CN1734121A - 扭转振动减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扭转振动减振装置、尤其是曲柄臂缓冲器，用于安装在活塞式发动机的、特别是内燃机的曲轴上。为了提供一种可低成本制造的扭转振动减振装置，扭转振动减振装置包括一个携动盘，该携动盘在径向外部具有一个在圆周方向上尤其是连续的支承和/或摩擦面，在所述面上可转动地支承一个回转质量装置。

Description

扭转振动减振装置

技术领域

本发明涉及一种扭转振动减振装置、尤其是曲柄臂缓冲器，用于安装在活塞式发动机的、特别是内燃机的曲轴上。本发明还涉及一种曲轴及设有该曲轴的活塞式发动机。

背景技术

传统的曲轴上的扭转振动减振装置、尤其是曲柄臂缓冲器通常包括多个铸件或锻造件，对它们必须进行费用高的后加工。

发明任务

本发明的任务在于，给出一种开始部分所述类型的扭转振动减振装置、尤其是曲柄臂缓冲器，它可成本便宜地被制造。

该任务在一种用于安装在活塞式发动机的、特别是内燃机的曲轴上的扭转振动减振装置、尤其是曲柄臂缓冲器中这样来解决：该扭转振动减振装置包括一个携动盘，该携动盘在径向外部具有一个在圆周方向上尤其是连续的支承和/或摩擦面，在该支承和/或摩擦面上可转动地支承一个回转质量(Schwungmasse)装置。不仅是携动盘而且回转质量装置以及扭转振动减振装置的其它部件均由薄板(例如金属薄板)构成。这些板材制件提供了一个优点，即它们可既简单又低成本地制造。这些板材制件例如可由拉伸的薄板制成。板材制件的各个区域如孔或缺口可被冲压出来。也可以是，板材制件的各个区域被切削加工。根据本发明构型的携动盘实现了尽可能旋转对称的造型。根据本发明的扭转振动减振装置既在轴向方向上又在径向方向上比传统扭转振动减振装置需要大的结构空间。有意地付出较大的结构空间的代价，以便增大振动部件的惯性矩。曲轴的转矩可通过携动盘导入到扭转振动减振装置中。在携动盘上可施加摩擦衬和/或滑动支承面。

该扭转振动减振装置的一个优选实施例的特征在于：回转质量装置在径向外部具有一个弯折的边缘区域，该边缘区域用其内圆周面靠置在携动盘的支承和/或摩擦面上。优选回转质量装置的振动质量主要设置在径向外部。由此提高了回转质量装置的惯性矩。

该扭转振动减振装置的另一个优选实施例的特征在于：携动盘与一个反压盘(Gegenscheibe)无相对转动地连接，该反压盘在轴向方向上与携动盘隔开一个间距。反压盘优选借助多个间隔栓固定在携动盘上。

该扭转振动减振装置的另一个优选实施例的特征在于：反压盘在径向外部具有在圆周方向上中断的支承和/或摩擦面，在所述面上可转动地支承另一个回转质量装置。反压盘基本上具有马蹄形铁的构型。

该扭转振动减振装置的另一个优选实施例的特征在于：所述另一个回转质量装置被设置在第一回转质量装置与反压盘之间。所述两个回转质量装置相对携动盘及反压盘可有限转动地被支承。

该扭转振动减振装置的另一个优选实施例的特征在于：所述两个回转质量装置基本上各具有一个带有中心孔的圆盘的构型。该中心孔用于接收曲轴的轴颈。

该扭转振动减振装置的另一个优选实施例的特征在于：携动盘、反压盘及回转质量装置各具有多个窗孔。这些窗孔用于接收压力弹簧，这些回转质量装置通过这些压力弹簧与携动盘及反压盘相耦合。

在用于活塞式发动机、尤其是内燃机的具有多个曲柄臂的曲轴上，上述任务这样地解决：在曲轴的曲柄臂上固定了一个以上所述的扭转振动减振装置。曲柄臂的构型优选适配于该扭转振动减振装置。

在活塞式发动机，尤其是在内燃机上，上述任务通过上述的曲轴来解决。

附图说明

本发明的其它优点、特征及细节可从以下参照附图对实施例的详细说明中得出。这里，说明书及其它申请文件中所述的特征可各自单独地或以任意的组合作为本发明的实质。附图表示：

图1根据本发明的、装配到活塞式发动机的曲轴上的扭转振动减振装置的一个截面图，

图2该减振器的俯视图，

图3图1中的一个放大的局部，

图4与图3中类似的、一个间隔栓的剖面图，

图5根据本发明的扭转振动减振装置的一个解体图，

图6标注有弹簧预加载力矢量的、根据本发明的扭转振动减振装置的一个横截面，及

图7图解表示的、图6中弹簧预加载力矢量的求和。

具体实施方式

扭转振动减振装置——也被称为振动缓冲器——主要用于：当曲轴在其固有频率上受激励时减小曲轴的扭转振动幅值。在许多场合中，这种固有频率在约100至450Hz的范围中。这尤其受到在活塞式发动机的汽缸中进行的压缩及膨胀的不均匀性的激励，该不均匀性通过活塞及连杆传递到曲轴上。扭转谐振方式的振动可导致曲轴的破裂，因此需使用扭转振动减振器或扭转振动缓冲器。该扭转振动减振装置也被称为扭振减振装置。

使用弹簧耦合的扭转振动减振装置主要由具有确定惯性矩的转动质量组成，该转动质量通过一些弹簧部件与曲轴耦合。这些由弹簧部件的扭转刚度及该转动质量的惯性矩可得到减振器的固有频率，该频率必须与曲轴的固有频率相协调。通过该扭转振动减振装置将使曲轴的振动特性改变。该***得到一个附加的自由度，其中在减振时原始的谐振点完全被消除。对此出现了两个新的谐振。在很强的减振时不产生任何作用，因为减振器这时在一定程度上刚性地耦合。减振器这时近似地表现出曲轴的基波谐振。当正确地设计减振器时，既不会干扰地引起新的谐振，也不会干扰地出现原始的谐振。

在图1至图5中表示出一个包括曲轴1的内燃机的细节。曲轴1可转动地支承在该内燃机的一个(未示出的)壳体中。曲轴1具有一个曲柄销2，在其上以公知方式支承着一个连杆4，该连杆也被称为推杆。曲轴1用于由(未示出的)活塞的往复运动产生出转矩。

在图1至图5中仅表示出一个活塞式发动机的可能结构的原理图。在所述的活塞式发动机更精确的结构方面可参考专业文献，例如Dubbel的“机械制造手册”第18版第80-87页及Bosch的“机动车技术手册”第22版第382-399页。

曲柄销2的两侧各延伸出一个曲柄臂5，在图1至4中仅表示出其中的一个。由曲柄臂5延伸出一个轴颈6，该轴颈用于使曲轴1支承在内燃机的壳体中。曲轴1的旋转轴线与轴颈6的旋转轴线相一致。在其另一端上，曲轴1具有另一个(未示出的)轴颈。

在轴颈6与曲柄臂5之间的一个过渡区域中，在曲轴1上构造有一个具有多个贯通孔10、11的环形法兰盘8，这些贯通孔延伸在轴向方向上并分布地被设置在环形法兰盘8的圆周上。这些贯通孔10、11设有一些内螺纹，这些内螺纹与一些螺钉12的外螺纹互补地构造，借助这些螺钉使一个总地用14标示的振动减振器固定在所述环形法兰盘上。

振动减振器14包括一个携动盘16，它由一个具有中心穿孔18的圆盘17构成。该穿孔18用于接收轴颈6。穿孔18的径向外部设有多个用于穿过螺钉12的贯通孔19、22。此外，在圆盘17中还设有用于固定间隔栓23、24的多个穿孔20、21。此外，在圆盘17中在圆周方向上开设有一些长形的窗孔26、27，这些窗孔用于部分地接收一些压力弹簧28、29。这些压力弹簧28、29在他们的端部被夹持在导向帽32、33之间。圆盘17的径向外部构造有一个或多个摩擦/滑动面36。

在携动盘16的摩擦/滑动面36上的径向外部靠置着一个轮缘40，该轮缘40被构造在一个第一回转质量41上。该第一回转质量41基本上具有一个带有中心穿孔43的圆盘42的构型。该中心穿孔43用于接收轴颈6。轮缘40从圆盘42基本上弯过90°。在圆盘42中设有多个窗孔45、46、47，用于部分地接收压力弹簧28、29。此外，在圆盘42中设有一些用于间隔栓23、24的穿孔48、49。这些穿孔48、49被构成长形孔，由此允许间隔栓23、24在圆周方向上运动。

在第一回转质量41的背对携动盘16的侧上设有一个具有轮缘50的第二回转质量51，该轮缘50相对第一回转质量41的轮缘40延伸在相反的方向上。该第二回转质量51也具有圆盘52的构型，该圆盘具有一个用于轴颈6的中心穿孔53。在圆盘52中开设有多个用于部分地接收压力弹簧28、29的窗孔56、57。在第二回转质量51中，该轮缘50不是构造成连续的，而在一个桥接片55的区域中是中断的。

从轴向方向上看，所述两个回转质量41、51被设置在携动盘16与一个反压盘60之间，后者基本上具有马蹄形铁61的构型。在反压盘60的径向外部上构造有多个滑动/摩擦面62、63。在滑动/摩擦面62、63上靠置着第二回转质量51的轮缘50。反压盘60具有多个窗孔65、66，这些窗孔用于部分地接收压力弹簧28、29。反压盘60中的这些窗孔与携动盘16及回转质量41、51中的窗孔对准。此外，马蹄形铁61形式的反压盘60具有多个穿孔68、69，它们用于固定间隔栓23、24。借助间隔栓23、24，反压盘60被固定在携动盘16上。通过间隔栓23、24在携动盘16与反压盘60之间形成一个中间空间，在该中间空间中可转动地设置回转质量41及51。

根据本发明的扭振减振器14用于减小一个内燃机的曲轴1的扭转振动。该减振器14相对曲轴定心并借助螺钉12被轴向旋紧，相对连杆4有足够的自由空间。通过携动盘16使曲轴1的转矩导入振动减振器14中。携动盘16通过间隔栓23、24与反压盘60铆接，以使得部分转矩传递到反压盘60上。在径向外部，在携动盘16及反压盘60上粘接或以其它方式固定有摩擦衬或滑动支承，它们构成了摩擦/滑动面36、62、63。所述两个回转质量41及51位于携动盘与反压盘之间并且既可彼此连接、例如被铆接，也可以彼此松动地置入。为了达到尽可能大的惯性矩，回转质量41、51径向上很向外地布置且基本上构造成罐状的。回转质量41及51通过摩擦/滑动面36、62、63定心并支承在这些面上。

图6中表示压力弹簧被构造成螺旋压力弹簧并在弹簧帽之间被预加载。压力弹簧的预加载力通过矢量72至77表示。此外在图6中表示：振动减振器14的重心70相对携动盘16的中心间隔一个间距71地布置。由此产生的离心力由矢量79表示。压力弹簧的预加载力72至77及离心力79被利用，以便在摩擦/滑动面36、62、63上施加确定的支承力。

图7图解表示了弹簧预加载力72至77与离心力79的矢量求和。通过根据本发明的振动减振装置14可使内燃机工作中曲轴的振动明显地减小。

附图标号清单

1.曲轴

2.曲柄销

4.连杆

5.曲柄臂

6.轴颈

8.环形法兰盘

10.设有内螺纹的贯通孔

11.贯通孔

12.螺钉

14.振动减振器

16.携动盘

17.带有中心穿孔的圆盘

18.穿孔

19.穿孔

20.穿孔

21.穿孔

22.穿孔

23.间隔栓

24.间隔栓

26.圆周方向上的长形的窗孔

27.圆周方向上的长形的窗孔

28.压力弹簧

29.压力弹簧

32.帽＝>导向

33.帽＝>导向

36.摩擦/滑动面

40.轮缘

41.第一回转质量

42.圆盘

43.中心穿孔

45.窗孔

46.窗孔

47.窗孔

48.用于间隔栓23、24的穿孔

49.用于间隔栓23、24的穿孔

50.轮缘

51.第二回转质量

52.圆盘

53.中心穿孔

55.桥接片

56.窗孔

57.窗孔

60.反压盘

61.马蹄形铁

62.滑动/摩擦面

63.滑动/摩擦面

65.窗孔

66.窗孔

68.穿孔

69.穿孔

70.重心

71.间距

72.压力弹簧的预加载力的矢量

73.压力弹簧的预加载力的矢量

74.压力弹簧的预加载力的矢量

75.压力弹簧的预加载力的矢量

76.压力弹簧的预加载力的矢量

77.压力弹簧的预加载力的矢量

79.离心力

Claims (9)

1.扭转振动减振装置、尤其是曲柄臂缓冲器，用于安装在活塞式发动机的、特别是内燃机的曲轴(1)上，其特征在于：该扭转振动减振装置(14)包括一个携动盘(16)，该携动盘在径向外部具有一个在圆周方向上尤其是连续的支承和/或摩擦面(36)，在所述面上可转动地支承一个回转质量装置(41)。

2.根据权利要求1的扭转振动减振装置，其特征在于：回转质量装置(41)在径向外部具有一个弯折的边缘区域(40)，该边缘区域用其内圆周面靠置在携动盘(16)的支承和/或摩擦面(36)上。

3.根据以上权利要求中一项的扭转振动减振装置，其特征在于：携动盘(16)与一个反压盘(60)无相对转动地连接，该反压盘在轴向方向上与该携动盘(16)隔开一个间距。

4.根据权利要求3的扭转振动减振装置，其特征在于：反压盘(60)在径向外部具有在圆周方向上中断的支承和/或摩擦面(62，63)，在所述面上可有限转动地支承另一个回转质量装置(51)。

5.根据权利要求4的扭转振动减振装置，其特征在于：所述另一个回转质量装置(51)被设置在所述第一回转质量装置(41)与反压盘(60)之间。

6.根据权利要求4或5的扭转振动减振装置，其特征在于：所述两个回转质量装置(41，51)基本上各具有一个带有中心孔(43，53)的圆盘(42，52)的构型。

7.根据权利要求4至6中一项的扭转振动减振装置，其特征在于：携动盘(16)、反压盘(60)及回转质量装置(41，51)各具有多个窗孔。

8.用于活塞式发动机、尤其是内燃机的曲轴，具有多个曲柄臂，其特征在于：在曲轴(1)的一个曲柄臂上固定了一个根据以上权利要求中一项的扭转振动减振装置(14)。

9.活塞式发动机、尤其是内燃机，具有根据权利要求8的曲轴(1)。

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