CN103573912B - 具有减震元件的双质量飞轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于汽车的传动系的、具有减震元件(8)的双质量飞轮(1)，其具有：‑可围绕旋转轴(11)转动的初级质量飞轮(2)，‑可相对初级质量飞轮(2)旋转的次级质量飞轮(3)，‑至少一个具有螺旋匝圈(6)和两个端部(7)的螺旋弹簧(4)，其中，螺旋弹簧(4)这样设置，使得其在初级质量飞轮(2)相对次级质量飞轮(3)旋转时负载，其中，减震元件(8)由柔性材料构成，并且在未负载状态中仅沿螺旋弹簧(4)的延伸方向(a)在至少两个螺旋匝圈(6)之间延伸。

Description

具有减震元件的双质量飞轮
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的传动系的、具有减震元件的双质量飞轮。
背景技术
由EP0216476A1公开了一种按比例延迟摩擦的离合器轮。在螺旋弹簧中设置减震弹簧，其在螺旋弹簧被压缩时通过摩擦减缓冲击。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种双质量飞轮，其使得螺旋弹簧较小地加固并且在运行中产生较少的滑动摩擦。
所述技术问题通过一种用于汽车的传动系的、具有减震元件的双质量飞轮解决，其具有：
-可围绕旋转轴转动设置的初级质量飞轮，
-可相对初级质量飞轮旋转或扭转设置的次级质量飞轮，
-至少一个具有螺旋匝圈和两个端部的螺旋弹簧，其中螺旋弹簧这样设置，使得其在初级质量飞轮相对次级质量飞轮旋转时负载，
其中减震元件由柔性材料构成，并且在未负载状态中仅沿螺旋弹簧的延伸方向、在至少两个螺旋匝圈之间延伸。
双质量飞轮可以在汽车的传动系中设置在发动机和变速器之间。其中，初级质量飞轮具有发动机的输出，次级质量飞轮具有扭矩变换器、离合器或变速器的输入。双质量飞轮可消除在内燃机中出现的转速波动并且缓冲冲击。
螺旋弹簧的端部沿周向支承在初级质量飞轮或次级质量飞轮上。通过减震元件在未负载状态中仅设置在螺旋匝圈之间而不在这些螺旋匝圈内部，在减震元件和螺旋弹簧之间仅出现相对较小的滑动摩擦。通过减震元件仅设置在螺旋匝圈之间，减震元件本身仅不明显地加固或增强所述螺旋弹簧。
在一种扩展技术中，所述减震元件设置在螺旋弹簧的端部中，其中该端部在汽车的牵引运行中抵靠在次级质量飞轮的弹簧座上，在该牵引运行中驱动力矩和从动力矩反向作用，或者说从动力矩抵制驱动力矩。
由于在相对较高的转速中出现的离心力，螺旋弹簧通过其螺旋匝圈支承在初级质量飞轮的内缘上，并且产生滑动摩擦，该滑动摩擦(从抵靠在初级质量飞轮上的末端螺旋匝圈开始计算)由于螺旋匝圈的惯性和扭矩中的高频的波动通过(多个)单独的螺旋匝圈叠加。由此产生动态的刚性，其在螺旋弹簧的延伸方向上是不恒定的，而是朝向次级质量飞轮侧的弹簧座增大。由此动态刚性在最后的最靠近次级质量飞轮的弹簧座的螺旋匝圈上是最大的。
通过将减震元件设置在该区域中，这些减震元件在牵引运行中仅相对轻微地负载。在减震时在减震元件中出现的摩擦降低了双质量飞轮的效率以及因而防振的效率。因此合适的是在这样长的时间内避免摩擦，如其对较大扭矩的减震是不需要的。通过仅在端部区域中设置减震元件，这些减震元件仅当在初级质量飞轮和次级质量飞轮之间出现较大和相对罕见的相对旋转角时发挥作用。相应地在其它的、日常最多出现的运行区域中(旋转角保持较小)，在双质量飞轮中产生的摩擦相对较小。因此减震元件改善了传动系中防震的效率。通过将减震元件仅沿螺旋弹簧的伸展或延伸方向设置在螺旋匝圈之间，减震元件向内和向外都有足够的空间用于在螺旋弹簧被压缩时进行避让，而不会受损。
在另一种技术方案中，螺旋弹簧在端部的升角相对螺旋弹簧在中部区域的升角减小。
由此提供一种弹簧，其在设置有减震元件的端部中比在其它区域中刚性更大。因此减震元件仅在螺旋弹簧压缩较大时得以应用，也就是在双质量飞轮即将达到其最大旋转角或最大扭转角之前的短时间内使用。
按照另一种方案，螺旋弹簧在其安装位置中是弯曲的，其中减震元件仅局部地设置到在这样的区域前终止，在该区域中在螺旋弹簧压缩时相邻的螺旋匝圈在内部半径处接触。
由此避免了减震元件在相邻的螺旋匝圈接触时被压坏和从螺旋弹簧中挤出。通过将减震元件仅设置在没有减震元件也不会接触的螺旋匝圈之间，保留了用于减震元件的足够的自由空间。
在此减震元件由热交联的硅酮-橡胶构成。
双质量飞轮由于在耦连中产生的摩擦热量通常被加热到250℃。此外由于运行在双质量飞轮中产生污染微粒。在此已证明的是，热交联的硅酮-橡胶具有很好减震特性并且能够承受热负载和污染。
按照一种扩展技术，双质量飞轮具有至少一个另外的、比设置有减震元件的螺旋弹簧刚性更大的螺旋弹簧。
通常在双质量飞轮中使用多个螺旋弹簧并且均匀地分布在圆周上。所述螺旋弹簧可以并联地连接并因此这样设置，刚性更大的螺旋弹簧只是在初级质量飞轮和次级质量飞轮之间达到一定的扭转角或旋转角后才负载。在较软的螺旋弹簧被挤压到一定的转动角后，较刚性的弹簧也负载。当第二弹簧也被压缩一段行程后减震元件才较大地负载。在这种运行时刻作用有相对较高的扭矩，例如在冲击时。该扭矩在该相应的运行时刻是发动机输出的最大扭矩的10至40倍。在这种运行时刻减震元件可阻止在传动系中的冲击。
由此在减震元件中产生的摩擦仅相对罕见的出现。因此在运行中减震元件仅当螺旋弹簧如此强烈地被挤压时才会负载，即，当相邻的螺旋匝圈冲击式地接触而由此导致扭矩冲击可能传递至传动系中时。
附图说明
以下结合附图进一步阐述一些实施例。在附图中：
图1示意示出双质量飞轮的正视图，
图2示意示出处于未挤压状态中的、具有在端侧设置在螺旋匝圈之间的减震元件的弹簧的局部剖切的细节图，和
图3示意示出处于挤压状态中的、具有在端侧设置在螺旋匝圈之间的减震元件的弹簧的局部剖切的细节图。
在附图中功能相同的构件标以相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出双质量飞轮1的上半部。双质量飞轮1可以围绕旋转轴11转动地设置在未显示的汽车中。双质量飞轮1具有初级质量飞轮2和次级质量飞轮3，它们通过连个相互同轴布设的螺旋弹簧4和5相互耦连，即位于外部的具有刚性c1的第一螺旋弹簧4和位于内部的具有刚性c2的第二螺旋弹簧5。螺旋弹簧4和5沿弧形的延伸方向a延伸，因此它们对应圆形的负载方向承受力。两个螺旋弹簧4和5以已知方式由多个螺旋匝圈6构成。
对于可能的安装位置，附图1中显示出在牵引运行中作用的力矩。在牵引运行中，驱动力矩MAn作用在初级质量飞轮2上。从动力矩MAb与其反向作用。双质量飞轮1在未示出的下半部中同样具有螺旋弹簧，其支承所述力矩。初级侧的弹簧座15从初级质量飞轮2的内缘17径向向内延伸，其局部被次级侧的弹簧座15遮盖并且因此用虚线表示。次级侧的弹簧座16从次级质量飞轮3的外缘径向向外延伸。在弹簧座15和16上支承螺旋弹簧4和5。通过弹簧座15和16轴向错开地设置，则在初级质量飞轮2相对次级质量飞轮3旋转时弹簧座15或16始终作用在螺旋弹簧4上。由此螺旋弹簧4始终被挤压。驱动力矩MAn在此不是恒定的，在此存在波动。相反从动力矩MAb是相对均匀不变的。在运行中初级质量飞轮2和次级质量飞轮3均旋转。这种转动引起径向向外作用的离心加速度。由于该离心加速度，外部(第一)弹簧4压在初级质量飞轮2的内缘17上。因为驱动力矩MAn的波动是相对高频的，由于螺旋匝圈6的惯性首先是那个在牵引运行中与初级质量飞轮2的弹簧座18最接近的螺旋匝圈6被负载。相反地，在次级质量飞轮3的弹簧座19上作用着均匀不变的从动力矩MAb。因此规定，在牵引运行中与次级质量飞轮3的弹簧座19最接近的端部区域7中设置一个或多个减震元件8。减震元件8在牵引运行中在驱动扭矩MAn波动时基本不受负载或不受压。
位于外侧的第一螺旋弹簧4的刚性c1小于位于内侧的第二螺旋弹簧5的刚性c2。在初级质量飞轮2和次级质量飞轮3之间的旋转角较大时，也就是扭矩MAn和MAb之间的差较大时，第一螺旋弹簧4承受负载，直到弹簧座15和16贴靠在内部第二弹簧5上并使之也负载。若扭矩的差继续增大，则螺旋弹簧4承受负载直到第一螺旋弹簧4的螺旋匝圈6相互接触。
减震元件8可以缓冲通过螺旋匝圈6的相互接触所产生的冲击。要不然这种冲击会导致在传动系中的扭矩峰值，其会减少舒适性并且降低耐久性，并且可能使螺旋弹簧4和5、以及扭矩传递装置(未显示)和驱动轴(未显示)承受强烈负载。
减震元件8仅沿螺旋弹簧4的延伸方向a在位于外部的螺旋弹簧4的端部区域7中的末端螺旋匝圈6之间延伸。减震元件8朝向内侧半径Ri缩成尖状，因此使得在该区域中螺旋匝圈6可相互接触，而不会将减震元件8从螺旋匝圈6中挤出。为了装配减震元件8不需要附加的构件。减震元件8由弹性材料构成，优选是热交联的硅酮-橡胶。通过将减震元件8插入端部区域7中的螺旋匝圈6之间就可以顺利地将减震元件8装配在新的和已经存在的双质量飞轮1上。因此这种减震元件8适用于装备业已存在的设计结构的双质量飞轮1。
在运行中，由于在初级质量飞轮2和次级质量飞轮3之间交变的扭矩，螺旋弹簧4和5以上述方式被挤压。在扭矩差值相对较大时(其通常仅非常短时间地出现并且是冲击式的)，第一螺旋弹簧4这样程度地被挤压，使得减震元件8也被挤压，因此在其内部由于切力和压力出现摩擦。这种摩擦会引起缓冲。
图2示出用于设置在图1所示的双质量飞轮1中的弧形的螺旋弹簧4，该螺旋弹簧4在其端部区域7中具有设置在相邻的螺旋匝圈6之间的减震元件8。在图2的上半部中，螺旋弹簧4和减震元件8被剖切显示。在图2的下半部中螺旋弹簧4和减震元件8未被剖切地显示。其中，减震元件8的剖切区域由45°的交叉阴影表示，外表面由0°的交叉阴影表示，以便将减震元件8在视图中与螺旋弹簧4和自由面区分开。螺旋弹簧的升角dE在端部区域7中相对在中部区域12中的螺旋弹簧4的升角dS有所减小。减震元件这样构造，使得位于螺旋匝圈6之间的减震元件8在两侧与倒圆10接触以支承螺旋匝圈6。减震元件8具有内凹结构9。可以看出，减震元件8朝向内部半径Ri在末端区域14中终结，因此螺旋匝圈6可以在内部半径Ri处在区域13中接触，而不会损坏减震元件8。在切面图(上半部分)中还可以看出，减震元件8设计为凹陷地向内弯曲。这种设计可以实现减震元件8更大的变形。
图3示意示出处于挤压状态中的螺旋弹簧4，其中螺旋匝圈6在内部半径Ri处相互接触并且减震元件8也被压缩。减震元件8在这种状态中是被压得鼓起。
尽管上述概述中公开了一些本发明的实施形式，应该理解的是，通过所有所述的和此外所有专业人员可想而知的技术特征和实施形式的组合，仍存在着大量的实施形式的变型。还应理解的是，所述示范性的实施形式仅是举例，而不应认为是对按照本发明的保护范围、应用性和设备构造以任何形式的限定。更确切的说，前面的描述是为专业人员提供用于实施至少一个示范性的实施形式的适当的指导说明。其中应被理解的是，在示范性的实施形式中描述的元件能够施行大量的变化，只要不背离权利要求书所确定的字面保护范围及等同保护范围。
附图标记清单
1 双质量飞轮
2 初级质量飞轮
3 次级质量飞轮
4 第一螺旋弹簧
5 第二螺旋弹簧
6 螺旋匝圈
7 端部区域
8 减震元件
9 减震元件的内凹结构
10 倒圆
11 旋转轴
12 中部区域
13 区域
14 末端区域
15 初级侧的弹簧座
16 次级侧的弹簧座
17 内缘
18 在牵引运行中的初级质量飞轮的弹簧座
19 在牵引运行中的次级质量飞轮的弹簧座
a 延伸方向
c1 第一螺旋弹簧的刚性
c2 第二螺旋弹簧的刚性
dS 中部区域中的螺旋升角
dE 端部区域中的螺旋升角
MAn 驱动力矩
MAb 从动力矩
r 内径
Ra 外部半径
Ri 内部半径

Claims (6)

1.一种用于汽车的传动系的、具有减震元件(8)的双质量飞轮(1)，其具有：
-可围绕旋转轴(11)转动的初级质量飞轮(2)，
-可相对初级质量飞轮(2)旋转的次级质量飞轮(3)，
-至少一个具有螺旋匝圈(6)和两个端部(7)的螺旋弹簧(4)，其中，螺旋弹簧(4)这样设置，使得其在初级质量飞轮(2)相对次级质量飞轮(3)旋转时负载，
其中，减震元件(8)由柔性材料构成，并且在未负载状态中仅沿螺旋弹簧(4)的延伸方向(a)在至少两个螺旋匝圈(6)之间延伸。
2.按照权利要求1所述的双质量飞轮(1)，其中，所述减震元件(8)设置在螺旋弹簧(4)的端部(7)中，其中该端部(7)在汽车的牵引运行中抵靠在次级质量飞轮(3)的弹簧座(19)上，在该牵引运行中驱动力矩(MAn)和从动力矩(MAb)反向作用。
3.按照权利要求2所述的双质量飞轮(1)，其中，螺旋弹簧(4)在端部的升角(dE)相对螺旋弹簧(4)在中部区域的升角(dS)减小。
4.按照前述权利要求之一所述的双质量飞轮(1)，其中，螺旋弹簧(4)在其安装位置中是弯曲的，其中，减震元件(8)仅局部地设置到在区域(13)前终止，在该区域(13)中在螺旋弹簧(4)压缩时相邻的螺旋匝圈在内部半径(Ri)处接触。
5.按照权利要求1所述的双质量飞轮(1)，其中，减震元件(8)由热交联的硅酮-橡胶构成。
6.按照权利要求1所述的双质量飞轮(1)，其中，双质量飞轮(1)具有至少一个另外的、具有比设置有减震元件(8)的所述螺旋弹簧(4)的刚性(c1)更大的刚性(c2)的螺旋弹簧(5)。
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