CN1418296A - 扭转弹簧组 - Google Patents

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Abstract

一种扭转弹簧组，尤其是用于汽车的传动系的，包括一个位于里面的第一部件(1)和一个位于外面的、相对第一部件可旋转地布置的第二部件(2)，包括一个在第一与第二部件(1，2)之间作用的设计成扭转弹簧的弹簧(3)，包括一个连接弹簧(3)的第一末段(9)与第一部件(1)的第一固定装置(7)和连接一个弹簧(3)的第二末段(10)与第二部件(2)的第二固定装置(8)，其中弹簧(3)基本上沿周向在至少第一部件(1)的周边的一部分上延伸，其中至少固定装置(7，8)之一是这样设计的，第一和/或第二末段(9，10)在第一部件相对第二部件(2)旋转时沿径向运动。

Description

扭转弹簧组
技术领域
本发明涉及一种尤其是用于汽车的传动系的扭转弹簧组，包括一个位于里面的第一部件和一个位于外面的、相对第一部件可旋转地布置的第二部件，包括一个在第一与第二部件之间作用的设计成扭转弹簧的弹簧，以及包括一个连接弹簧的第一末段与第一部件的第一固定装置和一个连接弹簧的第二末段与第二部件的第二固定装置，其中弹簧基本上沿周向在至少第一部件的周边的一部分上延伸。
背景技术
扭转弹簧组，比如按照本发明的扭转弹簧组，能够在汽车的传动系中用于振动技术上的去耦是已知的。
这种扭转弹簧组的使用背景是：在汽车中使用的内燃机在曲轴处产生的转矩在时间分布上不是恒定的。动力部分叠加发动机的中间力矩，这样导致了曲轴以及与曲轴相连的部件的不均匀的旋转运动。因此在传动系中形成了振动，它会损害汽车的行驶舒适性。一种减少从曲轴到传动系的旋转振动传递的有效果的可能性在于，从振动技术上说是曲轴与传动系之间的去耦。此外，通常将第二旋转质量通过一个按比例的软的扭转弹簧连接到曲轴的飞轮上。当飞轮跟随曲轴作不均匀的旋转运动时，通过联轴节与减速器相连的第二转动质量的转速波动明显降低了。通过这种方式能够使传动系统安静下来。
扭转弹簧组的中心元件是两个旋转质量之间的扭转弹簧。一方面为了将曲轴产生的振动足够地去耦，扭转弹簧必须具有足够的柔性，另一方面扭转弹簧必须具有足够的弹簧行程，从而承受发动机的静止转矩。此外，还要容许由曲轴振动引起的两个旋转质量之间的相对运动。
从DE40 06 121 A1中已知一种旋转弹簧的一个例子。在这里弹簧设计成螺旋弹簧，它围绕里面的第一部件延伸成几圈。在此弹簧安装在安装空间里，该安装空间以一个外轮廓和一个内轮廓界定。在此外轮廓和内轮廓相对于旋转轴同心布置。已知的这种装置的缺点在于，它需要一个相对大的结构空间。弹簧的功率密度，人们理解成在这种相互关系中在保持所要求的刚性前提下弹簧可传递的转矩与弹簧所需的结构空间的比例，不是在所有的情况下都是足够的。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种只需要一个小的结构空间的扭转弹簧组。
在带有开头所述特征的旋转弹簧中这个任务是这样解决的，至少固定装置之一设计成，第一和/或第二末段在第一部件相对第二部件旋转时沿径向运动。
基于依照本发明的构造使得可能，实现弹簧在整个长度上的均匀弯曲应变。因此能够更好地使用弹簧，以及借此获得一个更高的功率密度。一种特别简单的扭转弹簧结构这样实现，弹簧的末段与第一或第二部件牢固地连接，而另一个末段设置成可活动的。
按照本发明的一个优选结构设定为，弹簧安装在一个以外轮廓和内轮廓界定的安装空间中，以及通过弹簧压靠在外轮廓或者内轮廓上限定第一部件与第二部件之间的最大扭转角。在此，外轮廓能够通过第二部件的内表面以及内轮廓能够通过第一部件的外表面形成。外轮廓和内轮廓是这样设计的，它们限定弹簧的变形，借此不仅限定第一部件与第二部件之间的扭转角，而且也限定弹簧体的力学负荷。在弹簧拉紧时弹簧尤其全面压靠在内轮廓上，而在弹簧扳开时弹簧尤其全面压靠在外轮廓上。
按照本发明思想的进一步发展设定为，安装空间的外轮廓和/或内轮廓设计成圆弧形。通过这种圆弧形的结构能够实现，在将均匀横截面的尤其同样是在一个圆弧形上延伸的弹簧压靠到外轮廓或内轮廓上时产生均匀的变形和应力。
扭转弹簧组的功率密度的一个进一步的改进这样实现，外轮廓和/或内轮廓偏心地布置。在此优先的情况是，外轮廓和内轮廓设计成圆弧形，圆弧的中点相互间隔。在弹簧拉紧时外轮廓和内轮廓相对绕第一部件与第二部件共同的旋转轴旋转。此外，圆弧的中点尤其是与旋转轴间隔布置。
一个进一步的改进这样实现，在弹簧拉紧直至压靠在内轮廓上时内轮廓的中点位于或者邻近于通过旋转轴和牢固固定的末段的中心的直线上。在此内轮廓的中点尤其位于旋转轴与牢固固定的末段之间。
此外，按照本发明的扭转弹簧组能够这样设计，在弹簧拉松直至压靠在外轮廓上时外轮廓的中点位于或者邻近于通过旋转轴和牢固固定的末段的中心的直线上。在此外轮廓的中点尤其位于直线段上，它位于旋转轴的另一侧上，位于远离牢固固定的末段的一侧上。
按照本发明的一个优选的进一步发展设定为，至少固定装置之一是这样设计的，第一和/或第二末段在第一部件相对第二部件旋转时围绕一个旋转点旋转。在这种关系中的旋转认为是围绕不同于旋转轴的旋转中心的转动。通过这种方式实现弹簧末段的一个径向运动和一个旋转运动。在末段区域的弹簧应力借此进一步减小了。
此外优选地设定为，至少固定装置之一具有一个弹簧侧的第一固定段，它与一个第一部件或者第二部件的第二固定段共同作用。借此实现一个特别简单的可制造和装配的结构。在此第一和第二固定段能够形锁合地相互连接。
按照本发明的一个特别的优选结构设定为，第一固定段设计成一个具有一个尖端的固定脚，并且第一和第二固定段是这样设计的，固定脚在第一部件相对第二部件旋转时围绕它的尖端转动。通过这种方式实现弹簧的末段的可靠固定。与此同时由于固定脚围绕它的尖端转动能够实现弹簧末段的一个径向移动和一个转动。
按照本发明的进一步的特征设定为，弹簧以小于360度的角度围绕第一部件延伸。因此单个的弹簧不再围绕第一部件缠绕几圈。在此，角度参数只与有效的弹簧长度有关。
按照本发明的扭转弹簧的静态不平衡能够这样被避免，旋转弹簧包括至少一个由n个弹簧组成的弹簧组合，其中弹簧平行并列并且每个弹簧错开360/n度角布置。在此数量n大于等于2。
至于出现的动态不平衡则通过一个进一步的改进来避免，设有两个弹簧组合，并且它们相对于一个平面镜面对称地、尤其是垂直于旋转轴地布置。如果每个弹簧组合包括两个弹簧，总共就有四个弹簧平行地连接并且沿轴向即旋转轴并排布置。这两个外面的弹簧处于相同的角度位置。相反位于里面的弹簧两者相对于外面的弹簧成180度角围绕旋转轴旋转。布置在左边的其他的弹簧组合镜面对称于布置在右边的其他的弹簧组合，其中对称平面通过这两个弹簧组合的中间。在此，位于里面的弹簧相对于外面的弹簧成180度角围绕旋转轴旋转。这种结构的优点在于，弹簧组和具有内轮廓与外轮廓的第一与第二部件的重心位于旋转轴线上，并且因此在部件旋转时避免了静态的和/或动态的不平衡。这个优点也可以通过相类似的方式用其他的弹簧数量来获得，例如通过将这两个各自位于里面的弹簧合并成一个单个的双倍宽度的弹簧。优选地，弹簧和第一、第二部件相对于一个平面通过旋转轴对称地布置，以及所有弹簧的总重心位于旋转轴上。
附图说明
下面借助于附图阐述一个实施例。附图中：
图1按照本发明的弹簧组在静止状态时的横截面；
图2图1中的扭转弹簧组在第一制动位置的横截面；
图3图1中的扭转弹簧组在第二制动位置的横截面；
图4按照本发明的一个其他结构形式的扭转弹簧组的纵向截面；
图5图4中的扭转弹簧组的横截面。
具体实施方式
在图1至图3中描述了一个用于汽车传动系的扭转弹簧组。扭转弹簧组包括一个位于里面的第一部件1和一个位于外面的第二部件2。在此第一部件1可以与汽车发动机的飞轮连接和第二部件2可以通过连轴节与减速器连接，其中这样的连接是按已知的方式进行，故没有在附图中示出。位于里面的第一部件1设计成空心体，它被第二部件2隔开一段距离地完全围住。第一和第二部件1、2可以围绕旋转轴D旋转并且它们可相对旋转地布置。
在第一与第二部件1、2之间作用有一个旋转弹簧3，它安装在第一部件1与第二部件2之间形成的安装空间4中。安装空间4沿径向由外轮廓5和内轮廓6界定。在此外轮廓5通过第二部件2的内表面形成，内轮廓6通过第一部件1的外表面形成。
此外，设有一个第一固定装置7，用于连接弹簧3的第一末段9与第一部件1，还设有一个第二固定装置8，用于连接弹簧3的第二末段10与第二部件2。在此，弹簧3在第一与第二末段9、10之间基本上沿周向在第一部件1的周边的一部分上延伸。
如图2和3中可看出的，通过弹簧3压靠在外轮廓5或者内轮廓6上限定第一和第二部件1、2之间的最大的扭转角。在图2中通过弹簧3完全压靠在外轮廓5上，弹簧3处于被扳开的状态。在图3中通过弹簧3完全压靠在内轮廓6上，弹簧3处于被拉紧的状态。安装空间4的外轮廓5与内轮廓6各自设计成圆弧形，它们几乎沿整个周围延伸。在此通过外轮廓5的中心A与内轮廓6的中心I相互间隔，外轮廓5与内轮廓6相互偏心地布置。安装空间4在径向的高度沿周围是不同的。在第二固定装置8区域的间距相对小，在位于对面的安装空间4的部分间距相对大。
在此扭转弹簧组设计成，在弹簧3压紧直至压靠在内轮廓6上时内轮廓6的中点I位于或邻近于通过旋转轴D与牢固固定的第二末段10的中心Z的直线上(参看图3)。在此内轮廓6的中心I位于旋转轴D与牢固固定的末段10之间。
在弹簧拉松直至压靠在外轮廓5时外轮廓5的中心A位于或者邻近于通过旋转轴D与牢固固定的第二末段10的中心Z的直线上.在此外轮廓5的中心A位于旋转轴D的另一侧的直线段上，在远离牢固固定的末段10的一侧。
第一和第二固定装置7、8设计成，它们各自包括一个弹簧侧的第一固定段11、11’，第一固定段11、11’与第一或者第二部件1、2的第二固定段12、12’共同作用。在此第一与第二固定段11、11’和12、12’形锁合地相互连接。
在第二固定装置8处第一固定段11’与第二固定段12’之间的连接是这样进行的，第二末段10相对于第二部件2在轴向和径向被固定。这些是如此实现的：设计成一个固定脚形式的第一固定段11’在周向在两侧与第二固定段12’形锁合地连接。
而第一固定装置7是这样设计的，弹簧3的第一和/或末段9、10在第一部件1相对第二部件2旋转时沿径向运动。在图中示出的结构形式不仅产生一个沿径向的运动，而且产生一个第一末段9相对向第一部件1围绕旋转点P的转动。
在此第一固定段7、8设计成具有一个尖端13的固定脚14，这时第一和第二固定段11、12是这样设计的，固定脚14在第一部件1相对第二部件2旋转时围绕它的尖端13旋转。为了使得转动更容易，固定脚14的尖端13具有一个半径，固定脚按铰链的形式位于设计在第一部件1中的固定段11的槽里面。
在此第一和第二固定段7、8是这样设计的，弹簧3，尤其是第一末段9在弹簧3扳开时能够紧靠外轮廓5(参见图2)，以及在弹簧3拉紧时能够尤其是完全紧靠第一部件1的内轮廓6。在这种情况下固定脚14执行一个围绕旋转点P的旋转运动。固定脚14的后段15设计为，它以小的间隙压靠在第一固定装置7的保持段16上，通过这种方式使得能够在两个转动方向上几乎无游隙地传递力。在此固定脚14的后段15和保持段16具有一个由围绕旋转点P的圆弧所构成的轮廓。
弹簧3在第一末段9与第二末段10之间的弧度为小于360度。为了取得扭转弹簧组的一个粘滞的阻尼和润滑效果，在安装空间4中加入一种液体，其中流体的分布自动通过弹簧元件的局部的沿径向的移动来实现。
当第一部件1和第二部件2设计成基本上由钢制成的刚体时，弹簧3设计成弹性部件，它同样尤其由钢制成。
对于图4和图5的描述涉及到的图1至3的描述，其中相同的功能部分用相同的附图标记表示。
在图4和5中所示的实施形式总共设有四个弹簧3、3’、3”、3。在此弹簧3、3’形成一个包括两个弹簧的弹簧组合17。弹簧3和3’平行连接、并排布置并且围绕旋转轴D错开180度角布置。外轮廓5或5’和内轮廓6或6’也随着弹簧3及3’错开180度布置。相应地，在第一部件1以及第二部件2上产生一个阶梯形的横截面。
一个相同的弹簧组合17’在弹簧组合17旁边相对于平面E镜像对称地布置，平面E垂直于旋转轴D。因而图4和5中所示的本发明的实施形式总共包括四个弹簧3、3’、3”、3，它们沿轴向即旋转轴D并排布置。两个外面的弹簧3和3处于相同的角度位置。相反位于里面的弹簧3’和3”两者都相对于外面的弹簧3和3围绕旋转轴D旋转180度。在此所有弹簧的总重心位于旋转轴D上。
图5中所示为一个通过图4中所示的实施形式的横截面。在这里很容易看出，在截面中所示的弹簧3和位于其后的弹簧3’，弹簧3’的位置用虚线画出，相互错开180度布置。

Claims (14)

1.一种扭转弹簧组，尤其是用于汽车的传动系的，包括一个位于里面的第一部件(1)和一个相对第一部件(1)可旋转地布置的位于外面的第二部件(2)，包括一个在第一和第二部件(1，2)之间作用的弹簧(3)，弹簧(3)设计成扭转弹簧，包括一个用于连接弹簧(3)的第一末段(9)与第一部件(1)的第一固定装置(7)和一个用于连接弹簧(3)的第二末段(10)与第二部件(2)的第二固定装置(8)，其中弹簧(3)基本上沿周向在至少第一部件(1)的周边的一部分上延伸，其特征为：至少固定装置(7、8)之一是这样设计的，第一和/或第二末段(9、10)在第一部件(1)相对第二部件(2)旋转时沿径向运动。
2.根据权利要求1所述的扭转弹簧组，其特征为：弹簧(3)安装在安装空间(4)中，该安装空间(4)以一个外轮廓(5)和一个内轮廓(6)界定，以及通过弹簧(3)压靠在外轮廓(5)或者内轮廓(6)上限定第一和第二部件(1，2)之间的最大扭转角。
3.根据权利要求1或2所述的扭转弹簧组，其特征为：安装空间(4)的外轮廓(5)和/或内轮廓(6)设计成圆弧形。
4.根据权利要求2或3所述的扭转弹簧组，其特征为：外轮廓(5)和/或内轮廓(6)相互偏心地布置。
5.根据权利要求3或4所述的扭转弹簧组，其特征为：外轮廓(5)和内轮廓(6)的圆弧的中心(I、A)相互间隔。
6.根据权利要求5所述的扭转弹簧组，其特征为：内轮廓(6)的中心(I)在弹簧(3)拉紧直至压靠在内轮廓(6)上时位于或者邻近于通过旋转轴(D)与牢固固定的末段(10)的中心(Z)的直线上。
7.根据权利要求5或6所述的扭转弹簧组，其特征为：外轮廓(5)的中心(A)在弹簧(3)扳开直至压靠在外轮廓(5)上时位于或者邻近于通过旋转轴(D)与牢固固定的末段(10)的中心(Z)的直线上。
8.根据权利要求1至7之一所述的扭转弹簧组，其特征为：至少固定装置(7、8)之一是这样设计的，第一和/或第二末段(9、10)在第一部件(1)相对第二部件(2)旋转时围绕旋转点(P)旋转。
9.根据权利要求1至8之一所述的扭转弹簧组，其特征为：至少固定装置(7、8)之一包括一个弹簧侧的第一固定段(11、11’)，第一固定段(11、11’)与一个第一或者第二部件(1、2)的第二固定段(12、12’)共同作用。
10.根据权利要求9所述的扭转弹簧组，其特征为：第一和第二固定段(11、11’、12、12’)形锁合地相互连接。
11.根据权利要求9或10所述的扭转弹簧组，其特征为：第一固定段(11、11’)设计成一个具有一个尖端(13)的固定脚(14)，第一和第二固定段(11、11’、12、12’)是这样设计的，固定脚(14)在第一部件(1)相对第二部件(2)旋转时围绕它的尖端(13)转动。
12.根据权利要求1至11之一所述的扭转弹簧组，其特征为：弹簧(3)以一个小于360度的角度围绕第一部件(1)延伸。
13.根据权利要求1至12之一所述的扭转弹簧组，其特征为：至少一个弹簧组合(17、17’)设有一定数量的弹簧(3、3’、3”、3)，其中弹簧(3、3’、3”、3)平行并排并且各自错开360/n度角布置。
14.根据权利要求13所述的扭转弹簧组，其特征为：设有两个弹簧组合(17、17’)并且它们尤其是相对于一个垂直于旋转轴线(D)的平面(E)镜像对称地布置。
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