CN109891122A

CN109891122A - 离心力摆和驱动系统

Info

Publication number: CN109891122A
Application number: CN201780067673.0A
Authority: CN
Inventors: C·许格尔; D·施纳德尔巴赫; J-F·海德
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2019-06-14
Anticipated expiration: 2037-10-04
Also published as: CN109891122B; DE102016221576A1; WO2018082731A1; DE112017005546A5

Abstract

本发明涉及一种离心力摆和具有这种离心力摆的驱动系统，离心力摆以能围绕旋转轴线旋转的方式被支承，离心力摆包括离心力摆装置、耦合装置和摆质量，所述离心力摆装置具有摆法兰，耦合装置将摆质量与摆法兰耦合，耦合装置构造成用于将摆质量从静止位置出发通过相对于摆法兰的振角沿着摆轨引导到偏移位置，摆轨具有第一区段和至少一个第二区段，第一区段通过静止位置和第一振角限界，摆轨的第二区段通过第二振角限界，第二振角大于第一振角，摆轨在第一区段中具有第一调谐阶并且至少在第二区段的起始处具有第二调谐阶，第二调谐阶能够至少与驱动发动机的激励阶相协调，第一调谐阶与第二调谐阶不同。

Description

离心力摆和驱动系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的离心力摆和一种根据权利要求10的驱动系统。

背景技术

由US 6,450,065已知一种用于能围绕轴线旋转的轴的转速适配的消振器。

发明内容

本发明的任务是提供一种改进的离心力摆和一种改进的驱动系统。

该任务借助于根据权利要求1的离心力摆和根据权利要求10的驱动系统解决。在从属权利要求中给出有利的实施方式。

已知，能够通过以下方式提供改进的离心力摆，所述离心力摆以能围绕旋转轴线旋转的方式支承，其中，所述离心力摆包括离心力摆装置、耦合装置和摆质量，所述离心力摆装置具有摆法兰，其中，所述耦合装置将所述摆质量与所述摆法兰耦合，其中，所述耦合装置构造成将所述摆质量从静止位置出发在相对于所述摆法兰的振角上沿着摆轨引导到偏移位置，其中，摆轨具有第一区段和至少一个第二区段，其中，第一区段通过静止位置和第一振角限界，其中，摆轨的第二区段通过第二振角限界，其中，第二振角大于第一振角，其中，摆轨在第一区段中具有第一调谐阶(erste Abstimmungsordnung)并且至少在第二区段的起始处具有第二调谐阶(zweite Abstimmungsordnung)，其中，第二调谐阶能够至少与驱动发动机的激励阶相协调，其中，第一调谐阶与第二调谐阶不同。

这种构型具有以下优点：能够避免在高转速时离心力摆的耦合装置的损伤和在高转速时离心力摆对负载变化的反应。

在另一实施方式中，在第一区段中，离心力摆的第一调谐阶在振角上基本上是恒定的。

在另一实施方式中，第一振角在3°至10°的范围内，尤其是在4°至6°的范围内，和/或所述第一振角基本上为3°或5°或10°。附加地或替代地，第一振角在摆轨的最大振角的5％至15％的范围内，尤其是在所述最大振角的8％至12％的范围内。

在另一实施方式中，第一调谐阶与第二调谐阶偏离第一预限定偏差，其中，该第一预限定偏差在0.02至0.5的范围内，尤其是在0.02至0.2的范围内，特别有利地在0.02至0.1的范围内，尤其特别有利地在0.02至0.05或0.05至0.1的范围内，和/或该第一预限定偏差为0.02或0.05或0.1，和/或，其中，该第一预限定偏差大于耦合装置的制造公差。

在另一实施方式中，第二调谐阶随着增大的振角在第二区段中增大或减小或至少区段地是恒定的。

在另一实施方式中，摆轨构造成使得调谐阶在振角上是连续的，或者摆轨构造成使得该摆轨在振角上在第一区段和第二区段之间在调谐阶中具有阶跃。

在另一实施方式中，摆轨在第一振角以上在第一区段和第二区段之间具有过渡区段，其中，在该过渡区段中，第三调谐阶在振角上从第一调谐阶转变为第二调谐阶。

在另一实施方式中，摆轨在第一区段中构造成使得在预限定的转速以上，在偏移位置中的摆质量的振角小于第一振角。

在另一实施方式中，耦合装置具有耦合器件、第一导轨和第二导轨，其中，耦合器件贴靠在第一导轨和第二导轨上，其中，第一导轨和第二导轨确定摆轨，其中，在达到第二振角时，耦合器件止挡在第一导轨和/或第二导轨的端部上，或者其中，在达到第二振角时，耦合器件布置成与第一导轨的端部和/或第二导轨的端部间隔开。

在另一实施方式中，驱动系统包括驱动发动机和上述离心力摆，其中，该驱动发动机具有激励阶，其中，第一调谐阶相对于激励阶偏离第二预限定偏差，其中，第二预限定偏差在0.02至0.5的范围内，尤其是在0.02至0.2的范围内，特别有利地在0.02至0.1的范围内，尤其特别有利地在0.02至0.05或0.05至0.1的范围内，和/或第二预限定偏差为0.02或0.05，和/或，其中，第一预限定偏差与第二预限定偏差相同或不同。

附图说明

下面参考附图详细阐述本发明。在此示出：

图1驱动系统的示意图；

图2离心力摆的俯视图；和

图3离心力摆的调谐阶在振角上绘制的图表。

具体实施方式

图1示出了机动车的驱动系统1的示意图。驱动系统1包括机动车的驱动系2。驱动系2具有驱动发动机3并且优选具有传动装置4。在该实施方式中，驱动发动机3示例性地构造为内燃机。驱动系2能够在传动装置4和驱动发动机3之间具有其他组件。因此，驱动系2例如具有离合器装置5和离心力摆10。离心力摆10能够在从动侧与离合器装置5连接。离合器装置5用于能切换地中断驱动发动机3和传动装置4之间的扭矩流或用于提供传动装置4。

在该实施方式中，驱动发动机3构造为周期性工作的驱动机(例如内燃机)。在驱动系统1的运行中，驱动发动机3提供具有扭矩和转速n的驱动功率。在此，在驱动发动机3中发生与旋转运动叠加的扭转振动，该扭转振动的频率f_AN随转速n变化。驱动系统1具有离心力摆10，用于减小扭转振动。优选地，内燃机3构造为小缸的内燃机3并且具有预限定的数量的缸，其中，该数量是两个激活的缸或三个激活的缸或四个激活的缸。驱动发动机3也具有缸关闭功能(Zylinderabschaltung)，在该缸关闭功能中，现有的缸的一部分被停用并且仅由激活的缸提供驱动功率。

图2示出了图1中示出的离心力摆10的示意性俯视图。离心力摆10以能围绕旋转轴线15旋转的方式支承。在该实施方式中，离心力摆10例如具有离心力摆装置20和至少一个在周向方向上与该离心力摆装置20错开地布置的另外的离心力摆装置25。在该实施方式中，示例性地设置有四个离心力摆装置20、25。当然，离心力摆装置20、25的数量也能够不同于图1中所示的那样选择。

离心力摆装置20、25包括摆法兰30、摆质量35和耦合装置40。在该实施方式中，离心力摆装置20和另外的离心力摆装置25共享摆法兰30。也能够设想，离心力摆装置20和另外的离心力摆装置25具有不同的摆法兰30。

在该实施方式中，耦合装置40构造为滑槽引导部并且将摆质量35与摆法兰30耦合。在此，耦合装置40示例性地具有：带有构造为第一导轨的第一凹进部轮廓50的第一凹进部45；和带有构造为第二导轨的第二凹进部轮廓60的第二凹进部55；以及耦合器件65。在该实施方式中，示例性地，第一凹进部45布置在摆质量35中，并且第二凹进部55布置在摆法兰30中。第一凹进部45和第二凹进部55示例性地构造成肾形。在此，第一凹进部45示例性地径向向外地定向，使得第一凹进部45的端部布置在径向外侧并且第一凹进部45的中间区域布置在第一凹进部45的端部的径向内侧。第二凹进部55在与第一凹进部45相反的方向上径向向内地定向，其中，第二凹进部55的端部布置在径向内侧并且第二凹进部55的中间区域布置在第二凹进部55的端部的径向外侧。

第一凹进部45和第二凹进部55在轴向方向上区段地重叠并且被耦合器件65穿过。在该实施方式中，耦合器件65示例性地构造为摆滚子。

在该实施方式中，另外的离心力摆装置25构造成与离心力摆装置20相同并且具有另外的摆质量135和另外的耦合装置140。另外的耦合装置140将所述另外的摆质量135与摆法兰30耦合。另外的耦合装置140优选地构造成与耦合装置40相同。

特别有利的是，在离心力摆装置20的摆质量35和另外的摆质量135之间设置有弹簧装置180。该弹簧装置180将摆质量35与另外的摆质量135耦合。在此，弹簧装置180在周向方向上延伸，并且优选地布置在围绕旋转轴线15的圆轨上。在此，弹簧装置180能够例如构造为弓形弹簧。弹簧装置180也能够具有柱形的构型，其中，该弹簧装置180在围绕旋转轴线15的圆形轨道的切线上延伸。

在离心力摆10的运行中，离心力摆10围绕旋转轴线15旋转。在此，摆质量35通过作用到摆质量35上的离心力被径向向外牵引，从而使耦合器件65既贴靠在第一凹进部轮廓50上也贴靠在第二凹进部轮廓60上。第一凹进部轮廓50和第二凹进部轮廓60与耦合器件65的几何构型一起在几何形状上确定摆质量35的摆轨70。

摆轨70具有静止位置75。在该静止位置75中，摆质量35具有到旋转轴线15尽可能大的距离。如果摆质量35在旋转期间不被激励至摆动，则摆质量35占据静止位置75。离心力摆10表示为是转速适配的，因为离心力摆10能够在驱动发动机3的较大的转速范围上、理想地在整个转速范围上消除扭转振动。基于离心力摆10的理论是，由离心力引起摆质量35趋向于以到旋转轴线15尽可能大的距离围绕该旋转轴线15旋转。

如果扭转振动被引入到离心力摆10中，则摆质量35会从静止位置75偏移到偏移位置80中并且在此沿着摆轨70摆动。在偏移位置80中，摆质量35具有相对于静止位置75减小的、到旋转轴线15的距离。如果摆质量35从静止位置75偏移，则摆质量35相对于静止位置75具有振角α。在此，振角α越大，摆质量35到旋转轴线15的距离越小。通过最大振角α_MAX限界摆轨70。在最大振角α_MAX处，耦合器件65止挡在凹进部45、55的端部上。该止挡导致不期望的噪音产生并且还会导致耦合器件65和/或凹进部45、55的损伤。此外，在最大振角α_MAX处，摆质量35到旋转轴线15的距离在摆轨70上所有可能的位置中最小。

另外的耦合装置140将另外的摆质量135从另外的静止位置175出发沿着相对于摆法兰30的另外的振角β沿着另外的摆轨170引导。另外的摆轨170优选地构造成与摆轨70相同。这使得在引入扭转振动时两个摆质量35、135同步地摆动，使得另外的振角β与振角α相同。

离心力摆10具有与转速n成比例的固有频率f_Fk，使得能够在大的转速范围上消除具有以相同的方式与驱动发动机3的转速n成比例的频率的扭转振动。在此适用：f_Fk＝k·n。在此，k是离心力摆10的调谐阶并且n是离心力摆10的转速，离心力摆10以所述转速围绕旋转轴线15旋转。

在该实施方式中，驱动发动机3构造为四冲程内燃机。在此，基于点火顺序和工作冲程，驱动发动机3的激励阶x对应于激活的缸的数量的一半。因此，例如在没有缸关闭的四缸内燃机中，激励阶x等于2。当然，激励阶x也能够具有其他值。因此，例如在具有六个激活地接通的缸的六缸内燃机(没有缸关闭)中，激励阶x等于3。如果内燃机具有缸关闭，在该缸关闭下例如内燃机的缸的一半在缸关闭时停用，则激励阶x也相应地与所有缸都激活的状态不同。因此，例如具有三个缸的缸关闭的六缸内燃机具有x等于1.5的激励阶。

图3示出了离心力摆10的调谐阶k的在振角α上绘制的图表。

图3中相对于从静止位置75出发沿摆轨70的方向的振角α示出了调谐阶k。在该实施方式中，摆轨70在两个方向上对称地构造，使得图3中所示的图表无关于摆质量35沿摆轨70的摆动方向在两侧适用。此外，在图3中借助虚线象征性地示出驱动发动机3的激励阶x。激励阶x在振角α上是恒定的。

摆轨70具有第一区段85和至少一个第二区段90。第一区段85通过静止位置75和预限定的第一振角α₁限界。摆轨70的第二区段90通过第二振角α₂和预限定的第三振角α₃限界。在此，第一振角α₁小于第二振角α₂和第三振角α₃。第三振角α₃小于第二振角α₂。

摆轨70在第一区段85中具有第一调谐阶k1，并且摆轨70在第二区段90中具有第二调谐阶k2。在第一区段85和第二区段90中，离心力摆10的调谐阶k1、k2基本上在振角α上恒定。如图3中借助虚线所示，在第二区段90中，第二调谐阶k2也能够随着增大的振角α而增大或减小。第一调谐阶k1与第二调谐阶k2偏移第一预限定偏差Δk1。

附加地，摆轨70在第一区段85和第二区段90之间具有过渡区段91。该过渡区段91通过第一振角α₁和第三振角α₃限界。在过渡区段91中，摆轨70具有第三调谐阶k3。该第三调谐阶k3从第一调谐阶k1转变为第二调谐阶k2，使得调谐阶k在振角α上是连续的。

至少在第二区段90的起始处，即在第三振角α₃中，第一调谐阶k1与第二调谐阶k2偏移第一预限定偏差Δk1。特别有利的是，第一预限定偏差Δk1在0.02至0.5的范围内，尤其是在0.02至0.2的范围内，特别有利地在0.02至0.1的范围内，尤其特别有利地在0.02至0.05或0.05至0.1的范围内，和/或第一预限定偏差Δk1为0.02或0.05或0.1。

此外，在第一区段85中，第一调谐阶k1如下地与驱动发动机3的激励阶x相协调，使得第一调谐阶k1偏移激励阶x第二预限定偏差Δk2。在此，第二偏差Δk2能够与第一偏差Δk1相同或不同。特别有利的是，第二预限定偏差Δk2在0.02至0.5的范围内，尤其是在0.02至0.2的范围内，特别有利地在0.02至0.1的范围内，尤其特别有利地在0.02至0.05或0.05至0.1的范围内，和/或第二预限定偏差Δk2为0.02或0.05或0.1。此外，第二偏差Δk2大于耦合装置40的制造公差。

第二调谐阶k2优选优化地与激励阶x相协调。在此，第二调谐阶k2能够与激励阶x相同。第二调谐阶k2也能够如下地与激励阶x相协调，使得第二调谐阶k2偏移激励阶x第三预限定偏差Δk3。在此，有利的是，第三偏差Δk3大于耦合装置40的制造公差并且小于0.03和/或小于第一偏差和/或第二偏差Δk1、Δk2。

此外，有利的是，第一振角α₁在3°至10°的范围内，尤其是在4°至6°的范围内，和/或基本上为3°或5°或10°，和/或，其中，第一振角α₁在摆轨70的最大振角α_MAX的5％至15％的范围内，尤其是在最大振角α_MAX的8％至12％的范围内。

在该实施方式中，第二振角α₂示例性地与最大振角α_MAX一致。当然，摆轨70在第二振角α₂和最大振角α_MAX之间能够具有另外的区段，在该区段中调谐阶k选择为与第一区段和/或第二区段85、90中的调谐阶不同。

通过离心力摆10的上述构型确保在预限定的转速n以上、例如4000U/min以上的情况下引入扭转振动时，摆质量35不会或仅略微地对扭转振动做出反应，并且不会或仅略微地从静止位置75朝偏移位置80偏移。在此，第二偏差Δk2选择成使得在摆质量35的预限定的转速n以上的情况下，与在第一区段85中没有第一偏差Δk1的情况相比，振角α减小。由此以简单的方式动态地停用离心力摆装置20、25。此外，减小了离心力摆装置20、25对于在预限定转速n以上的有害负载变化的反应。尤其能够在高转速n下避免离心力摆10、尤其是耦合装置40的损伤。

在替代的实施方式中，取消了过渡区段91，使得第一振角和第三振角α₁、α₃相同。在这种情况下，摆轨70在第一振角和第三振角α₁、α₃中的调谐阶k中具有阶跃并且不是连续的。

尽管已经详细地通过优选实施例进一步描述和说明了本发明，但本发明并不局限于公开的实施例并且本领域技术人员能够由此引出其他变型方案而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1 驱动系统

2 驱动系

3 驱动发动机

4 传动装置

5 离合器装置

10 离心力摆

15 旋转轴线

20 离心力摆装置

25 另外的离心力摆装置

30 摆法兰

35 摆质量

40 耦合装置

45 第一凹进部

50 第一凹进部轮廓

55 第二凹进部

60 第二凹进部轮廓

65 耦合器件

70 摆轨

75 静止位置

80 偏移位置

85 第一区段

90 第二区段

91 过渡区段

135 另外的摆质量

140 另外的耦合装置

170 另外的摆轨

175 另外的静止位置

180 弹簧装置

α 振角

α₁ 第一振角

α₂ 第二振角

α₃ 第三振角

α_MAX 最大振角

β 另外的振角

x 激励阶

k 调谐阶

k1 第一调谐阶

k2 第二调谐阶

k3 第三调谐阶

n 转速

Δk1 第一偏差

Δk2 第二偏差

Δk3 第三偏差。

Claims

1.一种离心力摆(10)，所述离心力摆以能围绕旋转轴线(15)旋转的方式支承，

-其中，所述离心力摆(10)包括离心力摆装置(20、25)、耦合装置(40)和摆质量(35)，所述离心力摆装置具有摆法兰(30)，

-其中，所述耦合装置(40)将所述摆质量(35)与所述摆法兰(30)耦合，

-其中，所述耦合装置(40)构造成用于将所述摆质量(35)从静止位置(75)出发在相对于所述摆法兰(30)的振角(α)上沿着摆轨(70)引导到偏移位置(80)

-其中，所述摆轨(70)具有第一区段(85)和至少一个第二区段(90)，

-其中，所述第一区段(85)通过所述静止位置(75)和第一振角(α₁)限界，

-其中，所述摆轨(70)的第二区段(90)通过第二振角(α₂)限界，

-其中，所述第二振角(α₂)大于所述第一振角(α₁)，

-其中，所述摆轨(70)在所述第一区段(85)中具有第一调谐阶(k1)并且至少在所述第二区段(90)的起始处具有第二调谐阶(k2)，

-其中，所述第二调谐阶(k2)能够至少与驱动发动机(3)的激励阶(x)相协调，

-其中，所述第一调谐阶(k1)与所述第二调谐阶(k2)不同。

2.根据权利要求1所述的离心力摆(10)，

-其中，在所述第一区段(85)中，所述离心力摆(10)的第一调谐阶(k1)在所述振角(α)上基本上是恒定的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的离心力摆(10)，

-其中，所述第一振角(α₁)在3°至10°的范围内，尤其是在4°至6°的范围内，和/或基本上为3°或5°或10°，

-和/或

-其中，所述第一振角(α₁)在所述摆轨(70)的最大振角(α_MAX)的5％至15％的范围内，尤其是在所述最大振角(α_MAX)的8％至12％的范围内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的离心力摆(10)，

-其中，所述第一调谐阶(k1)与所述第二调谐阶(k2)偏移第一预限定偏差(Δk1)，

-其中，所述第一预限定偏差(Δk1)在0.02至0.5的范围内，尤其是在0.02至0.2的范围内，特别有利地在0.02至0.1的范围内，尤其特别有利地在0.02至0.05或0.05至0.1的范围内，和/或所述第一预限定偏差(Δk1)为0.02或0.05或0.1，

-和/或，其中，所述第一预限定偏差(Δk1)大于所述耦合装置(40)的制造公差。

5.根据前述权利要求中任一项所述的离心力摆(10)，

-其中，所述第二调谐阶(k2)随着振角(α)的增大而在所述第二区段(90)中增大或减小或至少区段地恒定。

6.根据前述权利要求中任一项所述的离心力摆(10)，

-其中，所述摆轨(70)构造成使得所述调谐阶(k)在所述振角(α)上是连续的，

-或者

-其中，所述摆轨(70)构造成使得该摆轨(70)在所述振角(α)上在所述第一区段(85)和所述第二区段(90)之间在调谐阶(k)中具有阶跃。

7.根据前述权利要求中任一项所述的离心力摆(10)，

-其中，所述摆轨(70)在所述第一振角(α₁)以上在所述第一区段(85)和所述第二区段(90)之间具有过渡区段(91)，

-其中，在所述过渡区段(91)中，第三调谐阶(k3)在所述振角(α)上从所述第一调谐阶(k1)转变为所述第二调谐阶(k2)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的离心力摆(10)，

-其中，所述摆轨(70)在所述第一区段(85)中构造成使得在预限定的转速(n)以上，在所述偏移位置(80)中的摆质量(35)的振角(α)小于所述第一振角(α₁)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的离心力摆(10)，

-其中，所述耦合装置(40)具有耦合器件(65)、第一导轨(50)和第二导轨(60)，

-其中，所述耦合装置(65)贴靠在所述第一导轨(50)和所述第二导轨(60)上，

-其中，所述第一导轨(50)和所述第二导轨(60)确定所述摆轨(70)，

-其中，在达到所述第二振角(α₂)时，所述耦合器件(65)止挡在所述第一导轨(50)和/或所述第二导轨(60)的端部上，

-或者其中，在达到所述第二振角(α₂)时，所述耦合器件(65)布置成与所述第一导轨(50)的端部和/或所述第二导轨(60)的端部间隔开。

10.一种驱动系统(1)，其具有驱动发动机(3)、优选内燃机，并且具有根据前述权利要求中任一项所述的离心力摆(10)，

-其中，所述驱动发动机(3)具有激励阶(x)，

-其中，第一调谐阶(k1)相对于所述激励阶(x)偏离第二预限定偏差(Δk2)，

-其中，所述第二预限定偏差(Δk2)在0.02至0.5的范围内，尤其是在0.02至0.2的范围内，特别有利地在0.02至0.1的范围内，尤其特别有利地在0.02至0.05或0.05至0.1的范围内，和/或所述第二预限定偏差(Δk2)为0.02或0.05，

-和/或

-其中，所述第一预限定偏差(Δk1)与所述第二预限定偏差(Δk2)相同或不同。