专利名称：用于车辆传动装置的弹簧-质量阻尼器系统的制作方法
用于车辆传动装置的弹簧-质量阻尼器系统技术领域
由于间歇燃烧和周期性活塞运动，ICE可在正常操作期间 产生扭力或振动，所述扭力或振动不希望传递给车辆传动装置。发动 机扭力激励的程度通常与汽缸数量成正比加重。配备有可变排量功能 的ICE可以选择性地停用一些发动机汽缸以节省燃料。该操作模式在 发动机操作全部汽缸时可产生独特的(或不一致的)扭矩波动。最后， IC E也可能在启动和停机操作期间产生压缩脉冲。
为了隔离和抵销由发动机产生的不需要的扭力，已经在 动力系统中采用了各种阻尼器系统。这些阻尼器通常封装在发动机输 出轴(例如，曲轴)和传动装置的输入轴(例如，涡轮轴)之间。一 些阻尼设备设置有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有承载最大发动机扭矩 加上一些裕度的能力。为此，锁定离合器可包括周向延伸的细长弧形 弹簧，在锁定操作(即，锁定离合器接合)期间发生震动或扭力振动 时，所述弹簧被压缩。
根据本发明的另一方面，扭力阻尼器组件提供用于吸收 和减轻传递给动力传动装置的扭力和振动。所述扭力阻尼器组件包括 阻尼器凸缘，所述阻尼器凸缘具有外周边， 一个或更多弹簧-质量阻尼 器系统可操作地附接到所述外周边且围绕所述阻尼器凸缘的外周边周 向地伸长。至少一个(但优选地所有)弹簧-质量阻尼器系统包括限定 第一内径和外径的内弹簧、和限定第二内径和外径的外弹簧。所述第 二内径充分大于所述第一外径，从而允许所述内弹簧可嵌套地定位在 所述外弹簧内部。优选地，所述内弹簧也限定第一长度，所述第一长 度短于由所述外弹簧限定的第二长度。
所述弹簧-质量阻尼器系统也包括第 一和第二弹簧座圈。 所述第 一弹簧座圈具有限定第 一接口面的第 一基部，第 一 引导部分优 选地从所述第一接口面大致垂直地延伸。所述第一引导部分限定第二 接口面，第二引导部分优选地从所述第二接口面大致垂直地延伸。所 述第二弹簧座圈具有限定第三接口面的第二基部，所述第三接口面构造有优选地从其大致垂直延伸的第三引导部分，所述第三引导部分限 定第四接口面。所述第一和第三接口面构造为与相应的外弹簧接合， 而所述第二和第四接口面构造为与相应的内弹簧接合。此外，所述第 一和第三引导部分构造为与所述外弹簧接合，从而限制所述外弹簧的 轴向和径向运动。.最后，所述第二引导部分构造为借助于压配合而固 定、附接或附着到所述内弹簧，从而限制它们之间的相对运动。
根据本发明的又一方面，传动装置设置为与变矩器组件 动力流连通，以将最终传动系统传动连接到内燃机。所述发动机特征 在于启动和/或停机操作期间产生的压缩脉沖、和发动机其它操作模式 期间产生的扭力。所述传动装置包括阻尼器凸缘，所述阻尼器凸缘具 有多个弹簧-质量阻尼器系统，所述弹簧-质量阻尼器系统可操作地附 接到所述阻尼器凸缘且围绕其外周边周向地伸长。至少一个(但优选 地所有)弹簧-质量阻尼器系统包括限定第一长度以及第一内径和外径 的内弹簧、和限定第二长度以及第二内径和外径的外弹簧。所述第二内径充分大于所述第一外径，从而允许所述内弹簧可嵌套地定位在所 述外弹簧内部。[OO"] 所述动力传动装置的每个弹簧-质量阻尼器系统也包括第一和第二弹簧座圈。所述第一弹簧座圈具有限定第一接口面的第一 基部，大致圓柱形的第 一 引导部分从所述第 一接口面大致垂直地延伸。 所述第一引导部分限定第二接口面，所述第二接口面具有从所述第二 接口面大致垂直地延伸的大致圓柱形的第二引导部分。所述第二弹簧
座圈具有限定第三接口面的第二基部，大致圆柱形的第三引导部分优 选地从所述第三接口面大致垂直地延伸，且限定第四接口面。所述第 一和第三引导部分构造为与相应的外弹簧接合，从而限制所述外弹簧 的轴向和径向运动。最后，所述内弹簧被压配合到所述第一弹簧座圈 的所述第二引导部分上，从而限制它们之间的任何相对运动。
图3是图2所示的扭力阻尼器组件的一部分的前^L图，示出了可操作地附接到所述扭力阻尼器组件的多个周向定向的弹簧-质量阻尼器系统；
图4A是图4的完全组装的弹簧-质量阻尼器系统的示意 侧视图，该图局部地断开以更清楚地图示第一和第二弹簧座圏如何可 操作地与内弹簧构件和外弹簧构件接合。
具体实施方式
在此关于具有动力传动装置的混合动力系描述本发明。可注意到，
图1和2所示的混合动力传动装置已经极大地简化，可以 理解，关于混合动力传动装置的标准操作等的进一步信息可见于现有 技术。另外，应当容易理解，图1和2仅提供可包含本发明的代表性 应用，本发明决不限于图1和2的具体动力系或传动装置结构。
图1也显示了传动装置12的包括主壳体11在内的选定 部件，所述主壳体11构造为分别封装第一和第二电动马达/发电机组 件A和B。所述第一和第二马达/发电机A和B优选通过一系列行星齿 轮组(未示出)间接地轴颈连接(journal )到传动装置12的主轴H 上。马达/发电机A和B与一个或更多可选择接合的扭矩传递机构(例 如，离合器、制动器等，未示出)操作以旋转传动装置输出轴20。油 盘或槽体积27位于主壳体11的基部上，且构造为为传动装置12及其 部件提供液压流体，如传动油(在图1的31处隐性地示出)。主壳体 11覆盖传动装置12的大多数内部部件，如马达/发电机A和B、行星 齿轮装置、主轴21、和扭矩传递设备(所有部件均为示范性目的而提 到且均未示出)。此外，辅助泵29安装到输入壳体11的基部，且靠 近油盘27可嵌套地固定。最后，示范性液力变矩器组件(总体上以18 表示)适于可操作地定位在发动机14和传动装置12之间。
图2是示范性变矩器组件18的一部分的截面侧视图。变 矩器组件18包括变矩器泵或叶轮22、带叶片的涡轮24、定子26和锁 定或旁路离合器(总体上以50表示)。变矩器组件18也包括环形壳 体，所述环形壳体主要由泵外壳部分28限定，所述泵外壳部分28例 如经由电子束焊接、惰性气体保护金属极电极弧焊、激光焊接等固定 地附接到发动机侧的前盖30,使得在它们之间形成工作液压流体室。 波形板32适于连接到一个或更多凸耳35,所述凸耳35例如经由穿过
所述前盖30形成的多个孔59从所述前盖30突起，所述孔59构造为 接收螺栓34，从而将环形壳体前盖30传动连接到发动机14，从而可 在它们之间传递发动机扭矩。
叶轮22就位为与涡轮24串连动力流流体连通。定子26 置于叶4仑22和涡4仑24之间，从而它可以改变从涡4仑24返回到叶4仑22 的流体流动。经由环形壳体前盖30和叶轮22从曲轴15到涡轮24的 发动机扭矩传递借助于液压流体(如传动油)31的操作。更具体而言， 保持在泵外壳2 8和内罩3 3之间的叶轮叶片2 3的旋转使得液压流体31 朝涡轮24向外螺旋地引导。当这通过足以克服旋转阻力的力发生时， 与叶轮叶片23同轴地定向且保持在内罩33和涡轮外壳45之间的涡轮 叶片25开始随叶轮22旋转。离开涡轮24的流体流动经由定子26引 导回到叶4仑22中。位于涡轮24的流动出口部分和叶轮22的流动进口 部分之间的定子26将流体流动从涡轮24以与叶轮旋转相同的方向朝 叶轮22改向，从而减少泵扭矩并引起扭矩倍增。
变矩器组件18优选地分别包括构造为可旋转地支撑定子 26的第一和第二推力轴承92、 94。定子26借助于单向滚柱离合器98 连接到定子轴96,所述单向滚柱离合器98在低变矩器速度时可操作防 止定子26的旋转。在较高的变矩器速度时，离开涡轮24的液压流体 31的方向改变，使得定子26越过单向离合器98且在定子轴96上自由 地旋转。叶轮22固定到泵毂56,而涡轮22固定到输出轴20。理想地， 涡轮毂49布置在涡轮24和输出轴20之间且构造为可操作地联接涡轮 24和输出轴20。涡轮毂49由例如多个铆钉47固定到涡4仑24,且经由 花键接口 51接合输出轴20。
基本而言，当内燃机14以不同旋转速度操作时，它可产 生扭力(例如，振动)。举例来说，当例如在正常操作期间通过接合 油门(在此未示出)将燃料供应给发动机14且发动机14处于低功率 (under power)时，发动机14可能产生不希望传递给和传递通过传 动装置12的扭力。此外，当发动机14未供以燃料或不处于低功率时 (如在启动和/或停机操作中)，发动机活塞(未示出)可能产生压缩 脉冲。扭力和压缩脉冲都可以产生车辆操作者可感知的振动和噪音。
为了消除发动机14产生的扭力和压缩脉冲，传动装置12 配备有扭力阻尼器组件40，如图2所示。如以下详细所示，扭力阻尼
器组件40总体上用作在操作期间将传动装置12与由发动机14产生的 不需要的扭力隔离，且也在启动和停机操作期间选择性地帮助第一和 第二马达/发电机组件A、 B消除发动机压缩脉沖。
参见图3和4,扭力阻尼器组件4Q包括围绕环形阻尼器 凸缘42周向定位的一连串弹簧套68，所述弹簧套68的轮廓成形为可 操作地保持多个SDS44。由此，每个SDS44包括一连串弓形阻尼器弹簧， 如内弹簧构件和外弹簧构件60和62，所述弹簧围绕环形阻尼器凸缘 42的外周边周向伸长且围绕图2的前盖30和传动突起部(drive Ung ) 46之间的轴线A成角度地隔开。多个座部分66在各个SDS44之间沿环 形阻尼器凸缘42的外周边类似地定向，所述座部分66适于接收第一 和第二弹簧座圈70和72。
第一弹簧座圈70包括第一基部74,第一基部74具有第 一接口面75，第一引导部分76从该第一接口面75大致垂直延伸以限 定第三直径D3。第一引导部分76继而具有第二接口面7乙第二引导 部分78从该第二接口面77大致垂直延伸以限定第四直径D4。类似于 第一弹簧座圈70，第二弹簧座圈72包括第二基部84,第二基部84具 有第三接口面85,第三引导部分86从该第三接口面85大致垂直延伸 以限定第四接口面87和第五直径D5。虽然在图4中描绘为大体圆形或 圓柱形，但第一和第二弹簧座圈60、 62及其各个构成部分(即，第一、 第二和第三引导部分76、 78、 86)可采用其它功能几何形状，而不偏 离本发明的范围。例如，第一弹簧座圈70的第二引导部分78可采用 可内接在内弹簧60的第一内径dl内的任何几何构造，以将第二引导 部分7 8固定、附接或附着到内弹簧6 0,从而限制它们之间的相对运动。
根据图4和4A所示的优选实施例，第一弹簧座圈70的 第一引导部分76的第三直径D3充分大于内弹簧60的第一外径Dl,而 第一弹簧座圈70的第二引导部分78的第四直径D4稍大于内弹簧60 的第一内径dl。由此，内弹簧60优选地相对于第一弹簧座圏70同轴 地压缩、推动或推进(如图4箭头Al所示)，从而将内弹簧60压配 合到第二引导部分78上，并将内弹簧60的第一端65可操作地紧靠第 一弹簧座圈70的第二接口面77，最佳地见于图4A。内弹簧60也相对 于外弹簧62同轴地进给或平移(如图4箭头A2所示)，从而使外弹 簧62的第一端69压靠或邻接第一弹簧座圈70的第一接口面75，从而 将内弹簧60嵌套在外弹簧62内。最后，第三引导部分86的第五直径 D5优选地小于外弹簧62的第二内径d2。由此，外弹簧62优选地相对 于第三引导部分86轴向地进给或平移(如图4箭头A3所示)，从而 使外弹簧62的第二端71压靠或邻接第二弹簧座圈72的第三接口面85。 根据上述布置，当SDS44处于停用状态时，内弹簧60的第二端67远 离(即，不接触)第二弹簧座圈72,最佳地见于图4A。
理想地，第一和第二弹簧座圏70、 72的第三和第五直径 D3、 D5彼此相等，且稍小于外弹簧62的第二外径D2。然而，第三和 第五直径D3、 D5等于或稍大于外弹簧62的第二外径D2 (例如，为了 压配合)且不需要彼此相等也在要求保护的发明范围内。类似地，第 二引导部分78的第四直径D4可小于内弹簧60的第一内径dl，内弹簧 60和第一弹簧座圏70通过可替换的方法(例如，焊接、铆接、粘附等) 接合。
参见图2和3,前盖30与环形传动板延伸部分46 (在此 也称为传动突起部)结合操作，以在它们之间封装扭力阻尼器组件40 和锁定离合器50。传动突起部46优选地借助于铆钉47在基部53处附 接或接合到涡轮外壳45，且用于与各个SDS44机械接合并致动SDS44。 传动突起部46也包括多个单独的凸缘部分，如图2中55隐性地显示， 每个凸缘部分轴向延伸到阻尼器凸缘42的相应座部分66中(图3)。 当锁定离合器50接合(即，离合器板52上的摩擦材料35通过液压流 体31的操作被推动抵靠前盖30的接触表面27 )且开始传递扭矩(即， 获得与涡轮24无关的最大扭矩)时，扭力阻尼器组件40围绕轴线A 旋转。由于该旋转运动，每个SDS44的弹簧座圈70、 72之一被压靠传 动突起部46的相应凸缘部分55,从而压缩内弹簧和外弹簧60、 62， ^口下文所述。
在变矩器组件(如变矩器18)的常规制造期间，通常需 要可旋转地平衡变矩器的内部部件，例如叶轮22、涡轮24、定子26、 阻尼器组件40、和锁定离合器50,从而沿动力系IO提供平滑而有效 的动力传动。根据当前实践，变矩器18的各个部件在平衡试验机中设 定，所述平衡试验机在变矩器的正常操作条件下旋转该组件并测量任
何旋转偏心(例如，变矩器18围绕中心轴线A的非对称旋转)。其后， 整个变矩器组件18完全组装且再次平衡(即，为校正目的测量整个装 置的旋转偏心)。根据测量结果将平衡重量固定(例如，焊接)到变 矩器壳体的一部分(例如，图2的外壳部分28或前盖30 )来完成任何 "不平衡"的校正，从而抵销偏心。过去，由于不确定的质心，设计 带有"松弛"或"浮动，，弹簧(其提供步进阻尼效果)的变矩器离合 器难以平衡。将第二引导特征78添加到第一弹簧座圈70(该第一弹簧 座圈70的几何形状适合互锁、匹配或压配合到内弹簧60的第一端65) 防止了内弹簧60在变矩器离合器50的平衡和正常操作期间在变矩器 18内的意外运动，而不降级变矩器组件18的功能和预期操作寿命。[0036虽然已经在此详细描述了用于实施本发明的最佳方式， 但本发明所属领域技术人员将认识到在所附权利要求书的范围内的用 于实施本发明的各种可替换设计和实施例。
权利要求
1. 一种用于车辆动力系阻尼器组件的弹簧座圈，所述阻尼器组件具有至少一个内弹簧和至少一个外弹簧，其中，所述至少一个内弹簧限定第一内径，所述至少一个外弹簧限定第二内径，所述第二内径大于所述第一外径，所述弹簧座圈包括基部，所述基部限定第一接口面，所述第一接口面构造为与所述外弹簧接合；第一引导部分，所述第一引导部分从所述第一接口面延伸且限定第二接口面，所述第二接口面构造为与所述内弹簧接合；和第二引导部分，所述第二引导部分从所述第二接口面延伸，其中，所述第二引导部分构造为可操作地附接到所述内弹簧，从而限制所述内弹簧相对于所述第二引导部分的运动。
2. 根据权利要求l所述的弹簧座圈，其特征在于，所述第二引导部 分到所述内弹簧的所述可操作附接是压配合。
3. 根据权利要求2所述的弹簧座圏，其特征在于，所述基部以及所 述第一和第二引导部分是大致圆柱形。
4. 根据权利要求3所述的弹簧座圈，其特征在于，所述第一和第二 引导部分从其相应的接口面大致垂直地延伸。
5. 根据权利要求4所述的弹簧座圈，其特征在于，所述第一引导部 分还限定第三直径，所述第三直径大于所述内弹簧的所述第一内径且 小于所述外弹簧的所述第二内径。
6. 根据权利要求5所述的弹簧座圈，其特征在于，所述第二引导部 分限定第四直径，所述第四直径大于所述内弹簧的所述第一内径且小 于所述第一引导部分的所述第三直径。
7. —种用于吸收和减轻传递给动力传动装置的扭力和振动的扭力 阻尼器组件，所述扭力阻尼器组件包括阻尼器凸缘，所述阻尼器凸缘具有外周边；至少一个弹簧-质量阻尼器系统，所述弹簧-质量阻尼器系统围绕所 述阻尼器凸缘的所述外周边周向地伸长且可操作地附接到所述阻尼器 凸缘的所述外周边，所述至少一个弹簧-质量阻尼器系统包括限定第 一内径和外径的内弹簧；限定第二内径和外径的外弹簧，所述第二内径充分大于所述第 一外 径，从而允许所述内弹簧可嵌套地定位在所述外弹簧内部；第一弹簧座圈，所述第一弹簧座圏具有限定第一接口面的第一基 部；第一引导部分，所述第一引导部分从所述第一接口面延伸且限定 第二接口面；和第二引导部分，所述第二引导部分从所述第二接口面延伸；和第二弹簧座圈，所述第二弹簧座圈具有限定第三接口面的第二基 部；和第三引导部分，所述第三引导部分从所述第三接口面延伸且限 定第四接口面；其中，所述第一和第三接口面构造为与所述外弹簧接合，而所述第 二和第四接口面构造为与所述内弹簧接合；其中，所述第一和第三引导部分构造为与所述外弹簧接合，从而限 制所述外弹簧的轴向和径向运动；且其中，所述第二引导部分构造为可操作地附接到所述内弹簧，从而 限制所述内弹簧相对于所述第二引导部分的运动。
8. 根据权利要求7所述的扭力阻尼器组件，其特征在于，所述第二引导部分到所述内弹簧的所述可操作附接是压配合。
9. 根据权利要求8所述的扭力阻尼器组件，其特征在于，所述第一 和第二基部以及所述第一、第二和第三引导部分是大致圆柱形。
10. 根据权利要求9所述的扭力阻尼器组件，其特征在于，所述第 一、第二和第三引导部分从其相应的接口面大致垂直地延伸。
11. 根据权利要求10所述的扭力阻尼器组件，其特征在于，所述第 一和第三引导部分分别限定第三和第五直径，所述第三和第五直径大 于所述内弹簧的所述第一外径且小于所述外弹簧的所述第二内径。
12. 根据权利要求ll所述的扭力阻尼器组件，其特征在于，所述第 二引导部分限定第四直径，所述第四直径大于所述内弹簧的所述第一 内径且小于所述第一引导部分的所述第三直径。
13. 根据权利要求12所述的扭力阻尼器组件，其特征在于，所述内 弹簧还限定第一长度，所述外弹簧还限定第二长度，所述第二长度长 于所述内弹簧的所述第一长度。
14. 一种与变矩器组件动力流连通以将最终传动系统传动连接到发 动机的传动装置，所述发动机特征在于启动和停机操作之一期间产生 压缩脉沖、和在其它操作模式期间产生扭力，所述传动装置包括 阻尼器凸缘，所述阻尼器凸缘具有外周边；多个弹簧-质量阻尼器系统，所述弹簧-质量阻尼器系统围绕所述阻 尼器凸缘的所述外周边周向地伸长且可操作地附接到所述阻尼器凸缘 的所述外周边上，所述弹簧-质量阻尼器系统包括限定第 一长度以及第 一 内径和外径的内弹簧；限定第二长度以及第二内径和外径的外弹簧，所述第二长度大于所 述第一长度，所述第二内径大于所述第一外径，从而允许所述内弹簧 可嵌套地定位在所述外弹簧内部；第一弹簧座圈，所述第一弹簧座圈具有限定第一接口面的第一基 部；大致圆柱形的第一引导部分，所述第一引导部分从所述第一接口 面大致垂直地延伸且限定第二接口面；和大致圓柱形的第二引导部分， 所述第二引导部分从所述第二接口面大致垂直地延伸；和第二弹簧座圏，所述第二弹簧座圈具有限定第三接口面的第二基 部、和大致圓柱形的第三引导部分，所述第三引导部分从所述第三接 口面大致垂直地延伸且限定第四接口面；其中，所述第一和第三引导部分构造为与所述外弹簧接合，从而限 制所述外弹簧的轴向和径向运动；且其中，所述内弹簧与所述第一弹簧座圈的所述第二引导部分压配 合，从而限制它们之间的任何相对运动。
全文摘要
本发明涉及用于车辆传动装置的弹簧-质量阻尼器系统。提供了吸收和减轻从发动机传递给传动装置的扭力和振动的阻尼器组件。阻尼器组件包括阻尼器凸缘，多个弹簧-质量阻尼器系统可操作地附接到阻尼器凸缘且围绕其外周边周向伸长。每个弹簧-质量阻尼器系统包括可嵌套地定位在外弹簧内的内弹簧；第一弹簧座圈，其具有限定第一接口面的第一基部，从第一接口面延伸的第一引导部分限定了第二接口面，第二引导部分从第二接口面延伸；和第二弹簧座圈，其具有限定第三接口面的第二基部，从第三接口面延伸的第三引导部分限定第四接口面。第一和第三引导部分接合外弹簧，限制外弹簧的轴向和径向运动。第二引导部分附接到内弹簧，限制它们间的相对运动。
文档编号F16F15/123GK101398054SQ20081016873
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年9月27日
发明者J·R·李, P·W·麦克, S·L·克拉克 申请人:通用汽车环球科技运作公司