CN105658993B - 缓冲系统 - Google Patents

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Abstract

缓冲系统(1)设有用于容纳至少一个缓冲质量(7)的缓冲质量支架(3)，该缓冲质量支架同至少一个缓冲质量(7)一样具有至少一个导轨(13、22)，其中，缓冲质量支架(3)和缓冲质量(7)的导轨(13、22)借助于至少一个耦联元件(18)以如下方式彼此处于有效连接中，即，耦联元件(18)不仅可在缓冲质量支架(3)的导轨(13)中相对运动，而且可在缓冲质量(7)的导轨(22)中相对运动，更确切地说可在中央位置与偏移位置之间相对运动，耦联元件(18)在该中央位置中在导轨(13、22)的周向方向上无偏移，而在偏移位置中出现沿周向方向上从中央位置的偏移，其中，针对取决于相应激励的驱动器(5)的气缸数的阶次设计由导轨(13、22)与分配给该导轨的耦联元件(18)构成的复合结构。缓冲质量支架(3)和至少一个缓冲质量(7)的导轨(13、22)在其几何设计方面针对在一阶与二阶之间的虚拟阶次的激励来设计，带有第一气缸数的驱动器(5)的激励对应于一阶，带有第二气缸数的驱动器(5b)的激励对应于二阶，而与导轨(13、22)共同作用的耦联元件(18)对应一阶或二阶来确定尺寸。

Description

缓冲系统
技术领域
本发明涉及一种缓冲系统以及一种用于设计该缓冲系统的方法，其中，该缓冲系统设有用于容纳至少一个缓冲质量的缓冲质量支架，该缓冲质量支架同至少一个缓冲质量一样具有至少一个导轨，并且其中，缓冲质量支架和缓冲质量的导轨借助于至少一个耦联元件以如下方式彼此处于有效连接中，即，耦联元件不仅可在缓冲质量支架的导轨中相对运动，而且可在缓冲质量的导轨中相对运动，更确切地说在中央位置与偏移位置之间相对运动，耦联元件在中央位置中在导轨的周向方向上无偏移，而在偏移位置中出现沿周向方向上从中央位置的偏移，其中，针对取决于相应激励的驱动器的气缸数的阶次设计由导轨和分配给该导轨的耦联元件构成的复合结构。
背景技术
由DE 100 66 436 B4已知此类缓冲系统。如尤其可从图3看出的那样，在缓冲质量支架上容纳有多个缓冲质量，其中的每个缓冲质量具有两个导轨，在其中相应可相对运动地容纳有建立与缓冲质量支架的配属的导轨的有效连接的耦联元件。如进一步阐述的那样，缓冲系统可以不同的方式与由驱动器(例如内燃机)所产生的激励的确定的阶次相协调，具体而言，通过导轨的几何设计以及缓冲质量的选择和缓冲质量的数量确定来进行协调。因为在机动车中通常存在结构空间和重量预先规定(其示出了各缓冲质量的质量限制以及沿着缓冲质量支架的周缘的缓冲质量数量限制)，所以导轨的几何设计构成用于针对确定的阶次设计缓冲质量的主要组成部分。
通过驱动器(例如内燃机)产生的激励的阶次取决于该驱动器的气缸数，从而例如三阶是针对六缸驱动器的，二阶是针对四缸驱动器的，而1.5阶是针对三缸驱动器的。这依赖于驱动器曲轴的每一转的点火次数，其中，假设驱动器构造为四冲程发动机，在六缸驱动器中，曲轴的每一转点三次火，在四缸驱动器中点两次火，而在三缸驱动器中点1.5次火。这意味着，在缓冲质量支架和缓冲质量中的导轨对于这些驱动器中的每种而言必须具有相应不同的几何设计。因为在机动车中除了先前所提及的驱动器之外已知带有与此不同的气缸数的其他驱动器，所以可确定的是，缓冲系统的制造商须准备好多种缓冲质量支架和缓冲质量，以便可为不同的驱动器变体提供相应适配的缓冲系统。这是复杂且昂贵的。
在图3中示例地示出了用于缓冲系统、更确切地说用于四缸至六缸驱动器的导轨，其中，这些导轨在其几何设计方面彼此不同。在此，对于缓冲系统的设计而言，耦联元件的直径D、缓冲质量的重心和待缓冲的阶次预先给定，且由此计算在缓冲质量支架和缓冲质量中的导轨的半径R1至R3。得出的是，随着气缸数的减少，相应的导轨13的半径R1、R2、R3增长，从而，相比于在图3c中所显示的用于六缸驱动器的缓冲系统，在图3b中所显示的用于五缸驱动器的缓冲系统中的半径R2相对用于六缸驱动器的半径R3已经增加，从而在图3a中所显示的用于四缸驱动器的缓冲系统中相比用于五缸驱动器的半径R2又更大地构造半径R1。在此，半径R1至R3由切入点S1至S3起算。因为通过预定导轨的几何设计来充分满足根据相应的驱动器的气缸数设计缓冲系统的要求，所以耦联元件18对于所有三种设计而言配有相同的直径D。
发明内容
本发明的目的在于如此构造缓冲系统，即，该缓冲系统在尽可能少的多样性的构件的情况下适用于尽可能多的数量的驱动器。
根据本发明的主要方面，该目的通过一种缓冲系统以及一种用于设计缓冲系统的方法来实现。
缓冲系统设有用于容纳至少一个缓冲质量的缓冲质量支架，该缓冲质量支架同至少一个缓冲质量那样具有至少一个导轨，其中，缓冲质量支架和缓冲质量的导轨借助于至少一个耦联元件以如下方式彼此处于有效连接中，即，耦联元件不仅可在缓冲质量支架的导轨中相对运动，而且可在缓冲质量的导轨中相对运动，更确切地说在中央位置与偏移位置之间相对运动，耦联元件在中央位置中在导轨的周向方向上无偏移，而在偏移位置中出现沿周向方向上从中央位置的偏移，其中，针对取决于相应激励的驱动器的气缸数的阶次设计由导轨和分配给该导轨的耦联元件构成的复合结构。
在此特别重要的是，缓冲质量支架和/或至少一个缓冲质量的导轨在其几何设计方面针对在一阶与二阶之间的虚拟阶次的激励来设计，带有第一气缸数的驱动器的激励对应于一阶，带有第二气缸数的驱动器的激励对应于二阶，而与导轨共同起作用的耦联元件对应一阶或二阶来确定尺寸。
起始情况规定成，在缓冲质量支架以及缓冲质量中的导轨根据产生激励的驱动器的气缸数明显改变。在此，相比于六缸驱动器的导轨，四缸驱动器的导轨例如具有围绕切入点的明显更大的曲率半径并且进而具有明显更小的曲率。该问题的根据本发明的解决方案是，并未为每种驱动器将在缓冲质量支架和缓冲质量中的各自的导轨设置成匹配于由该驱动器产生的激励的阶次，而是作为替代设置成使导轨统一化。该统一化在于，在对导轨在其几何设计方面进行选择时实施与虚拟阶次的匹配，该虚拟阶次在两个不同的阶次之间，优选在两个彼此相邻的不同的阶次之间。就一具体的示例来说，这意指，在缓冲系统(其不仅应适合与四缸驱动器一起使用，而且应适合与六缸驱动器一起使用)中的缓冲质量和缓冲质量支架处的导轨在几何设计方面应针对虚拟阶次来设计，该虚拟阶次对应于在同样虚拟的五缸驱动器中占主导的激励。然而为了考虑到不同气缸数的驱动器的要求，设置成，与针对五缸驱动器的虚拟阶次设计的导轨共同作用的耦联元件如此来确定尺寸，即，优选构造成圆柱形滚动体的耦联元件在用于四缸驱动器时以适合于该应用的第一直径来确定尺寸，而在用于六缸驱动器时以适合于该应用的第二直径来确定尺寸，其中，耦联元件在用于四缸驱动器时的直径小于耦联元件在用于六缸驱动器时的直径。由于在用于六缸驱动器时的更大的直径，相应的耦联元件虽然须进行更少的回转，以从中央位置到达到相应的导轨沿周向方向上离得最远的偏移位置中，然而，在此经过的始于中央位置的最大偏移角度α不依赖于相应使用的驱动器，并且优选地为大约55°。
因此，耦联元件的直径对应于导轨的几何设计来预定。在此以如下方式来设计耦联元件的直径，即，在缓冲质量支架和/或缓冲质量中的相应的导轨的半径同相应的缓冲质量的重心且相应待缓冲的阶次一样预先给定，且由此计算出耦联元件的直径。
因为由此仅使用不同直径的耦联元件以使相应的缓冲系统匹配于不同气缸数的驱动器，而在缓冲质量支架和缓冲质量中的导轨保持相同，所以在针对带有不同气缸数的驱动器设计缓冲系统时存在明显的成本降低，而在此无须考虑功能缺陷。
如果应针对两个驱动器设计缓冲系统，在其中气缸数不可为真实的中间值，此时也可实现上述的解决途径。示例性地指出，在缓冲系统(其不仅应适用于与四缸驱动器一起使用，而且应适用于与三缸驱动器一起使用)中的缓冲质量支架和缓冲质量处的导轨在几何设计方面应针对虚拟阶次来设计，该虚拟阶次对应于在同样虚拟的3.5缸驱动器中占主导的激励。然而，为了考虑到不同气缸数对驱动器的要求，设置成，与针对3.5缸驱动器的虚拟阶次设计的导轨共同作用的耦联元件如此来确定尺寸，即，该耦联元件在用于四缸驱动器时以适合于该应用的第一直径来确定尺寸，而在用于三缸驱动器时以适合于该应用的第二直径来确定尺寸，其中，耦联元件在用于四缸驱动器时的直径大于耦联元件在用于三缸驱动器时的直径。已结合针对四缸驱动器和六缸驱动器的阐述提供了对此的原因，且在此不再次重复。
附图说明
下面借助附图对本发明作详细说明。其中：
图1示出了缓冲系统的俯视图，该缓冲系统具有缓冲质量和相关的通过弹性装置的弹性元件构成的止挡，其中，缓冲质量处在原始位置中，缓冲质量在离心力超过重力时且无引入的扭转振动的情况下占据该原始位置；
图2示出了如图1那样的俯视图，但是缓冲质量处于在重力超过离心力时占据的位置中；
图3示出了缓冲系统的导轨的描绘出现有技术的示意性图示，其中，通过导轨的不同的几何设计实现针对归因于不同气缸数的驱动器的激励的不同阶次的设计；
图4示出了缓冲系统的导轨的描绘出根据本发明的解决方案的示意性图示，其中，通过接合到导轨中的耦联元件的不同的尺寸实现针对归因于不同气缸数的驱动器的激励的不同阶次的设计。
图5示出了传动系的示意性图示。
具体实施方式
在图1中示出了具有缓冲质量支架3的缓冲系统1，在缓冲质量支架上容纳有多个缓冲质量7。缓冲质量7具有相应成对构造的导轨22以用于容纳构造为基本上圆柱形的滚动体20的耦联元件18，其中，导轨22如此设计，即，该导轨能够实现缓冲质量7相对于耦联元件18的径向的相对运动。缓冲质量7在径向内部与其周向侧42相邻地具有止挡侧43。
在缓冲质量支架3处同样相应成对地设置有具有弯曲的走向的导轨13。根据在图1或图2中的图示，导轨13各具有：输出区域14，相应的导轨13在输出区域中相对于中轴线15具有最大的径向间距；联接区域17，其在周向上彼此相反延伸地紧接在输出区域14的两侧。设置在缓冲质量7处的导轨22也具有弯曲的走向，该走向各具有：输出区域24，相应的导轨22在该输出区域中相对于中轴线15具有最小的径向间距；和联接区域25，其在周向上彼此相反延伸地紧接在输出区域24的两侧。导轨22相应设置在相应的缓冲质量7的缓冲质量中心35的两侧。图1示出了缓冲质量7在行驶运行中的状态，如果缓冲系统1在离心力超过重力时的转速的情况下运行，此时存在该状态。
容纳在导轨13和22中的耦联元件18相应沿轴向与导轨22中的一个相邻地接合到相应配属的导轨13中。在根据图1的图示中，缓冲质量7由于离心力而沿径向向外移，从而耦联元件18相应定位在相应的导轨22的输出区域24中，即，定位在导轨22的相对于中轴线15具有最小的径向间距的区域中。在此，耦联元件18相应支撑在缓冲质量支架3的导轨13的输出区域14中，即，支撑在导轨13的相对于中轴线15具有最大的径向间距的区域中。
缓冲质量7相应在其径向内端处分别具有几何成形部28，该几何成形部在周向侧中间的部分中具有第一接触区域26，而在周向侧外部的部分中具有第二接触区域27。相应的第一接触区域26具有区域中部37，其将第一接触区域26分成成形部半部23。几何成形部28以下文还将说明的方式与沿径向设置在缓冲质量7内部的止挡31共同作用，止挡整合在环状构件32处。
环状构件32沿周向方向上在每两个缓冲质量7之间各具有一个固定部34，其相应包围接收部(Aufnehmer)11，从而固定部34相应用作止挡接收部38。环状构件32由此不可相对转动地容纳在缓冲质量支架3处。沿周向方向上延伸的环状体33在每两个止挡接收部38之间相应用作止挡轮廓40。止挡接收部38和止挡轮廓40共同形成在环状构件32处的止挡31。
如果缓冲系统1在离心力超过重力时的转速的情况下运行，缓冲质量7在离心力的作用下沿径向向外移，从而耦联元件18可相应定位在缓冲质量7的相应的导轨22的输出区域24中。虽然扭转振动可迫使缓冲质量7沿周向方向上偏移，由此耦联元件18从导轨13、22的输出区域14、24偏移到其联接区域17、25中，然而，在扭转振动减弱时在离心力的作用下始终发生耦联元件18回位到原始位置中。
而如果离心力低于重力，例如在机动车蠕行运行时或在驱动器(诸如内燃机)停下时，此时缓冲质量7沿径向向内下落，以占据在图2中示出的相对彼此和相对于缓冲质量支架3的相对位置。在这种运行状态中，沿径向位于中轴线15之上的两个缓冲质量7沿径向向内下落，直至其止挡侧43以第一接触区域26的与运动方向相关的成形部半部23贴靠在环状构件32的环状体33处的止挡31的配属的止挡轮廓40。如果导轨13、22允许缓冲质量7沿径向向下继续运动，当相应的缓冲质量7的与运动方向相关的第二周向区域27贴靠固定部34并且因此贴靠环状构件32的止挡接收部38时，此时才终止运动。沿径向位于中轴线15之下的两个缓冲质量7同样沿径向向内下落，直至其止挡侧43以成形的、与运动方向相关的第一接触区域26贴靠在环状构件32的环状体33处的止挡31的配属的止挡轮廓40，并且直至相应的缓冲质量7的与运动方向相关的第二接触区域27贴靠相应的固定部34且因此贴靠环状构件32的止挡接收部38。以这种方式防止沿径向位于中轴线15之下的两个缓冲质量7以其周向侧42彼此贴靠。
图4a至4c在示意性的图示中相应显示了缓冲质量支架3的导轨13，在其中相应地容纳有耦联元件18。如可从耦联元件18在导轨13的相应的输出区域14中的位置看出的那样，借助图1阐述的行驶运行没有引入扭转振动，耦联元件18因此占据其中央位置。沿周向方向上在以实线示出的耦联元件18的侧部相应以断线示出了耦联元件18在导轨13中的可能的偏移位置，其中，耦联元件18可相应以其中央位置为出发点在偏移方向上在导轨13上最大滚动至达到大约55°的偏移角度α。当然，当由于非常强的扭转振动存在足够强的能量输入时，耦联元件18仅在此时达到其最大可能的偏移角度。但耦联元件18通常以其中央位置为出发点在更小的角度范围中偏移。
如图4a至图4c还示出的那样，导轨13沿周向方向上具有半径R至少基本上相同的几何设计，半径以至少基本上相同的切入点S为出发点，而图4b的耦联元件18在其直径D2方面大于图4a的带有直径D1的耦联元件18，但小于图4c的带有直径D3的耦联元件18。由此引起，根据图4a的耦联元件18可始于其中央位置(即在导轨13的输出区域14中)实施沿周向方向上的滚动运动，其数量是在直径上较大的、例如在图4c中示出的耦联元件18的滚动运动的数量的多倍。显然，在图4b中示出的耦联元件18在滚动运动的数量方面处于图4a或图4c中的耦联元件18之间。
虽然通过预定耦联元件18的不同的直径D1至D3可在输出区域14的相应的滚动频率中获得显著的区别，但在此经过的偏移角度α保持恒定，且优选为大约55°。
图5示例地示出了一种传动系，其例如适合用于容纳缓冲系统1。相应地，呈内燃机的形式的驱动器5具有曲轴54，其例如借助于驱动板60与耦联组件56相连接。该耦联组件56例如可构造成飞轮质量、双质量飞轮或液力耦合装置，且以未示出的方式用于容纳缓冲系统1。耦联组件56最后与传动机构62相连接。图5显示出，驱动器5的曲轴54同缓冲系统1一样可围绕中轴线15旋转。
附图标记列表
1 缓冲系统
3 缓冲质量支架
5 驱动器
7 缓冲质量
11 接收部
13 导轨
14 输出区域
15 中轴线
17 联接区域
18 耦联元件
20 滚动体
22 导轨
23 成形部半部
24 输出区域
25 联接区域
26 接触区域
27 接触区域
28 几何成形部
31 止挡
32 环状构件
33 环状体
34 固定部
35 缓冲质量中心
37 区域中部
38 止挡接收部
40 止挡轮廓
42 周向侧
43 止挡侧
54 曲轴
56 耦联组件
60 驱动板
62 传动机构

Claims (4)

1.一种缓冲系统(1)，其具有用于容纳至少一个缓冲质量(7)的缓冲质量支架(3)，该缓冲质量支架同所述至少一个缓冲质量(7)一样具有至少一个导轨(13、22)，其中，缓冲质量支架(3)和缓冲质量(7)的导轨(13、22)借助于至少一个耦联元件(18)以如下方式彼此处于有效连接中，即，所述耦联元件(18)不仅能在所述缓冲质量支架(3)的导轨(13)中相对运动，而且能在所述缓冲质量(7)的导轨(22)中相对运动，更确切地说能在中央位置与偏移位置之间相对运动，所述耦联元件(18)在该中央位置中在所述导轨(13、22)的周向方向上无偏移，而在偏移位置中出现沿周向方向上从所述中央位置的偏移，其中，针对取决于相应激励的驱动器(5)的气缸数的阶次设计由所述导轨(13、22)与分配给该导轨的耦联元件(18)构成的复合结构，其特征在于，所述缓冲质量支架(3)和所述至少一个缓冲质量(7)的导轨(13、22)在其几何设计方面针对在一阶与二阶之间的虚拟阶次的激励来设计，带有第一气缸数的驱动器(5)的激励对应于一阶，带有第二气缸数的驱动器(5)的激励对应于二阶，而与导轨(13、22)共同起作用的所述耦联元件(18)对应一阶或二阶来确定尺寸，其中，所述耦联元件(18)相应构造成至少基本上圆柱形的滚动体(20)，并且相比在带有较少气缸数的驱动器(5)中的情形，在带有较多气缸数的驱动器(5)中所述滚动体(20)的直径更大。
2.根据权利要求1所述的缓冲系统，其中，带有第一气缸数的驱动器(5)相比带有第二气缸数的驱动器(5)具有更多数量的气缸，并且因此带有第一气缸数的驱动器(5)相比带有第二气缸数的驱动器(5)产生更高阶次的激励，其特征在于，所述导轨(13、22)在其几何设计方面根据在一阶与二阶之间的正中间的虚拟阶次来设计。
3.一种用于设计缓冲系统的方法，该缓冲系统具有容纳至少一个缓冲质量(7)的缓冲质量支架(3)，该缓冲质量支架同所述至少一个缓冲质量(7)一样具有至少一个导轨(13、22)，其中，缓冲质量支架(3)和缓冲质量(7)的导轨(13、22)借助于至少一个耦联元件(18)以如下方式彼此处于有效连接中，即，所述耦联元件(18)不仅能在所述缓冲质量支架(3)的导轨(13)中相对运动，而且能在所述缓冲质量(7)的导轨(22)中相对运动，更确切地说在中央位置与偏移位置之间相对运动，所述耦联元件(18)在该中央位置中在所述导轨(13、22)的周向方向上无偏移，而在偏移位置中出现沿周向方向上从所述中央位置的偏移，其中，针对取决于相应激励的驱动器(5)的气缸数的阶次设计由所述导轨(13、22)与分配给该导轨的耦联元件(18)构成的复合结构，其特征在于，所述缓冲质量支架(3)和/或所述至少一个缓冲质量(7)的导轨(13、22)根据虚拟阶次在几何上来设计，其中，该虚拟阶次在一阶与二阶之间，带有第一气缸数的驱动器(5)的激励对应于一阶，带有第二气缸数的驱动器(5)的激励对应于二阶，而与导轨(13、22)共同作用的耦联元件(18)对应一阶或二阶来确定尺寸，其中，所述耦联元件(18)相应构造成至少基本上圆柱形的滚动体(20)，并且相比在带有较少气缸数的驱动器(5)中的情形，在带有较多气缸数的驱动器(5)中滚动体(20)具有更大直径。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，带有第一气缸数的驱动器(5)相比带有第二气缸数的驱动器(5)具有更多的气缸数量，并且因此带有第一气缸数的驱动器(5)相比带有第二气缸数的驱动器(5)产生更高阶次的激励，其特征在于，所述导轨(13、22)根据虚拟阶次来确定尺寸且在几何方面进行设计，其中，所述虚拟阶次在一阶与二阶之间的正中间。
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