CN110500382A - 双质量飞轮及该类型的双质量飞轮的使用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于机动车辆的传动系的双质量飞轮，该双质量飞轮具有至少两个飞轮质量，该至少两个飞轮质量抵抗弹簧负载装置的弹簧力围绕双质量飞轮的公共旋转轴线可相互限制地旋转，其中‑弹簧负载装置包括至少一个指形杠杆臂，该杠杆臂安装在第一飞轮质量上，并且相距公共旋转轴线一定距离地伸展，‑为每个指形杠杆臂分配围绕旋转轴线可旋转地被安装的滚轮，该滚轮在杠杆臂的背离公共旋转轴线的外表面和第二飞轮质量的面向公共旋转轴线的内圆周表面之间布置并夹紧，并且‑该外表面和该内圆周表面形成轨道，在第一飞轮质量和第二飞轮质量彼此相对旋转时，滚轮在该轨道上滚动。

Description

双质量飞轮及该类型的双质量飞轮的使用

技术领域

本发明涉及一种尤其用于机动车辆的传动系的双质量飞轮，该双质量飞轮具有至少两个飞轮质量，该至少两个飞轮质量抵抗弹簧负载装置的弹簧力围绕双质量飞轮的公共旋转轴线可相互限制地旋转，其中

-弹簧负载装置包括至少一个指形杠杆臂，该杠杆臂安装在第一飞轮质量上，并且相距公共旋转轴线一定距离伸展，

-为每个指形杠杆臂分配围绕旋转轴线可旋转地被安装的滚轮，该滚轮在杠杆臂的背离公共旋转轴线的外表面和第二飞轮质量的面向公共旋转轴线的内圆周表面之间布置并夹紧，并且

-该外表面和该内圆周表面形成轨道，在第一飞轮质量和第二飞轮质量彼此相对旋转时，滚轮在该轨道上滚动。

此外，本发明涉及这类离心力摆装置的使用。

背景技术

振动在机动车辆和内燃发动机的构造和设计中变得越来越重要。以曲柄机构或曲轴的示例将更详细地解释振动现象。

曲轴连同与其连接的传动机构部件构成振动系统。曲轴通过随时间变化的旋转力激励扭转振动，该旋转力通过铰接在各个曲柄销上的连杆引入曲轴。曲轴的扭转振动导致通过结构声辐射引起的噪声以及通过在车身和内燃发动机中的结构噪声引起的噪声。当曲轴在固有频率范围内被激励时，这会导致高的扭转振动幅度，甚至可能导致疲劳失效。后者(即疲劳失效)表明振动也在构件的强度方面起作用。

曲轴的扭转振动导致内燃发动机的转速波动，并且还通过传动控制或凸轮轴驱动传递到凸轮轴，其中凸轮轴本身也是振动系统，并且能够激励其它系统(特别是另一个气门机构)振动。通过由曲轴驱动的牵引机构驱动器将振动引入其它辅助设备同样是可能的。此外，曲轴的振动被引入到传动系中，通过传动系可以完成向变速箱以及驱动轴的继续传递以及到车辆的轮胎的传递。

为了减小转速波动，常规地通过在曲轴上布置飞轮来增加振动系统的质量。由于质量较大，系统惯性增加。曲轴的旋转运动变得更加均匀。

如果飞轮(通常安装在曲轴的一侧并通过离合器连接到变速器的另一侧)设计为双质量飞轮，则飞轮还具有减少离合器和变速箱之间的扭转振动的减振器的功能。

双质量飞轮例如在德国公开说明书DE 102010 054303 A1被描述并且是本发明的主题。

根据DE 102010054303 A1，每个指形杠杆臂具有两个彼此成角度布置的腿部并且通过螺栓连接可枢转地并且相距飞轮质量的公共旋转轴线一定距离地安装在第一飞轮上。每个指形杠杆臂由弹簧负载装置的压缩弹簧施加力，其中压缩弹簧一方面支撑在第一飞轮质量上，另一方面支撑在杠杆臂的面向公共旋转轴线的内侧上。在杠杆臂的从公共旋转轴线背离的外表面和第二飞轮质量的面向公共旋转轴线的内圆周表面之间布置和夹紧可旋转地安装的滚轮。杠杆臂的外表面和第二飞轮质量的内圆周表面形成轨道，当第一飞轮质量和第二飞轮质量彼此相对旋转时，滚轮在该轨道上滚动。

为了抑制曲轴或传动系的扭转振动，还可以提供旋转振动阻尼器，即扭转减振器。由于减振器质量相对于曲轴的相对运动，通过摩擦功减小了一部分旋转振动能量。

越来越频繁地使用所谓的离心力摆装置作为扭转减振器，它们的不在动力流中的摆质量在受到激励时会抵抗激励振动而移动，并且以此导致振动的消逝或阻尼。在传统的阻尼器或吸收器中，这种效果仅在某一频率(即吸收器的共振频率)下发生。然而，对于离心力摆装置(在该装置中恢复力主要通过作用在摆质量上的离心力确定)涉及速度自适应吸收器，其固有频率随速度而变化，因为离心力取决于速度。借助于离心力摆装置可以因此消除固定的激励的秩序而不仅仅是固定的频率。这尤其在内燃发动机中具有优点，在内燃发动机中离心力摆装置可以适应任何激励秩序并且优选地离心力摆装置完全消逝振动。

德国公开说明书DE 102006028556 A1描述了在机动车辆的传动系中布置且有效的此类型离心力摆装置，该离心力摆装置用于吸收或阻尼传动系中的旋转振动。德国公开说明书DE 102011105029 A1描述了另一种离心力摆装置。

DE 102006028556 A1的离心力摆装置具有围绕旋转轴线可旋转的摆质量承载件和至少一个摆质量对，所述摆质量对包括布置在摆质量承载件上并且彼此相对地布置并且相距旋转轴线一定距离的两个摆质量。摆质量可移动地与摆质量承载件连接(即运动耦合)，其中摆质量具有弧形凹槽，在该凹槽中在摆质量承载件上安装和引导滚轮。弧形凹槽形成滚轮的轨道，并提供摆质量的移动。

在内燃发动机停止运转或静止的摆质量承载件的情况下，摆质量可以处于它们形成不平衡的位置。这出现的问题尤其是摆质量承载件再次旋转时(例如在启动内燃发动机时)，并且摆质量必须在其启动过程中(在引入旋转运动时)才摆动至工作位置。结果是增加的噪音排放连同摆质量轴承(特别是轴承销)的高负荷。增加的磨损是启动或摆动摆质量的另一个不利影响。

不仅在启动或重启内燃发动机时，而且在停止发动机时，摆质量都会发生不受控制的运动。当低于一定速度时，摆质量的重力超过了由于旋转的摆质量承载件而作用在摆质量上的离心力，使得摆质量的运动在很大程度上由重力确定。结果又是咔嗒声或增加的噪音排放。摆质量轴承或滚轮销的相关高负载导致磨损增加。

在这种情况下应该注意的是，内燃发动机的启动或重启次数增加，因为用于车辆的停止和运行操作的现代概念(也称为启动/停止模式)关闭发动机而不是空转它以在没有瞬时动力需求时减少燃料消耗。

由于上述原因，已经开发了这样的构思，利用该构思可以在启动或停止内燃发动机时至少限制或约束摆质量的不受控制的运动。

德国公开说明书DE 102014224329 A1描述了实现这种构思的离心力摆装置，根据该说明书在摆质量的径向之外为摆质量提供取决于离心力的有效锁定装置，该摆质量被摆质量承载件可移动地容纳。

发明内容

鉴于上述背景，本发明的目的是提供一种根据权利要求1的前序部分所述的双质量飞轮，其相对于现有技术进一步改进。

本发明的另一个子目的是示出这种双质量飞轮的使用。

第一子目的通过尤其用于机动车辆的传动系的双质量飞轮解决，该双质量飞轮具有至少两个飞轮质量，该至少两个飞轮质量抵抗弹簧负载装置的弹簧力围绕双质量飞轮的公共旋转轴线可相互限制地旋转，其中

-弹簧负载装置包括至少一个指形杠杆臂，该杠杆臂安装在第一飞轮质量上，并且相距公共旋转轴线一定距离伸展，

-为每个指形杠杆臂分配围绕旋转轴线可旋转地被安装的滚轮，该滚轮在杠杆臂的背离公共旋转轴线的外表面和第二飞轮质量的面向公共旋转轴线的内圆周表面之间布置并夹紧，并且

-该外表面和该内圆周表面形成轨道，在第一飞轮质量和第二飞轮质量彼此相对旋转时，滚轮在该轨道上滚动，

并且其特征在于，滚轮配有偏心质量，其中偏心质量是具有重心的重物，该重心与滚轮的旋转轴线有距离。

根据本发明，分配给双质量飞轮的指形杠杆臂的滚轮配有偏心质量，也就是说设置有重量，该重量相对于滚轮的旋转轴线偏心地放置或布置。

如果第一飞轮质量和第二飞轮质量例如由于内燃发动机的曲轴的转速变化或转速波动彼此相对旋转，则偏心质量由于随后滚动的滚轮而被设置进入转动(即偏心并旋转)，并且转动至一侧或另一侧。偏心质量在受到激励振动而激励时移动并以这种方式起阻尼作用。

偏心质量类似于离心力摆装置的摆质量起作用，以如下方式，通过偏心质量的移位阻尼由于移位触发的转速波动。

与一些离心力摆装置的摆质量不同，偏心质量不会发生任何不受控制的运动，这类不受控制的运动会导致咔嗒声或增加噪音并且致使更高的磨损。

根据本发明的构想适用于已经在市场上出售的双质量飞轮，即用于对于现有技术中描述的传统的双质量飞轮的改进，在某种意义上说，只需要进行轻微的结构变化，其中涉及提供偏心质量。

利用根据本发明的双质量飞轮，实现了本发明的第一个目的，即提供的双质量飞轮，其相对于现有技术进一步改进。

结合从属权利要求讨论双质量飞轮的其它有利实施例。

在双质量飞轮的实施例中弹簧负载装置包括两个指形杠杆臂是有利的。

利用一个以上的指形杠杆臂，即利用两个或更多个指形杠杆臂，可以实现双质量飞轮的特定对称性，这种特定对称性在仅提供一个指形杠杆臂时不能实现。

上述类型的对称性确保了双质量飞轮的更均匀的重量分布，其中尤其可以避免形成不平衡。此外，在双质量飞轮中或其上作用或施加的力方面具有优势。结果是更有利的力分布。

因此，由于上述原因，在双质量飞轮的实施例中弹簧负载装置包括三个指形杠杆臂或四个指形杠杆臂是有利的，必要时还提供五个或六个指形杠杆臂。

在双质量飞轮的实施例中至少一个指形杠杆臂固定地连接到第一飞轮质量是有利的。然后，至少一个杠杆臂不可移动地连接到第一飞轮质量。为了仍然形成弹簧作用并且所分配的滚轮能够被夹紧或施加力，指形杠杆臂必须是可弹性变形的，优选地是以在一侧被夹紧或偏置的弯曲弹簧或板簧的形式。可有可无的或常规的附加弹簧不再是必需的，该附加弹簧支撑在第一飞轮质量上并且在滚轮的方向上对杠杆臂施加力。杠杆臂本身在本实施例中形成弹簧负载装置的弹簧或形成弹簧负载装置。

在这种情况下，在双质量飞轮的实施例中至少一个指形杠杆臂使用公共支撑环连接到第一飞轮质量是有利的。

在这种情况下，多个杠杆臂可以整体地连接到公共支撑环，使得所提供的杠杆臂和支撑环形成整体部件。后者(整体部件)尤其导致部件数量的减少并且便于双质量飞轮的组装。

在如上文中已经提到的双质量飞轮的实施例中至少一个指形杠杆臂设计为在一侧固定的弯曲弹簧是有利的。

原则上，在双质量飞轮的实施例中至少一个指形杠杆臂以正切的方式相距公共旋转轴线一定距离地伸展是有利的。

在双质量飞轮的实施例中至少一个指形杠杆臂可移动地且可枢转地安装在第一飞轮质量上也可以是有利的，其中为每个杠杆臂分配弹簧负载装置的压缩弹簧，该压缩弹簧在所分配的滚轮的方向上对杠杆臂施加力。

在这种情况下，在双质量飞轮的实施例中压缩弹簧一方面支撑在第一飞轮质量上，另一方面支撑在所分配的杠杆臂上是有利的。

在双质量飞轮的实施例中偏心质量设计为半圆形的是有利的。偏心质量相对于滚轮的旋转轴线形成不平衡，可以由与曲轴上的平衡配重相似的形状形成，这是为了平衡旋转质量或惯性力而提供的。

在此，偏心质量并不必须是半圆形的，但通常可以具有圆形段的形状。

因此，在双质量飞轮的实施例中偏心质量为镰刀形的也是有利的。

在双质量飞轮的实施例中偏心质量以旋转固定的方式连接到滚轮上是有利的。然后，偏心质量不是可移动地连接到滚轮上，而是刚性地固定到滚轮上并且与滚轮运动耦合，其中偏心质量收到滚动的滚轮的约束，即受到其控制。

本发明所基于的第二子目的，即指明前述类型的双质量飞轮的使用，是通过将双质量飞轮用于机动车辆的传动系中来实现的。

在实施例中第一飞轮质量与内燃发动机的曲轴相连接是有利的。随后，第一飞轮质量充当主飞轮质量，即作为输入部件。

同样有利的是，在实施例中第二飞轮质量与机动车辆的传动系的变速器连接。随后，第二飞轮质量充当副飞轮质量，即作为输出部件。

附图说明

在下文中，将通过实施例并根据图1、图2和图3更详细地描述本发明。在图中：

图1以侧视图示意性地示出了双质量飞轮的第一实施例的片段，该双质量飞轮具有位于中间位置的偏心质量；

图2示出了图1中所示的双质量飞轮的实施例的示意性侧视图，该双质量飞轮具有位于第一偏转位置的偏心质量；和

图3示出了图1中所示的双质量飞轮的实施例的示意性侧视图，该双质量飞轮位于第二偏转位置的偏心质量。

具体实施方式

图1以侧视图示意性地示出了双质量飞轮1的第一实施例的片段，该双质量飞轮具有位于中间位置的偏心质量8。

双质量飞轮1具有两个飞轮质量4、5，该至少两个飞轮质量4、5围绕公共旋转轴线2可相互限制地旋转，其中旋转运动抵抗或抵消弹簧负载装置3的弹簧力。

弹簧负载装置3包括前述两个指形杠杆臂6，杠杆臂与公共支撑环6b整体形成，并且从中示出了杠杆臂6。杠杆臂6使用公共支撑环6b固定地与第一飞轮质量4连接。

指形杠杆臂6以在一侧被固定的弯曲弹簧的形式设计，弯曲弹簧以正切的方式相距飞轮质量4、5的公共旋转轴线2一定距离地伸展。

为每个指形杠杆臂6分配滚轮7，该滚轮围绕旋转轴线7a可旋转地被安装，并且该滚轮在杠杆臂6的背离公共旋转轴线2的外表面6a和第二飞轮质量5的面向公共旋转轴线2的内圆周表面5a之间布置并夹紧。

该外表面6a和该内圆周表面5a形成轨道9、10，在第一飞轮质量4和第二飞轮质量5彼此相对旋转时，滚轮7在该轨道上滚动。

滚轮7配有偏心质量8，其中偏心质量8是上述半圆形的重物8，该重物的重心与滚轮7的旋转轴线7a有距离。

图2以侧视图示意性地示出了具有偏心质量8的双质量飞轮1的图1中所示的实施例，该偏心质量8位于第一偏转位置。将试图解释与图1所示的时刻有关的差异，因此参考图1和相关描述。相同的附图标记用于相同的部件。

在图2所示的时刻，偏心质量8向右偏转，其中由于根据白色弧形箭头的旋转运动，偏心质量8产生或引起对应于指向右侧的黑色直箭头的阻尼惯性力。

图3以侧视图示意性地示出了图1中所示的双质量飞轮1的实施例，该偏心质量8位于第二偏转位置。将试图解释与图1中所示的时刻相关的差异，因此参考图1和相关描述。相同的附图标记用于相同的部件。

在图3所示的时刻，偏心质量8向左偏转，其中由于根据白色弧形箭头的旋转运动，偏心质量8产生或引起对应于指向左侧的黑色直箭头的阻尼惯性力。

附图标记列表：

1 双质量飞轮

2 公共旋转轴线

3 弹簧负载装置

4 第一飞轮质量、主飞轮质量、输入部件

5 第二飞轮质量、副飞轮质量、输出部件

5a 第二飞轮质量的内圆周表面

6 指形杠杆臂

6a 指形杠杆臂的外表面

6b 公共支撑环

7 滚轮

7a 滚轮的旋转轴线

8 偏心质量、偏心质量的重物

9 滚轮的轨道

10 滚轮的轨道

Claims (16)

1.一种尤其用于机动车辆的传动系的双质量飞轮(1)，所述双质量飞轮具有至少两个飞轮质量(4、5)，所述至少两个飞轮质量抵抗弹簧负载装置(3)的弹簧力围绕所述双质量飞轮(1)的公共旋转轴线(2)相互限制地可旋转，其中

-所述弹簧负载装置(3)包括至少一个指形杠杆臂(6)，所述杠杆臂安装在第一飞轮质量(4)上，并且相距所述公共旋转轴线(2)一定距离地伸展，

-为每个所述指形杠杆臂(6)分配围绕旋转轴线(7a)可旋转地安装的滚轮(7)，所述滚轮在所述杠杆臂(6)的背离所述公共旋转轴线(2)的外表面(6a)和第二飞轮质量(5)的面向所述公共旋转轴线(2)的内圆周表面(5a)之间布置并夹紧，并且

-所述外表面(6a)和所述内圆周表面(5a)形成轨道(9、10)，在所述第一飞轮质量(4)和所述第二飞轮质量(5)彼此相对旋转时，所述滚轮(7)在所述轨道上滚动，

其特征在于：所述滚轮(7)配有偏心质量(8)，其中所述偏心质量(8)是具有重心的重物(8)，所述重心与所述滚轮(7)的所述旋转轴线(7a)有距离。

2.根据权利要求1所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述弹簧负载装置(3)包括两个所述指形杠杆臂(6)。

3.根据权利要求1所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述弹簧负载装置(3)包括三个所述指形杠杆臂(6)。

4.根据权利要求1所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述弹簧负载装置(3)包括四个所述指形杠杆臂(6)。

5.根据前述权利要求任一项所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述至少一个指形杠杆臂(6)固定地与所述第一飞轮质量(4)连接。

6.根据权利要求5所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述至少一个指形杠杆臂(6)利用公共支撑环(6b)与所述第一飞轮质量(4)连接。

7.根据权利要求5或6所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述至少一个指形杠杆臂(6)设计为在一端固定的弯曲弹簧的形式。

8.根据前述权利要求任一项所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述至少一个指形杠杆臂(6)以正切的方式相距所述公共旋转轴线(2)一定距离地伸展。

9.根据前述权利要求任一项所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述至少一个指形杠杆臂(6)可移动地且可枢转地安装在所述第一飞轮质量(4)上，其中为所述每个杠杆臂(6)分配所述弹簧负载装置(3)的压缩弹簧，所述压缩弹簧在所分配的所述滚轮(7)的方向上对所述杠杆臂(6)施加力。

10.根据权利要求9所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述压缩弹簧一方面支撑在所述第一飞轮质量(4)上，另一方面支撑在所分配的所述杠杆臂(6)上。

11.根据前述权利要求任一项所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述偏心质量(8)设计为半圆形的。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述偏心质量(8)设计为镰刀形的。

13.根据前述权利要求任一项所述的双质量飞轮(1)，其特征在于：所述偏心质量(8)旋转固定地与所述滚轮(7)连接。

14.一种根据前述权利要求任一项所述的双质量飞轮(1)的使用，其特征在于：所述双质量飞轮(1)在机动车辆的传动系中使用。

15.根据权利要求14所述的使用，其特征在于：第一飞轮质量(4)与内燃发动机的曲轴连接。

16.根据权利要求14或15所述的使用，其特征在于：第二飞轮质量(5)与所述机动车辆的所述传动系的变速器连接。