具有減震元件的雙質量飛輪的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種用于汽車的傳動系的、具有減震元件(8)的雙質量飛輪(1)，其具有：-可圍繞旋轉軸(11)轉動的初級質量飛輪(2)，-可相對初級質量飛輪(2)旋轉的次級質量飛輪(3)，-至少一個具有螺旋匝圈(6)和兩個端部(7)的螺旋彈簧(4)，其中，螺旋彈簧(4)這樣設置，使得其在初級質量飛輪(2)相對次級質量飛輪(3)旋轉時負載，其中，減震元件(8)由柔性材料構成，并且在未負載狀態中僅沿螺旋彈簧(4)的延伸方向(a)在至少兩個螺旋匝圈(6)之間延伸。
【專利說明】具有減震元件的雙質量飛輪
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用于汽車的傳動系的、具有減震元件的雙質量飛輪。
【背景技術】
[0002]由EP0216476A1公開了一種按比例延遲摩擦的離合器輪。在螺旋彈簧中設置減震彈簧，其在螺旋彈簧被壓縮時通過摩擦減緩沖擊。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題在于，提供一種雙質量飛輪，其使得螺旋彈簧較小地加固并且在運行中產生較少的滑動摩擦。
[0004]所述技術問題通過一種用于汽車的傳動系的、具有減震元件的雙質量飛輪解決，其具有:
[0005]-可圍繞旋轉軸轉動設置的初級質量飛輪，
[0006]-可相對初級質量飛輪旋轉或扭轉設置的次級質量飛輪，
[0007]-至少一個具有螺旋匝圈和兩個端部的螺旋彈簧，其中螺旋彈簧這樣設置，使得其在初級質量飛輪相對次級質量飛輪旋轉時負載，
[0008]其中減震元件由柔性材料構成，并且在未負載狀態中僅沿螺旋彈簧的延伸方向、在至少兩個螺旋匝圈之間延伸。
[0009]雙質量飛輪可以在汽車的傳動系中設置在發動機和變速器之間。其中，初級質量飛輪具有發動機的輸出，次級質量飛輪具有扭矩變換器、離合器或變速器的輸入。雙質量飛輪可消除在內燃機中出現的轉速波動并且緩沖沖擊。
[0010]螺旋彈簧的端部沿周向支承在初級質量飛輪或次級質量飛輪上。通過減震元件在未負載狀態中僅設置在螺旋匝圈之間而不在這些螺旋匝圈內部，在減震元件和螺旋彈簧之間僅出現相對較小的滑動摩擦。通過減震元件僅設置在螺旋匝圈之間，減震元件本身僅不明顯地加固或增強所述螺旋彈簧。
[0011]在一種擴展技術中，所述減震元件設置在螺旋彈簧的端部中，其中該端部在汽車的牽引運行中抵靠在次級質量飛輪的彈簧座上，在該牽引運行中驅動力矩和從動力矩反向作用，或者說從動力矩抵制驅動力矩。
[0012]由于在相對較高的轉速中出現的離心力，螺旋彈簧通過其螺旋匝圈支承在初級質量飛輪的內緣上，并且產生滑動摩擦，該滑動摩擦(從抵靠在初級質量飛輪上的末端螺旋匝圈開始計算)由于螺旋匝圈的慣性和扭矩中的高頻的波動通過(多個)單獨的螺旋匝圈疊加。由此產生動態的剛性，其在螺旋彈簧的延伸方向上是不恒定的，而是朝向次級質量飛輪側的彈簧座增大。由此動態剛性在最后的最靠近次級質量飛輪的彈簧座的螺旋匝圈上是最大的。
[0013]通過將減震元件設置在該區域中，這些減震元件在牽引運行中僅相對輕微地負載。在減震時在減震元件中出現的摩擦降低了雙質量飛輪的效率以及因而防振的效率。因此合適的是在這樣長的時間內避免摩擦，如其對較大扭矩的減震是不需要的。通過僅在端 部區域中設置減震元件，這些減震元件僅當在初級質量飛輪和次級質量飛輪之間出現較大 和相對罕見的相對旋轉角時發揮作用。相應地在其它的、日常最多出現的運行區域中(旋 轉角保持較小)，在雙質量飛輪中產生的摩擦相對較小。因此減震元件改善了傳動系中防震 的效率。通過將減震元件僅沿螺旋彈簧的伸展或延伸方向設置在螺旋匝圈之間，減震元件 向內和向外都有足夠的空間用于在螺旋彈簧被壓縮時進行避讓，而不會受損。
[0014]在另一種技術方案中，螺旋彈簧在端部的升角相對螺旋彈簧在中部區域的升角減 小。
[0015]由此提供一種彈簧，其在設置有減震元件的端部中比在其它區域中剛性更大。因 此減震元件僅在螺旋彈簧壓縮較大時得以應用，也就是在雙質量飛輪即將達到其最大旋轉 角或最大扭轉角之前的短時間內使用。
[0016]按照另一種方案，螺旋彈簧在其安裝位置中是彎曲的，其中減震元件僅局部地設 置到在這樣的區域前終止，在該區域中在螺旋彈簧壓縮時相鄰的螺旋匝圈在內部半徑處接 觸。
[0017]由此避免了減震元件在相鄰的螺旋匝圈接觸時被壓壞和從螺旋彈簧中擠出。通過 將減震元件僅設置在沒有減震元件也不會接觸的螺旋匝圈之間，保留了用于減震元件的足 夠的自由空間。
[0018]在此減震元件由熱交聯的硅酮-橡膠構成。
[0019]雙質量飛輪由于在耦連中產生的摩擦熱量通常被加熱到250°C。此外由于運行在 雙質量飛輪中產生污染微粒。在此已證明的是，熱交聯的硅酮-橡膠具有很好減震特性并 且能夠承受熱負載和污染。
[0020]按照一種擴展技術，雙質量飛輪具有至少一個另外的、比設置有減震元件的螺旋 彈簧剛性更大的螺旋彈簧。
[0021]通常在雙質量飛輪中使用多個螺旋彈簧并且均勻地分布在圓周上。所述螺旋彈簧 可以并聯地連接并因此這樣設置，剛性更大的螺旋彈簧只是在初級質量飛輪和次級質量飛 輪之間達到一定的扭轉角或旋轉角后才負載。在較軟的螺旋彈簧被擠壓到一定的轉動角 后，較剛性的彈簧也負載。當第二彈簧也被壓縮一段行程后減震元件才較大地負載。在這 種運行時刻作用有相對較高的扭矩，例如在沖擊時。該扭矩在該相應的運行時刻是發動機 輸出的最大扭矩的10至40倍。在這種運行時刻減震元件可阻止在傳動系中的沖擊。
[0022]由此在減震元件中產生的摩擦僅相對罕見的出現。因此在運行中減震元件僅當螺 旋彈簧如此強烈地被擠壓時才會負載，即，當相鄰的螺旋匝圈沖擊式地接觸而由此導致扭 矩沖擊可能傳遞至傳動系中時。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]以下結合附圖進一步闡述一些實施例。在附圖中:
[0024]圖1示意示出雙質量飛輪的正視圖，
[0025]圖2示意示出處于未擠壓狀態中的、具有在端側設置在螺旋匝圈之間的減震元件 的彈簧的局部剖切的細節圖，和
[0026]圖3示意示出處于擠壓狀態中的、具有在端側設置在螺旋匝圈之間的減震元件的彈簧的局部剖切的細節圖。
[0027]在附圖中功能相同的構件標以相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0028]圖1示出雙質量飛輪I的上半部。雙質量飛輪I可以圍繞旋轉軸11轉動地設置 在未顯示的汽車中。雙質量飛輪I具有初級質量飛輪2和次級質量飛輪3，它們通過連個 相互同軸布設的螺旋彈簧4和5相互耦連，即位于外部的具有剛性Cl的第一螺旋彈簧4和 位于內部的具有剛性c2的第二螺旋彈簧5。螺旋彈簧4和5沿弧形的延伸方向a延伸，因 此它們對應圓形的負載方向承受力。兩個螺旋彈簧4和5以已知方式由多個螺旋匝圈6構 成。
[0029]對于可能的安裝位置，附圖1中顯示出在牽引運行中作用的力矩。在牽引運行中， 驅動力矩MAn作用在初級質量飛輪2上。從動力矩MAb與其反向作用。雙質量飛輪I在未 示出的下半部中同樣具有螺旋彈簧，其支承所述力矩。初級側的彈簧座15從初級質量飛輪 2的內緣17徑向向內延伸，其局部被次級側的彈簧座15遮蓋并且因此用虛線表示。次級 側的彈簧座16從次級質量飛輪3的外緣徑向向外延伸。在彈簧座15和16上支承螺旋彈 簧4和5。通過彈簧座15和16軸向錯開地設置，則在初級質量飛輪2相對次級質量飛輪3 旋轉時彈簧座15或16始終作用在螺旋彈簧4上。由此螺旋彈簧4始終被擠壓。驅動力矩 MAn在此不是恒定的，在此存在波動。相反從動力矩MAb是相對均勻不變的。在運行中初級 質量飛輪2和次級質量飛輪3均旋轉。這種轉動引起徑向向外作用的離心加速度。由于該 離心加速度，外部(第一)彈簧4壓在初級質量飛輪2的內緣17上。因為驅動力矩MAn的 波動是相對高頻的，由于螺旋匝圈6的慣性首先是那個在牽引運行中與初級質量飛輪2的 彈簧座18最接近的螺旋匝圈6被負載。相反地，在次級質量飛輪3的彈簧座19上作用著 均勻不變的從動力矩MAb。因此規定，在牽引運行中與次級質量飛輪3的彈簧座19最接近 的端部區域7中設置一個或多個減震元件8。減震元件8在牽引運行中在驅動扭矩MAn波 動時基本不受負載或不受壓。
[0030]位于外側的第一螺旋彈簧4的剛性Cl小于位于內側的第二螺旋彈簧5的剛性c2。 在初級質量飛輪2和次級質量飛輪3之間的旋轉角較大時，也就是扭矩MAn和MAb之間的 差較大時，第一螺旋彈簧4承受負載,直到彈簧座15和16貼靠在內部第二彈簧5上并使之 也負載。若扭矩的差繼續增大，則螺旋彈簧4承受負載直到第一螺旋彈簧4的螺旋匝圈6 相互接觸。
[0031]減震元件8可以緩沖通過螺旋匝圈6的相互接觸所產生的沖擊。要不然這種沖 擊會導致在傳動系中的扭矩峰值，其會減少舒適性并且降低耐久性，并且可能使螺旋彈簧4 和5、以及扭矩傳遞裝置(未顯示)和驅動軸(未顯示)承受強烈負載。
[0032]減震元件8僅沿螺旋彈簧4的延伸方向a在位于外部的螺旋彈簧4的端部區域7 中的末端螺旋匝圈6之間延伸。減震元件8朝向內側半徑Ri縮成尖狀，因此使得在該區域 中螺旋匝圈6可相互接觸，而不會將減震元件8從螺旋匝圈6中擠出。為了裝配減震元件8 不需要附加的構件。減震元件8由彈性材料構成，優選是熱交聯的硅酮-橡膠。通過將減 震元件8插入端部區域7中的螺旋匝圈6之間就可以順利地將減震元件8裝配在新的和已 經存在的雙質量飛輪I上。因此這種減震元件8適用于裝備業已存在的設計結構的雙質量飛輪I。
[0033]在運行中，由于在初級質量飛輪2和次級質量飛輪3之間交變的扭矩，螺旋彈簧4 和5以上述方式被擠壓。在扭矩差值相對較大時(其通常僅非常短時間地出現并且是沖擊 式的)，第一螺旋彈簧4這樣程度地被擠壓，使得減震元件8也被擠壓，因此在其內部由于切 力和壓力出現摩擦。這種摩擦會引起緩沖。
[0034]圖2示出用于設置在圖1所示的雙質量飛輪I中的弧形的螺旋彈簧4，該螺旋彈 簧4在其端部區域7中具有設置在相鄰的螺旋匝圈6之間的減震元件8。在圖2的上半部 中，螺旋彈簧4和減震元件8被剖切顯示。在圖2的下半部中螺旋彈簧4和減震元件8未 被剖切地顯示。其中，減震元件8的剖切區域由45°的交叉陰影表示，外表面由0°的交叉 陰影表示，以便將減震元件8在視圖中與螺旋彈簧4和自由面區分開。螺旋彈簧的升角dE 在端部區域7中相對在中部區域12中的螺旋彈簧4的升角dS有所減小。減震元件這樣構 造，使得位于螺旋匝圈6之間的減震元件8在兩側與倒圓10接觸以支承螺旋匝圈6。減震 元件8具有內凹結構9。可以看出，減震元件8朝向內部半徑Ri在末端區域14中終結，因 此螺旋匝圈6可以在內部半徑Ri處在區域13中接觸，而不會損壞減震元件8。在切面圖 (上半部分)中還可以看出，減震元件8設計為凹陷地向內彎曲。這種設計可以實現減震元 件8更大的變形。
[0035]圖3示意示出處于擠壓狀態中的螺旋彈簧4，其中螺旋匝圈6在內部半徑Ri處相 互接觸并且減震元件8也被壓縮。減震元件8在這種狀態中是被壓得鼓起。
[0036]盡管上述概述中公開了一些本發明的實施形式，應該理解的是，通過所有所述的 和此外所有專業人員可想而知的技術特征和實施形式的組合，仍存在著大量的實施形式的 變型。還應理解的是，所述示范性的實施形式僅是舉例，而不應認為是對按照本發明的保護 范圍、應用性和設備構造以任何形式的限定。更確切的說，前面的描述是為專業人員提供用 于實施至少一個示范性的實施形式的適當的指導說明。其中應被理解的是，在示范性的實 施形式中描述的元件能夠施行大量的變化，只要不背離權利要求書所確定的字面保護范圍 及等同保護范圍。
[0037]附圖標記清單
[0038]I雙質量飛輪
[0039]2初級質量飛輪
[0040]3次級質量飛輪
[0041]4第一螺旋彈簧
[0042]5第二螺旋彈簧
[0043]6螺旋匝圈
[0044]7端部區域
[0045]8減震元件
[0046]9減震元件的內凹結構
[0047]10 倒圓
[0048]11旋轉軸
[0049]12中部區域
[0050]13 區域[0051]14末端區域
[0052]15初級側的彈簧座
[0053]16次級側的彈簧座
[0054]17內緣
[0055]18在牽引運行中的初級質量飛輪的彈簧座
[0056]19在牽引運行中的次級質量飛輪的彈簧座
[0057]a延伸方向
[0058]Cl第一螺旋彈簧的剛性
[0059]c2第二螺旋彈簧的剛性
[0060]dS中部區域中的螺旋升角
[0061]dE端部區域中的螺旋升角
[0062]MAn驅動力矩
[0063]MAb從動力矩
[0064]r 內徑
[0065]Ra外部半徑
`[0066]Ri內部半徑
【權利要求】
1.一種用于汽車的傳動系的、具有減震元件(8)的雙質量飛輪(1)，其具有: -可圍繞旋轉軸(11)轉動的初級質量飛輪(2), -可相對初級質量飛輪(2)旋轉的次級質量飛輪(3), -至少一個具有螺旋匝圈(6)和兩個端部(7)的螺旋彈簧(4)，其中，螺旋彈簧(4)這樣設置，使得其在初級質量飛輪(2)相對次級質量飛輪(3)旋轉時負載， 其中，減震元件(8)由柔性材料構成，并且在未負載狀態中僅沿螺旋彈簧(4)的延伸方向(a)在至少兩個螺旋匝圈(6)之間延伸。
2.按照權利要求1所述的雙質量飛輪(1)，其中，所述減震元件(8)設置在螺旋彈簧(4)的端部(7)中，其中該端部(7)在汽車的牽引運行中抵靠在次級質量飛輪(3)的彈簧座(19)上,在該牽引運行中驅動力矩(MAn)和從動力矩(MAb)反向作用。
3.按照權利要求2所述的雙質量飛輪(1)，其中，螺旋彈簧(4)在端部的升角(dE)相對螺旋彈簧(4)在中部區域的升角(dS)減小。
4.按照前述權利要求之一所述的雙質量飛輪(I)，其中，螺旋彈簧(4)在其安裝位置中是彎曲的，其中，減震元件(8)僅局部地設置到在這樣的區域(13)前終止，在該區域中在螺旋彈簧(4)壓縮時相鄰的螺旋匝圈在內部半徑(Ri)處接觸。
5.按照前述權利要求之一所述的雙質量飛輪(1)，其中，減震元件(8)由熱交聯的硅酮-橡膠構成。
6.按照前述權利要求之一所述的雙質量飛輪(I)，其中，雙質量飛輪(I)具有至少一個另外的、具有比設置有減震元件(8)的所述螺旋彈簧(4)的剛性(Cl)更大的剛性(c2)的螺旋彈簧(5)。
【文檔編號】F16F15/30GK103573912SQ201310331446
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2012年8月1日
【發明者】D.斯蒂威 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司