CN110785581B

CN110785581B - 扭振缓冲器

Info

Publication number: CN110785581B
Application number: CN201880041951.XA
Authority: CN
Inventors: S·马伊恩沙因
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: WO2019001619A1; DE102017114514A1; DE112018003327A5; EP3645911B1; EP3645911A1; CN110785581A

Abstract

扭振缓冲器，其包括能围绕转动轴线转动的驱动件(4)并通过至少一个弹簧元件与该驱动件耦合的能抵抗所述弹簧元件围绕所述转动轴线相对于所述驱动件(4)扭转的缓冲器质量件(8)，其中，实施为支腿弹簧(7)的弹簧元件以一端部与所述驱动件(4)抗扭转地耦合并且以另外的端部通过在至少一个导向轨(10、16)上滚动的耦合滚子(11)与所述缓冲器质量件(8)耦合，其中，所述导向轨(10、16)是不对称的，使得所述支腿弹簧(7)在从零位置(N)运动出来时根据所述耦合滚子(11)的运动方向而不同强度地变形。

Description

扭振缓冲器

技术领域

本发明涉及一种扭振缓冲器，其包括能围绕转动轴线转动的驱动件和缓冲器质量件，该缓冲器质量件通过至少一个弹簧元件与该驱动件耦合并能抵抗弹簧元件围绕转动轴线相对于驱动件扭转。

背景技术

这样的扭振缓冲器在进行转矩传递的布置中用于缓冲或阻尼可能的扭转振动，这涉及所谓的弹簧质量缓冲器。例如，这样的扭振缓冲器布置在机动车的驱动系中，用于缓冲可能的、大多数情况下系统固有地由内燃机引入到驱动系中的扭转振动。

这样的扭转振动缓冲器通常由能围绕转动轴线转动并且负载转矩的驱动件以及能相对于该驱动件围绕转动轴线扭转的缓冲器质量件组成，其中，驱动件和缓冲器质量件通常能够通过一个或多个围绕周向分布地布置的螺旋压力弹簧相对彼此抵抗弹簧作用地扭转。由于惯性力矩，缓冲器质量件在通过驱动件引入扭转振动的情况下抵抗螺旋压力弹簧的作用移动，从而通过弹簧变形以及振动的相对运动抽走能量并且在时间上延迟地又将其输送给系统。通过这种缓冲能够实现稳定转矩变化曲线，使得产生的、例如传递给下游连接的变速器的转矩更均匀。在DE 198 40 664 A1或者DE 10 2014 223 308 A1中说明了用于这类扭振缓冲器的实施例。

内燃机(即内燃发动机)通常具有周期性的激励，在所述周期性的激励中，在转动方向上的力矩幅度大于相反的力矩幅度。然而，已知的扭振缓冲器不允许方向特定的阻尼，从而不能使振动或者力矩幅度优化地阻尼。

发明内容

因此，本发明基于的任务为：提出一种相对于此改进的扭振缓冲器。

为了解决该问题，在开篇所提到的类型的扭振缓冲器中，根据本发明设置：所述弹簧元件实施为支腿弹簧，该弹簧元件以一端部与驱动件抗扭转地耦合并且以另外的端部通过在至少一个导向轨上滚动的耦合滚子与缓冲器质量件耦合，其中，导向轨是不对称的，使得支腿弹簧在从零位置运动出来时根据运动方向而不同强度地变形。

本发明设置一种不对称地设计的扭振缓冲器，在所述扭振缓冲器中，阻尼作用取决于振动处于哪个方向上，即，所述振动是沿转动方向地产生还是相反地产生。因此，对此能够实现力矩幅度的方向敏感的阻尼。为此，根据本发明设置：弹簧元件实施为支腿弹簧，所述支腿弹簧与驱动件耦合，通过所述驱动件将振动引入到缓冲器中。支腿弹簧通过耦合滚子与缓冲器质量件耦合，使得支腿弹簧相对于缓冲器质量件的相对运动(即，因此沿着和反向于转动方向的振动敏感的运动)是可行的。在这里，耦合滚子在至少一个导向轨上滚动，使得支腿弹簧到缓冲器质量件的周向上的耦合位置根据支腿弹簧相对于缓冲器质量件关于零位置(即无负载的状态)的扭转程度相应地改变并且根据扭转程度使支腿弹簧相应地变形，由此产生本来的阻尼。

现在，根据本发明设置：该导向轨不对称地设计，从而支腿弹簧从零位置出发在沿着转动方向的运动中与在反向于转动方向的运动中不同强度地变形。因此，通过该导向轨(所述导向轨为弯曲的轨)实现关于零位置(最终在周向方向上的弹簧作用方面)不对称的缓冲器特性曲线，从而根据运动方向和变形程度产生在支腿弹簧方面的不同的刚性或者刚性变化。优选地，当缓冲器反作用于最大的力矩幅度时(即当支腿弹簧沿着转动方向扭转时)，较大的刚性或者刚性变化起作用。

因此，扭振缓冲器的特征在于不对称的弹簧特性曲线，所述弹簧特性曲线由不对称的导向轨或者运动轨实现，耦合滚子在所述导向轨或者运动轨上滚动。因为滚子接触点在支腿弹簧沿着转动方向相对扭转时朝向腿或者支腿弹簧到驱动件的附接区域的方向运动，对此，支腿弹簧的杠杆臂变得更短，刚性增加，也就是说，缓冲器在此对抗较大的或者最大的力矩幅度起作用。在反向于转动方向运动时，支承点或者滚子接触点朝向到腿端部的另外的方向移动，杠杆变得更长，刚性减小，也就是说，缓冲器在此对抗较低的力矩幅度。

在支腿弹簧和缓冲器质量件的耦合方面和因此在导向轨的布置方面产生不同的发明变型。根据第一变型，导向轨能够设置在支腿弹簧上，并且耦合滚子以能围绕固定的转动轴线转动的方式布置在缓冲器质量件上。即，耦合滚子相对于从其旁边经过地运动的支腿弹簧和其导向轨是位置固定的。能够设想耦合滚子作为梯级滚子(必要时一件式地，或者但是围绕轴承轴颈转动地支承在缓冲器质量件上)的实施方案。在缓冲器质量件上设置有相应的、缝隙式的接收部，耦合滚子接收在所述接收部中，在径向上看，支腿弹簧以其导向轨定位在所述接收部下方。

对此替代地，第二发明变型设置：在缓冲器质量件上构造导向轨，并且耦合滚子以能围绕固定的转动轴线转动的方式布置在支腿弹簧上。在此，也就是使构型反过来，耦合滚子位置固定地布置在支腿弹簧上，导向轨位于缓冲器质量件上，在这里，耦合滚子也能够例如实施为梯级滚子。

最后，第三发明变型设置：不但在支腿弹簧上而且在缓冲器质量上构造导向轨，并且使耦合滚子以能自由转动的方式在两个导向轨上被导向，其中，至少一个导向轨是不对称的，但优选地，两个导向轨是不对称的。因此，在这里，耦合滚子可自由运动地接收在支腿弹簧和缓冲器质量件之间，这涉及一种简单的滚子，该滚子被接收在两个质量区段之间并且在那里必要时通过侧面的支撑突出部或者锥鼻部轴向地支撑。为了实现不对称的缓冲器特性曲线或者弹簧特性曲线，仅一个导向轨是不对称的就已足够了。然而实用的是两个导向轨是不对称的，其中，不对称性相互相对应。这实现，还更明显地提高支腿弹簧在尤其沿着转动方向相应偏转的情况下的刚性变化或者变形程度，因为两个导向轨几何形状或者导向轨不对称性在一定程度上“相加”。

在此，两个不对称性能够是相同的，也就是说，导向轨具有相同的几何形状。但是也能够设想，必要时由于空间原因，不对称性不相同地构型。对此能够在相对宽的区域中实现弹簧刚性和因此弹簧特性曲线的相应的调整或者变动。

如已经说明地，实用的是，所述变形在耦合滚子从零位置出发离开支腿弹簧的自由端部的情况下比在耦合滚子朝向支腿弹簧的自由端部运动的情况下更大，因为在转动方向上看力矩幅度比对此相反的力矩幅度更大，并且需要相应地更强的阻尼，造成在变形的支腿弹簧方面相应更强的刚性增加。

附图说明

下面根据实施例参照附图解释本发明。附图是示意性的示图并且示出：

图1具有集成的、根据本发明的扭振缓冲器的离合器装置的原理示图，图2用于示出在系统中产生的、要通过扭振缓冲器阻尼的振动的力矩变化曲线的原理示图，

图3根据第一发明构型的扭振缓冲器的原理示图，

图4第二实施方式的扭振缓冲器的支腿弹簧和缓冲器质量件的运动耦合的原理示图，和

图5在没有导向轨内部的根据本发明的不对称性的情况下的耦合的比较示图。

具体实施方式

图1以原理示图示出用于根据本发明的扭振缓冲器1的应用实例。该扭振缓冲器布置在离合器壳体2中并且连接在用于闭合力流的离合器装置3的下游。离合器装置3以已知的方式与未示出的内燃机的从动轴耦合，所述从动轴的转矩通过离合器装置3以已知的方式传递到扭振缓冲器1上。该扭振缓冲器为此具有能够围绕共同的转动轴线转动的驱动件4，所述驱动件通过内齿部放置在相应的、导向至未示出的变速器的轴上。变扭器装置5连接在扭振缓冲器1下游，所述变扭器装置在这里也仅仅基本地示出。这种布置的基本构造和其功能是充分已知的。

系统固有地，通过未示出的内燃机将转矩振动引入到图1中所示出的布置中，所述布置应通过扭振缓冲器1被阻尼。这样的转矩振动或者力矩幅度的变化曲线的原理示图在图2中基本地示出。沿着横坐标是时间t，沿着纵坐标是在零位置附近取决于振动地变化的差转矩ΔM，其中，沿着纵坐标向上示出在驱动轴的转动方向上的幅度(+)并且沿着纵坐标向下示出对此相反的幅度(-)。如图2示出地，在转动方向上的幅度明显地大于对此相反的幅度，也就是说，产生不对称的力矩变化曲线。

根据本发明，现在借助扭振缓冲器1能够有针对性地阻尼这样不对称的转矩波动。

图3示出第一实施方式的根据本发明的扭振缓冲器1的原理示图。示出驱动件4，所述驱动件通过相应的内齿部6与已经说明的轴耦合。支腿弹簧7附接在驱动件4上，所述支腿弹簧在径向上从该驱动件伸出，其中，支腿弹簧7能够固定地并且一件式地固定在驱动件4上，但是其也能够围绕一铰链在小的范围内转动支承在所述驱动件上或者类似的。

支腿弹簧7具有朝向环绕的缓冲器质量件8指向的腿9，在所述腿上构造有导向轨10，耦合滚子11在所述导向轨上运动，在所示出的实施例中，所述耦合滚子围绕固定的转动轴线12(对此也见图1)转动支承在缓冲器质量件8上。缓冲器质量件8(见图1)为此而具有两个轴向盘13，在所述轴向盘之间布置有质量环14。耦合滚子11以相应的轴承轴颈15接收在轴向盘13中的相应的轴承凹空中并且围绕固定的转动轴线转动地支承。在图3中，由于清楚性原因而未示出两个轴向盘。

因此，驱动件4通过支腿弹簧7和耦合滚子11与能相对于其扭转的缓冲器质量件8耦合。在此，支腿弹簧7或者驱动件4能相对于缓冲器质量件8扭转，也就是说，能够改变支腿弹簧7相对于缓冲器质量件8的相对位置。这种改变导致耦合滚子11在导向轨10上的接触点的改变，这对于支腿弹簧7的刚性程度的变动和因此对于阻尼的程度是起决定性作用的。

为此目的，如图3清楚地示出，导向轨10不对称地实施。假定图3示出零位置，即转矩无振动并且恒定地作用。耦合滚子11到导向轨10的接触点在假定程度上位于(在周向方向上看)轨中部的区域中。

现在，如果驱动件4由振动造成地相对于缓冲器质量件8在转动方向上(由箭头P1示出)扭转，则出现+ΔM的相应的正的振动幅度，如通过图3中的箭头P2示出。也就是说，位于根据图2的正的幅度分支上。

在转动方向上的这种相对扭转导致耦合滚子11在导向轨10上向右运动。在导向轨10的这个区段10a中，轨几何形状可见地升高，也就是说，耦合滚子11一定程度上在升高的轨上运动。因为这种轨上升邻近或者接近支腿弹簧7在驱动件4上的附接区域存在，发生腿9或者支腿弹簧7的自由杠杆的缩短，并且由所述轨上升造成腿9或者支腿弹簧7的较强的变形并且因此造成明显的刚性提高，当前需要这种明显的刚性提高，因为在沿着转动方向扭转的情况下的转矩幅度比在相反情况下的转矩幅度明确更强地提高，见图2。

在减负荷情况下，即相对扭转反过来并且发生回位时，耦合滚子11又在相反的方向上从导向区段10a运动到朝自由腿端部延伸的导向轨区段10b上，这个导向轨区段10b比导向轨区段10a可见地更扁平、即明显更少地成拱起。即，耦合滚子11在导向轨10上的接触点或者支承点向左移动，自由杠杆或者杠杆长度明显地增加。变形程度在这个杠杆区段上明显更小并且因此刚性改变也明显更小。这与在反向于转动方向转动的情况下的较低的力矩幅度(相应于图2)相对应。即，阻尼程度必须更低，这通过在导向轨区段10b中的不同的轨几何形状实现。

这意味着，根据支腿弹簧7或者腿9相对于缓冲器质量件8的运动方向和因此根据耦合滚子11在导向轨10上在转动方向上或者反向于转动方向的运动方向产生由支腿弹簧7的改变的变形造成的、在支腿弹簧7方面的改变的刚性，所述变形能够非常好地与力矩幅度的实际变化曲线相协调，在此能够相应地有效地阻尼所述力矩幅度。

在根据图3的构型中，耦合滚子11围绕位置固定的转动轴线12转动地支承在缓冲器质量件8上，而图4示出一种构型，在该构型中，耦合滚子11可自由运动地接收在轴向盘13之间，也就是说，所述耦合滚子在所述轴向盘之间能够在周向方向上移动。

局部地示出支腿弹簧7，其具有其导向轨10，所述导向轨在这里明显也是强烈地不对称的。又示出因此而强烈地升高的导向轨区段10a，导向轨区段10b朝向自由端部去地衔接到10a上。在该附图中也示例性地示出耦合滚子11的接触点根据偏转方向或者运动方向的径向变动。一方面示出零位置N。如果耦合滚子11向右移动，即在转动方向上进行扭转，则接触点运动到强烈地升高的导向轨区段10a上，示例性地示出接触点K₁，即耦合滚子11相对远地关于路段A向右运动。

在图4中也示出耦合滚子11向左运动相同的路段A到导向轨区段10b中的情况下的接触点K₂，也就是说，也示出下述情况：在相反的方向上进行扭转。可见，如通过ΔK示出，接触点K₁在径向上看比接触点K₂明显更远地位于外部。

此外，图4示出缓冲器质量件8或者质量元件14，在所述缓冲器质量件或者质量元件上构造有第二导向轨16。该第二导向轨与第一导向轨10正相对置，然而该第二导向轨也具有两个不同的轨区段16a和16b。轨区段16a和16b优选在其几何形状上与轨区段10a和10b一致，然而不必如此。

因为耦合滚子11可自由运动地接收在导向轨10和16a之间，因此，该耦合滚子在支腿弹簧7在转动方向上扭转的情况下不但在轨区段10a上而且在轨区段16a上运动。由于轨区段10a上运动，支腿弹簧7的变形或者弯曲在径向上向内进行。这种变形通过在向内指向的轨区段16a上的运动支持，也就是说，轨区段10a和16a的两个几何形状在一定程度上“相加”，与根据图3的构型相比，变形程度明显更大或者加倍大。

在反向于转动方向扭转的情况下，耦合滚子11在轨区段10b和16b上运动，变形程度明显更低，刚性改变与之相应地也更小。

最后，仅仅为了比较目的，图5示出导向轨10、16在支腿弹簧7或者缓冲器质量件8上对称地设计的情况。可见，在从零位置N出发分别偏转路段A的情况下的接触点K₁和K₂位于相同的水平上，也就是说，支腿弹簧7在从零位置离开地在两个方向上运动的情况下的刚性改变或者变形是相同的。因为导向轨16也对称地实施，由耦合滚子11在导向轨16上的运动也不产生变形特性或者刚性特性的变动。

最后能够设想，代替导向轨10和16在图4中所示出的不对称的实施方案，两者中的仅仅一个不对称地实施，但是仍然使耦合滚子11自由地在它们上面被导向。

替代地，对于图3，自然也能够设想导向轨10对称地构型并且导向轨16不对称地构型。

附图标记列表

1 扭振缓冲器

2 离合器壳体

3 离合器装置

4 驱动件

5 变扭器装置

6 内齿部

7 支腿弹簧

8 缓冲器质量件

9 腿

10 导向轨

10a 导向轨区段

10b 导向轨区段

11 耦合滚子

12 转动轴线

13 轴向盘

14 质量环

15 轴承轴颈

16 轨区段

16a 轨区段

16b 轨区段

P1 箭头

P2 箭头

N 零位置

K₁ 接触点

K₂ 接触点。

Claims

1.一种扭振缓冲器，其包括：能围绕转动轴线转动的驱动件(4)和缓冲器质量件(8)，所述缓冲器质量件通过至少一个弹簧元件与该驱动件耦合并能抵抗所述弹簧元件围绕所述转动轴线相对于所述驱动件(4)扭转，其特征在于，所述弹簧元件实施为支腿弹簧(7)，该弹簧元件以一端部与所述驱动件(4)抗扭转地耦合并且以另外的端部通过在至少一个导向轨(10、16)上滚动的耦合滚子(11)与所述缓冲器质量件(8)耦合，其中，所述导向轨(10、16)是不对称的，使得所述支腿弹簧(7)在从零位置(N)运动出来时根据所述耦合滚子(11)的运动方向而不同强度地变形。

2.根据权利要求1所述的扭振缓冲器，其特征在于，所述导向轨(10)设置在所述支腿弹簧(7)上，并且所述耦合滚子(11)以能围绕固定的转动轴线(12)转动的方式布置在所述缓冲器质量件(8)上。

3.根据权利要求1所述的扭振缓冲器，其特征在于，所述导向轨(16)设置在所述缓冲器质量件(8)上，并且所述耦合滚子(11)以能围绕固定的转动轴线转动的方式布置在所述支腿弹簧(7)上。

4.根据权利要求1所述的扭振缓冲器，其特征在于，不但在所述支腿弹簧(7)上而且在所述缓冲器质量件(8)上设置导向轨(10、16)，并且所述耦合滚子(11)能自由转动地在两个导向轨(10、16)上滚动。

5.根据权利要求4所述的扭振缓冲器，其特征在于，两个导向轨(10、16)是不对称的。

6.根据权利要求5所述的扭振缓冲器，其特征在于，两个不对称性是相同的。

7.根据以上权利要求中任一项所述的扭振缓冲器，其特征在于，所述变形在耦合滚子(11)从所述零位置(N)出发离开所述支腿弹簧的自由端部的情况下比在所述耦合滚子(11)朝向所述支腿弹簧的自由端部运动的情况下更大。