CN109312841A - 扭矩传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扭矩传递装置，包括能够绕轴线(X)相对于彼此枢转的扭矩输入元件(17a、17b)和扭矩输出元件(8)，至少一个弹性叶片(22)，其分别旋转地联接到扭矩输出元件(8)或扭矩输入元件(17a、17b)，所述弹性叶片(22)能够通过分别由扭矩输入元件(17a、17b)或扭矩输出元件(8)承载的支撑构件(18)弹性地和径向地支撑，所述弹性叶片(22)能够在扭矩输入元件(17a、17b)相对于扭矩输出元件(8)旋转时弯曲。

Description

扭矩传递装置
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的扭矩传递装置和流体动力学扭矩耦合装置，比如变矩器。
背景技术
在图1中示意性地且部分地示出了已知的液力变矩器，并且可以将来自机动车辆中的内燃机的输出轴(例如曲轴1)的扭矩传递到变速器输入轴2。
变矩器通常包括泵轮3，其能够通过反应器5以流体动力驱动涡轮4。
泵轮3联接到曲轴1，涡轮4联接到引导垫圈6。
压缩弹簧类型的第一组弹性构件7a、7b安装在引导垫圈6和联接到变速器输入轴2的中心毂8之间。第一组弹性构件7a、7b通过定相构件9串联布置，使得所述弹性构件7a、7b彼此同相变形，所述定相构件9可相对于引导垫圈6并相对于毂8移动。
第二组弹性构件7c与第一组弹性构件7a、7b平行地安装成在引导垫圈6和中心毂8之间具有一定间隙，所述弹性构件7c适于在有限的角度范围内活动，更具体地说，在引导垫圈6相对于中心毂8的角度行程结束时。引导垫圈6相对于毂8的角度行程或指示α的角度偏移相对于其它位置(α＝0)限定，其中没有扭矩通过由上述弹性构件7a、7b形成的阻尼装置传递。
变矩器还包括离合器装置10，其适于在确定的操作阶段中将扭矩从曲轴1传递到引导垫圈6，而不需要来自泵轮3和涡轮4的任何动作。
第二组弹性构件7c使得可以在角行程结束时增加阻尼装置的刚度，即引导垫圈6相对于毂8的显著α角度偏移(或反之亦然)。
可以看出，函数M＝f(α)的表示定义了根据α角度偏移通过装置传递的M扭矩，包括斜率Ka的第一线性部分(对于α角度偏移的低值)和斜率Kb的更重要的第二线性部分(对于α角度偏移的高值)。Ka和Kb分别是角度行程的开始和结束时装置的角刚度。如果K1定义了第一组中每对的第一弹簧的累积刚度，并且K2定义了第一组中每对的第二弹簧的累积刚度，并且K3定义了第二组弹簧的累积刚度，则Ka＝(K1.K2)/(K1+K2)和Kb＝Ka+K3。
曲线的第一和第二部分之间的斜率的中断可能在变矩器操作时产生振动和显著的滞后，这可能影响使用阻尼装置获得的过滤质量。
为了弥补这个缺点，申请人名下的专利FR3008152提供了一种扭矩传递装置，其包括能够绕轴线相对于彼此枢转的扭矩输入元件和扭矩输出元件、分别旋转地联接到扭矩输出元件或扭矩输入元件的两个弹性叶片，所述弹性叶片弹性地且径向地保持搁置在分别由扭矩输入元件或扭矩输出元件承载的支撑构件上，所述弹性叶片在扭矩输入元件相对于扭矩输出元件旋转时能够弯曲。
这种传动装置提供由弹性叶片组成的阻尼装置，其具有特征性的渐变曲线，而没有任何斜度的中断。因此，这种装置可以减少操作中产生的振动并提供高质量的过滤。
然而，这种叶片的制造难以实施。事实上，这种叶片相对较重并且产生相同的，例如通过切割，并且难以获得与支撑构件接触的叶片的正确表面状况。
发明内容
更具体地，本发明旨在为该问题提供简单、有效且成本有效的解决方案。
为此，它提供了一种扭矩传递装置，包括能够绕轴线相对于彼此枢转的扭矩输入元件和扭矩输出元件，至少一个弹性叶片(leaf)，其分别旋转地联接到扭矩输出元件或扭矩输入元件，所述弹性叶片能够弹性地和径向地保持搁置在分别由扭矩输入元件或扭矩输出元件承载的支撑构件上，所述弹性叶片能够在扭矩输入元件相对于扭矩输出元件旋转时弯曲，
其特征在于，所述弹性叶片包括至少两个堆叠的弹性叶片，所述叶片包括一个用于分别连接到扭矩输出元件、扭矩输入元件的区域，和一个用于支承支撑构件的区域，所述叶片通过至少一个连接构件连接在一起，所述连接构件与第一叶片一体并且以径向间隙接合在至少一个第二叶片中。
从一堆多个叶片件(blades)生产弹性叶片有利于所述叶片的生产。事实上，通过精细切割片材可以容易地制造叶片件，同时获得与支撑构件接触的表面的正确表面状态。
径向间隙使得可以补偿在不同叶片件之间与支撑构件接触的表面的可能的未对准，这种未对准由生产中的尺寸公差引起。
这确保了支撑构件能够同时搁置在同一弹性叶片的所有叶片件上。
应当注意，词语“径向”和“轴向”是相对于传动装置的轴线限定的，其具体是扭矩输入元件相对于扭矩输出元件的旋转轴线。
叶片件可以在所述搁置区域中通过连接构件连接在一起。
连接区域和搁置区域可以相对于彼此径向移位并且通过弯曲区域连接。
连接构件可以设计成保持叶片件相对于彼此的轴向位置。
连接构件例如是铆钉。
因此，叶片可以通过至少两个连接构件在所述搁置区域中连接在一起，每个连接构件与一个叶片件成一体并且以径向间隙接合到至少另一个叶片件中。
支撑构件可包括滚动体，其安装成围绕轴枢转，该轴分别附接到扭矩输入元件、扭矩输出元件。
在这种情况下，支撑构件的滚动体由滚子构成，其安装成通过滚动轴承围绕轴枢转，例如滚针轴承。
弹性叶片可以设计成在与静止位置不同的扭矩输入元件与扭矩输出元件之间的相对角位置，支撑构件在弹性叶片上施加弯曲应力，引起弹性叶片在支撑构件上的交叉反作用力，这种反作用力具有周向分量，其倾向于使扭矩输入元件和扭矩输出元件朝向所述相对静止位置移回。
弹性叶片设计成在与静止位置不同的扭矩输入元件与扭矩输出元件之间的相对角位置，支撑构件在弹性叶片上施加弯曲应力，引起弹性叶片在支撑构件上的交叉反作用力，这种反作用力具有径向分量，其倾向于保持弹性叶片与支撑构件接触。
扭矩输入元件相对于扭矩输出元件的角位移大于20°，优选地大于40°。
阻尼装置可包括至少两个弹性叶片，每个弹性叶片分别与扭矩输出元件或扭矩输入元件一起旋转，每个叶片与分别同扭矩输入元件或扭矩输出元件旋转连接的支撑元件相关联，每个叶片由所述匹配的支撑元件弹性地保持支撑，每个弹性叶片适于在扭矩输入元件相对于扭矩输出元件旋转时弯曲。
叶片件连接区域可以是环形的并且包括径向内部肋，能够分别与扭矩输出元件或扭矩输入元件上的肋配合。
本发明还涉及一种用于机动车辆的流体动力学扭矩耦合装置，包括：
-用于联接到曲轴的泵轮，
-涡轮，其能够通过泵轮进行流体动力地旋转，并且能够旋转地联接到变速器输入轴，
-离合器装置，
-上述类型的扭矩传递装置，其中扭矩输入元件连接到离合器装置或由离合器装置组成，扭矩输入元件连接到毂或由毂组成，所述毂旨在旋转地联接到变速器输入轴，
-离合器装置可在接合位置和脱离位置之间移动，在接合位置，泵轮和扭矩传递装置的扭矩输入元件旋转地联接，在脱离位置，泵轮和所述扭矩输入元件旋转地脱开。
此外，这种流体动力学扭矩耦合装置易于安装且相当便宜。
毂可以旋转地联接到涡轮。
离合器装置可包括活塞。
支撑构件可以是圆柱形的并且平行于扭矩传递装置的轴线延伸。
应当注意，当流体动力学扭矩耦合装置包括泵轮、涡轮和反应器时，流体动力学扭矩耦合装置可以是变矩器，或者当流体动力学扭矩耦合装置不具有反应器时，可以是耦合器。
泵轮可以旋转地联接到扭矩输入元件并且能够通过反应器流体动力地驱动涡轮。
流体动力学扭矩耦合装置还可包括以下特征中的一个或多个：
-支撑构件安装在属于扭矩输入元件的至少一个凸缘的径向外周上，
-所述凸缘旋转地联接到活塞，例如在凸缘的径向外周，
-凸缘安装成围绕扭矩输出元件枢转，
-支撑构件轴向安装在两个凸缘之间，凸缘径向延伸并相对于彼此轴向移动，
-泵轮旋转地联接到盖，其中泵轮、涡轮和/或扭矩传递装置至少部分地容纳在其中。
-扭矩输出元件包括用于旋转地联接到变速器输入轴的毂。
附图说明
通过阅读以非限制性示例的方式给出的以下描述，同时参考附图，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将显现出来，其中：
-图1是现有技术的变矩器的示意图，
-图2是根据本发明的变矩器的沿轴向平面的半剖视图，
-图3是根据本发明一实施例的弹性叶片和支撑构件的一部分的透视图，
-图4是图3中所示的元件的透视分解图；
-图5是沿轴向平面的详细剖视图，其示出了当支撑构件按压所有叶片件时，同一弹性叶片的各个叶片件以及匹配支撑构件之间的连接。
-图6是类似于图5的视图，其示出了当这些未被支撑构件按压时所有叶片件或壳体的静止状态。
-图7是处于静止位置的叶片件和支撑构件的前视图。
具体实施方式
图2至7中示出了根据本发明第一实施例的流体动力学扭矩耦合装置。流体动力学扭矩耦合装置更具体地是液力变矩器。这种装置使得可以将扭矩从机动车辆中的内燃机的输出轴(例如曲轴1)传递到变速器输入轴2。变矩器的轴线具有参考X。
在下文中，相对于X轴线定义词语“轴向”和“径向”。
变矩器通常包括泵轮3，其能够通过反应器5流体动力地驱动涡轮4。
泵轮3紧固到由多个部分11a、11b、11c组成的盖上，这些部分通过焊接组装在一起并限定了容纳泵轮3、涡轮4和反应器5的内部容积12。所述盖11a、11b、11c(更通常称为盖11)包括紧固装置13，使得可以将所述盖11与曲轴1旋转地联接。
变矩器还包括中心毂8，其径向内周是带肋的，具有X轴线并容纳在盖11的内部容积12中。中心毂8包括径向向外延伸的环形轮缘14和环形凹槽15，其与泵轮3和涡轮4相对地轴向开口。
涡轮4例如通过铆钉16或通过焊接紧固到中心毂8的第一环形轮缘14上。
变矩器还包括两个径向凸缘17a、17b，它们相对于彼此轴向移动。凸缘17a、17b安装成绕毂8枢转。
形成为滚子或圆柱滚子的两个支撑构件或滚动体18紧固在凸缘17a、17b的径向外周上，轴向地位于凸缘17a、17b之间。滚动体18定位成在直径上相对。更具体地，滚动体18围绕轴19安装，轴19在凸缘17a、17b之间轴向延伸并且旋转地联接所述凸缘17a、17b。轴19例如通过铆钉20、螺钉或螺栓安装在凸缘17a、17b上。滚动体18通过滚动轴承(例如滚针轴承21)安装在轴19上。
变矩器还包括两个相对的弹性叶片22，由三个堆叠的叶片件23a、23b、23c组成。从图3至7中可以最清楚地看出，每个叶片件23a、23b、23c相对于X轴线对称，在图3和4中仅示出了一半叶片。
每个叶片件23a、23b、23c包括径向内部环形连接区域24，其包括径向内部肋或齿25并与毂8的径向外部肋26配合，以便旋转地联接所述毂8和所述叶片件23a、23b、23c。每个叶片件还包括两个径向外部和直径上相对的股线27(图中仅示出一股股线27)，形成叶片22，每一个叶片通过曲形或弯曲区域28连接到连接区域24。每个外部股线27和每个弯曲区域28可弹性变形。弯曲区域28具有约180°的角度。
每个外部股线27在圆周上形成的角度范围为120°至180°。径向外部股线27包括径向外表面29，其形成由相应的滚动体18支撑的滚道，所述滚动体18径向地定位在弹性叶片件23a、23b、23c的外部股线29的外侧。每个滚道29具有整体凸起的形状。滚道29可以直接由外部股线27的区域或者添加到所述外部股线27上的部分构成。
叶片件23a、23b、23c通过安装在所述叶片件的外部股线27上的铆钉34、35、36连接在一起，特别是通过在圆周上相对于彼此移位的三个铆钉34、35、36连接在一起。第一铆钉34在变矩器的静止位置中与滚动体18相对地定位，即在没有扭矩通过所述变矩器传递的位置，第二和第三铆钉35、36位于第一铆钉34的两侧上，分别靠近外部股线27的自由端并靠近弯曲区域28。
如图5和图6最佳所示，每个铆钉34、35、36包括用于铆钉34的标记为34a的部分，其附接到其中一个叶片件，这里是叶片件23a，其中铆钉34的其余部分34b接合在其他叶片件23b、23c中，例如径向间隙j为0.01至10mm。铆钉的端部包括搁置在叶片件23a和23c的外侧表面上的头部34c，以便将叶片件23a、23b、23c轴向地保持在一起。
在生产中，叶片件23a、23b、23c之间的尺寸公差可以引起各个叶片件23a、23b、23c的滚道29的径向移动，如可在图6所示的静止位置看出，其中叶片23b和23c不搁置在匹配的滚动体18上。
在操作中，当滚动体18沿滚道29移动时，它同时按压三个叶片件23a、23b、23c，如图5所示，铆钉34、35、36和叶片件23a、23b、23c之间的径向间隙j可以吸收或补偿叶片件23a、23b、23c之间的尺寸差异，从而使滚动体18能够同时接触三个叶片件23a、23b、23c。
在每个弹性叶片件23a、23b、23c和匹配的滚动体18之间，传递的扭矩被分解为径向应力和周向应力。径向应力使匹配的叶片件23a、23b、23c能够弯曲并且周向应力使得匹配的滚动体18能够在叶片件23a、23b、23c的滚道29上移动并传递扭矩。
变矩器还包括离合器装置10，其适于将盖11和外凸缘17a、17b旋转地联接在接合位置，并适于将盖11和凸缘17a、17b释放在脱离位置。
离合器装置10包括环形活塞30，其径向延伸并容纳在盖10的内部空间12中，其径向外周包括搁置区域，所述搁置区域配备有离合器衬里31并且适于在接合位置搁置在盖11的部分11c上，以便提供盖11和活塞30的旋转联接。
活塞30的径向外周还包括至少一个轴向延伸的联接凸耳32，其接合到凹口或凹部中，凹口或凹部具有与凸缘17a、17b的形状相匹配的形状，以便旋转地联接活塞30和凸缘17a、17b，同时允许活塞30相对于凸缘17a、17b的轴向运动。
活塞30的径向内周包括圆柱形轮缘33，其容纳在毂的环形凹槽15中并且围绕所述凹槽15的径向内部圆柱形表面旋转地引导。
活塞30的轴向运动由位于活塞30的两侧上的压力室控制。
这样的离合器装置10使得可以在确定的操作阶段中将扭矩从曲轴1传递到变速器输入轴2，而不需要由泵轮3、涡轮4和反应器5组成的流体动力学耦合装置的任何动作。
在操作中，来自曲轴1的扭矩通过紧固装置13传递到盖11。在活塞30的脱离位置，扭矩通过流体动力学耦合装置，即泵轮3，然后是固定到毂8的涡轮4。然后，扭矩传递到通过毂8的内肋联接到毂的变速器输入轴2。
在活塞30的接合位置，来自盖11的扭矩通过由弹性叶片22和支撑构件18形成的阻尼装置传递到凸缘17a、17b。然后扭矩传递到联接到叶片件23a、23b、23c的内毂8，然后传递到通过所述毂8的内肋联接到毂8的变速器输入轴2。
在活塞30的接合位置，当在盖11和毂8之间传递的扭矩变化时，在每个弹性叶片22和匹配的滚动体18之间施加的径向应力变化，并且弹性叶片22的弯曲被改变。叶片22的弯曲的改变伴随着滚动体18由于周向应力而沿着匹配的滚道29的运动。
滚道29具有如此布置的轮廓，使得当传递的扭矩增加时，滚动体18各自在匹配的弹性叶片件23a、23b、23c上施加弯曲应力，这导致弹性叶片件23a、23b、23c的自由远端朝向X轴线移动并且在盖11和毂8之间相对旋转，使得后者移动远离它们的相对静止位置。静止位置是指凸缘11相对于毂8的相对位置，其中在后者之间没有传递扭矩。
因此，滚道29的轮廓使得滚动体18将具有径向分量和周向分量的弯曲应力施加到弹性叶片22上。
弹性叶片22在滚动体18上施加后移动力，该后移动力具有周向分量，该周向分量倾向于使滚动体21沿相反的旋转方向旋转，从而使涡轮4和毂8朝向其相对的静止位置移回，和向外指向的径向分量，其倾向于保持由匹配的滚动体18支撑的滚道29。
当盖11和毂8处于其静止位置时，弹性叶片22优选地朝X轴线受到径向预应力，以便施加径向向外的反作用力，从而保持由匹配的滚动体18支撑的至少一个叶片件23a、23b、23c，这里是叶片件23a。
滚道29的轮廓同样可以布置成使得根据角位移的扭矩的特征传递曲线相对于静止位置是对称的或不对称的。根据有利的实施例，角位移在所谓的直接旋转方向上比在相反的所谓的反向旋转方向上更重要。
盖11相对于毂8的角位移可以大于20°，优选大于40°。
弹性叶片22围绕X轴线规则地分布并且相对于X轴线对称，以确保变矩器的平衡。
变矩器还可以包括摩擦装置，其布置成在盖11和毂8的相对位移期间在它们之间施加抵抗扭矩，以便消散存储在弹性叶片22中的能量。
当然，每个弹性叶片22中的叶片数量可以变化。因此，每个叶片22可以由例如两个叶片件组成。

Claims (15)

1.一种扭矩传递装置，包括能够绕轴线(X)相对于彼此枢转的扭矩输入元件(17a、17b)和扭矩输出元件(8)，至少一个弹性叶片(22)，其分别旋转地联接到扭矩输出元件(8)或扭矩输入元件(17a、17b)，所述弹性叶片(22)能够通过分别由扭矩输入元件(17a、17b)或扭矩输出元件(8)承载的支撑构件(18)弹性地和径向地支撑，所述弹性叶片(22)能够在扭矩输入元件(17a、17b)相对于扭矩输出元件(8)旋转时弯曲，
其特征在于，所述弹性叶片(22)包括至少两个堆叠的弹性叶片件(23a、23b、23c)，所述叶片件包括一个用于分别连接到扭矩输出元件(8)、扭矩输入元件(17a、17b)的区域(24)，和一个用于支承支撑构件(18)的区域(27)，所述叶片件(23a、23b、23c)通过至少一个连接构件(34、35、36)连接在一起，所述连接构件与第一叶片件(23a)一体并且以径向间隙(j)接合在至少一个第二叶片件(23b、23c)中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述叶片件(23a、23b、23c)在所述搁置区域(27)中通过所述连接构件(34、35、36)连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述连接区域(25)和搁置区域(27)相对于彼此径向移位并且通过弯曲区域(28)连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述连接构件(34、35、36)设计成保持所述叶片件(23a、23b、23c)相对于彼此的轴向位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的流体动力学扭矩耦合装置，其特征在于，所述连接构件是铆钉(34、35、36)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述叶片件(23a、23b、23c)通过至少两个连接构件(34、35、36)在所述搁置区域(27)中连接在一起，每个连接构件(34、35、36)与一个叶片件(23a)成一体，并以径向间隙(j)接合在至少另一叶片件(23b、23c)中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述支撑构件包括滚动体(18)，其安装成围绕轴(19)枢转，所述轴(19)分别紧固到所述扭矩输入元件、扭矩输出元件。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述支撑构件的滚动体包括滚子(18)，其安装成通过滚动轴承(21)围绕轴(19)枢转，所述滚动轴承(21)例如是滚针轴承。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述弹性叶片(22)设计成：在与静止位置不同的所述扭矩输入元件(17a、17b)与扭矩输出元件(8)之间的相对角位置处，所述支撑构件(18)在弹性叶片(22)上施加弯曲应力，引起弹性叶片(22)在支撑构件(18)上的交叉反作用力，这种反作用力具有周向分量，其倾向于使扭矩输入元件(17a、17b)和扭矩输出元件(8)朝向所述相对静止位置移回。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述弹性叶片(22)设计成在与静止位置不同的所述扭矩输入元件(17a、17b)与扭矩输出元件(8)之间的相对角位置，所述支撑构件(18)在弹性叶片(22)上施加弯曲应力，引起弹性叶片(88)在支撑构件(18)上的交叉反作用力，这种反作用力具有径向分量，其倾向于保持弹性叶片(22)与支撑构件(18)接触。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述扭矩输入元件支撑构件(17a、17b)相对于扭矩输出元件(8)的角位移大于20°，优选地大于40°。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述阻尼装置包括至少两个弹性叶片(22)，每个弹性叶片(22)分别与所述扭矩输出元件(3)或扭矩输入元件(17a、17b)一起旋转，每个叶片(22)与分别同扭矩输入元件(17a、17b)或扭矩输出元件(8)旋转连接的支撑元件(18)相关联，每个叶片(22)由所述匹配的支撑元件(18)弹性地保持支撑，每个弹性叶片(22)适于在扭矩输入元件(17a、17b)相对于扭矩输出元件(8)旋转时弯曲。
13.一种用于机动车辆的流体动力学扭矩耦合装置，包括：
-用于联接到曲轴(1)的泵轮(3)，
-涡轮(4)，其能够被泵轮(3)流体动力地转动，并且能够旋转地联接到变速器输入轴(2)，
-离合器装置(10)，
-根据权利要求1至12中任一项所述的扭矩传递装置，其中所述扭矩输入元件(17a、17b)连接到所述离合器装置(10)或由所述离合器装置(10)组成，所述扭矩输入元件连接到毂(8)或由毂(8)组成，所述毂(8)旨在旋转地联接到变速器输入轴(2)，
-所述离合器装置(10)可在接合位置和脱离位置之间移动，在接合位置，泵轮(3)和扭矩传递装置的扭矩输入元件(17a、17b)旋转地联接，在脱离位置，泵轮(3)和所述扭矩输入元件(17a、17b)旋转地脱开。
14.根据权利要求13所述的流体动力学扭矩耦合装置，其特征在于，所述毂(8)旋转地联接到所述涡轮(4)。
15.根据权利要求13或14所述的流体动力学扭矩耦合装置，其特征在于，所述离合器装置(10)包括活塞(30)。
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