CN106523592B - 用于平衡发动机壳体的旋转加速度的离心质量装置 - Google Patents

Abstract

用于平衡发动机壳体、尤其往复活塞式发动机的发动机壳体的旋转加速度的离心质量装置配备有中空圆柱形壳体并且配备有离心质量载体，该壳体被设置以用于紧固至发动机壳体并且具有圆周壁，该圆周壁具有内侧，该离心质量载体被可旋转地安排在壳体内并且能够联接至驱动轴从而与其共同转动。离心质量载体具有至少两个直径式相反定位的末端。具有圆周表面的滚轮盘被安排在离心质量载体的每一末端上。每个滚轮盘被可旋转地安装在离心质量载体的对应末端上并且通过其圆周表面倚靠壳体的圆周壁的内侧进行支撑，并且在离心质量载体转动的过程中在壳体的圆周壁的内侧上滚动。

Description

用于平衡发动机壳体的旋转加速度的离心质量装置

技术领域

本发明涉及一种用于平衡发动机壳体的旋转加速度的离心质量装置，该发动机壳体具体为往复活塞式发动机的、并且优选的是内燃发动机的发动机壳体。

背景技术

发动机壳体与其自动转动或移动的零件、元件、单元和组件一起由于线性加速度和旋转加速度而经受振动。在往复活塞式发动机的情况下，通过平衡曲轴上和/或平衡轴上的质量来补偿往复运动是已知的。例如，发动机的转动轴不仅配备有平衡重量还配备有飞轮。在用启动此类带有转动轴的发动机时，由于曲轴的旋转加速度而造成的对壳体的补偿运动有时仍是引人注意的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于平衡发动机壳体的旋转加速度的离心质量装置。

为了实现所述目的，本发明提出了一种用于平衡发动机壳体的旋转加速度，尤其往复活塞式发动机的发动机壳体的旋转加速度的离心质量装置，该发动机优选地是内燃发动机，该离心质量装置具有

-中空圆柱形壳体，该中空圆柱形壳体被设置以用于紧固至该发动机壳体并且具有圆周壁，该圆周壁具有内侧，

-离心质量载体，该离心质量载体被可旋转地安排在该壳体中并且能够联接至驱动轴用于与其共同转动，

-该离心质量载体具有至少两个直径式相反定位的末端，

-具有圆周表面的滚轮盘，被安排在该离心质量载体的每一末端，以及

-每个滚轮盘被可旋转地安装在该离心质量载体的对应末端上并且通过其圆周表面倚靠该壳体的该圆周壁的内侧进行支撑，并且在该离心质量载体转动的过程中在该壳体的该圆周壁的内侧上滚动。

相应地，根据本发明提供了：在固定连接至发动机壳体的中空圆柱形壳体中，安排有离心质量载体，该离心质量载体被支撑在该壳体的圆周壁的圆柱形内侧上。离心质量载体本身连接至由发动机驱动的(驱动)轴，并且所述离心质量载体相应地与所述驱动轴一起在该离心质量装置的壳体中转动。该离心质量载体具有至少两个直径式相反定位的末端，在各自情况下在这些末端上安排有一个离心质量。每个离心质量具有至少一个滚轮盘，该滚轮盘被可旋转地安装在离心质量载体的对应末端。滚轮盘通过其圆柱形圆周表面靠在离心质量壳体的圆周壁的圆柱形内侧并且当离心质量载体在壳体内被转动时在其上滚动。

将至少两个紧固至公共轴的滚轮盘安排在离心质量载体的每个末端上是有利的。这样增大了离心质量。

根据本发明的离心质量装置在操作中相当安静，因为产生的仅有的噪声是来自滚轮盘在壳体的圆周壁的圆柱形内侧上滚动的噪声。

在离心质量载体的转动过程中作用于滚轮盘上的离心力越大，滚轮盘越强烈地通过其圆周表面压在壳体圆周壁的内侧上。以这种方式，减少了滚轮盘与壳体圆周壁之间的可能的滑动。在这个背景下，如果离心质量载体或滚轮盘通过装齿联接至壳体圆周壁，则是进一步有利的。这有利地防止了滑动的发生。装齿有利地实现为：在离心质量载体的至少一个末端，定位有齿轮，该齿轮联接至该至少一个滚轮盘并且相对于该滚轮盘同轴地安排并且与内齿环或一般与壳体圆周壁的内侧上的内装齿相啮合。所述类型的齿轮优选地为了补偿不平衡而被安排在离心质量载体的每个末端。每个齿轮与内装齿的相互作用导致附加的运转噪声。这些可以例如通过螺旋形装齿的形成来减小。然而，这与增加的构造和制造费用相关。根据本发明，有利的是可以依靠标准装齿(即，没有螺旋装齿)，因为，确切地说，关于噪声的产生和力的传递，即使存在高旋转加速度和旋转速度，齿轮相对于内装齿的理想位置也可以通过滚轮盘借助以下事实维持：这些齿轮盘被支撑在壳体圆周壁的内侧上并从而防止这些齿轮被“推入”内装齿。因而，齿轮与内装齿之间的任何径向游隙不具有任何噪声增加效果，或几乎不具有任何噪声增加效果。

在本发明的另一有利的实施例中，可以按如下方式进一步增加离心质量：除了滚轮盘之外，与滚轮盘共同转动的一个或多个飞轮被安排在离心质量载体的每个末端上。这些飞轮本身不在壳体圆周壁的圆柱形内侧上滚动，但相反“自由地”转动。通过这个附加的离心质量实现了改善了滚动力矩平衡。

如果每个离心盘的外直径大于这些滚轮盘的外直径，和/或使每个离心盘的质量分布朝向其外圆周增大是有利的。为了实现最完整的可能的滚动力矩平衡，这些附加盘或离心盘的直径应当大于滚轮盘的直径。如果以相反方式转动的零件(滚轮盘、齿轮和离心盘)尽可能地向外(即朝圆周)定向，也是有利的。这可以通过几何形状(例如T形轮廓)或通过使用具有不同比重的材料(例如，在内侧用铝并且在外侧用钢)实现。

因而，通过本发明，提出了一种离心质量装置，该离心质量装置极其安静地运行并且用于平衡转动加速度并且从而用于减少发动机壳体的振动。根据本发明而提供的滚轮盘，在离心质量载体的末端上在壳体圆周壁的圆柱形内侧上滚动，伴随仅仅极少的噪声产生，这样使得在滚动运动过程中由摩擦所产生的转动振荡被压制或阻尼。便利的是以下情况，在各自情况下优选地在离心质量载体的每个末端上所安排的两个滚轮盘之间，安排有直接或者间接刚性地联接至滚轮盘的齿轮。在此，这些齿轮与壳体的圆周壁上的内装齿相啮合，借此有利的是以下情况：可以通过所述齿轮将主要负载(确切地，平均力矩)传递至壳体。由于在壳体圆周壁上滚动(特别地，不管分别作用的转动加速度和速度)的滚轮盘的支撑动作，齿轮的径向位置基本上保持不变。

附图说明

将基于示例性实施例并参照附图来更详细地讨论本发明，其中，详细地：

图1示出了穿过离心质量装置的纵向截面，该离心质量装置紧固至往复活塞式发动机的壳体并且联接至由该往复活塞式发动机驱动的(驱动)轴，

图2示出了在往复活塞式发动机壳体方向沿着图1中的平面II-II的横截面视图，以及

图3示出了穿过根据本发明的第二示例性实施例的离心质量装置的半截面。

具体实施方式

这些示例性实施例涉及一种用于联接至例如往复活塞式发动机的曲轴的离心质量装置，该往复活塞式发动机优选地是内燃发动机。该离心质量装置用于平衡作用于往复活塞式发动机的滚动力矩，该离心质量装置是多部件的飞轮、可以代替往复活塞式曲轴上的常规飞轮。在这种情况下，该多部件的飞轮具有壳体，在该壳体中安排有离心质量载体，其中，滚轮盘安排在离心质量载体上每一末端处。离心质量载体固定地连接至往复活塞式发动机的曲轴并且相应地以与曲轴相同的转动方向转动。这些滚轮盘在飞轮壳体的圆柱形内侧上滚动并且在这样做时以相同的方向转动，但与离心质量载体的转动方向相反。

在此，追求根据以下等式实现滚动力矩的平衡：

进而可以提供的是，提供了一种具有平衡惯性力矩的附加离心质量。惯性力矩J_离心质量优选地包括平衡惯性力矩，这样使得通过附加的平衡质量，惯性力矩增大了该平衡惯性力矩J_离心质量。

还提出了，离心质量载体在其相反末端上各自具有一个轴，该轴可旋转地安装在对应末端上。每个轴承载一对滚轮盘，其中，这两个滚轮盘固定连接至该轴。以这种方式，在相对较大的面积上实现了将离心质量载体支撑在多部件的飞轮的圆柱形壳体壁的内侧上。关于相对较高的转动加速度和转动速度，这进而是有利的。

这些滚轮盘有利地在飞轮壳体的圆周壁的内侧的内滚道上滚动。该内滚道优选地具有与滚轮盘不同的材料，这样使得可以使用关于最不可能产生噪声的有利的材料配对。

还有利地规定了，在滚轮盘对的这两个滚轮盘之间，安排有同样固定连接至这两个滚轮盘的轴的齿轮。

对本发明的进一步改进提出，飞轮壳体在其内侧上具有与这个或每个齿轮相啮合的内装齿。

最终，离心质量载体还可以具有用于滚轮盘的轴的轴承，其中，所述轴承在径向方向具有比轴向方向更大的游隙度。在此，由于通过圆周表面将这些滚轮盘支撑在飞轮壳体的内侧上的事实，所述更大的径向游隙不具有不利效果。

作为轴承，优选地使用滑体轴承。

根据本发明的多部件的飞轮的一种应用可以是将其用于双气缸或三气缸内燃发动机，该多部件的飞轮附接至该内燃发动机的驱动轴，其中，该飞轮壳体被固定连接至该内燃发动机的壳体。根据本发明的多部件的飞轮特别优选地用于增程器的驱动，如有时用于电动车辆。通过根据本发明的概念，可以将此类增程器的驱动单元轻易地配置成便于展示显著提高的运行平滑度。

还可以通过相反的滚动力矩来平衡驱动器的滚动力矩，该相反的滚动力矩与曲轴的半径、飞轮的半径和飞轮的重量协调。

图1以纵向截面示出了多部件的飞轮形式的离心质量装置10，其中，该离心质量装置10固定连接至往复活塞式内燃发动机14的壳体12。离心质量装置10具有壳体16，该壳体是例如用法兰安装至该(发动机)壳体12上的。在飞轮壳体16中，安排有离心质量载体18，该离心质量载体固定连接至往复活塞式内燃发动机14的曲轴20。离心质量载体18具有两个承载臂22、24，这些承载臂被固定(为了彼此轴向隔开)至曲轴20并且这些承载臂从曲轴20相对于所述曲轴对称地延伸至相反侧。这两个承载臂22、24沿着曲轴20的轴向范围彼此对准。在各自情况下，一个轴32和34可旋转地安装在承载臂22、24上在所述承载臂的对应相反末端26、28，所述轴平行于曲轴20延伸。在各自情况下，轴32、34在其轴向末端可旋转地安装在支撑臂22、24上。

在每个轴32和34上，定位有一对滚轮盘36，其中，所述滚轮盘38和40中的每一个分别具有对应地圆柱形圆周表面42和44，该圆柱形圆周表面在飞轮壳体16的圆周壁48的圆柱形内侧46上滚动。为此目的，圆周壁48具有内滚道50，这些内滚道由插入飞轮壳体16的内环或者直接由圆周壁48的内侧形成。

可以具体从图2得出的是以下情况，在例如逆时针转动离心质量载体18的过程中，滚轮盘以相同的方向转动，具体地，顺时针(见图2中不同的旋转方向箭头)。

在对应的轴32和34上，分别在每对滚轮盘的这两个滚轮盘38和40之间，定位有齿轮52、54，该齿轮固定连接至对应的轴32、34并且因此与滚轮盘38和40共同转动。每个齿轮52、54的节圆直径(节圆圆周的直径—见图1中的虚线)在这种情况下优选地等于滚轮盘38、40的外直径。在这两个内滚道50之间，在圆周壁48的内侧46上定位有包围状的内装齿56，齿轮52、54与该内装齿相啮合。

在曲轴20转动的过程中，离心质量载体18在飞轮壳体16中转动。在此，飞轮盘38、40在飞轮壳体16的内滚道50上滚动。同时，齿轮52、54与内装齿56相啮合。在此，滚轮盘38、40将离心质量载体18支撑在圆周壁48上。从而，滚轮盘38、40防止齿轮52、54被径向地向外推，由此消除或减少了在齿轮52、54与内装齿56相啮合的过程中噪声的产生。

在曲轴20转动的过程中，多部件的飞轮的运行以及滚轮盘38、40的滚动运动的上述模式同样从图2中可见。图2中还示出了半径r₁(飞轮壳体16的圆周壁48的内半径)、r₂(滚轮盘38和40的半径)和r₃(曲轴中央轴线与每个轴32、34的中央轴线之间的间隔)。这样产生多部件的飞轮的以下传动比i：

其中，

对应于滚轮盘38和40的角速度，并且

对应于曲轴20的角速度。在有利的改进中，对应的惯性力矩J_曲轴和J_离心质量彼此协调，从而产生以下平衡条件：

其中，J_离心质量对应于所有转动的滚轮盘和齿轮质量的惯性力矩，并且惯性力矩J_曲轴对应于曲轴20绕曲轴中央轴线的惯性力矩。惯性力矩J_离心质量优选地包括多部件的飞轮(包括承载臂20、22)的所有转动部件的对应惯性力矩。所述惯性力矩优选地如下确定大小：

在另一改进中，J_曲轴可以特别有利地作为轴32、34内的质点来包括离心质量装置10的所有转动部件的质量，这些轴承受滚轮盘38、40和齿轮。进而，J_离心质量可以仅包含那些包括齿轮的滚轮盘的惯性力矩。

适配各自惯性力矩J_曲轴和J_离心质量以便满足上述平衡条件导致由驱动和离心质量装置所组成的整体系统的滚动力矩的平衡。

图3以半截面示出了替代性离心质量装置，其中，图3中的就构造或功能与图1和图2中的元件相同的那些元件在图3用与图1和图2中相同的参考符号表示。

可见，一方面图1和图2中的以及另一方面图3中的这两种离心质量装置10和10’之间的不同在于：在按照图3的离心质量装置10’的情况下，在每个轴32、34上安排有离心盘60形式的附加的自由转动的离心质量。取决于空间条件，可以在每个轴32、34上安排若干或更厚的离心盘60。

参考符号清单

10 离心质量装置

10' 离心质量装置

12 发动机壳体

14 往复活塞式内燃发动机

16 中空圆柱形飞轮壳体

18 离心质量载体

20 曲轴或驱动轴

22 承载臂

24 承载臂

26 承载臂的末端

28 承载臂的末端

32 轴

34 轴

38 滚轮盘

40 滚轮盘

42 滚轮盘的圆周表面

44 滚轮盘的圆周表面

46 圆柱形内侧

48 圆周壁

50 圆柱形内侧上的内滚道

52 齿轮

54 齿轮

56 内装齿或内齿环

60 离心盘

Claims (8)

1.一种用于平衡发动机壳体的旋转加速度的离心质量装置，该离心质量装置具有

-中空圆柱形的壳体(16)，该中空圆柱形的壳体被设置以用于紧固至该发动机壳体(12)并且具有圆周壁(48)，该圆周壁具有内侧(46)，

-离心质量载体(18)，该离心质量载体被可旋转地安排在该壳体(16)中并且能够联接至驱动轴(20)用于与其共同转动，

-该离心质量载体(18)具有至少两个直径式相反定位的末端(26，28)，

-具有圆周表面(42，44)的滚轮盘(38，40)，被安排在该离心质量载体(18)的每一末端(26，28)上，以及

-每个滚轮盘(38，40)被可旋转地安装在该离心质量载体(18)的对应末端(26，28)上并且通过其圆周表面(42，44)倚靠该壳体(16)的该圆周壁(48)的内侧(46)进行支撑，并且在该离心质量载体(18)转动的过程中在该壳体(16)的该圆周壁(48)的内侧(46)上滚动。

2.如权利要求1所述的离心质量装置，其中，相对于所述滚轮盘同轴地安排的齿轮(52，54)联接至至少一个滚轮盘(38，40)用于与该滚轮盘(38，40)共同转动，其中，内齿环(56)安排在该壳体(16)的该圆周壁(48)的内侧(46)上，并且其中，单个该齿轮(52，54)或这些齿轮(52，54)与该内齿环(56)相啮合。

3.如权利要求2所述的离心质量装置，其中，这些滚轮盘(38，40)的直径等于单个该齿轮(52，54)的节圆直径或这些齿轮(52，54)的节圆直径。

4.如权利要求1至3之一所述的离心质量装置，其中，在该离心质量载体(18)的每一末端(26，28)上，分别安装有一对同轴安排的滚轮盘(38，40)，这些滚轮盘通过其对应的圆周表面(42，44)支撑在该壳体(16)的该圆周壁(48)的内侧(46)上并且在该离心质量载体(18)转动的过程中在该壳体(16)的该圆周壁(48)的内侧(46)上滚动。

5.如权利要求4所述的离心质量装置，其中，在每个滚轮盘对中的这两个滚轮盘(38，40)之间安排有齿轮(52，54)，该齿轮相对于这些滚轮盘是同轴的并且联接至这些对应的滚轮盘(38，40)用于与其共同转动。

6.如权利要求4所述的离心质量装置，其中，至少一个离心质量增加型离心盘(60)联接至每个滚轮盘(38，40)或每个滚轮盘对，在该对应的滚轮盘滚动的过程中或者在该对应的滚轮盘对中的这些滚轮盘(38，40)滚动的过程中，该离心盘与其一起自由地转动。

7.如权利要求6所述的离心质量装置，其中，每个离心盘(60)的外直径大于这些滚轮盘(38，40)的外直径，和/或其中，每个离心盘(60)的质量分布朝向其外圆周增大。

8.如权利要求1至3之一所述的离心质量装置，其中，所述发动机壳体是往复活塞式发动机的发动机壳体，其中该发动机是内燃发动机。

Images