CN106065920B - 离心力摆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心力摆，其具有绕旋转轴线能够扭转的承载件和借助于摆支承件以分布在周长上的方式布置在所述承载件上的摆质量，其中，摆质量相对于承载件借助于摆支承件能以一预先给定的振动角度绕一零位置摆动并且能够在摆动运动期间绕摆质量的重心部分扭转地悬挂，并且其中，摆质量的摆动运动和旋转运动通过滚动轨道的相应构造预先给定。为了仅在摆质量非同步运动时进行对摆质量的影响，滚动轨道是这样构成的，使得布置在在周向方向上相邻的摆质量上的支承部位在摆质量在摆质量相对于旋转轴线的振动角度的至少一个部分区域上同步移位期间具有相互相同的间距并且在支承部位上连接摆质量的耦合元件相对于支承部位能够扭转地被接收。

Description

离心力摆

技术领域

本发明涉及一种离心力摆，其具有绕旋转轴线能够扭转的承载件和借助于摆支承件以分布在周长上的方式布置在所述承载件上的摆质量，其中，所述摆质量相对于所述承载件借助于摆支承件在绕旋转轴线旋转的承载件的离心力场中能以一预先给定的振动角度绕一零位置摆动并且能够在摆动运动期间绕摆质量的重心部分扭转地悬挂，所述摆支承件由分别在承载件和摆质量的滚动轨道上滚动的摆滚子构成，并且其中，所述摆质量的摆动运动和旋转运动通过滚动轨道的相应构造预先给定。

背景技术

离心力摆用于转速自适应的扭转振动隔离并尤其在具有带有扭转振动的内燃机的驱动系中使用。扭转振动隔离得以实现，其方式是，在离心力场中摆动地悬挂在承载件上的摆质量在此期间存储由转矩峰引入的能量作为势能并且这之后又释放给驱动系。例如从WO2014/082629 A1中知道的那样，离心力摆可以设置在单质量飞轮、例如用板材制造的单质量飞轮上。例如从文献WO2014/023303 A1和DE 10 2013 201 981 A1中知道的那样，可以在扭转振动减振器上、根据文献WO2014/114 280A1在离合器盘上、根据文献EP 2 600 030A1在液力转矩变换器上、在摩擦离合器的壳体上或者在驱动系的类似部位上设置一个或者多个离心力摆。如从WO2014/082629A1中知道的那样，例如可以轴向地在构成承载件的两个侧件之间以分布在周长上的方式布置摆质量。替代地，可以在构造为摆法兰的承载件两侧布置摆质量，其中，轴向相对置的摆质量借助于穿过承载件凹口的连接器件连接到摆质量单元。

摆质量或者摆质量单元相对于承载件的摆动运动通过摆质量和承载件之间的摆支承件进行，其中，摆支承件由摆滚子构成，所述摆滚子在承载件和摆质量中的凹口的滚动轨道上滚动。在此，滚动轨道的形状这样设计，使得摆质量的摆轨道预先给定。例如摆轨道可以仿照由双线梯形地并与旋转轴线偏心地悬挂在承载件上的线摆，其方式是，在摆质量或者摆质量单元和承载件之间设置两个在周向方向上隔开间距的摆支承件。这导致在预先给定的振动角度上的可能的摆动运动，其中，摆质量分别绕其重心实施部分旋转。

摆质量和其摆轨道优选与预先给定的振动级相协调。为了例如在低转速或者在起动过程和停止过程时至少减少摆质量的不同步运动、噪音和相类似情况，在DE 10 2014210 489 A1和DE 10 2011 103 471 A1中，在摆质量之间布置在周向方向上起作用的弹簧元件。这些弹簧元件基于在摆质量之间起作用的周向力而对振动级施加影响并且可以减小离心力摆的减振效果。

发明内容

本发明的任务是有利改进离心力摆。尤其应改善离心力摆的减振效果。本发明的任务尤其是，无干扰地设置摆质量的同步。另外，本发明的任务是，构造噪音小的离心力摆。

这个任务通过本发明来解决。

建议的离心力摆包括绕旋转轴线、例如绕内燃机曲轴轴线能够扭转的承载件，所述承载件例如可以直接与曲轴固定或者固定在扭转振动减振器的、摩擦离合器的、离合器盘的、转矩变换器的或者类似物的另一绕旋转轴线旋转的构件上。摆质量借助于摆支承件布置以分布在周长上的方式在承载件上，所述摆质量例如由板材冲压制成。

摆质量可以布置在构造为摆法兰的承载件两侧，其中，分别轴向相对置的摆质量借助于连器接件相互连接成摆质量单元或者摆质量对。在此，连接器件穿过摆法兰的凹口。在此，摆支承件构造在轴向相对置的摆质量和摆法兰之间。

替代地，摆质量可以轴向布置在构成承载件的两个侧件之间。在此，摆支承件在侧件和摆质量之间构成。

摆支承件允许摆质量在垂直于旋转轴线的、具有偏心于旋转轴线布置的摆点的平面内移位。为了仿造摆质量双线悬挂在承载件上，每个摆质量或者每个摆质量单元优选设置有两个在周向方向上隔开间距的摆支承件。摆支承件分别由摆滚子构成，所述摆滚子在承载件和摆质量的滚动轨道上滚动。滚动轨道例如设置在摆质量和承载件的凹口——侧件或者摆法兰——上，其中，摆滚子穿过轴向对中心的凹口。摆质量在绕旋转轴线旋转的承载件的离心力场中径向向外加速并且通过绕零位置的摆动运动消除扭转振动。在此，通过相应地设计滚动轨道预先给定具有预先给定的振动角度的摆动运动。通过相应地构造滚动轨道，优选设置在所述振动角度的至少一部分上摆动运动具有摆质量绕其重心的旋转运动。

在建议的离心力摆中，滚动轨道这样构成，使得布置在沿周向方向相邻的摆质量上的支承部位在摆质量同步移位期间相对于彼此具有相同的间距并且在所述支承部位上连接摆质量的耦合元件相对于支承部位能够扭转地被接收。这意味着，耦合元件在摆质量或者摆质量单元同步移位期间基本上不承受负荷。如果摆质量例如在起动/停止过程、低转速或者承载件静止期间倾向于不同步运动或者相对于彼此移位，则耦合元件相互支持摆质量，从而保持同步的运动过程或者用足够的方式避免摆质量彼此相对于彼此移位。

在有利的实施方式中，耦合元件可以构造为刚性的耦合杆。替代地，耦合元件的至少一部分可以构造为在周向方向上弹性的弹簧元件，例如螺旋压力弹簧、螺旋拉力弹簧、板簧或者类似元件。弹簧元件可以在振动角度的至少一部分上与摩擦装置或者减振装置并联。

摆质量在振动角度上的运动跟随一预先给定的走向、例如优选跟随振动激励器例如内燃机的一个或者多个振动级。例如摆质量在整个振动角度上的运动可以与不变的、预先给定的振动级相协调。替代地，摆质量在振动角度上的运动可以与预先给定的振动级相协调并且在振动角度的端部位置上摆质量的运动在有关这个振动级方面失谐地构成。

证实为有利的是，摆质量与小于等于2的振动级相协调。

在耦合元件和支承部位之间可以设置滚动支承或者滑动支承。

另外证实为有利的是，在摆质量绕其重心的旋转角度和摆质量有关承载件旋转轴线的振动角度之间设置被限定的比例关系。以优选的方式，摆质量绕其重心的旋转角度与这个摆质量绕旋转轴线的振动角度的比例关系设定在0和1之间。

换句话说，可以通过将摆质量绕固有重心的自转按比例地与摆质量绕承载件旋转轴线、例如沿着其重心轨道的振动相匹配来达到：在两个相邻的摆质量上的固定支承点总是具有相互相同的间距。同时，摆质量重心轨道这样匹配，使得尽管摆质量的自转变化离心力摆的振动级在振动角度上仍保持不变，或者说跟随预先给定的走向、例如在摆振动的端部位置或者端部区域中振动级有针对性地失谐。由此，能够使耦合元件、例如弹簧元件或者耦合杆安置在两个摆质量之间的这些固定支承点上。如果摆质量同步振动，耦合元件不承受负荷，也就是说，耦合元件对振动级不产生影响。在摆质量开始不同步地振动时，耦合元件才阻止在此出现的支承点间距改变或者弹性地衰减这种间距变化。

由此，建议的离心力摆尤其具有以下特征：

在摆质量同步振动运动时在预先给定的支承点上的相邻摆质量的间距不变，

振动路径上的摆动级不变或者跟随预先给定的级走向的摆振动例如在振动角度的端部位置区域中具有有针对性的失谐。

为了实现这一点，不仅重心轨道的形状而且摆质量绕其自身重心的自转被匹配并且彼此相互协调。由此，与摆质量的关于旋转轴线中心角度的振动角度成比例关系的自转不再是强制不变的，而是可以为了满足所提出的要求而变化的。

这个布置中的优点在于，摆质量可以同步振动并且避免在摆动过程期间摆质量相互影响或相互阻碍。由此可能的是，在低振动级或者在外部干扰时实现比没有同步时可能的复位力矩高的复位力矩。

这种布置的另优点涉及在驱动系的内燃机起动/停止过程时的噪音问题或者布置在旋转轴线上的摆质量在没有足够的离心力时径向向内加速。通过借助于耦合元件耦接摆质量，不再可能的是，各个摆质量由于重力落下来或者相互击打并由此引起干扰的噪音。

尤其在使用弹簧形式的耦合元件时、例如在负荷压力的弹簧元件的间距缩短时，滚动轨道可以这样构成，使得摆质量在绕零位置的第一振动角度范围上实施同步运动，并且在第二振动角度范围中缩短所述间距并且在吸收能量的情况下缩短耦合元件，所述第二振动角度范围具有在数值上比第一振动角度范围的振动角度大的振动角度。用这种方式例如可以避免或者至少减缓摆质量在振动角度的端部区域中止挡在承载件上，从而保护离心力摆免受损坏并且避免或者至少减轻碰撞噪音。这意味着，从预先给定的过渡角度起，优选在大的振动角度时，摆质量或者摆质量单元的运动或者自转这样设计，使得所述间距不再是不变的，而是变小或者变大的。这导致，耦合元件的弹簧力也从过渡角度起不再是不变的，而是变大的，并且由此出现摆级失谐。通过在振动角度端部、例如在止挡和由此引起提高振动级之前升高的弹簧力，使离心力摆失谐并由此振动角度与没有失谐的离心力摆相比减小。

附图说明

借助图1至6中示出的实施例详细阐述了本发明。在此示出：

图1：具有刚性耦合元件的离心力摆的部分示意图，

图2：具有在周向方向上弹性的耦合元件的离心力摆的部分示意图，

图3：具有与耦合元件并联的摩擦装置的、图2的离心力摆，

图4：具有与耦合元件并联的减振装置的、图2的离心力摆，

图5：离心力摆的曲线图，具有在大振动角度不恒定的摆质量间距，和

图6：在振动角度上的旋转比例关系的曲线图。

具体实施方式

图1以示意图示出了离心力摆1的部分视图，离心力摆具有绕旋转轴线d能够扭转地布置的承载件2和分布在周长上借助于已知的摆支承件3能摆动地悬挂的摆质量4。摆支承件3包括摆滚子5，所述摆滚子在摆质量4的凹口8、9的滚动轨道6、7和承载件2上在离心力作用下径向向外支撑。滚动轨道6、7是这样成形的，使得，在摆质量4的绕重心S相对于零位置10的预先给定的振动角度±α上，摆质量4同时绕重心S在振动角度±α上摆动并且绕旋转角度±β旋转。在此，滚动轨道6、7还如此构成，使得，在两个相邻的摆质量4的支承部位11、12上，间距a在摆质量4同步摆动运动和旋转运动期间保持相同。摆质量4在支承部位11、12上分别借助于耦合元件13连接，所述耦合元件在所示出的实施例中构成刚性耦合杆14。在另外的实施例中，可以设置其他形式的刚性耦合元件。

为了使耦合元件14能够旋转地支承在支承部位11、12上，设置滚动轴承15。替代地，可以在摆质量4和耦合杆14之间设置滑动轴承或者其他形式的铰接件。在示出的实施例中，支承部位11、12设置在摆质量4的相互面对的端部区域上。这些支承部位可以自由选择并且也可以设置在摆质量4的其他部位上。在示出的实施例中，两个支承部位11、12相互镜面对称地布置在摆质量4中，然而，原则上也可设想其他布置。

对于摆质量4的旋转角度β与摆质量绕承载件2的旋转轴线d的振动角度α的比例关系，建议在0和1之间。也可以设置较大的比例关系。

两个摆质量4的所建议的耦合方式适用于所有用途，在这些用途中，两个或者多个摆质量4能摆动地悬挂在一个承载件2上。然而，在振动级小于或者等于振动级二的用途中这是特别有利的。在此，在摆质量绕零位置的振动角度α的整个振动角度范围上设定不变的振动级，从而刚性耦合杆14只在摆质量4的非同步行为的情况下承受负荷，而在同步行为的情况下，耦合杆14顶多是由于支承部位11、12上的支承摩擦而受负荷。

与图1离心力摆1的区别是，图2的在其他方面与图1的离心力摆相似并以相同图示示出的离心力摆1a设有耦合元件13a，所述耦合元件在周向方向上弹性构成。在这里，耦合元件13a设置为螺旋弹簧-螺旋拉力或者螺旋压力弹簧形式的弹簧元件14a。弹簧元件14a可以具有线性的、递减或者递增的特性曲线。由于耦合元件13a的弹性构成，摆质量的滚动轨道可以这样构型，使得尤其在振动角度α大的情况下可以设置相对于不变的间距a的偏离，所述偏离导致弹簧元件14a压缩，从而可避免摆质量4止挡在承载件2上(图1)。在此，在从预先给定的绕零位置10的振动角度α一直到过渡角度的振动角度范围之内，设定在不变的振动级下振动。在最大振动角度时在接近止挡的振动角度范围情况下，可提高这个振动级，从而在周向方向上相邻的摆质量4之间产生通过减小的间距a而提高的弹簧力。由此，在对摆质量4作用的力相同的情况下振动角度α缩短，从而在相同结构空间内可以装入具有较大质量进而能较大消振的摆质量4。

与图2的离心力摆1a的区别是，图3的离心力摆1b设有耦合元件13b，所述耦合元件由弹簧元件14b和与这个弹簧元件并联在两个支承部位11b、12b之间的摩擦装置16b构成。摩擦装置16b可以在摆质量4b的整个振动角度±α上或者只在一部分振动角度±α上起作用地连接。优选的是，具有轻预紧力的弹簧元件14b安装在相邻的摆质量4之间。

与图3的离心力摆1b的区别是，图4的离心力摆1c设有耦合元件13c，在所述耦合元件情况下，取代所述摩擦装置，减振装置16c与弹簧元件14c并联。减振装置16c可以由气动或者液压地被施加压力或者拉力负荷的压力缸构成。

关于图2的离心力摆1a，图5示出了间距a的多部分曲线图100、在相邻摆质量4之间由耦合元件13a形成的弹簧力F和振动角度α上的振动级SO。在离心力摆1a上，从零位置0和过渡角度αc出发，设定第一振动角度范围△α1，在所述振动角度范围中，摆支承件的滚动轨道预先给定不变的间距a与由此在振动角度α上不变的弹簧力F和不变的振动级SO。在振动角度α大于过渡角度αc时，直到摆质量止挡在承载件上，由滚动轨道设定第二振动角度范围△α₂，在所述第二振动角度范围情况下，间距a随着振动角度α增大而减小。由此，在摆质量之间作用的弹簧力F和振动级SO相应地提高，从而在第二振动角度范围△α₂中，在由于扭转振动而偏转的摆中，振动角度α随着增加的所引入的能量而减小进而可以避免或者减少摆质量止挡在承载件上。

图6示出了曲线图200，所述曲线图示出了相对于按照图5的离心力摆振动角度α的、振动角度α和旋转角度β的比例关系β/α。在此，通过摆支承件的滚动轨道的构造，在振动角度大于过渡角度αc的情况下，比例关系β/α相对于以虚线曲线给出的、当间距a在整个振动角度α上(图2)不变时的比例关系β/α而言提高。由此，在间距a减小的情况下，实现相对于振动角度α提高了的旋转角度β。由此，不仅可实现摆质量直到过渡角度αc的同步导向，也实现止挡保护或者说对最大振动角度α的限界。

参考标号表

1 离心力摆

1a 离心力摆

1b 离心力摆

1c 离心力摆

2 承载件

3 摆支承件

4 摆质量

4b 摆质量

5 摆滚子

6 滚动轨道

7 滚动轨道

8 凹口

9 凹口

10 零位置

11 支承部位

11b 支承部位

12 支承部位

12b支承部位

13 耦合元件

13a 耦合元件

13b 耦合元件

13c 耦合元件

14 耦合杆

14a 弹簧元件

14b 弹簧元件

14c 弹簧元件

15 滚动轴承

16b 摩擦装置

16c 减振装置

100 曲线图

200 曲线图

a 间距

d 旋转轴线

F 弹簧力

S 重心

SO 振动级

α 振动角度

α_c 过渡角度

β 旋转角度

△α₁ 振动角度范围

△α₂ 振动角度范围

Claims (10)

1.离心力摆(1，1a，1b，1c)，其具有绕旋转轴线(d)能够扭转的承载件(2)和借助于摆支承件(3)以分布在周长上的方式布置在所述承载件上的摆质量(4，4b)，其中，所述摆质量(4，4b)相对于所述承载件(2)借助于摆支承件(3)在绕旋转轴线(d)旋转的承载件(2)的离心力场中能以一预先给定的振动角度(α)绕一零位置摆动并且能够在摆动运动期间绕摆质量的重心(S)部分扭转地悬挂，所述摆支承件由分别在承载件(2)的和摆质量(4，4b)的滚动轨道(6，7)上滚动的摆滚子(5)构成，并且其中，所述摆质量(4，4b)的摆动运动和旋转运动通过滚动轨道(6，7)的相应构造预先给定，其特征在于，滚动轨道(6，7)是这样构成的，使得，布置在沿周向方向相邻的摆质量(4，4b)上的支承部位(11，11b，12，12b)在摆质量(4，4b)的在摆质量相对于旋转轴线(d)的振动角度(α)的至少一个部分区域上同步移位期间相对于彼此具有相同的间距(a)并且在所述支承部位(11，11b，12，12b)上连接摆质量(4，4b)的耦合元件(13，13a，13b，13c)相对于所述支承部位(11，11b，12，12b)能够扭转地被接收。

2.按照权利要求1所述的离心力摆(1)，其特征在于，所述耦合元件(13)构造为刚性的耦合杆(14)。

3.按照权利要求1所述的离心力摆(1a，1b，1c)，其特征在于，所述耦合元件(13a，13b，13c)包括在周向方向上弹性的弹簧元件(14a，14b，14c)。

4.按照权利要求3所述的离心力摆(1b，1c)，其特征在于，在振动角度(α)的至少一部分上，一摩擦装置(16b)或者一减振装置(16c)与所述弹簧元件(14b，14c)并联。

5.按照权利要求1至4之一所述的离心力摆(1，1a，1b，1c)，其特征在于，所述摆质量(4，4b)在振动角度(α)上的运动按照预先给定的走向进行。

6.按照权利要求5所述的离心力摆(1，1a，1b，1c)，其特征在于，所述摆质量(4，4b)在整个振动角度(α)上的运动与一不变的、预先给定的振动级相协调。

7.按照权利要求5所述的离心力摆(1，1a，1b，1c)，其特征在于，所述摆质量(4，4b)在围绕零位置(10)的第一振动角度范围(△α1)中的运动与一预先给定的振动级相协调，并且，在衔接第一振动角度范围的第二振动角度范围(△α2)中，所述摆质量(4，4b)的运动关于这个振动级失谐地构成。

8.按照权利要求1至4之一所述的离心力摆(1，1a，1b，1c)，其特征在于，所述摆质量(4，4b)与小于等于2的振动级相协调。

9.按照权利要求1至4之一所述的离心力摆(1，1a，1b，1c)，其特征在于，在所述耦合元件(13，13a，13b，13c)和所述支承部位(11，11b，12，12b)之间设置有滚动支承或者滑动支承。

10.按照权利要求1至4之一所述的离心力摆(1，1a，1b，1c)，其特征在于，摆质量(4，4b)绕其重心(S)的旋转角度(β)与这个摆质量(4，4b)的振动角度(α)的比例关系设定在0到1之间。

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