CN110486417B - 机动车发动机和扭振减振器的应用 - Google Patents

机动车发动机和扭振减振器的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动机动车的机动车发动机(10)，其具有：能够由燃烧缸驱动的曲轴(16)，用于将燃烧缸的活塞(14)的线性运动转变为旋转运动；用于覆盖燃烧缸和曲轴(16)的一部分的曲轴壳体(12)；和布置在曲轴壳体(12)内部并且与曲轴(16)耦合的扭振减振器(32)，用于阻尼曲轴(16)的扭振，其中，扭振减振器(32)构型为辐条式消振器。通过将构型为辐条式消振器的扭振减振器(32)布置在曲轴壳体(12)的内部，能够以最小的轴向安装空间需求实现在整个使用寿命期间的良好减振效果，从而能够实现在机动车的驱动系中节省安装空间地阻尼扭振。

Description

机动车发动机和扭振减振器的应用
技术领域
本发明涉及一种机动车发动机，借助于该机动车发动机能够驱动机动车。本发明还涉及一种扭振减振器的应用，该扭振减振器用于阻尼在机动车发动机中产生的扭振。
背景技术
由US 5,231,893 A已知，通过橡胶弹性的元件将用于皮带传动的皮带轮附接在曲轴的从曲轴壳体中突出的端部上，从而能够阻尼曲轴的扭振。
持续存在以节省安装空间的方式阻尼机动车的驱动系中的扭振的需求。
发明内容
本发明的任务是提出下述措施，所述措施能够实现节省安装空间地阻尼机动车的驱动系中的扭振。
根据本发明，该任务通过具有本发明的特征的机动车发动机和具有本发明的特征的应用解决。在从属权利要求和下面的说明中给出本发明的优选构型，所述优选构型能够分别单独地或组合地呈现本发明的一个方面。
根据本发明设置有用于驱动机动车的机动车发动机，其具有：能够由燃烧缸驱动的曲轴，用于将燃烧缸的活塞的线性运动转变为旋转运动；用于覆盖燃烧缸和曲轴的一部分的曲轴壳体；和布置在曲轴壳体内部且与曲轴耦合的扭振减振器，用于阻尼曲轴的扭振，其中，该扭振减振器构型为辐条式消振器。
所述辐条式消振器尤其能够如DE 10 2015 213 653 A1中所说明的那样构造和扩展，参考所述文献内容作为本发明的一部分。该辐条式消振器的特征在于，所述辐条式消振器能够以在轴向方向上非常小的安装空间需求借助于辐条、尤其由金属材料制造的辐条引入与扭振相反地定向的回位力矩，以便由此缓冲扭振。橡胶弹性的材料能够被避免，该材料在寿命期间会易于变脆并且其弹性特性极度依赖于温度。该构型为辐条式消振器的扭振减振器尤其能够具有基本上由钢制造的构件，所述构件在整个使用寿命期间和在大的温度范围内具有基本上恒定的材料特性，从而使得所述扭振减振器在整个使用寿命期间和在大的温度范围内具有基本上恒定的材料性能。与具有橡胶弹性的元件的减振器相比，所述扭振减振器能够在整个使用寿命期间提供更好的减振性能。
由于构型为辐条式消振器的扭振减振器的(相比于具有橡胶弹性的元件的扭振减振器)更高的耐温性，所述扭振减振器能够设置在机动车发动机的曲轴壳体的内部，并且尤其能够直接与曲轴连接。在此，利用以下知识：由于机动车发动机的两个接连的燃烧缸的轴向距离，在曲轴的相应的曲轴曲柄之间的轴向距离能够是足够大地用于设置构型为辐条式消振器的扭振减振器。由此，该扭振减振器能够基本上安装空间中性地设置在曲轴壳体的内部。在曲轴壳体内部能够容易地为扭振减振器找到轴向安装空间，在该轴向安装空间中，扭振减振器能够以任何情况下都非常小的轴向安装空间需求与曲轴耦合。因为在曲轴壳体内部中无论如何都设置有相应地大的径向安装空间用于曲轴的环绕的曲轴曲柄，所以对于构型为辐条式消振器的扭振减振器存在足够大的径向安装空间，以便能够提供在足够大的频率范围内的良好的扭振减振。能够节省原本设置在曲轴壳体外部的扭振减振器，从而能够相应地减少机动车发动机和机动车变速器之间的轴向安装空间需求。由此能够减少借助于机动车发动机所实现的驱动系安装空间需求。通过将构型为辐条式消振器的扭振减振器布置在曲轴壳体的内部，能够在最小化轴向安装空间需求的情况下在整个使用寿命期间实现良好的减振效果，从而能够实现节省安装空间地阻尼机动车的驱动系中的扭振。
尤其该扭振减振器具有：用于与曲轴耦合的毂；相对于所述毂能够受限地扭转的消振器质量；和多个与该毂且与该消振器质量连接的、尤其由钢制造的辐条，其中，尤其所述辐条基本上在径向方向上延伸并且构型成在周向方向上和/或在切线方向上能弹性地退让。通过将扭振减振器构型为辐条式消振器实现了该扭振减振器的特别小的安装空间需求，其中，同时避免了橡胶弹性的构件。因此，该扭振减振器在整个使用寿命期间和在大的温度范围内具有恒定的且良好的减振效果。所述毂、所述消振器质量和所述辐条能够例如构型为独立的彼此连接的构件，例如在DE 10 2015 213653A1的图1中所示的那样，或者能够一件式地构型，例如在DE 10 2015213 653A1的图6中所示的那样。
优选地，消振器质量借助轴向的弹簧力压向摩擦盘，其中，由辐条和/或盘形弹簧施加所述弹簧力，其中，尤其所述盘形弹簧具有用于在所述毂上进行对中的对中凸缘。替代地，摩擦盘与消振器质量抗扭转地连接并且借助弹簧力压向所述毂。所述毂、所述消振器质量和所述辐条构成质量弹簧系统，该质量弹簧系统能够在特定的频率范围内阻尼由机动车发动机产生的驱动功率的转速中的和扭矩中的转动不均匀性。在此，毂和/或消振器质量的惯性力矩以及辐条的弹簧特性曲线能够选择为使得能够阻尼在机动车发动机的占主导的发动机阶次(Motorordnung)的频率范围内的振动。借助于摩擦盘能够施加已知的带有摩擦的减振，该减振能够阻尼由共振引起的扭振的加强。为此，这已经能够足以使辐条对应地成型为盘形弹簧，使得辐条能够提供轴向的弹簧力。附加地或替代地，能够设置有盘形弹簧、尤其是在毂上对中的盘形弹簧，以便施加轴向的弹簧力。借助于间隔套筒、阶级铆钉和/或螺旋连接，盘形弹簧能够定位成与所述毂轴向间隔开，使得盘形弹簧的由此预先给定的预紧力引起所希望的轴向力。
特别优选地，设置有与毂抗扭转地连接的止挡法兰，用于限制消振器质量的最大振动角，其中，尤其该止挡法兰具有在轴向方向上突出的止挡凸肩，用于切向止挡在消振器质量上。通过所述止挡法兰能够限制消振器质量相对于毂的例如由共振效应引起的过大偏转。由此能够避免辐条的过大负载，所述过大负载可能会导致辐条的塑性变形。
尤其扭振减振器具有多个在轴向方向上组式(paketartig)堆叠的辐条式消振器。由此能够在扭振减振器的紧凑结构中使用由曲轴提供的用于扭振减振的轴向安装空间。在此，多个辐条式消振器能够基本上相同地构型，以便强化特定频率范围内的减振效果。附加地或替代地能够设置至少两个辐条式消振器用于不同的频率范围，使得扭振减振器能够在多个频率范围内减振，所述频率范围尤其属于不同的发动机阶次。
优选地，在曲轴壳体中构造有具有机油的油池，其中，扭振减振器部分地浸入到该油池的机油中。由此能够自动地借助机油润滑扭振减振器，从而能够避免或至少降低由摩擦引起的磨损。由此能够省去主动注油装置。在此，利用以下知识：构型为辐条式消振器的扭振减振器具有在径向方向上相对大的延伸部，所述延伸部尤其超出优选地在曲轴曲柄的区域中的曲轴的径向延伸部，从而使得曲轴不一定浸入到油池中的机油中，但是扭振减振器浸入到油池中的机油中。油池尤其通过油盆构造，所述油盆构造为独立于其余的曲轴壳体的构件。
特别优选地，在曲轴壳体中通过分隔壁隔出链壳体，其中，在链壳体中设置有与曲轴耦合的链轮，该链轮尤其用于驱动凸轮轴或平衡轴，其中，扭振减振器布置在链壳体内部或链壳体外部。通过该分隔壁将链壳体尤其与包含机油的在其余的曲轴壳体中的油池分隔开。在此，将曲轴穿过分隔壁中的开口引入到链壳体中，尤其例如借助于径向轴密封环密封所述开口。尤其如果在曲轴的从链壳体突出地指向的、从曲轴壳体突出的端部上设置有飞轮，则能够在曲轴的从飞轮突出地指向的端部处存在扭振减振器的最大的还原势能(Reduktionspotential)。通过将扭振减振器布置在链壳体中能够在特别大的程度上实现所述还原势能。在此，扭振减振器能够在链轮的从分隔壁突出地指向的轴侧旁和曲轴壳体的内侧旁或在分隔壁与链轮的指向分隔壁的轴侧之间与曲轴连接。
尤其只在一个轴侧上从曲轴壳体引出所述曲轴，其中，扭振减振器在曲轴壳体中耦接在曲轴的自由端部上。尤其如果在曲轴的沿力流方向从机动车变速器突出地指向的端部上未设置或省去了皮带传动装置，例如其方式是机动车的辅助设备是电式地并且不是机械式地通过皮带传动装置驱动，则曲轴的布置在曲轴壳体内部的自由端部能够用于附接扭振减振器。为此，曲轴能够与设置在曲轴壳体内部的曲轴轴承略微突出，以便固定扭振减振器和必要时固定链轮，该链轮尤其用于驱动凸轮轴或平衡轴。由此，扭振减振器能够布置在具有最大还原势能的区域中。
优选曲轴在曲轴壳体外部与飞轮抗扭转地连接，其中，该飞轮构成电机的转子。在此，飞轮能够在力流方向上设置在曲轴壳体的从机动车变速器的突出地指向的轴侧上或指向机动车变速器的轴侧上。电机的转子能够紧实地实施成使得所述转子能够同时用作机动车发动机的飞轮。在此，扭振减振器以尽可能远地偏离飞轮的方式定位在曲轴壳体内部。由此，飞轮的惯性质量为一方面和扭振减振器的减振能力为另一方面有助于扭振减振，而不会相互干扰。
本发明还涉及一种构型为辐条式消振器的扭振减振器在机动车发动机的曲轴壳体内部的应用，用于阻尼在曲轴壳体中被驱动的曲轴的扭振。在此，该应用和扭振减振器尤其能够如上根据所述机动车发动机所说明的那样构造和扩展。通过将构型为辐条式消振器的扭振减振器布置在曲轴壳体的内部能够在最小化轴向安装空间需求的情况下在整个使用寿命期间实现良好的减振效果，从而能够实现节省安装空间地阻尼机动车的驱动系中的扭振。
附图说明
以下参照附图根据优选实施例示例性地阐明本发明，其中，以下所示出的特征不但能够分别单独地而且能够组合地呈现本发明的一个方面。其示出了：
图1：机动车发动机的第一实施方式的示意性原理示图，
图2：机动车发动机的第二实施方式的示意性原理示图，和
图3：机动车发动机的第三实施方式的示意性原理示图。
具体实施方式
图1中所示的机动车发动机10具有曲轴壳体12，在该曲轴壳体中设置有由活塞14驱动的曲轴16。在曲轴壳体12中构造有油池18，在该油池中设有机油20。曲轴16在变速器侧从曲轴壳体12中突出并且在曲轴壳体12外部与飞轮22连接。曲轴16在对置的轴侧上也从曲轴壳体12中突出，在那里曲轴16在曲轴壳体12外部通过皮带轮24与设置用于驱动辅助设备的皮带传动装置耦合。在曲轴壳体12内部设置有处于曲轴16的径向平面中的分隔壁26，通过该分隔壁将链壳体28隔出，机油不会到达该链壳体中。在链壳体28中设置有链轮30，该链轮3能够通过链传动装置例如驱动凸轮轴或平衡轴。在此，原则上能够将链传动装置的链从链壳体28中引出并因而也从曲轴壳体12中引出。
在图1中所示的实施例中，在轴向方向上在机动车发动机10的燃烧缸的活塞和分隔壁之间，构型为辐条式消振器的扭振减振器32直接与曲轴16抗扭转地连接。扭振减振器32设置在链壳体28外部并且能够浸入到机油20中。在此，扭振减振器32在轴向上距离飞轮22相对远离地定位。
在机动车发动机10的在图2中所示的实施方式中，与机动车发动机10的在图1中所示的实施方式相比取消了具有皮带轮24的皮带传动装置，使得不需要在链壳体28的区域中从曲轴壳体12中引出曲轴16。替代于此地，曲轴16的保留在曲轴壳体12中的端部能够支承在曲轴壳体12内部。这尤其适合以下情况：飞轮22同时构造为电机的转子并且由该电机驱动辅助设备，从而能够省去皮带传动装置。
在机动车发动机10的在图3中所示的实施方式中，与机动车发动机10的在图1中所示的实施方式相比扭振减振器32与飞轮22在轴向上还要间隔更远，其方式是该扭振减振器32布置在链壳体28的内部。在此，扭振减振器32布置在分隔壁26和链轮30之间。但可行的是，扭振减振器32能够在曲轴壳体12内部布置在链轮30和皮带轮24之间，以便使扭振减振器32与飞轮22还要间隔更远。
附图标记列表
10机动车发动机
12曲轴壳体
14活塞
16曲轴
18油池
20机油
22飞轮
24皮带轮
26分隔壁
28链壳体
30链轮
32扭振减振器。

Claims (11)

1.一种用于驱动机动车的机动车发动机，其具有：
-能够由燃烧缸驱动的曲轴(16)，用于将所述燃烧缸的活塞(14)的线性运动转变为旋转运动，
-用于覆盖所述燃烧缸和所述曲轴(16)的一部分的曲轴壳体(12)，和
-布置在所述曲轴壳体(12)内部且与所述曲轴(16)耦合的扭振减振器(32)，用于阻尼所述曲轴(16)的扭振，
其中，所述扭振减振器(32)构型为辐条式消振器；
所述扭振减振器(32)具有：用于与所述曲轴(16)耦合的毂；相对于所述毂以能受限的方式扭转的消振器质量；和多个与所述毂并且与所述消振器质量连接的、由钢制造的辐条，其中，所述辐条基本上在径向方向上延伸并且构型成能够在周向方向上和/或在切线方向上弹性地退让。
2.根据权利要求1所述的机动车发动机，其特征在于，所述消振器质量借助轴向的弹簧力压向摩擦盘，其中，由所述辐条和/或盘形弹簧施加所述弹簧力，其中，所述盘形弹簧具有用于在所述毂上进行对中的对中凸缘。
3.根据权利要求1所述的机动车发动机，其特征在于，设置有与所述毂抗扭转地连接的止挡法兰，用于限制所述消振器质量的最大振动角。
4.根据权利要求3所述的机动车发动机，其特征在于，所述止挡法兰具有在轴向方向上突出的止挡凸肩，用于切向止挡在所述消振器质量上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车发动机，其特征在于，所述扭振减振器(32)具有多个在轴向方向上组式堆叠的辐条式消振器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车发动机，其特征在于，在所述曲轴壳体(12)中构造有具有机油(20)的油池(18)，其中，所述扭振减振器(32)部分地浸入到所述油池(18)的机油(20)中。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车发动机，其特征在于，在所述曲轴壳体(12)中通过分隔壁(26)隔出链壳体(28)，其中，在所述链壳体(28)中设置有与所述曲轴(16)耦合的链轮(30)。
8.根据权利要求7所述的机动车发动机，其特征在于，所述链轮用于驱动凸轮轴或平衡轴，其中，所述扭振减振器(32)布置在所述链壳体(28)内部或所述链壳体(28)外部。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车发动机，其特征在于，所述曲轴(16)仅在一个轴侧从所述曲轴壳体(12)中引出，其中，所述扭振减振器(32)在所述曲轴壳体(12)中耦接在所述曲轴(16)的自由端部上。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车发动机，其特征在于，所述曲轴(16)在所述曲轴壳体(12)外部与飞轮(22)抗扭转地连接，其中，所述飞轮(22)构成电机的转子。
11.一种构型为辐条式消振器的扭振减振器(32)在机动车发动机的曲轴壳体(12)内部的应用，所述扭振减振器(32)用于与所述曲轴耦合，并阻尼在所述曲轴壳体(12)中被驱动的曲轴(16)的扭振，具有：用于与所述曲轴(16)耦合的毂；相对于所述毂以能受限的方式扭转的消振器质量；和多个与所述毂并且与所述消振器质量连接的、由钢制造的辐条，其中，所述辐条基本上在径向方向上延伸并且构型成能够在周向方向上和/或在切线方向上弹性地退让。
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