CN107208742A - 离心力摆以及离心力摆的用途 - Google Patents

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Abstract

用于对通过机动车发动机的驱动轴导入的转动不均匀性减振的离心力摆，其设置具有：能与驱动轴连接的支架法兰；和能在摆轨上相对于支架法兰摆动的摆质量，用于产生与转动不均匀性相反方向的回位力矩，摆轨具有中间的第一部分轨(16)和分别邻接第一部分轨(16)的相应端部的第二部分轨(18)，第一部分轨用于提供在摆质量相对于支架法兰的摆角增大的情况下恒定和/或下降的调谐阶，第二部分轨用于提供在摆质量相对于支架法兰的摆角增大的情况下提高的调谐阶。通过第一部分轨(16)和第二部分轨(18)的不同构型的调谐阶可在不同的谐振区域内——如所述谐振区域尤其可能在双离合器变速器的奇数和偶数的切换挡位之间发生——成本有利地对旋转振动减振，从而实现具有成本有利地减弱转动不均匀性的机动车驱动系。

Description

离心力摆以及离心力摆的用途
技术领域
本发明涉及一种用于对通过机动车发动机的驱动轴导入的转动不均匀性进行减振的离心力摆以及离心力摆的用途，借助于所述离心力摆可产生与转动不均匀性相反地方向的回位力矩。
背景技术
从DE 10 2013 211 391 A1已知一种用于对通过机动车发动机的驱动轴导入的转动不均匀性进行减振的离心力摆，在该离心力摆中，摆质量可在摆轨上在支架法兰中相对摆动地导向。摆轨具有曲率，在摆质量相对于支架法兰的摆角从φ＝0°直至最大可能的摆角的情况下该曲率从中间位置出发具有下降的调谐阶。
存在着持续的需求：以成本有利的方式对在机动车驱动系中的转动不均匀性进行减振。
发明内容
本发明的任务在于，阐明一些措施，所述措施实现一种用于机动车的驱动系，其具有成本有利地减振的转动不均匀性。
根据本发明，该任务的解决通过具有权利要求1特征的离心力摆以及具有权利要求8特征的离心力摆的用途实现。在从属权利要求和随后的说明中说明本发明的优选构型，所述构型可分别单个地或者组合地代表本发明的方面。
根据本发明，用于对通过机动车发动机的驱动轴导入的转动不均匀性进行减振的离心力摆设置有：能与驱动轴连接的支架法兰和能在摆轨上相对于支架法兰摆动的摆质量，所述摆质量用于产生与转动不均匀性相反方向的回位力矩，其中，摆轨具有中间的第一部分轨和分别邻接第一部分轨的相应端部的第二部分轨，所述第一部分轨用于在摆质量相对于支架法兰的摆角增大的情况下提供恒定和/或下降的调谐阶，所述第二部分轨用于在摆质量相对于支架法兰的摆角增大的情况下提供提高的调谐阶。
由于摆轨的不连续的变化曲线、尤其在第一部分轨和第二部分轨之间的过渡中具有调谐阶的最小值，离心力摆在第一部分轨的区域中和第二部分轨的区域中的调谐阶可明显区分。由此，摆轨在第一部分轨的区域中可具有与在第二部分轨的区域中明显不同的固有频率。在这里，充分利用这样的认识：尤其在双离合器变速器中，已经由于双离合器变速器的变速器输入轴的不同的长度和与之相联系的不同惯性矩，机动车驱动系根据所切换的变速器挡位可具有不同的谐振转速。由此，第一部分轨就其调谐阶而言例如可特别地设计用于在切换奇数变速器挡位的情况下对旋转振动减振，从而可在切换奇数变速器挡位情况下要经过的谐振区域中进行减振而没有过度强烈的转动不均匀性。然而，当切换偶数变速器挡位时，对于第一部分轨所设置的调谐阶或者说调谐阶变化而言可以不是最优的，从而摆质量能以较大的摆角摆动。由此，第二部分轨的调谐阶或者说调谐阶的变化曲线生效，在所述调谐阶变化曲线的情况下，调谐阶例如可特别地设计用于在切换偶数变速器挡位的情况下对旋转振动减振，从而可在切换偶数变速器挡位情况下要经过的谐振区域中进行减振而没有过度强烈的转动不均匀性。这意味着，如果不再充分地适配第一部分轨以便对旋转振动减振，由于摆质量的较大的摆运动，对于这种振动情况更好适配的第二部分轨生效，从而可借助于同一离心力摆在不同的谐振区域内对旋转振动减振。通过第一部分轨和第二部分轨的不同构型的调谐阶可在不同谐振区域内——如所述谐振区域尤其可在双离合器变速器的奇数的和偶数的切换挡位之间发生——对旋转振动成本有利地减振，从而实现用于机动车驱动系的成本有利地转动不均匀性减振。
调谐阶理解为离心力摆的摆阶或者说消振器阶相对于激励源的主阶、尤其是机动车发动机的第一发动机阶的比例关系。摆阶或者说消振器阶为由离心力摆构造的振动系统的固有频率。根据机动车发动机的气缸数量已经能够实现一定的旋转振动减振，从而，尤其在4气缸4冲程的内燃机作为机动车发动机的情况下，要选择大约2的调谐阶、即基本上发动机轴的双倍转动频率用于离心力摆，并且，在6气缸4冲程的内燃机作为机动车发动机的情况下，要选择大约3的调谐阶、即基本上发动机轴的三倍转动频率用于离心力摆。因为机动车发动机的转速可改变，发动机阶的频率也可改变。由此，作用到摆质量上的离心力改变，从而摆质量可沿着摆轨占据不同的相对位置，以便保持例如调谐阶或者根据DE 10 2013211 391 A1(其内容被纳入作为本发明的一部分)至少对于第一部分轨能够提供下降的调谐阶。
离心力摆的至少一个摆质量在离心力影响下力求具有尽可能远离旋转中心的位置。即“零位置”为在径向上离旋转中心最远的位置，摆质量在径向外部的位置中可占据该位置。在驱动转速恒定并且驱动力矩恒定的情况下，摆质量占据该径向外部的位置。在转速波动的情况下，摆质量由于其惯性而沿着其摆轨偏转。由此，摆质量可向旋转中心的方向移动。由此，作用到摆质量上的离心力分为相对于摆轨切向的分量和另外的相对于摆轨法向的分量。该切向的力分量提供回位力，该回位力又会将摆质量带到其“零位置”中，而法向力分量对导入转速波动的力导入元件、尤其是与机动车发动机驱动轴连接的飞轮盘、例如双质量飞轮的次级侧产生作用，并且在那里产生反向力矩，该反向力矩对抗转速波动并且对被导入的转速波动进行减振。在转速波动特别强烈的情况下，即摆质量可向外摆动到最大幅度并且具有在径向上最内部的位置。为此，在支架法兰中和/或在摆质量中所设置的轨具有合适的曲率。尤其设置多于一个摆质量。多个摆质量尤其可在周向方向上均匀分布地布置。摆质量的惯性质量和/或摆质量相对于支架法兰的相对运动尤其设计用于对转动不均匀性的确定的频率范围、尤其是对机动车发动机的一个发动机阶进行减振。尤其设置多于一个摆质量和/或多于一个支架法兰。例如支架法兰布置在两个摆质量之间和/或布置在一个摆质量的两个质量元件之间。替代地，摆质量可接收在支架法兰的两个法兰件之间，其中，法兰件例如Y形地相互连接。
为了提供下降的调谐阶，摆轨在所属的部分区域中可具有例如圆的轮廓和/或环状(Torsichrone)。为了提供提高的调谐阶，摆轨在所属的部分区域中可具有例如摆线的轮廓。为了提供恒定的调谐阶，摆轨在所属的部分区域中可具有例如轮廓或者环状(Torsichrone)。根据应用情况和要减振的转速范围，摆轨在相应的部分区域中、尤其在整个第一部分摆轨或者说整个第二部分摆轨的区域中的曲率不同于以上提到的基本形式。
第一部分摆轨尤其延伸直至摆质量相对于支架法兰的10°≤∣φ1∣≤35°、尤其15°≤∣φ1∣≤30°、优选20°≤∣φ1∣≤28°并且特别优选∣φ1∣＝24°±2°的过渡摆角φ1。模拟得出，在这样的过渡摆角的情况下，第一部分轨可实现充分的减振作用，并且在第二部分轨生效的情况下还未达到摆质量相对于支架法兰太强烈的偏转。
优选地，第二部分轨从过渡摆角φ1延伸直至30°≤∣φ2∣≤60°、尤其35°≤∣φ2∣≤50°、优选38°≤∣φ2∣≤45°和特别优选∣φ2∣＝42°±2°的端点角度φ2。用于摆质量的这样的端点角度在结构上还能以小的费用实现。
特别优选地，第一部分轨设计用于对第一共振频率消振，并且第二部分轨设计用于对第二共振频率消振，其中，第一共振频率低于第二共振频率。由此提高如下概率：在机动车发动机的发动机起动之后，第一部分轨可实现充分的旋转振动减振，而不必让摆运动在第二部分轨的区域中发生。如果第一部分轨设计用于在切换奇数挡位的情况下对旋转振动减振，并且第二部分轨设计用于在切换偶数挡位的情况下对旋转振动减振，则以较高的概率发生：第一部分轨比第二部分轨更频繁地使用，因为在变速器挡位连续地转换的情况下不总是切换直至奇数的变速器挡位。
摆轨在φ＝0°的摆角处尤其具有i＝3.00±0.05的调谐阶i。在这里，考虑，可对通常已经在机动车发动机中的第一发动机阶和在机动车发动机中或者在另外的旋转振动减振器(例如双质量飞轮)中的第二发动机阶减振。因此，离心力摆可设计用于对第三发动机阶减振。如果离心力摆应设计用于对较高的发动机阶减振，则调谐阶可相应地整数倍地适配。例如，为了对第四发动机阶减振，在摆角φ＝0°处设置i＝4.00±0.05的调谐阶i。
优选地，摆轨在第一摆轨到第二摆轨的过渡处具有过渡摆角φ1，其中，摆轨在过渡摆角φ1处具有2.95≤i≤2.99、尤其i＝2.97±0.01的调谐阶i。模拟得出，在这样的过渡摆角的情况下，第一部分轨可实现充分的减振作用，并且在第二部分轨生效的情况下还未达到摆质量相对于支架法兰太过强烈的偏转。如果离心力摆应设计用于对较高的发动机阶减振，则调谐阶可相应地整数倍地适配。例如为了对第四发动机阶减振，在过渡摆角φ1处设置3.95≤i≤3.99、尤其i＝3.97±0.01的调谐阶i。
特别优选地，摆轨在最大可能的摆角处具有端点角度φ2，其中，摆轨在端点角度φ2处具有3.01≤i≤3.07、尤其i＝3.04±0.01的调谐阶i。模拟得出，在这样的端点角度的情况下，第二部分轨可实现充分的减振作用。如果离心力摆应设计用于对较高的发动机阶减振，则调谐阶可相应地整数倍地适配。例如为了对第四发动机阶减振，在端点角度φ2处设置4.01≤i≤4.07、尤其i＝4.04±0.01的调谐阶i。
此外，本发明涉及一种离心力摆的用途，所述离心力摆可如以上所说明地构造和拓展，用于对与双离合器变速器耦合的双质量飞轮的次级侧的转动不均匀性进行减振，为此目的，减弱次级侧的、在双离合器变速器的奇数挡位中出现的共振频率和减弱次级侧的、在双离合器变速器的偶数挡位中出现的不同的共振频率。通过第一部分轨和第二部分轨的不同构型的调谐阶可在不同的谐振区域内——如所述谐振区域尤其可能在双离合器变速器的奇数的和偶数的切换挡位之间发生——成本有利地对旋转振动减振，从而实现具有成本有利地对转动不均匀性减振的机动车驱动系。这种用途尤其能如以上根据离心力摆所解释地这样实施和拓展。
此外，本发明涉及一种用于机动车的变速器系统，其具有能与机动车发动机的发动机轴耦合的双质量飞轮，所述双质量飞轮用于旋转振动减振，其中，所述双质量飞轮具有：能与发动机轴耦合的初级侧，用于导入由机动车发动机产生的发动机转矩；能相对于初级侧受限地扭转的次级侧，用于导出发动机转矩；和能与初级侧和次级侧耦合的储能元件、尤其弓形弹簧。所述变速器系统还具有能通过双离合器与双质量飞轮耦合的双离合器变速器，其中，双离合器变速器具有用于切换奇数变速器挡位的第一变速器输入轴和用于切换偶数变速器挡位的第二变速器输入轴。并且，所述变速器系统还具有与双质量飞轮的次级质量耦合的离心力摆，该离心力摆可如以上所说明地实施和拓展，以便不但在切换第一变速器输入轴的情况下而且在切换第二变速器输入轴的情况下对次级侧的转动不均匀性进行减振。通过第一部分轨和第二部分轨的不同构型的调谐阶可在不同的谐振区域内——如所述谐振区域尤其可能在双离合器变速器的奇数的和偶数的切换挡位之间发生——成本有利地对旋转振动减振，从而实现具有成本有利地对转动不均匀性减振的机动车驱动系。
附图说明
以下参照附图根据优选实施例示例性地解释本发明，其中，以下所示出的特征不但可以分别单个地而且可以组合地代表本发明的方面。附图示出：
图1：调谐阶关于预先已知的第一离心力摆的摆角的示意性曲线图，
图2：调谐阶关于预先已知的第二离心力摆的摆角的示意性曲线图，
图3：调谐阶关于根据本发明的第三离心力摆的摆角的示意性曲线图，
图4：根据图1、图2和图3的离心力摆的、作用在双质量飞轮的次级侧上的模拟加速度关于在奇数挡位中的发动机转速的示意性曲线图，和
图5：根据图1、图2和图3的离心力摆的、作用在双质量飞轮的次级侧上的模拟加速度关于在偶数挡位中的发动机转速的示意性曲线图。
具体实施方式
在图1、图2和图3中所示出的曲线图中，关于离心力摆的摆质量相对于与双质量飞轮的次级侧连接的支架法兰的以°为单位的摆角φ描绘调谐阶i，其中，支架法兰也可由双质量飞轮的次级侧的飞轮质量构型。根据图1的第一离心力摆具有摆轨，该摆轨在直至最大允许的大约φ2＝42°的端点角度φ2的整个摆角范围上具有第一调谐阶变化曲线10，该第一调谐阶变化曲线基本上恒定地具有大约i＝3.03的调谐阶。与在图1中所示出的第一调谐阶变化曲线10相比，根据图2的第二离心力摆具有第二调谐阶变化曲线12，所述第二调谐阶变化曲线从在摆角φ＝0°处的调谐阶i＝3.00下降至在端点角度φ＝42°处的调谐阶i＝2.93地构型。
在根据图3的第三离心力摆中，摆轨具有第三调谐阶变化曲线14，该第三调谐阶变化曲线在从摆角φ＝0°延伸至过渡摆角φ1＝42°的第一部分轨16中下降并且在从过渡摆角φ1＝42°延伸至端点角度φ2＝0°的第二部分轨18中上升地构型。
在图4和图5中，在以转/分钟为单位的发动机转速n上描绘作用到次级侧上的、以度/秒2为单位的加速度a。如在图4中根据第七变速器挡位模拟的这样，在双离合器变速器的切换的奇数变速器挡位的情况下第一离心力摆实施第一加速度变化曲线20，该第一加速度变化曲线与期望的大约aT＝200度/秒2的最大加速度相比具有不期望的由共振导致的最大值，所述最大值明显地超过期望的最大加速度aT。第二离心力摆可具有第二加速度变化曲线22，该第二加速度变化曲线正如第三离心力摆的第三加速度变化曲线24这样保持在所期望的最大加速度aT以下。
如在图5中根据第六变速器挡位模拟的这样，在双离合器变速器的切换的偶数变速器挡位的情况下，由于谐振区域朝向较高的转速n移动，第二离心力摆的第二加速度变化曲线22明显地超过所期望的最大加速度aT，而在这种情况下第一加速度变化曲线20位于所期望的最大加速度aT以下。只有第三离心力摆的第三加速度变化曲线24不但在切换的奇数变速器挡位的情况下(图4)而且在切换的偶数变速器挡位的情况下(图5)都位于所期望的最大加速度aT以下。
附图标记列表
10 第一调谐阶变化曲线
12 第二调谐阶变化曲线
14 第三调谐阶变化曲线
16 第一部分轨
18 第二部分轨
20 第一加速度变化曲线
22 第二加速度变化曲线
24 第三加速度变化曲线
a 加速度
aT 最大加速度
i 调谐阶
n 发动机转速
φ 摆角
φ1 过渡摆角
φ2 端点角度

Claims (9)

1.用于对通过机动车发动机的驱动轴导入的转动不均匀性进行减振的离心力摆，其具有：
能与所述驱动轴连接的支架法兰，和
能在摆轨上相对于所述支架法兰摆动的摆质量，所述摆质量用于产生与所述转动不均匀性相反方向的回位力矩，
其中，所述摆轨具有中间的第一部分轨(16)和分别邻接所述第一部分轨(16)的相应端部的第二部分轨(18)，所述第一部分轨用于提供在所述摆质量相对于所述支架法兰的摆角增大的情况下恒定和/或下降的调谐阶，所述第二部分轨用于提供在所述摆质量相对于所述支架法兰的摆角增大的情况下提高的调谐阶。
2.根据权利要求1所述的离心力摆，其特征在于，所述第一部分摆轨(16)延伸直至所述摆质量相对于所述支架法兰的一个过渡摆角φ1，所述过渡摆角为10°≤∣φ1∣≤35°、尤其15°≤∣φ1∣≤30°、优选20°≤∣φ1∣≤28°并且特别优选∣φ1∣＝24°±2°。
3.根据权利要求1或2所述的离心力摆，其特征在于，所述第二部分轨(18)从所述过渡摆角φ1延伸直至一个端点角度φ2，所述端点角度为30°≤∣φ2∣≤60°、尤其35°≤∣φ2∣≤50°、优选38°≤∣φ2∣≤45°并且特别优选∣φ2∣＝42°±2°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的离心力摆，其特征在于，所述第一部分轨(16)设计用于第一共振频率的吸振，并且，所述第二部分轨(18)设计用于第二共振频率的吸振，其中，所述第一共振频率低于所述第二共振频率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的离心力摆，其特征在于，所述摆轨在φ＝0°的摆角处具有i＝3.00±0.05的调谐阶i。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的离心力摆，其特征在于，摆轨在所述第一摆轨(16)到所述第二摆轨(18)的过渡处具有过渡摆角φ1，其中，所述摆轨在所述过渡摆角φ1的情况下具有2.95≤i≤2.99、尤其i＝2.97±0.01的调谐阶i。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的离心力摆，其特征在于，所述摆轨在最大可能的摆角处具有端点角度φ2，其中，所述摆轨在所述端点角度φ2处具有3.01≤i≤3.07、尤其i＝3.04±0.01的调谐阶i。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的离心力摆用于对与双离合器变速器耦合的双质量飞轮的次级侧的转动不均匀性进行减振的用途，为此目的，对所述次级侧的在所述双离合器变速器的奇数挡位中出现的共振频率进行减振，并且对所述次级侧的在所述双离合器变速器的偶数挡位中出现的不同的共振频率进行减振。
9.用于机动车的变速器系统，其具有能与机动车发动机的发动机轴耦合的双质量飞轮，所述双质量飞轮用于对旋转振动减振，其中，所述双质量飞轮具有：能与所述发动机轴耦合的初级侧，用于导入由所述机动车发动机产生的发动机转矩；能相对于初级侧受限地扭转的次级侧，用于导出所述发动机转矩；和能与所述初级侧和所述次级侧耦合的储能元件、尤其是弓形弹簧，所述变速器系统还具有能通过双离合器与所述双质量飞轮耦合的双离合器变速器，其中，所述双离合器变速器具有用于切换奇数变速器挡位的第一变速器输入轴和用于切换偶数变速器挡位的第二变速器输入轴，并且，所述变速器系统还具有与所述双质量飞轮的次级质量耦合的、根据权利要求1至7中任一项所述的离心力摆，所述离心力摆用于不但在切换第一变速器输入轴的情况下而且在切换第二变速器输入轴的情况下对所述次级侧的转动不均匀性进行减振。
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