CN105090435A - 具有扭转减振器的车辆柔性驱动盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性驱动盘，该柔性驱动盘具有位于弹簧座中的弹簧的扭转减振器，该弹簧座相对于曲轴的旋转方向是非线性的。扭转减振器连接发动机曲轴和传动装置输入部件，其中曲轴具有旋转方向。减振器包含连接至曲轴的传动盘、连接至输入部件的从动盘、多个弹簧以及形成在传动盘和从动盘上的安装弹簧的相应数量的弹簧座。每个弹簧中提供有塑料限位件。每个座的轴线相对于曲轴旋转方向的角度成除90°之外的角度。

Description

具有扭转减振器的车辆柔性驱动盘

技术领域

本发明总体上涉及用于车辆传动装置的柔性驱动盘。更具体地，本发明涉及添加至扭转减振器以提供发动机产生的扭矩的额外减振以及将扭转振动隔离后减振器前方的传动系的柔性驱动盘。

背景技术

大多数现代汽车的动力传动系统如今包括作为车辆传动系的标准部件的自动变速器。典型的自动变速器集成有柔性驱动盘（或柔性盘）。柔性驱动盘以不同于手动变速器中在变速器和发动机之间提供机械连接的飞轮的方式运转。

柔性驱动盘通常通过螺栓机械地固定至发动机曲轴的输出端。柔性驱动盘的输出端自身连接至自身包括内部减振总成的变矩器。该减振总成通常浸在润滑变速器的流体（自动变速器流体（ATF））中。

传统的柔性驱动盘由钢组成并因此通常比传统铸造的飞轮薄。柔性驱动盘的设计基于该盘补偿通常在发动机和变速器之间的连接中发现的未对准的事实。发动机和变速器较小的未对准需要柔性驱动盘相对较小量的弯曲，而发动机的较大未对准将需要较大量的弯曲。

随着对发动机性能的需求不断增加，更加注重柔性驱动盘对整车性能中的影响。由于发动机排量减小以努力增加燃料经济性，这种重新审视是特别重要的。1.5L和1.0L的发动机正被列装至车辆。较小发动机所固有的是扭矩增加。例如，涡轮增压的直列三缸1.0L发动机能产生200Nm的增压扭矩。

较小发动机对燃料经济性的益处是显著的。然而，这种益处并不是没有代价，例如与直列四缸或V6发动机相比较小的高扭矩发动机会产生严重的扭转振动。此外，直列四缸或V6发动机中发动机怠速谐波的频率比直列三缸1.0L发动机低很多。这是因为具有本个或更少个汽缸的发动机产生通常较低的传动系频率，从而引发更多的传动系共振。另一方面，测试数据显示与传统变速器匹配的1.0L发动机产生显著的不希望的振动，这是低频率传动系统与低频率发动机匹配的结果。因为将旋转力从变速器的输出端传输至后桥的输入端所需要的较长传动轴，典型的皮卡也产生较低的谐波频率。这类车通常表现出严重的拖拽（lugging）问题。

减小或消除1.5L和1.0L发动机产生的振动的改善措施具有两面性。例如，已经花费了大量费用设计出改善吸收振动的变矩器离合器减振器。然而，这种方法不仅非常昂贵并且由于较低发动机转速通常等效于较低的发动机频率使得在较低发动机转速时不能锁止变矩器。当发动机频率在传动系频率的范围中时，共振除了导致其它缺点外，导致对整车燃料经济性有负面影响。

消除较小发动机产生的不希望的振动的另一种策略是利用极度平衡的曲轴。一方面，使用平衡的曲轴具有积极的效果。另一方面，使用这样的曲轴是一种昂贵的解决方案，这脱离了制造并运转高效燃料车辆的低成本目标。

在车辆技术的多个领域中，总是存在与可以用于减小发动机振动同时增加燃料经济性的步骤相关的改善空间。

发明内容

本发明提供了与减小总体上关于较小发动机（通常具有1.5L和1.0L的排量）的发动机振动关联的挑战的解决方案，然而本发明可以应用到柔性盘集成进车辆传动系的任何情形中。这样，根据本发明的柔性盘可以更广泛地应用到多种发动机中。

特别地，本发明将扭转减振器总成添加至传统汽车的柔性驱动盘（柔性盘）中。柔性驱动盘总成是自动挡汽车上很常见的部件。本发明提供了更多机会对发动机产生的扭矩减振并且将扭转振动隔离后减振器（例如变矩器离合器（TCC）中的减振器）前方的传动系统。本发明的柔性驱动盘通过与起动机马达齿轮啮合来启动车辆并且提供用于变矩器连接的适当的轴向弹簧常数（axialspringrate）而仍然像冲压的传统柔性盘一样运转。

本发明提供了具有连接发动机曲轴和传动装置输入部件的扭转减振器总成的柔性驱动盘总成，其中曲轴具有旋转方向。减振器总成包含连接至曲轴的传动盘、连接至输入部件的从动盘、多个弹簧以及安装弹簧的形成在传动盘和从动盘两者上的相应数量的弹簧座。每个弹簧座具有与曲轴的旋转方向相切的轴线。每个弹簧具有轴向中心线。每个轴线相对于轴向中心线成除90°之外的角度。可以根据扭矩容量（torquecapacity）和弹簧常数的需要来改变弹簧座的数量。例如，对于低扭矩应用而言弹簧座的数量可以减少为低至三个。扭矩应用越高，弹簧座的数量越大。相应地，弹簧座的相对角度可以随数量变化。从而，当提供三个弹簧座时每个座的角度可以是120°，当提供四个弹簧座时每个座的角度可以是90°，当提供五个弹簧座时每个座的角度可以是72°，依此类推。

可以提供基本上在每个弹簧内部的限位件（spacer）。限位件的长度小于座的长度。限位件可以由任何多种适当的聚合材料（比如塑料或尼龙）组成。

传动盘包括第一侧和第二侧。减振器进一步包括第一摩擦盘和第二摩擦盘。第一摩擦盘安装至传动盘的第一侧而第二摩擦盘安装至传动盘的第二侧。第一摩擦盘、传动盘以及第二摩擦盘形成摩擦传动盘总成。

提供了用于将摩擦传动盘总成连接至从动盘的盖板。起动机环形齿轮连接至从动盘。

本发明考虑到与单质量弹簧系统相比指导双质量弹簧系统可以将振动分离成两个相对较小振动的振动和减振的原理。本发明将弹簧添加至柔性驱动盘并且这样提供了发动机和传动系之间的双质量弹簧系统。这与作为单质量弹簧系统的传统的变矩器减振系统相比是有利的。

柔性驱动盘减振器的额外益处是将系统的固有频率控制至低于发动机怠速的固有频率的水平。这不能通过柔性驱动盘上的单级（singlestage）弹簧单独运转来实现但是当与变矩器离合器减振器组合时可以实现。本发明的双质量弹簧系统避免了传动系与发动机的共振，允许变矩器离合器在极低的发动机转速时锁止而不需要变矩离合器减振器的复杂设计，对于减小材料以及总成成本并且不牺牲性能而言具有相当大的优点。

结合附图阅读下文对优选实施例的详细描述，上述优点以及其它优点和特征将变得显而易见。

附图说明

为了更加完全地理解本发明，参照详细说明的并且描述为本发明的示例的实施例以及附图。

图1说明本发明的柔性驱动盘和减振总成的端视图；

图2说明本发明的柔性驱动盘和减振总成的立体图；

图3说明本发明的柔性驱动盘和减振总成的分解图；

图4说明本发明的柔性驱动盘和减振总成的剖视图。

具体实施方式

在附图中，相同的参考标号用于说明相同部件。在下面的描述中，对区别构建的实施例说明了多个工作参数和部件。这些具体参数和部件作为示例包括在本说明书中并且不意味着是限制。

总体上，本发明是由通过弹簧连接并彼此铆接的主动盘和从动盘组成的柔性驱动盘。该弹簧设置形成减振器。

更具体地，参考图1至4，分别显示了整体上以10说明的柔性驱动盘总成的端视图和立体图。柔性驱动盘总成10包含用于与起动机马达（未显示）选择性接合的安装在从动盘14上的环形齿轮12。

柔性驱动盘总成10内是包含第一摩擦盘18、传动盘20和第二摩擦盘22的减振总成16。减振总成16还包括一系列减振弹簧24。减振弹簧24基本上位于相应数量的第一摩擦盘弹簧座26、传动盘弹簧座28以及第二摩擦盘弹簧座30中。

仔细选择弹簧减振器24（弹簧减振器连接传动盘20和从动盘14并且接触弹簧座）使得每个弹簧24必须足够强壮以传输发动机最大扭矩同时足够耐用以提供良好运转在车辆的整个使用年限中没有故障。必须按照适当的弹性常数作出减振弹簧24的选择以及变矩器离合器弹簧的选择以实现最低的振动频率。

通过多个机械坚固件比如铆钉34将减振总成盖板32连接至从动盘14。通过减振总成盖板32上形成的铆钉孔35以及从动盘14上形成的铆钉孔36安装铆钉34。一系列铆钉孔35和36为圆形以防止其中的铆钉34移动。可以采用其它紧固方法。这样减振总成盖板32将减振总成16固定至从动盘14。

在制造过程中，这一系列铆钉孔35和36冲压成相对于铆钉34具有非常窄的间隙。这样，从动盘14通过铆钉34的引导可以相对于传动盘20自由旋转。其长度可以选择成实现适当角位移的自由度。

从动盘14包括一系列从动盘弹簧座37而减振总成盖板32包括相应数量的减振总成盖板弹簧座38。每个从动盘弹簧座37包括弹簧保持凸缘40而每个减振总成盖板弹簧座38包括弹簧保持凸缘42。弹簧保持凸缘40和42约束减振弹簧24。

传动盘20上形成有用于（图4中显示的）螺栓46将柔性驱动盘总成10连接至（图4中显示的）发动机曲轴48的一系列安装孔44。从而至传动盘20的扭矩来自发动机或电动马达。

以安装螺栓52（图4中显示了一个）通过从动盘14上形成的孔54的方式将从动盘14连接至变矩器50。

为了限制传动盘20和从动盘14之间的相对角位移，限位件56（优选由聚合材料比如塑料组成）大体上安装在每个减振弹簧24内。每个限位件56的长度比弹簧座26、28、30、38和40短，从而从动盘14相对于传动盘20的角位移不会超过限位件56和弹簧座26、28、30、38和40之间的长度差。

如上文所述，本发明公开了连接发动机曲轴48和变速器输入部件或变矩器50的扭转减振器，其中发动机曲轴48具有旋转方向。弹簧座26、28、30、38和40中的每者具有与发动机曲轴48的旋转方向相切的轴线101。每个弹簧24具有轴向中心线103。每个轴线101相对于轴向中心线103成除90°之外的角度。如图1所说明的，说明为“A”以虚线显示的已知弹簧-弹簧座（spring-pocket）组合的标准设置显示了传统的线性弹簧布局。与显示为“A”的弹簧的轴向中心线102相比，本发明中弹簧24的轴向中心线103是偏离轴向中心线102的（off-axis）。与传统的线性弹簧布局相比，弹簧24偏离轴向中心线102的布局也称为非线性布局。

运转时，当存在传动动盘20和从动盘14之间传输的旋转振动时，传动盘20和从动盘14彼此相向旋转，从而压缩减振弹簧24。由于这两个盘14和20之间存在摩擦，它们的接触表面提供了良好的减振。于是，为了耐久度必须硬化传动盘20和从动盘14中每者的接触表面，但是不能机加工成光滑度太高否则不能产生必需的摩擦力。实现摩擦力目标的另一种方法是通过调节铆接工艺实现的向传动盘20和从动盘14施加足够的夹紧负荷。

本发明所公开的柔性驱动盘总成10有效减小了由当今系统产生的扭转振动。特别地，所公开的柔性驱动盘总成10与变矩器一起提供了一系列弹簧的系统，其中总的弹簧系数可以描述成：

K=1/(1/K1+1/K2)=K1*K2/(K1+K2)=K2*[K1/(K1+K2)]。

其中，K1代表根据本发明的柔性驱动盘总成中弹簧的弹簧系数，K2代表变矩器中弹簧的弹簧系数。

如说明的，通过应用所公开的柔性驱动盘总成10中的减振弹簧，由于K1/(K1+K2)总是小于1，曲轴至传动系统的总弹簧系数降低了。

系统频率等于：f=(K/I)^(1/2)，其中I是系统的总惯量。于是，基于上面的方程式，由于弹簧系数减小，系统频率降低了。

除了上文详细说明的减小扭转振动，由于柔性驱动盘总成能够在较低发动机转速时使变矩器50锁止，本发明的柔性驱动盘总成10改善了车辆的燃料经济性，从而提供了当今三缸燃烧发动机中产生的严重扭转振动和不希望的动力系共振的解决方案。还可以在混合动力车辆的传动系中使用柔性驱动盘总成10以解决已知的严重的电动马达启动振动。

至少出于上述原因，上文详细描述的本发明克服了众所周知的依赖于发动机曲轴和变矩器之间的传统连接的车辆传动系统所面对的挑战。然而，本技术领域中的技术人员应该认识到不脱离本发明通过权利要求定义的实质精神和合理范围可以对上文的讨论、附图以及权利要求作出各种改变、修改和变型。

Claims (20)

1.一种连接发动机曲轴和传动装置输入部件的扭转减振器，所述曲轴具有旋转方向，所述减振器包含：

连接至所述曲轴的传动盘；

连接至所述输入部件的从动盘；

弹簧；

形成在所述盘上的安装所述弹簧的弹簧座，每个座具有与所述旋转方向相切的轴线，每个弹簧具有轴向中心线，所述轴线相对于所述轴向中心线成除90°之外的角度。

2.根据权利要求1所述的扭转减振器，进一步包含安装在每个所述弹簧内部的限位件。

3.根据权利要求2所述的扭转减振器，其特征在于，每个所述座具有长度并且其中所述限位件具有长度，所述座的所述长度长于所述限位件的所述长度。

4.根据权利要求3所述的扭转减振器，其特征在于，所述限位件由聚合材料成形。

5.根据权利要求1所述的扭转减振器，其特征在于，所述传动盘包括第一侧和第二侧，所述减振器进一步包括第一摩擦盘和第二摩擦盘，所述第一摩擦盘安装至所述传动盘的所述第一侧而所述第二摩擦盘安装至所述传动盘的所述第二侧，所述第一摩擦盘、所述传动盘以及所述第二摩擦盘形成摩擦传动盘总成。

6.根据权利要求5所述的扭转减振器，进一步包括用于将所述摩擦传动盘总成连接至所述从动盘的盖板。

7.根据权利要求1所述的扭转减振器，进一步包括连接至所述从动盘的环形齿轮。

8.一种用于减小发动机曲轴和变矩器之间的扭转振动的减振总成，所述曲轴具有旋转方向，所述总成包含：

具有曲轴连接面的传动盘；

具有变矩器连接面的从动盘；

弹簧；

形成在所述盘上的安装所述弹簧的弹簧座，每个座具有相对于所述曲轴的所述旋转方向的非线性布局。

9.根据权利要求8所述的减振器总成，进一步包括安装在每个所述弹簧内部的限位件。

10.根据权利要求9所述的减振器总成，其特征在于，每个所述座具有长度并且其中所述限位件具有长度，所述座的所述长度长于所述限位件的所述长度。

11.根据权利要求10所述的减振器总成，其特征在于，所述限位件由聚合材料成形。

12.根据权利要求8所述的减振器总成，其特征在于，所述传动盘包括第一侧和第二侧，所述减振器进一步包括第一摩擦盘和第二摩擦盘，所述第一摩擦盘安装至所述传动盘的所述第一侧而所述第二摩擦盘安装至所述传动盘的所述第二侧，所述第一摩擦盘、所述传动盘以及所述第二摩擦盘形成摩擦传动盘总成。

13.根据权利要求12所述的减振器总成，进一步包括用于将所述摩擦传动盘总成连接至所述从动盘的盖板。

14.根据权利要求8所述的减振器总成，进一步包括连接至所述从动盘的环形齿轮。

15.一种动力传动系统，包含：

具有曲轴的发动机，所述曲轴具有旋转方向；

具有输入部件的传动装置；

连接所述曲轴和所述输入部件的减振器总成，所述减振器总成包括柔性盘，所述柔性盘具有弹簧以及在其中形成的弹簧座，每个所述座具有相对所述曲轴的所述旋转方向的非线性布局。

16.根据权利要求15所述的动力传动系统，其特征在于，每个所述座具有与所述曲轴的所述旋转方向相切的轴线，每个弹簧具有轴向中心线，所述轴线相对于所述轴向中心线成除90°之外的角度。

17.根据权利要求15所述的动力传动系统，进一步包括至少部分地安装在每个所述弹簧的内部的限位件。

18.根据权利要求17所述的动力传动系统，其特征在于，每个所述弹簧座具有长度并且其中所述限位件具有长度，所述座的所述长度长于所述限位件的所述长度。

19.根据权利要求17所述的动力传动系统，其特征在于，所述限位件由聚合材料成形。

20.根据权利要求15所述的动力传动系统，进一步包括安装至所述减振器总成的环形齿轮。