CN101598189B - 扭转振动减振器和用于扭转振动减振器的能量储存器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扭转振动减振器，具有至少两个可抵抗至少一个能量储存器的阻力扭转的结构元件，所述能量储存器具有沿着其纵向轴线延伸的弹簧圈，这些结构元件具有用于压缩所述能量储存器的加载区域，其中，所述能量储存器由至少两个螺旋弹簧组成，这些螺旋弹簧中的一个即第一螺旋弹簧至少部分地被接收在通过另一个即第二螺旋弹簧的圈构成的弹簧内部空间内部，并且该第一弹簧的至少一个圈的直径这样确定尺寸，使得所述圈在该弹簧内部空间的延伸距离内部与该第二弹簧的至少一个圈基本上垂直于所述能量储存器的纵向轴线观察径向重叠。
Description
技术领域
本发明涉及一种扭转振动减振器，具有至少两个可抵抗至少一个能量储存器的阻力扭转的结构元件，所述能量储存器具有沿着其纵向轴线延伸的弹簧圈，这些结构元件具有用于压缩所述能量储存器的加载区域，其中，所述能量储存器由至少两个螺旋弹簧组成，这些螺旋弹簧中的一个即第一螺旋弹簧至少部分地被接收在通过另一个即第二螺旋弹簧的圈构成的弹簧内部空间内部，并且该第一弹簧的至少一个圈的直径这样确定尺寸，使得所述圈在该弹簧内部空间的延伸距离内部与该第二弹簧的至少一个圈基本上垂直于所述能量储存器的纵向轴线观察径向重叠。能量储存器的这种构型保证这两个彼此嵌套的弹簧至少在一个相对轴向运动的可能性中被相互定位，即这意味着，它们占据或具有一个确定的相对位置。此外，本发明还涉及一种用于扭转振动减振器的能量储存器。
背景技术
具有这样地构造的能量储存器的扭转振动减振器已经由DE 1 2006 015134 A1提出。在此，内弹簧的端部圈相对于外弹簧的端部圈这样构造，使得它在径向上压紧在外弹簧的端部圈的环状的面上。由此在弹簧的端部圈中产生高的材料负荷。
发明内容
本发明的任务在于，对具有开头所述类型的能量储存器的扭转振动减振器在功能及寿命方面进行改进。尤其要保证简单且成本低廉地轴向固定这两个构成能量储存器的弹簧。轴向固定尤其是应避免在能量储存器压缩期间内弹簧压入到外弹簧中。这两个构成能量储存器的弹簧之间的支撑在此应能够以特别简单的方式建立。
根据本发明，提出了一种扭转振动减振器，具有至少两个可抵抗至少一个能量储存器的阻力扭转的结构元件，所述能量储存器具有沿着其纵向轴线延伸的弹簧圈，这些结构元件具有用于压缩能量储存器的加载区域，其中，能量储存器由至少两个螺旋弹簧组成，这些螺旋弹簧中的一个即第一螺旋弹簧至少部分地被接收在通过另一个即第二螺旋弹簧的圈构成的弹簧内部空间内部，并且第一弹簧的至少一个圈的直径这样确定尺寸，使得所述圈在弹簧内部空间的延伸距离内部与第二弹簧的至少一个圈基本上垂直于能量储存器的纵向轴线观察径向重叠，其中，第二螺旋弹簧至少在其端部圈之一上具有一个成形上的、绕纵向轴线延伸的、在背离弹簧端部的方向上在直径方面减小的面并且第一弹簧具有至少一个端部圈，所述端部圈具有比第二螺旋弹簧的对应配置给所述至少一个端部圈的端部圈的内直径大的外直径，其中，第一螺旋弹簧的端部圈在其外部区域上也具有一个成形上的、绕纵向轴线延伸的、在背离弹簧端部的方向上在直径方面减小的面，用于贴靠在第二螺旋弹簧的面上。
根据本发明，这在开头所述类型的扭转振动减振器中这样来实现：第二螺旋弹簧至少在其端部圈之一上具有一个成形上的、绕纵向轴线延伸的、在背离弹簧端部的方向上在直径方面减小的面并且第一弹簧具有至少一个端部圈，所述端部圈具有比第二螺旋弹簧的对应配置给它的端部圈的内直径大的外直径，其中，第一螺旋弹簧的端部圈在其外部区域上也具有一个成形上的、绕纵向轴线延伸的、在背离弹簧端部的方向上在直径方面减小的面，用于贴靠在第二螺旋弹簧的面上。通过能量储存器的这种构型保证两个螺旋弹簧之间在能量储存器的纵向轴线的方向上无缺陷的支撑。由此可避免在能量储存器被加载时内部的第一螺旋弹簧压到外部的第二螺旋弹簧中。螺旋弹簧的彼此相协调的两个端部圈的根据本发明的构型保证在成形上的面的区域中进行面贴靠，由此，在两个面压紧时也在这些面之间产生高摩擦。另外，由此保证第一螺旋弹簧的端部圈的外直径与外部的第二螺旋弹簧的端部圈的内直径相比足够大，由此，即使第一螺旋弹簧的端部圈弹性变形时——其在趋势上引起所述端部圈的直径减小，也不可发生第一螺旋弹簧的端部圈压入到第二螺旋弹簧的端部圈中。
在此符合目的的可以是，第一螺旋弹簧的端部圈被接收在通过第二螺旋弹簧的在直径方面减小或收缩的面构成的自由空间内部。但对于某些应用情况符合目的的也可以是，第一螺旋弹簧的端部圈至少稍微相对于第二螺旋弹簧的端部圈伸出，由此，在能量储存器被加载时可进行第一螺旋弹簧的端部圈的在一定程度上弹性的直径减小。在这种构型中，第二螺旋弹簧的端部圈也可经历一定程度上弹性的变形，确切地说在直径增大的意义上。第一弹簧的端部圈相对于第二弹簧的端部圈的超出量可在0.1至0.5mm的数量级内，其中，对于某些应用情况符合目的的也可以是，超出量更大，这尤其是在使用具有更大直径的螺旋弹簧时可以是符合目的的。因此例如在多数应用情况中，为了与轿车相结合使用，外部的第二弹簧具有处于22至30mm数量级内的外直径。对于与载货车相结合的应用，弹簧可相应构造得更大或更稳定。为了制造弹簧，可使用具有2.5至5mm之间数量级内的外直径的弹簧丝，其中，内部的第一弹簧可具有较小的丝直径。但对于某些应用情况，反过来确定丝直径的尺寸可以是符合目的的或者两个弹簧具有相同的丝直径。
成形在两个端部圈上的面可有利地构造成全等的。这些面尤其是可基本上构造成截锥状。倾角在此关于能量储存器的纵向轴线可处于27至45弧度的数量级内，其中，该角度对于某些应用情况也可构造得更大。
能量储存器的内部的螺旋弹簧和外部的螺旋弹簧可彼此相对具有反向指向的圈绕向，其中，螺距可基本上相同或不同。
螺旋弹簧中的至少一个有利地在松弛状态中具有预弯曲的形状，其中，符合目的的可以是，两个螺旋弹簧预弯曲并且至少近似具有相同的曲率半径。曲率半径在此可有利地至少基本上与构造能量储存器所采用的半径相一致。
本发明也涉及一种能量储存器，该能量储存器由至少两个螺旋弹簧组成，这些螺旋弹簧中的一个即第一螺旋弹簧至少部分地被接收在通过另一个即第二螺旋弹簧的圈构成的弹簧内部空间内部，其中，第一弹簧的至少一个端部圈这样确定尺寸，使得所述圈与第二弹簧的端部圈基本上垂直于所述能量储存器的纵向轴线观察径向重叠，其中，两个螺旋弹簧的两个相互对应配置的端部圈按照上述技术方案来构造。
有利的是，两个在直径方面收缩的、构造成环状的面在其变化曲线方面构造成全等的。
有利的是，至少所述两个螺旋弹簧的相互对应配置的端部圈具有一个相对于构成所述圈的丝直径尽可能小的螺距并且被这样磨削，使得这些端部圈相切于至少近似相对于能量储存器的纵向轴线垂直地延伸的平面。
有利的是，两个螺旋弹簧的圈具有不同的螺距。
有利的是，扭转振动减振器是由多个质量构成的飞轮的组成部分或者构成这样的飞轮。
附图说明
本发明的附加的特征及优点从下面的附图说明中得到。附图表示：
图1一个减振装置的剖面，
图2根据图1的线II/II的一个部分地示出的剖面，
图3图2中示出的能量储存器的一个根据本发明构造的端部区段的放大图。
具体实施方式
在图1及图2中部分地示出的扭转振动减振器形成一个分体式飞轮1，该分体式飞轮具有一个可固定在内燃机的未示出的输出轴上的第一飞轮质量或初级飞轮质量2以及一个第二飞轮质量或次级飞轮质量3。一个摩擦离合器可在中间安置一个离合器盘的情况下固定在第二飞轮质量3上，变速器的也未示出的输入轴可以通过该离合器盘接合及分离。飞轮质量2及3通过一个支承装置4可彼此相对扭转地被支承着，该支承装置可构造成滚动支承装置或滑动支承装置。在所示的实施例中，支承装置4设置在孔5的径向外部，这些孔用于穿过用于将第一飞轮质量2装配在内燃机的输出轴上的固定螺钉。一个包括能量储存器7的减振装置6在这两个飞轮质量2与3之间起作用，这些能量储存器中至少一个由螺旋压簧8、9构成。从图2可特别清楚地看到，螺旋压簧9完全被接收在由弹簧8的圈8a所形成的空间中，或换言之，这两个螺旋弹簧8及9在它们的纵向延伸上观察彼此嵌套。在所示的实施例中，螺旋弹簧9的被接收在螺旋弹簧8中的区段10的在圆周方向上观察的角度方面的延伸距离或长度11小于外部的螺旋弹簧8的延伸距离12。在此符合目的的可以是，弹簧9比外弹簧8短一个值，该值在15至60弧度之间的数量级内，优选在20至45弧度的范围中。然而长度差或角度差也可更大或更小。
这两个飞轮质量2及3具有用于能量储存器7的加载区域14、15或16。在所示的实施例中，加载区域14、15由加工在构成第一飞轮质量2的板件17、18中的压制部构成。在轴向上设置在加载区域14、15之间的加载区域16由至少一个与次级飞轮质量3例如通过铆钉19相连接的法兰形式的加载构件20构成。该构件20用作能量储存器7与飞轮质量3之间的转距传递元件。加载区域16由设置在法兰形式的加载机构20的外圆周上的径向的臂或悬臂16构成。通过板材的冷成形制成的构件17用于使第一飞轮质量2或整个分体式飞轮1固定在内燃机的输出轴上。在径向外部，构件17与也由板制成的构件18连接。这两个构件17及18构成一个环状的空间21，该环状的空间在这里具有环面状的区域22。环状的空间21或环面状的区域22可以至少部分地用一种粘性的介质、例如油脂填充。在圆周方向上观察，在这些成形部或这些加载区域14、15之间，构件17、18构成一些凹部23、24，这些凹部限定环面状的区域22的边界并且接收能量储存器7以及不仅在径向方向上而且在轴向方向上引导这些能量储存器。至少在装置1旋转时，至少弹簧8的圈支承在构件17和/或18的在径向外部限定环面状的区域22的边界的区域上。在所示的实施例中设置有一个由至少一个硬化的板中间层或板衬里构成的磨损保护装置25，至少弹簧8在径向上支撑在该磨损保护装置上。该磨损保护装置25在圆周方向上以有利的方式至少在松弛的能量储存器7的整个长度或角度延伸距离上延伸。由于至少弹簧8的圈的与离心力相关的支撑，在这些圈和与这些圈处于摩擦配合的构件之间，在能量储存器7或螺旋弹簧8长度变化或压缩时产生与转速相关的摩擦阻尼。
径向延伸的构件17在径向内部承载一个中间件或一个轮毂26，该中间件或该轮毂接收或承载球轴承4的内轴承环。球轴承4的外轴承环承载飞轮质量3。
尤其从图2可看到，在所示的实施例中，加载区域16在角度方面比在圆周方向上定位能量储存器7的加载区域14、15构造得小，由此，从图2中所示的理论的静止位置或初始位置起，可在飞轮质量2及3的两个转动方向上彼此相对在无弹簧作用的情况下实现一个小的扭转。
这里所示的螺旋压簧8具有一个端部区段27，该端部区段在此具有至少两个完整环绕的圈27a。
这些圈27a可以至少近似地至少在径向内部区域中彼此贴靠或者稍微间隔开。在径向外部区域中，这些圈27a可以具有小的或增大的距离，该距离由弹簧8的曲率引起。但至少在直弹簧的情况下，圈27a也可以在它们的整个环形延伸距离上彼此贴靠或具有一个小的距离(直到一至三毫米)。设置在端部区段27中的圈27a因此在极端情况下实际上可具有由构成螺旋弹簧8的弹簧丝的直径所预给定的尽可能小的螺距。有利的可以是，端部区段27被这样确定尺寸，使得在该端部区段中包括两个至五个圈27a。但这种圈27a的数量还可以更大，然而其中此时能量储存器7的弹簧容量()相应降低，因为这些圈27a已经在能量储存器7的松弛状态下仅具有减小的距离或者甚至至少近似压实，即至少近似接触。
存在于弹簧8的端部区域之间的圈27b通过相应地选择圈螺距而彼此间隔开并且只有在弹簧8的压实负荷下才至少在径向内部区域中彼此贴靠。在所示的实施例中，圈27a及27b具有相同的平均圈直径28。然而这些圈也可以具有至少稍微彼此不同的平均圈直径。因此例如圈27a可以比圈27b具有更小或更大的平均圈直径。此外，弹簧8可以这样构造，使得存在具有不同螺距的圈27b。在此，在弹簧8的纵向方向上观察，可以周期地彼此相继地设置具有不同螺距的圈27b，其中，每个周期可以具有一个或多个这种圈。在使用弹簧、尤其是具有螺距不同的可弹性变形的圈的弯曲的或弓形弹簧时有利的可以是，从一个弹簧的端部区域起，有弹性的圈朝着该弹簧的中部或朝着该弹簧的中间区域具有变大的或增大的螺距。
图3示出了能量储存器7的端部区域的一个根据本发明的构型，从该图可看到，内弹簧9具有一个端部区域29，该端部区域具有至少一个绕能量储存器7的纵向轴线31延伸的端部圈30。该端部圈30用于使内弹簧9相对于外弹簧8轴向固定，下面还要对此详细说明。为此，端部圈30相对于包围该端部圈的圈区域32这样构造或确定尺寸，使得在这两个弹簧8及9的组装状况下，在圈区域32与至少部分地被接收在其中的端部圈30之间至少存在轴向支撑。
至少端部圈30相对于弹簧9的其余圈30a至少部分地具有更大的径向延伸或相对于能量储存器7的纵向轴线31具有更大的外直径33。端部圈30优选构造成圆形，但也可构造成卵形或椭圆形。
形成多数的圈30a到具有较大外直径的圈30之间的过渡也可有利地通过多个、即至少两个圈来进行，这些圈保证外直径逐渐增大到外直径33。圈区域的外直径增大的过渡区域例如也可在一个至两个圈之间取值，例如一个半。
在所示的实施形式中，至少螺旋弹簧8的端部圈32在其径向上朝纵向轴线31指向的区域上具有成形部34，该成形部在此形成一个截锥状的面。该面34用于轴向支撑内螺旋弹簧9的端部圈30。为了保证两个圈30和32之间的无缺陷的支撑，至少内螺旋弹簧9的端部圈30也在其从纵向轴线31径向背离指向的区域上也具有成形部35。成形部35在此也构造成截锥状。如从图3中可看到的那样，成形上的面34和35构造成全等的，由此保证面贴靠。通过两个螺旋弹簧8和9的至少端部圈30和32的这种构型保证在纵向轴线31的方向上存在无缺陷的支撑，由此，端部圈30实际上不可压入到通过外部的螺旋弹簧8的圈形成的内部空间中。面34和35可用有利的方式通过磨削来制造。面34和35的磨削在此优选在制造好的或卷绕好的螺旋弹簧8和9上进行。在此构造成截锥状的面34和35的角度36优选处于25至45°的数量级内，但该角度也可更大或更小。
圈30和32优选也被这样机械加工——例如通过磨削，使得这些圈相切于或形成一个实际上相对于能量储存器7的纵向轴线31垂直地延伸的平面37。弹簧30和32的端部区域在此可单独地磨削。但符合目的的也可以是，两个彼此嵌套的弹簧8和9为了形成端部面37而同时被磨削。
在图3中所示的实施例中，如已所述，面34和35构造成截锥状并且在纵向轴线31的方向上观察构造成直线或直的。但符合目的的也可以是，面34、35在图3中所示的横剖面中观察具有不同的变化曲线，例如至少稍微构造成凹形的或凸形的，确切地说关于纵向轴线31观察或者径向向外或者径向向内。符合目的的也可以是，面34、35中的至少一个径向向内和/或径向向外具有整圆的边坡(Auslauf)。对于某些应用目的有利的也可以是，至少与圈30邻接的倒数第二个圈的圆周区域被磨削。当通过一个以上的圈逐渐过渡到较大的外直径33时，后述情况尤其是符合目的的。
符合目的的可以是，两个螺旋弹簧8和9至少近似具有相同的丝直径。但对于多数应用情况有利的是，螺旋弹簧9的丝横截面比螺旋弹簧8的丝横截面具有更小的直径。但对于某些应用情况符合目的的也可以是，内弹簧的丝直径比外弹簧的丝直径大。为了限制初级飞轮质量2与次级飞轮质量3之间的相对扭转，构成能量储存器的螺旋弹簧、例如螺旋弹簧8和9可在长度方面这样彼此相协调，使得外部的螺旋弹簧8的圈或内部的螺旋弹簧9的圈压实。符合目的的也可以是，不仅外弹簧8的圈而且内弹簧9的圈基本上同时接触或压实。
对于扭转振动减振器的装配及功能特别有利的是，这些螺旋弹簧8、9中的至少一个在松弛状态中具有一个预弯曲的形状，其中，优选两个都预弯曲。通过这种构型也保证，由于预弯曲的形状而保证两个螺旋弹簧8和9之间抗扭转。这也可实现端部圈30和32的边坡相对于能量储存器7的纵向轴线31或相对于扭转振动减振器的旋转轴线有目的地定位地取向，以便保证端部圈30和32的最佳负荷并且由此避免这些端部圈30、32的边坡区域破裂。在此尤其是应注意，被磨削的端部圈30和32的朝扭转振动减振器的旋转轴线指向的圈区域具有足够大的横截面。在此有利的可以是，两个弹簧8和9的端部圈具有根据DE 42 29 416 A1的边坡。螺旋弹簧8、9中的至少一个、优选外部的螺旋弹簧也可按照DE 44 06 826 A1来构造，由此保证通过弹簧圈的侧面整平而提高的压实保护。至少外部的螺旋弹簧8也可具有这样的圈：这些圈具有根据DE 199 12 970 A1的不同的直径。
基于两个螺旋弹簧8和9的端部圈30和32的根据本发明的构型，这两个螺旋弹簧在扭转振动减振器的圆周方向上定位，由此，在能量储存器7被加载时不可发生内弹簧在纵向轴线31的方向上相对于外弹簧8的移动。由此避免在扭转振动减振器工作期间形成不平衡。
根据一个未示出的实施形式，至少一个螺旋弹簧8也可接收两个根据螺旋弹簧9构造的螺旋弹簧，确切地说在每个端部区域上一个。内弹簧的长度在此必须相应地相互协调，其中，符合目的的可以是，在内弹簧的彼此朝向的端部区域之间存在一个距离。
这些实施例不应理解为对本发明的限制。而在本公开内容的范围内可以实现多种变化及变型，特别是可通过各个与一般说明、附图说明及权利要求书中描述的及附图中包含的特征或元素相联系的组合或变更来构成的变化及变型。
参考标号清单
1 飞轮 20 法兰形式的加载构件
2 初级飞轮质量 21 环状的空间
3 次级飞轮质量 22 环面状的区域
4 支承装置 23 凹部
5 孔 24 凹部
6 减振装置 25 磨损保护装置
7 能量储存器 26 轮毂
8 螺旋压簧 27 端部区段
8a 圈 27a 圈
9 螺旋压簧 27b 圈
10 区段 28 平均圈直径
11 角度方面的 29 端部区域
延伸距离或长度 30 端部圈
12 延伸距离 31 纵向轴线
14 加载区域 32 圈区域
15 加载区域 33 外直径
16 加载区域 34 面
17 板件 35 面
18 板件 36 角度
19 铆钉 37 平面
Claims (10)
1.扭转振动减振器，具有至少两个可抵抗至少一个能量储存器的阻力扭转的结构元件，所述能量储存器具有沿着其纵向轴线延伸的弹簧圈，这些结构元件具有用于压缩所述能量储存器的加载区域，其中，所述能量储存器由至少两个螺旋弹簧组成，这些螺旋弹簧中的一个即第一螺旋弹簧至少部分地被接收在通过另一个即第二螺旋弹簧的圈构成的弹簧内部空间内部，并且该第一螺旋弹簧的至少一个圈的直径这样确定尺寸，使得所述圈在该第一螺旋弹簧内部空间的延伸距离的内部与该第二螺旋弹簧的至少一个圈基本上在垂直于所述能量储存器的纵向轴线观察的径向上重叠，其特征在于：该第二螺旋弹簧(8)至少在其端部圈(32)之一上成形上一个绕该纵向轴线延伸的、在背离弹簧端部的方向上在直径方面减小的面，并且该第一螺旋弹簧(9)具有至少一个端部圈(30)，所述端部圈具有比该第二螺旋弹簧(8)的对应配置给它的端部圈(32)的内直径大的外直径(33)，其中，该第一螺旋弹簧(9)的端部圈在其外部区域上也成形上一个绕该纵向轴线(31)延伸的、在背离弹簧端部的方向上在直径方面减小的面(35)，用于贴靠在该第二螺旋弹簧(8)的面(34)上。
2.根据权利要求1的扭转振动减振器，其特征在于：该第一螺旋弹簧(9)的端部圈(30)被接收在通过该第二螺旋弹簧(8)的收缩的面(34)构成的自由空间内部。
3.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：这两个在直径方面收缩的、构造成环状的面(34，35)在其变化曲线方面构造成全等的。
4.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：这些面(34，35)基本上构造成截锥形状。
5.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：至少所述两个螺旋弹簧(8，9)的相互对应配置的端部圈(30，32)具有一个相对于构成所述圈的丝直径尽可能小的螺距并且被这样磨削，使得这些端部圈相切于至少近似相对于所述能量储存器(7)的纵向轴线(31)垂直地延伸的平面(37)。
6.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：这两个螺旋弹簧(8，9)彼此相对具有反向指向的圈绕向。
7.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：这两个螺旋弹簧的圈具有不同的螺距。
8.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：这些螺旋弹簧(8，9)中的至少一个在松弛状态中具有预弯曲的形状。
9.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：该扭转振动减振器是由多个质量构成的飞轮的组成部分。
10.根据权利要求1或2的扭转振动减振器，其特征在于：该扭转振动减振器构成由多个质量构成的飞轮。
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