CN111379823A - 用于机动车辆的传动系统的扭转减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机动车辆的传动系统的扭转减振器，其包括：同轴地设置的第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件能够围绕轴线X相对于彼此转动，第二部件布置在第一部件的径向外侧；减振部件，其能够在第一部件和第二部件之间传递扭矩并减轻扭矩的波动。该减振部件是连接在第一部件和第二部件之间的弹性杆。本发明还涉及一种包括这样的扭转减振器的液力变矩器。

Description

用于机动车辆的传动系统的扭转减振器

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的传动系统的扭转减振器。例如，所述扭转减振器可用于液力变矩器、双质量飞轮或离合器。更具体地，本发明涉及一种使用弹性杆作为减振部件的扭转减振器。

背景技术

机动车辆发动机产生的扭矩通常是不恒定的。这种不恒定的扭矩可被传递到齿轮箱中，造成齿轮箱的振动，并且因而产生特别不期望的噪音或撞击等。为了减少振动的不利影响并且提高机动车辆的驾驶舒适性，在汽车传动系的扭矩传递装置中配备扭转减振器是已知的。扭转减振器可以允许吸收并减轻汽车发动机产生的振动。

韩国专利KR 10-0794266B1公开了一种使用多级弹簧的传统扭转减振器。这种配置可以保证稳定的振动过滤性能，并广泛应用于现代的液力变矩器中。但是这种配置需要很复杂的结构，包括许多弹簧和板。这种复杂性不仅增加了制造成本，而且增加了扭矩转换器的轴向长度。

英国专利申请GB2284875A公开了一种扭转减振器，其包括相对于彼此旋转的栓固到发动机飞轮的背板和齿轮箱输入轴。充当减振构件的弹性曲臂紧固到齿轮箱输入轴上，并且背板上设置有多个驱动销。弹性曲臂沿圆周方向的一侧抵靠驱动销。背板通过弹性曲臂驱动齿轮箱输入轴。弹性曲臂的挠曲抑制飞轮的背板和齿轮箱输入轴之间旋转中的振动，同时允许扭矩的传递。但是，弹性曲臂的结构复杂，不易于制造。此外，驱动销只能沿逆时针方向驱动弹性曲臂，使得扭转减振器的旋转方向是固定的。

法国专利FR2838490B1公开了一种用于发动机双飞轮的扭转减振器。在该扭转减振器中，充当减振构件的是叠置在一起的多个弹片。所述弹片的一端被挤压固定在第一飞轮的尖卵形分隔件之间，而其另一端是端布置在第二飞轮的多个凸轮之间的自由端。在工作时，一旦两个飞轮之间相对彼此发生转动，凸轮相对于尖卵形分隔件的角度位置就会变动。弹片的自由端会被所述凸轮弯曲，从而抑制两个飞轮之间旋转中的振动并传递扭矩。弹片的厚度需要与尖卵形分隔件之间的间距匹配，同时弹片所能提供的扭矩受限于尖卵形分隔件和凸轮的形状。

发明内容

因此，本发明旨在解决常规的扭转减振器中存在的上述问题，其目的在于提供一种用于机动车辆的传动系统的扭转减振器，其中使用了弹性杆作为扭转减振器的减振部件。这种扭转减振器能够允许两个方向的相对转动，同时可以提供相应的扭矩。使用弹性杆作为减振部件降低了部件的复杂度，减少了部件数量，便于制造并降低了成本。

所述目的是通过根据本发明的一个实施例的用于机动车辆的传动系统的扭转减振器实现的，其包括：同轴地设置的第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件能够围绕轴线X相对于彼此转动，第二部件布置在第一部件的径向外侧；减振部件，其能够在第一部件和第二部件之间传递扭矩并减轻扭矩的波动，所述减振部件是连接在第一部件和第二部件之间的弹性杆。

根据本发明的扭转减振器还可以单独或组合地具有以下特征中的一个或多个。

根据本发明的一个实施例，所述第二部件还包括杆引导件。弹性杆的径向内端固定在所述第一部件上，而弹性杆的径向外端连接到所述杆引导件。该径向外端相对于杆引导件在圆周方向上是固定的但能够沿径向滑动。

根据本发明的一个实施例，弹性杆的径向内端设置有安装孔，并且第一部件的径向外缘设置有径向突出的基座。该基座上布置有与安装孔同轴的基座孔，弹性杆通过穿过安装孔和基座孔的螺栓和螺母固定到所述基座。

根据本发明的一个实施例，基座包括周向间隔开的两个基座元件，每个基座元件上布置有彼此同轴的基座孔。弹性杆的径向内端插入两个基座元件之间，使得安装孔与两个基座孔同轴。螺栓穿过安装孔和两个基座孔。有利地，两个基座元件之间的间距稍大于弹性杆的厚度。

根据本发明的一个实施例，杆引导件在其径向外缘具有轴向延伸部，该轴向延伸部在径向内侧设置有与弹性杆的径向外端配合的滑轨。滑轨包括两个周向间隔开的U形元件，并且所述弹性杆的径向外端设置有从两侧突出的突柱，弹性杆的径向外端插入两个U形元件之间，而所述突柱能够在由U形元件限定的槽中径向滑动。有利地，两个U形元件之间的间距稍大于弹性杆的厚度。更加有利地，两个U形元件之间的间距等于两个基座元件之间的间距。

根据本发明的一个实施例，该扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的多个弹性杆，弹性杆的数量根据所要传递的扭矩的大小而调整。有利地，该扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的6个弹性杆。

根据本发明的一个实施例，该扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的多个弹性杆，弹性杆的数量取决于所需的扭转减振的强度。优选地，该扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的6个弹性杆。

根据本发明的一个实施例，该扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的多个杆引导件。有利地，所述杆引导件的数量与弹性杆的数量相等。例如，该扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的6个弹性杆和6个杆引导件。

根据本发明的一个实施例，第二部件还包括铆接到杆引导件的环形盘。可以设想的是，环形盘也可以通过满足本发明要求的其他方式固定到杆引导件。例如，环形盘可以焊接到该杆引导件，或者通过螺栓固定到该杆引导件。可选地，杆引导件也可以与环形盘一体地制造。

根据本发明的一个实施例，弹性杆具有矩形横截面。可选地，弹性杆也可以具有满足本发明要求的其他形状。

根据本发明的一个实施例，所述弹性杆的材料具有在1.75×10⁵MPa至2.20×10⁵MPa之间的弹性模量。特别地，所述弹性杆由51CrV4、SK85-CSP或类似的弹性材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述第一部件和第二部件之间相对转动的角度可达±60°。也就是说，所述第一部件和第二部件之间相对转动的角度范围在-60°至60°之间。

本发明还涉及一种液力变矩器，其包括如上所述的扭转减振器。

从以下结合附图进行本教导的最佳模式的详细描述中，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

现在将利用优选实施例以及参考附图更详细地讨论本发明，在附图中：

图1A和图1B分别是根据本发明一个实施例的扭转减振器的透视图和剖视图。

图2是图1A和图1B中的扭转减振器的减振部件的透视图。

图3是图1A和图1B中的扭转减振器的杆引导件的透视图。

图4是减振部件在杆引导件中的组装示意图。

图5是扭转减振器的涡轮毂的透视图。

图6是减振部件在涡轮毂中的组装示意图。

图7是扭转减振器的扭矩传递模拟示意图。

在各个图中，相同或相似的部件由相同的参考标记表示。

具体实施方式

为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图对本发明的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

除非另作定义，本文使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内普通技术人员所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同物，而不排除其他元件或者物件。“轴向”和“径向”等方向相对于扭转减振器的旋转轴线X定义。

图1A是根据本发明一个实施例的用于机动车辆的传动系统的扭转减振器的透视图，并且图1B是该扭转减振器的剖视图。为了清晰起见，离合器结构中与理解本发明的技术方案无关的多个部件已被省略。如图所示，该扭转减振器包括同轴地设置的第一部件1和第二部件2，该第一部件1和第二部件2能够围绕轴线X相对于彼此转动，第二部件2布置在第一部件1的径向外侧。可选地，该第一部件1是扭转减振器的扭矩输出部件，而第二部件2是扭转减振器的扭矩输入部件。特别地，该第一部件1是液力变矩器的涡轮毂，第二部件2是离合器压力盘，其上还可以附接有离合器的摩擦片。

第二部件2包括布置在其径向内部的环形盘和径向外部的杆引导件3。具体地，杆引导件3可以铆接到环形盘。可以设想的是，杆引导件3也可以通过满足本发明要求的其他方式固定到环形盘。例如，杆引导件3可以焊接到该环形盘，或者通过螺栓固定到该环形盘。可选地，杆引导件3也可以与环形盘一体地制造。

在图1A所示的实施例中，扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的6个杆引导件3。可以设想的是，扭转减振器也可以包括其他数量的多个杆引导件3，或者所述杆引导件可以是一体制造的环形杆引导件，即扭转减振器包括围绕第二部件2的整个圆周的一体式杆引导件。一体制造的杆引导件可以具有更高的强度，而分开的多个杆引导件则更加容易制造，并具有降低的成本。

减振部件设置在第一部件1和第二部件2之间，其用于传递扭矩并减轻扭矩的波动的。如图1A、1B和2所示，该减振部件是连接在第一部件1和第二部件2之间的弹性杆4。弹性杆4的主体是直线延伸的矩形杆，该矩形杆的两端被修圆。在图1A所示的示例中，扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的6个弹性杆4。可以设想的是，扭转减振器也可以包括不同数量的弹性杆4，其数量根据所要传递的扭矩的大小而调整。有利地，杆引导件3的数量与弹性杆4的数量相等。

如图1A所示，弹性杆4的径向内端固定在第一部件1上。具体地，参考图2和图5-6，弹性杆4在其径向内端处设置有安装孔41，并且第一部件1(在图5的实施例中是涡轮毂)的径向外缘设置有径向突出的基座5。该基座上布置有与安装孔41同轴的基座孔51。弹性杆4通过穿过安装孔41和基座孔51的螺栓8和螺母9固定到所述基座51。

在图5所示的优选实施例中，基座5包括周向间隔开的两个基座元件5a、5b，每个基座元件上布置有彼此同轴的基座孔51。弹性杆4的径向内端插入两个基座元件5a、5b之间，使得安装孔41与两个基座孔51同轴。螺栓8穿过安装孔41和两个基座孔51。两个基座元件5a、5b之间的间距略大于弹性杆4的厚度，以便于安装，并使得弹性杆4可以绕螺栓8在小范围内转动。

弹性杆4的径向外端连接到杆引导件3，该径向外端相对于杆引导件3在圆周方向上是固定的但能够沿径向滑动。具体地，参考图2和图3-4，弹性杆4在其径向外端设置有从两侧突出的突柱42，而杆引导件3在其径向外缘具有轴向延伸部31，该轴向延伸部31在径向内侧设置有由两个周向间隔开的U形元件6a、6b构成的滑轨6。U形元件6a、6b各自限定一个槽，槽在径向延伸的长度由扭转减振器所需传递的扭矩决定，这将在后文中详细描述。弹性杆4的径向外端插入两个U形元件6a、6b之间，而所述突柱42能够在由U形元件6a、6b限定的槽中径向滑动。有利地，两个U形元件6a、6b之间的间距等于两个基座元件5a、5b之间的间距。

当第一部件1和第二部件2开始扭矩传递时，或者当第一部件1和第二部件2之间传递的扭矩发生波动时，第二部件2会相对于第一部件1转动，使得二者之间的相对角度位置发生变化。U形元件6a、6b将立刻在弹性杆4的径向外端上沿切线方向施加作用力，以将扭矩传递到第一部件1。弹性杆4在该作用力下发生变形，从而在U形元件6a、6b上施加反作用力。该反作用力倾向于使第二部件2沿相反的转动方向转动，从而使在第一部件1和第二部件2朝向其相对的静止角度位置移回。换句话说，弹性杆4产生了与扭矩波动方向相反的扭矩，从而减轻了第一部件1和第二部件2之间的扭矩波动。易于理解的是，该弹性杆4沿顺时针方向和逆时针方向二者都能施加扭矩。

当弹性杆4弯曲时，突柱42在由U形元件6a、6b限定的槽中径向向内滑动。扭转减振器所需传递的扭矩越大，需要由弹性杆4施加的力越大，则弹性杆4的弯曲程度越大，突柱42向内滑动的行程就相应地增加。因此，所期望的是增加U形元件6a、6b及由其限定的槽在径向延伸的尺度，以传递更大的扭矩。。

图7是扭转减振器的扭矩传递模拟示意图。以图1A所示具有6个弹性杆的扭转减振器为例，如果扭转减振器所需要传递的扭矩是200Nm且弹性杆可以发生弯曲的杆长L(例如，弹性杆4从基座元件5a、5b的径向外缘到U形元件6a、6b的径向内缘的长度)为85mm，则易于得出每个弹性杆4需要施加在杆引导件3上的力约为392.16N。

对于具有矩形横截面的弹性杆4，其沿厚度方向的弯曲变形的形变量δ的计算公式如下：

其中，P是弹性杆在其端部处施加的力，L是杆长，E是材料的弹性模量，I是弹性杆沿其厚度方向弯曲的惯性矩，该惯性矩I的计算公式如下：

其中h是弹性杆4的厚度、b是弹性杆4的宽度。下表列出了图7中所示的弹性杆形变量及相关参数，其中，厚度h是2mm，宽度b是15mm，材料的弹性模量是2.06×10⁵MPa：

b	0.015	m
			h	0.002	m
I	1E-11	m<sup>4</sup>
			E	2.06E+11	Pa
P	392.16	N
			L	0.085	m
δ	0.039	m

表1：矩形弹性杆的形变量δ

由上表可知，在需要传递200Nm的扭矩时，图7所示的典型的矩形弹性杆4沿其厚度方向的形变量δ是39mm。图7下图示出了弹性杆的变形模拟，其中，从扭转减震器的旋转轴线到弹性杆径向外缘的总长度是130mm，形变量δ是39mm，可得出弹性杆径向外缘沿径向方向的行程是约6.2mm，且第一部件1和第二部件2的相对位移角度是20.9°。相应地，U形元件6a、6b限定的槽在径向延伸的长度应略大于6.2mm。

可以设想的是，弹性杆4的厚度、宽度、杆长、弹性模量等参数均可以根据实际需要进行调整。例如，如果需要减少第一部件1和第二部件2的相对位移角度，则可以加大弹性杆4的厚度。可选地，所述弹性杆4的材料具有在1.75×10⁵MPa至2.20×10⁵MPa之间的弹性模量。特别地，所述弹性杆4可由51CrV4或SK85-CSP等弹簧钢材料制成，也可以由其他合适的弹性材料制成。此外，所述第一部件1和第二部件2之间相对转动的角度可达±60°，即第一部件1和第二部件2之间相对转动的角度范围在-60°至60°之间。

应当理解的是，上面描述的和在附图中示出的结构仅是本发明的示例，其可通过表现出用于获得所需最终结果的相同或相似功能的其他结构代替。另外，应当理解的是，上面描述的和附图所示的实施例应被视为仅组成本发明的非限制性示例，并且它可在专利权利要求的范围内以多种方式进行修改。

Claims (13)

1.一种用于机动车辆的传动系统的扭转减振器，包括：

同轴地设置的第一部件(1)和第二部件(2)，该第一部件(1)和第二部件(2)能够围绕轴线X相对于彼此转动，第二部件(2)布置在第一部件(1)的径向外侧；

减振部件，其能够在第一部件(1)和第二部件(2)之间传递扭矩并减轻扭矩的波动，

其特征在于，所述减振部件是连接在第一部件(1)和第二部件(2)之间的弹性杆(4)。

2.根据权利要求1所述的扭转减振器，其中，

所述第二部件(2)包括杆引导件(3)，该弹性杆(4)的径向内端固定在所述第一部件(1)上，弹性杆(4)的径向外端连接到所述杆引导件(3)，该径向外端相对于杆引导件(3)在圆周方向上是固定的但能够沿径向滑动。

3.根据权利要求2所述的扭转减振器，其中，

所述弹性杆(4)的径向内端设置有安装孔(41)，所述第一部件(1)的径向外缘设置有径向突出的基座(5)，基座(5)上布置有与安装孔(41)同轴的基座孔(51)，所述弹性杆(4)通过穿过所述安装孔(41)和基座孔(51)的螺栓(8)和螺母(9)固定到所述基座(5)。

4.根据权利要求3所述的扭转减振器，其中，

所述基座(5)包括周向间隔开的两个基座元件(5a、5b)，每个基座元件(5a、5b)上布置有彼此同轴的基座孔(51)，弹性杆(4)的径向内端插入两个基座元件(5a、5b)之间，使得安装孔(41)与两个基座孔(51)同轴，所述螺栓(8)穿过安装孔(41)和两个基座孔(51)。

5.根据权利要求2所述的扭转减振器，其中，

所述杆引导件(3)在其径向外缘具有轴向延伸部(31)，该轴向延伸部(31)在径向内侧设置有与弹性杆的径向外端配合的滑轨(6)，所述滑轨包括两个周向间隔开的U形元件(6a、6b)，并且所述弹性杆(4)的径向外端设置有从两侧突出的突柱(42)，弹性杆(4)的径向外端插入两个U形元件(6a、6b)之间，而所述突柱(42)能够在由U形元件(6a、6b)限定的槽(61)中径向滑动。

6.根据权利要求1所述的扭转减振器，其中，

该扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的多个弹性杆(4)，弹性杆(4)的数量根据所要传递的扭矩的大小而调整。

7.根据权利要求2所述的扭转减振器，其中，

该扭转减振器包括沿圆周方向均匀布置的多个杆引导件(3)。

8.根据权利要求2所述的扭转减振器，其中，

所述第二部件(2)包括铆接到杆引导件(3)的环形盘。

9.根据权利要求1所述的扭转减振器，其中，

所述弹性杆(4)具有矩形横截面。

10.根据权利要求1所述的扭转减振器，其中，

所述弹性杆(4)的材料具有在1.75×10⁵MPa至2.20×10⁵MPa之间的弹性模量。

11.根据权利要求1所述的扭转减振器，其中，

所述弹性杆(4)由51CrV4或SK85-CSP制成。

12.根据权利要求1所述的扭转减振器，其中，

所述第一部件(1)和第二部件(2)之间相对转动的角度范围在-60°至60°之间。

13.一种液力变矩器，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的扭转减振器。

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