CN110939686A - 一种曲轴减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种曲轴减振器，其主要包括：具有将轮辋连接至轮毂的第一和第二辐条的构件，所述轮辋周向地围绕所述轮毂并与所述轮毂间隔开，每个所述轮辐均具有细长的横截面，所述第一轮辐定向为正迎角，第二辐条定向为负迎角和零迎角之一；每个所述辐条具有从所述辐条的前缘延伸到所述辐条的后缘的细长横截面，在所述前缘和后缘之间限定了弦。本发明的目的在于通过连接辐条来纠正曲轴扭转加速度的变化问题。

Description

一种曲轴减振器

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种曲轴减振器。

背景技术

内燃发动机可设置有曲轴减震器，以减小曲轴扭转加速度并防止相应的耐久性和噪声，振动和粗糙度(NVH)问题。在运行过程中，曲轴减震器可能会导致或导致整体发动机噪音增加。

发明内容

本发明提供一种曲轴减振器，通过连接辐条来纠正曲轴扭转加速度的变化问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种曲轴减振器，其主要包括：具有将轮辋连接至轮毂的第一和第二辐条的构件，所述轮辋周向地围绕所述轮毂并与所述轮毂间隔开，每个所述轮辐均具有细长的横截面，所述第一轮辐定向为正迎角，第二辐条定向为负迎角和零迎角之一；每个所述辐条具有从所述辐条的前缘延伸到所述辐条的后缘的细长横截面，在所述前缘和后缘之间限定了弦。

优选的，每个辐条的迎角在所述构件的旋转平面和所述辐条的相关弦之间取。

优选的，每个所述辐条的所述细长横截面形成为翼型截面。

优选的，所述第二辐条以负迎角定向；其中所述构件具有将轮辋连接至轮毂的第三辐条，该第三辐条具有细长的横截面并且以零迎角定向；所述第三辐条的弦平行于所述构件的旋转平面，使得所述第三辐条以零迎角定向。

优选的，所述第一，第二和第三辐条围绕所述轮毂彼此相等地间隔开；其中每个辐条从轮毂径向向外延伸到轮辋。

优选的，所述第二辐条以零迎角定向；所述第二辐条以零迎角定向。其中所述构件具有将轮辋连接至轮毂的第三辐条，该第三辐条具有细长的横截面并且以零迎角定向。

优选的，所述毂限定中心孔，所述中心孔的尺寸设置成容纳曲轴的端部。

优选的，所述正攻角相对于所述构件的旋转平面和旋转方向。

优选的，所述正攻角在所述构件的旋转平面的5-45度之内。其中，负攻角在旋转平面的5-45度内；其中零迎角在旋转平面的5度以内。

本发明的有益效果：本发明在运行期间提供了减小的噪声，从而减小了整体发动机噪声。曲轴减震器与曲轴一起旋转，并且减震器的旋转运动使相邻的空气运动引起空气流动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了构成实现本公开的应用场景说明；

图2示出了发动机组件的局部透视图；

图3示出了根据实施例的曲轴阻尼器的透视图；

图4示出了图3的曲轴阻尼器的截面图；

图5示出了图1的曲轴阻尼器的另一剖视图；

图6示出了图5的曲轴阻尼器的又一截面图；

图7是提供图6的曲轴阻尼器的声压级相对于频率的曲线图；

图8示出了根据另一实施例的曲轴阻尼器的透视图；

图9示出了根据又一个实施例的曲轴阻尼器的透视图；

图10示出根据另一实施例的曲轴阻尼器的透视图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，本公开的各种实施例中的内燃机组件20的示意图。在一些实施例中，发动机20用作诸如常规车辆或启停车辆的车辆中的唯一原动机。在其他实施例中，发动机可以用在混合动力车辆中，在该混合动力车辆中可以使用诸如电动机器之类的附加原动机来提供附加动力来推动车辆。

发动机20具有气缸体和气缸盖，它们协作以限定多个气缸22，其中示出了一个气缸。发动机20可以具有一个气缸，两个气缸，三个气缸，四个气缸或四个以上的气缸。活塞24位于每个气缸内，并通过连杆28连接到曲轴26。

一个或多个进气门30控制从进气歧管32到气缸22的流量。一个或多个排气门34控制从气缸22到排气歧管36的流量。进气门和排气门30、34可以以各种方式操作。如本领域中已知的，以控制发动机运转。发动机20被示为具有进气门30和排气门34，每个进气门30和排气门34分别具有直接顶置凸轮构造的相关联的凸轮轴38、40。发动机和气门30、34可以以本领域中已知的各种方式配置，例如，单顶置凸轮轴，双顶置凸轮轴，直接凸轮轴致动，顶置气门配置，其中气门由推杆或摇杆操作，等等。凸轮轴38、40可旋转地连接至曲轴26，并由曲轴26驱动，

每个气缸22可以在四冲程循环下操作，该四冲程循环包括进气冲程，压缩冲程，点火冲程和排气冲程。在其他实施例中，发动机可以两个冲程循环运行。活塞24在汽缸22顶部的位置通常称为上止点(TDC)。活塞24在气缸底部的位置通常称为下死点(BDC)。

在进气冲程期间，一个或多个进气门30打开，一个或多个排气门30关闭，同时活塞24从气缸22的顶部移动到气缸22的底部，以将空气从进气歧管引入到进气歧管。

在压缩冲程期间，进气门30和排气门34关闭。活塞24从气缸22的底部向顶部移动，以压缩燃烧室内的空气。然后将燃料引入燃烧室并点燃。发动机可以设置为火花点火发动机或压缩点火发动机，例如柴油发动机。在膨胀冲程期间，燃烧室中被点燃的燃料空气混合物膨胀，从而使活塞24从气缸22的顶部移动到气缸22的底部。活塞24的运动引起曲轴的相应运动。在排气冲程期间，进气门30保持关闭，并且排气门34打开。活塞24从汽缸的底部移动到汽缸22的顶部，以通过减小燃烧室的容积来从燃烧室去除废气和燃烧产物。排气从燃烧气缸22流到排气歧管36。进气门和排气门30、34的位置和正时以及燃料喷射正时和点火正时可以针对各种发动机冲程而改变。曲轴26可设置有曲轴减震器42，例如，以减少由燃烧和活塞惯性转矩产生的曲轴角波动。曲轴阻尼器42也可以称为谐波阻尼器或扭转阻尼器。曲轴减震器42例如在曲轴的自由的或附件的驱动端处与曲轴26连接以便旋转。在一个示例中，减振器42过盈配合到曲轴。曲轴减震器42可以附加地设置或用作附件驱动皮带轮，并且设置有具有正时标记的齿轮44。发动机20的缸体50和汽缸盖52可以至少部分地封闭在发动机罩中。附图示出了安装在曲轴26上的曲轴减震器42的局部透视图，其中发动机的缸体50和缸盖52被封闭在盖60内。盖60可包括一个或多个盖元件，这些盖元件协作以封闭发动机。盖60可以设置有前盖62。前盖62位于曲轴的附件端上。26，或与飞轮安装法兰或曲轴的驱动端相对。前盖62限定穿过其中的孔。曲轴的附件端穿过前盖中的孔，使得盖62位于减震器42和发动机20的缸体50之间。可以设置各种传感器并将其安装在盖60上，例如速度。如图所示的传感器64。曲轴减震器42用于减小曲轴扭转加速度。减少或防止相应的耐用性以及噪音，振动和粗糙度(NVH)问题。在运行期间，曲轴减震器的旋转会产生从减震器的外围区域辐射的流动噪声，这可能会导致整体发动机噪声，并且可能会将整体发动机噪声驱动到令人反感的水平。使用声学全息术进行噪声测量，阻尼器的外围显示出该区域中噪声的辐射增加。根据本公开的曲轴阻尼器42在运行期间提供了减小的噪声，从而减小了整体发动机噪声。在发动机运转期间，曲轴减震器42与曲轴26一起旋转，并且减震器42的旋转运动使相邻的空气运动或引起空气流动。在曲轴减振器42以及常规曲轴减振器上进行了计算流体动力学分析。空气声学分析表明，传统曲轴阻尼器的旋转会导致曲轴阻尼器周围的空气被吸入相邻辐条之间的孔或区域70中，并进入狭窄的间隙72或间距中。窄间隙72的尺寸在2.5毫米到10毫米的范围内。在曲轴减振器的内表面和前盖62之间。当风门的内表面和前盖62之间的空气流径向向外流动并经过风门的周缘74时，空气会膨胀并导致声压级增加，并导致发动机噪音增加。常规的曲轴阻尼器或曲轴阻尼器设置有所有在阻尼器的旋转平面内延伸或由其旋转平面限定的轮辐。在常规系统中，已经降低了噪声。试图通过例如使用泡沫块来堵塞孔口；然而，这种方法增加了在发动机的使用寿命内塞子的制造和保持，增加的成本以及其他问题方面的复杂性。其他常规的曲轴减震器可以被提供为没有孔的实心盘。然而，尽管这减少了来自阻尼器的流动噪声，但是这种设计增加了重量，并且由于从曲轴传递来的振动而导致了额外的噪声。其他常规的曲轴减震器可以被提供为没有孔的实心盘。然而，尽管这减少了来自阻尼器的流动噪声，但是这种设计增加了重量，并且由于从曲轴传递来的振动而导致了额外的噪声。其他常规的曲轴减震器可以被提供为没有孔的实心盘。然而，尽管这减少了来自阻尼器的流动噪声，但是这种设计增加了重量，并且由于从曲轴传递来的振动而导致了额外的噪声。

根据本公开的风门42被设计成穿过风门并穿过辐条之间的孔70接近或提供中性空气流或净零空气流，以减少流过间隙72的空气量。阻尼器42具有一个或多个。在发动机20的操作过程中，装置沿逆时针方向绕旋转轴80旋转，其中旋转轴80相交并垂直于减震器42的旋转平面

曲轴减震器42由构件100限定。构件100具有毂102。毂102限定了中心孔104或孔104，该孔104或孔104的尺寸设计成容纳曲轴26的一部分。构件100还具有外缘106.外缘106由环形壳提供，并且围绕轮毂102周向延伸。外缘106如图所示与轮毂102间隔开，并且围绕旋转轴线80与轮毂102同心。

外轮缘106支撑惯性配重108，该惯性配重也沿周向围绕轮毂102并且与轮毂102间隔开。配重108可以通过弹性体元件连接至外轮缘106。在所示的示例中，惯性配重108关于毂102对称。在其他示例中，配重可以被设置为减震器的配重元件。惯性配重的外周边缘110提供了阻尼器的外周边缘，并且可以设置有轮廓以用作皮带轮或驱动诸如前端附件的其他部件。

减震器具有第一内表面112和第二外表面114，该第一内表面在安装到发动机组件中时直接与盖60、62相邻。

阻尼器42具有一系列轮辐120，其将轮毂102连接到外轮缘106和惯性配重108。阻尼器42被示为具有三个辐条120，或者具有第一，第二和第三辐条122、124、126。在其他示例中，阻尼器可以具有其他数量的辐条120，例如少于三个辐条。或超过三个辐条。每个辐条120从轮毂102朝着轮辋106和配重108径向向外延伸，并在它们之间限定孔70。如图所示，辐条120可以围绕轮毂102彼此等距隔开，或者在其他示例中，轮辐120可以围绕轮毂102具有可变间距。

在各种实施例中，曲轴减震器42的辐条120设置有翼型部分和变化的迎角，以提供空气动力学形状，以减少穿过减震器并流过曲轴减震器和发动机减震器之间的狭窄间隙的空气量。引擎前盖。风门42不仅减少了通过风门与发动机前盖之间的间隙72的空气量，而且还防止了风门前或风门的外面114侧的净空气流量的增加或减少。。

每个辐条120具有翼型部分128。每个辐条120的翼型部分128可以彼此相同或彼此不同。根据本公开的翼型部分128既包括传统的翼型部分也包括平板。每个辐条120具有细长的横截面，该横截面提供了翼型部分128，并且从每个辐条120的前缘130延伸到后缘132。为每个辐条120限定了弦134，弦134延伸。从前缘130到后缘132。

每个辐条120可沿辐条120的径向长度具有相同的翼型部分128，或者翼型部分128可沿辐条的长度改变形状，大小或攻角，从而使辐条具有沿辐条在不同径向位置的不同翼型截面。

在所示的示例中，曲轴减震器42具有至少一个轮辐122，该轮辐122以第一迎角140或正迎角140定向，阻尼器42的第一辐条122具有正攻角140的截面图。曲轴阻尼器还具有至少一个辐条124、126，其具有第二攻角或负攻角或零攻角。阻尼器的第二辐条124具有负攻角142的截面阻尼器的第三辐条126的截面图，该第三辐条126具有零迎角144，使得弦134与构件100的旋转平面平行或共面。迎角140、142，

具有负或零攻角142、144的辐条124、126的前缘130位于发动机罩和具有正攻角140的辐条122的前缘130之间或内表面112之间。阻尼器和辐条122的前边缘130的正角为正攻角140。

在一个示例中，正攻角140位于10-45度的范围内，而负攻角142位于正方向的攻角中。范围是5-45度或10-45度，尽管每个范围都可以考虑其他范围。零迎角144可以是零值，或者可以基本上是零，例如在零的5度内。

辐条120在曲轴减震器42旋转期间起到偏转气流和控制气流的作用。辐条122以正攻角140起作用以将气流引向孔70和间隙72，并向盖泵送空气。具有负攻角142的辐条124通过将空气泵送离开盖而将空气流从孔70和间隙72拉开。具有零迎角144的辐条126通常有助于将空气引向孔70和间隙72，但是程度小于正向辐条。

可以选择和控制每个正角辐条122和负角或零角辐条124、126的数量，以及攻角以及每个辐条120的形状和尺寸，以提供跨过的中性或接近中性的空气流。阻尼器并减少阻尼器和发动机的整体噪音。

对于在3000转/分钟下运行的发动机，在阻尼器42的内周处具有以分贝(dB)为单位的声压级并且以赫兹(Hz)为单位的变化的压力谱。线152示出了传统减振器的声压级，其中所有辐条具有零迎角或位于减振器的旋转平面中。线152示出了根据本发明的减振器42。本公开始终提供减小的声压级，或者提供宽带的减小声压。此外，当在噪声的临界频率范围或1000Hz-2000Hz范围内积分时，阻尼器42比常规阻尼器显着减小5dB。

根据本公开的曲轴减震器42，第一辐条设置为正向辐条122，并且以正攻角140定向，第二辐条设置为正向辐条122，并且以正攻角取向。140和第三个辐条作为非定向辐条126并以零或接近零的迎角144定向。

其中，发明的曲轴减振器，第一辐条设置为正向辐条122，并且以正攻角140定向，第二辐条设置为非定向辐条126，并且其零或接近零取向。迎角144，第三辐条作为非定向辐条126并以零或接近零迎角144定向。

附图中提供三个辐条作为正向辐条122，并以正攻角140定向，另外三个辐条提供给负向辐条124，并以负攻角142定向。布置成在阻尼器上彼此交替。

根据发动机20的要求和工况，可以提供辐条的各种构造和方向。例如，可以改变正向辐条122或具有正攻角的辐条的数量，其中每个阻尼器具有至少一个正角辐条。

负方向的辐条124或具有负攻角的辐条的数量和无方向的辐条126或具有零或接近零攻角的辐条的数量也可以相对于彼此变化，并且对于阻尼器，带有至少具有一个负角或非定向的辐条124、126的阻尼器。正，负和/或非定向的辐条122、124、126可以相对于彼此以各种顺序顺序地布置。

对于多个正角度的辐条122，每个可以以不同的正攻角设置，或者它们可以全部以相同的正攻角设置。同样，对于多个负角度的辐条，每个可以以不同的负攻角设置，或者它们可以全部以相同的负攻角设置。每个辐条可以具有相同的翼型截面或形状，区域和/或几何形状，或者可以具有不同的翼型截面或不同的形状，区域和/或几何形状。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种曲轴减振器，其特征在于，包括：

具有将轮辋连接至轮毂的第一和第二辐条的构件，所述轮辋周向地围绕所述轮毂并与所述轮毂间隔开，每个所述轮辐均具有细长的横截面，所述第一轮辐定向为正迎角，第二辐条定向为负迎角和零迎角之一；

每个所述辐条具有从所述辐条的前缘延伸到所述辐条的后缘的细长横截面，在所述前缘和后缘之间限定了弦。

2.根据权利要求1所述的曲轴减振器，其特征在于：每个辐条的迎角在所述构件的旋转平面和所述辐条的相关弦之间取。

3.根据权利要求1所述的曲轴减振器，其特征在于：每个所述辐条的所述细长横截面形成为翼型截面。

4.根据权利要求1所述的曲轴减振器，其特征在于：所述第二辐条以负迎角定向；其中所述构件具有将轮辋连接至轮毂的第三辐条，该第三辐条具有细长的横截面并且以零迎角定向；所述第三辐条的弦平行于所述构件的旋转平面，使得所述第三辐条以零迎角定向。

5.根据权利要求4所述的曲轴减振器，其特征在于：所述第一，第二和第三辐条围绕所述轮毂彼此相等地间隔开；其中每个辐条从轮毂径向向外延伸到轮辋。

6.根据权利要求1所述的曲轴减振器，其特征在于：所述第二辐条以零迎角定向；所述第二辐条以零迎角定向；其中所述构件具有将轮辋连接至轮毂的第三辐条，该第三辐条具有细长的横截面并且以零迎角定向。

7.根据权利要求1所述的曲轴减振器，其特征在于：所述毂限定中心孔，所述中心孔的尺寸设置成容纳曲轴的端部。

8.根据权利要求1所述的曲轴减振器，其特征在于：所述正攻角相对于所述构件的旋转平面和旋转方向。

9.根据权利要求7所述的曲轴减振器，其特征在于：所述正攻角在所述构件的旋转平面的5-45度之内；其中，负攻角在旋转平面的5-45度内；其中零迎角在旋转平面的5度以内。

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