CN106523591B - 一种可变旋转半径的离心摆装置 - Google Patents

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Abstract

一种可变旋转半径的离心摆装置，搭载于车辆的减振器中，包括拨盘以及对称布置于拨盘上的滑片、复位弹簧、铆钉、离心摆和限位铆钉，滑片通过限位铆钉可径向滑动地装配在拨盘上，同时滑片和拨盘之间以复位弹簧连接；离心摆通过铆钉可摆动地安装在滑片上。拨盘设置有拨盘铆钉工作孔，离心摆设置有离心摆弧形槽，滑片上设置有滑片弧形槽，铆钉连接离心摆弧形槽、滑片弧形槽和拨盘铆钉工作孔。本发明在离心摆工作转速变化时，离心摆工作半径发生变化，离心摆所能消除的发动机振动谐次随之变化，可对汽车动力传动系统的各阶主谐次的振动予以消除；结合发动机工作时各谐次发生振动时所对应的工作转速，以合适的离心摆设计参数消除多个谐次的振动。

Description

一种可变旋转半径的离心摆装置
技术领域
本发明涉及汽车动力传动系统的扭转减振技术领域，具体涉及一种可变旋转半径的离心摆装置。
背景技术
新型汽车扭振减振器—双质量飞轮(DMF)自其应用至今已经在多个方面做出了改进，搭载离心摆的双质量飞轮(CPVA-DMF)作为一种新的扭振减振器，其减振效果优于传统的双质量飞轮，在近几年的已初步应用到柴油发动机的汽车中。
传动的离合器式扭转减振器由于空间限制，其扭转刚度不能设计太小，调频的效果一般；双质量飞轮由于几何空间较大，其扭转刚度可以将汽车动力传动系统在怠速工况下的共振转速降至怠速以下，减振效果较好，但是在行驶工况下，由于系统模态较多，双质量飞轮通常在2000rpm以下减振效果明显，高速区效果不佳。离心摆式双质量飞轮由于离心摆固有频率与转速相关，可以对全转速范围内特定谐次的扭转振动起到较好的减振效果。在离心摆式双质量飞轮设计过程中，首先判断汽车动力传动系统的主谐次，根据主谐次数设计离心摆的几何参数，而设计出的离心摆式双质量飞轮对于其它谐次的扭转振动没有的吸振作用。由于汽车的动力传动系统是个多自由度系统，系统存在多阶模态，每阶模态的主谐次不尽相同。随着汽车舒适性要求的提高，新型的扭转减振器需要实现全转速范围内多个谐次的扭转振动的有效抑制，现有减振器已不能很好地满足乘客对车辆舒适度的要求，还有改进的空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述瓶颈，提供一种可变旋转半径的离心摆装置，将其搭载于车辆的减振器中，以实现减振器消除多个谐次的振动。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种可变旋转半径的离心摆装置，搭载于车辆的减振器中，包括拨盘以及对称布置于拨盘上的滑片、复位弹簧、铆钉、离心摆和限位铆钉，滑片通过限位铆钉可径向滑动地装配在拨盘上，同时滑片和拨盘之间以复位弹簧连接；离心摆通过铆钉可摆动地安装在滑片上。
按上述方案，所述拨盘设置有拨盘铆钉工作孔，离心摆设置有离心摆弧形槽，滑片上设置有滑片弧形槽(滑片弧形槽处以限位铆钉定位作为导向)，铆钉连接离心摆弧形槽、滑片弧形槽和拨盘铆钉工作孔后，离心摆沿离心摆弧形槽和滑片弧形槽自由摆动。
按上述方案，所述滑片弧形槽与离心摆弧形槽朝向各自的弧形中心方向相反。
按上述方案，所述离心摆在滑片上的运动轨迹为单摆，摆动时离心摆工作圆心不变，离心摆在摆动时，铆钉在拨盘铆钉工作孔区域内运动。
按上述方案，所述拨盘上设置有拨盘限位铆钉工作槽，滑片上设置有滑片限位铆钉孔，限位铆钉置于滑片限位铆钉孔和拨盘限位铆钉工作槽内，滑片通过限位铆钉装配在拨盘的拨盘限位铆钉工作槽上，限位铆钉和滑片沿拨盘限位铆钉工作槽自由滑动。
按上述方案，所述拨盘上设置有拨盘弹簧工作槽，滑片上设置有滑片弹簧工作槽，复位弹簧置于滑片弹簧工作槽和拨盘弹簧工作槽中，复位弹簧首尾两端分别连接在滑片和拨盘的弹簧连接耳上。
按上述方案，所述滑片、复位弹簧、铆钉、离心摆和限位铆钉设置有四组。
本发明的工作原理：复位弹簧用于改变滑片和离心摆的回转半径，滑片与离心摆沿径向动作时，拨盘限位铆钉工作槽与限位铆钉起到限位作用，使离心摆运动方向始终与径向一致。离心摆的运动半径R通过复位弹簧的工作长度确定，而复位弹簧的伸长量ΔX与复位弹簧刚度K和离心摆的离心力有关，离心摆的离心力取决于离心摆等效质量m、减振器工作转速ω和离心摆初始旋转半径r。离心摆在减振器工作转速ω变化时，离心摆运动半径R发生变化，离心摆所能消除的发动机振动谐次λ随之变化，可对汽车动力传动系统的各阶主谐次的振动予以消除。根据现有技术的CPVA计算方法，离心摆所能消除的发动机谐次不为定值，该谐次的平方与减振器工作转速ω成正比，而汽车的发动机振动所需消除的振动谐次在低速时为低谐次，在高速时为高谐次，这种离心摆所能消除的发动机谐次λ的平方随工作转速ω的增加而增大的工作模式正能符合上述发动机振动消除的需求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在离心摆工作转速变化时，离心摆工作半径发生变化，离心摆所能消除的发动机振动谐次随之变化，可对汽车动力传动系统的各阶主谐次的振动予以消除；
2、离心摆所能消除的发动机谐次不为定值，该谐次的平方与减振器工作转速成正比，随工作转速的增加而增大，通过选取特定的复位弹簧刚度、离心摆初始旋转半径、离心摆等效质量，并结合发动机工作时各谐次发生振动时所对应的工作转速，以合适的离心摆设计参数消除多个谐次的振动。
附图说明
图1为本发明实施例可变旋转半径的离心摆装置的结构图；
图2为图1中滑片的结构图；
图3为图1中拨盘的结构图；
图4为图1中离心摆的结构图；
图5为本发明实施例可变旋转半径的离心摆装置的原理图；
图6为本发明实施例可变旋转半径的离心摆装置的结构原理简化图；
图中：1-拨盘；2-铆钉；3-离心摆；4-滑片；5-复位弹簧；6-限位铆钉；7-拨盘铆钉工作孔；8-拨盘弹簧工作槽；9-拨盘限位铆钉工作槽；10-滑片弧形槽；11-滑片弹簧工作槽；12-滑片限位铆钉孔。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明技术方案进行详细的描述。
参见图1所示，本发明实施例所述的可变旋转半径的离心摆装置，搭载于车辆的减振器中，包括拨盘1以及对称布置于拨盘上的四组滑片4、复位弹簧5、铆钉2、离心摆3和限位铆钉6，滑片4通过限位铆钉6可径向滑动地装配在拨盘1上，同时滑片4和拨盘1之间以复位弹簧5连接；离心摆3通过铆钉2可摆动地安装在滑片4上。
参见图2～图4所示，拨盘1设置有拨盘铆钉工作孔7，离心摆3设置有离心摆弧形槽13，滑片4上设置有滑片弧形槽10(滑片弧形槽10处以限位铆钉6定位作为导向)，铆钉2连接离心摆弧形槽13、滑片弧形槽10和拨盘铆钉工作孔7后，离心摆3沿离心摆弧形槽13和滑片弧形槽10自由摆动。
离心摆3在滑片4上的运动轨迹为单摆，摆动时离心摆3工作圆心不变，离心摆3在摆动时，铆钉2在拨盘铆钉工作孔7区域内运动，离心摆3绕着离心摆等效回转中心点C(见图5)做单摆运动。
参照图2～图3所示，拨盘1上设置有拨盘限位铆钉工作槽9，滑片4上设置有滑片限位铆钉孔12，限位铆钉6置于滑片限位铆钉孔12和拨盘限位铆钉工作槽9内，滑片4通过限位铆钉6装配在拨盘1的拨盘限位铆钉工作槽9上，限位铆钉6和滑片4沿拨盘限位铆钉工作槽9自由滑动。
参照图2～图3所示，拨盘1上设置有拨盘弹簧工作槽8，滑片4上设置有滑片弹簧工作槽11，复位弹簧5置于滑片弹簧工作槽11和拨盘弹簧工作槽8中，复位弹簧5首尾两端分别连接在滑片4和拨盘1的弹簧连接耳上。
复位弹簧5用于改变滑片4和离心摆3的回转半径，滑片4与离心摆3沿径向动作时，拨盘限位铆钉工作槽9与限位铆钉6起到限位作用，使离心摆3运动方向始终与径向一致。
所述可变旋转半径的离心摆装置的原理如下：
参见图5～图6，O点为整个离心摆装置的回转中心，O1、O3均为滑片弧形槽10的回转中心，A、B均为离心摆弧形槽13的回转中心，O2为滑片弧形槽10等效回转中心，C为离心摆弧形槽13等效回转中心，P为离心摆3等效质心。
本实施例中，离心摆3的运动半径R通过复位弹簧5的工作长度确定，而复位弹簧5的伸长量ΔX与离心摆3的离心力有关，如下式所述：
R＝r+ΔX (2)
式中：r为离心摆初始旋转半径，m为离心摆等效质量，ω为减振器工作转速，K为复位弹簧5刚度，简化得
根据现有技术的CPVA计算方法，带离心摆式双质量飞轮所能消除的发动机谐次λ满足下式的条件：
式中：λ为所能消除的发动机谐次，S为离心摆3等效回转中心C和等效质心P间距离，L为离心摆单摆摆长；
将式(3)代入式(4)得
由式(5)可知，离心摆3在减振器工作转速ω变化时，离心摆运动半径R发生变化，离心摆3所能消除的发动机振动谐次λ随之变化，可对汽车动力传动系统的各阶主谐次的振动予以消除。离心摆3所能消除的发动机谐次λ不为定值，该谐次λ的平方与减振器工作转速ω成正比，而汽车的发动机振动所需消除的振动谐次在低速时为低谐次，在高速时为高谐次，这种离心摆3所能消除的发动机谐次λ的平方随工作转速ω的增加而增大的工作模式正能符合上述发动机振动消除的需求。随工作转速ω的增加而增大，通过选取特定的复位弹簧5刚度K、离心摆初始旋转半径r、离心摆等效质量m，并结合发动机工作时各谐次发生振动时所对应的工作转速，以合适的离心摆设计参数消除多个谐次的振动。
在本实施例中，设计时可对变量K、r、m、S、L根据发动机工作特性进行优化，如根据安装空间拟定S、L，根据1谐次工作转速ω1，2谐次工作转速ω2，3谐次工作转速ω3列出以下方程：
由此即可解出对应的K、r、m，以此结果作为离心摆参数设计结构的依据，即可在发动机工作时分别对1谐次、2谐次、3谐次的振动予以消除。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种可变旋转半径的离心摆装置，搭载于车辆的减振器中，其特征在于：包括拨盘以及多个对称布置于拨盘上的离心摆组件，每个离心摆组件由滑片、复位弹簧、铆钉、离心摆和限位铆钉组成，滑片通过限位铆钉可径向滑动地装配在拨盘上，同时滑片和拨盘之间以复位弹簧连接；离心摆通过铆钉可摆动地安装在滑片上。
2.根据权利要求1所述的可变旋转半径的离心摆装置，其特征在于：所述拨盘设置有拨盘铆钉工作孔，离心摆设置有离心摆弧形槽，滑片上设置有滑片弧形槽，铆钉连接离心摆弧形槽、滑片弧形槽和拨盘铆钉工作孔后，离心摆沿离心摆弧形槽和滑片弧形槽自由摆动。
3.根据权利要求2所述的可变旋转半径的离心摆装置，其特征在于：所述滑片弧形槽与离心摆弧形槽朝向各自的弧形中心方向相反。
4.根据权利要求2所述的可变旋转半径的离心摆装置，其特征在于：所述离心摆在滑片上的运动轨迹为单摆，摆动时离心摆工作圆心不变，离心摆在摆动时，铆钉在拨盘铆钉工作孔区域内运动。
5.根据权利要求1所述的可变旋转半径的离心摆装置，其特征在于：所述拨盘上设置有拨盘限位铆钉工作槽，滑片上设置有滑片限位铆钉孔，限位铆钉置于滑片限位铆钉孔和拨盘限位铆钉工作槽内，滑片通过限位铆钉装配在拨盘的拨盘限位铆钉工作槽上，限位铆钉和滑片沿拨盘限位铆钉工作槽自由滑动。
6.根据权利要求1所述的可变旋转半径的离心摆装置，其特征在于：所述拨盘上设置有拨盘弹簧工作槽，滑片上设置有滑片弹簧工作槽，复位弹簧置于滑片弹簧工作槽和拨盘弹簧工作槽中，复位弹簧首尾两端分别连接在滑片和拨盘的弹簧连接耳上。
7.根据权利要求1所述的可变旋转半径的离心摆装置，其特征在于：所述滑片、复位弹簧、铆钉、离心摆和限位铆钉设置有四组。
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