RU2231702C2 - Демпфер крутильных колебаний - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к демпферу крутильных колебаний, в частности, для дисков сцепления автомобилей. Сущность изобретения заключается в том, что демпфер крутильных колебаний содержит по меньшей мере один действующий в заданном диапазоне углов предварительный демпфер колебаний, имеющий аккумулятор энергии меньшей жесткости, и по меньшей мере один действующий в заданном диапазоне углов основной демпфер колебаний, имеющий аккумулятор энергии большей жесткости. Аккумуляторы энергии действуют между соответствующими входными и выходными деталями предварительного и основного демпферов колебаний. Выходная деталь демпфера крутильных колебаний является втулкой, которая снабжена внутренним профилем для установки на вал коробки передач и на которой установлен образующий выходную деталь основного демпфера колебаний фланец с внутренним профилем. Внутренний профиль находится в зацеплении с наружным профилем втулки и с помощью этого профиля фланец основного демпфера колебаний имеет возможность совершать ограниченные повороты относительно втулки. Также демпфер крутильных колебаний содержит по меньшей мере одну дисковую деталь, которая образует входную деталь основного демпфера колебаний и на которой размещены фрикционные обкладки, по меньшей мере одно фрикционное устройство, и воздействующую по меньшей мере на часть фрикционного устройства и определяющую фрикционное сцепление пружину, которая сцеплена с наружным профилем втулки. Техническим результатом является создание демпфера крутильных колебаний, позволяющего гасить крутильные колебания большей амплитуды с большими ускорениями, имеющего минимальное количество деталей и обеспечивающего простой монтаж. 38 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относится к демпферу крутильных колебаний, в частности, для дисков сцепления автомобилей, содержащему по меньшей мере один действующий в заданном диапазоне углов предварительный демпфер колебаний, имеющий аккумулятор энергии меньшей жесткости, и по меньшей мере один действующий в заданном диапазоне углов основной демпфер колебаний, имеющий аккумулятор энергии большей жесткости, при этом аккумуляторы энергии действуют между соответствующими входными и выходными деталями предварительного и основного демпферов колебаний, и выходная деталь демпфера крутильных колебаний является втулкой, которая снабжена внутренним профилем для установки на вал коробки передач и на которой установлен образующий выходную деталь основного демпфера колебаний фланец с внутренним профилем, причем внутренний профиль находится в зацеплении с наружным профилем втулки и с помощью этого профиля фланец основного демпфера колебаний имеет возможность совершать ограниченные повороты относительно втулки, а также по меньшей мере одну дисковую деталь, которая образует входную деталь основного демпфера колебаний и на которой размещены фрикционные обкладки, и по меньшей мере одно фрикционное устройство.

Демпферы крутильных колебаний с предварительным и основным демпферами колебаний с соответствующими фрикционными устройствами известны, например, из DE 4026765, которые имеют соответствующие отдельные фрикционные устройства для основного и для предварительного демпферов колебаний, причем в предварительном демпфере колебаний предусмотрены двухступенчатая фрикционная конструкция и расположенные двухступенчато аккумуляторы энергии для согласования с различными условиями применения. Недостатком такого типа демпферов крутильных колебаний является отсутствие возможности с помощью простых средств гасить крутильные колебания прижимной пластины, имеющей большие ускорения, которые возникают, например, при включении и выключении сцепления, так что превышается путь поворота предварительного демпфера колебаний и предварительный демпфер колебаний ударяется в свой ограничитель и за счет этого создает не допустимый шум сцепления. Кроме того, такая конструкция является относительно сложной, а монтаж из-за множества применяемых деталей соответственно дорогим, что особенно проявляется при принятии дополнительных мер по устранению упомянутого выше ударения сцепления.

Поэтому в основу данного изобретения положена задача создать демпфер крутильных колебаний указанного в начале типа, который позволяет гасить крутильные колебания большой амплитуды с большими ускорениями, имеет минимальное количество деталей и обеспечивает простой монтаж.

Согласно независимому пункту формулы изобретения эта задача решается за счет того, что демпфер крутильных колебаний, в частности, для дисков сцепления автомобилей, содержащий по меньшей мере один действующий в заданном диапазоне углов предварительный демпфер колебаний, имеющий аккумулятор энергии меньшей жесткости, и по меньшей мере один действующий в заданном диапазоне углов основной демпфер колебаний, имеющий аккумулятор энергии большей жесткости, при этом аккумуляторы энергии действуют между соответствующими входными и выходными деталями предварительного и основного демпферов колебаний, и выходная деталь демпфера крутильных колебаний является втулкой, которая снабжена внутренним профилем для установки на вал коробки передач и на которой установлен образующий выходную деталь основного демпфера колебаний фланец с внутренним профилем, причем внутренний профиль находится в зацеплении с наружным профилем втулки и посредством этого профиля фланец основного демпфера колебаний может совершать ограниченные повороты относительно втулки, а также по меньшей мере одну дисковую деталь, которая образует входную деталь основного демпфера колебаний и на которой размещены фрикционные обкладки, и по меньшей мере одно фрикционное устройство, причем предусмотрена пружина, управляющая по меньшей мере одной частью фрикционного устройства и определяющая фрикционное зацепление, которая сцепляется с наружным профилем втулки.

При этом втулка состоит предпочтительно из двух частей, причем дополнительная часть втулки с наружным профилем служит для размещения внутреннего профиля пружины, при этом пружина и втулка установлены таким образом, что между ними предусмотрен образующий угол свободного хода относительный поворот, который происходит между пружиной и втулкой в части диапазона углов действия аккумуляторов энергии предварительного демпфера колебаний, за счет чего входная деталь захватывает пружину и тем самым отсутствует момент сил трения в нормальном диапазоне углов предварительного демпфера колебаний, т.е. возникает замедление трения до полного израсходования угла свободного хода, и за счет упора внутреннего профиля пружины во внешний профиль втулки возникает большой градиент трения, так называемый фрикционный скачок.

Кроме того, предпочтительно устанавливать относительный поворот между пружиной и втулкой так, чтобы вызывать задержку определяемого пружиной фрикционного сцепления на угол α свободного хода, причем этот угол α свободного хода находится в диапазоне от ±2° до ±3°, предпочтительно ±2,5°.

Для обеспечения выполнения функции управляющего элемента фрикционным устройством пружина в предпочтительном варианте выполнения имеет дополняющий наружный профиль втулки внутренний профиль, который образует с наружным профилем втулки зубчатое зацепление и за счет этого допускает указанный угол свободного хода.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения предварительный демпфер колебаний с его выходной и входной деталями расположен так, что выходная деталь предварительного демпфера колебаний соединена с втулкой с возможностью вращения вместе с ней, а пружина натянута между входной деталью предварительного демпфера колебаний и дисковой деталью и/или с жестко соединенной с ней деталью. Из конструктивных соображений в другом варианте выполнения указанная жестко соединенная с дисковой деталью деталь предпочтительно является второй, расположенной с помощью распорных пальцев на расстоянии дисковой деталью, на которой для оптимизации коэффициентов трения укреплено фрикционное кольцо, с которым пружина образует поверхность трения.

В другом предпочтительном варианте выполнения пружины она имеет наружный профиль с по меньшей мере одним направленным радиально наружу язычком, причем предпочтительно предусмотрено несколько распределенных по периметру язычков, которые радиально снаружи имеют примерно полукруглую выемку. За счет этого возникает двойное количество фрикционных язычков, которые образуют на предварительном демпфере колебаний, выполненном предпочтительно в виде поверхности трения, дополнительную поверхность трения между пружиной и предварительным демпфером колебаний.

В другом предпочтительном варианте выполнения язычки на своей радиальной наружной стороне расширены, так что увеличивается поверхность трения между пружиной и язычками и тем самым трение.

Другие предпочтительные варианты выполнения для оптимизации фрикционной поверхности между пружиной и входной деталью предварительного демпфера колебаний заключаются в том, что входная деталь предварительного демпфера колебаний на обращенной к пружине осевой стороне в зоне контактной поверхности между входной деталью и натянутой с углом β прилегания пружиной имеет округлый выступ, который имеет такой угол подъема, что угол β прилегания пружины равен приблизительно нулю.

Другой предпочтительный вариант выполнения относится к входной детали предварительного демпфера колебаний, которая на обращенной к пружине осевой стороне имеет по меньшей мере одну проходящую в осевом направлении цапфу, причем предпочтительно расположить с равномерным распределением по окружности с постоянным диаметром несколько цапф, количество которых соответствует количеству выемок в язычках на наружном периметре пружины. Цапфы входят в выемки язычков предпочтительно с зазором и тем самым служат для предварительной центровки при монтаже. При этом зазор между язычками и цапфами предпочтительно больше угла свободного хода зубчатого зацепления между пружиной и втулкой, чтобы не препятствовать управлению фрикционным устройством. В другом варианте выполнения цапфы могут служить упорами для ограничения хода пружины.

Другие предпочтительные варианты выполнения относятся к соединенному с дисковой деталью фрикционному кольцу, который в одном случае выполнен так, что он по меньшей мере одним, предпочтительно несколькими, равномерно распределенными по периметру, проходящими в осевом направлении полыми цапфами запрессован в предусмотренное на дисковой детали отверстие, так что фрикционное кольцо во время монтажа зафиксировано на дисковой детали и жестко соединено с дисковой деталью.

В другом варианте выполнения фрикционное кольцо имеет на наружном периметре выступающее в осевом направлении в сторону пружины кольцо, кольцевая поверхность которого предпочтительно скошена к его внутреннему диаметру, причем образующаяся при этом кольцевая поверхность по отношению к внутренней поверхности образующегося кольца образует фаску с углом, который выбран предпочтительно так, что угол β прилегания пружины к фрикционному кольцу приблизительно равен 0 и таким образом образуется улучшенная поверхность трения. Вариант выполнения с выступающим в осевом направлении кольцом имеет то преимущество, что радиально снаружи внешнего периметра выступающего кольца фрикционного кольца расположена другая, относящаяся к фрикционному устройству основного демпфера колебаний тарельчатая пружина, для которой благодаря этому нет необходимости предусматривать дополнительное пространство. Она опирается, с одной стороны, на не выступающую, внутреннюю поверхность трения фрикционного кольца и, с другой стороны, на аксиально направленные обкладки управляющей пластины для второй ступени основного демпфера колебаний, так что фрикционное кольцо образует по меньшей мере одну часть фрикционного устройства предварительного и основного демпферов колебаний.

Другой предпочтительный вариант выполнения изобретения относится к расположению и выполнению предварительного демпфера колебаний для экономящего пространство размещения сцепляющейся с втулкой пружины. Предпочтительным является расположение, при котором предварительный демпфер колебаний расположен аксиально между дисковой деталью и второй, дополнительной дисковой деталью, чтобы можно было зажимать пружину непосредственно между одной из обеих дисковых деталей или расположенным на ней фрикционным кольцом и предварительным демпфером колебаний. Однако принципиально возможны также варианты выполнения, при которых предварительный демпфер колебаний имеет относительно основного демпфера колебаний осевой сдвиг, а пружина напряжена между первой дисковой деталью или соединенной с нею деталью и входной деталью предварительного демпфера колебаний. Кроме того, первая дисковая деталь может быть установлена в осевом направлении центрально на втулке, причем предварительный демпфер колебаний и фланец могут быть расположены аксиально на одной стороне или же по обе стороны дисковой детали.

Для крепления выходной детали предварительного демпфера колебаний на выходной детали основного демпфера колебаний в одном примере выполнения предусмотрено, что расположенные на выходной детали предварительного демпфера колебаний цапфы входят в окна, предусмотренные в выходной детали основного демпфера колебаний для размещения аккумуляторов энергии. Эти цапфы входят в радиально расположенные внутренние углы каждого окна на входной детали предварительного демпфера колебаний, выполнены аксиально и входят с зацеплением в углы окон. Одновременно они центрируют предварительный демпфер колебаний на выходной детали основного демпфера колебаний.

Другой предпочтительный вариант выполнения изобретения относится к выполнению втулки, причем наружный профиль втулки продолжается на конусе, который имеет для этого обеспечивающий геометрическое замыкание внутренний профиль или расположенный в осевом направлении, обеспечивающий геометрическое замыкание профиль, и при этом пружина своим внутренним профилем сцепляется с наружным профилем конуса. Это решение обеспечивает значительное преимущество при монтаже, поскольку за счет варьирования просто изготавливаемого конуса можно реализовать различные углы свободного хода пружины без изменения втулки или пружины.

Даже дано подробное описание изобретения со ссылками на фиг.1-9, на которых изображено:

фиг.1 - продольный разрез демпфера крутильных колебаний,

фиг.la - вид сбоку части демпфера крутильных колебаний,

фиг.2 - продольный разрез предварительного демпфера колебаний по фиг.1,

фиг.3 - продольный разрез предварительного демпфера колебаний согласно другому варианту выполнения,

фиг.4 - вид сбоку входной детали предварительного демпфера колебаний с прилегающей пружиной,

фиг.5 - характеристика одного примера выполнения,

фиг.6а - характеристика предварительного демпфера колебаний при отсутствии фрикционного скачка,

фиг.6b - изменение момента сил трения для поворота во всей зоне действия предварительного демпфера колебаний с фрикционным скачком,

фиг.7-9 - другие примеры выполнения демпфера крутильных колебаний.

Показанный на фигурах демпфер 1 крутильных колебаний содержит предварительный демпфер 2 колебаний и основной демпфер 3 колебаний. Входная деталь демпфера 1 крутильных колебаний, которая является входной деталью основного демпфера 3 колебаний, образована не изображенной полностью дисковой деталью 5 с расположенными на ней фрикционными обкладками 4, а также жестко соединенной с ней с помощью распорных пальцев 6 второй дисковой деталью 7. Выходная деталь основного демпфера 3 колебаний образована фланцем 8, который имеет внутренний профиль, предпочтительно внутреннее зубчатое зацепление 9, которое сцепляется с наружным профилем, предпочтительно наружным зубчатым зацеплением 10 втулки 11. Между наружным зубчатым зацеплением 10 втулки 11 и внутренним зубчатым зацеплением 9 фланца в окружном направлении имеется зазор между боковыми поверхностями зубьев, который соответствует зоне действия предварительного демпфера 2 колебаний. Для размещения с возможностью перемещения в осевом направлении на входном валу коробки передач и вращения вместе с ним втулка 11 имеет дополнительно внутреннее зубчатое зацепление 12.

Основной демпфер 3 колебаний имеет первый комплект винтовых пружин 13а сжатия, которые состоят из пары вставленных друг в друга винтовых пружин сжатия, для первой ступени основного демпфера колебаний, которые предусмотрены, с одной стороны, в окнообразных выемках 14а, 15а первой и второй дисковых деталей 5, 7 и, с другой стороны, в окнообразных выемках 16а фланца 8. Действие винтовых пружин 13а сжатия активируется относительным поворотом выемок 14а, 15а относительно выемок 16а после израсходования угла свободного хода, в котором действует предварительный демпфер колебаний, между втулкой 11 и фланцем 8. Второй комплект винтовых пружин 13b сжатия (фиг.1а) с большей жесткостью, которые могут также состоять из вставленных друг в друга, однако на периметре того же диаметра сдвинутых относительно винтовых пружин первой ступени предпочтительно на угол 90° винтовых пружин сжатия, для второй ступени основного демпфера колебаний и расположены в выемках 14b, 15b (фиг.1a) дисковых деталей 5, 7 и в окнообразных выемках 16b (фиг.1a) фланца 8, причем выемки 16b имеют большую длину, чем длина винтовых пружин 13b сжатия, за счет чего при относительном повороте дисковых деталей 5, 7 относительно фланца 8 действие этого комплекта винтовых пружин 13b сжатия начинается только при больших углах поворота, и тем самым образуется вторая демпфирующая ступень основного демпфера колебаний. Между фланцем 8 и дисковой деталью 5 расположена фрикционная управляющая деталь 23, которая имеет выемки 23а (фиг.1) для размещения комплекта винтовых пружин 13b сжатия (фиг.1) и в этих выемках 23а - аксиально направленные обкладки 23b (фиг.1а), которые сцепляются с фланцем 8 и при повороте фланца 8 на угол поворота, который активирует вторую ступень основного демпфера колебаний, увлекают за собой фрикционную управляющую деталь 23, за счет чего между фрикционной управляющей деталью 23 и расположенным на фланце 8 фрикционным диском 34 возникает фрикционное зацепление, которое действует только во второй ступени основного демпфера колебаний. Кроме того, фрикционная управляющая деталь 23 имеет проходящие в осевом направлении обкладки 24 для размещения тарельчатой пружины 25, которая опирается на другое, закрепленное на дисковой детали 7 фрикционное кольцо 28 и тем самым определяет фрикционное зацепление с фрикционными дисками 28 и 26. Поворот основного демпфера 3 колебаний ограничивается упором распорных пальцев 6, которые соединяют друг с другом обе дисковые детали 5 и 7, в концевые контуры выемок 17 фланца 8, в которые они входят в осевом направлении.

Предварительный демпфер 2 колебаний расположен в осевом направлении между фланцем 8 и дисковой деталью 7. Изготовленная из пластмассы предпочтительно с помощью литья под давлением входная деталь 18 соединена с фланцем 8 с возможностью поворота вместе с ним с помощью аксиально входящих в углы выемок 19 фланца 8 цапф 26. Изготовленная из пластмассы предпочтительно с помощью литья под давлением выходная деталь 19 предварительного демпфера 2 колебаний с помощью внутреннего зубчатого зацепления 19а соединена с возможностью поворота с наружным зубчатым зацеплением 10 втулки 11, за счет чего с помощью зазора между боковыми поверхностями зубьев внутреннего зубчатого зацепления 9 фланца 8 и наружного зубчатого зацепления 10 втулки 11 обеспечивается возможность относительного поворота между выходной деталью 19 и входной деталью 18 в зоне действия предварительного демпфера 2 колебаний против действия винтовых пружин 27 сжатия, расположенных в окнообразных выемках 21, 22 в выходной детали 19 и входной детали 18. Предусмотренные для воздействия на винтовые пружины 27 сжатия выемки 22 выходной детали 19 распределены попеременно двумя группами на окружности постоянного диаметра предварительного демпфера 2 колебаний, причем расположенные на одной окружности выемки одной группы выполнены длиннее в направлении окружности, чем выемки другой группы, за счет чего на расположенные в этой группе винтовые пружины 27 сжатия происходит воздействие только при больших относительных поворотах и тем самым образуется вторая ступень предварительного демпфера колебаний. Принадлежащие к этой группе винтовые пружины 27 сжатия одновременно имеют предпочтительно большую жесткость.

Фрикционное устройство демпфера 1 крутильных колебаний складывается из следующего: основное трение основного демпфера 3 колебаний происходит за счет фрикционного сцепления фрикционного управляющего диска 23 и дисковой детали 5 с соединенным с ней с возможностью поворота с помощью полых цапф 36а фрикционного диска 36, причем фрикционное сцепление происходит во всей зоне действия основного демпфера 3 колебаний, и пружина 29, опирающаяся на фрикционное кольцо 28 и на входную деталь 18 предварительного демпфера 2 колебаний, который в свою очередь опирается на фланец 8, определяет момент сил трения. Момент сил трения уже упомянутого выше, действующего во второй ступени основного демпфера колебаний фрикционного диска 34 между фрикционной управляющей деталью 23 и дисковой деталью 5, также определяется тарельчатой пружиной 30, опирающейся на фрикционную управляющую деталь 23. К этому прибавляется возникающий на фрикционном диске 28, действующий во всей зоне действия основного демпфера 3 колебаний момент сил трения, который определяется тарельчатой пружиной 29, которая опирается на выполненную в виде фрикционного кольца входную деталь 18 предварительного демпфера 2 колебаний. После израсходования угла свободного хода, который образует пружина 29 при сцеплении ее внутреннего зубчатого зацепления 39 с наружным зубчатым зацеплением 10 втулки 11, трение становится действенным также в предварительном демпфере 2 колебаний, что приводит к задержанному фрикционному скачку в предварительном демпфере 2 колебаний. Основное трение предварительного демпфера колебаний происходит на фрикционном диске 32, который примыкает к внутреннему периметру фрикционного диска 36, и с помощью опирающейся на дисковую деталь 5 снабженной зубчатым наружным профилем тарельчатой пружины 33, причем одна часть выполненных радиально более длинными зубьев, с одной стороны, входит в выемки 37 дисковой детали 5 и за счет этого обеспечивает прочность на скручивание пружин, и, с другой стороны, остальная часть более коротких зубьев входит в выемки 38 фрикционного диска 36, нажимает на втулку 11, которая в свою очередь с помощью конуса 31 опирается на дисковую деталь 7.

Снабженный для геометрического замыкания с наружным зубчатым зацеплением 10 втулки 11 выемками 31а конус 31 служит для центрирования дисковой детали 7 на дисковой детали 5 и определяет силу трения на фрикционных дисках 34 и 36.

На фиг.1а показана на виде сбоку часть демпфера 1 крутильных колебаний согласно изобретению, причем для обеспечения наглядности не изображен предварительный демпфер колебаний, а расположенные под дисковой деталью 7 части изображены пунктирными линиями. Описанные выше части представляют собой следующие части: первая дисковая деталь 5 с фрикционными обкладками 4, снабженными канавками 4а, жестко соединена распорными пальцами 6 со второй дисковой деталью 7, между ними находятся, начиная снизу, фрикционная управляющая деталь 23 с ее обеими группами обкладок 23b и 24, а также выемки 23а для второго комплекта винтовых пружин 13b сжатия, которые входят также в выемки 14b, 15b обеих дисковых деталей 5, 7. Первый комплект пружин с винтовыми пружинами 13а сжатия расположен в выемках 14а, 15а обеих дисковых деталей 5, 7. Фланец 8 со своими выемками 16а, 16b для обоих комплектов винтовых пружин 13а, 13b сжатия выполняет в ограниченном с помощью выемок 17 и распорных пальцев 6 угле поворота основного демпфера 3 колебаний функцию управления комплектами пружин 13а, 13b, причем выемки 16b имеют больший размер, чем длина винтовых пружин 13b сжатия, за счет чего захват пружин 13b происходит только при большем угле поворота и тем самым образуется вторая ступень основного демпфера колебаний.

Для более подробного описания предварительного демпфера 2 колебаний с окружающими его деталями на фиг.2 показана часть изображения по фиг.1. Пружина 29 согласно изобретению натянута между фрикционным кольцом 28 и входной деталью 18 предварительного демпфера 2 колебаний. Внутренний периметр пружины 29 выполнен в виде внутреннего профиля, предпочтительно в виде внутреннего зубчатого зацепления 39, которое сцепляется с наружным профилем, предпочтительно с наружным зубчатым зацеплением 10 втулки 11 и имеет в направлении периметра зазор между боковыми поверхностями зубьев, который обеспечивает относительное кручение между втулкой 11 и пружиной 29. Зазор между боковыми поверхностями зубьев выбран так, что угол поворота меньше зоны действия предварительного демпфера 2 колебаний, так что при больших углах поворота предварительного демпфера колебаний трение, возникающее за счет поверхностей 40а (фиг.4) трения между пружиной 29 и входной деталью 18 предварительного демпфера колебаний, с одной стороны, и между пружиной 29 и фрикционным кольцом 28, с другой стороны, после израсходования возникающего между зубчатыми зацеплениями 10, 39 угла свободного хода, воздействует на предварительный демпфер колебаний и создает фрикционный скачок, причем перед израсходованием угла свободного хода пружина перемещается на входной детали 18 без создания моментов сил трения.

На внешнем периметре пружина 29 имеет равномерно распределенные язычки 41 с примерно полукруглыми выемками 41а (фиг.4), в которые входят выступающие в осевом направлении цапфы 42 входной детали 18 с зазором, который не препятствует возможности поворота пружины в предусмотренном угле свободного хода, однако помогают при монтаже. Входная деталь 18 на поверхности 40а трения (фиг.4) с пружиной 29 выполнена в виде округленного возвышения 40, так что пружина 29 прилегает с возможно меньшим углом β и тем самым оптимизируется поверхность 40а (фиг.4) трения.

Фрикционное кольцо 28 образует с пружиной 29 поверхность 43 трения выступающего кольца 46, причем поверхность трения понижается в направлении внутреннего диаметра кольца для обеспечения малого угла β прилегания. К внутреннему периметру фрикционного кольца 28, которое с помощью выступающих в осевом направлении полых цапф 45 жестко зажато в выемках 44 дисковой детали 7, примыкает тарельчатая пружина 30 с расположенными по периметру, выступающими наружу обкладками 25а (фиг.1а), которая с помощью этих обкладок 25а опирается на обкладки 24 фрикционной управляющей части 23 (фиг.1) по поверхности 28а трения и создает действующий на основной демпфер 3 колебаний момент сил трения.

Другой вариант выполнения показан на фиг.3 в виде продольного разреза. Демпфер 101 крутильных колебаний, согласно изобретению аналогичный демпферу 1 крутильных колебаний, имеет втулку 111 с укороченным в осевом направлении наружным зубчатым зацеплением 110, с которым сцепляется с геометрическим замыканием конус 131 в качестве второй части втулки с помощью осевого зубчатого зацепления. Кроме того, на конусе 131 предусмотрено предпочтительно не одинаковое с наружным зубчатым зацеплением 110 втулки 111 наружное зубчатое зацепление 131а, с которым сцепляется пружина 129 с помощью внутреннего зубчатого зацепления 139 с образованием необходимого для задержанного трения зазора между боковыми поверхностями зубьев, за счет чего отпадает необходимость согласования пружины 129 с втулкой 111, и при различных требованиях к системе задержанного трения относительно изменяющегося угла свободного хода необходимо изменять только конус 131.

Другой вариант выполнения относится к фрикционному кольцу 128, выступающее кольцо 146 которого имеет плоскую кольцевую поверхность 143, причем поверхность трения между кольцом 146 и пружиной 129 оптимизирована в том смысле, что на пружине 129 в зоне контактной поверхности с кольцом 146 круговой перегиб 129а согласован с ходом поверхности 143 трения.

На фиг.4 показана втулка 11 с внутренним зубчатым зацеплением 12, которое сцепляется с наружным зубчатым зацеплением не изображенного первичного вала коробки передач, и наружным зубчатым зацеплением 10, которое с зазором 10а между боковыми поверхностями зубьев сцепляется с внутренним зубчатым зацеплением пружины 29, причем за счет расположенного в направлении периметра зазора 10а между боковыми поверхностями зубьев, равного предпочтительно ±2,5°, фрикционный скачок регулируется моментом сил трения, возникающим на поверхностях 40а трения между пружиной 29 и входной деталью 18 предварительного демпфера 2 колебаний, с одной стороны, и между пружиной 29 и фрикционным кольцом 28, 128 (фиг.1, 2, соответственно фиг.3), с другой стороны, причем величина момента сил трения определяется действующей в осевом направлении жесткостью пружины 29.

Пружина 29 на своем аксиальном периметре имеет радиально проходящие язычки 41, в примерно полукруглых выемках 41а которых размещены цапфы 42, которые снабжены проходящим в осевом направлении средним отверстием 42а, причем сохраняется необходимый для беспрепятственного возникновения фрикционного скачка зазор между язычками 41 и цапфами 42. В противоположном кручению направлении цапфы 42 могут служить в качестве упоров.

Язычки 41 на их наружной стороне расширены, за счет чего создается дополнительная поверхность трения, которая оптимизируется за счет выполнения с округленным возвышением 40 входной детали 18 предварительного демпфера 2 колебаний относительно угла β прилегания пружины 29 к входной детали 18.

Крепление предварительного демпфера 2 колебаний, который здесь изображен без выходной детали 19 и винтовых пружин 27 сжатия, на фланце 8 осуществляется с помощью проходящих в осевом направлении в углах 26а с противоположной виду стороны цапф 26, которые зафиксированы в окнообразных выемках 16а, 16b фланца 8 (фиг.1).

Продленные в осевом направлении вниз кромки 26с выемок 26b входной детали 18 предварительного демпфера 2 колебаний образуют при этом геометрическое замыкание с окнообразными выемками 16а, 16b фланца.

На фиг.5 показан теоретический ход изменения крутящего момента в зависимости от угла кручения. Ход изменения крутящего момента при малых углах кручения в направлении стороны тяги, т.е. в направлении, в котором приводной агрегат закручивает демпфер крутильных колебаний при еще неподвижном первичном вале коробки передач, в данном примере выполнения до примерно 9°, определяется демпфирующими свойствами двухступенчатого предварительного демпфера 2 колебаний (фиг.6а). Первая ступень основного демпфера 3 колебаний начинает действовать после израсходования угла свободного хода между наружным зубчатым зацеплением 10 втулки 11 и внутренним зубчатым зацеплением 9 фланца 8. Вторая ступень основного демпфера колебаний начинает действовать после израсходования свободных пространств выемок 16b фланца 8 при угле кручения 16°. Увеличение крутящего момента больше удвоения крутящего момента первой ступени основного демпфера колебаний, поскольку винтовые пружины 13b сжатия второй ступени основного демпфера колебаний имеют большую жесткость по сравнению с винтовыми пружинами 13а сжатия первой ступени. При угле кручения, равном примерно 20,5° в данном примере выполнения, выемка 17 фланца 8 упирается в распорные пальцы 6, которые соединяют друг с другом дисковые детали 5, 7, за счет чего прекращается действие ступени основного демпфера колебаний.

В направлении стороны толкания угол свободного хода предварительного демпфера 2 колебаний ограничен углом кручения 2,5°, так что первая ступень основного демпфера колебаний начинает действовать с этого угла кручения. Начало действия и упор второй ступени основного демпфера колебаний ограничены углами кручения 12,5°, соответственно, 14°.

На фиг.6а показана в увеличенном масштабе часть графика по фиг.5 для лучшего отображения крутящего момента предварительного демпфера 2 колебаний в зависимости от угла кручения. В направлении тяги (правая часть графика) первая ступень с1 предварительного демпфера колебаний действует при углах кручения до 6°. При больших углах кручения свободное пространство выемок 22 выходной детали 19 предварительного демпфера 2 колебаний израсходовано и активируется вторая ступень с2 предварительного демпфера колебаний до угла 9°, при котором израсходован угол свободного хода между наружным зубчатым зацеплением 10 втулки 11 и внутренним зубчатым зацеплением 9 фланца 8 и начинает действовать устройство основного демпфера колебаний. Принцип действия предварительного демпфера колебаний в данном примере выполнения является последовательным, т.е. пружинное напряжение предварительного демпфера 2 колебаний во время действия основного демпфера 3 колебаний сохраняется. Предварительный демпфер 2 колебаний в режиме толкания имеет ограниченную возможность поворота, а именно угол кручения 2,5°, причем активируется только первая ступень предварительного демпфера колебаний.

На фиг.6b показан ход изменения крутящего момента М варианта выполнения согласно изобретению предварительного демпфера 2 колебаний в зависимости от угла α кручения с учетом определяемого фрикционным устройством гистерезиса H1. При этом сплошными линиями со стрелками показан ход изменения крутящего момента в направлении стрелки при совершенном повороте предварительного демпфера 2 колебаний с переменой угла кручения, пунктирными линиями ход кривой крутящего момента без фрикционного скачка и штрихпунктирными линиями - свободное от гистерезиса среднее значение крутящего момента без учета фрикционного скачка.

Начиная с угла α кручения, при котором в режиме толкания предварительный демпфер колебаний стоит у упора и активной является только первая ступень предварительного демпфера колебаний, относящийся к стороне тяги крутящий момент М уменьшается до угла кручения 0°, точки перехода через ноль первой ступени предварительного демпфера колебаний. Затем крутящий момент М постепенно увеличивается в зависимости от жесткости пружин и основного трения первой ступени предварительного демпфера колебаний, пока не будет израсходован угол FW свободного хода между внутренним зубчатым зацеплением 39 пружины 29 и внешним зубчатым зацеплением 10 втулки 11. Затем пружина 29 увлекается втулкой 11 и создает за счет относительного поворота момент сил трения на контактных поверхностях с фрикционным кольцом 28 и входной деталью 18 предварительного демпфера 2 колебаний, за счет чего возникает показанный при угле FW кручения фрикционный скачок R1. Дополнительный момент сил трения накладывается на момент сил трения первой ступени предварительного демпфера колебаний, пока дополнительным моментом сил трения не активируется вторая ступень, например с2 (фиг.6а), предварительного демпфера колебаний при угле кручения 6°. Из подъема этого отрезка кривой следует, что винтовые пружины сжатия первой ступени предварительного демпфера колебаний имеют меньшую жесткость, чем винтовые пружины сжатия второй ступени предварительного демпфера колебаний. В конце А зоны действия предварительного демпфера 2 колебаний в направлении тяги происходит реверсирование угла кручения, причем гистерезис H1 проявляется в противоположном направлении и пропадает момент сил трения фрикционного скачка R1, так как в этом случае снова имеется относительный поворот пружины 29 по отношению втулки 11 за счет измененного направления поворота с помощью угла свободного хода относительно втулки 11. При угле обратного поворота 3 по отношению к примеру выполнения на фиг.6а снова дезактивируется вторая ступень предварительного демпфера колебаний и момент М сил трения падает до уменьшенного на гистерезис H1 значения первой ступени демпфера при полном отклонении. Дальнейшее уменьшение угла кручения α приводит к появлению угла свободного хода между пружиной 29 и втулкой 11 в противоположном направлении и появляется фрикционный скачок R1 аналогично повороту в положительном направлении, причем при обоих направлениях вращения наблюдается угловое смещение, которое обусловлено неравномерностью зон действия в режиме тяги и толкания предварительного демпфера 2 колебаний (фиг.6а). При уменьшении угла кручения первая ступень предварительного демпфера колебаний проходит через ноль и создается отрицательный момент М сил трения до конца В направления толкания.

На фиг.7 показана часть примера выполнения с демпфером 201 крутильных колебаний, в котором входные детали 205, 207 напряжены относительно друг друга с помощью тарельчатой пружины 233 при промежуточном расположении в осевом направлении конуса 231, который опирается в осевом направлении на радиально выступающее плечо 211a втулки 211, причем за счет осевой жесткости тарельчатой пружины 233 обеспечивается центрирование дисковой детали 207 на конусе 231. Для оптимизации центрирования дисковой детали 207 на конусе 231 угол α наклона конуса 231 и дисковой детали 207 в зоне 207а контактной поверхности с конусом устанавливают 0°<α<45°, предпочтительно 25°<α<35°. При относительном повороте между втулкой 211 и дисковыми деталями 205, 207 на конусе 231 возникает момент сил трения, который зависит от угла α наклона контактирующих поверхностей трения, жесткости тарельчатой пружины 233 и величинами трения скрученных относительно друг друга деталей. При этом фрикционное сцепление между зоной 207а и конусом 231 может происходить на контактной поверхности 231a и/или предпочтительно между конусом 231 и опорой 219 аккумулятора энергии 219 предварительного демпфера колебаний на контактной поверхности 231b, причем между обеими деталями 231, 219 может быть предусмотрена фрикционная пластина. Воздействие со стороны отбора мощности или нагрузка аккумуляторов 227 энергии происходит с помощью сцепляющейся с аккумулятором 227 энергии на стороне дисковой детали 205 управляющей пластины 227а, которая входит в зубчатое зацепление 219а втулки 211.

На фиг.8 показан другой вариант выполнения, аналогичный примеру выполнения по фиг.7, части, относящейся к конусу 331 с углом наклона 0°<α<45°, предпочтительно 25°<α<35° и фрикционным контактом с зубчатым зацеплением 219а втулки с образованием поверхности 331b трения, которая образует момент сил трения при относительном повороте радиально снаружи соединенных друг с другом в осевом направлении дисковых деталей 305, 307 по отношению к втулке 311. При этом обе дисковые детали 305, 307 при осевом промежуточном расположении конуса 331 на одной стороне и упорного кольца 332 на другой стороне напряжены относительно втулки 311 с помощью действующей в осевом направлении тарельчатой пружины 333, которая опирается на дисковую деталь 305 и на упорное кольцо 332.

На фиг.9 показан модифицированный пример выполнения демпфера 1 крутильных колебаний по фиг.1. Показанный на фиг.9 в частичном разрезе демпфер 401 крутильных колебаний имеет в зоне предварительного демпфера 402 колебаний фрикционное устройство 428, которое выполнено так, что тарельчатая пружина 433 сама не выполняет функцию трения, а только лишь функцию натяжения фрикционного управляющего диска 429 относительно конуса 431, с одной стороны, и относительно фланца 408, с другой стороны. Таким образом, осуществляется двухступенчатое выполнение фрикционного устройства 438.

Первая ступень определяется осевым натяжением обеих радиально снаружи соединенных друг с другом дисковых деталей 405, 407 при промежуточном расположении в осевом направлении конуса 431 относительно втулки 411 с помощью тарельчатой пружины 488. За счет предварительного натяжения дисковых деталей 405, 407 при относительном повороте втулки 411 по отношению к дисковым деталям 405, 407 в качестве первой ступени трения возникает фрикционное сцепление на контактной поверхности 43la между конусом 431 и дисковой деталью 407, причем при соответствующем выполнении соотношений трения, фрикционное сцепление, согласно фиг.7 и 8, может быть смещено в зону 43lb контакта между втулкой 411 и конусом 431, например, с помощью выбора угла а наклона контактной поверхности 431с более крутым, причем на этом месте понижается момент сил трения и улучшается центрирование дисковых деталей 405, 407 на конусе 431.

Вторая ступень трения осуществляется при относительном повороте фланца 406 по отношению к фрикционному управляющему диску 429, т.е. в зоне работы предварительного демпфера 402 колебаний, причем момент сил трения образуется на поверхности 429а контакта фрикционного управляющего диска 429 с фланцем 408 и фрикционный управляющий диск 429 подвешен в выходной детали 419 и с помощью зазора кручения между обеими деталями 429, 419 может создаваться задержанное трение.

Для предотвращения перемещения тарельчатой пружины 433 относительно конуса 431 соответственно фрикционного управляющего диска 429 на их внутреннем и внешнем периметрах предусмотрены радиально расширенные укосины 433а, 433b, которые с выступающими в осевом направлении кулачками 431d конуса 431 и выемками 429b фрикционного управляющего диска 429 образуют соответствующие соединения, обеспечивающие их одновременное кручение. В этом примере выполнения тарельчатая пружина 433 вызывает дополнительно к действию тарельчатой пружины 488 повышенное натяжение конуса 431 с дисковой деталью 407, за счет чего обеспечивается, в частности, при смещении блока привода и коробки передач улучшенное натяжение и тем самым лучшее центрирование дисковой детали на конусе и более контролируемое фрикционное сцепление.

Поданная вместе с заявкой формула изобретения предлагается для получения дальнейшей патентной защиты. Заявитель оставляет за собой право претендовать на другие, раскрытые только в описании и/или на чертежах, признаки.

Используемые в зависимых пунктах формулы изобретения ссылки указывают на дальнейшее развитие предмета основного пункта формулы изобретения за счет признаков соответствующего зависимого пункта; их не следует понимать как отказ от получения самостоятельной, предметной защиты на признаки содержащего ссылку зависимого пункта формулы изобретения.

Однако предметы этих зависимых пунктов формулы изобретения образуют также самостоятельные изобретения, которые имеют выполнение, независимое от предметов предшествующих зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение также не ограничивается примерами выполнения, приведенными в описании. Напротив, в рамках изобретения возможны многочисленные изменения и модификации, в частности, такие варианты, элементы и комбинации и/или материалы, которые, например, за счет комбинирования или модификации отдельных признаков, соответственно элементов или стадий способа, описанных в общем описании, в описании примеров выполнения, а также в формуле изобретения и содержащихся в чертежах, имеют изобретательский уровень, и за счет комбинируемых признаков приводят к новому предмету или к новым стадиям способа, соответственно последовательностям стадий способа, даже если они относятся к способам изготовления, испытания или эксплуатации.

Claims (39)

1. Демпфер крутильных колебаний, в частности, для дисков сцепления автомобилей, содержащий по меньшей мере один действующий в заданном диапазоне углов предварительный демпфер колебаний, имеющий аккумулятор энергии меньшей жесткости, и по меньшей мере один действующий в заданном диапазоне углов основной демпфер колебаний, имеющий аккумулятор энергии большей жесткости, причем аккумуляторы энергии действуют между соответствующими входными и выходными деталями предварительного и основного демпферов колебаний, и выходная деталь демпфера крутильных колебаний является втулкой, которая снабжена внутренним профилем для установки на вал коробки передач и на которой установлен образующий выходную деталь основного демпфера колебаний фланец с внутренним профилем, причем внутренний профиль находится в зацеплении с наружным профилем втулки и с помощью этого профиля фланец основного демпфера колебаний имеет возможность совершать ограниченные повороты относительно втулки, а также по меньшей мере одну дисковую деталь, которая образует входную деталь основного демпфера колебаний и на которой размещены фрикционные обкладки, по меньшей мере одно фрикционное устройство и воздействующую по меньшей мере на часть фрикционного устройства и определяющую фрикционное сцепление пружину, которая сцеплена с наружным профилем втулки.

2. Демпфер крутильных колебаний по п.1, отличающийся тем, что втулка состоит из двух частей.

3. Демпфер крутильных колебаний по п.1 и/или 2, отличающийся тем, что пружина и втулка установлены таким образом, что между ними предусмотрен образующий угол свободного хода относительный поворот.

4. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что относительный поворот между пружиной и втулкой происходит в части диапазона углов действия аккумуляторов энергии предварительного демпфера колебаний.

5. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что относительный поворот между пружиной и втулкой вызывает задержку определяемого пружиной фрикционного сцепления на угол ∝ свободного хода.

6. Демпфер крутильных колебаний по п.5, отличающийся тем, что угол ∝ свободного хода находится в диапазоне от ±2 до ±3° и составляет предпочтительно ±2,5°.

7. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что пружина имеет внутренний профиль, дополняющий наружный профиль втулки.

8. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что наружный профиль втулки и внутренний профиль пружины образуют зубчатое зацепление, которое допускает угол ∝ свободного хода.

9. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что выходная деталь предварительного демпфера колебаний соединена с втулкой с возможностью вращения вместе с ней.

10. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что входная деталь предварительного демпфера колебаний выполнена в виде фрикционного устройства.

11. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что пружина натянута между входной деталью предварительного демпфера колебаний и дисковой деталью и/или жестко соединенной с ней деталью.

12. Демпфер крутильных колебаний по п.11, отличающийся тем, что жестко соединенная с дисковой деталью деталь является второй дисковой деталью, расположенной на расстоянии с помощью распорных пальцев.

13. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.11 и 12, отличающийся тем, что деталь является фрикционным кольцом, закрепленным на второй дисковой детали.

14. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что пружина имеет наружный профиль с по меньшей мере одним язычком, направленным радиально наружу.

15. Демпфер крутильных колебаний по п.14, отличающийся тем, что язычок радиально снаружи имеют приблизительно полукруглую выемку.

16. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.14 и 15, отличающийся тем, что язычок выполнен расширяющимся в направлении радиальной наружной стороны.

17. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что входная деталь предварительного демпфера колебаний на обращенной к пружине осевой стороне в зоне поверхности контакта между входной деталью и натянутой с углом прилегания пружиной имеет округленный выступ.

18. Демпфер крутильных колебаний по п.17, отличающийся тем, что округленный выступ имеет такой угол подъема, что угол β прилегания пружины примерно равен нулю.

19. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-18, отличающийся тем, что входная деталь предварительного демпфера колебаний на обращенной к пружине осевой стороне имеет по меньшей мере одну проходящую в осевом направлении цапфу.

20. Демпфер крутильных колебаний по п.19, отличающийся тем, что количество цапф соответствует количеству выемок в язычках на наружном периметре пружины.

21. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.19 и 20, отличающийся тем, что цапфа выполнена с возможностью входить с зазором в выемки язычков.

22. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.13-21, отличающийся тем, что фрикционное кольцо выполнено с возможностью по меньшей мере одной выступающей в осевом направлении цапфой устанавливаться в предусмотренное в дисковой детали отверстие.

23. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.13-22, отличающийся тем, что фрикционное кольцо имеет расположенное на наружном периметре выступающее в осевом направлении в сторону пружины, образующее осевую кольцевую поверхность кольцо.

24. Демпфер крутильных колебаний по п.23, отличающийся тем, что образующаяся кольцевая поверхность скошена в направлении ее внутреннего диаметра.

25. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.23-24, отличающийся тем, что за счет скошенной кольцевой поверхности образуется угол γ фаски, так что угол β прилегания пружины к фрикционному кольцу приблизительно равен нулю.

26. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.13-25, отличающийся тем, что фрикционное кольцо образует по меньшей мере часть фрикционного устройства предварительного и основного демпферов колебаний.

27. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.23-26, отличающийся тем, что снаружи внешнего периметра выступающего кольца фрикционного кольца расположена другая тарельчатая пружина, принадлежащая к фрикционному устройству основного демпфера колебаний.

28. Демпфер крутильных колебаний по п.27, отличающийся тем, что тарельчатая пружина опирается на ориентированные в осевом направлении обкладки фрикционной детали управления, управляющей частью фрикционного устройства основного демпфера колебаний.

29. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-28, отличающийся тем, что фрикционная деталь управления выполнена с возможностью воздействия на вторую ступень фрикционного устройства основного демпфера колебаний.

30. Демпфер крутильных колебаний по п.27, отличающийся тем, что тарельчатая пружина в осевом направлении опирается на радиально внутреннюю, не выступающую кольцевую поверхность фрикционного кольца.

31. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.1-30, отличающийся тем, что входная деталь предварительного демпфера колебаний пригнана в окна, предусмотренные во входной детали основного демпфера колебаний для размещения аккумуляторов энергии.

32. Демпфер крутильных колебаний по п.31, отличающийся тем, что пригонка производится с помощью предусмотренных осевых цапф, входящих с геометрическим замыканием в оба радиальных внутренних угла окон во входной детали предварительного демпфера колебаний.

33. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.12-32, отличающийся тем, что предварительный демпфер колебаний расположен в осевом направлении между дисковыми деталями.

34. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.12-33, отличающийся тем, что наружный профиль втулки продолжается во второй части втулки, а пружина выполнена с возможностью входить в зацепление своим внутренним профилем с наружным профилем конуса, установленного для центрирования одной дисковой детали на другой дисковой детали.

35. Демпфер крутильных колебаний по п.34, отличающийся тем, что наружный профиль втулки отличается от наружного профиля конуса.

36. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.12-35, отличающийся тем, что обе дисковые детали при промежуточном расположении в осевом направлении конуса напряжены относительно втулки с помощью действующего в осевом направлении аккумулятора энергии.

37. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.34-36, отличающийся тем, что коническая поверхность конуса с углом α наклона образует поверхность контакта с одной из обеих дисковых деталей.

38. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.34-37, отличающийся тем, что дисковая деталь центрирована на конусе.

39. Демпфер крутильных колебаний по любому из пп.37 и 38, отличающийся тем, что угол α наклона предусмотрен в диапазоне 0°<α<45°, предпочтительно 25°<α<35°.

Images