CN102072277B - 扭振减振器 - Google Patents

Abstract

扭振减振器包括：外壳(11)，与外壳(11)同轴的内部部件(12)，多个形成于外壳(11)和内部部件(12)上的腔体(13)，腔体(13)中充满减振介质，并通过溢流通道(14)相连接，和腔体(13)中设置的将外壳(11)和内部部件(12)以扭转弹性方式相互连接的多个板簧组件(16，17，16’，17’)。板簧组件(16，17，16’，17’)具有加工引起的变形。两个具有充分相似变形的板簧被安装在同一腔体(13)中。板簧对通过镜像形式安装或者相互平行。因此，扭振减振器的生产成本得以降低，同时保持了其外部尺寸的紧凑。

Description

扭振减振器

技术领域

本发明涉及一种扭振减振器。

背景技术

扭振减振器包括外壳、与外壳同轴的内部部件及多个形成于外壳和内部部件之间的腔体，腔体中充满减振介质，并相互通过溢出通道相连接，在腔体中设有多个板簧组件，将外壳和内部部件以可扭转弹性的方式相互连接。

外壳和内部部件的扭矩传递通过板簧组件柔性的传送。当外壳和内部部件发生相对旋转时，减振介质在外壳和内部部件之间的转移达到减振效果。

扭振减振器主要用于大型的两冲程和四冲程的柴油发动机和燃气发动机中，以抵消传动系统中的扭转振动。扭振减振器的外部直径可达3米，例如用法兰连接在发动机的机轴上。并且，上述类型的扭振减振器还可用于其它的旋转部件上，如凸轮轴、中间轴、驱动轴和变速箱上。在US 3,996,767 A和US 6,328,294 B1的专利中公开了这种扭振减振器。

实际上，由于板簧组件的弯曲需满足实际应用的设计目的，所以生产板簧组件是十分困难的。特别是需要机械加工以生产朝向内部部件方向逐渐变细的楔形面的板簧，如US6,328,294 B1所叙述。由于材料的性能，加工引起组件的畸变，其呈现为板簧从模具中移出后产生一定的变形。这种变形量是不可预知的，由于这种变形的板簧的使用会对特性曲线有不利影响，特别是未加载条件下的扭振减振器初始位置，所以必须努力消除这种变形。

加工引起的板簧变形的原因如下。弹簧钢是用于制造板簧的钢材种类，经过辊压过程生产，然后再拉直。辊压过程中会在弹簧钢中产生压应力。在随后的拉直过程中该压应力会与压应力或拉应力叠加。生产板簧的楔形面时，使内应力释放出来，引起板簧产生不定向的变形，这种变形量主要取决于以前的拉直效果。这种生产制造引起的变形使板簧的报废率较高。

针对该背景，本发明的目的是降低扭振减振器生产成本和生产工艺，同时保持其紧凑的尺寸。

发明内容

本发明的目的提供一种扭振减振器，扭振减振器包括外壳、与外壳同轴的内部部件，多个形成于外壳和内部部件之间的腔体，腔体中充满减振介质，并通过溢出通道相互连接，在腔体中设有多个板簧组件，并将外壳和内部部件以扭转弹性方式相互连接。扭振减振器的特征在于，在板簧上存在加工导致的变形，两个具有非常相似的变形的板簧被安装在各自的腔体中。

本发明能以非常简单的方式能够使使用的板簧所具有的弯曲是在加工中产生变形。昂贵且耗时的拉直过程不再需要。而且甚至传统方法设计的浪费材料的板簧也可应用。本发明的扭振减振器的加工可以被显著的简化，且不影响减振器功能。根据本发明，允许板簧在加工中存在变形，而且各个板簧的变形也可不同。然而，板簧的安装方式使变形仅在外部部件相对内部部件存在静态扭矩的情况下显现出来。静态扭矩并不影响扭转振动减振器的功能。根据本发明，唯一的相关特性，所有板簧的需要保持的平均应力，可以以这种很简单的方式来保持。

在优选的实施例中，具有相似变形的板簧被镜像安装在第一腔体中，产生较大的预应力，而具在相邻的第二腔体中的相反镜像安装的板簧产生较小的预应力。将减振器看做一个整体，板簧上的不同应力相互间平衡至同一维，与板簧上不存在变形的情况相反。根据内部部件和外壳之间的相对旋转，导致了减振器弹性很均匀。

根据本发明优选的实施例，两个具有十分相似变形的板簧安装在凹槽上，所述的凹槽形成在内部部件上并沿内部部件圆周方向分布。

更优选的，板簧相互分离直至其在外壳上的接触边，使板簧产生偏移时相互不接触。

首先，可以通过简单的传统的方法如切除材料加工制作板簧。然后测量板簧的变形，形成具有等量且等向变形的适合的板簧组件。选择出来的这些组件随后可以被安装在减振器上。

上述的目的还进一步的由如下的扭振减振器完成，其包括外壳、与外壳同轴的内部部件、多个形成于外壳和内部部件之间的腔体，腔体中充满减振介质，并通过溢流通道相互连接，多个设置在腔体中并将外壳和内部部件以扭转弹性方式相互连接的板簧组件，其特征是，板簧具有加工引起的变形，两个具有十分相似变形的板簧平行的安装在每一个腔体中。

根据以上所述的方法，本发明也采用了由加工引起变形的板簧。通过将具有十分相似变形量的板簧平行的安装，避免了板簧对内不可控的预应力，保证了扭振减振器在无负载条件下的初始位置的弹性的连续性。根据安装在外壳和内部部件上的板簧的变形，旋转角度上存在一定的位移。然而这不会影响减振器的特性曲线。

在优选的实施例中，两个具有十分相似变形的板簧安装在凹槽上，凹槽形成在内部部件上并沿其圆周方向分布。重复的载荷作用在板簧上，与交变载荷相比，这种重复的载荷更好的利用了材料。在所需的板簧的位移较大的情况下，可在板簧对的板簧之间添加一个或多个间隔物，以增加板簧末端的距离。

上述发明目的还进一步通过如下的扭振减振器来完成。在此，个别的改进板簧，改变方式为改变靠近外壳端板簧的宽度，及靠近内部部件端的板簧的宽度，和/或改变靠近内部部件板簧对的距离，弹簧的张力(参数u和t)的利用和板簧末端的位移s均为最佳。单位体积的外壳的转动惯量达到最大，实现空间最优化设计。

进一步优化的实施例已在在权利要求中说明。

例如，通过个别的改进外壳和/或内部部件上的支撑结构，实现确保减振器在无负载条件所有的板簧的负荷相同，即所有的板簧具有相同的预应力，或者至少所有的板簧都无间隙的靠在凹槽的侧缘上。

下面结合附图所示的具体实施对本发明做详细描述。图示为：

附图说明

图1本发明第一实施例的扭振减振器的侧视中剖面示意图

图2图1的扭振减振器的剖面视图

图3另外三种实施方式的扭振减振器的剖视图

具体实施方式

以下用实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，将有助于对本发明的技术方案的优点，效果有更进一步的了解，实施例不限定本发明的保护范围，本发明的保护范围由权利要求来决定。

图1和图2所示为与旋转部件20例如机轴连接的扭转振动减振器10。扭转振动减振器10包括一个沿纵轴A延伸的外壳11和与外壳11同轴的内部部件12。外壳11和内部部件12之间形成多个分离的腔体13，腔体13中充满减振介质，例如加压油。腔体13沿圆周方向顺次分布，并相互通过溢出通道14相连接。外壳11的内侧圆周部分和内部部件12的外侧圆周部分之间的间隙形成溢出通道14。在腔体13中设有扭矩传送的板簧组件15，将外壳11和内部部件12以扭转弹性的方式相互连接，使得外壳11可以相对内部部件12在一定的角度内相对旋转。随着这种相对旋转，板簧组件15发生变形，减振介质通过溢出通道14发生转移，产生减振效果。

图2更详细的显示了板簧组件15的具体结构。每一个板簧组件15包括两片板簧16和17组成，并以一端部安装在外壳11上，板簧由弹簧钢制成。在本实施例中板簧16和17位于中间块18之间，中间块18将各腔体13分隔开，并用固定圈19将其固定。板簧16和17分别通过其自由端朝向内部部件12外侧圆周上的凹槽20延伸，凹槽20形成两个沿圆周方向的相对的侧缘。图2所示为没有负载条件下的减振器的中间部分，通过预应力将板簧16和17分别抵靠在凹槽20上的一个侧缘上。在任何情况下，中间位置的板簧16和17都无间隙的抵靠在凹槽上的一个侧缘上。在板簧16和17的自由端间设有自由空间21，以使得板簧16和17发生偏转时不接触。

与没有扭曲或变形的板簧相比，加工引起的变形增加或减少了板簧16和17在凹槽20内的预应力。弹簧钢生产制造及后续的板簧16和17加工过程中材料的去除不可避免会产生变形。根据本发明，具有完全同向变形的板簧16和17镜像安装在腔体13中。本实施例中，板簧对中每一个板簧16和17都有一个加工的楔形面22或23，使板簧16和17从它们的接触边缘24以及其与外壳11或中间块18上相应的接触边缘25和26向内部部件12方向上逐渐变细。楔形面22和23相互对应。板簧16和17也可被制成双面的楔形面。

第一板簧对的板簧16和17在沿内部部件12方向上存在相互偏离的变形。图2所示为第二板簧对的板簧16’和17’在沿内部部件端部方向存在相互靠近的变形，并与第一对板簧对16和17交替设置，所以减振器10具有相同数目的第一板簧对16和17和第二板簧对16’和17’。第二板簧对16’和17’的楔形面22’和23’位于相互背离的侧面。为了避免板簧16’和17’的自由端由于板簧之间的变形而相接触，及防止工作中板簧16’和17’之间相互摩擦，外壳端的板簧16’和17’之间放有一个或多个插入物27，将板簧16’和17’隔开。同理，相应插入物27也可设在第一板簧对16和17之间。

由于加工制造产生的变形，引起板簧16和17或板簧16’和17’分别在凹槽20和20’上更大或更小的预应力。例如由于板簧16和17镜像安装在一个腔体中，具有相似变形的板簧产生较大预应力，而相邻的腔体中具有相反的镜像安装，可以产生较小的板簧16’和17’的预应力。将扭转振动减振器作为一个整体，与没有变形的板簧设置相对比，板簧上的不同的预应力之间可以相互平衡至相同值。这使得外壳与内部部件的相对转动时，减振器具有非常均匀的弹性，从而不需要分别矫直板簧16和17或板簧16’和17’。

图3所示为扭转振动减振器的另外三种实施例，与实施例一的扭转振动减振器的结构相似，具有外壳111，内部部件112，腔体113和溢出通道114以及板簧组件。这里的板簧116和117或者板簧216和217均具有加工制造引起的变形，且都由弹簧钢制成。在另外的实施例中两板簧116和117或者板簧216和217分别具有完全相同的变形量，平行地安装在腔体113中，凹槽120和220内的板簧具有同向变形趋势，预应力不存在增加或减少。

图3中心部位所示的实施例，两个板簧116和117安装在内部部件112内形成的并沿内部部件112圆周方向的凹槽120上。板簧116和117通过固定圈119固定在外壳111上，并朝内部部件112方向逐渐变细。加工的楔形面122和123朝向同一方向。内部部件112上的所有凹槽120的宽度相同。而且，外壳111上与板簧组件相连接的相应的部分均为相同类型。为了使所有的板簧116或117以最佳的方式受力，对板簧116和117进行优化并按照如图3中心部分所示尺寸进行加工，，即外壳端的板簧宽度u和内部部件端的板簧宽度t。这里，固定长度为e的外壳111上的每个板簧116或117的固定面相互平行，这样即降低了板簧116和117的生产成本并使得原材料的使用最小化。

作为图3中心部分所示的实施例的一种变化，可以通过插入物127的设置来进一步改变板簧在外壳端的距离(如图3右部分所示)。而且，通过外壳111上的板簧116或117之间的固定长度e，可以调整板簧的最佳利用状态。优选的，减振器上所有的板簧组件的固定长度e是相同的，并选择插入物127的宽度也如此，使板簧116或117变形时，在凹槽120内不相互接触。这在板簧上产生交变的载荷，并使得减振器的弹簧张力得以更好的利用。

在另外的实施例中(图3左侧部分)，参数u和t，以及板簧的内部部件端之间的自由距离s被优化，以达到板簧216，217最佳可能的张力利用，同样的，凹槽220的宽度，s+2x t被调整到尽可能小的量。因而，通过优化空间的设计使得最大数量的板簧216和217可设置在减振器10上，同时实现单位体积的外壳111的最大转动惯量的。然而，各个构件的生产费用因此而增加，通常外壳111上安装的板簧相互之间不再保持平行，增加了原料的使用。

本发明通过优选实施例的详细描述而被披露。然而也就是说并非由此而限制，而是包括了随后的权利要求定义的全部具体实施。

Claims (8)

1.扭振减振器，包括：外壳(11)，与外壳(11)同轴的内部部件(12)，多个形成于外壳(11)和内部部件(12)之间的腔体(13)，其中充满减振介质，并通过溢流通道(14)相互连接，和多个设置在腔体(13)中的且扭转弹性地连接外壳(11)和内部部件(12)的板簧(16，17，16'，17')，使得外壳（11）可以相对于内部部件（12）在一定的角度内旋转，板簧组件包括由切除材料加工的板簧，所述板簧安装在凹槽(20)中，凹槽(20)形成于内部部件（12）并沿内部部件(12)的圆周方向分布，

其特征在于，

所述板簧(16，17，16'，17')具有加工引起的变形，其中，两个具有十分相似加工引起变形的板簧被安装在同一腔体(13)中，并镜像安装在凹槽(20)中，所述的加工引起变形导致板簧在凹槽内产生较大或较小预应力，将减振器看做一个整体，与未变形的板簧设置相比，板簧上不同的预应力相互间平衡至相同程度。

2.根据权利要求1所述的扭振减振器，其特征在于：在装配位置上的第一板簧对(16，17)的第一凹槽(20)具有相同的凹槽宽度，第二板簧对(16',17')的第二凹槽(20')具有相同的凹槽宽度。

3.根据权利要求1所述的扭振减振器，其特征在于：第一板簧对的板簧(16，17)在内部部件端具有相互偏离的变形，第二板簧对的板簧(16',17')在内部部件端具有相互靠近的变形。

4.根据权利要求1到3之一所述的扭振减振器，其特征在于：板簧对(16',17')通过一个或多个插入物(27)在外壳端被分隔开。

5.扭振减振器，包括：外壳(111)，与外壳(111)同轴的内部部件(112)，多个形成于外壳(111)和内部部件(112)之间的腔体(113)，其中充满减振介质，并通过溢流通道(114)相互连接，和多个设置在腔体(113)中的且扭转弹性地连接外壳(111)和内部部件(112)的板簧(116，117，216，217)，使得外壳（111）可以相对于内部部件（112）在一定的角度内旋转，板簧组件包括由切除材料加工的板簧，所述板簧安装在凹槽(120，220)中，凹槽(120，220)形成于内部部件（112）并沿内部部件(112)的圆周方向分布，

其特征在于，

所述板簧(116，117，216，217)具有加工引起的变形，其中，两个具有十分相似加工引起变形的板簧被相互平行的安装在同一腔体(113)中，具有相同变形的板簧对在凹槽(120，220)内不产生增加或减少的预应力。

6.根据权利要求5所述的扭振减振器，其特征在于：所有的内部部件(112)上的凹槽(120)具有相同的凹槽宽度。

7.根据权利要求5或6所述的扭振减振器，其特征在于：板簧(116,117；216,217)具有加工的楔形面（122，123），所有这些楔形面朝向同一方向。

8.根据权利要求5或6所述的扭振减振器，其特征在于：一对板簧中的板簧(116,117)通过一个或多个插入物(127)在外壳端被分隔开。