CN101169171B - 扭转振动减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及扭转振动减振器，具有至少两个可抵抗具有在周向方向上起作用的能量储存器的减振装置的作用彼此相对扭转的部件，所述部件中的一个可与驱动机相连接并且另一个可与待驱动的轴相连接，其中，在这两个部件之间附加地设置有一个与减振装置串联连接的转矩限制器，该转矩限制器至少在这两个部件之间的可能的相对扭转方向中的一个方向上起作用并且包括至少一个缠绕弹簧离合器，所述缠绕弹簧离合器在达到这两个部件之间的预确定的扭转角度时限制可传递的转矩并且包括至少一个缠绕弹簧。本发明的特征在于：所述缠绕弹簧无相对转动地与至少一个环形元件相连接，所述环形元件力锁合地、尤其是摩擦锁合地与这些可扭转的部件中的一个相连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种扭转振动减振器，该扭转振动减振器具有至少两个可抵抗具有一些在周向方向上起作用的能量储存器的减振装置的作用彼此相对扭转的部件，所述部件中的一个可与驱动机相连接并且另一个可与待驱动的轴相连接，其中，在所述两个部件之间附加地设置有一个与该减振装置串联连接的转矩限制器，该转矩限制器至少在所述两个部件之间的可能的相对扭转方向中的一个方向上起作用并且包括至少一个缠绕弹簧离合器，所述缠绕弹簧离合器在达到所述两个部件之间的预确定的扭转角度时被触发，其中，可传递的转矩降低，并且所述缠绕弹簧离合器包括至少一个缠绕弹簧。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种本发明所述类型的扭转振动减振器，该扭转振动减振器具有高寿命和/或可成本低廉地制造。
一种扭转振动减振器，该扭转振动减振器具有至少两个可抵抗具有一些在周向方向上起作用的能量储存器的减振装置的作用彼此相对扭转的部件，所述部件中的一个可与驱动机相连接并且另一个可与待驱动的轴相连接，其中，在两个所述部件之间附加地设置有一个与减振装置串联连接的转矩限制器，该转矩限制器至少在两个所述部件之间的可能的相对扭转方向中的一个方向上起作用并且包括至少一个缠绕弹簧离合器，所述缠绕弹簧离合器在达到两个所述部件之间的预确定的扭转角度时限制可传递的转矩并且包括至少一个缠绕弹簧，在该扭转振动减振器中，该任务这样来解决：缠绕弹簧无相对转动地与至少一个环形元件相连接，所述环形元件力锁合地、尤其是摩擦锁合地与可彼此相对扭转的所述部件中的一个相连接。通过力锁合或摩擦锁合产生缠绕弹簧离合器的功能所需的起始力矩，该起始力矩通过力锁合或摩擦锁合从环形元件传递给所属的可扭转的部件，以及反之。通过无相对转动的连接使起始力矩从缠绕弹簧传递给环形元件，以及相反。在公知的背景技术中，缠绕弹簧在径向预应力下装入，以便通过基本摩擦产生起始力矩。通过环形元件与所属的可扭转的部件之间的根据本发明的力锁合或摩擦锁合可使缠绕弹簧在无预应力的情况下装入。由此显著简化了缠绕弹簧的装入。此外可使缠绕弹簧在径向方向上的延展显著降低。缠绕弹簧在径向方向上的延展也被称为缠绕弹簧的径向高度。
所述扭转振动减振器的一个优选实施例的特征在于：环形元件在预应力下装入到所属的可扭转的部件中。优选所属的可扭转的部件具有基本上圆柱壳状的内面，环形元件在预应力下靠置在该内面上。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：环形元件在径向外部具有板式弹簧形式的区段，这些板式弹簧形式的区段在预应力下摩擦锁合地靠置在所属的可扭转的部件上。优选板式弹簧形式的区段单个地或成组地分布在环形元件的圆周上。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：缠绕弹簧的至少一个端部在径向上支撑在环形元件上。由此使缠绕弹簧的寿命提高并且使其功能改进。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：缠绕弹簧材料锁合地与环形元件相连接。所述材料锁合的连接优选作为激光焊接连接来实施。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：缠绕弹簧形状锁合地与环形元件相连接。通过形状锁合提供了环形元件与缠绕弹簧之间的传递转矩所需的无相对转动的连接。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：缠绕弹簧具有两个端部，这些端部无相对转动地各与一个环形元件相连接，所述环形元件这样装入到所述扭转振动减振器中，使得在环形元件与所属的可扭转的部件之间产生力锁合或摩擦锁合。优选这两个环形元件构造得相同。由此使制造成本减少。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：环形元件具有一个外齿部区段，一个内齿部区段啮合在该外齿部区段中，该内齿部区段设置在缠绕弹簧的一个所属的端部上。环形元件的外齿部区段构造得与缠绕弹簧的内齿部区段互补。由此可用简单的方式实现缠绕弹簧与环形元件之间的形状锁合的连接。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：环形元件在外齿部区段的径向外部具有一个支撑弓形件，缠绕弹簧的所述端部与外齿部区段通过该支撑弓形件在径向上支撑。支撑弓形件在周向方向上延伸并且优选在一个端部上一体地与环形元件相连接。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：环形元件具有一些用于在周向方向上起作用的能量储存器的支撑区域和/或一些用于触发缠绕弹簧离合器的控制区域。环形元件例如可一体地与缠绕弹簧相连接。环形元件也可形状锁合地和/或借助于固定元件固定在缠绕弹簧上。环形元件用于接收力并且将其引入到缠绕弹簧中。环形元件可构造得比传统缠绕弹簧的否则用于引入力的弯曲的端部稳定。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：环形元件具有一些用于在周向方向上起作用的能量储存器的窗。这些窗用于对在周向方向上起作用的能量储存器进行支撑和/或导向。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：缠绕弹簧具有两个端部，这些端部无相对转动地各与一个环形元件相连接，所述环形元件具有一些用于在周向方向上起作用的能量储存器的支撑区域和/或一些用于降低缠绕弹簧离合器力矩的控制区域。缠绕弹簧优选在轴向方向上设置在两个环形元件之间。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：环形元件具有至少一个闭合的环形体。优选环形体具有矩形横截面。但作为替换方案也可将环形元件构造成开设缝隙的。
所述扭转振动减振器的另一个优选实施例的特征在于：环形元件具有两个尤其是闭合的环形体，至少两个径向的舌在这些环形体之间延伸，这些舌具有一些用于在周向方向上起作用的能量储存器的支撑区域和/或一些用于降低缠绕弹簧离合器力矩的控制区域。这些舌可构造得比传统缠绕弹簧的弯曲的端部明显稳定。
缠绕弹簧可作为空转元件使用。在此利用其在一个方向上的自增强(闭锁)作用和该功能在另一个方向上的撤销(其中，弹簧仅须抵抗其基本摩擦扭转)。
在当前所述的应用中，缠绕弹簧作为离合器使用。在此情况下缠绕弹簧(通过弓形弹簧和预应力环/释放环)在闭锁方向上被加载以转矩。在超过确定的自由角度之后，缠绕弹簧的释放端部(该释放端部产生传递转矩所需的起始摩擦)由法兰携动。由此限制在此意义下作为离合器起作用的缠绕弹簧的可传递的转矩。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节从下面参照附图对实施例进行详细描述的说明中得到。附图表示：
图1根据本发明的扭转振动减振器的俯视图；
图2沿着图1中线II-II的剖面视图；
图3沿着图1中线III-III的剖面视图；
图4图1中扭转振动减振器在无初级飞轮情况下的底视图；以及
图5图4中扭转振动减振器的立体视图。
具体实施方式
图1至图5中以不同视图示出了一个扭转振动减振器1，该扭转振动减振器构造成双质量飞轮2。双质量飞轮例如已由德国公开文献DE 198 34 728 A1和DE 41 17 584 A1公开。
双质量飞轮2包括一个可与发动机的输出轴、如内燃机的曲轴相连接的初级飞轮3和一个相对于该初级飞轮通过轴承4相对于转动轴线5同轴线地支承着的次级飞轮6。次级飞轮6可接收一个摩擦离合器。在这种摩擦离合器的压板与构成次级飞轮6的组成部分的反压板之间可夹紧离合器盘的摩擦片衬，其中，离合器盘可与变速器输入轴无相对转动地相连接。
在初级飞轮3与次级飞轮6之间设置有一个减振装置8，该减振装置包括至少一个扭转弹性的减振器9。扭转弹性的减振器9在所示实施例中包括至少两个构造成弓形的能量储存器10、11，这些能量储存器可各由至少一个用钢制成的螺旋压簧组成。但为了构成能量储存器10、11也可一个接一个串联地设置多个螺旋压簧，这些螺旋压簧或者直接通过端部圈相互支撑，或者在中间布置有楔状中间元件的情况下一个接一个地相连接。各个弹簧在此可如已经提及的那样构造成弓形的，但在弹簧数量相应大的情况也可各具有基本上直的构型。这样的能量储存器例如已由已经提及的背景技术公知。
减振装置8或扭转弹性的减振器9与一个转矩限制装置12串联连接，该转矩限制装置在此构造成缠绕弹簧离合器14。缠绕弹簧离合器14包括至少一个缠绕弹簧15，所述缠绕弹簧具有至少一个、优选如所示的那样多个轴向上一个接一个地布置的圈16。
在图1至图5中所示的实施例中，缠绕弹簧15具有多个轴向上并排地布置并且一体地相连接的圈16。概念“轴向上”在本发明的范围内涉及转动轴线5。缠绕弹簧15可通过卷绕一个优选横截面为矩形的金属丝或扁平带来制造。但也可用有利的方式用套筒状的体制造这样的缠绕弹簧15，该套筒状的体被分成单个的圈，例如借助于分裂工具或分开工具(激光切割)。
通过在周向方向上对圈16进行相应的力加载可使这些圈在趋势上在直径增大或直径减小的意义上变形。在所示实施例中，圈16由环状的或套筒状的区域17围绕，该区域在此由初级飞轮3承载。在所示实施例中，套筒状的区域17与壁18构造成一体的，该壁在径向内部承载一个环形突缘19，该环形突缘用于支承次级飞轮6。
在环状的区域17的轴向端部上固定有一个径向向内指向的壁20，该壁与壁18和套筒状的区域17一起限定一个环状的室21的边界，缠绕弹簧离合器14和扭转弹性的减振器9被接收在该室中。可用有利的方式在室21中设置预定量的粘性介质、例如油脂或油。
在所示实施例中，在从驱动发动机到变速器的转矩流中观察在减振装置8的前面连接有一个转矩限制装置12。但通过相应的运动学逆转也可在减振装置8的后面连接转矩限制装置12。
从图2和图3中可看到，在直径增大的意义上对圈16进行加载时这些圈在径向上支撑在环状的区域17的内面22上。在此情况下支撑力愈大，在周向方向上作用在圈16上的力就愈大，该力引起前面提到的直径增大。由于存在于圈16与支撑面22之间的摩擦而可传递由驱动发动机输出的转矩。
构造成空转装置13的转矩限制装置12的锁止或闭锁借助于能量储存器10进行。为了将力引入到缠绕弹簧离合器14中，如在图5和图6中看到的那样，根据本发明的一个重要方面，一个环形元件25无相对转动地与缠绕弹簧15相连接。环形元件25基本上具有圆环盘的构型，该圆环盘具有一个外部环33，从该外部环径向向内延伸出两个舌26、27。这两个舌26和27彼此相对错位180度设置，由此，这些舌彼此相对位于直径两端。在舌26、27上设置有一些用于构造成螺旋压簧的能量储存器10、11的支撑或加载区域28、29。在加载区域28、29的径向内部，舌26、27过渡到一个内部环30，该内部环通过舌26、27一体地与外部环33相连接。舌26、27在内部环30与外部环33之间限定用于能量储存器10、11的窗31、32。
在图2和图3中看到，缠绕弹簧15在轴向方向上设置在环形元件25与另一个环形元件35之间。如在环形元件25中那样，从环形元件35径向向内延伸出两个舌。环形元件35、25的各个舌在俯视图中彼此重叠。
为了支撑或加载能量储存器10和11，在次级飞轮6上设置有一些支撑或加载区域。这些支撑或加载区域设置在悬臂53、54上，这些悬臂从一个法兰式构件55径向向外延伸。法兰式构件55无相对转动地与次级飞轮6相连接或者是该次级飞轮的一部分。关于法兰式构件55与次级飞轮6之间的连接例如参阅德国公开文献DE 103 59 635A1。但如果需要，可在法兰式构件55与次级飞轮6之间设置另一个减振装置和/或转矩限制装置。
也被称为弓形弹簧的能量储存器10、11的切向力通过支撑靴51、52支撑在悬臂53上。舌27的加载区域28、29靠置在支撑靴51、52上。由此实现能量储存器10、11的切向力通过支撑靴51、52支撑在环形元件25上。可传递的最大转矩通过一些从法兰式构件55径向向外延伸出的释放悬臂来限制。
弓形弹簧10、11的离心力通过在周向方向上分开的壳71、72直接支撑在缠绕弹簧15上。环形元件25、35根据扭转方向或力引入而作为释放环或闭锁环起作用。在推拉逆转时这些环的功能逆转，闭锁环变成释放环并且释放环变成闭锁环。
缠绕弹簧离合器14的原理基于基本摩擦的通过缠绕效应引起的增强。基本摩擦在传统结构形式的缠绕弹簧空转机构或缠绕弹簧离合器中通过缠绕弹簧本身产生。为此目的，缠绕弹簧例如相对于轴具有径向的尺寸不足并且相对于罐具有径向的尺寸过大。当缠绕弹簧现在安装在轴上或罐中时，通过缠绕弹簧的径向扩张或径向压缩导致径向的反作用力。这种反作用力在缠绕弹簧与轴或罐之间的摩擦部位上产生起始力矩。
如果要通过具有相对少的圈的缠绕弹簧离合器或缠绕弹簧空转机构传递很大的转矩，则需要相对高的预应力。这随着要求缠绕弹簧在径向方向上具有相对大的延展出现。径向方向上的延展也被称为高度。在本发明的范围内，缠绕弹簧离合器作为过载离合器在构造成双质量飞轮的扭转振动减振器中使用。缠绕弹簧的最大径向高度在作为过载离合器安装在扭转振动减振器中的具体应用情况中与结构空间、重量和成本方面的要求相对立。
使用缠绕弹簧离合器时的另一个问题是在释放情况中缠绕弹簧变形。尤其是对于缠绕弹簧设置在旋转的罐中的情况，为了释放必须从罐壁抬起这样多的圈，直到通过所剩余的起作用的圈引起的增强和缠绕弹簧的壁摩擦不足以传递转矩。于是缠绕弹簧在罐中滑动。
在具体的应用情况中有利的是，缠绕弹簧的释放端部直到释放仅走过一个短的切向行程，以便降低在给定释放行程的情况下释放力矩对于缠绕弹簧与罐之间的不同摩擦系数的差异。为此有利的是，缠绕弹簧在径向上被导向。
根据本发明的一个重要方面提出，环形元件25、35通过与初级飞轮3的摩擦锁合产生缠绕弹簧空转机构的功能所需的起始力矩。因此，环形元件25、35也被称为摩擦环。通过根据本发明的摩擦环可使也被称为缠绕弹簧的缠绕弹簧15的径向高度显著降低，因为对设计关键的参数在此情况下是自己的构型强度或缠绕弹簧15与环形元件25、35之间的过渡的强度。
在本发明的范围内被证实有利的是，摩擦环25、35这样构造，使得起始力矩与摩擦环25、35和也被称为罐内面的内面22之间的径向容差相关地尽可能取恒定的值。但该值仍与缠绕弹簧15/罐内面22对的摩擦系数及其差异相关。
在图4和图5中看到，在摩擦环25的外部环33上在径向外部构造有五个板式弹簧形式的区段81至85。板式弹簧形式的区段81至85构成弹簧指，这些弹簧指在装入状态中在预应力下靠置在初级飞轮3的内面22上。图4和图5中示出了装入状态中的弹簧指81至85，虽然初级飞轮3未被示出。在未被装入的状态中，弹簧指81至85向外伸展。通过装入到罐中或初级飞轮3的套筒状的区域17中，弹簧指或板式弹簧形式的区段81至85被径向向内压。通过在此情况下出现的反作用力而产生起始力矩。
所述五个弹簧指81至85一起构成一个组91。在环形元件25的外部环33上总共四个各具有五个弹簧指的组91至94均匀地分布在摩擦环25的圆周上。摩擦环35构造得与摩擦环25一样。
在弹簧指组93与94之间，摩擦元件25的外部环33具有一个凹部96，该凹部具有一个外齿部区段98。一个内齿部区段100啮合在外齿部区段98中，该内齿部区段构造在缠绕弹簧15的端部101上。通过彼此相啮合的齿部区段98和100使缠绕弹簧15在其端部101上形状锁合地与摩擦环25相连接。缠绕弹簧15的另一个端部以相同的方式形状锁合地与摩擦环35相连接。
根据本发明的另一个方面，缠绕弹簧15的端部101在径向方向上支撑在一个支撑弓形件105上，该支撑弓形件在两个齿部区段98、100的径向外部延伸。支撑弓形件105在一个端部上一体地与摩擦环25的外部环33相连接并且在释放情况中承担缠绕弹簧15的径向支撑。由此保证待释放的侧上的摩擦环25和所属的释放端部切向上走过相同的行程。由此可避免支撑部位与缠绕弹簧之间的不期望的切向上的相对运动。
参考标号清单
1 扭转振动减振器 18 壁
2 双质量飞轮 19 环形突缘
3 初级飞轮 20 壁
4 轴承 21 室
5 转动轴线 22 内面
6 次级飞轮 25 环形元件
8 减振装置 26 舌
9 减振器 27 舌
10 能量储存器 28 加载区域
11 能量储存器 29 加载区域
12 转矩限制装置 30 内部环
13 空转装置 31 窗
14 缠绕弹簧离合器 32 窗
15 缠绕弹簧 33 外部环
16 圈 35 环形元件
17 套筒状的区域 51 支撑靴
52 支撑靴 85 板式弹簧形式的区段
53 悬臂 91 组
54 悬臂 92 组
55 法兰式构件 93 组
71 分开的壳 94 组
72 分开的壳 96 凹部
81 板式弹簧形式的区段 98 外齿部区段
82 板式弹簧形式的区段 100 内齿部区段
83 板式弹簧形式的区段 101 端部
84 板式弹簧形式的区段 105 支撑弓形件
Claims (17)
1.扭转振动减振器，具有至少两个可抵抗具有一些在周向方向上起作用的能量储存器(10，11)的减振装置(8)的作用彼此相对扭转的部件(3，6)，所述部件中的一个可与驱动机相连接并且另一个可与待驱动的轴相连接，其中，在两个所述部件(3，6)之间附加地设置有一个与该减振装置(8)串联连接的转矩限制器(12)，该转矩限制器至少在两个所述部件(3，6)之间的可能的相对扭转方向中的一个方向上起作用并且包括至少一个缠绕弹簧离合器(14)，所述缠绕弹簧离合器在达到两个所述部件(3，6)之间的预确定的扭转角度时限制可传递的转矩并且包括至少一个缠绕弹簧，其特征在于：所述缠绕弹簧(15)无相对转动地与至少一个环形元件(25，35)相连接，所述环形元件力锁合地与可彼此相对扭转的所述部件(3，6)中的一个相连接。
2.根据权利要求1的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件(25，35)在预应力下装入到所属的可扭转的部件(3)中。
3.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件(25，35)在径向外部具有板式弹簧形式的区段(81～85)，这些板式弹簧形式的区段在预应力下力锁合地靠置在所属的可扭转的部件(3)上。
4.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述缠绕弹簧(15)的至少一个端部(101)在径向上支撑在所述环形元件(25)上。
5.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述缠绕弹簧(15)材料锁合地与所述环形元件(35)相连接。
6.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述缠绕弹簧(15)形状锁合地与所述环形元件(25)相连接。
7.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述缠绕弹簧(15)具有两个端部(101)，这些端部无相对转动地各与一个环形元件(25)相连接，所述环形元件这样装入到该扭转振动减振器(1)中，使得在所述环形元件(25)与所属的可扭转的部件(3)之间产生力锁合。
8.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件(25，35)具有一个外齿部区段(98)，一个内齿部区段(100)啮合在该外齿部区段中，该内齿部区段设置在所述缠绕弹簧(15)的一个对应的端部(101)上。
9.根据权利要求8的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件(25)在外齿部区段(98)的径向外部具有一个支撑弓形件(105)，所述缠绕弹簧(15)的端部(101)与该外齿部区段(98)通过该支撑弓形件在径向上支撑。
10.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件(25)具有一些用于所述在周向方向上起作用的能量储存器(10，11)的支撑区域(28，29)和/或一些用于触发所述缠绕弹簧离合器的控制区域。
11.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件(25)具有一些用于所述在周向方向上起作用的能量储存器(10，11)的窗(31，32)。
12.根据权利要求11的扭转振动减振器，其特征在于：所述缠绕弹簧(15)具有两个端部(101)，这些端部无相对转动地各与一个环形元件(25)相连接，所述环形元件具有一些用于所述在周向方向上起作用的能量储存器的支撑区域(28，29)和/或一些用于触发所述缠绕弹簧离合器的控制区域。
13.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件(25，35)具有至少一个闭合的环形体(30，33)。
14.根据权利要求13的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件(25，35)具有两个闭合的环形体(30，33)，至少两个径向的舌(26，27)在这些环形体之间延伸，这些舌具有一些用于所述在周向方向上起作用的能量储存器的支撑区域(28，29)和/或一些用于触发所述缠绕弹簧离合器的控制区域。
15.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件摩擦锁合地与所述可扭转的部件(3，6)中的一个相连接。
16.根据权利要求3的扭转振动减振器，其特征在于：所述这些板式弹簧形式的区段在预应力下摩擦锁合地靠置在所属的可扭转的部件(3)上。
17.根据权利要求7的扭转振动减振器，其特征在于：所述环形元件这样装入到该扭转振动减振器(1)中，使得在所述环形元件(25)与所属的可扭转的部件(3)之间产生摩擦锁合。
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