CN101349318B - 扭转振动减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扭转振动减振器，具有两个可彼此相对扭转的元件，其中，这些元件与至少一个能量储存器这样相连接，使得该能量储存器在这两个元件之间起到弹簧作用。本发明涉及还一种有弹性的能量储存器，具有至少一个绕轴线延伸的盘形的环状基体，所述盘形的环状基体关于该轴线具有一个外部边缘和一个内部边缘。

Description

扭转振动减振器

技术领域

本发明涉及一种能量储存器以及一种装备有这种能量储存器的扭转振动减振器。这种扭转振动减振器具有一个输入件和一个输出件，该输入件和该输出件可转动地彼此相对定位并且可抵抗能量储存器和必要时迟滞装置的作用彼此相对扭转。

背景技术

在迄今尤其是在汽车制造中使用的扭转振动减振器中通常使用所谓的螺旋压簧作为能量储存器。在例如已由DE 37 21 710 C2公知的所谓双质量飞轮中使用弓形弹簧，这些弓形弹簧的圈在离心力作用下摩擦地支撑在一个构件上。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种能量储存器，该能量储存器尤其是可与扭转振动减振器相联系来使用。根据本发明的能量储存器在此应具有良好的能量储存能力并且具有大多与离心力无关的弹性或弹力。因此通过使用根据本发明的能量储存器即使在转速高时也应可实现通过该能量储存器相耦合的构件实际上无迟滞地或无摩擦地扭转。如果在扭转振动减振器内部需要迟滞或摩擦阻尼，则该迟滞或摩擦阻尼有目的地通过相应措施或手段带入到系统中。因此应避免：如在上述背景技术中那样，能量储存器在系统中被迫产生与转速相关的阻尼或迟滞。

根据本发明，这借助于有弹性的能量储存器来实现，该能量储存器具有至少一个绕轴线延伸的盘形的环状基体，所述盘形的环状基体关于轴线具有一个外部边缘和一个内部边缘，其中，环状基体的这些边缘中的至少一个与至少在径向方向上延伸的拉条和/或压条相连接，这些拉条和/或压条可以以它们的背离环状基体的区域与一个可相对于环状基体扭转的构件相连接，确切地说这样相连接，使得由于环状基体与可与这些条相连接的构件之间的扭转而可将拉力和/或压力引入到环状基体中，这些拉力和/或压力引起优选环状基体的直径变化形式的弹性变形。通过借助于这些条在径向上引入到环状基体中的力，基体弹性地在直径减小或直径增大的意义上变形，使得基于由此带入到基体中的拉应力和/或压应力而可储存能量。环状基体的平均直径变化在此可处于0.1至1mm的数量级内，其中，对于有些应用情况，更大的直径变化也是有意义或可能的。环状基体的可能的弹性的直径变化与环状基体的尺寸相关并且与这种基体的外直径与内直径之间的直径比例相关。另一个参数是构成这种环状基体的材料的厚度，该材料优选是弹簧钢。

根据本发明，还提出了一种扭转振动减振器，该扭转振动减振器具有两个可彼此相对扭转的元件，其中，这些元件与至少一个能量储存器这样相连接，使得该能量储存器在这两个元件之间起到弹簧作用。

通过在环状基体中加工凹槽或切口的特殊形状可影响该环状基体的弹簧特性。凹槽或切口在此优选均匀地分布在环状基体的圆周上。切口或凹槽在此可具有相对于这些条在周向上确定的定位。

与至少一个环状基体相连接的拉条可用有利的方式至少近似地在径向上延伸并且在圆周方向上至少基本上均匀地分布。

特别有利的可以是，根据本发明的有弹簧的能量储存器具有一个径向外部的环状基体和一个较小的径向内部的环状基体，这些环状基体通过这些条彼此相连接。这些条与所述至少一个环状基体之间的连接优选这样构造，使得这些条可相对于环状基体摆动。在长度上观察，这些条又可在彼此相耦合的构件扭转时具有确定的弯曲线。

这些条可用有利的方式与所述至少一个环状基体构造成一体。根据本发明的能量储存器优选用弹簧钢板制造。用于制造的板材在此可具有0.5至3mm的数量级内的厚度。对于有些应用情况符合目的的也可以是，材料厚度更小或更大。

为了制造根据本发明的能量储存器的轮廓特别适用高能的束切割方法，例如激光束切割，或液体射流切割，例如水射流切割。

如已经提及的那样，根据本发明构造的能量储存器尤其是可与扭转振动减振器相联系来使用，这种扭转振动减振器具有至少两个可彼此相对扭转的元件。

为了增大这两个元件之间可能的扭转角度，根据本发明构造的多个能量储存器可串联连接。为了构成一个能量储存器构件，用薄的板材制造的多个盘形的能量储存器也可相互叠置并且这样相连接，使得这些能量储存器并行起作用，即这些能量储存器的作用彼此相加。

为了构成扭转振动减振器，特别符合目的的是，设置在两个可彼此相对扭转的元件之间的至少两个盘形的能量储存器具有一个径向外部的环状基体和一个径向内部的环状基体，这些环状基体通过一些拉条彼此相连接，其中，盘形的能量储存器通过它们的外部的环状基体或内部的环状基体彼此相连接并且串联地在两个可彼此相对扭转的元件之间起作用。

特别有利的可以是，设置有多个串联地起作用的盘形的能量储存器，其中，在扭转振动减振器的旋转轴线的方向上观察，这些前后相接的盘形的能量储存器彼此这样相连接，使得在轴向上设置在两个盘形的能量储存器之间的第三能量储存器以其径向外部的环状基体与这两个盘形的能量储存器中的一个转动耦合并且以其径向内部的环状基体与这两个盘形的能量储存器中的另一个转动耦合。

各个能量储存器之间的耦合或连接在此可通过形状锁合例如铆接连接装置或借助于材料锁合例如焊接连接来进行。

特别有利的是，根据本发明构造的扭转振动减振器可以是一个双质量飞轮的组成部分或构成一个双质量飞轮。

有利的是，该有弹性的能量储存器由弹簧钢构成。

有利的是，该有弹性的能量储存器用板材成形出。

附图说明

从下面的说明中得到根据本发明构造的有弹性的能量储存器或装备有该能量储存器的扭转振动减振器的其它特征或符合目的的进一步构型以及功能上和制造技术上的优点。附图表示：

图1根据本发明构造的扭转振动减振器的示意性剖面，

图2根据本发明的能量储存器的功能原理，

图3至图5能量储存器的构型可能性，

图6一个减振器的可借助于根据本发明构造的能量储存器实现的弹簧特性曲线。

具体实施方式

图1中以半剖面示出的扭转振动减振器1构成一个所谓的双质量飞轮2，该双质量飞轮至少具有一个输入件3和一个输出件4。输入件3和输出件4可抵抗盘状或板状的能量储存器5的作用彼此相对扭转。虽然在输入件3与输出件4之间可仅设置一个板状的能量储存器5，但在所示实施例中在轴向上前后相接地或在轴向上叠置地设置有多个这样的能量储存器5。

在所示实施例中，输入件3通过两个盘形的板件6构成，这些板件在径向内部可借助于一些固定装置如螺钉7与发动机的输出轴8在驱动方面相耦合。在径向外部，输入件3与至少一个盘形的能量储存器5a无相对转动地相连接。这例如可借助于一些铆接连接装置9来进行。此外，在径向外部，输入件3承载着一个飞轮齿圈10，在此对该飞轮齿圈这样确定尺寸，使得该飞轮齿圈构成一个附加惯性质量11。各个盘形的能量储存器5a或5可具有如图3至图5中所示的构型。在所示实施例中，输出件4构成一个所谓的次级质量，该次级质量构成一个摩擦面4a，该摩擦面与离合器盘的至少一个摩擦片衬共同作用。此外，构造成次级质量的输出件4接收一个摩擦离合器12，该摩擦离合器用虚线示出。但根据本发明构造的能量储存器可完全普遍地在扭转振动减振器中使用，这种扭转振动减振器具有至少两个可彼此相对扭转的构件，例如在离合器盘中以及在带减振器中也是这种情况。

从图3至图5中可看出，根据本发明构造的可构成根据图1的能量储存器5的能量储存器20、30、40各具有至少一个绕轴线21、31、41延伸的盘形的环状基体22、32、42，所述盘形的环状基体关于相应的轴线21、31、41具有一个外部边缘23、33、43和一个内部边缘或内部区域24、34、44。在能量储存器20、30、40的所示实施例中，从内部边缘24、34、44伸出一些径向向内指向的拉条25、35、45，这些拉条可以以它们的背离环状基体22、32、42的区域或端部25a、35a、45a与另一个构件、例如输入件3或输出件4或另一个串联连接的能量储存器5、20、30、40相连接。在根据图3至图5的所示实施例中，这种连接借助于另一个径向内部的环状基体26、36、46来进行，所述径向内部的环状基体与径向外部的环状基体22、32、42类似地构造并且与相应的拉条25、35、45相连接。

在所示实施例中，能量储存器20、30、40构造成单件式的。这种能量储存器20、30、40可用有利的方式通过激光束切割来制造。优选用弹簧钢制造的能量储存器的厚度可处于0.2至3mm的数量级内，优选处于0.5至1.8mm的数量级内。但对于有些应用情况也可符合目的的是，原材料具有更大的厚度。在使用薄的板材时有利的也可以是，为了构成一个“合成的”能量储存器，多个这样的盘形的能量储存器叠置并且彼此这样相连接，使得这些能量储存器并行起作用，即这些能量储存器的弹簧作用彼此相加。这种“合成的”能量储存器于是可再串联连接，由此可实现输入件3与输出件4之间的更大的相对扭转角度。

有利的可以是，构成能量储存器22、32、42的弹簧钢的材料厚度大于拉条25、35、45的在周向上的延伸距离或宽度。

在根据图5的构型中，为了构成拉条45，用板材构成相对宽的区域47，这些相对宽的区域通过激光束切割而分成各个在圆周方向上窄的拉条45。

这样构造各个拉条25、35、45与径向内部的和径向外部的基体26、36、46或22、32、42之间的过渡区域，使得拉条25、35、45可相对于这些基体摆动或在周向上偏转。

从图1中可看出，各个能量储存器如何串联连接。这尤其是借助于通过“弧形箭头”指示的力流可看出。可以看出，每两个相邻的径向外部的环状基体13和每两个径向内部的环状基体15在此各借助于铆接连接装置14或16彼此相耦合。在轴向上处于端部上的能量储存器5a、5b与输入件3或输出件4固定地相连接。盘形的能量储存器5b通过其径向内部的环状基体15借助于铆接连接装置17与输出件4相连接。取代铆接连接装置9、14、16、17，也可使用其它形状锁合的连接装置。各个能量储存器5的相应区域也可彼此相焊接。

从图1中也可看出，在扭转振动减振器1的旋转轴线18的方向上观察，在轴向上前后相接的盘形的能量储存器5彼此这样相连接，使得在轴向上设置在两个盘形的能量储存器之间的能量储存器以其径向外部的环状基体13与这两个能量储存器中的一个转动耦合并且以其径向内部的环状基体15与这两个能量储存器中的另一个转动耦合。

虽然输入件3可相对于输出件4通过支承装置例如滚动支承装置或滑动支承装置在径向方向上定位，但对于很多应用情况可放弃使用这种支承装置，因为输入件3和输出件4的对中或径向定位可借助于根据本发明构造的能量储存器5来进行。

在图1中所示的实施例中，借助于一个轴向轴承19来支撑至少操作摩擦离合器12所需的轴向力。轴向轴承19在所示实施例中构造成轴向的滑动轴承。支承装置19可至少基本上设置在环状基体15的径向内部或至少部分地设置在该环状基体15的径向高度上。

图2示意性地示出了一个按照图3的原理构造的能量储存器20的变形图，借助于图2来描述一个根据本发明的能量储存器的基本工作原理。图2中示出了一个未承受负载的能量储存器20的位置50。能量储存器20的用51标记的变形状态通过相应的扭转振动减振器的输入件3与输出件4之间的相应角度扭转而产生。由于这种在角度方面的扭转，首先径向取向的拉条25经历变形并且在圆周方向上从首先径向的位置偏转，由此，这些拉条占据一个在周向上的倾斜位置。由此在趋势上使得径向外部的基体22与径向内部的基体26之间的距离在径向上缩短。这种距离缩短使得径向外部的基体22和径向内部的基体26在径向方向上相互拉。由此又产生径向外部的和/或径向内部的基体22或26的直径变化。这种直径变化可取值为数个十分之一毫米。在图2中仅针对径向外部的基体22借助于基体22的外部直径区域示出了且用参考标号52标记了这种直径变化。基体22和/或26因此用作能量储存器，其中，能量通过材料中的应力建立、尤其是压应力来产生。

优选这样构造拉条25或辐条25，使得这些拉条或辐条优选仅不显著地伸展并且由此仅可储存很少的能量。优选这样构造拉条或辐条25、35、45，使得通过叠加的拉应力得到在整个辐条长度上实际上恒定的应力。

如图5中可看出的那样，各个拉条45之间的距离实际上可降低到制造各个拉条45所需的切割宽度。这种切割宽度在使用激光束切割或水射流切割时非常小。通过使用这种切割技术得到布置或构造相应拉条的多种构型可能性。因此例如在图3中提出在各个拉条25之间在周向上间隔开地布置，而在图5中存在拉条45的在周向上的成组分布。

在根据图1的构型中，发动机侧的在此构成输入件3的驱动板构造成扭转刚性或转动刚性的。

图6中示出了一个可通过根据本发明构造的板状的能量储存器实现的扭转特性曲线或弹簧特性曲线。可以看出，随着例如根据图2的能量储存器的外部的基体22与内部的基体26之间的扭转角度的增大，弹簧特性曲线递增分布，这意味着，能量储存器的扭转阻力随着扭转角度的增大而增大。

为了保护系统以免过载力矩，符合目的的可以是，在输入件3与输出件4之间的转矩传递路径中或在输入件3与摩擦离合器12之间的转矩传递路径中设置一个转矩限制器、例如滑动离合器。这种滑动离合器的滑动力矩优选至少稍微低于完全闭合的摩擦离合器12的滑动力矩。这种滑动离合器的滑动力矩在此应高于由驱动发动机输出的额定转矩。

这些实施例不应看作是对本发明的限制。而在本公开文献的范围内可进行多种变化和变型，尤其是可通过组合或改变各个与在一般说明和附图说明以及权利要求书中描述的和包含在附图中的特征或元素或方法步骤相联系地构成的那些变化和变型。

参考标号清单

1    扭转振动减振器

2    双质量飞轮

3    输入件

4    输出件

4a   摩擦面

5    能量储存器

5a   能量储存器

5b   能量储存器

6    板件

7     螺钉

8     输出轴

9     铆接连接装置

10    飞轮齿圈

11    附加惯性质量

12    摩擦离合器

13    外部的基体

14    铆接连接装置

15    内部的基体

16    铆接连接装置

17    铆接连接装置

18    旋转轴线

19    轴向轴承

20    能量储存器

21    轴线

22    外部的基体

23    外部边缘

24    内部边缘

25    拉条

25a   区域

20    能量储存器

21    轴线

22    基体

23    外部边缘

24    内部边缘

25    拉条

25a   端部

26    内部的基体

27    外部边缘

28    内部边缘

29    拉条

35a   区域

30    能量储存器

31    轴线

32    基体

33    外部边缘

34    内部边缘

35    拉条

35a   端部

36    内部的基体

37    外部边缘

38    内部边缘

39    拉条

45a   区域

40    能量储存器

41    轴线

42    基体

43    外部边缘

44    内部边缘

45    拉条

45a   端部

46    内部的基体

47    区域

50    未承受负载的能量储存器的位置

51    变形状态

Claims (15)

1.有弹性的能量储存器，具有至少一个绕轴线延伸的盘形的环状基体，所述盘形的环状基体关于该轴线具有一个外部边缘和一个内部边缘，其特征在于：所述环状基体的这些边缘中的至少一个与至少在径向方向上延伸的拉条和/或压条相连接，这些拉条和/或压条以它们的背离所述环状基体的区域与一个可相对于所述环状基体扭转的构件这样相连接，使得由于所述环状基体和与这些条相连接的所述构件之间的扭转而将拉力和/或压力引入到所述环状基体中，这些拉力和/或压力引起所述环状基体的直径变化形式的弹性变形。

2.根据权利要求1的有弹性的能量储存器，其特征在于：这些条至少近似地在径向上延伸并且在圆周方向上至少基本上均匀地分布。

3.根据权利要求1或2的有弹性的能量储存器，其特征在于：该有弹性的能量储存器具有一个径向外部的环状基体和一个较小的径向内部的环状基体，这些环状基体通过这些条彼此相连接。

4.根据权利要求1或2的有弹性的能量储存器，其特征在于：这些条与所述至少一个环状基体可摆动地相连接。

5.根据权利要求1或2的有弹性的能量储存器，其特征在于：这些条与所述至少一个基体构造成一体。

6.根据权利要求1或2的有弹性的能量储存器，其特征在于：该有弹性的能量储存器由弹簧钢构成。

7.根据权利要求1或2的有弹性的能量储存器，其特征在于：该有弹性的能量储存器用板材成形出。

8.根据权利要求1或2的有弹性的能量储存器，其特征在于：构成该有弹性的能量储存器的材料的厚度处于0.5至3mm的数量级内。

9.根据权利要求1或2的有弹性的能量储存器，其特征在于：该有弹性的能量储存器的轮廓至少部分地借助于激光束切割来形成。

10.扭转振动减振器，具有两个可彼此相对扭转的元件，这些元件与至少一个能量储存器这样相连接，使得该能量储存器在这两个元件之间起到弹簧作用，其特征在于：所述能量储存器具有一个径向外部的环状基体和一个径向内部的环状基体，这些环状基体通过一些拉条彼此相连接，其中，至少两个串联连接的盘形的能量储存器通过它们的外部的环状基体或内部的环状基体彼此相连接并且串联地在这两个可彼此相对扭转的元件之间起作用。

11.根据权利要求10的扭转振动减振器，其特征在于：多个盘形的能量储存器串联连接。

12.根据权利要求10或11的扭转振动减振器，其特征在于：设置有多个串联地起作用的盘形的能量储存器，其中，在该扭转振动减振器的旋转轴线的方向上观察，这些前后相接的盘形的能量储存器彼此这样相连接，使得在轴向上设置在两个盘形的能量储存器之间的第三能量储存器以其径向外部的环状基体与这两个盘形的能量储存器中的一个转动耦合并且以其径向内部的环状基体与这两个盘形的能量储存器中的另一个转动耦合。

13.根据权利要求12的扭转振动减振器，其特征在于：这些串联连接的盘形的能量储存器之间的转动耦合通过形状锁合来进行。

14.根据权利要求10或11的扭转振动减振器，其特征在于：这些串联连接的盘形的能量储存器之间的耦合借助于材料锁合来进行。

15.根据权利要求10或11的扭转振动减振器，其特征在于：该扭转振动减振器是一个双质量飞轮的组成部分或构成一个双质量飞轮。

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