[发明专利]离心力摆

说明书

技术领域

本发明涉及一种离心力摆，特别是用于设置在内燃机的驱动轴上。

背景技术

在四冲程活塞式发动机中，四个冲程(吸气、压缩、做功、排气)的周期性过程与各个气缸的点火顺序组合，导致曲轴的和连接着的飞轮的旋转不均匀性。驱动系由于在其内含有的惯性和刚性而是一种具有独特固有频率的、能旋转振动的组织系统，所以，由发动机导入的旋转不均匀性必然导致旋转振动。必须在构造设计上降低这种旋转振动。

发展具有较少数量气缸的发动机是大势所趋，并且降低转速水平也在发动机研发人员当中引起关注。然而这样会导致更高的旋转不均匀性，该旋转不均匀性又需要新的减振设计方案。

用于降低在转矩载荷波动时的扭转振动的已知设备与行业相关联地(汽车技术、航海技术、航空技术、机床等)以各种不同形式存在。建立在汽车技术中的用于降低扭转振动的设备例如是单惯量飞轮或者双惯量飞轮并且在此还有离心力摆，以及由各个设备构成的组合。然而已知的设备不能充分地满足在高和/或低频的扭矩载荷时的现代工业的要求(例如运转平稳性)。

在用于降低在扭矩载荷波动时的扭转振动的设备的动态设计中需要考虑稳定的运行状态，特别是做功机械(在负载下)在转速几乎恒定时的运行，同样需要考虑不稳定的运行状态，特别是做功机械(在负载下)的加速或制动。已知的离心力摆设备在稳定的运行状态方面具有缺点：作用效能相对于轴承摩擦来说是敏感的，由限定的悬摆摆角所限制并且为约束的几何关系所决定。已知的离心力摆设备在不稳定的运行状态方面具有缺点：最大的摆角在低摩擦的或者阻尼弱的设计中受附加措施的限制。能够使得悬摆质量无冲击地制动的措施从声学观点出发是值得追求的。所建立的离心力摆系统对于这一点的实现并不充分。

发明内容

本发明的目的是，更好地满足对降低在扭矩载荷波动时的扭转振动的现代工业的要求。特别是应该更好地解决低转速时的振动问题。

这个目的通过具有权利要求1或者权利要求2所述特征的离心力摆得以实现。在从属权利要求中对根据本发明的离心力摆的有益的和适宜的构造加以阐述。

根据本发明的第一方面，所述离心摆特别是用于设置在内燃机的驱动轴上以及包括一个驱动环、一个同步环和至少一个支承在驱动环上的摆体。该离心力摆的特征在于：相对于驱动环上的支承点发生同步环纯旋转的运动和摆体纯旋转的运动。

根据本发明的第二方面，所述离心摆特别是用于设置在内燃机的驱动轴上以及包括一个能够抗扭地(drehfest，即二者不能相对转动)安装在驱动轴上的驱动环和一个相对于驱动环能够自由旋转的同步环。驱动环的旋转轴线与同步环的旋转轴线是一致的。另外，离心力摆包括至少一个可运动地支承在驱动环上的摆体。该摆体通过至少一个耦合元件在运动学上耦联于同步环，使得耦合元件在同步环相对于驱动环沿第一方向旋转时将摆体的重心朝旋转轴线偏移。

根据本发明的离心力摆以与迄今为止已知系统不相同的原理为基础。被驱动的驱动环相对于本身能自由旋转的同步环的相对扭转导致摆体的重心向内偏移，但是该偏移可以重新得到离心力的(过度)补偿。如果多个摆体耦联于同步环的话，只须保证产生的摆体的总重心能够通过相对保证向内偏移并且通过离心力重新向外偏移。这个原理能够实现对扭转振动非常有效的和稳定的阻尼，特别是在低转速时。在此，同步环提供了一个附加的惰性质量，通过这种方式使总惯性发生迁移。如果设置有多个摆体的话，同步环另外还用来使所有摆体同步地、相同地运动。

本发明可以跨行业地用于对波动的扭转转矩进行补偿。可以根据最大的扭转转矩峰值标定尺寸关系(例如摆体重心相对于旋转轴线的间距的增大/缩小和/或摆体质量的增大/减小)。根据本发明的离心力摆可以用作用于隔振的(schwingungsentkoppelnd)或者减振的系统的辅助附加措施。特别是可以安装在双惯量飞轮的次级侧上。一般而言，该离心力摆能够良好地整合到隔振的或者减振的系统中。

为了确保摆体尽可能均匀地振动，耦合元件应该在摆体由于离心力作用而背离旋转轴线偏移时使同步环相对于驱动环沿与第一方向(＝上述的扭转方向，该扭转方向相对摆体的偏移已经往内部导引了)相反的方向旋转。

原则上，摆体能够通过不同的方式可运动地支承在驱动体上。根据第一组优选的实施方式，摆体能够旋转地支承在驱动环上，其中，耦合元件仅仅允许摆体有限的旋转。在这个情况中，摆体实施受控的旋转振动。