CN102612613A - 用于传递转矩的具有离合器从动盘的摩擦离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有离合器从动盘(1，1a)的、用于通过摩擦装置(11，11a)传递转矩的摩擦离合器。为了至少很大程度上与旋转振动的振幅无关地设计叠加到要传递的转矩上的旋转振动的消振，本发明提出，所述摩擦装置配有取决于消振质量(10，10a)与要被消振的质量之间的相对旋转角的摩擦转矩。

Description

用于传递转矩的具有离合器从动盘的摩擦离合器
技术领域
本发明涉及一种用于传递转矩的具有离合器从动盘的摩擦离合器，具有摩擦装置。
背景技术
早就公知具有这种离合器从动盘的摩擦离合器，并且例如作为汽车中的隔离或起动离合器在内燃机与变速器之间使用。在此在内燃机、如柴油发动机或快燃发动机与变速器如手动变速器、自动的手动变速器、复式离合器变速器之间的力传递设有力锁合的摩擦离合器，从完全的隔离通过滑动地隔离直到完全的作用方式连续地利用一操纵系统受控地实现力传递。在此尤其可能在滑动状态在平均摩擦转矩上叠加交变转矩，它可能导致在传动链中干扰的振动或在汽车上干扰的振动。为了减少这种振动的方法除了使用旋转振动缓冲器以外，它具有结合到力流中的蓄能器例如螺簧，也使用旋转振动消振器，它们按照旋转振动的有问题的频率范围设计。为此一个已知的技术是，与传动链并联的、例如在离合器从动盘上通过蓄能器和摩擦装置耦联的消振质量，它通过反转矩相位正确地补偿可能产生的振动。例如通过DE 10 2008 028 570 A1已知这一点，可以参阅其关于结构方面的公开内容。
在设计这种质量-弹簧-摩擦系统时，对于设计必须推测或确定可能产生的交变转矩的大小。然后对于所选择的交变转矩优化摩擦并且在结构上视为恒定的摩擦转矩。如果实际在运行中产生的交变转矩对应于在设计时的估值，则这个振动缓冲系统实现其在运行中的最佳效果。而如果在运行中产生的交变转矩小于估值，则弹簧-质量系统趋向于粘附在要被消振的质量上并由此失去必要时的效果。另一方面，在与估值相比在运行中产生更高的交变转矩时，尽管更好地缓冲初始的临界频率，但是由此增加在初始临界频率前面和后面的振幅，由此同样可能增加干扰的振动的风险。
发明内容
因此，本发明的目的是，有利地改进具有离合器从动盘的摩擦离合器，它能够至少很大程度地与叠加在要传递的转矩上的旋转振动的振幅无关地实现有效地减小旋转振动。
该目的通过具有离合器从动盘的用于传递转矩的摩擦离合器实现，其中在形成旋转振动消振器的条件下使组合到离合器从动盘中的摩擦装置配有取决于消振质量与要被消振的质量之间的相对旋转角的摩擦转矩。
所建议的摩擦离合器作为力锁合的摩擦离合器、最好作为干式离合器例如可以在汽车的驱动链中使用，而与汽车类型无关，如轿车、载重汽车、摩托车和类似交通工具，并且在变速器中使用，且与变速器类型无关，如手动变速器、自动的手动变速器、复式离合器变速器和类似变速器。
通过所建议的摩擦离合器避免或者说至少减小尤其在汽车驱动链中的旋转振动、最好也减小由于周期的转矩振荡在摩擦锁合的离合系统中、例如汽车离合器中可能的旋转振动，尽管它们具有基本恒定的激励频率、但是不同的振幅。这些转矩振荡不仅可能由外部激励产生，而且可能由自激(失稳)产生。按照本发明所建议的解决方案也可以在所有其它的、具有临界频率范围的旋转振动问题中应用。
所建议的具有取决于旋转角的摩擦的旋转振动消振器与产生的交变转矩大小无关地实现这个交变转矩或旋转振动的恒定减小率。在此在强制激励时的理论减小率可以有利地大于等于50％，最好大于等于60％，即，在离合器从动盘中使用所建议的旋转振动消振器时的剩余振动与没有旋转振动消振器的系统相比可以小于50％或40％。因此旋转振动消振器也可以选择应用于，在相同的振动水平时提高允许的交变转矩。在使用这种旋转振动消振器时，避免由于驱动链的负的总阻尼引起的自激。旋转振动消振器由于其正的阻尼特性例如附加地提供了可能性，对于离合器从动盘的摩擦层使用替代的覆层材料，例如在干式摩擦离合器中使用陶瓷基的覆层代替有机基覆层，因为例如由于其大的摩擦值和微小的层弹性使离合器从动盘和衔接的驱动链的激励特别高，但是利用所建议的旋转振动消振器以更好的方式可以减小这个激励。
按照本发明的思想，建议一个具有并联的消振质量-蓄能器-摩擦装置系统的旋转振动消振器，它在旋转振动激励的临界频率范围中缓冲可能的振动，并且其有效性与激励的交变转矩的振幅无关。为此，一个摩擦装置配有取决于消振质量与要被消振的质量之间的给定的相对旋转角的摩擦转矩。这个关系可以与角度成比例地、但是也可以按照任意的规律性实现。由此实现与激励振幅无关的减小率。整个蓄能器/摩擦单元这样构成，实现灵活的特性曲线形状。摩擦可以具有和没有基本摩擦地、以及具有间隙地实现。
为此按照有利的实施例规定一摩擦离合器，在该摩擦离合器中所述离合器从动盘包括盘部件和反作用于第一蓄能器相对于盘部件以给定旋转角相对旋转的消振质量，并且对第一蓄能器并联摩擦装置，具有取决于旋转角的摩擦转矩。
按照有利的实施例可以提供通过旋转角调整的摩擦转矩，通过使所述摩擦装置包括斜面装置，它具有抗扭转地位于消振质量上的第一斜面部件和位于驱动部件上的第二斜面部件，第一斜面部件具有在圆周方向上设置的斜面，第二斜面部件具有与斜面互补的对应斜面，两个斜面部件中的一个斜面部件反作用于轴向有效的、轴向固定容纳的第二蓄能器加载摩擦面。由此在盘部件相对于消振质量旋转时，通过使盘部件例如由于旋转加速度通过转矩峰值相对于消振质量以给定的惯性矩旋转，使斜面和对应斜面相互间相对旋转，其中一相对于第二蓄能器、例如盘簧或类似部件预紧的摩擦面轴向相对于第二蓄能器位移，并由此增加摩擦装置的摩擦面之间的摩擦副的应力，并由此增加摩擦转矩。因此，在旋转角增加时，它是加入的旋转振动的振幅的尺度，产生增加的摩擦转矩，它以更好的程度通过由于摩擦引起的更高的消振质量的惯性矩消振过高的旋转振动振幅。
斜面和与其互补的对应斜面的升角形状可以适配于通过旋转角提供的摩擦转矩的要求。例如斜面和对应斜面可以在消振质量相对于盘部件的中间位置在小于最大旋转角的旋转角上具有零升角。这意味着，在小的旋转角时在给定的旋转角范围上，一恒定的、例如由附加的和/或具有斜面的摩擦副或类似机构施加物理上不能排除的干扰摩擦转矩。在给定旋转角的至少一部分上的升角可以直线地、递增地、递减地或以自由形状构成。
不言而喻，所述第二蓄能器可以通过相对于为此规定的摩擦片的摩擦面的相应预紧产生基本摩擦。可以替代或附加地使所述摩擦装置含有另一用于提供基本摩擦的摩擦片。具有变化的摩擦转矩的摩擦装置摩擦面例如可以位于摩擦片与消振质量之间，其中所述摩擦片和消振质量具有相应的斜面和对应斜面。可以选择例如第二蓄能器具有对应斜面，它们靠在消振质量的斜面上或者与消振质量连接的摩擦片上。此外第二蓄能器例如可以设置在消振质量上并且加载与盘部件固定连接的摩擦片。当然，斜面、对应斜面、结合通过第二蓄能器加载这个对应斜面的实施方式可能性的列举不局限于本发明的思想。
在所述离合器从动盘的一有利实施形式中，所述第一蓄能器可以由加入到弹簧保持架中的、在圆周方向上有效的螺簧构成，其中所述消振质量在弹簧保持架上旋转支承，并且所述螺簧在有效方向上分别在一端支承在弹簧保持架上，另一端支承在径向延伸到弹簧保持架中的凸台上。在此所述弹簧保持架具有径向扩展的、在消振质量的空隙中至少在旋转角顶点中有间隙地嵌入的凸台。通过空隙在圆周方向上的延伸例如可以确定消振质量相对于盘部件的旋转角，如果弹簧保持架抗扭转地与盘部件连接。在此弹簧保持架的凸台止挡在空隙的圆周侧的边界上。为了缓冲这种相对较硬的止挡可以使旋转角例如通过中间连接缓冲器如弹簧部件或橡胶缓冲器较软地构成。替代或附加地可以通过螺簧的锁闭位置确定旋转角，其中通过部分地相互叠加的螺簧的弹簧作用可以避免硬的止挡。
已经证实特别有利的是，替代或附加地对于另一旋转角边界，在离合器从动盘与旋转振动消振器之间设有滑动离合器。在此该滑动离合器优选在盘部件与消振质量之间有效地设置。例如可以使弹簧保持架通过螺簧相对于盘部件反作用于第三蓄能器、例如盘簧预紧地旋转。在此在盘部件与弹簧保持架之间形成摩擦转矩，它在达到消振质量与盘部件之间的给定转矩时被克服，由此可以使消振质量相对于盘部件超过给定的旋转角旋转，并因此抑制硬的止挡。在此取决于第一蓄能器旋转刚性的这个摩擦转矩的设计要控制，在硬止挡之前或达到硬止挡时，例如在达到锁闭位置或止挡消振质量在盘部件的部件上时，消振质量是否相对于盘部件滑动。
在具有弹簧保持架的旋转振动消振器的离合器从动盘结构中，为了制备滑动离合器有利地使所述弹簧保持架轴向夹紧在轴向支承在盘部件上的第三蓄能器与相对于盘部件轴向间隔的且固定容纳的盖板之间。附加地可以在第三蓄能器与盖板之间附加地夹紧摩擦片和第二蓄能器。
按照本发明的思想所述摩擦离合器除了所建议的旋转振动消振器以外，还可以包括一旋转振动缓冲器。为此所述盘部件分成输入部分和输出部分，在其间连接一在圆周方向上有效的第四蓄能器，例如分布地设置在圆周上的螺簧。此外对这个第四蓄能器可以并联一摩擦装置。
附图说明
借助于在附图1至6中所示的实施例详细解释本发明。附图示出：
图1   摩擦离合器的离合器从动盘的局部剖面图，
图2   与图1的离合器从动盘类似的离合器从动盘的局部剖面图，
图3a  摩擦装置在中间位置的局部示意图，具有在旋转角上变化的摩擦转矩，
图3b  图3a的摩擦装置的旋转状态，
图4a  按照现有技术的旋转振动消振器的转矩特性在频率上的多个分立图，
图4b  所建议的旋转振动消振器的转矩特性在频率上的多个分立图，
图5   所建议的旋转振动消振器的转矩/旋转角特性曲线，
图6   图1和图2的旋转振动消振器的细节图。
具体实施方式
图1示出安置在未示出的摩擦离合器中的离合器从动盘1，它围绕旋转轴线2设置并且利用轮毂3与变速器的输入轴旋转锁合地连接。盘部件4与轮毂3固定连接，例如如这里所示，敛缝连接，盘部件容纳未示出的、用于形成与摩擦离合器的摩擦嵌接的摩擦层。
在轮毂3上还设置旋转振动消振器5，它含有由保持架部件7形成的弹簧保持架6、容纳在弹簧保持架中的螺簧9形式的第一蓄能器8、消振质量10和摩擦装置11。旋转振动消振器5可旋转地容纳在轮毂3上，并且在形成滑动离合器12的条件下轴向夹紧在盘部件4与与轮毂3连接的、例如如这里所示敛缝的盖板13之间。为了建立预应力一保持架部分7顶靠在盖板13上，用于容纳螺簧9而分开的弹簧保持架6的其它保持架部分7与摩擦装置11的第二蓄能器14顶靠。设计成盘簧15的第二蓄能器14作为滑动离合器12的摩擦片16的支承面，滑动离合器由以轴向支承在盘部件4上的盘簧18形式的第三蓄能器17轴向加载，并且确定滑动离合器12的摩擦转矩。如果盘部件4与消振质量之间的旋转加速度超过通过盘簧18与摩擦片16之间的摩擦嵌接确定的摩擦转矩的确定的程度，则弹簧保持架6相对于盘部件4和盖板13滑动并且避免硬止挡在消振质量10与弹簧保持架6之间。
消振质量10在弹簧保持架6上反作用于螺簧9有限地旋转。为此在弹簧保持架6上设有径向向外扩展的凸台19，并且在消振质量10上设有径向向内扩展的、径向嵌入到弹簧保持架6中的凸台20，它们分别端面地加载设置在圆周上的且衬入到弹簧保持架6中的螺簧9。在螺簧9的锁闭位置、或者凸台19或凸台20止挡在消振质量10上或弹簧保持架6上时，消振质量10相对于弹簧保持架6建立或多或少硬的止挡，并由此给定它们之间的旋转角。在止挡前或达到止挡时可以使滑动离合器12变成有效。
对于第一蓄能器8的作用至少在给定的旋转角范围上可以并联摩擦装置11。为此摩擦装置11具有斜面装置21，它由两个相互间相对旋转的斜面部件22，23形成，具有在圆周方向上构成的斜面24和与其互补的对应斜面25。在此斜面部件22优选组合到消振质量10中，为此斜面24压入到消振质量中或者衬入到斜面环中。斜面部件23优选由塑料制成并且与盘簧15固定连接，例如悬挂或者如图所示利用突缘26熔焊。
通过与滑动离合器12的摩擦接触摩擦锁合地与盘部件4连接的盘簧15确定斜面24和对应斜面25的摩擦嵌接。当协调的旋转振动消振器5的频率范围内的转矩振荡、如转矩峰值加入到以给定的转速旋转的盘部件4中的时候，由于第一蓄能器8、在摩擦装置11上建立的摩擦转矩和消振质量10惯性矩的作用，使消振质量10保持在稳定的旋转位置，由此出现盘部件4与消振质量10之间的旋转角。这个旋转角的出现引起消振效应，并且可能取决于在摩擦装置11上调整的摩擦转矩。因为由于通过斜面装置21形成第二蓄能器14预应力的增加，使摩擦转矩随着旋转角的增加而增加，由此由于按照谐振频率设计的旋转振动消振器5也充分地消振较大振幅的转矩峰值，它们引起较大的旋转角。
图2示出与图1的离合器从动盘1相比略微变化的离合器从动盘1a，具有带有摩擦层27的盘部件4a、旋转振动消振器5a和滑动离合器12a。
以相同的方式由弹簧保持架6a、消振质量10a、第一蓄能器8a和摩擦装置11a形成旋转振动消振器5a。对应于图1的离合器从动盘1构成斜面装置21a以及蓄能器8a，14a，17a以及容纳在轮毂3a上的盖板13a和用于形成滑动离合器12a摩擦转矩的摩擦片16a。以详细的观察方式可以看到，为了减小离合器从动盘1a的轴向结构空间，盘部件4a和消振质量10a径向向外轴向相对于其支承在径向内部平行地位移，用于使摩擦片27可以轴向设置在轮毂3a的端面28以内。此外斜面部件23a配有轴向凸起29，它们悬挂到盘簧15a的相应开孔中。通过相对于消振质量10a的斜面部件22a的至少轻微的预应力实现斜面部件23a相对于盘簧15a的轴向固定。
图3a和3b简示出图1的摩擦装置11的局部(未示出的附图标记参照图1)，具有由斜面部件23，23形成的斜面装置21。斜面部件22轴向固定地容纳在消振质量10上，斜面部件23轴向反作用于支承在盘部件4上的第二蓄能器14轴向有限位移地设置。斜面部件22，23具有在圆周方向上指向的斜面24，或者对应斜面25，它们在图3所示的接近中间位置的视图中在盘部件4和消振质量10不相互旋转时接近对置，因此第二蓄能器14在建立预应力的条件下夹紧它们。
如果如图3b所示，盘部件4和消振质量10相互旋转，则斜面部件22，23随着旋转角的增加在继续压缩第二蓄能器14的条件下沿着斜面24和对应斜面25加大间隔，由此在其间取决于旋转角地提高摩擦转矩。在所示的实施例中斜面24和对应斜面25还在中间位置具有一在微小的旋转角范围上延伸的平台30，没有升角，由此在小的旋转角时保证恒定的基本摩擦。
图4a示出转矩振幅在谐振范围的频率上的分立曲线图的原则上的顺序，具有按照现有技术的旋转振动消振器的从左向右增加的振幅。通过建立恒定的摩擦转矩随着增加的振幅在消振的面积分量31旁边形成未消振的面积分量32的两个相邻的峰值。
图4b示出转矩振幅在谐振范围的频率上的分立曲线图的原则上的顺序，具有按照图1的旋转振动消振器5或图2的旋转振动消振器5a的从左向右增加的振幅。通过取决于旋转角地建立摩擦转矩，一般与转矩振荡的振幅无关地实现基本相同的消振的面积分量31a和未消振的面积分量32a，不另外形成附加的转矩振幅，它们通常干扰地起作用。
图5以旋转角α上的转矩M示出在图1和2中的旋转振动消振器5，5a的原理上的特性曲线33。虚线示出没有摩擦的并因此无滞后的旋转振动消振器，与虚线相比转矩特性曲线34，35在正的和负的旋转角α时分别通过相同升角的数值相同的摩擦转矩加载。因此斜面或对应斜面对称于中间位置(α＝0)并且没有旋转间隙地构成，如同在图3a，3b中所示的那样。
图6示出容纳在轮毂3上的且利用盖板3轴向固定的图1的旋转振动消振器5的细节图。消振质量10在弹簧保持架6上定心并且反作用于螺簧9旋转地支承。螺簧9容纳在弹簧保持架6的空隙36中并且在其端面上由空隙36的径向边界37在圆周方向上加载。在对置的一侧上螺簧9由径向嵌入到空隙36中的消振质量10的凸台20加载。消振质量10还具有空隙38，在其中嵌入弹簧保持架6的径向扩展的凸台19，并且通过位于圆周方向上的空隙38的止挡39形成消振质量10相对于弹簧保持架6的旋转角限制。在通过凸台19达到空隙38的两侧止挡39的一个止挡时，最终激活滑动离合器12(图1)。替代地可以通过建立小于摩擦装置11(图1)的摩擦转矩的滑动转矩，在旋转角通过凸台19达到止挡39之前使滑动离合器12滑动，并因此避免凸台19硬止挡在止挡39上。
附图标记清单
1离合圆盘
1a离合圆盘
2旋转轴线
3轮毂
3a轮毂
4盘部件
5旋转振动消振器
5a旋转振动消振器
6弹簧保持架
6a弹簧保持架
7保持架部件
8第一蓄能器
8a第一蓄能器
9螺簧
10消振质量
10a消振质量
11摩擦装置
11a摩擦装置
12滑动离合器
12a滑动离合器
13盖板
13a盖板
14第二蓄能器
14a第二蓄能器
15盘簧
15a盘簧
16摩擦片
16a摩擦片
17第三蓄能器
17a第三蓄能器
18盘簧
19凸台
20凸台
21斜面装置
21a斜面装置
22斜面部件
22a斜面部件
23斜面部件
23a斜面部件
24斜面
25对应斜面
26突缘
27摩擦层
28端面
29凸起
30平台
31消振的面积分量
31a消振的面积分量
32非消振的面积分量
32a非消振的面积分量
33特性曲线
34转矩线
35转矩线
36空隙
37边界
38空隙
39挡
α旋转角
M转矩

Claims (10)

1.一种具有离合器从动盘(1，1a)的用于传递转矩的摩擦离合器，具有取决于消振质量(10，10a)与要被消振的质量之间的相对旋转角的摩擦转矩。
2.如权利要求1所述的摩擦离合器，其特征在于，所述离合器从动盘(1，1a)包括盘部件(4，4a)和反作用于第一蓄能器(8，8a)相对于盘部件(4，4a)以给定旋转角相对旋转的消振质量(10，10a)并且对第一蓄能器(8，8a)并联摩擦装置(11，11a)，具有取决于旋转角的摩擦转矩。
3.如权利要求1或2所述的摩擦离合器，其特征在于，所述摩擦装置(11，11a)包括斜面装置(21，21a)，它具有抗扭转地位于消振质量(10，10a)上的第一斜面部件(22，22a)和由盘部件(4，4a)在旋转方向上携带的第二斜面部件(23，23a)，第一斜面部件具有在圆周方向上设置的斜面(24)，第二斜面部件具有与斜面(24)互补的对应斜面(25)，两个斜面部件(22，23)中的一个斜面部件反作用于轴向有效的、轴向固定容纳的第二蓄能器(14，14a)加载摩擦面。
4.如权利要求1或2所述的摩擦离合器，其特征在于，所述第一蓄能器(8，8a)由加入到弹簧保持架(6，6a)中的、在圆周方向上有效的螺簧(9)构成，其中所述消振质量(10，10a)在弹簧保持架(6，6a)上旋转支承，并且所述螺簧(9)在有效方向上分别在一端支承在弹簧保持架(6，6a)上，另一端支承在径向延伸到弹簧保持架中的消振质量(10，10a)的凸台(20)上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于，所述弹簧保持架(6，6a)具有径向扩展的、在消振质量(10，10a)的空隙(38)中至少在旋转角顶点中有间隙地嵌入的凸台(19)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于，一滑动离合器(12，12a)在盘部件(4，4a)与消振质量(10，10a)之间有效。
7.如权利要求6结合权利要求4或5所述的摩擦离合器，其特征在于，所述弹簧保持架(6，6a)轴向夹紧在轴向支承在盘部件(4，4a)上的第三蓄能器(17，17a)与相对于盘部件(4，4a)轴向间隔的且固定容纳的盖板(13，13a)之间。
8.如权利要求7所述的摩擦离合器，其特征在于，一摩擦片(16，16a)和第二蓄能器(14，14a)附加地夹紧在第三蓄能器(17，17a)与盖板(13，13a)之间。
9.如权利要求3至8中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于，所述斜面(24)和对应斜面(25)在消振质量(10，10a)相对于盘部件(4，4a)的中间位置在小于最大旋转角的旋转角上具有零升角。
10.如权利要求3至9中任一项所述的摩擦离合器，其特征在于，所述升角在给定旋转角的至少一部分上是直线的。
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