的弹性元件抑制碰撞噪声。

图3示出离心力摆1，具有可摆动地接收在绕旋转轴线2旋转的摆法兰3上的摆质量4的提出的碰撞抑制装置。相对于摆质量4的在减振运行中起作用的、具有振动角度α的轨道5，设置有扩展的摆角度β，该摆角度分别在两侧衔接到振动角度α上并且具有相对于摆半径r减小的摆半径rp，从而在摆质量4由于重力而向下落时，该摆质量在较小的半径rp上沿着摆角度β与重力S相反地向箭头6的方向减速并且然后以较小的能量碰撞在摆法兰3上。

图4和5示出离心力摆1的结构实施方式的视图和剖面图，如同例如在离合器盘中使用的那样。为此，可绕旋转轴线2扭转的摆法兰3具有接收部7和用于接收能量存储器的切口8。在它们的径向外部，在摆法兰的两侧分别接收两个摆质量4，其中，在所述侧上对置的摆质量4借助于连接器件9、如螺栓相互连接。摆质量4相对于摆法兰3的轨道5通过设置在摆法兰3中和摆质量4中的切口10、11的形状和构造预给定，穿过摆法兰3和两个相对布置的摆质量4的切口10、11的滚动体12在所述切口的滚动面上滚动。摆质量4的切口10具有第一滚动面区段13，该第一滚动面区段相应于摆质量4在振动角度预给定的情况下在有效的减振区域中的移位并且与摆法兰3的切口11相关地设定第一摆半径。相对于该振动角度扩展的摆角度具有第二滚动面区段14，该第二滚动面区段与所述摆法兰的切口11相关地决定小于所述第一摆半径的摆半径，从而处于旋转轴线2的上方的摆质量4在摆法兰3的转速小的情况下不是由于重力而不受限制地向下落，而是在振动角度之外逆着重力转向并且以减小的能量碰撞在摆法兰3上。在此，该碰撞能够在连接器件9和设置在摆法兰上的、用于连接器件9的切口18中的止挡15和摆法兰3的外周边上的切口18之间进行。

图6示意性地示出离心力摆1a的替代的实施方式，其中，摆质量4a相对于可绕旋转轴线2扭转的摆法兰3a不受止挡限制。相反地，延伸超过振动角度α的轨道5a在有效的减振区域中借助于设置具有较大摆半径的轨道17在两侧被扩展，其中，轨道17的摆动中心点不与轨道5a的摆动中心点P重合，从而质量重心M的沿着轨道17的摆半径相对于轨道5a的摆半径变短。如果摆质量4a由于重力S向下落，摆质量4a与重力S相反地向箭头的方向向上摆动并且能够在能量足够的情况下越过摆动中心点P。由此，基本上避免摆质量4a和摆法兰3a之间的形成噪声的碰撞。

图7和8示出图6的离心力摆1a的结构实施方式的视图和剖面图。通过在摆质量4a中和摆法兰3a中构造切口10a、11a并且扩宽用于连接器件9a的切口18a，避免摆质量4a相对于摆法兰3a形成碰撞。在这里，在摆质量4a的切口10a上设置有滚动面区段13a，所述滚动面区段与摆法兰的切口11a的滚动面连接构成有效的减振区域。在两侧附加到滚动面区段13a上的滚动面区段14a能够实现摆质量4a的越过进而在没有碰撞在摆法兰3a的情况下能够实现能量降低。

附图标记列表

1     离心力摆

1a    离心力摆

2     旋转轴线

3     摆法兰

3a    摆法兰

4     摆质量

4a    摆质量

5     轨道

5a    轨道

6     箭头

7     接收部

8     切口

9     连接器件

9a    连接器件

10    切口

10a   切口

11    切口

11a   切口

12    滚动体

13    滚动面区段

13a   滚动面区段

14    滚动面区段

14a   滚动面区段

15    止挡

16    止挡

17    轨道

18    切口

18a   切口

100   离心力摆

103   摆法兰

104   摆质量

F     离心力

M     质量重心

P     摆动中心点

r     摆半径

r_p    摆半径

S     重力

α    振动角度

β    摆角度

Claims (9)

1.离心力摆（1，1a），具有能够绕旋转轴线（2）扭转地布置的摆法兰（3，3a）和多个为了使输入到所述摆法兰（3，3a）中的旋转振动转速适配地减振而能够以质量重心（M）绕至少一个摆动中心点（P）以预给定的摆半径（r）和预给定的振动角度（α）摆动地被接收的摆质量（4，4a），其特征在于，所述预给定的振动角度（α）以一摆角度（β）扩展，所述摆角度具有相对于所述摆半径（r）改变了的摆半径（rp）。

2.根据权利要求1或2所述的离心力摆（1，1a），其特征在于，所述预给定的振动角度（α）小于或等于±90°。

3.根据权利要求1至3之一所述的离心力摆（1），其特征在于，所述扩展的摆角度（β）在90°和150°之间并且所述摆角度（β）的区域中的所述半径（rp）相对于所述振动角度（α）的区域中的所述摆半径（r）变小。

4.根据权利要求1至4之一所述的离心力摆（1a），其特征在于，所述质量重心（M）的摆角度是不受限制的并且所述摆角度的区域中的摆半径大于所述振动角度（α）的区域中的摆角度。

5.根据权利要求1至5之一所述的离心力摆（1，1a），其特征在于，所述摆质量（4，4a）被接收在所述摆法兰（3，3a）上的两个将质量重心（M）接收在之间的、在周向方向上相互间隔开的摆动轴承上，其中，在所述摆法兰（3，3a）中和所述摆质量（4，4a）中设置有迫使所述摆质量（4，4a）摆运动的轨道（5，5a，17），分别穿过所述摆质量（4，4a）和所述摆法兰（3，3a）的切口（10，10a，11，11a）的滚动体（12）在所述轨道上滚动。

6.根据权利要求6所述的离心力摆（1,1a），其特征在于，减小或扩展的摆半径设置在所述摆质量（4，4a）的切口（10，10a）中。

7.根据权利要求7所述的离心力摆（1,1a），其特征在于，相对于所述摆质量（4，4a）的平衡位置而言，在离心力下，所述摆质量（4，4a）的切口（10，10a）的滚动面区段（14，14a）以减小的摆半径相互面对。

8.根据权利要求1至8之一所述的离心力摆（1,1a），其特征在于，所述摆质量（4，4a）能够单线或双线摆动地被接收在摆法兰（3，3a）上。

9.根据权利要求1至9之一所述的离心力摆（1,1a），用在摩擦离合器的离合器盘中、摩擦离合器中、双质量飞轮中或液力变矩器中。

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