CN2806877Y

CN2806877Y - 螺旋弹簧及转矩传递和转矩波动吸收装置

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Publication number: CN2806877Y
Application number: CNU2004200916950U
Authority: CN
Inventors: 北田浩司; 高士幸久
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: JP2005106134A; EP1519065A2

Abstract

本实用新型涉及一种螺旋弹簧，包括设置在该螺旋弹簧中心部分的有效线圈部分，以及设置在该螺旋弹簧两端的端部匝圈部分。该有效线圈部分在线圈中的匝圈具有第一节距。该端部匝圈部分在线圈中的匝圈具有第二节距，该第二节距从大约为零逐渐增加到第一节距。在端部匝圈部分具有的螺旋弹簧的匝圈数大于一个预定数。本实用新型还涉及一种转矩传递和转矩波动吸收装置，包括与驱动源的驱动轴连接的驱动盘，设置为与该驱动盘几乎同轴而可相对旋转的从动盘，设置在该驱动盘和从动盘之间的缓冲机构，以及设置在缓冲机构中的螺旋弹簧。该从动盘与从动元件的从动轴连接。该缓冲机构用于吸收所述驱动源和所述从动元件之间的转矩传递和转矩波动。

Description

螺旋弹簧及转矩传递和转矩波动吸收装置

发明领域

本发明涉及一种螺旋弹簧。特别地，本发明涉及一种螺旋弹簧及一种转矩传递和转矩波动的吸收装置，该吸收装置包括应用螺旋弹簧的缓冲机构。

发明背景

用于车辆的离合圆盘组件的缓冲机构包括与飞轮摩擦啮合的驱动盘，而该飞轮通过摩擦元件与发动机的机轴整体地旋转；与传动装置的输入轴连接的从动盘；及在旋转方向上弹性连接驱动盘和从动盘的弹性连接元件。该弹性连接元件包括压缩螺旋弹簧和树脂衬垫等。每个弹性连接元件容纳在形成于驱动盘的圆周方向上的窗孔中，且该驱动盘将被支撑着。在驱动盘和从动盘相对旋转时，弹性连接件在旋转方向上被驱动盘和从动盘的窗孔端部压缩。由于前述的影响，输入到离合圆盘组件的转矩在驱动盘和从动盘之间传送以吸收和抑制转矩波动。

对于已知的转矩传递和转矩波动吸收装置，螺旋弹簧的线圈节距是变化的，且布置有多个具有不同“杨氏模量”的弹性连接元件以改进吸收和抑制转矩波动的特征，这就优化了滞后特征和抑制特征。而且，缓冲机构的尺寸的缩小和重量的减轻已经取得了进展。特别地，作为弹性连接元件的螺旋弹簧需要减轻重量并确保在压缩时一定的强度，而这些是相互冲突的。

在日本专利文献JP2003-202035A2中认为，当螺旋弹簧在旋转方向上被压缩时，为了压缩螺旋弹簧，窗孔等的外围侧部分的旋转方向移动量比内周侧的旋转方向移动量大，并且因此在螺旋弹簧的外围侧的偏转量比内周侧的偏转量大，从而具有更大的应力。为防止施加会引起损坏的过度应力和过度偏转，通过在日本专利文献JP2003-202035A2中所述的结构，减小在螺旋弹簧压缩时线圈每个匝圈在内周侧和外围侧之间的偏转量之差，从而缓和了应力和偏转量。更特别地，在螺旋弹簧的内周侧的有效线圈的数量设定为大于在螺旋弹簧的外围侧的有效线圈的数量，而且在外围侧的线圈节距设定为恒定的，从而在抑制过度压力和过度偏转时达到具有更短长度的结构。

对于已知的转矩传递和转矩波动吸收装置，由于螺旋弹簧设置为在形成于驱动盘和从动盘上的每个窗孔的侧壁处被压缩，螺旋弹簧的两端构造为平的，而且在端部匝圈部分的线圈的截面尺寸设定为从中心到端部逐渐减少。因而，在压缩时要求将在端部匝圈部分产生的偏转量抑制成等于或小于破坏偏转量。

然而，对于在日本专利文献JP2003-202035A2中所述的结构，可以确定的是，在内周侧的线圈节距比外围侧的线圈节距更密。对于该结构，虽然螺旋弹簧的自由高度可以限制到很低，但是在外围侧压缩时应力可能会超过容许的偏转量，因为线圈节距从端部匝圈部分到有效线圈部分以相对较大的比率增加。因此，对于在日本专利文献JP2003-202035A2中所述的结构，昂贵的高强度材料和更大的线圈可以用于确保机械强度，这就提高了重量和制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋弹簧以及与之一起应用的转矩传递和转矩波动吸收装置，所述螺旋弹簧以及吸收装置能够通过减少在端部匝圈部分的偏转量来提高强度可靠性。

考虑前述的情形，本发明提供一种螺旋弹簧，包括设置在所述螺旋弹簧中心部分的有效线圈部分，以及设置在螺旋弹簧端部的端部匝圈部分。所述有效线圈部分在线圈中的匝圈具有第一节距。所述端部匝圈部分在线圈中的匝圈具有第二节距，所述第二节距从大约为零逐渐增加到第一节距。所述螺旋弹簧在所述端部匝圈部分具有的匝圈数大于一个预定数。

根据本发明的另一方面，一种转矩传递和转矩波动吸收装置包括：与驱动源的驱动轴连接的驱动盘；设置为与该驱动盘几乎同轴而可相对旋转的从动盘，所述从动盘与从动元件的从动轴连接；设置在该驱动盘和从动盘之间的缓冲机构，所述缓冲机构用于吸收所述驱动源和所述从动元件之间的转矩传递和转矩波动。所述螺旋弹簧包括设置在所述螺旋弹簧中心部分的有效线圈部分以及设置在所述螺旋弹簧端部的端部匝圈部分。所述有效线圈部分在线圈中的匝圈具有第一节距。所述端部匝圈部分在线圈中的匝圈具有第二节距，所述第二节距从大约为零逐渐增加到第一节距。所述螺旋弹簧在所述端部匝圈部分的匝圈数大于一个预定数。

因此，如本实用新型所述的螺旋弹簧以及转矩传递和转矩吸收装置所述，可以有效抑制导致螺旋弹簧的端部匝圈部分破坏的过度偏转量和过度应力，以吸收和抑制转矩波动，并在连接驱动元件的传动装置与驱动源之间传送转矩。

附图说明

由下述参考附图的详细说明，本发明的前述和其它部件和特征会变得更明显，其中附图如下：

图1是本发明的一个实施例的包含螺旋弹簧的离合圆盘的正视图。

图2是沿图1的线II-II的包含螺旋弹簧的离合圆盘的横截面视图。

图3是本发明的上述实施例的螺旋弹簧的正视图。

图4是本发明的上述实施例的螺旋弹簧的纵向截面视图。

图5是从图3的右侧观察的螺旋弹簧的侧视图。

图6是显示本发明的所述实施例的螺旋弹簧的特征曲线图。

图7是显示本发明的所述实施例的螺旋弹簧的特征曲线图。

具体实施方式

本发明的一个实施例将参考下面附图所示进行说明。

图1中示出设置在车辆的发动机和传动装置之间的摩擦离合器的离合圆盘1。该离合圆盘1包括通过铆钉固定在该离合圆盘1的外围部分两侧的离合面21、22。离合面21和22夹在飞轮和压力板之间，该飞轮与作为驱动源的发动机的曲柄轴连接，该压力板被通过螺钉固定在飞轮上的离合器盖的膜片弹簧偏压，而且离合面21和22成形为通过摩擦配合与飞轮整体旋转。该离合圆盘1还包括轮毂30。该轮毂30通过花键座与作为传动装置从动元件的输入轴连接。因此，该离合圆盘1传送在飞轮和输入轴之间产生的转矩。

该离合圆盘1的轮毂30包括沿径向延伸的凸缘部分31。该凸缘部分31的外围部分由四个容纳部分32构成，该四个容纳部分32在圆周上彼此保持相等的间隔，以分别容纳螺旋弹簧10。该螺旋弹簧10通过设置在容纳部分32两端的薄片40容纳在每个容纳部分32中。

在轮毂30旋转时，容纳部分32的壁33通过该薄片40推压螺旋弹簧10。

该离合圆盘1还包括驱动盘51。所述的离合面21和22通过铆钉固定在该驱动盘51的外围部分的两个面上。该驱动盘51在比所述离合器面21和22更向内的周侧通过铆钉53固定在子驱动盘52上。轮毂30的凸缘部分31被驱动盘51和子驱动盘52夹在中间。

驱动盘51和子驱动盘52由轮毂30大致同轴转动，从而通过作为轴承的套筒式推动元件61和62相对旋转。整体形成的驱动盘51和子驱动盘52设置有窗孔54和55，该窗孔54和55沿切线方向或大致圆周方向延伸，与设置在轮毂30的凸缘部分31上的螺旋弹簧10的容纳部分32相应。窗孔54和55分别通过薄片40容纳螺旋弹簧10。与轮毂30的容纳部分32相似，在窗孔54和55处，侧壁56和57在驱动盘50旋转时利用薄片40压缩螺旋弹簧10。

下面对通过前述结构进行离合圆盘1的转矩传递进行说明。从发动机到飞轮所传送的转矩通过由夹在飞轮和压力盘之间的离合面21和22产生的摩擦啮合力传送到驱动盘51和子驱动盘52，使驱动盘51和轮毂30相对旋转，这样窗孔54和55的侧壁56和57通过薄片40推动螺旋弹簧10的第一末端以压缩螺旋弹簧10。被压缩的螺旋弹簧10的第二末端通过薄片40利用恢复力推动形成于轮毂30的凸缘部分31上的容纳部分32的侧壁33，从而将转矩传送到轮毂30。此后，转矩输入到传动装置的输入轴。同时，在减速等时产生的相反转矩通过具有相反路径的螺旋弹簧10从轮毂30传送到驱动盘51。

而且，在车辆等换档时，在发动机和输入轴之间产生的突然转矩波动转化成推动元件61和62的热能，并通过压缩螺旋弹簧10的弹性能和压缩力或张力转化成内能，从而有效地抑制转矩波动。

下面对根据本发明实施例的应用于离合圆盘1的螺旋弹簧10的结构作进一步说明。

多个螺旋弹簧10分别通过薄片40容纳在轮毂30的容纳部分32以及驱动盘51和子驱动盘52的窗孔54和55中。如图3所示，螺旋弹簧10具有长度L，该长度L包括具有第一线圈节距a的有效线圈部分A和在线圈端部具有第二线圈节距b的端部匝圈部分B。对本发明的实施例的结构，第一线圈节距a设定为恒定的，而第二线圈节距b设定为从线圈末端开始从0到第一线圈节距a逐渐增加。螺旋弹簧10的线圈可以由用于弹簧的油回火的金属丝制成。螺旋弹簧10构造为椭圆形，具有近4毫米的截面直径，具有20毫米的线圈外径，且是右旋线圈。螺旋弹簧10的线圈端部11、11通过研磨加工成平湎，而且构造成当轮毂30和离合圆盘1的驱动盘51相对旋转时在轴向上通过薄片40压缩螺旋弹簧10的线圈端部11、11。

如图4所示，在有效线圈部分A上的线圈截面12的尺寸与螺旋弹簧(the coil)本身的截面尺寸一致。另一方面，在端部匝圈部分B上的线圈截面13的尺寸设定为小于螺旋弹簧的截面，因为线圈端部11、11构造为平面。因此，螺旋弹簧10在端部匝圈部分B上压缩时产生的压力大于在有效线圈部分A上产生的压力，这是由于截面尺寸较小，该较小的截面尺寸会使被施加过度应力的螺旋弹簧破坏。

如图5所示，端部匝圈部分B的线圈的匝圈起始位置15设置在图5的右侧(即匝圈0处)。螺旋弹簧10构造成逆时针方向的螺旋。通过研磨处理形成一座面(seat surface)16。

图6是一曲线图，显示螺旋弹簧10的第二线圈节距b从端部匝圈部分B处的线圈端部11向有效线圈部分A增长。组α显示本发明实施例的受线圈节距增长抑制的螺旋弹簧的数据。例如，根据本发明的实施例，第二线圈节距b确定为在第一匝圈处大致是有效线圈部分A的第一线圈节距a的80％。组β是组α的比较例。对于组β的螺旋弹簧的结构，在第一匝圈处的线圈节距突然增加而达到第一线圈节距a。

参考图7，显示当组α和组β的螺旋弹簧被压缩时在端部匝圈部分B上产生的应力与压缩长度的关系，当压缩长度增加时产生的应力也增加。当被压缩时，组β的螺旋弹簧全部破坏(即曲线的右端)。另一方面，组α的螺旋弹簧都没有破坏，而且应力的产生被抑制成几乎是组β的一半。对于组α的螺旋弹簧的结构，由于在压缩时端部匝圈部分B的线圈在达到损坏偏转量之前与临近的线圈接触，所以防止了螺旋弹簧的进一步偏转。而且，因为在端部匝圈部分B的线圈节距b的增加受到抑制，线圈截面13的尺寸变化呈现出梯度，从而缓和了压力的增加。

因此，通过本发明实施例的螺旋弹簧10的端部匝圈部分B的结构，可以提供具有高可靠性的螺旋弹簧。而且，由于不必在端部匝圈部分B增加额外数量的线圈匝圈以提高强度，可以提供具有更短长度和更低制造成本的线圈。进而，由于不必增加线圈的尺寸和将线圈材料改变为更高强度的材料，可以降低螺旋弹簧的重量和制造成本。

虽然在本发明的实施例的前述说明中说明了螺旋弹簧的线圈由油回火的金属丝制成、具有椭圆形的线圈截面、具有大约4毫米的直径、线圈的外径为20毫米长度为45毫米，但螺旋弹簧的结构没有限制。螺旋弹簧的材料可以包括弹簧钢成分、钢琴钢丝、硬拉钢丝、不锈钢钢丝等。线圈截面结构可以是圆形。

虽然在本发明的前述实施例中在螺旋弹簧的有效线圈部分的线圈节距是恒定的，但仍然可以采用具有根据螺旋弹簧的压缩量而改变弹簧特性的可变线圈节距的螺旋弹簧。

虽然本发明的实施例是参考离合圆盘的螺旋弹簧进行说明的，但是该螺旋弹簧可以用于其它缓冲装置，如飞轮缓冲器和用于转矩变换器的锁定缓冲器等。

根据本发明的实施例，可以有效抑制导致如用于飞轮缓冲器和离合圆盘等的螺旋弹簧的端部匝圈部分破坏的过度偏转量和过度应力，以吸收和抑制转矩波动，并在连接驱动元件的传动装置与驱动源如发动机和电动机等之间传送转矩。更特别地，由于线圈截面尺寸从弹簧线圈末端到中心的变化相对较小，可以减轻在压缩时施加的应力。而且，由于在具有相对较小尺寸截面的线圈处设定的线圈节距较小，线圈在达到破坏偏转量之前接触邻近的线圈，从而即使产生了偏转也能够防止偏转。因此，可以大大提高如用于飞轮缓冲器和离合圆盘等的螺旋弹簧的机械可靠性。而且，由于提高了螺旋弹簧的端部匝圈部分的机械特性，所以不必提供过长的端部匝圈部分，并因而能够减少螺旋弹簧本身的长度，能够将金属丝的直径和材料确定为最优，并降低重量和制造成本。

根据本发明的实施例，可以有效地提高螺旋弹簧的抗破坏强度(如金属丝直径3-5毫米，长度30-60毫米)，如由用于弹簧的油回火的金属丝制成并用于车辆的离合装置的飞轮缓冲器和离合圆盘等的螺旋弹簧。

在前述说明中已经描述了本发明的原理、优选实施例以及操作模式。然而，要保护的本发明并不解释为限于所公开的特定实施例。而且，在此说明的实施例是示意性的而不是限制性的。在不脱离本发明精神的情况下，可由他人进行改变并使用其等同物。因此，清楚的意图是，落在权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有改变、变化以及类似物都包含在其中。

Claims

1.一种螺旋弹簧，包括：

设置在所述螺旋弹簧中心部分的有效线圈部分，所述有效线圈部分在线圈中的匝圈具有第一节距；其特征在于，所述螺旋弹簧还包括：

设置在所述螺旋弹簧端部的端部匝圈部分，所述端部匝圈部分在线圈中的匝圈具有第二节距，所述第二节距从大约为零逐渐增加到第一节距；和

所述螺旋弹簧在所述端部匝圈部分具有的匝圈数大于一个预定数。

2.根据权利要求1所述的螺旋弹簧，其中螺旋弹簧在所述端部匝圈部分具有的匝圈数等于或大于1。

3.根据权利要求1所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧包括位于其端部的座面；且所述座面构造为平面。

4.根据权利要求3所述的螺旋弹簧，其中所述座面的平面通过研磨加工形成。

5.根据权利要求1所述的螺旋弹簧，其中从所述螺旋弹簧的端部匝圈部分的一端开始的第一匝圈的线圈节距制成第一节距的80％。

6.根据权利要求5所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧包括位于其端部的座面；且所述座面设定为平面。

7.根据权利要求2所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧包括截面构造为椭圆形的线圈。

8.根据权利要求2所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧由油回火的金属丝制成。

9.根据权利要求2所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧的第一线圈节距是恒定的。

10.根据权利要求5所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧包括截面构造为椭圆形的线圈。

11.根据权利要求5所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧由油回火的金属丝制成。

12.根据权利要求5所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧的第一线圈节距是恒定的。

13.根据权利要求6所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧包括截面构造为椭圆形的线圈。

14.根据权利要求6所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧由油回火的金属丝制成。

15.根据权利要求6所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧的第一线圈节距是恒定的。

16.根据权利要求5所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧包括截面构造为圆形的线圈。

17.根据权利要求2所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧由钢琴钢丝制成。

18.根据权利要求2所述的螺旋弹簧，其中所述螺旋弹簧由不锈钢钢丝制成。

19.一种转矩传递和转矩波动吸收装置，包括：

与驱动源的驱动轴连接的驱动盘；

设置为与该驱动盘几乎同轴而可相对旋转的从动盘，所述从动盘与从动元件的从动轴连接；

设置在该驱动盘和从动盘之间的缓冲机构，所述缓冲机构用于吸收所述驱动源和所述从动元件之间的转矩传递和转矩波动；以及

一个设置在缓冲机构中的螺旋弹簧，其特征在于，所述螺旋弹簧还包括一个设置在所述螺旋弹簧中心部分的有效线圈部分，所述有效线圈部分在线圈中的匝圈具有第一节距；

所述螺旋弹簧在所述端部匝圈部分的匝圈数大于一个预定数。

20.根据权利要求19所述的转矩传递和转矩波动吸收装置，其中螺旋弹簧在所述端部匝圈部分具有的匝圈数等于或大于1。