CN101451591B

CN101451591B - 扭转振动减振器

Info

Publication number: CN101451591B
Application number: CN2008101816986A
Authority: CN
Inventors: A·菲德林; H·蒙德; L·伊艾兴
Original assignee: Luke Friction Plate And Clutch Co ltd
Current assignee: Luke Asset Management Co ltd; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2028-12-03
Also published as: DE102008057112A1; CN101451591A

Abstract

本发明涉及一种扭转振动减振器(50，150)，具有两个可抵抗至少一个能量储存器(1，156)的作用绕转动轴线彼此相对扭转的盘形件(51，52)，其特征在于：至少一个能量储存器(1)由形成菱形的保持架(2)的杆(3，4，5，6，203，204，205，206)构成，这些杆的端部彼此铰接连接，其中，在这些盘形件(51，52)的圆周方向上彼此对置的两个铰链(11，13，211，213)各由一个盘形件(51，52)加载并且在其余铰链(12，14，21，214)之间设置有一个弹簧元件(17)。

Description

扭转振动减振器

技术领域

本发明涉及一种扭转振动减振器，具有两个可抵抗至少一个能量储存器的作用绕转动轴线彼此相对扭转的盘形件。

背景技术

这种扭转振动减振器已由现有技术公知，在那里，这种扭转振动减振器优选在机动车传动系中在离合器盘中作为扭振减振器使用或者设置有相应质量作为所谓的双质量飞轮使用。在此，在双质量飞轮的情况下，作为输入件使用的初级件和作为输出件使用的次级件以盘形件的形式抵抗能量储存器的作用绕曲轴的转动轴线彼此相对扭转并且在此对能量储存器加载，这些能量储存器可根据扭转角度吸收动能并且在扭转角度减小时又可将其释放。作为能量储存器例如已经公知了设置在固定圆周上的弓形弹簧和/或分布在圆周上的短的螺旋弹簧，这种螺旋弹簧由于离心力随着扭转振动减振器的转速升高而在其外面上经历逐渐增大的摩擦。

另外已经公知了这样的能量储存器、例如螺旋弹簧，这种能量储存器的端部在径向上在输入件与输出件之间设置在不同的直径上并且这种能量储存器在输入件相对于输出件扭转时通过接收点彼此相对摆动而在压簧的情况下压缩或在拉簧的情况下拉伸。由于偏转与扭转角度的弧度的相关性，所述能量储存器具有渐增的力/位移特性曲线。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种扭转振动减振器，该扭转振动减振器尤其是在高负荷下具有改善的减振性能。

该任务通过一种扭转振动减振器来解决，该扭转振动减振器具有两个可抵抗至少一个能量储存器的作用绕转动轴线彼此相对扭转的盘形件，其中，至少一个能量储存器由形成菱形的保持架的杆构成，这些杆的端部彼此铰接连接，其中，在盘形件的圆周方向上彼此对置的两个铰链各由一个盘形件加载并且在其余铰链之间设置有一个弹簧元件。盘形件在此构成一个输入件和一个输出件，主驱动力矩在该输入件中引入，该输出件将所引入的力矩传递给其它驱动构件。不言而喻，在该方向上延伸的所谓的牵引力矩在转矩换向时可变换成惯性力矩并且在扭转振动减振器上在其设计方面可采取相应措施，以便在两个转矩方向上实现最佳地阻尼扭转振动，其方式是例如能量储存器被相应设计。

在根据本发明的能量储存器中，力的引入由于在菱形的保持架中转向而垂直于操作力进行，即在菱形的在圆周方向上设置的顶点被加载时在径向方向上进行。在输入件和输出件彼此相对扭转时，保持架在所述在圆周方向上设置的顶点上被加载，由于该加载，这些顶点的距离减小并且菱形的径向取向的顶点的距离变长。如果在最简单的情况下弹簧元件是一拉簧，该拉簧的端面的端部分别钩入到一个顶点中或以其它方式固定，则该拉簧在被加载时拉伸并且储存能量，该拉簧在扭转角度减小时又释放该能量。

如果要使用压簧而不是拉簧，则配置给径向外部顶点的加载面必须对弹簧元件的径向内部端面加载并且配置给菱形的径向内部顶点的加载面对压簧的径向外部端面加载。这有利地进行，其方式是压簧在一个端面的端部上由一个安置在铰链或顶点上的搭作用压簧的加载装置在一个方向上加载并且在其位于对面的端部上由一个安置在另一个铰链或顶点上的伸过压簧的加载装置加载。

为了实现尤其是在离心力作用下在预给定的直径上固定能量储存器或其保持架，保持架可在一个或两个盘形件上径向向外固定地并且可在圆周方向上受限制扭转地被接收。为此，由盘形件加载的铰链或顶点可径向向外支撑，例如其方式是在铰链上或在这些铰链的区域中设置滚动轴承，这些滚动轴承在一个设置在一个或两个盘形件上的滚动轨道上滚动。在此，在使用多个保持架的情况下对于全部保持架可设置一个滚动轨道或者对于每个保持架设置滚动轨道的自己的区段。

为了可实现的大扭转角度，多个保持架可前后相继地串联设置。在此，弹簧常数或构成菱形保持架的杆的边长的长度关系可这样变化，使得产生不同的力/位移特性曲线，以便使减振性能与特殊要求相适配。另外，至少一个保持架和一个弓形弹簧可前后相继地连接。例如被证实有利的是，两个保持架分别设置在弓形弹簧的一个端面的端部上，这些保持架分别在其在圆周方向上背离弓形弹簧的端部上由一个盘形件加载。

保持架可由四个刚性的杆或棒构成，这些杆或棒借助于四个铰链相互接合成一个菱形。在此，杆可用公知方式与铰链通过焊接、螺纹连接、铆接和类似方式接合。为了简化结构形式，可用特别有利的方式使用这样的材料，这些材料可构成弹性的铰链并且为了构成菱形的边而被强化，由此，至少形成菱形的较大角的铰链和相邻的杆可分别通过一个构件构成。为此可有利地使用板式弹簧，这些板式弹簧为了强化而在菱形的边的区域中具有U形横截面并且在铰链的区域中构造成平的。因此，两个杆和一个铰链由一个板式弹簧构成，其中，该板式弹簧在其中部构成一个铰链并且连接在该铰链上的杆部分分别构成菱形的一个具有U形横截面的边。

另外，杆可在保持架或菱形的平面中配备一个或多个优选四个弯曲的杆。例如为了形成特殊的力/位移特性曲线，杆可向内弯曲到菱形的内部或向外弯曲。由此尤其是可构成非线性的力/位移特性曲线。

呈保持架的形式的能量储存器的特别优点在于可能性：构成渐减的力/位移特性曲线，该力/位移特性曲线通过力作用从在圆周方向上菱形保持架的压缩转向到随着弹簧长度变化而径向距离变化来引起。以此方式，在使用具有线性弹簧常数或弹簧比率的螺旋弹簧的情况下可调节渐减的特性曲线并且由此在盘形件的扭转角度方面调节保持架包括弹簧元件的整个系统的大致渐减的弹簧比率。在盘形件的预给定的扭转角度下变化的弧度与径向距离变化的位移函数在此不是线性的，而是对于菱形中的角度的相应设计在弧度小时得到大的弹簧位移并且由此大致得到高的弹簧比率，在弧度大时与此相应得到小的弹簧比率。以此方式可在高负荷下实现相对软的特性曲线，该高的负荷使得盘形件彼此相对的扭转角度大。

不言而喻，这种扭转振动减振器可作为用于摩擦离合器的扭振减振器使用，尤其是当分别给每一个盘形件配置一个质量时可用于构成双质量飞轮。尤其是在小力矩时高的刚度和大力矩时软的刚度即使在高转速时在摩擦小的情况下一方面允许在内燃机的具有所谓冲击(转矩峰值)的高危险的起动和停止期间良好适配，另一方面在高转速时由于力/位移特性曲线较软而允许改善的振动隔离。为了必要时补偿通过保持架产生的不平衡，优选可在保持架的径向内部安置平衡质量。

有利的是，弹簧元件是一拉簧，该拉簧在其端面的端部上各与一个铰链相连接。

有利的是，在盘形件的圆周方向上取向的铰链径向向外被支撑。

有利的是，铰链借助于滚动轴承支撑在一个设置在一个盘形件中的滚动轨道上。

有利的是，保持架的力/位移特性曲线是渐减的。

有利的是，保持架由至少一个弯曲的杆构成。

有利的是，至少一个杆相对于其顶点向内弯曲。

有利的是，至少一个杆相对于其顶点向外弯曲。

附图说明

借助于图1至图8来详细描述本发明。附图表示：

图1至图3 能量储存器的示意性表示的有利实施形式，

图4和图5 扭转振动减振器的示意性表示的实施例，

图6 保持架结构形式的能量储存器的力/位移特性曲线，以及

图7和图8 具有变型的保持架的能量储存器的另外两个实施例。

具体实施方式

图1示出了保持架结构形式的能量储存器1的示意性表示的有利实施形式。保持架2由杆3、4、5、6构成，这些杆由刚性材料、例如钢构成并且以菱形形状相互接合。在此，在顶点7、8、9、10上各两个杆3、4、5、6相交，这些顶点构造成铰链11、12、13、14，这些铰链允许形成顶点7、8、9、10的杆3、4、5、6的角度发生变化，其中，在一个顶点上所引起的角度变化由于杆3、4、5、6的刚性结构而迫使在其余顶点7、8、9、10上变化。顶点7、9或者其铰链11、13在扭转振动减振器中在一个预给定的圆周上取向并且相互由一个盘形件加载，这意味着，当两个盘形件彼此相对扭转时，一个盘形件或一个配置给该盘形件的构件对铰链11加载，另一个盘形件或一个配置给该另一个盘形件的构件对铰链13加载。参考图4和图5。铰链11、13具有相应的机械交接部位、例如靠置面，这些机械交接部位可构造得与盘形件的加载装置互补。铰链11、12、13、14可以是用公知方式制造的转动铰链，这些转动铰链与杆3、4、5、6用合适的方式相连接。

由顶点10、12形成的对角线16垂直于通过顶点7、9形成的对角线15。铰链12、14设置在所述顶点10、12上，这些铰链借助于相应的接收装置接收弹簧元件17。弹簧元件可在一个在杆3、4或5、6之间展开的预给定的角度α下预承受负荷或者具有间隙，以便例如可实现扭转间隙，该角度在盘形件不彼此相对扭转并且铰链11、13靠置在盘形件的加载装置上的情况下调节。在所示实施例中，弹簧元件构造成拉簧18，该拉簧以其端部各钩入到一个铰链12、14中并且在这些铰链之间张紧。如果在盘形件彼此相对扭转时保持架2压缩，则角度α增大，由此铰链12、14之间的距离增大并且弹簧元件17抵抗其作用被加载，在所示情况下张紧。通过设计弹簧常数、改变杆3、4、5、6的长度以及预给定在静止状态中调节的角度α，能量储存器1可与应用条件相适配。通过作为弹簧元件17的悬置点起作用的两个铰链12、14的距离与角度α的呈三角函数形式的几何相关性，即使在使用具有线性弹簧常数的弹簧元件17的情况下也产生非线性的、即渐减的力/位移关系，该力/位移关系可有利地用于在待通过盘形件传递的、引起盘形件彼此相对相应扭转的力矩高时获得小的弹簧比率，由此在力矩高时提供“软的”扭转振动减振器。

图2示出了一个能量储存器101的相对于图1中所示能量储存器1变型的实施例，该能量储存器取代拉簧18(图1)而具有一个由压簧118构成的弹簧元件17。因此，在铰链12、14之间必须进行运动学的力换向。为此，在铰链14上安置有一个套筒119，该套筒搭作用和接收压簧118。在套筒119的背离铰链14的端部上，该套筒具有一个径向向内取向的边缘120或其它形式的加载机构，这些加载机构对压簧118的背离铰链14的、但在运动学上配置给该铰链的端面121加载。

在铰链12上固定一个杆122，该杆伸过压簧118的内部空间并且在该杆的端部上具有一个碟123，该碟对背离铰链12的、但在运动学上配置给该铰链的端面124加载。不言而喻，本发明也包括其它构型以在能量储存器101中使用压簧118作为弹簧元件17。

图3示出了一个能量储存器201的示意性表示的实施例，该能量储存器具有杆203、204、205、206的和铰链211、212、213、214的相对于图1和图3中所示能量储存器1和101变型的构型。杆203和206以及铰链214或杆204和205以及铰链212由板式弹簧225一体地构成，该板式弹簧在其弹性方面可满足铰链212、214的功能。为了获得所需的刚度，板式弹簧225可在杆203、204、205、206的区域中与一个用刚性材料制成的壳226包覆或者被型廓化，其方式是例如在待构造的刚性杆或保持架202的边的区域中板式弹簧的横截面构造成U形。板式弹簧225为此可被冲制，接着卷边并且必要时局部硬化。

图4借助于图1中所示能量储存器1示出了一个扭转振动减振器50的示意性表示的实施例，该扭转振动减振器具有多个串联布置的能量储存器。不言而喻，在特殊构造的实施例中可使用其它数量直到一个能量储存器。两个可彼此相对绕公共转动轴线受限制扭转的盘形件51、52可以是双质量飞轮的输入件和输出件，对此具有未示出的相应质量。作为输入件设置的盘形件51具有加载装置53，该加载装置例如可以是由板成形件压制的型廓件并且该加载装置在圆周方向上对靠置在该加载装置上的能量储存器1在该能量储存器的铰链11上加载。构造成输出件的盘形件52具有一个法兰件53，该法兰件对能量储存器1在这些能量储存器的与加载装置53对置的侧上在圆周方向上加载，其方式是该法兰件作用在铰链13上。

为了避免尤其是在圆周方向上承受负荷时并且在离心力作用下能量储存器1在径向方向上偏移，能量储存器1在径向上可在径向上和在圆周方向上移位地支撑在一个或两个盘形件上。为此，在所示实施例中，盘形件51具有一个圆形的或圆段形的滚动轨道55，能量储存器1的铰链11、13在径向上支撑在所述滚动轨道上。为此，这些铰链可具有未示出的相应的滚动轴承，这些滚动轴承在滚动轨道55上滚动。在特别简单的构型中，也可在铰链11、13上设置滑动轴承。在另一个有利实施例中，取代这两个铰链11、13，也可在能量储存器1的彼此朝向的顶点上设置唯一一个铰链，该铰链接收两个能量储存器1的两个杆。能量储存器1可视要求而定具有不同的弹簧比率，其方式是例如根据串联布置选择不同的弹簧元件17和/或设置杆3、4、5、6的不同的角度α和长度。

图5示出了一个具有两个盘形件51、52的扭转振动减振器150的与图4的扭转振动减振器50类似的示意性表示的实施例，但不同：除了两个直接设置在法兰件54上和加载装置53上的能量储存器1之外还串联地设置有另一个呈弓形弹簧156的形式的能量储存器。以此方式，在其弹簧比率或弹簧常数方面相对软的弓形弹簧156的特性和至少在待传递的力矩小时硬的能量储存器1的特性可有利地相组合。因此，能量储存器1例如可这样构造，使得弓形弹簧156在能量储存器1仍硬的情况下在低转速时在大转动角度上施展其作用，在高转速时，弓形弹簧主要由于离心力而在设置在径向外部的构件上经受高摩擦并且因此失去作用，在所述高转速时，能量储存器1无摩擦地工作，因此特别好地减振。在大力矩时，弓形弹簧156相对刚性，因此失去作用，其中，能量储存器1已经在渐减的区域中工作，因此具有小的弹簧比率，并且由于由此引起的软的刚度，扭转振动在由内燃机输入的所述大力矩时被特别好地减振。不言而喻，在所提出的扭转振动减振器中可设置用于改善减振性能的相应的摩擦装置。另外，能量储存器1的数量可与该视图不同并且能量储存器1的弹簧比率可不同。另外，多个弓形弹簧156可与能量储存器1交替地设置。

图6示出了例如根据图1的能量储存器1的不同的力/位移特性曲线，力F和位移s的单位任意，其中，位移s作为两个铰链11、13之间的距离来确定。不同的特性曲线应对应于不同的角度α。在此，带有不同符号的线表示下列角度α的特性曲线：α＝15°(+)，α＝30°(■)，α＝45°(◆)，α＝60°(▲)，α＝75°(○)。可以看到，随着角度α的减小，能量储存器的渐减特性提高。因此，通过选择角度α，除了弹簧元件的弹簧比率之外还可确定：在何位移s时以及由此在盘形件彼此相对的何扭转角度时达到期望的弹簧比率。能量储存器1尤其适用于这样的应用，在这些应用中，在待传递的力矩高时期望用在力矩上减小的弹簧比率来减振。

图7示出了一个能量储存器301的相对于能量储存器1的实施例变型的实施例，该能量储存器具有一个保持架302，该保持架由弯曲的杆303、304、305、306构成，其中，每两个杆在顶点306、307、308、309、310上借助于一个设置在其端部上的铰链311、312、313、314彼此铰接连接。在所示实施例中，设置在对角线315下方的两个杆304、305比对角线315上方的杆设置得短。这使得非线性的力/位移关系进一步发展。沿着对角线316设置的弹簧元件317表示成拉簧317，也可有利地使用与图2的弹簧元件17或图的弹簧元件417相应的或其它构型的压簧。不言而喻，也可使用根据图7的不同长度的实施形式的直杆。

图8示出了一个能量储存器401的相对于图1、图2和图7的实施例变型的另一个实施例，该能量储存器具有一个由向内弯曲的棒403、404、405、406构成的保持架402。如果保持架402在使杆403、404、405、406借助于铰链411、413彼此相连接的顶点407、409上压缩，则在这些杆的搭接部上由于顶点408、410上的借助于铰链412、414改变的角度的减小而形成随着搭接增多而待彼此相向运动的剪切点419、420。剪切点419、420在此沿着杆403、404、405、406的弯曲的内面移动。在剪切点419、420上分别设置有一个滚子421、422，所述滚子分别与构造成沿着对角线416设置的压簧418的弹簧元件417的一个端部固定并且在顶点407、409被加载对压簧418加载。如果滚子421、422在其工作面方面可彼此相对扭转地设置在对应的杆上，则可实现滚动接触，否则这些滚子在工作面上滑动。不言而喻，滚子421、422可在轴向上固定在杆403、404、405、406 上。

参考标号清单

1 能量储存器 12 铰链

2 保持架 13 铰链

3 杆 14 铰链

4 杆 15 对角线

5 杆 16 对角线

6 杆 17 弹簧元件

7 顶点 18 拉簧

8 顶点 50 扭转振动减振器

9 顶点 51 盘形件

10 顶点 52 盘形件

11 铰链 53 加载装置

54 法兰件 311 铰链

55 滚动轨道 312 铰链

101 能量储存器 313 铰链

118 压簧 314 铰链

119 套筒 315 对角线

120 边缘 316 对角线

121 端面 317 弹簧元件

122 杆 318 拉簧

123 碟 401 能量储存器

124 端面 402 保持架

210 能量储存器 403 杆

202 保持架 404 杆

203 杆 405 杆

204 杆 406 杆

205 杆 407 顶点

206 杆 408 顶点

211 铰链 409 顶点

212 铰链 410 顶点

213 铰链 411 铰链

214 铰链 412 铰链

301 能量储存器 413 铰链

302 保持架 414 铰链

303 杆 416 对角线

304 杆 417 弹簧元件

305 杆 418 压簧

306 杆 419 剪切点

307 顶点 420 剪切点

308 顶点 421 滚子

309 顶点 422 滚子

310 顶点

Claims

1.扭转振动减振器(50，150)，具有两个可抵抗至少一个能量储存器(1，156)的作用绕转动轴线彼此相对扭转的盘形件(51，52)，其特征在于：至少一个能量储存器(1)由形成菱形的保持架(2)的杆(3，4，5，6，203，204，205，206)构成，这些杆的端部彼此铰接连接，其中，在这些盘形件(51，52)的圆周方向上彼此对置的两个铰链(11，13，211，213)各由一个盘形件(51，52)加载并且在其余铰链(12，14，21，214)之间设置有一个弹簧元件(17)。

2.根据权利要求1的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：该弹簧元件(17)是一拉簧(18)，该拉簧在其端面的端部上各与一个铰链(12，14)相连接。

3.根据权利要求1的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：该弹簧元件(17)是一压簧(118)，该压簧在一个端面(121)上由一个安置在一铰链(14)上的搭作用该压簧(118)的加载装置在一个方向上加载并且在其位于对面的端面(123)上由一个安置在另一个铰链(12)上的伸过该压簧(118)的加载装置加载。

4.根据权利要求1至3中一项的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：在这些盘形件(51，52)的圆周方向上取向的铰链(11，13)径向向外被支撑。

5.根据权利要求4的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：这些铰链(11，13)借助于滚动轴承支撑在一个设置在一个盘形件(51)中的滚动轨道(55)上。

6.根据权利要求1至3中一项的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：多个保持架(2)前后相继地串联设置。

7.根据权利要求1至3中一项的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：至少一个保持架(2)和一个弓形弹簧(156)前后相继地连接。

8.根据权利要求7的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：两个保持架(2)分别设置在该弓形弹簧(156)的一个端面的端部上，这些保持架分别在其在圆周方向上背离该弓形弹簧(156)的端部上由一个盘形件(5 1，52)加载。

9.根据权利要求1至3中一项的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：两个杆和一个铰链由一个板式弹簧(225)构成，其中，该板式弹簧在其中部构成一个铰链(212，214)并且连接在该铰链上的杆部分分别构成菱形的一个具有U形横截面的边。

10.根据权利要求1至3中一项的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：所述保持架(2)的力/位移特性曲线是渐减的。

11.根据权利要求1至3中一项的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：分别给每一个盘形件(51，52)配置一个质量。

12.根据权利要求6的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：在这些保持架的径向内部安置一个平衡质量。

13.根据权利要求1至3中一项的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：所述保持架(302，402)由至少一个弯曲的杆(303，304，305，306，403，404，405，406)构成。

14.根据权利要求13的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：所述至少一个杆(303，304，305，306)相对于其顶点(307，308，309，310)向内弯曲。

15.根据权利要求13的扭转振动减振器(50，150)，其特征在于：所述至少一个杆(403，404，405，406)相对于其顶点(407，408，409，410)向外弯曲。