CN104565195B - 扭振减振器以及用于机动车动力总成系统的扭振缓冲器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扭振减振器以及用于机动车动力总成系统的扭振缓冲器。所述扭振减振器(1)包括可旋转的承载盘(2)和多个摆质量(3、4)，这些摆质量分别来回摆动地铰接在承载盘(2)上并且在此能相对于承载盘(2)沿着所属的摆轨迹相对运动。现在为了提供扭振减振器(1)，通过该扭振减震器可以在同时紧凑的构造的情况下消减多个激励阶次，摆质量(3、4)组合成至少一个摆质量对(6)，在该摆质量对中，两个所属的摆质量(3、4)通过至少一个位于中间的弹簧元件(7)彼此联接。此外，在本发明的扭振缓冲器中应用至少一个前述的扭振减振器(1)。

Description

扭振减振器以及用于机动车动力总成系统的扭振缓冲器
技术领域
本发明涉及一种扭振减振器(Drehschwingungstilger)，其包括可旋转的承载盘和多个摆质量，这些摆质量分别来回摆动地铰接在承载盘上并且在此能相对于承载盘沿着所属的摆轨迹相对运动。此外，本发明还涉及一种扭振缓冲器在该扭振缓冲器中应用至少一个前述扭振减振器。
背景技术
在机动车动力总成系统中通常应用多数情况下呈双质量飞轮形式的用于抑制扭振的扭振缓冲器。这种由机动车内燃机的运行引起的转动不平衡造成的扭振在无缓冲地导入后续的动力总成系统时会导致干扰的蜂鸣噪声和变速器咔嗒噪声，它们通过固体传声途径和空气传声途径也会进入相应的车辆的内部空间并且在此降低驾驶舒适性。此外，扭振也会导致动态的扭矩过高，其对后续的动力总成系统的部件，尤其是变速箱的使用寿命产生负面影响。此外，为了改善扭振缓冲器的解耦性能(Entkoppelungsgüte)通常使用扭振减振器，其具有可变的、与转速成比例变化的固有频率。在此，相应的扭振缓冲器的缓冲作用可以通过这类扭振减振器以如下方式得到明显改善，即，使相应的减振器与相应的内燃机的特定激励，通常是第二发动机振动阶次(Motorordnung)的尤其通过内燃机的点火频率引起的激励相协调。
由DE 10 2009 051 724A1得知呈双质量飞轮形式的扭振缓冲器，其包括扭振减振器。在此，在该扭振减振器中多个摆质量来回摆动地放置在可旋转承载盘上并且可以相对于承载盘沿着所属的摆轨迹实施相对运动。
发明内容
从上述的现有技术出发，现在本发明的任务是提供一种扭振减振器，通过该扭振减振器可以在同时紧凑的构造的情况下消减多个激励阶次(Anregungsordnung)。
该任务从权利要求1的前序部分出发结合其特征性的特征来解决。对此随后的从属权利要求分别描述了有利的改进方案。此外，由权利要求8至10得到一种扭振缓冲器，在该扭振缓冲器中应用至少一个根据本发明的扭振减振器。
根据本发明，扭振减振器包括可旋转的承载盘和多个摆质量，这些摆质量分别来回摆动地铰接在承载盘上并且在此能相对于承载盘沿着所属的摆轨迹相对运动。在其中应用至少一个根据本发明的扭振减振器的扭振缓冲器优选是用于机动车动力总成系统的双质量飞轮，在该双质量飞轮中内燃机侧的初级质量以本领域技术人员原则上已知的方式和方法通过弹簧缓冲系统与变速器侧的次级质量连接。
本发明现在包括这样的技术教导，即，根据本发明的扭振减振器的摆质量组合成至少一个摆质量对，在该摆质量对中两个所属的摆质量通过至少一个位于中间的弹簧元件彼此联接。换而言之，也就是摆质量成对组合，其中，在摆质量对中，至少一个弹簧元件设置在两个所属的质量之间，该弹簧元件在摆质量之间建立连接。
在此，扭振减振器的这类设计方案的优点在于，通过联接摆质量对的所属的摆质量可以出现具有两个固有角频率的振荡系统，通过该振荡系统可以相应消减两个转动不平衡阶次。因为基于摆质量对的两个摆质量的联接两个摆质量在第一固有角频率激励情况下等相振荡，反之在第二固有角频率激励情况下出现两个摆质量的逆相振荡。其结果是，摆质量对的两个摆质量共同引起消减具有一个固有角频率和另一固有角频率的扭振，从而使摆质量在相应的设计方案中始终参与消减有关的扭振。相应地，使得可以在摆质量数量很小时进而也在总摆质量很小时实现消减两个扭振阶次，这可以实现相应紧凑的构造和很小的重量。
在此，为了在内燃机的部分负荷范围内降低燃油消耗进而也是二氧化碳排放，尤其在动力总成系统中消减两个转动不平衡阶次是有益的，在该动力总成系统中可以在内燃机中实现气缸关闭。因为关闭内燃机的单个气缸对转动不平衡的激励阶次产生显著影响。因此，主激励阶次在关闭气缸时与内燃机充分燃烧的运行相比移动至第一发动机振动阶次区域内，在该充分燃烧的运行时激励出现在第二发动机振动阶次中。这在应用具有仅一个固有角频率的扭振减振器时将导致的是，在其中一个阶次(Ordnung)的区域中将出现不充分的消减。结果将是相应的舒适度下降以及后续的动力总成系统构件的更高负荷。
在扭振减振器中，如其在DE 10 2009 051 724A1中所述的那样，可以以如下方式对存在的两个占优势的转动不平衡阶次作出反应，即，在现有的摆质量中采用一个或多个摆质量用以消减一个阶次的扭振并且使用一个或多个质量用以消减相应另一阶次的扭振。其结果是，待设置的摆质量分别仅参与消减其中一个占优势的转动不平衡阶次，这将导致为了出现足够的消减而需要相应大量的摆质量。此外，因为在机动车动力总成系统中必须消减相对高的扭振幅值并且摆质量必须相应大地来实施，所以这将导致高的总重量，以及扭振减振器的较大的空间需求。
在本发明的意义下，在根据本发明的扭振减振器中优选设置偶数数量的摆质量，其中在此，所有摆质量成对组合。然而也许能同样容易想到的是，设置奇数数量的摆质量，其中，一个摆质量保持不联接。
在摆质量对之内，两个摆质量可以通过一个或多个位于中间的弹簧元件彼此联接，其中在此，一个或多个弹簧元件尤其是沿周向看来布置在摆质量之间。此外，至少一个弹簧元件尤其是螺旋弹簧，然而也可以想到其他的实施方案。
为了设计扭振减振器的两个固有角频率，在至少一个摆质量对中，相应的摆质量的质量、相应的摆质量的相应转动惯量、承载盘的转动中心与相应摆质量的有效铰接点的间距、相应摆质量的有效铰接点与其相应重心的间距以及至少一个位于中间的弹簧元件的弹簧刚性发生变化。通过上述参数彼此相协调可以限定适用于各种使用情况的扭振减振器的固有角频率。
相应于本发明的实施方式，至少一个弹簧元件连接在所属的摆质量的质心上。由此，可靠地制止了摆质量在联接范围内倾斜。
在本发明的改进方案中，至少一个弹簧元件的弹簧刚性能依赖于于承载盘的转速进行适应。这一点的优点在于，通过宽的转速范围可以获得优化的解耦性能。在此，弹簧刚性优选能通过离心力进行适应，由此可以实现弹簧刚性的被动适应的调节，因为离心力与转速的平方直接成正比。然而同样也能设置弹簧刚性的其他的被动的、半主动的或主动的适配。
本发明的另一有利的设计方案是，各一个弹簧元件在承载盘方面横向于两个摆质量的联接方向引导。在此，扭振减振器的这类设计方案的优点在于，在两个摆质量联接时可以防止至少一个弹簧元件倾斜，这类似于两个摆质量的倾斜对振荡系统功能产生负面影响。
在本发明的改进方案中，在至少一个摆质量对中，其中一个摆质量以第一有效摆长铰接在承载盘的第一有效铰接点上，该第一有效铰接点与承载盘的转动中心相距第一间距。而至少一个摆质量对的另一摆质量以第二有效摆长铰接在承载盘的第二有效铰接点上，该第二有效铰接点与承载盘的转动中心相距第二间距。至少一个摆质量对的摆质量以与承载盘转动中心的不同间距铰接，并且此外，以不同摆长引导。此外如上文所述那样，摆质量也可以鉴于其质量以及其转动惯量区别开来。然而在本发明意义下也能想到的是，实施其质量、转动惯量、有效铰接点以及有效摆长相等的摆质量。
根据本发明的另一有利的实施方式，至少一个摆质量对的摆质量各自通过两个联接栓铰接在承载盘上，其中，配属于一个摆质量的联接栓与承载盘的转动中心相距一定间距，并且在所属的摆质量方面分别镶入所属的联接孔中。其结果是，在承载盘上构造各自的摆质量的两点式悬挂，其中在此，与转动中心相距一定间距的联接栓限定了各自的摆质量的有效铰接点。通过联接栓与联接孔的相互作用实现了有效摆长的限定。在此，摆质量优选肾形地构造。
在尤其呈双质量飞轮形式实施的扭振缓冲器中，至少一个扭振减振器设置在次级质量侧上，即，在变速器方面的动力总成系统中。此外在此，至少一个扭振减振器优选具有两个摆质量对。
本发明不限于所阐述的独立权利要求或从属权利要求的特征的组合。还可将从权利要求显现的各个特征与本发明的优选的实施方式的以下描述或直接根据附图的说明彼此组合。通过使用附图标记而参考附图的权利要求不应限制权利要求的保护范围
附图说明
在附图中示出了后续阐述的本发明的有利的设计方案。其中：
图1示出相应于本发明的优选的实施方式的根据本发明的扭振减振器的物理模型；并且
图2示出在双质量飞轮的情况下图1的扭振减振器的转化实施方案。
具体实施方式
图1示出相应于本发明的优选的实施方式的根据本发明的扭振减振器1的物理模型。在该扭振减振器1中设置可旋转的承载盘2，两个摆质量3和4铰接在该承载盘上。在此，摆质量3具有质量m1和转动惯量JT1，而摆质量4具有质量m2和转动惯量JT2。
此外如图1中可以看出的那样，两个摆质量3和4以如下方式不同地铰接在承载盘2上，即，摆质量3以有效摆长L1连接在有效铰接点x1上，在此，有效铰接点x1与承载盘2的转动中心5相距间距R1，而这在摆质量4的情况下以连接在有效铰接点x2上并且间距为R2，以及具有有效摆长L2的方式实现。
作为特别之处，在根据本发明的扭振减振器1中现在通过如下方式限定两个固有角频率，即，两个摆质量3和4以如下方式组合成摆质量对6，即，两个摆质量3和4借助弹簧元件7彼此联接。在此，该联接导致摆质量3和4在第一固有角频率激励情况下等相振荡，而在第二固有角频率激励情况下摆质量3和4发生逆相振荡。因此，扭振减振器1为此能够消减带有两个固有角频率的激励并且在相应的设计方案下消减两个占优势的转动不平衡阶次，其中，两个摆质量3和4同时参与相应的消减。
在上述情况下，弹簧元件7具有弹簧刚性c地实施，该弹簧刚性依赖于承载盘2的转速而变化，其中在此，在充分利用离心力的情况下来适配。此外如图1中可以看出的那样，弹簧元件7不仅在摆质量3方面而且在摆质量4方面分别作用在质心上。由此，在通过弹簧元件7联接的情况下，防止了摆质量3和4在各所属的摆轨迹上实施运动时出现不期望的倾斜。
此外，图2可以看出呈双质量飞轮8形式的扭振缓冲器的侧视图，该双质量飞轮以本领域专业人员原则上已知的方式和方法由初级质量9和次级质量10组合而成。在此，初级质量9在双质量飞轮8已安装的状态下在内燃机方面设置在机动车动力总成系统中，并且次级质量10设置在后接的变速器侧上。此外，初级质量9和次级质量10通过位于中间的弧形弹簧11在周向上彼此联接。
在次级质量10方面，双质量飞轮8现在配备有根据本发明的扭振减振器1，其中，在相对于图1中的物理模型的具体转化实施方案中，该扭振减振器除了摆质量对6之外还配备有另一摆质量对12，然而，其从构造和连接来看相应于摆质量对6。扭振减振器1的图1中现有的承载盘2在应用图2中的双质量飞轮8情况下由次级质量10形成。
如图2中可以看出的那样，肾形设计的摆质量3和4通过联接栓13或14连接至次级质量10，这些联接栓分别与次级质量10的转动点相距所属的间距R1或R2。于是，相应的摆质量3或4利用各所属的联接孔15或16容纳在联接栓13或14上，这些联接孔在与联接栓13或14相互作用中限定了由图1的物理模型的有效摆长L1或L2。
此外，将摆质量3和4彼此联接的弹簧元件7横向于两个摆质量3和4的联接方向，也就是沿径向，在次级质量10方面引导，由此除了防止摆质量3和4倾斜之外还制止了弹簧元件7在联接时倾斜。在此，弹簧元件7的引导通过次级质量10中的相应凹部来形成，弹簧元件7联接两个摆质量3和4地在该凹部中延伸。
借助扭振减振器的根据本发明的设计方案可以在同时紧凑的构造且很小的重量的情况下可靠地消减两个不同的固有角频率。
附图标记列表
1 扭振减振器
2 承载盘
3 摆质量
4 摆质量
5 转动中心
6 摆质量对
7 弹簧元件
8 双质量飞轮
9 初级质量
10 次级质量
11 弧形弹簧
12 摆质量对
13 联接栓
14 联接栓
15 联接孔
16 联接孔
m1、m2 质量
JT1、JT2 转动惯量
L1、L2 有效摆长
x1、x2 有效铰接点
R1、R2 间距
c 弹簧刚性

Claims (10)

1.一种扭振减振器(1)，其包括能旋转的承载盘(2)和多个摆质量(3、4)，所述摆质量分别来回摆动地铰接在所述承载盘(2)上并且在此能相对于所述承载盘(2)沿着所属的摆轨迹相对运动，其特征在于，所述摆质量(3、4)组合成至少一个摆质量对(6、12)，在所述摆质量对中，两个所属的摆质量(3、4)通过至少一个位于中间的弹簧元件(7)彼此联接，其中，
在所述至少一个摆质量对中，其中一个摆质量(3)以第一有效摆长(L1)铰接在所述承载盘(2)的第一有效铰接点(x1)上，所述第一有效铰接点与所述承载盘(2)的转动中心(5)相距第一间距(R1)，而所述至少一个摆质量对(6)的另一摆质量(4)以第二有效摆长(L2)铰接在所述承载盘(2)的第二有效铰接点(x2)上，所述第二有效铰接点与所述承载盘(2)的转动中心(5)相距第二间距(R2)，其中，所述第一有效铰接点(x1)和所述第二有效铰接点(x2)沿关于所述转动中心(5)的相同的径向方向布置。
2.根据权利要求1所述的扭振减振器(1)，其特征在于，所述至少一个弹簧元件(7)连接在所述两个所属的摆质量(3、4)的质心上。
3.根据权利要求1所述的扭振减振器(1)，其特征在于，所述至少一个弹簧元件(7)的弹簧刚性(c)能依赖于所述承载盘(2)的转速进行适应。
4.根据权利要求3所述的扭振减振器(1)，其特征在于，所述弹簧刚性(c)能通过离心力进行适应。
5.根据权利要求1所述的扭振减振器(1)，其特征在于，所述至少一个弹簧元件(7)在所述承载盘(2)方面横向于所述两个所属的摆质量(3、4)的联接方向引导。
6.根据权利要求1所述的扭振减振器(1)，其特征在于，所述至少一个摆质量对(6，12)的摆质量(3、4)各自通过两个联接栓(13、14)铰接在所述承载盘上，其中，配属于一个摆质量(3、4)的联接栓(13、14)与所述承载盘的转动中心相距一定间距(R1、R2)并且在所属的摆质量(3、4)方面分别镶入所属的联接孔(15、16)中。
7.一种用于机动车动力总成系统的扭振缓冲器，其包括至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的扭振减振器(1)。
8.根据权利要求7所述的扭振缓冲器，其特征在于，所述至少一个扭振减振器(1)设置在次级质量(10)侧上。
9.根据权利要求7所述的扭振缓冲器，其特征在于，所述至少一个扭振减振器(1)配备有两个摆质量对(6、12)。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的扭振缓冲器，其特征在于，所述扭振缓冲器是双质量飞轮(8)。
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