DE112010005286T5

DE112010005286T5 - Dynamischer Dämpfer

Info

Publication number: DE112010005286T5
Application number: DE112010005286T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Amano; Yu Miyahara; Shinichiro Suenaga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2013-02-07
Also published as: CN102792053A; WO2011101965A1; US20120304808A1; JPWO2011101965A1

Abstract

Ein dynamischer Dämpfer mildert eine Torsionsvibration eines Drehbauteils ungeachtet eines Schwingwinkels eines Pendels ab. Der dynamische Dämpfer 1 weist ein Pendel 3 auf, das durch einen Drehmomentpuls des Drehbauteils 2 geschwungen wird, und eine Schwingfrequenz des Pendels 3 ist auf eine Drehmomentpulsfrequenz abgestimmt. In einem Aufhängungsbauteil des Pendels werden ein Drehpunkt P und eine Schwinglänge L des Pendels 3 in Übereinstimmung mit einem Anstieg in einem Schwingwinkel des Pendels 3 geändert. Deshalb ist es einer Masse des Pendels 3 möglich, zu schwingen, während eine annähernd zykloide Bahn nachverfolgt wird, so dass die Torsionsvibration des Drehbauteils 2 ungeachtet des Schwingwinkels des Pendels 3 abgemildert werden kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf einen dynamischen Dämpfer, der in einem Drehbauteil angeordnet ist, um Torsionsvibrationen des Drehbauteils zu absorbieren oder abzumildern, die aus Drehmomentpulsen resultieren.
STAND DER TECHNIK
In einem automobilen Fahrzeug sind Drehbauteile, wie z. B. eine Kurbelwelle einer Maschine, eine Eingangswelle eines Getriebes, eine Antriebswelle etc. Torsionsvibrationen bzw. -schwingungen entlang deren Drehachsen aufgrund von Vibrationen bzw. Schwingungen der Maschine ausgesetzt. Versuche wurden unternommen, um die Resonanztorsionsvibrationen der Drehbauteile mit Vibrationen zu dämpfen, die aus Verbrennungen in Zylindern der Maschine resultieren, durch ein Montieren eines dynamischen Dämpfers an dem Drehbauteil. Ein Beispiel des dynamischen Dämpfers dieser Art ist in JP 2002-340097 A offenbart, welcher eine Masse aufweist, die an einer Außenumfangsseite einer Drehachse eines Drehbauteils in einer Art und Weise angeordnet ist, um um eine Rotationsmitte von diesem herum zu oszillieren bzw. zu schwingen, die parallel zu der Drehwelle des Drehbauteils ist. Gemäß den Lehren von JP 2002-340097 A wird eine Eigenfrequenz der Masse mit einer Drehmomentpulsfrequenz des Drehbauteils harmonisiert, um die Torsionsvibration des Drehbauteils abzumildern.
Ein weiteres Beispiel ist in JP 2004-293669 A offenbart. Die Dämpfungsvorrichtung, die durch JP 2004-293669 A gelehrt ist, weist ein Haltebauteil, das an einem Objekt installiert ist, ein Oszillations- bzw. Schwingbauteil, das durch eine Oszillation bzw. Schwingung des Objekts oszilliert wird, ein Kugelbauteil, das drehbar in dem Haltebauteil gehalten ist, während ein Abschnitt des oszillierenden Bauteils darin gehalten wird, und ein viskoses Fluid auf, das in einen Zwischenraum zwischen dem Kugelbauteil und dem Haltebauteil gefüllt ist.
Der dynamische Dämpfer, der durch JP 2002-340097 gelehrt ist, ist ein dynamischer Einzelpendeldämpfer und die Masse wird um die Drehmitte von diesem in der entgegengesetzten Richtung zu der Drehrichtung des Drehbauteils durch eine Trägheit oszilliert, die aus der Torsionsvibration des Drehbauteils resultiert. 10 stellt eine oszillierende Bewegung eines Einzelpendels 3 des dynamischen Dämpfers dieser Art dar und ein Winkel einer Schwingung ist durch θ repräsentiert. Um die Torsionsvibration des Drehbauteils 2 durch die Pendelbewegung zu absorbieren, ist der Einzelpendel 3 gestaltet, so dass die Eigenfrequenz von diesem mit der Drehmomentpulsfrequenz des Drehbauteils 2 korrespondiert. Insbesondere wird eine Schwingungsanzahl des Pendels 3 pro Umdrehung auf eine Anzahl von Drehmomentpulsen des Drehbauteils 2 pro Umdrehung durch ein Einstellen eines Radius R von der Drehmitte 2a des Drehbauteils 2 auf einen Schwingungspunkt P des Pendels 3 eingestellt, während eine Länge L des Pendels 3 eingestellt bzw. angepasst wird. Zu diesem Zweck kann die Eigenfrequenz des Pendels 3 unter Verwendung der Formel (1) berechnet werden, die im Folgenden ausgedrückt ist. [Formel 1]
wobei ω die Eigenfrequenz des Pendels 3 ist, Ω eine nominale Geschwindigkeit bzw. Nenndrehzahl des Drehbauteils 2 ist und θ ein Schwingungswinkel ist. In der Formel (1) repräsentiert der Term, der auf der rechten Seite mit einer welligen Linie unterstrichen ist, eine Anzahl von Schwingungen des Pendels.
Alternativ kann die Eigenfrequenz ω des Pendels 3 auch unter Verwendung einer linearen Annäherungsmethode berechnet werden, wie sie durch den folgenden Ausdruck (2) ausgedrückt ist. [Formel 2]
wobei wo die linear angenäherte Eigenfrequenz des Pendels 3 ist und Ω eine nominale Geschwindigkeit bzw. Nenndrehzahl des Drehbauteils 2 ist. In der Formel (2) repräsentiert der Term, der auf der rechten Seite mit einer welligen Linie unterstrichen ist, eine angenäherte Anzahl von Vibrationen des Pendels.
Im Fall eines Verwendens der Formel (2) wird jedoch der Winkel der Oszillation θ nicht berücksichtigt. In diesem Fall, wie in 11 gezeigt ist, wird eine tatsächliche Anzahl von Vibrationen des Pendels 3 von einer Entwurfsanzahl von Vibrationen mit einem Anstieg in dem Oszillations- bzw. Schwingwinkel abweichen, d. h. mit einem Anstieg in einer Amplitude der Vibrationen der Maschine. Daher ist das Pendel von JP 2002-340097 A wirksam, um eine Torsionsvibration des Drehbauteils lediglich unter der Bedingung zu unterdrücken, in der der Winkel einer Oszillation bzw. der Schwingungswinkel θ eng ist.
Gemäß den Lehren von JP 2004-293669 A ist es dem Oszillationsbauteil bzw. dem Schwingungsbauteil ermöglicht, mit einer Drehbewegung um die Mitte des Kugelbauteils herum zu schwingen, so dass die Vibration des Objekts ungeachtet einer Orientierung der Vibration absorbiert werden kann.
12 stellt ein bekanntes Zykloidpendel (auch Huygens-Pendel genannt) schematisch dar. Wie in 12 gezeigt ist, werden der Schwingungspunkt P des Pendels 3 und die Pendellänge L in Übereinstimmung mit Änderungen in dem Schwingungswinkel θ variiert. Insbesondere ist eine Masse 5 zwischen benachbarten bogenförmigen Wänden S des Zykloids durch ein flexibles Aufhängungsbauteil aufgehängt. Deshalb verfolgt die Masse 5 eine Zykloidbahn als ein Ergebnis einer Verschiebung des Schwingungspunkts P abhängig von einer Kontaktlänge zwischen dem Aufhängungsbauteil und der bogenförmigen Wand S. Eine Eigenfrequenz des Zykloidpendels, das dementsprechend aufgebaut ist, kann als die folgende Formel (3) ausgedrückt werden. [Formel 3]
wobei ω₂ die Eigenfrequenz des Pendels 3 ist, Ω eine Nenndrehzahl des Drehbauteils 2 ist, α ein Basiskreisradius der Zykloidbahn des Pendels 3 ist. In der Formel (3) repräsentiert der Term, der auf der rechten Seite mit einer Wellenlinie unterstrichen ist, eine Anzahl von Vibrationen pro Umdrehung N des Pendels 3.
Daher kann die Vibrationsanzahl pro Umdrehung N des Zykloidpendels unter Verwendung der Formel (3) berechnet werden, ohne den Winkel der Oszillation bzw. den Schwingungswinkel θ in Betracht zu ziehen. Das heißt die Vibrationsanzahl pro Umdrehung N ist unabhängig von dem Schwingungswinkel θ. 13 stellt ein Beispiel eines Anwendens des Zykloidpendels auf das Drehbauteil dar. Im Fall eines dementsprechenden Verwendens des Zykloidpendels als ein dynamischer Dämpfer 1, kann eine Torsionsschwingung des Drehbauteils 2, die durch einen Drehmomentpuls verursacht ist, abgemildert werden, selbst wenn der Schwingungswinkel θ groß ist. In diesem Fall kann das flexible Aufhängungsbauteil, das die Masse 5 aufhängt, durch eine Zentrifugalkraft der Masse 5 beschädigt werden, die aus einem Drehen des Drehbauteils 2 her resultiert. Außerdem wird die Masse 5 gegen eine Innenwand eines Gehäuses 4 schlagen, falls das Pendel 3 in einem weiten Bereich oszilliert wird, und eine derartige Kollision der Masse 5 wird in einem übermäßigen Lärm resultieren. Ferner ist eine kostenreiche Hochpräzisionsbearbeitung erforderlich, um die bogenförmige Wand S auszubilden, die dem Pendel 3 erlaubt, eine Zykloidbahn zu verfolgen. Daher ist eine Verbesserung der konventionellen dynamischen Dämpfer erforderlich.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Kenntnisnahme der technischen Probleme konzipiert, die soweit beschrieben sind, und ihre Aufgabe ist es, einen dynamischen Dämpfer zum Absorbieren und Abmildern einer Torsionsschwingung eines Drehbauteils vorzusehen, die aus einem Drehmomentpuls resultiert, ungeachtet eines Schwingungswinkels eines Pendels.
Der dynamische Dämpfer der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, um die vorangehend genannte Aufgabe zu erreichen. Zu diesem Zweck ist der dynamische Dämpfer in einem Drehbauteil angeordnet und mit einem Pendel versehen, das durch einen Drehmomentpuls oszilliert bzw. schwingt, der an dem Drehbauteil auftritt. Eine Oszillations- bzw. Schwingfrequenz des Pendels ist auf eine Drehmomentpulsfrequenz des Drehbauteils eingestellt. Gemäß dem dynamischen Dämpfer der vorliegenden Erfindung werden ein Schwenkpunkt und eine Schwinglänge bzw. Oszillationslänge des Pendels in Übereinstimmung mit einer Erhöhung in einem Oszillationswinkel bzw. Schwingwinkel des Pendels von einer neutralen Position aus geändert, an der sich das Pendel befindet, falls das Pendel nicht geschwungen wird.
Das Pendel weist ein Aufhängungsbauteil, das durch ein lineares Verbinden einer Vielzahl von Verbindungsbauteilen in einer schwenkbaren Art und Weise durch Koppelverbindungen ausgebildet ist, und eine Masse auf, die ein vorbestimmtes Gewicht hat. Das Pendel weist ferner eine Beschränkungseinrichtung auf, die angepasst ist, um den Schwenkpunkt und die Schwinglänge durch ein Beschränken eines Oszillationswinkels bzw. Schwingwinkels des Verbindungsbauteils in Übereinstimmung mit einer Erhöhung in einem Schwingwinkel des Pendels von der neutralen Position aus zu ändern. Die Beschränkungseinrichtung ist angepasst, um eine Schwingung des Verbindungsbauteils zu beschränken, das sich näher an einer Drehmitte des Drehbauteils als der Schwenkpunkt befindet, während eine Schwingung des Verbindungsbauteils ermöglicht wird, das sich näher als die Masse an dem Schwingpunkt befindet.
Die Verbindung bzw. Koppelverbindung der Beschränkungseinrichtung weist eine Stoppeinrichtung bzw. einen Anschlag auf, der angepasst ist, den Schwingwinkel des linear verbundenen Verbindungsbauteils zu beschränken.
Eine Länge von jedem Verbindungsbauteil verlängert sich der Reihe nach von dem Verbindungsbauteil, das am nächsten zu der Drehmitte des Drehbauteils ist, zu den Verbindungsbauteilen hin, die sich näher an der Masse befinden.
Das Drehbauteil weist ein Gehäuse zum Beherbergen des Pendels darin auf. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Beschränkungseinrichtung eine Vielzahl von Vorsprüngen auf, die sich in dem Gehäuse erstrecken, um den Schwingwinkel von jedem der Verbindungselemente oder Koppelverbindungen bzw. Verbindungsgelenken zu beschränken.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Pendel eine Vielzahl von Aufhängungsbauteilen auf, die parallel zueinander aufgehängt sind.
Daher werden gemäß der vorliegenden Erfindung der Schwenkpunkt und die Schwinglänge des Pendels in Übereinstimmung mit einer Erhöhung in einem Schwingwinkel des Pendels von der neutralen Position aus geändert. Folglich wird die Masse des Pendels oszilliert bzw. geschwungen, während sie die annähernd zykloide Umlaufbahn verfolgt. Aus diesem Grund wird die Anzahl von Schwingungen des Pendels pro Umdrehung nicht signifikant von der Entwurfsanzahl von Schwingungen pro Umdrehung abweichen, selbst wenn das Pendel signifikant geschwungen wird, so dass die Torsionsvibration des Drehbauteils ungeachtet eines Schwingwinkels des Pendels abgemildert werden kann.
Wie beschrieben ist die Beschränkungseinrichtung angepasst, den Schwenkpunkt und die Schwinglänge des Pendels durch ein Beschränken eines Schwingwinkels des Verbindungsbauteils in Übereinstimmung mit einer Erhöhung in einem Schwingwinkel des Pendels zu ändern. Insbesondere ist eine Schwingung des Verbindungsbauteils, das sich näher an einer Drehmitte des Drehbauteils als der Schwenkpunkt befindet, beschränkt und eine Schwingung des Verbindungsbauteils, das sich näher an der Masse befindet als der Schwenkpunkt, wird ermöglicht. Deshalb ist es der Masse des Pendels ermöglicht, zu schwingen, während sie in Übereinstimmung mit einer Erhöhung in einem Schwingwinkel des Pendels die annähernd zykloide Bahn verfolgt, so dass eine Torsionsvibration des Drehbauteils abgemildert werden kann, selbst wenn das Pendel signifikant geschwungen wird.
Insbesondere wird der Schwingwinkel von jedem Verbindungsbauteil durch den Anschlag bzw. die Stoppeinrichtung beschränkt, die in der Koppelverbindung bzw. Verbindungsstelle angeordnet ist. Das heißt der Schwenkpunkt bzw. Drehpunkt und die Schwinglänge des Pendels werden durch die Stoppeinrichtung geändert. Deshalb ist es der Masse des Pendels ermöglicht, zu schwingen, während die annähernd zykloide Umlaufbahn verfolgt wird, so dass eine Torsionsvibration des Drehbauteils ungeachtet eines Schwingwinkels des Pendels abgemildert werden kann. Zusätzlich, da der Schwingbereich bzw. Oszillationsbereich des Pendels demnach durch die Stoppeinrichtung beschränkt ist, wird die Masse des Pendels nicht in die Innenwand des Dämpfergehäuses stoßen, so dass ein Geräusch bzw. Lärm verringert werden kann.
Wie außerdem beschrieben ist, kann eine Länge von jedem Verbindungsbauteil sequenziell bzw. der Reihe nach von dem Verbindungsbauteil, das am nächsten an der Drehmitte des Drehbauteils liegt, zu den Verbindungsbauteilen ausgedehnt bzw. verlängert werden, die sich näher an der Masse befinden. In diesem Fall kann der Schwingwinkel von jedem Verbindungsbauteil derart ausgeglichen werden, dass die Konfiguration bzw. Gestaltung der Koppelverbindungen vereinheitlicht werden kann. Deshalb können Herstellungskosten des Verbindungsbauteils verringert werden.
Alternativ können die Schwingbereiche der Verbindungsbauteile außerdem unter Verwendung der Vielzahl von Vorsprüngen beschränkt werden, die in dem Dämpfergehäuse erhaben bzw. erstellt sind. Das heißt, der Schwenkpunkt und die Schwinglänge des Pendels können auch durch die Vorsprünge geändert werden. Deshalb ist es der Masse des Pendels ermöglicht, zu schwingen, während die annähernd zykloide Umlaufbahn verfolgt wird, so dass eine Torsionsschwingung des Drehbauteils ungeachtet eines Schwingwinkels des Pendels abgemildert werden kann. In einem Fall eines dementsprechenden Beschränkens der Schwingbereiche der Verbindungsbauteile durch die Vorsprünge, kann das Dämpfergehäuse einfacher hergestellt werden im Vergleich mit einem Fall eines Ausbildens einer Zykloidfläche an der Innenwand des Dämpfergehäuses.
Zusätzlich zu den vorangehend erläuterten Vorteilen gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Masse des Pendels außerdem unter Verwendung einer Vielzahl von Aufhängungsbauteilen, die parallel zueinander angeordnet sind, aufgehängt bzw. abgehängt werden. In diesem Fall können der Drehpunkt bzw. Schwenkpunkt und die Schwinglänge des Pendels außerdem in Übereinstimmung mit einer Erhöhung in dem Schwingwinkel des Pendels geändert werden, so dass der Masse außerdem ermöglicht ist, zu schwingen, während die annähernd zykloide Bahn verfolgt wird. Deshalb kann die Torsionsschwingung des Drehbauteils ebenfalls ungeachtet eines Schwingwinkels des Pendels abgemildert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht, die schematisch den dynamischen Dämpfer der vorliegenden Erfindung zeigt, der in dem Drehbauteil angeordnet ist.
2 ist eine Seitenansicht, die die zweite Koppelverbindung zeigt, welche das erste Verbindungsbauteil und das zweite Verbindungsbauteil verbindet.
3 ist eine Vorderansicht, die die zweite Koppelverbindung zeigt, die das erste Verbindungsbauteil und das zweite Verbindungsbauteil verbindet.
4 ist eine Ansicht, die eine Schwingbewegung des Pendels zeigt, das durch den Drehmomentpuls schwingt, der an dem Drehbauteil auftritt.
5 ist eine Vorderansicht, die schematisch ein modifiziertes Beispiel des dynamischen Dämpfers zeigt, der in 1 gezeigt ist.
6 ist eine Ansicht, die Schwingwinkel von Verbindungsbauteilen des dynamischen Dämpfers zeigt, der in 5 gezeigt ist, welcher schwingt, während die annähernd zykloide Umlaufbahn verfolgt wird.
7 ist eine Vorderansicht, die schematisch ein Beispiel eines Aufhängens der Masse unter Verwendung von zwei Aufhängungsbauteilen zeigt.
8 ist eine Vorderansicht, die schematisch ein noch anderes Beispiel des dynamischen Dämpfers zeigt, der in 1 gezeigt ist.
9 ist eine Ansicht, die eine Schwingbewegung des Pendels zeigt, der in 8 gezeigt ist.
10 ist eine Ansicht, die schematisch eine Schwingbewegung eines gewöhnlichen Einzelpendels zeigt.
11 ist ein Graph, der eine Abweichung der Anzahl von Schwingungen des Einzelpendels von der Entwurfsanzahl von Schwingungen gemäß einer Erhöhung in einem Schwingwinkel darstellt.
12 ist eine Ansicht, die schematisch eine Schwingbewegung des Zykloidpendels zeigt.
13 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Anordnens des Zykloidpendels in einem Drehbauteil zeigt.
BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Als nächstes wird die Erfindung detaillierter erklärt werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dynamischen Dämpfer zum Absorbieren und Abmildern von einer Torsionsvibration eines Drehbauteils, die aus einem Drehmomentpuls resultiert. Insbesondere ist der dynamische Dämpfer in der Drehwelle, wie z. B. einer Maschinenkurbelwelle eines Fahrzeugs, einer Eingangswelle eines Getriebes, einer Antriebswelle etc. angeordnet. Der dynamische Dämpfer kann außerdem in einem Drehbauteil angeordnet sein, das an der Drehwelle montiert ist, um einstückig damit gedreht zu werden. Ein Aufhängungsbauteil eines Pendels weist eine Vielzahl von Verbindungsbauteilen auf und die Verbindungsbauteile sind schwenkbar durch Koppelverbindungen in einer linearen Anordnung verbunden. Einer der Endabschnitte des Aufhängungsbauteils ist schwenkbar an dem Drehbauteil befestigt und eine Masse mit einem vorbestimmten Gewicht ist einstückig an dem anderen Endabschnitt des Aufhängungsbauteils befestigt. Das Pendel, das dementsprechend aufgebaut ist, in Erwiderung auf Drehmomentpulse oder resultierende Torsionsvibrationen in der Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Drehbauteils wird träge geschwungen, wodurch die Torsionsvibrationen des Drehbauteils abgemildert werden. Zu diesem Zweck wird das Pendel in einer Art und Weise, um seine Vibrationsanzahl pro Umdrehung N auszugleichen, auf die Anzahl der Drehmomentpulse pro Umdrehung des Drehbauteils abgestimmt.
Der dynamische Dämpfer ist mit einer Beschränkungseinrichtung versehen, die angepasst ist, die Pendelbewegung der Verbindungsbauteile zu beschränken. Deshalb ist die Schwingung des Pendels beschränkt, falls der Schwingwinkel des Pendels aufgrund einer Verstärkung der Torsionsvibration des Drehbauteils erhöht wird. Folglich werden ein Schwingpunkt des Pendels und eine schwingbare Länge der Verbindungsbauteile derart geändert, dass die Masse in einer Art und Weise geschwungen wird, um eine annähernd zykloide Bahn zu verfolgen. Die Eigenfrequenz des Pendels der vorliegenden Erfindung, das dementsprechend aufgebaut ist, kann unter Verwendung der vorangehend erläuterten Formel (3) berechnet werden.
Demgemäß ist der dynamische Dämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung angepasst, um die Masse des Pendels in einer Art und Weise zu schwingen, um durch ein Ändern des Drehpunkts des Pendels und der schwingbaren Länge der Verbindungsbauteile die annähernd zykloide Bahn nachzuverfolgen bzw. nachzuzeichnen. Zu diesem Zweck kann eine Anschlagfläche an einem von den Endabschnitten des Verbindungsbauteils in einer Art und Weise ausgebildet sein, um den Schwingwinkel des benachbarten, damit verbundenen Verbindungsbauteils zu beschränken. Alternativ ist es außerdem möglich, den Schwingbereich des Pendels durch ein Anordnen einer Vielzahl von Stoppbauteilen bzw. Anschlagbauteilen in einem Dämpfergehäuse an beiden Seiten des Aufhängungsbauteils zu beschränken.
Im Fall eines Beschränkens des Schwingwinkels des Aufhängungsbauteils durch die Anschlagfläche ist die Anschlagfläche an einem der Endabschnitte von jedem Verbindungsbauteil in einer Art und Weise ausgebildet, um den Schwingwinkel des benachbarten Verbindungsbauteils, das damit verbunden ist, zu beschränken, und der schwingbare Winkel des Verbindungsbauteils wird sequenziell von dem radial innersten Verbindungsbauteil zu dem radial äußersten Verbindungsbauteil erhöht. Währenddessen sind im Fall eines Beschränkens des Schwingbereichs der Schwingbauteile durch die Vorsprünge die Anschlagbauteile bzw. Stoppbauteile in dem Gehäuse an beiden Seiten der Verbindungsanordnung bzw. -abfolge in einer Art und Weise angeordnet, um den schwingbaren Winkel des innersten Verbindungsbauteils auf den engsten Winkel in der Verbindungsabfolge zu beschränken, während der schwingbare Winkel der Verbindungsbauteile sequenziell bzw. der Reihe nach zu dem äußersten Verbindungsbauteil hin erhöht wird. Daher ist die Anschlagfläche angepasst, den Schwingwinkel des benachbarten Verbindungsbauteils zu beschränken, und sind die Vorsprünge angepasst, um den Schwingbereich der Verbindungsanordnung bzw. -abfolge zu beschränken. Deshalb ist es dem Pendel ermöglicht, zu schwingen, während die annähernd zykloide Bahn bei einer gewünschten Frequenz nachgezeichnet wird.
Zusätzlich können im Falle eines Beschränkens des Schwingbereichs des Aufhängungsbauteils durch die Anschlagfläche die Schwingwinkel von jedem Verbindungsbauteil durch ein Erhöhen der Längen der Verbindungsbauteile sequenziell von dem radial innersten Verbindungsbauteil zu dem radial äußersten Verbindungsbauteil hin ausgeglichen werden. In diesem Fall werden der Drehpunkt bzw. Schwenkpunkt des Aufhängungsbauteils und die schwingbare Länge der Verbindungsbauteile in Erwiderung auf die Torsionsvibration derart geändert, dass es der Masse des Pendels ermöglicht ist, in einer Art und Weise zu schwingen, um die annähernd zykloide Kreisbahn nachzuzeichnen. Eine Krümmung der zykloiden Kreisbahn wird in Übereinstimmung mit einer Erhöhung in dem Schwingwinkel des Pendels erhöht. Jedoch können zusätzlich zu dem vorangehend erläuterten Vorteil Gestaltungen bzw. Konfigurationen der Koppelverbindungen der Verbindungsbauteile in diesem Fall angeglichen werden.
Dementsprechend werden gemäß dem dynamischen Dämpfer der vorliegenden Erfindung der Drehpunkt bzw. Schwenkpunkt des Aufhängungsbauteils und die schwingbare bzw. oszillierbare Länge der Verbindungsbauteile in Übereinstimmung mit der Änderung in dem Schwingwinkel des Pendels geändert. Zu diesem Zweck ist der schwingbare Winkel von jedem Verbindungsbauteil oder ein schwingbarer Bereich des Aufhängungsbauteils beschränkt. Deshalb ist es der Masse des Pendels ermöglicht, zu schwingen, während die annähernd zykloide Bahn nachgezeichnet wird, so dass die tatsächliche Schwingfrequenz des Pendels nicht signifikant von der Entwurfsschwingfrequenz abweicht. Zu diesem Zweck kann die Torsionsschwingung bzw. -vibration des Drehbauteils, die aus dem Drehmomentpuls resultiert, abgemildert werden, selbst wenn der Schwingwinkel des Pendels erhöht wird.
1 ist eine Vorderansicht, die schematisch ein Beispiel eines Anwendens des dynamischen Dämpfers der vorliegenden Erfindung auf das Drehbauteil zeigt. Wie in 1 zu sehen ist, ist ein hohles ringförmiges Dämpfergehäuse 4 in dem Nahbereich eines Außenumfangsrands des Drehbauteils 2 ausgebildet und das Pendel 3 ist darin beherbergt. Das Pendel 3 weist ein Aufhängungsbauteil auf, das durch ein Verbinden einer Vielzahl von Verbindungsbauteilen in einer drehbaren bzw. schwenkbaren Art und Weise durch Koppelverbindungen ausgebildet ist, und eine Masse 5 mit einem vorbestimmten Gewicht ist an einem Endabschnitt des äußersten Verbindungsbauteils befestigt. Um eine Torsionsvibration des Drehbauteils 2 zu absorbieren ist eine Schwingzahl pro Umdrehung N des Pendels 3 auf eine Anzahl von Drehmomentpulsen pro Umdrehung des Drehbauteils 2 eingestellt bzw. abgestimmt. Die Verbindungsbauteile und die Masse 5 sind zum Beispiel aus einem Metallmaterial mit einer vorbestimmten Festigkeit und einem Gewicht hergestellt.
Der Aufbau des Pendels 3 wird detaillierter erläutert werden. Wie in 1 gezeigt ist, ist ein erstes Verbindungsbauteil 6 schwenkbar bzw. drehbar an dem Drehbauteil 2 durch eine erste Koppelverbindung 7 an einem seiner Endabschnitte befestigt. Der andere Endabschnitt des ersten Verbindungsbauteils 6 ist drehbar bzw. schwenkbar mit einem der Endabschnitte eines zweiten Verbindungsbauteils 8 durch eine zweite Koppelverbindung 9 verbunden. Außerdem ist der andere Endabschnitt des zweiten Verbindungsbauteils 8 drehbar mit einem der Endabschnitte eines dritten Verbindungsbauteils 10 durch eine dritte Koppelverbindung 11 verbunden. Gleichermaßen ist der andere Endabschnitt des dritten Verbindungsbauteils 10 drehbar mit einem der Endabschnitte eines vierten Verbindungsbauteils 12 durch eine vierte Koppelverbindung 13 verbunden. Ferner ist die Masse 5 einstückig an dem anderen Endabschnitt des vierten Verbindungsbauteils 12 befestigt. Diese Koppelverbindungen 7, 9, 11 und 13 sind individuell an den Endabschnitten der Verbindungsbauteile 6, 8, 10 und 12 nahe der Drehmitte 2a der Drehbauteils 2 angeordnet.
2 ist eine Seitenansicht, die einen Aufbau der zweiten Koppelverbindung 9 zeigt, die das erste Verbindungsbauteil 6 und das zweite Verbindungsbauteil 8 verbindet, und 3 ist eine Vorderansicht, die den Aufbau der zweiten Koppelverbindung 9 zeigt, die das erste Verbindungsbauteil 6 und das zweite Verbindungsbauteil 8 verbindet. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ragen Flanschabschnitte 14 und 15 von einem der Endabschnitte des zweiten Verbindungsbauteils 8 radial einwärts vor und eine Vertiefung 16 ist zwischen den Flanschen 14 und 15 geschaffen. Wie in 3 gezeigt ist, sind runde Flächen 17 und 18 an jedem Führungsende der Flanschabschnitte 14 und 15 des zweiten Verbindungsbauteils 8 ausgebildet, um dem ersten Verbindungsbauteil 6 gegenüber zu sein.
Währenddessen ist ein Paar von Anschlagflächen 20 und 21 an dem anderen Endabschnitt des ersten Verbindungsbauteils 6 ausgebildet, um individuell den runden Flächen 17 und 18 gegenüber zu sein, und ein Vorsprung 19 ragt von zwischen den Anschlagsflächen 20 und 21 aus radial auswärts vor, um in die Vertiefung 16 eingesetzt zu werden. Deshalb kann das erste Verbindungsbauteil 6 schwenkbar bzw. drehbar mit dem zweiten Verbindungsbauteil 8 durch ein Einsetzen des Vorsprungs 19 in die Vertiefung 16 und ein Einsetzen eines Stifts 22 in die Koppelverbindung 9 verbunden werden. Daher ist die zweite Koppelverbindung 9 eine Drehzapfenverbindung, die einen Stift als eine Drehachse verwendet.
Wie beschrieben ist, ist der dynamische Dämpfer 1 mit der Beschränkungseinrichtung versehen, die angepasst ist, die Masse 5 entlang der annähernd zykloiden Kreisbahn durch ein Beschränken der Schwingbewegung des Aufhängungsbauteils zu schwingen. Insbesondere ist in dem dynamischen Dämpfer, der in 1 gezeigt ist, jedes Verbindungsbauteil 6, 8, 10 und 12 mit einer Anschlagfläche versehen, die als die Beschränkungseinrichtung funktioniert, welche angepasst ist, um einen schwenkbaren Winkel dieser Verbindungsbauteile zu beschränken. Wie in 3 dargestellt ist, ist das zweite Verbindungsbauteil 8 angepasst, sich um den Stift 22 herum zu drehen, und die runde Fläche 17 weist einen Zwischenabschnitt 17a mit einer kleineren Krümmung und eine abgerundete Ecke 17b mit einer größeren Krümmung auf. Ein Drehradius r1 zwischen der Drehmitte 22a des Stifts 22 und dem Zwischenabschnitt 17a ist kürzer als ein Drehradius r2 zwischen der Drehmitte 22a und der abgerundeten Ecke 17b. Währenddessen ist die vorangehend erwähnte Anschlagfläche 20 in einer V-Form ausgebildet. Entsprechend ist ein Abstand d1 zwischen der Drehmitte 22a und einem Anschlagende 20a der Anschlagfläche 20 länger als der Drehradius r2 der abgerundeten Ecke 17b der runden Fläche 17 (d1 > r2), ist ein Abstand d2 zwischen der Drehmitte 22a und einem Boden 20b der Anschlagfläche 20 länger als der Drehradius r1 zwischen der Drehmitte 22a und dem Zwischenabschnitt 17a der runden Fläche 17 (d2 > r1), und ist der Abstand d2 kürzer als der Drehradius r2 (d2 < r2). Deshalb, falls das zweite Verbindungsbauteil 8 um die zweite Koppelverbindung 9 herum bei einem vorbestimmten Winkel gedreht wird, wird die abgerundete Ecke 17b der runden Fläche 17 durch die Anschlagfläche 20 des ersten Verbindungsbauteils 6 irgendwo zwischen dem Anschlagende 20a und dem Boden 20b gestoppt. Daher entsprechen die Anschlagfläche und die runde Fläche, die an der Koppelverbindung dementsprechend ausgebildet sind, der Beschränkungseinrichtung der vorliegenden Erfindung, und jede Koppelverbindung bzw. jedes Verbindungsgelenk 7, 9, 11 und 13 ist mit der Beschränkungseinrichtung versehen.
Als nächstes wird ein Betrieb bzw. eine Bewegung des dynamischen Dämpfers 1 der vorliegenden Erfindung, der dementsprechend aufgebaut ist, hiernach beschrieben werden. 4 ist eine Ansicht, die schematisch eine Pendelbewegung des Pendels 3 zeigt, das durch den Drehmomentpuls des Drehbauteils 2 oszilliert bzw. geschwungen wird. Wenn das Drehbauteil 2, in dem der dynamische Dämpfer 1 angeordnet ist, beginnt, gedreht zu werden, wird eine Zentrifugalkraft auf das Pendel 3 aufgebracht, das in dem Dämpfergehäuse 4 angeordnet ist. Die Zentrifugalkraft, die dementsprechend auf das Pendel 3 aufgebracht ist, erhöht sich in Übereinstimmung mit einer Erhöhung einer Drehzahl des Drehbauteils 2. Falls die Zentrifugalkraft, die auf das Pendel 3 wirkt, die Gravitationskraft übersteigt, die auf das Pendel 3 wirkt, wird die Masse 5 des Pendels 3 zentrifugal radial auswärts von dem Drehbauteil 2 gezogen. 4(a) stellt eine Stellung des Pendels 3 unter der Bedingung dar, in der das Drehbauteil 2 bei einer konstanten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl gedreht wird, d. h. der Drehmomentpuls tritt nicht an dem Drehbauteil 2 auf. In diesem Fall befindet sich das Pendel 3 in einer neutralen Position, wie in 4(a) gezeigt ist.
Wenn die Drehzahl des Drehbauteils 2 fluktuiert bzw. schwankt oder wenn der Drehmomentpuls an dem Drehbauteil 2 auftritt, beginnt das Pendel 3 geschwungen zu werden. In dieser Situation, wie in 4(b) dargestellt ist, wird das Pendel 3 um die erste Koppelverbindung 7 herum geschwungen, die am nächsten an der Drehmitte 2a des Drehbauteils 2 liegt. Das heißt die erste Koppelverbindung 7 dient als ein Drehpunkt P zu Anfang der Schwingung und das erste Verbindungsbauteil 6 ist in der Lage, mit einem Schwingwinkel rθ1 zu schwingen, der durch die Beschränkungseinrichtung der ersten Koppelverbindung 7 festgelegt ist. Falls das Pendel 3 um die erste Koppelverbindung 7 innerhalb des Winkels rθ1 schwingt, wirkt das Pendel 3 der Torsionsvibration des Drehbauteils 2 in der Vibrationsfrequenz identisch der Schwingfrequenz des Pendels 3 entgegen, das dementsprechend innerhalb des Winkels rθ1 schwingt.
Falls der Schwingwinkel θ des Pendels 3 den Winkel rθ1 übersteigt, ist der Schwingwinkel des ersten Verbindungsbauteils 6 auf den Winkel rθ1 durch die Beschränkungseinrichtung der ersten Koppelverbindung 7 beschränkt. Folglich wird der Drehpunkt P des Pendels 3 zu der zweiten Koppelverbindung 9 hin bewegt, wie in 4(c) dargestellt ist, und der Schwingwinkel des zweiten Verbindungsbauteils 8 ist innerhalb eines Schwingwinkels rθ2 beschränkt, der durch die Beschränkungsseinrichtung der zweiten Koppelverbindung 9 festgelegt ist. Das heißt das Pendel 3 schwingt innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1 und rθ2 in dieser Situation. Falls das Pendel 3 dementsprechend innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1 und rθ2 schwingt, wirkt das Pendel 3 gegen die Torsionsvibration des Drehbauteils 2 in der Vibrationsfrequenz identisch der Schwingfrequenz des Pendels 3, das dementsprechend innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1 und rθ2 schwingt.
Falls der Schwingwinkel θ des Pendels 3 den Gesamtwinkel von rθ1 und rθ2 übersteigt, wird der Schwingwinkel des zweiten Verbindungsbauteils 8 auf den Winkel rθ2 durch die Beschränkungseinrichtung der zweiten Koppelverbindung 9 beschränkt. Folglich wird der Drehpunkt P des Pendels 3 zu der dritten Koppelverbindung 11 hin bewegt, wie in 4(d) dargestellt ist, und der Schwingwinkel des dritten Verbindungsbauteils 10 wird innerhalb des Schwingwinkels rθ3 beschränkt, der durch die Beschränkungseinrichtung der dritten Koppelverbindung 11 festgelegt ist. Das heißt das Pendel 3 schwingt innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1, rθ2 und rθ3 in dieser Situation. Falls das Pendel 3 dementsprechend innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1, rθ2 und rθ3 schwingt, wirkt das Pendel 3 gegen die Torsionsvibration des Drehbauteils 2 in der Vibrationsfrequenz identisch zu der Schwingfrequenz des Pendels 3, das sich innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1, rθ2 und rθ3 schwingt.
Daher wird gemäß diesem Beispiel der Drehpunkt P des Pendels 3 in Übereinstimmung mit einer Amplitude des Drehmomentpulses verschoben, der an dem Drehbauteil 2 auftritt, mit anderen Worten in Übereinstimmung mit einem Schwingwinkel des Pendels 3. Deshalb werden ein Abstand R zwischen der Drehmitte 2a des Drehbauteils 2 und dem Drehpunkt P und eine Schwinglänge L des Pendels 3 in Übereinstimmung mit einer derartigen Verschiebung des Drehpunkts P geändert. Zu diesem Zweck ist es der Masse 5 des Pendels 3 ermöglicht, zu schwingen, während die annähernd zykloide Bahn nachverfolgt wird.
Daher wird der Drehpunkt P des Pendels 3 durch ein Beschränken des schwingbaren Bereichs von jedem der Verbindungsbauteile 6, 8, 10 und 12 verschoben und der Masse 5 ist es möglich, als ein Ergebnis einer derartigen Verschiebung des Drehpunkts P die annähernd zykloide Kreisbahn nachzuverfolgen. Deshalb, selbst wenn die Amplitude der Torsionsvibration des Drehbauteils 2, die aus dem Drehmomentpuls der Maschine resultiert, groß ist, wird die tatsächliche Anzahl von Schwingungen pro Umdrehung N des Pendels 3 nicht signifikant von der Entwurfsschwingzahl pro Umdrehung des Pendels 3 abweichen. Das heißt die Torsionsvibration des Drehbauteils 2, die aus dem Drehmomentpuls resultiert, kann abgemildert werden, selbst wenn das Pendel 3 bei einem großen Winkel geschwungen wird. Mit anderen Worten kann die Torsionsvibration des Drehbauteils 2 ungeachtet des Schwingwinkels des Pendels 3 gedämpft werden. Wie beschrieben ist, sind die Verbindungsbauteile 6, 8, 10 und 12 aus einem starren Material, wie z. B. Metall, hergestellt. Deshalb, zusätzlich zu dem vorangehend erläuterten Vorteil, kann eine Festigkeit bzw. Steifigkeit des Aufhängungsbauteils des Pendels 3 gewährleistet werden. Ferner, da der Schwingwinkel von jedem Verbindungsbauteil 6, 8, 10 und 12 durch die Beschränkungseinrichtung beschränkt ist, wird die Masse 5 nicht in die Innenfläche des Dämpfergehäuses 8 stoßen, so dass ein Kollisionsgeräusch verringert werden kann. Ferner wird gemäß diesem Beispiel die Masse 5 des Pendels 3 nicht an der Innenfläche des Dämpfergehäuses 4 gerollt. Deshalb kann eine Abrasion der Masse 5 und der Innenfläche des Dämpfergehäuses 4 verhindert werden, so dass die Schwingzahl bzw. Anzahl von Schwingungen des Pendels 3 pro Umdrehung nicht durch die Reibverschlechterung der Masse und des Gehäuses variiert werden wird. Mit anderen Worten kann eine Dauerhaftigkeit bzw. Beständigkeit des Pendels gewährleistet werden.
5 ist eine Vorderansicht, die eine Modifikation des Beispiels, das in 1 gezeigt ist, zeigt. Um die Schwingwinkel rθ der Verbindungsbauteile gemäß dem Beispiel, das in 5 gezeigt ist, auszugleichen, sind Längen der Verbindungsbauteile sequenziell von dem radial innersten Verbindungsbauteil zu dem radial äußersten Verbindungsbauteil verlängert. Wie in 5 dargestellt ist, ist einer von den Endabschnitten des ersten Verbindungsbauteils 6 mit dem Drehbauteil 2 verbunden und eine Länge des ersten Verbindungsbauteils 6 ist die kürzeste unter den Verbindungsbauteilen des Aufhängungsbauteils. Eine Länge des zweiten Verbindungsbauteils 8, das mit dem anderen Ende des ersten Verbindungsbauteils 6 verbunden ist, ist länger als jene des ersten Verbindungsbauteils 8. Gleichermaßen ist eine Länge des dritten Verbindungsbauteils 10, das mit dem zweiten Verbindungsbauteil 8 verbunden ist, länger als jene des zweiten Verbindungsbauteils 8. Die Masse 5 ist mit dem radial äußeren Ende des äußersten Verbindungsbauteils verbunden. Gemäß diesem Beispiel, da die Längen der Verbindungsbauteile dementsprechend sequenziell zu der radial äußeren Seite hin erhöht sind, können die Beschränkungswinkel der Beschränkungseinrichtung angeglichen bzw. ausgeglichen werden, während es der Masse 5 ermöglicht ist, entlang der annähernd zykloiden Kreisbahn zu schwingen.
6 stellt eine Schwingbewegung des Pendels 3 dar, das in 5 gezeigt ist. Wie in 6 gezeigt ist, wird der Schwingbereich der Verbindungsbauteile von der neutralen Linie der Reihe nach von dem radial innersten Verbindungsbauteil zu dem radial äußersten Verbindungsbauteil hin erhöht. Deshalb ist es der Masse 5 des Pendels 3 ermöglicht, zu schwingen, während die Zykloidkreisbahn bzw. die Zykloidbahn in diesem Beispiel nachverfolgt wird. Insbesondere ist die Länge l1 des ersten Verbindungsbauteils, das mit dem Drehbauteil 2 verbunden ist, die kürzeste in dem Aufhängungsbauteil und die Länge l5 des fünften Verbindungsbauteils, das mit der Masse 5 verbunden ist, ist die längste in dem Aufhängungsbauteil. Die Verhältnisse der Längen der Verbindungsbauteile können als die folgende Ungleichung ausgedrückt werden: (l1 < l2 < l3 < l4 < l5). In dem Pendel 3, das dementsprechend aufgebaut ist, ist zum Beispiel der Schwingwinkel rθ1 des ersten Verbindungsbauteils 6, das durch die Beschränkungseinrichtung der ersten Koppelverbindung 7 beschränkt ist, identisch zu dem Schwingwinkel r85 des fünften Verbindungsbauteils 24, das durch die Beschränkungseinrichtung der fünften Koppelverbindung 23 beschränkt ist. Dementsprechend kann gemäß diesem Beispiel der Beschränkungswinkel der Beschränkungseinrichtung von jeder Koppelverbindung derart angeglichen bzw. ausgeglichen werden, dass die Schwingwinkel der Verbindungsbauteile 6, 8, 10, 12 und 24, die durch die Beschränkungseinrichtungen beschränkt sind, angeglichen bzw. ausgeglichen werden.
Gemäß dem in 5 und 6 gezeigten dynamischen Dämpfer kann deshalb eine Gestaltung der Elemente des Pendels 3 im Vergleich mit dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, vereinfacht werden. Gemäß diesem Beispiel wird der Drehpunkt P des Pendels 3 außerdem in Übereinstimmung mit einer Amplitude des Drehmomentpulses verschoben, der an dem Drehbauteil 2 auftritt. Deshalb werden der Abstand R zwischen der Drehmitte 2a des Drehbauteils 2 und dem Drehpunkt P und die Schwinglänge L des Pendels 3 in Übereinstimmung mit einer derartigen Verschiebung des Drehpunkts P geändert. Zu diesem Zweck ist es der Masse 5 des Pendels 3 ermöglicht, zu schwingen, während die annähernd zykloide Bahn nachverfolgt wird, so dass die Torsionsvibration des Drehbauteils 2, die von dem Drehmomentpuls resultiert, ungeachtet des Schwingwinkels θ des Pendels 3 abgemildert werden kann. Zusätzlich zu den vorangehend erläuterten Vorteilen kann gemäß diesem Beispiel eine Gestaltung von jeder Beschränkungseinrichtung der Koppelverbindungen angeglichen bzw. ausgeglichen werden. Deshalb können eine Arbeitszeit und Herstellungskosten der Verbindungsbauteile im Vergleich mit jenen des Beispiels, das in 1 gezeigt ist, verringert werden.
7 stellt ein Beispiel eines Aufhängens der Masse 5 unter Verwendung eines Paars von Aufhängungsbauteilen dar. Wie in 7 gezeigt ist, ist in dem dynamischen Dämpfer 1 die Masse 5 von dem Drehbauteil 2 durch ein Paar von Aufhängungsbauteilen in einer Art und Weise aufgehängt, um ein Gewicht der Masse 5 gleichmäßig auf diese Aufhängungsbauteile aufzubringen. Zum Beispiel ist in dem Aufhängungsbauteil auf der rechten Seite einer der Endabschnitte des ersten Verbindungsbauteils 6R an dem Drehbauteil 2 durch die erste Koppelverbindung 7R befestigt. Der andere Endabschnitt des ersten Verbindungsbauteils 6R ist mit einem der Endabschnitte des zweiten Verbindungsbauteils 8R durch die zweite Koppelverbindung 9R verbunden. Außerdem ist der andere Endabschnitt des zweiten Verbindungsbauteils 8R mit einem der Endabschnitte des dritten Verbindungsbauteils 10R durch die dritte Koppelverbindung 11R verbunden. Gleichermaßen ist der andere Endabschnitt des dritten Verbindungsbauteils 10R mit einem der Endabschnitte des vierten Verbindungsbauteils 12R durch die vierte Koppelverbindung 13R verbunden. Der andere Endabschnitt des vierten Verbindungsbauteils 12R ist mit der Masse 5 durch die fünfte Koppelverbindung 23R verbunden. Das Aufhängungsbauteil auf der linken Seite hängt außerdem die Masse 5 von dem Drehbauteil 2 durch das erste Verbindungsbauteil 6L, das zweite Verbindungsbauteil 8L, das dritte Verbindungsbauteil 10L und das vierte Verbindungsbauteil 12L auf, die individuell durch die erste Koppelverbindung 7L, die zweite Koppelverbindung 9L, die dritte Koppelverbindung 11L, die vierte Koppelverbindung 13L und die fünfte Koppelverbindung 23L verbunden sind. Wie die vorangehend erläuterten Beispiele sind die Koppelverbindungen 7R, 7L, 9R, 9L, 11R, 11L, 13R, 13L, 23R und 23L außerdem individuell mit den Beschränkungseinrichtungen zum Beschränken der Schwingwinkel der Verbindungsbauteile 6R, 6L, 8R, 8L, 10R, 10L, 12R und 12L versehen.
Gemäß dem dynamischen Dämpfer, der in 7 gezeigt ist, sind die Schwingwinkel der Verbindungsbauteile 6R, 6L, 8R, 8L, 10R, 10L, 12R und 12L durch die Beschränkungseinrichtungen der Koppelverbindungen beschränkt, wenn das Pendel 3 durch den Drehmomentpuls des Drehbauteils 2 geschwungen wird. Deshalb wird auch der Drehpunkt P des Pendels 3 in Übereinstimmung mit einer Amplitude des Drehmomentpulses verschoben, der an dem Drehbauteil 2 auftritt, oder in Übereinstimmung mit dem Schwingbereich des Pendels 3. Folglich werden jeder Abstand R zwischen der Drehmitte 2a des Drehbauteils 2 und jedem Drehpunkt P und jede Schwinglänge L der Aufhängungsbauteile in Übereinstimmung mit einer derartigen Verschiebung des Drehpunkts P geändert. Zu diesem Zweck ist es der Masse 5 des Pendels 3 ermöglicht, die annähernd zykloide Bahn nachzuverfolgen, so dass die Torsionsvibration des Drehbauteils 2, die von dem Drehmomentpuls resultiert, ungeachtet des Schwingwinkels θ des Pendels 3 abgemildert werden kann.
8 ist eine Vorderansicht, die eine weitere Modifikation des Beispiels, das in 1 gezeigt ist, zeigt. In dem dynamischen Dämpfer 1, der in 8 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Vorsprüngen 25, 26, 27, 28, 29 und 30 in dem Dämpfergehäuse 4 an beiden Seiten des Pendels 3 zum Zwecke eines Beschränkens des Schwingbereichs der Verbindungsbauteile 6, 8, 10 und 12 des Pendels 3 errichtet. 8 stellt eine Situation dar, in der sich das Pendel 3 an der neutralen Position befindet. Um den Schwingbereich des ersten Verbindungsbauteils 6 zu beschränken, ist ein erstes Paar von Vorsprüngen 25 und 26 quer über das erste Verbindungsbauteil 6 hinweg bei gleichen Abständen zu dem ersten Verbindungsbauteil 6 errichtet.
Ein zweites Paar der Vorsprünge 27 und 28 ist quer über das zweite Verbindungsbauteil 8 hinweg errichtet. Insbesondere ist das zweite Paar der Vorsprünge 27 und 28 an beiden Seiten des zweiten Verbindungsbauteils 8 bei gleichen Abständen an einer radial äußeren Seite des ersten Paars von Vorsprüngen 25 und 26 angeordnet. Jedoch ist der Abstand zwischen den zweiten Vorsprüngen 27 oder 28 zu dem Pendel 3 an der neutralen Position größer als jener zwischen den ersten Vorsprüngen 25 oder 26 zu dem Pendel 3 an der neutralen Position.
Gleichermaßen ist das dritte Paar von den Vorsprüngen 29 und 30 quer über das dritte Verbindungsbauteil 8 hinweg errichtet. Insbesondere ist das dritte Paar der Vorsprünge 29 und 30 an beiden Seiten des dritten Verbindungsbauteils 10 bei gleichen Abständen an einer radial äußeren Seite des zweiten Paars von Vorsprüngen 27 und 28 angeordnet. Jedoch ist der Abstand zwischen den dritten Vorsprüngen 29 oder 30 zu dem Pendel 3 an der neutralen Position länger bzw. größer als jener zwischen den zweiten Verbindungsbauteilen 27 oder 28 zu dem Pendel 3 und der neutralen Position. Dementsprechend ist der Abstand zwischen jedem Paar von Vorsprüngen quer über das Pendel 3 hinweg sequenziell von dem ersten Paar von Vorsprüngen 25 und 26 zu dem dritten Paar von Vorsprüngen 29 und 30 hin erhöht, d. h. von der radial inneren Seite zu der radial äußeren Seite hin. Diese Vorsprünge 25, 26, 27, 28, 29 und 30 erstrecken sich entlang der Drehachse des Drehbauteils 2. Gemäß diesem Beispiel ist deshalb die Beschränkungseinrichtung nicht an dem Endabschnitt von jedem Verbindungsbauteil ausgebildet und der Schwingbereich der Abfolge der Verbindungsbauteile 6, 8, 10 und 12 ist durch die Vorsprünge 25, 26, 27, 28, 29 und 30 beschränkt.
Ein Betrieb des dynamischen Dämpfers 1, der dementsprechend aufgebaut ist, wird hiernach erläutert werden. 9 stellt schematisch eine Schwingbewegung des Pendels 3 dar, das in 8 gezeigt ist. Wenn der Drehmomentpuls an dem Drehbauteil 2 auftritt, in dem der dynamische Dämpfer 1, der in 8 gezeigt ist, angeordnet ist, beginnt das Pendel 3, um die erste Koppelverbindung 7 herum zu schwingen, wie in 9(a) dargestellt ist. In dieser Situation dient insbesondere die erste Koppelverbindung 7 als der Drehpunkt P und der Schwingwinkel von rθ1 des ersten Verbindungsbauteils 6 ist innerhalb des ersten Paars von Vorsprüngen 25 und 26 beschränkt. Falls das Pendel 3 um die erste Koppelverbindung 7 herum innerhalb des Winkes rθ1 schwingt, wirkt das Pendel 3 gegen die Torsionsvibration des Drehbauteils 2 in der Vibrationsfrequenz identisch zu der Schwingfrequenz des Pendels 3, das dementsprechend innerhalb des Winkels rθ1 schwingt.
Falls der Schwingwinkel θ des Pendels 3 den Winkel rθ1 übersteigt, wird das schwingende erste Verbindungsbauteil 6 durch den Vorsprung 25 oder 26 gestoppt und der Drehpunkt P des Pendels 3 wird dadurch zu der zweiten Koppelverbindung 9 hin bewegt, wie in 9(b) dargestellt ist. In dieser Situation wird der Schwingwinkel des zweiten Verbindungsbauteils 8 auf den Winkel rθ2 beschränkt und dem Pendel 3 ist es möglich, innerhalb des Spielraums zwischen dem zweiten Paar von Vorsprüngen 27 und 28 zu schwingen. Falls das zweite Verbindungsbauteil 8 dementsprechend innerhalb des zweiten Paars von Vorsprüngen 27 und 28 schwingt, schwingt das Pendel 3 innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1 und rθ2, wodurch der Torsionsvibration des Drehbauteils 2 in der Vibrationsfrequenz identisch zu der Schwingfrequenz des Pendels 3 entgegengewirkt wird, das innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1 und rθ2 schwingt.
Falls der Schwingwinkel θ des Pendels 3 den Gesamtwinkel von rθ1 und rθ2 übersteigt, wird das zweite Verbindungsbauteil 8 durch die Vorsprünge 27 und 28 gestoppt und der Drehpunkt P des Pendels 3 wird dadurch zu der dritten Koppelverbindung 11 hin bewegt, wie in 9(c) dargestellt ist. In dieser Situation wird der Schwingwinkel des dritten Verbindungsbauteils 10 durch den Winkel rθ3 beschränkt und dem Pendel 3 wird ermöglicht, innerhalb des Spielraums zwischen dem dritten Paar von Vorsprüngen 29 und 30 zu schwingen. Falls das dritte Verbindungsbauteil 10 dementsprechend innerhalb des dritten Paars von Vorsprüngen 29 und 30 schwingt, schwingt das Pendel 3 innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1, rθ2 und rθ3, wodurch der Torsionsvibration des Drehbauteils 2 in der Vibrationsfrequenz identisch zu der Schwingfrequenz des Pendels 3 entgegengewirkt wird, das dementsprechend innerhalb des Gesamtwinkels von rθ1, rθ2 und rθ3 schwingt.
Dementsprechend sind gemäß diesem Beispiel die Schwingwinkel der Verbindungsbauteile 6, 8, 10 und 12 durch die Vorsprünge 25, 26, 27, 28, 29 und 30 in Übereinstimmung mit einer Amplitude des Drehmomentpulses beschränkt, der an dem Drehbauteil 2 auftritt, mit anderen Worten in Übereinstimmung mit einem Schwingwinkel des Pendels 3. Das heißt der Drehpunkt bzw. Schwenkpunkt P des Pendels 3 wird in Übereinstimmung mit einem Schwingwinkel des Pendels 3 verschoben. Folglich werden der Abstand R zwischen der Drehmitte 2a des Drehbauteils 2 und dem Drehpunkt P und die Schwinglänge L des Pendels 3 in Übereinstimmung mit einer derartigen Verschiebung des Drehpunkts P geändert. Deshalb ist es der Masse 5 des Pendels 3 ermöglicht, die annähernd zykloide Bahn nachzuverfolgen. Zu diesem Zweck wird die Schwingzahl des Pendels 3 pro Umdrehung des Drehbauteils 2 nicht signifikant von der Entwurfsschwingzahl pro Umdrehung abweichen, selbst wenn das Pendel 3 durch die Torsionsvibration des Drehbauteils 2, die aus einem Drehmomentpuls resultiert, weit geschwungen wird. Das heißt die Torsionsvibration des Drehbauteils 2 kann ungeachtet einer Schwingamplitude des Pendels 3 abgemildert werden.
Im Falle eines Beschränkens der Schwingbereiche der Verbindungsbauteile 6, 8, 10 und 12 durch ein dementsprechendes Anordnen der Vorsprünge 25, 26, 27, 28, 29 und 30 in dem Dämpfergehäuse 4, kann das Dämpfergehäuse 4 einfach ohne ein Ausformen zykloider Bögen an dessen Innenfläche ausgebildet werden. Zusätzlich wird die Masse 5 des Pendels 3 nicht an dem Dämpfergehäuse 4 gerollt. Deshalb wird die Schwingzahl bzw. Anzahl von Schwingungen der Masse 5 nicht aufgrund einer Reibabnutzung der Innenwand des Dämpfergehäuses 4 oder der Masse 5 selbst geändert werden. Mit anderen Worten kann eine Dauerhaltbarkeit des dynamischen Dämpfers 1 gewährleistet werden.
Dementsprechend kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Masse des Pendels geschwungen werden, während die annähernd zykloide Bahn nachverfolgt wird, durch ein Beschränken des Schwingwinkels von jedem Verbindungsbauteil, um den Drehpunkt des Pendels zu ändern. Das heißt ein virtuelles Zykloidpendel kann vorgesehen werden. Deshalb kann die Torsionsvibration des Drehbauteils 2 ungeachtet einer Schwingamplitude des Pendels abgemildert werden. Mit anderen Worten kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Torsionsvibration des Drehbauteils, die von dem Drehmomentpuls resultiert, abgemildert werden, selbst wenn das Pendel signifikant geschwungen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-340097 A [0002, 0002, 0006]
JP 2004-293669 A [0003, 0003, 0007]
JP 2002-340097 [0004]

Claims

Dynamischer Dämpfer, der in einem Drehbauteil angeordnet ist, der folgendes aufweist: ein Pendel, das durch einen Drehmomentpuls, der an dem Drehbauteil auftritt, geschwungen wird und dessen Schwingfrequenz auf eine Drehmomentpulsfrequenz abgestimmt ist; dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehpunkt und eine Schwinglänge des Pendels in Übereinstimmung mit einem Anstieg in einem Schwingwinkel des Pendels von einer neutralen Position aus geändert werden, in der sich das Pendel befindet, falls das Pendel nicht geschwungen wird.
Dynamischer Dämpfer nach Anspruch 1, wobei: das Pendel ein Aufhängungsbauteil, das durch ein lineares Verbinden einer Vielzahl von Verbindungsbauteilen in einer drehbaren Art und Weise durch Koppelverbindungen ausgebildet ist, und eine Masse mit einem vorbestimmten Gewicht aufweist; das Pendel eine Beschränkungseinrichtung aufweist, die angepasst ist, den Drehpunkt und die Schwinglänge durch ein Beschränken eines Schwingwinkels des Verbindungsbauteils in Übereinstimmung mit einem Anstieg in einem Schwingwinkel des Pendels von der neutralen Position aus zu ändern; und die Beschränkungseinrichtung angepasst ist, um eine Schwingung des Verbindungsbauteils zu beschränken, das sich näher an einer Drehmitte des Drehbauteils als der Drehpunkt befindet, während eine Schwingung des Verbindungsbauteils ermöglicht wird, das sich näher an der Masse als an dem Drehpunkt befindet.
Dynamischer Dämpfer nach Anspruch 2, wobei die Beschränkungseinrichtung einen Anschlag aufweist, der in der Koppelverbindung ausgebildet ist, um den Schwingwinkel des Verbindungsbauteils, das linear verbunden ist, zu beschränken.
Dynamischer Dämpfer nach Anspruch 3, wobei eine Länge von jedem Verbindungsbauteil, das durch die Koppelverbindungen verbunden ist, sequenziell von dem Verbindungsbauteil, das am nächsten an der Drehmitte des Drehbauteils ist, zu dem Verbindungsbauteil, das sich näher an der Masse befindet, verlängert ist.
Dynamischer Dämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Drehbauteil ein Dämpfergehäuse aufweist, das angepasst ist, das Pendel zu beherbergen; und die Beschränkungseinrichtung eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die in dem Gehäuse errichtet sind, um den Schwingbereich von jedem der Verbindungsbauteile oder Koppelverbindungen zu beschränken.
Dynamischer Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Pendel eine Vielzahl von Aufhängungsbauteilen aufweist, die parallel zueinander aufgehängt sind.