组合的隔离及扭转振动阻尼装置的制作方法

组合的隔离及扭转振动阻尼装置
1.相关申请的交叉引用
2.本申请要求于2018年9月10日提交的美国临时申请no.62/729,224和于2019年8月20日提交的美国临时申请no.62/889,558的权益，这两个美国临时申请的全部内容通过参引并入本文。
技术领域
3.本说明书总体上涉及隔离器和扭转振动阻尼器。具体地，以下涉及组合了隔离器和扭转振动阻尼器的装置。


背景技术：

4.众所周知，车辆发动机中的曲轴接收不均匀的扭矩，该不均匀的扭矩是气缸中的燃料周期性燃烧的结果。每个气缸中的燃烧又提供了短暂的高扭矩，该扭矩向下驱动相关联的活塞，从而经由相关联的连接杆向曲轴施加扭矩，在一段时间之后，在另一气缸中发生燃烧时，又出现短暂的高扭矩。因此，曲轴会受到扭转振动，所述扭转振动是在发动机的运转期间在曲轴的旋转速度中的波动。隔离器是安装至曲轴的端部的装置，并且在发动机运转期间将fead(前置发动机附件驱动)带与各种附件接合。隔离器减少了曲轴中扭转振动通过fead带被传递至各个附件的趋势。tvd(扭转振动阻尼器)是在这些扭矩波动期间减少在曲轴本身中发生的扭曲量的装置。
5.虽然隔离器和tvd两者都对发动机有利，但是它们占用了大量空间并且可能相对较重。在现代车辆中，一直希望减轻车辆中系统的重量，并使这些系统更紧凑。


技术实现要素：

6.在一个方面中，提供了一种用于从动轴的组合的隔离及扭转振动阻尼装置，该从动轴接收在峰值输入扭矩频率下在峰值输入扭矩与低输入扭矩之间周期性地变化的输入扭矩，该组合的隔离及扭转振动阻尼装置包括：轴适配器，该轴适配器能够连接至从动轴，其中，轴适配器限定轴线；旋转驱动构件，该旋转驱动构件可旋转地连接至轴适配器，其中，旋转驱动构件具有外部驱动表面，该外部驱动表面能够与外部扭矩负载接合，以将扭矩传输至外部扭矩负载，并且其中，旋转驱动构件至少部分地封围室；至少一个隔离构件，所述至少一个隔离构件定位成在轴适配器与旋转驱动构件之间传递扭矩，其中，所述至少一个隔离构件具有隔离构件刚度，该隔离构件刚度选择成使得系统的固有频率低于峰值输入扭矩频率，该系统包括外部扭矩负载以及组合的隔离及扭转振动阻尼装置的将扭矩从轴适配器传输至外部扭矩负载的所有部分；以及扭转振动阻尼结构件，该扭转振动阻尼结构件包括完全容纳在室中的惯性构件和定位成弹性地连接轴适配器和惯性构件的弹性体阻尼构件；其中，弹性体阻尼构件的刚度和惯性构件的惯性向扭转振动阻尼结构件提供是从动轴的固有频率的至少50％的固有频率；其中，室容纳阻尼流体，并且其中，惯性构件具有阻尼流体接合表面，该阻尼流体接合表面在旋转驱动构件与轴适配器之间的相对运动期间行进
穿过阻尼流体，从而在惯性构件与旋转驱动构件之间引起粘性阻尼；并且其中，阻尼流体的粘度、惯性构件的惯性、和弹性体阻尼构件的刚度选择成使得在从动轴的使用期间，包括来自通过惯性构件穿过阻尼流体的运动产生的粘性阻尼的扭矩、来自弹性体阻尼构件内的粘性阻尼的扭矩、来自弹性体阻尼构件的弹性变形的扭矩、和来自惯性构件中的惯性的扭矩的从多个扭矩源施加至轴适配器的扭矩之和与在具有位于其上的组合的隔离及扭转振动阻尼装置的从动轴的固有频率下从从动轴施加至轴适配器的扭矩相反，并且扭矩之和将从动轴的第一端部与从动轴的第二端部之间的最大扭曲限制在从动轴的屈服点以下。
7.组合的隔离及扭转振动阻尼装置还可以包括径向外支承层，该径向外支承层在室中径向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的径向内表面之间，该径向外支承层将旋转驱动构件支承在轴适配器上。
8.径向外支承层可以固定地连接至旋转驱动构件并且可以与惯性构件可滑动地接合。
9.组合的隔离及扭转振动阻尼装置还可以包括第一侧支承层和第二侧支承层，该第一侧支承层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第一侧壁之间，该第二侧支承层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第二侧壁之间。
10.惯性构件可以具有径向外表面，该径向外表面经由径向外支承层径向地支承旋转驱动构件的径向内表面并且可以是连续的筒形表面。
11.弹性体阻尼层可以相对于惯性构件轴向地凹陷，以防止弹性体阻尼层与第一侧支承层和第二侧支承层之间的接触。
12.阻尼流体可以是润滑剂，并且至少一个隔离构件可以是浸入到润滑剂中的多个弧形螺旋压缩弹簧。
13.弹性体阻尼构件可以定位在室中，以暴露于阻尼流体，从而导致热从弹性体阻尼构件传递至阻尼流体。
14.阻尼流体可以具有热传递系数，该热传递系数选择成将弹性体阻尼构件的温度保持在选定的最大允许温度以下。
15.旋转驱动构件可以包括选自由以下各项组成的一组表面光洁度的外部表面光洁度：带凹痕的、被滚花的和经涂覆的，从而增加了从阻尼流体传到旋转驱动构件之外的热传递，以便将弹性体阻尼构件的温度保持在选择的阈值温度以下。
16.旋转驱动构件可以是包括周向部分的带轮，外部驱动表面定位在该周向部分上，其中，周向部分由在周向部分与轴适配器之间延伸的第一侧壁和第二侧壁支承，其中，第一侧壁是与带轮的其余部分分开的构件，并且第一侧壁具有内侧壁面、外侧壁面以及位于内侧壁面与外侧壁面之间的边缘面，其中，内侧壁面与周向部分的安装面接合，其中，周向部分包括围绕并接合边缘面的围绕壁，其中，围绕壁和边缘面中的一者具有多个突出部，所述多个突出部与围绕壁和边缘面中的另一者中的多个谷部接合，以将第一侧壁旋转地锁定至周向部分，其中，围绕壁弯曲以接合外侧壁面，从而将第一侧壁轴向地锁定至周向部分。
17.组合的隔离及扭转振动阻尼装置还可以包括密封构件，该密封构件定位在安装面和内侧壁面中的至少一者中的通道中并被压缩，从而进行密封以防止从第一侧壁与周向部分之间的室泄漏。
18.第二侧壁与周向部分可以由单件材料形成。
19.旋转驱动构件可以是带轮并且外部驱动表面可以由第一凸缘和第二凸缘界定，该第一凸缘具有第一凸缘轴向外部壁表面，该第二凸缘具有第二凸缘轴向外部壁表面，并且惯性构件可以在第一凸缘外部壁表面和第二凸缘轴向外部壁表面内轴向地延伸。
20.旋转驱动构件可以是带轮，并且外部扭矩传递构件可以是附件驱动带。
21.从动轴可以是内燃发动机的曲轴，并且扭矩之和可以将从从动轴的第一端部至从动轴的第二端部的最大扭曲限制为小于0.35度。
22.弹性体阻尼构件可以具有质心，该弹性体阻尼构件的质心具有质心轴向位置，并且其中，惯性构件可以具有质心，该惯性构件的质心具有质心轴向位置，弹性体阻尼构件的质心轴向位置可以与惯性构件的质心轴向位置大致相同。
23.惯性构件可以包括多个流体流动通道，所述多个流体流动通道定尺寸成提供与惯性构件与旋转驱动构件之间的相对速度有关的选定量的阻尼。
24.阻尼流体可以是牵引流体。
25.阻尼流体可以是流变流体。
26.阻尼流体可以具有能够经由电流调节的粘度。
27.阻尼流体接合表面可以是方向性的，以提供比在惯性构件相对于旋转驱动构件沿第二旋转方向的运动期间大的惯性构件相对于旋转驱动构件沿第一旋转方向的粘性阻尼运动的量。
28.惯性构件可以具有阻尼流体接合表面，该阻尼流体接合表面涂覆在亲油涂层中。
29.阻尼流体接合表面可以具有选定的阻力系数，除了选择阻尼流体的粘度之外还选择该阻力系数，以便提供来自通过惯性构件穿过阻尼流体的运动产生的粘性阻尼的选定量的扭矩。
30.在另一方面中，提供了一种用于从动轴的组合的隔离及扭转振动阻尼装置，该从动轴接收在峰值输入扭矩频率下在峰值输入扭矩与低输入扭矩之间周期性地变化的输入扭矩，该组合的隔离及扭转振动阻尼装置包括：轴适配器，该轴适配器能够连接至从动轴，其中，轴适配器限定轴线；旋转驱动构件，该旋转驱动构件可旋转地连接至轴适配器，其中，旋转驱动构件具有外部驱动表面，该外部驱动表面能够与外部扭矩负载接合，以将扭矩传输至外部扭矩负载，并且其中，旋转驱动构件至少部分地封围室；至少一个隔离构件，所述至少一个隔离构件定位成在轴适配器与旋转驱动构件之间传递扭矩，其中，所述至少一个隔离构件具有隔离构件刚度，该隔离构件刚度选择成使得系统的固有频率低于峰值输入扭矩频率，该系统包括外部扭矩负载以及组合的隔离及扭转振动阻尼装置的将扭矩从轴适配器传输至外部扭矩负载的所有部分；扭转振动阻尼结构件，该扭转振动阻尼结构件包括完全容纳在室中的惯性构件和定位成弹性地连接轴适配器和惯性构件的弹性体阻尼构件，其中，惯性构件具有惯性，并且弹性体阻尼构件具有刚度，其中，弹性体阻尼构件的刚度和惯性构件的惯性向扭转振动阻尼结构件提供是从动轴的固有频率的至少50％的固有频率；以及辅助阻尼结构件，该辅助阻尼结构件容纳在室中，其中，除了由弹性体阻尼构件提供的阻尼之外，辅助阻尼结构件还施加了辅助阻尼扭矩以抵抗旋转驱动构件与惯性构件之间的相对运动；其中，辅助阻尼扭矩、惯性构件的惯性、和弹性体阻尼构件的刚度选择成使得在从动轴的使用期间，包括辅助阻尼扭矩、来自弹性体阻尼构件内的粘性阻尼的扭矩、来自弹性体阻尼构件的弹性变形的扭矩、和来自惯性构件中的惯性的扭矩的从多个扭矩源施加至轴
适配器的扭矩之和与在具有位于其上的组合的隔离及扭转振动阻尼装置的从动轴的固有频率下从从动轴施加至轴适配器的扭矩相反，并且扭矩之和将从动轴的第一端部与从动轴的第二端部之间的最大扭曲限制在从动轴的屈服点以下。
31.辅助阻尼结构件可以是摩擦阻尼结构件，该摩擦阻尼结构件包括第一摩擦表面装置和第二摩擦表面装置，该第二摩擦表面装置在惯性构件与旋转驱动构件之间的相对运动期间能够与第一摩擦表面装置滑动地接合，从而基于第一摩擦表面装置与第二摩擦表面装置之间的总的摩擦系数产生摩擦阻尼，其中，总的摩擦系数选择成提供选定的辅助阻尼扭矩。
32.摩擦阻尼结构件可以包括径向外摩擦接合层，该径向外摩擦接合层在室中径向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的径向内表面之间，并且，径向外摩擦接合层能够与旋转驱动构件和惯性构件中的至少一者滑动地接合，以产生摩擦。
33.径向外摩擦接合层可以是衬套，该衬套能够相对于旋转驱动构件和惯性构件两者滑动。
34.摩擦阻尼结构件还可以包括第一侧摩擦接合层和第二侧摩擦接合层，该第一侧摩擦接合层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第一侧壁之间，该第二侧摩擦接合层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第二侧壁之间，其中，第一侧摩擦接合层和第二侧摩擦接合层中的每一者均能够与旋转驱动构件和惯性构件中的至少一者滑动地接合，以产生摩擦。
35.弹性体阻尼层可以相对于惯性构件轴向地凹陷，以防止弹性体阻尼层与第一侧支承层和第二侧支承层之间的接触。
36.外部驱动表面可以具有轴向长度并且具有几何中心，该几何中心具有几何中心轴向位置，并且惯性构件可以具有质心，该质心具有与几何中心轴向位置大致相同的质心轴向位置。
37.旋转驱动构件可以是带轮，外部驱动表面可以由第一凸缘和第二凸缘界定，该第一凸缘具有第一凸缘轴向外部面，该第二凸缘具有第二凸缘轴向外部面，惯性构件可以轴向地延伸、配装在第一凸缘轴向外部面与第二凸缘轴向外部面之间。
38.摩擦阻尼结构件可以包括第一摩擦板和第二摩擦板，该第二摩擦板在惯性构件相对于旋转驱动构件的运动期间相对于第一摩擦板旋转地移动，并且其中，作用在第一板与第二板之间的摩擦力能够经由电流调节，并且产生包括在来自摩擦阻尼的扭矩中的扭矩。
39.辅助阻尼结构件可以包括能够经由电流调节的粒子离合器。
40.辅助阻尼扭矩能够经由电流调节。
41.在又一方面中，提供了一种用于从动轴的组合的隔离及扭转振动阻尼装置，该从动轴接收在峰值输入扭矩频率下在峰值输入扭矩与低输入扭矩之间周期性地变化的输入扭矩，该组合的隔离及扭转振动阻尼装置包括：轴适配器，该轴适配器能够连接至从动轴，其中，轴适配器限定轴线；旋转驱动构件，该旋转驱动构件可旋转地连接至轴适配器，其中，旋转驱动构件具有外部驱动表面，该外部驱动表面能够与外部扭矩负载接合，以将扭矩传输至外部扭矩负载，并且其中，旋转驱动构件至少部分地封围室；至少一个隔离构件，所述至少一个隔离构件定位成在轴适配器与旋转驱动构件之间传递扭矩，其中，所述至少一个隔离构件具有隔离构件刚度，该隔离构件刚度选择成使得系统的固有频率低于峰值输入扭
矩频率，该系统包括外部扭矩负载以及组合的隔离及扭转振动阻尼装置的将扭矩从轴适配器传输至外部扭矩负载的所有部分；扭转振动阻尼结构件，该扭转振动阻尼结构件包括完全容纳在室中的惯性构件和定位成弹性地连接轴适配器和惯性构件的弹性体阻尼构件，其中，弹性体阻尼构件的刚度和惯性构件的惯性向扭转振动阻尼结构件提供是从动轴的固有频率的至少50％的固有频率；以及摩擦阻尼结构件，该摩擦阻尼结构件包括径向外摩擦接合层，该径向外摩擦接合层在室中径向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的径向内表面之间，并且该径向外摩擦接合层能够与旋转驱动构件和惯性构件中的至少一者滑动地接合；其中，旋转驱动构件是带轮，并且其中，外部驱动表面由第一凸缘和第二凸缘界定，该第一凸缘具有第一凸缘轴向外部壁表面，该第二凸缘具有第二凸缘轴向外部壁表面，并且其中，惯性构件在第一凸缘外部壁表面和第二凸缘轴向外部壁表面内轴向地延伸。
42.摩擦阻尼结构件还可以包括第一侧衬套层和第二侧衬套层，该第一侧衬套层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第一侧壁之间，该第二侧衬套层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第二侧壁之间。
43.外部驱动表面可以具有轴向长度并且具有几何中心，该几何中心具有几何中心轴向位置，并且惯性构件可以具有质心，该质心具有与几何中心轴向位置大致相同的质心轴向位置。
44.旋转驱动构件可以是带轮，并且其中，外部驱动表面由第一凸缘和第二凸缘界定，该第一凸缘具有第一凸缘轴向外部壁表面，该第二凸缘具有第二凸缘轴向外部壁表面，并且惯性构件可以在第一凸缘外部壁表面和第二凸缘轴向外部壁表面内轴向地延伸。
45.摩擦阻尼结构件可以固定地连接至旋转驱动构件并且与惯性构件可滑动地接合。
46.在又一方面中，提供了一种用于从动轴的组合的隔离及扭转振动阻尼装置，该从动轴接收在峰值输入扭矩频率下在峰值输入扭矩与低输入扭矩之间周期性地变化的输入扭矩，该组合的隔离及扭转振动阻尼装置包括：轴适配器，该轴适配器能够连接至从动轴，其中，轴适配器限定轴线；旋转驱动构件，该旋转驱动构件可旋转地连接至轴适配器，其中，旋转驱动构件具有外部驱动表面，该外部驱动表面能够与外部扭矩负载接合，以将扭矩传输至外部扭矩负载，并且其中，旋转驱动构件至少部分地封围室；至少一个隔离构件，所述至少一个隔离构件定位成在轴适配器与旋转驱动构件之间传递扭矩，其中，所述至少一个隔离构件具有隔离构件刚度，该隔离构件刚度选择成使得系统的固有频率低于峰值输入扭矩频率，该系统包括外部扭矩负载以及组合的隔离及扭转振动阻尼装置的将扭矩从轴适配器传输至外部扭矩负载的所有部分；扭转振动阻尼结构件，该扭转振动阻尼结构件包括完全容纳在室中的惯性构件和定位成弹性地连接轴适配器和惯性构件的弹性体阻尼构件，其中，弹性体阻尼构件的刚度和惯性构件的惯性向扭转振动阻尼结构件提供是从动轴的固有频率的至少50％的固有频率；摩擦阻尼结构件，该摩擦阻尼结构件包括径向外摩擦接合层，该径向外摩擦接合层在室中径向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的径向内表面之间，并且该径向外摩擦接合层能够与旋转驱动构件和惯性构件中的至少一者滑动地接合；其中，外部驱动表面具有轴向长度并且具有几何中心，该几何中心具有几何中心轴向位置，并且其中，惯性构件具有质心，该质心具有与几何中心轴向位置大致相同的质心轴向位置。
47.摩擦阻尼结构件还可以包括第一侧衬套层和第二侧衬套层，该第一侧衬套层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第一侧壁之间，该第二侧衬套层轴向地定位在惯性构
件与旋转驱动构件的第二侧壁之间。
48.在再一方面中，提供了一种制造用于从动轴的组合的隔离及扭转振动阻尼装置的方法，该从动轴接收在峰值输入扭矩频率下在峰值输入扭矩与低输入扭矩之间周期性地变化的输入扭矩，该方法包括：a)获得与从动轴有关的一组数据、一组tvd性能要求、一组隔离器性能要求、具有能够与外部扭矩负载接合的外部驱动表面的旋转驱动构件的直径、以及一组尺寸限制；b)选择惯性构件的惯性，以便为扭转振动阻尼结构件提供固有频率，该扭转振动阻尼结构件的固有频率基于从动轴的固有频率；c)基于一组尺寸限制并且基于旋转驱动构件的直径来选择用于惯性构件的尺寸数据以具有所述惯性；d)选择径向地定位在惯性构件内侧的弹性体阻尼构件的尺寸数据，其中，弹性体阻尼构件的惯性和尺寸数据选择成为扭转振动阻尼结构件提供于从动轴的固有频率的固有频率；e)选择能够连接至从动轴的轴适配器的尺寸数据，其中，轴适配器限定轴线；f)选择与至少一个隔离构件有关的数据，所述至少一个隔离构件定位成在轴适配器与旋转驱动构件之间传递扭矩，其中，所述至少一个隔离构件具有隔离构件刚度，该隔离构件刚度选择成使得系统的固有频率低于峰值输入扭矩频率，该系统包括外部扭矩负载以及组合的隔离及扭转振动阻尼装置的将扭矩从轴适配器传输至外部扭矩负载的所有部分；g)选择辅助阻尼扭矩，该辅助阻尼扭矩通过在惯性构件与旋转驱动构件之间的相对运动期间的摩擦阻尼、在惯性构件与旋转驱动构件之间的相对运动期间的粘性阻尼以及在惯性构件与旋转驱动构件之间的相对运动期间的磁性阻尼中的至少一者来施加，其中，辅助阻尼扭矩选择成使得在从动轴的使用期间，包括辅助阻尼扭矩、来自弹性体阻尼构件内的粘性阻尼的扭矩、来自弹性体阻尼构件的弹性变形的扭矩、和来自惯性构件中的惯性的扭矩的从多个扭矩源施加至轴适配器的扭矩之和与在具有位于其上的组合的隔离及扭转振动阻尼装置的从动轴的固有频率下从从动轴施加至轴适配器的扭矩相反，并且扭矩之和限制从动轴的第一端部与从动轴的第二端部之间的最大扭曲以满足tvd性能要求中的至少一些tvd性能要求；h)基于至少一个隔离构件和辅助阻尼扭矩来确定是否满足隔离器性能要求；以及i)在满足一组tvd性能要求和隔离器性能要求的情况下，基于在步骤b)至步骤h)中做出的选择来制造组合的隔离及扭转振动阻尼装置。
49.一组tvd性能要求可以包括一下各项中的至少一者：弹性体阻尼构件中的最大允许应变、弹性体阻尼构件中的最大允许扭矩、弹性体阻尼构件中每单位体积的最大允许功率耗散、以及弹性体阻尼构件的最大允许温度。
50.一组tvd性能要求可以包括从动轴的第一端部与从动轴的第二端部之间的最大允许扭曲量。
51.从动轴可以是内燃发动机的曲轴，并且辅助阻尼扭矩可以选择成使得在从动轴的使用期间，扭矩之和将从从动轴的第一端部至从动轴的第二端部的最大扭曲限制为小于0.35度。
52.在另一方面中，提供了一种用于从动轴的组合的隔离及扭转振动阻尼装置，该从动轴接收在峰值输入扭矩频率下在峰值输入扭矩与低输入扭矩之间周期性地变化的输入扭矩，该组合的隔离及扭转振动阻尼装置包括：轴适配器，该轴适配器能够连接至从动轴，其中，轴适配器限定轴线；旋转驱动构件，该旋转驱动构件可旋转地连接至轴适配器，其中，旋转驱动构件具有外部驱动表面，该外部驱动表面能够与外部扭矩负载接合，以将扭矩传输至外部扭矩负载，并且其中，旋转驱动构件至少部分地封围室；至少一个隔离构件，所述
至少一个隔离构件定位成在轴适配器与旋转驱动构件之间传递扭矩，其中，所述至少一个隔离构件具有隔离构件刚度，该隔离构件刚度选择成使得系统的固有频率低于峰值输入扭矩频率，该系统包括外部扭矩负载以及组合的隔离及扭转振动阻尼装置的将扭矩从轴适配器传输至外部扭矩负载的所有部分；扭转振动阻尼结构件，该扭转振动阻尼结构件包括完全容纳在室中的惯性构件和定位成弹性地连接轴适配器和惯性构件的弹性体阻尼构件；其中，弹性体阻尼构件的刚度和惯性构件的惯性向扭转振动阻尼结构件提供是从动轴的固有频率的至少50％的固有频率；径向外支承层，该径向外支承层在室中径向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的径向内表面之间，该径向外支承层将旋转驱动构件支承在轴适配器上，其中，惯性构件具有径向外表面，该径向外表面经由径向外支承层径向地支承旋转驱动构件的径向内表面并且是连续的筒形表面。
53.组合的隔离及扭转振动阻尼装置还可以包括第一侧支承层和第二侧支承层，该第一侧支承层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第一侧壁之间，该第二侧支承层轴向地定位在惯性构件与旋转驱动构件的第二侧壁之间。
54.对于本领域的普通技术人员而言，在查看以下附图和描述之后，其他技术优势可以变得明显。
附图说明
55.为了更好地理解在本文中描述的实施方式以及更清楚地示出所述实施方式可以如何被实施，现在将仅通过示例的方式参照附图，在附图中：
56.图1是用于车辆的示例性内燃发动机的立体图；
57.图2是示出图1的曲轴中的扭曲的峰值幅度的曲线图；
58.图3是根据实施方式的曲轴和扭转振动阻尼装置的立体图；
59.图4和图5是图3的扭转振动阻尼装置的分解图；
60.图6a是图3的扭转振动阻尼装置的截面图；
61.图6b是根据变型的图3的扭转振动阻尼装置的截面图；
62.图7和图8是图4和图5的扭转振动阻尼装置的轴适配器和弹簧壳的立体图；
63.图9是图4和图5的扭转振动阻尼装置的立体截面图；
64.图10是示出使用图4和图5的扭转振动阻尼装置的峰值输入扭矩的频率、惯性构件的惯性以及曲轴中的合成最大扭曲之间的关系的曲线图；
65.图11是类似于图10所示曲线图但阻尼比为0.125的曲线图；
66.图12是类似于图10和图11所示曲线图但阻尼比为0.15的曲线图；
67.图13是根据另一实施方式的扭转振动阻尼装置的截面图；
68.图14是根据又一实施方式的扭转振动阻尼装置的截面图；并且
69.图15是根据实施方式的制造组合的隔离及扭转振动阻尼装置的一般方法的流程图。
70.除非另外特别指出，否则附图中描绘的物品不一定按比例绘制。
具体实施方式
71.为了简单且清楚地说明，在所考虑的适当情况下，附图标记可以在附图中重复以
指示相应的或者类似的元件。另外，为了提供对本文中描述的一个或多个实施方式的透彻理解，阐述了许多具体细节。然而，本领域普通技术人员将理解的是，本文中描述的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，公知的方法、过程和部件未被详细描述以避免使本文中描述的实施方式模糊。首先应该理解的是，尽管在附图中图示并在下面描述了示例性实施方式，但是本公开的原理可以使用任何数目的技术来实现，无论当前是否已知这些技术。本公开绝不应该限制于在附图中图示并在下面描述的示例性实现方式和技术。
72.除非上下文另有说明，否则贯穿本说明书中使用的各种术语可以如下阅读和理解：如贯穿全文使用的“或”是包含性的，就像书写为“和/或”一样；贯穿全文使用的单数冠词和代词包括它们的复数形式，并且贯穿全文使用的复数形式和代词包括它们的单数形式；类似地，性别代词包括它们对应的代词，因此代词不应该被理解为将本文中描述的任何事物限制于由单一性别来使用、实现、执行等；“示例性地”应被理解为“说明性地”或“举例性地”，并且不一定比其他实施方式“优选”。可以在本文中列出术语的进一步定义；如将通过阅读本说明书所理解的，这些定义可以应用于那些术语的先前和后续的实例。
73.在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文所描述的系统、设备和方法进行修改、增加或省略。例如，系统和设备的部件可以被集成或分离。此外，本文公开的系统和设备的运转可以由更多、更少或其他部件执行，并且所描述的方法可以包括更多、更少或其他步骤。另外，可以以任何合适的顺序执行步骤。如本文中所使用的，“每个”是指组的每个构件或组的子组的每个构件。
74.待解决的动态问题的描述
75.参照图1，图1示出了用于车辆的内燃发动机10的示例的立体图。发动机10包括多个气缸，所述多个气缸中的一个气缸由使用附图标记12的一对线表示。在每个气缸12中，活塞14在上止点位置与下止点位置之间往复运动。在图1所示的视图中，以14a和14d示出的活塞位于上止点位置，而以14b和14c示出的活塞位于下止点位置。所示出的发动机10是四冲程发动机。这意味着每个活塞在每个燃烧循环中都经历四个“冲程”，包括进气冲程和压缩冲程，在进气冲程中，活塞14移动至下止点并且空气经由一个或更多个进气阀(未示出)被吸入气缸12中，在压缩冲程中，活塞14移动至上止点以压缩被吸入的空气。在适当的时间，燃料被喷射到气缸12中，并且(在火花点火发动机中)火花塞被通电以点燃燃料。这导致气缸12中的气体快速膨胀，从而在所谓的膨胀冲程中将活塞14驱动回至下止点。在适当的时间，一个或更多个排气阀(未示出)被打开，并且然后活塞14返回至上止点，以驱动来自气缸12的用过的膨胀气体。
76.每个活塞14经由连接杆18连接至以16示出的曲轴。特别是在膨胀冲程期间，每个活塞14向曲轴16施加扭矩以驱动曲轴16旋转。曲轴16的旋转被传递至车辆的从动轮(未示出)。曲轴16还用于经由以22示出的附件驱动带来驱动一个或更多个附件20。每个附件20具有驱动轴24，该驱动轴24在其上具有附件带轮26。曲轴16在其上具有曲轴带轮28。附件驱动带22——其通常是多v形带——绕曲轴带轮28和附件带轮26延伸，以便将动力从曲轴带轮28传递至附件带轮26，以驱动附件20。
77.附件20被示出为简单的筒形形状，但是应当理解，附件20可以根据需要具有其他形状。可以由曲轴16驱动的附件20的一些示例包括以20a示出的水泵、以20b示出的空气调
节压缩机以及以20c示出的mgu(马达
‑
发电机单元)。马达
‑
发电机单元20c可以用作发电机以给车辆的电池(未示出)充电，或者用作马达以便将扭矩传递到附件驱动带22中以用于各种目的。
78.图1所示出的待与附件驱动带22接合的其他元件包括空转带轮30和张紧器32。张紧器32用于在带张力否则将下降到可能发生带打滑的水平的情况下保持附件驱动带22上的张力。所示的张紧器32包括两个张紧器臂34，所述两个张紧器臂34接合mgu 20c的两侧上的附件驱动带22，以便在mgu 20c用作发电机和在mgu 20c用作马达的两种情况下都确保适当的带张紧。
79.图1中示出的连接至曲轴16的另一元件是飞轮36，该飞轮36连接至启动机马达37，并且当启动发动机10时用于使曲轴16旋转。
80.由活塞14施加至曲轴16的扭矩可以被称为输入扭矩。输入扭矩基于任一个活塞14处于其膨胀冲程而沿着曲轴16施加在各个点处。然而，曲轴16的长度的其余部分与由于其与附件20的连接而抵抗加速的元件比如附件驱动带22、飞轮36、以及未处于它们的膨胀冲程的其他活塞14接合。这在发动机10的运转期间的任何给定时间下导致曲轴16中的一定量的扭曲。
81.输入扭矩不是恒定的，而是基于活塞14在其燃烧循环中的位置在峰值输入扭矩与低输入扭矩之间周期性地变化。可能由该不均匀的输入扭矩引起的一个问题在于，如果以接近曲轴16的固有频率的频率施加来自输入扭矩的扭矩峰值，则这可能导致曲轴16发生共振。一旦处于共振，在曲轴16中发生的扭曲的量会增大至曲轴16失效的程度。可能引起的另一问题是不均匀的输入扭矩在传递至附件驱动带22的情况下然后可以从附件驱动带22传递至诸如mgu 20c之类的附件，从而使附件中一个或更多个附件发生共振，进而导致损坏附件。
82.图2示出了在曲轴16的各种rpm处在发动机10的曲轴16中发生的扭曲的峰值幅度。以38示出的曲线示出了在曲轴16未配备有任何解决该问题的装置的情况下发生的扭曲的量。可以观察到，在曲轴16的rpm到达扭矩峰值的频率接近曲轴16的固有频率(nf)的点时，在曲轴16中发生的扭曲的量迅速增加。
83.将tvd和隔离器作为单独的概念的描述
84.在曲轴16上安装称为tvd(扭转振动阻尼器)的装置可以解决曲轴16中过度扭曲的问题。存在两种常见类型的tvd。一种有时被称为减振器，并且包括：安装至曲轴的毂、位于毂的外径上的橡胶层、以及安装在橡胶层上的惯性构件。当不均匀的扭矩施加至曲轴16而改变曲轴16的速度时，惯性构件中的惯性使橡胶层变形。橡胶层的变形既导致一些机械能的储存，并且又导致呈热的形式的一些能量的耗散。如图2中的曲线40所表示的，tvd的存在导致曲轴16对不均匀的输入扭矩做出响应。可以观察到，在与没有tvd的情况相比时，曲轴16中的扭曲的峰值幅度减小了，这对曲轴而言是有利的。此外，与没有tvd时相比，扭曲的峰值幅度出现在较低的rpm和较高的rpm两者处。例如，在图2所示的示例中，当曲轴16上没有tvd时，扭曲的峰值幅度发生在大约6000rpm处。当曲轴16上存在减振器时，扭曲的峰值幅度发生在5000rpm和7000rpm处。发动机10从未达到7000rpm，因为它的红线(发动机的控制器将允许的最大rpm)是6500rpm。因此，唯一需要考虑的峰值是5000rpm处的峰值。将理解的是，与在对应于6000rpm的频率下相比，曲轴16在对应于5000rpm的频率下周期性地产生扭
曲的峰值幅度是有益的。
85.如以42示出的曲线所示出的，通过增加橡胶中发生的能量耗散量(例如通过选择不同的橡胶)，可以观察到扭曲的峰值幅度进一步降低。
86.tvd的另一种常见类型有时被称为粘性tvd，在该粘性tvd中提供了用于安装至曲轴16的毂，并且惯性构件位于毂中的流体填充室中。粘性tvd中的惯性构件与毂完全断开连接。然而，在惯性构件与毂之间的相对运动期间会发生粘性阻尼。如在图2的曲线44中可以观察到的，与没有设置tvd时相比，这种粘性阻尼产生较低的扭曲的峰值幅度。然而，扭曲的峰值幅度产生在与未设置tvd时相同的rpm处(例如，图2中的6000rpm)。如果粘性tvd被设计成在惯性构件与毂之间的相对运动期间具有增加的粘性阻尼量，则扭曲的峰值幅度可以进一步减小。
87.将称为隔离器的装置安装至曲轴16可以解决将扭转振动传递到附件驱动带22中的问题。隔离器包括毂、一个或更多个隔离弹簧(例如，弧形螺旋压缩弹簧)、以及能够相对于毂旋转的带轮。调整一个或更多个弹簧以在发动机的选定运转条件范围内使由曲轴16驱动的外部扭矩负载的固有频率减小到峰值输入扭矩频率以下。外部扭矩负载包括附件驱动带22和由附件驱动带驱动的所有附件20、以及隔离器带轮和一个或更多个隔离弹簧。可以例如经由在毂与带轮之间的相对运动期间发生的能量的摩擦耗散来提供阻尼。通常，这种阻尼在隔离器中可以有助于抑制共振。然而，太大的阻尼可能对隔离器的性能产生负面影响，因为一些扭矩通过摩擦接合从毂传递至带轮，从而绕开了一个或更多个隔离弹簧。如果该阻尼过大，则扭转振动不再衰减。
88.粘性实施方式主要部件的描述
89.参照图3，曲轴带轮28是用于曲轴16的组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的部件。组合的隔离及扭转振动阻尼装置46能够更好地配装在受限的空间中，并且可以为现有技术的装置——比如美国专利no.6,048,284中所示的装置——提供改进的性能。组合的隔离及扭转振动阻尼装置46在图3中以立体图、在图4和图5以分解立体图并且在图6a中以截面图示出。组合的隔离及扭转振动阻尼装置46包括轴适配器48、旋转驱动构件50、至少一个隔离构件52、以及扭转振动阻尼结构件54。
90.轴适配器48在图7和图8中更清楚地示出，并且可以以任何合适的方式连接至曲轴16。例如，在本示例性实施方式中，轴适配器48包括套筒部分56，该套筒部分56紧密地配装在曲轴16的端部上，并且轴适配器48具有四个贯穿孔口57，紧固件(未示出)可以穿过所述贯穿孔口57插入到曲轴16的端部中的接纳孔口中。可以使用将轴适配器48安装至曲轴16的任何其他合适的方式。轴适配器48限定用于组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的轴线a。
91.在所示的示例中，轴适配器48包括第一驱动臂58和第二驱动臂58，所述第一驱动臂58和第二驱动臂58将用于接合至少一个隔离构件52以与所述至少一个隔离构件52进行扭矩传递。轴适配器48还包括用于扭转振动阻尼结构件54的支承件60，该支承件60在下面进一步描述。
92.如图1所示，在本示例中，旋转驱动构件50是带轮28。但是，将理解的是，这仅仅是合适的旋转驱动构件的一个示例。在其他实施方式中，旋转驱动构件50可以是与延伸至其他从动装置的链条接合的链轮，所述从动装置中的每个从动装置均具有与链条接合的链轮。在又一些其他实施方式中，旋转驱动构件50可以是与其他齿轮接合以便驱动附加装置
的齿轮，所述附加装置中的每个附加装置均在其上具有齿轮。在这些其他实施方式中的每个实施方式中，由旋转驱动构件50驱动的元件构成外部扭矩负载。
93.在所示的实施方式中，旋转驱动构件50具有周向部分62、以及从周向部分62径向向内延伸的第一侧壁64和第二侧壁66。外部驱动表面68设置在周向部分上，并且能够与外部扭矩负载接合(即，通过与附件驱动带22接合)，从而将扭矩传递至外部扭矩负载。在本示例中，外部驱动表面68是v形凹槽面，该v形凹槽面由相应的第一凸缘70和第二凸缘72界定，所述第一凸缘70和第二凸缘72设置成防止附件驱动带22在运转期间从旋转驱动构件50上脱落。
94.旋转驱动构件50至少部分地封围室74。在所示的示例实施方式中，旋转驱动构件50经由以76和78示出的第一密封构件和第二密封构件与轴适配器48密封地接合。在室74中填充有流体的实施方式中，密封构件76和78可以适合于对室74进行密封以防止流体从室74泄露。替代地，密封构件76和78可以适合于对室74进行密封以防止污染物从外部环境进入室74。
95.旋转驱动构件50可旋转地连接至轴适配器48。在本实施方式中，这部分地由旋转驱动构件50被旋转地支承在扭转振动阻尼结构件54上并且部分地由旋转驱动构件50通过第一密封构件76和第二密封构件78与轴适配器48的密封接合来提供。
96.在本实施方式中，至少一个隔离构件52包括第一弧形螺旋压缩弹簧80和第二弧形螺旋压缩弹簧80。如从图4、图5和图6可以理解的，每个弹簧80的每个端部的中部接合驱动臂58中的一个驱动臂，并且每个弹簧80的每个端部的两侧接合存在于旋转驱动构件50上的凸耳82。因此，弹簧80可以在两个方向上传递扭矩；即，从轴适配器48传递至旋转驱动构件50，并且从旋转驱动构件50传递至轴适配器48。
97.这些弹簧80可以被保持在弹簧壳84中，该弹簧壳84连接至轴适配器48，如图6a所示。弹簧壳84可以由诸如聚合材料之类的任何合适的材料形成，以避免否则将与轴适配器48发生的金属与金属的接触。弹簧壳84罩住弹簧80的径向外表面(以85示出)。
98.在如上所述的运转中，调整至少一个隔离构件52以在从空转时的rpm至发动机的红线时的rpm的发动机10的rpm的整个运转范围内使由曲轴16驱动的外部扭矩负载的固有频率降低到峰值输入扭矩频率以下。因此，在发动机10的运转处于其rpm运转范围期间，外部扭矩负载不发生共振。如上所述的，外部扭矩负载包括附件驱动带22以及由该附件驱动带22驱动的所有附件20以及其他部件。换句话说，所有部件都由旋转驱动构件50驱动。
99.扭转振动阻尼结构件54包括惯性构件86和弹性体阻尼构件88。如可以观察到的，惯性构件86完全容纳在室74中。弹性体阻尼构件88定位成弹性地连接轴适配器48和惯性构件86。惯性构件86具有惯性i，并且弹性体阻尼构件88具有刚度k，惯性i和刚度k基于曲轴16的固有频率来选择。刚度k和惯性i选择成向扭转振动阻尼结构件54提供固有频率，该固有频率是曲轴16的固有频率的至少50％，并且因此，在发动机10的运转期间，惯性构件86的运动和弹性体阻尼构件88的挠曲减小了由曲轴16引起的扭曲的峰值幅度。刚度k和惯性i的选择在下面进一步详细描述。
100.当不均匀的扭矩施加至曲轴16以改变曲轴16的速度时，惯性构件86中的惯性使弹性体阻尼构件88变形。弹性体阻尼构件88的变形不仅导致一些机械能量的储存，而且还导致呈热的形式的一些能量的耗散。另外，组合的隔离及扭转振动阻尼装置46设置有辅助阻
尼结构件90。辅助阻尼结构件90容纳在室74中，并且除了由弹性体阻尼构件提供的阻尼之外，辅助阻尼结构件90还施加了辅助阻尼扭矩以抵抗旋转驱动构件50与惯性构件86之间的相对运动。辅助阻尼扭矩、惯性构件86的惯性i和弹性体阻尼构件88的刚度k选择成使得在使用曲轴16期间(即，在发动机10运转期间)，从多个扭矩源施加至轴适配器48的扭矩之和(称为tcorr)——包括辅助阻尼扭矩(称为tsupp)、来自弹性体阻尼构件88内的粘性阻尼的扭矩(称为tedmv)、来自弹性体阻尼构件88的弹性变形的扭矩(称为tedme)、和来自惯性构件86中的惯性的扭矩(称为ti)——与在曲轴16的固有频率下从曲轴16施加至轴适配器48的扭矩(称为tinput)相反，其中，组合的隔离及扭转振动阻尼装置46位于该曲轴16上，并且扭矩之和(称为tcorr)将曲轴16的第一端部(以92示出)与曲轴16的第二端部(以94示出)之间的最大扭曲(也称为扭曲的峰值幅度)限制在曲轴16的屈服点以下。
101.辅助阻尼结构件90可以以任何合适的方式提供辅助阻尼扭矩。在图6a所示的实施方式中，辅助阻尼结构件90提供粘性阻尼扭矩。为了实现这一点，室74填充有阻尼流体96，并且惯性构件86具有阻尼流体接合表面98，该阻尼流体接合表面98在旋转驱动构件50与轴适配器48之间的相对运动期间行进穿过阻尼流体96，从而在惯性构件86与旋转驱动构件50之间引起粘性阻尼。惯性构件86的阻尼流体接合表面98与旋转驱动构件50的对应内表面之间的间隙被选择成适于其之间的基于阻尼流体96的粘度的粘性阻尼。阻尼流体96的粘度被选择成在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的相对运动期间提供选定的辅助阻尼扭矩。
102.在室74中，在惯性构件86与旋转驱动构件50的径向内表面100之间径向地定位有径向外支承层99，该径向外支承层99将旋转驱动构件50支承在轴适配器48上。在图6a所示的实施方式中，径向外支承层99包括由合适的聚合材料制成的衬套102，以防止惯性构件86与旋转驱动构件50之间的金属与金属的接触。在一些实施方式中，图6a所示的衬套102未固定地连接至旋转驱动构件50或惯性构件86，并且能够相对于旋转驱动构件50和惯性构件86两者滑动。在其他实施方式中，衬套102固定地连接至旋转驱动构件50并且与惯性构件86可滑动地接合。在一些其他实施方式中，径向外支承层99可以不是衬套102，而是替代性地可以是施加至旋转驱动构件50的径向内表面100的涂层。在又一实施方式中，至少有可能的是，衬套102(或更广义地说，径向外支承层99)被固定地连接至惯性构件86并且与旋转驱动构件50可滑动地接合。
103.第一侧支承层104轴向地定位在惯性构件86与旋转驱动构件50的第二侧壁66之间。第一侧支承层104可以与衬套102成为一体。第二侧支承层106轴向地定位在惯性构件86与旋转驱动构件50的第一侧壁64之间。第二侧支承层106本身可以与径向内接合层110一体地连接，该径向内接合层110与轴适配器48上的径向内表面接合。
104.在图6a所示的实施方式的运转期间，阻尼流体96的薄膜设置在径向外支承层99与惯性构件86之间、以及径向外支承层99与旋转驱动构件50的径向内表面100之间，并且在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的相对运动期间提供粘性阻尼。另外，基于设置在惯性构件86与第一侧支承层104之间以及设置在第一侧支承层104与旋转驱动构件50之间的间隙，在这两个接合面处也可能存在阻尼流体的适当大小的膜，并且因此所述两个接合面处也可能出现粘性阻尼。
105.第一侧壁66被示出为与旋转驱动构件50的其余部分上的安装面接合的单独构件，其中，密封构件116(例如，o形环)设置在第一侧壁与安装面中的至少一者中的通道中，其
中，围绕壁相对于第一侧壁弯曲以将第一侧壁轴向地保持就位。第一侧壁的边缘面包括突出部，该突出部在第一侧壁被插入成与安装面接合时在围绕壁中形成谷部。可选地，突出部位于围绕壁上并且在第一侧壁中形成谷部。突出部可以以任何适当的方式、比如通过在边缘面的适当表面或围绕壁表面上进行滚花而形成。
106.因此，图6a中所示的辅助阻尼结构件90可以被称为粘性阻尼结构件，并且包括经由阻尼流体96彼此可滑动地接合的表面，并且在所述表面中产生了粘性阻尼。
107.当设计用于曲轴16的组合的隔离及扭转振动阻尼装置46时，旋转驱动构件50的尺寸通常由组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的购买者提供，该尺寸已经基于其他发动机考虑因素确定并且至少在某种程度上独立于关于tvd的任何考虑因素。曲轴带轮28的尺寸通常不会简单地改变来便于tvd或隔离器的设计过程。因此，旋转驱动构件50的直径通常是预先确定的。通过构造辅助阻尼结构件以便在确保满足上述三个条件的同时提供选定辅助阻尼扭矩(即：1.由下述部分组成的系统的固有频率在从空转时的rpm至发动机的红线时的rpm的发动机10的rpm的整个运转范围内的峰值输入扭矩频率以下：外部扭矩负载(即，附件驱动带22以及与该附件驱动带22接合的所有附件和部件(即，张紧器32和空转带轮30))和组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的将扭矩从轴适配器48传递至外部扭矩负载的所有部分；2.刚度k和惯性i选择成向扭转振动阻尼结构件54提供固有频率，该固有频率是曲轴16的固有频率的至少50％，并且因此，在发动机10的运转期间，惯性构件86的运动和弹性体阻尼构件88的挠曲减小了由曲轴16引起的扭曲的峰值幅度；3.包括扭矩tsupp、扭矩tedmv、扭矩tedme和扭矩ti的从多个扭矩源施加至轴适配器48的扭矩之和与在曲轴16——其中，组合的隔离及扭转振动阻尼装置46位于该曲轴16上——的固有频率下的扭矩tinput相反，并且扭矩之和将曲轴16的第一端部92与曲轴16的第二端部94之间的最大扭曲限制在曲轴16的屈服点以下)，惯性构件86可以定尺寸成配装在具有预定直径的旋转驱动构件50的内侧。
108.控制扭矩的等式的讨论
109.上述各种扭矩根据以下等式来计算：由惯性构件86施加至轴适配器48的扭矩ti可以表示为：
110.ti＝iα，
111.其中，i是惯性构件86的惯性，并且α是惯性构件86的角加速度。
112.由弹性体阻尼构件88内的粘性阻尼产生的扭矩可以表示为：
113.tedmv＝cr(ω
im
‑
ω
sa
)，
114.其中，cr是常数，ω
im
是惯性构件86的角速度，并且ω
sa
是轴适配器48的角速度。常数cr可以通过以下等式确定：
115.c
r
＝4πζf
n
i，
116.其中，ζ是阻尼比并且根据以下等式确定：
[0117][0118]
其中，mr被称为放大率，并且是轴适配器48中的运动幅度相比于惯性构件86中的合成运动幅度之间的比率，并且其中：
16的固有频率是425hz。为了更加清楚，应当理解的是，发动机的rpm与峰值输入扭矩频率之间的关系是：
[0131]
fp＝(rpm
×
阶数)/60，
[0132]
其中，fp是峰值输入扭矩频率，rpm是以rpm为单位的发动机速度，而“阶数”是发动机的阶数，该阶数是对于曲轴16的每次旋转峰值扭矩被施加至曲轴16的次数。对于具有四个气缸的图1所示的发动机10而言，发动机的阶数为2。对于该发动机，当发动机10处于4800rpm时，达到曲轴16的固有频率。
[0133]
图10是示出峰值输入扭矩的频率(即，峰值输入扭矩频率)、惯性构件86的惯性以及曲轴16中的合成的最大扭曲之间的关系的曲线图，其中，组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的阻尼比为0.1。该阻尼比是仅通过弹性体阻尼构件88来实现的。因此，图10是组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的性能曲线图，其中，辅助阻尼扭矩为零。曲线图上的轮廓线围绕曲轴16中的最大扭曲不超过轮廓线中所示出的值的区域。如在曲线图中可以观察到的，基于以107示出的425hz线和0.1度轮廓线的交点，在425hz时实现小于要求的0.1度的最大扭曲所需的最小可能惯性为2.5gm^2。线108是指示线，该指示线将读取器引导至提供该上述最大扭曲(即，所提及的2.5gm^2)所需的惯性。然而，为了实现这一点，涉及组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的每个制造细节将必须是基本上完美的、没有存在任何公差的余地。由于这通常是不可能的，因此应谨慎选择惯性以使在该惯性下、在制造组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的各个部件时在公差方面存在一些余地。如可以观察到的，通过将线425hz的线向上延伸，这将对应于约2.8gm^2的惯性选择。然而，应该注意的是，即使在该惯性下，在制造组合的隔离及扭转振动阻尼装置46时也几乎没有存在公差的余地，并且因此，由于难以保持将确保曲轴16中的最大扭曲保持小于最大允许频率的严格的公差，因此可能无法有利地构建这样的组合的隔离及扭转振动阻尼装置46。
[0134]
图11是相同的组合的隔离及扭转振动阻尼装置46但是阻尼比为0.125的曲线图，该0.125的阻尼比是使用弹性体阻尼构件88中的阻尼和来自辅助阻尼结构件90的阻尼两者来实现的。如可以观察到的，在图11中，最大扭曲48小于0.1度的区域进一步向下延伸。因此，将允许最大扭曲保持小于0.1度的最小惯性降低至2gm^2。在制造组合的隔离及扭转振动阻尼装置46时存在一定公差的惯性再次为2.8gm^2，然而，可以观察到，在此存在明显更多的公差可用于组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的制造。
[0135]
图12是相同的组合的隔离及扭转振动阻尼装置46但是阻尼比为0.15的曲线图，该0.15的阻尼比再次地是使用弹性体阻尼构件88中的阻尼和来自辅助阻尼结构件90的阻尼两者来实现的。如可以通过线107、108和109观察到的，提供小于0.1度的最大扭曲所需的最小惯性刚超过1.5gm^2，并且在制造组合的隔离及扭转振动阻尼装置46时允许一定公差的合适惯性将为2gm^2。
[0136]
由于阻尼比与所提供的辅助阻尼的量有关，因此可以观察到，随着辅助阻尼的量增加，组合的隔离及扭转振动阻尼装置46以可接受的方式运行所需的惯性量降低。然而，还应该注意的是，尽管由于阻尼流体96提供的粘性阻尼，辅助阻尼扭矩tsupp被传递至轴适配器48，但是辅助阻尼扭矩也被传递到旋转驱动构件50中，并且因此用作在下述情况下必须考虑的阻尼扭矩：评估组合的隔离及扭转振动阻尼装置46在将附件驱动带22与曲轴16处的扭转振动隔离时的性能。换句话说，辅助阻尼结构件90在轴适配器48与旋转驱动构件50之
间与至少一个隔离构件52平行地传递扭矩，这影响了组合的隔离及扭转振动阻尼装置46作为隔离器的性能。因此，在设计过程中，必须控制所产生的辅助阻尼扭矩，以允许至少一个隔离构件52有效地将附件驱动带22与曲轴16隔离。
[0137]
基于摩擦的实施方式的讨论
[0138]
如上所述，图6a示出了在室74中提供了阻尼流体并且室因此被密封以防止阻尼流体从室74中泄漏的实施方式。图6b图示了图6a所示的实施方式的变型。在图6b所示的实施方式中，辅助阻尼结构件90构造成在旋转驱动构件50与惯性构件86之间提供摩擦阻尼，并且因此可以被称为摩擦阻尼结构件。由摩擦阻尼结构件90产生的摩擦阻尼根据一不同的等式导致扭矩，而不是由关于图6a描述的粘性阻尼结构件提供的扭矩。控制摩擦阻尼扭矩的等式为：
[0139]
t
f
＝μrf
n
，
[0140]
其中，μ是摩擦接合表面(其将在下面进一步描述)之间的总摩擦系数，r是摩擦力被施加的位置处的半径，并且f
n
是施加在摩擦接合表面之间的法向力。
[0141]
在图6b所示的实施方式中，室74没有填充阻尼流体。摩擦阻尼结构件包括第一摩擦表面装置200和第二摩擦表面装置202，该第二摩擦表面装置202在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的相对运动期间能够与第一摩擦表面装置200滑动地接合，从而基于第一摩擦表面装置200与第二摩擦表面装置202之间的总摩擦系数μ产生摩擦阻尼。总摩擦系数μ选择成提供选定的辅助阻尼扭矩tsupp，以便组合的隔离及扭转振动阻尼装置46满足上述三个条件。在图6b所示的实施方式中，径向外支承层99可以被称为径向外摩擦接合层99，该径向外摩擦接合层99在室74中径向地定位在惯性构件50与旋转驱动构件50的径向内表面100之间。径向外摩擦接合层99能够与旋转驱动构件50和惯性构件86中的至少一者滑动地接合，以产生摩擦。
[0142]
可选地，径向外摩擦接合层99是能够相对于旋转驱动构件50和惯性构件86两者滑动的衬套(即，衬套102)，或者替代性地，径向外摩擦接合层99固定地连接至旋转驱动构件50和惯性构件86中的一者并且与旋转驱动构件50和惯性构件86中的另一者可滑动地接合。在径向外摩擦接合层99与惯性构件86的径向外表面(以204示出)之间存在滑动接合的情况下，径向外表面204可以被认为被包括在第一摩擦表面装置200和径向外摩擦接合层99的相互接合的表面(以206示出)中。作为另一选择，第一侧支承层104可以是第一侧摩擦接合层，而第二侧摩擦接合层106可以是第二侧摩擦接合层。第一侧摩擦接合层104和第二侧摩擦接合层106中的每一者能够与旋转驱动构件50和惯性构件86中的至少一者滑动地接合，以产生摩擦。将理解的是，在以上等式中关于摩擦阻尼扭矩所指的半径r是基于构成第一摩擦表面装置200和第二摩擦表面装置202的表面的位置的平均或有效半径。
[0143]
应该注意的是，在图6b所示的实施方式中，弹性体阻尼层88从惯性构件86轴向地凹陷，以防止弹性体阻尼层88与第一侧摩擦接合层104和第二侧摩擦接合层106之间的接触。由于在弹性体阻尼构件88与第一侧摩擦接合层104和第二侧摩擦接合层106之间没有任何阻尼流体，因此在图6b的实施方式中提供该特征是特别有利的。
[0144]
在优选的实施方式中，外部驱动表面68具有轴向长度l1并且具有几何中心，该几何中心具有由线cl1表示的几何中心轴向位置。惯性构件86具有质心cm
im
，该质心cm
im
具有与几何中心轴向位置大致相同的质心轴向位置(由线cl2表示)。出于本公开的目的，质心轴
向位置(由线cl2表示)与几何中心轴向位置大致相同意味着质心轴向位置在外部驱动表面68的轴向长度的中间三分之一内。轴向长度l1的中间三分之一以208示出。通过提供这种水平的居中性，产生了若干优点。首先，由于外部驱动表面68与附件驱动带22的接合而施加在曲轴带轮28上的负载中的大部分负载均匀地传递到径向外摩擦接合层99和惯性构件86中。该负载为衬套102与惯性构件86的径向外表面204之间以及衬套102与旋转驱动构件50的径向内表面100之间的相互面对的表面提供法向力，从而在彼此可滑动地接合的这些相互面对的表面中的任何表面之间产生摩擦。应该注意的是，该法向力被包括在以上等式中的法向力f
n
中，但是法向力f
n
是将构成第一摩擦表面装置200和第二摩擦表面装置202的所有表面都考虑在内的平均法向力或有效法向力。然而，通过使曲轴带轮28上的法向力在惯性构件86上近似居中，摩擦力的分布可以在整个惯性构件86和衬套102上更加均匀，并且在至少一些实施方式中，与用于现有技术的某些所提出的装置相比，来自附件驱动带22负载中的更多负载用于产生摩擦。另外，当惯性构件86的质心cm的轴向位置不在轴向长度l1的中间三分之一内时，取决于衬套102的制造材料，衬套102产生的应力可能很大以至于使衬套102经受相对迅速的失效。为了解决这个问题，在惯性构件86的质心cm不在轴向长度l1的中间三分之一内的实施方式中，可以根据需要使用由相对较昂贵的材料制成的衬套102。例如，在需要的情况下，衬套102可以由金属(例如钢)芯和在其径向内面和径向外面上的尼龙和ptfe的涂层形成。然而，如果惯性构件86如上所述地定中心，则衬套102可以简单地由尼龙和ptfe(或任何其他合适的材料)制成。
[0145]
在图6b所示的实施方式中(并且也在图6a所示的实施方式中)，可以观察到旋转驱动构件50是带轮(即，曲轴带轮28)，并且外部驱动表面68由第一凸缘70和第二凸缘72界定。第一凸缘70具有第一凸缘轴向外部面210，并且第二凸缘72具有第二凸缘轴向外部面212。可以观察到的是，惯性构件86轴向地延伸、配装在第一凸缘轴向外部面210与第二凸缘轴向外部面212之间。这允许来自带22的所有负载被传递至衬套102、惯性构件86和旋转驱动构件50的相互面对的径向外摩擦表面和内摩擦表面。
[0146]
参照图13，图13示出了第一摩擦表面装置200和第二摩擦表面装置202的替代结构。在该实施方式中，第一摩擦表面装置200包括第一摩擦板214，并且第二摩擦表面装置202包括第二摩擦板216，该第二摩擦板216在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的相对运动期间相对于第一摩擦板214旋转地移动。第一摩擦板214被示出为旋转地连接至惯性构件214，但是可滑动地安装在惯性构件86上的轴向延伸的销217上，并且因此能够相对于惯性构件214轴向移动。第二摩擦板216被示出为一体地连接至旋转驱动构件50的第二侧壁66。
[0147]
作用在第一摩擦板214与第二摩擦板216之间的摩擦力能够通过电流进行调节，并且产生包括在摩擦阻尼扭矩中的扭矩。
[0148]
在图13所示的实施方式中，固定电磁线圈218设置有连接至该固定电磁线圈218的电导管219，以将电流从电源(例如，车辆电池)传输至电磁线圈218。电磁线圈218的通电将第一摩擦板214朝向第二摩擦板216拉动。第二摩擦板216与旋转驱动构件50的第二侧壁108一体地形成。可选地，电磁线圈218与旋转驱动构件50的第二侧壁66直接滑动接触，并产生穿过第二侧壁66、穿过第二摩擦板216并进入第一摩擦板214的磁通量，以将第一摩擦板214拉动成与第二摩擦板接合。对电流进行调节调节了第一摩擦板214与第二摩擦板216之间的接合力，并且因此调节了摩擦阻尼力，并且因此调节了摩擦阻尼扭矩。以这种方式，当发动
机的rpm接近峰值输入扭矩频率在使用期间(即，具有在使用期间安装至曲轴16组件的任何部件比如飞轮36以及组合的隔离及扭转振动阻尼装置46)接近曲轴16组件的固有频率的点时，摩擦阻尼扭矩可以调节为较高，并在其他适当的时候调节为较低，以便保持以上说明的三个条件。
[0149]
可选地，可以设置有偏置构件(未示出)以在电磁线圈218断电时将第一摩擦板214推动远离第二摩擦板216。
[0150]
参照图14，在图14中，辅助阻尼结构件90包括能够通过电流进行调节的粒子离合器220。粒子离合器220包括粒子(以221示出)，在需要的情况下，所述粒子可以可选地在限定在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的室224中驻留在合适的流体222中。设置合适的密封构件225以帮助密封室224，以防止粒子221和流体222——如果存在——的泄漏。滑环226设置成与旋转驱动构件50滑动地接合，其中，电导管228连接至滑环226以将电流从电源(例如，车辆电池)传输至滑环226。通向滑环226的电流将电流传输到旋转驱动构件50中，这继而使粒子221充电或磁化，这又改变了施加在暴露于室224中的粒子221的惯性构件86的面与旋转驱动构件50的面之间的保持力。对通向滑环226的电流进行调节调节了施加在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的保持力的量，这又调节了辅助阻尼扭矩。因此，当曲轴16接近其固有频率时，如上面关于图13所示的实施方式所述地，辅助阻尼扭矩可以被调节为较高，并在其他适当的时候被调节为较低，以便保持以上说明的三个条件。可以被包括为组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的一部分的用于粒子离合器的合适结构的示例包括由ogura industrial corporation提供的粒子离合器。
[0151]
基于图13和图14中的实施方式，可以观察到的是，辅助阻尼扭矩能够通过电流进行调节。
[0152]
设计方法的讨论
[0153]
参照图15，图15示出了制造用于从动轴(即，曲轴16)的组合的隔离及扭转振动阻尼装置(即，组合的隔离及扭转振动阻尼装置46)的方法300，从动轴接收在峰值输入扭矩频率下、在峰值输入扭矩(tinput)与低输入扭矩之间周期性地变化的输入扭矩。涉及在上面标识的元件附图标记将用于帮助说明方法300，然而，应该注意的是，这些仅是示例，并且以上描述的这些部件的其他特征不一定包括在方法300的本说明中。对于本领域技术人员将明显的是，将包括什么特征并且将不包括什么特征。
[0154]
方法300包括步骤302，该步骤302获得与从动轴有关的一组数据、一组tvd性能要求、一组隔离器性能要求、具有能够与ue接合的外部驱动表面68的旋转驱动构件50的直径、以及一组尺寸限制。一组tvd性能要求的示例可以包括例如：从动轴中允许的最大扭曲、和弹性体阻尼构件中的最大允许应变、弹性体阻尼构件中的最大允许扭矩、弹性体阻尼构件中每单位体积的最大允许功率耗散、以及弹性体阻尼构件的最大允许温度。虽然步骤302中获得的一些数据和要求可以由组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的购买者(例如，车辆制造商)提供，但是一些数据和/或要求可以通过组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的提供者(例如，车辆制造商的一级供应商)获得。步骤304包括选择惯性构件的惯性，以便为扭转振动阻尼结构件提供固有频率，该固有频率基于从动轴的固有频率(并且优选地基于从动轴16在使用期间将具有的在所有部件都安装在其上的情况下的从动轴的固有频率)。步骤306包括基于一组尺寸限制并且基于旋转驱动构件的直径来选择惯性构件86的尺寸数据以具
有所选择的惯性。步骤308包括选择被径向地定位在惯性构件86内侧的弹性体阻尼构件88的尺寸数据。弹性体阻尼构件88的惯性和尺寸数据选择成为扭转振动阻尼结构件54提供固有频率，该固有频率基于从动轴的固有频率(并且如上所述，优选地基于从动轴16在使用期间将具有的在所有部件都安装在其上的情况下的从动轴的固有频率)。步骤310包括选择能够连接至从动轴的轴适配器48的尺寸数据。步骤312包括选择与定位成在轴适配器48与旋转驱动构件60之间传递扭矩的至少一个隔离构件52有关的数据。所述至少一个隔离构件52具有隔离构件刚度，该隔离构件刚度选择成使得系统的固有频率低于峰值输入扭矩频率，该系统包括外部扭矩负载以及组合的隔离及扭转振动阻尼装置的所有部分，所述组合的隔离及扭转振动阻尼装置将扭矩从轴适配器传递至外部扭矩负载。步骤314包括选择下述辅助阻尼扭矩，该辅助阻尼扭矩通过在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的相对运动期间的摩擦阻尼、在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的相对运动期间的粘性阻尼以及在惯性构件86与旋转驱动构件50之间的相对运动期间的磁性阻尼中的至少一种来施加。辅助阻尼扭矩选择成使得在使用从动轴16期间，包括辅助阻尼扭矩、来自弹性体阻尼构件88内的粘性阻尼的扭矩、来自弹性体阻尼构件88的弹性变形的扭矩、和来自惯性构件86中的惯性的扭矩的从多个扭矩源施加至轴适配器48的扭矩之和与在从动轴16——该从动轴16具有位于其上的组合的隔离及扭转振动阻尼装置46——的固有频率下由从动轴16施加至轴适配器48的扭矩相反，并且扭矩之和限制从动轴16的第一端部92与从动轴16的第二端部94之间的最大扭曲，以满足tvd性能要求中的至少一些tvd性能要求。步骤316包括基于至少一个隔离构件52和辅助阻尼扭矩来确定是否满足隔离器性能要求。在步骤318，如果满足一组tvd性能要求和隔离器性能要求，则基于在步骤304至314中做出的选择来制造组合的隔离及扭转振动阻尼装置46。在一些实施方式中，从动轴16是内燃发动机10的曲轴，并且辅助阻尼扭矩选择成使得在使用从动轴16期间，扭矩之和将从从动轴16的第一端部92至从动轴16的第二端部94的最大扭曲限制为小于0.35度。
[0155]
应该注意的是，上述步骤中的至少一些步骤不需要按照它们示出的顺序来执行。
[0156]
附加特征的讨论
[0157]
应该注意的是，弹性体阻尼构件88从惯性构件86轴向地凹陷，以防止弹性体阻尼层88与第一侧支承层104和第二侧支承层106之间的接触，因为这样的接触将抑制惯性构件86与旋转驱动构件50之间的滑动接合。
[0158]
在图6a所示的实施方式中，惯性构件86的径向外表面204经由径向外支承层99径向地支承旋转驱动构件50的径向内表面100。如所示出的，径向外表面204是连续的筒形表面，其允许径向外表面204的整个轴向长度用作支撑表面以支承旋转驱动构件50。
[0159]
此外，应该注意的是，外部驱动表面具有轴向长度并具有几何中心，该几何中心具有几何中心轴向位置，并且其中，惯性构件具有质心，该质心的质心轴向位置与几何中心轴向位置大致相同。
[0160]
阻尼流体96还可以可选地是润滑剂，其中，弧形螺旋压缩弹簧80浸入润滑剂中。在运转期间，当弹簧80收缩和膨胀时，弧形螺旋压缩弹簧80的径向外表面85将在弹簧壳84上摩擦，并且润滑剂将在这种摩擦期间抑制弹簧壳84的刨削。
[0161]
从图6a所示的实施方式中可以观察到的，弹性体阻尼构件88定位在室74中，以暴露于阻尼流体96，从而导致热从弹性体阻尼构件88传递至阻尼流体96。弹性体阻尼构件88
的温度影响其寿命并且影响其刚度，如从以上等式中可以观察到的，这影响了扭转振动阻尼结构件54的固有频率，并且至少影响了扭矩tedme和扭矩tedmv。因此，有利的是在组合的隔离及扭转振动阻尼装置46的运转期间将热从弹性体阻尼构件88中传递出去，以便控制弹性体阻尼构件88的温度。
[0162]
可选地，阻尼流体96的热传递系数选择成将弹性体阻尼构件的温度保持在弹性体阻尼构件88的选定的最大允许温度以下。附加地或替代地，旋转驱动构件50可以包括选自由以下各项组成的一组表面光洁度的外部表面光洁度：带凹痕的、被滚花的和经涂覆的，从而相对于在没有外部表面光洁度的情况下将发生的从阻尼流体传到旋转驱动构件50之外的热传递而言，增加了从阻尼流体传到旋转驱动构件50之外的热传递。作为另一附加或替代选项，旋转驱动构件50可以包括选自由以下各项组成的一组表面光洁度的内部表面光洁度：带凹痕的、被滚花的和经涂覆的，从而相对于在没有内部表面光洁度的情况下将发生的从阻尼流体传到旋转驱动构件50之外的热传递而言，增加了从阻尼流体传到旋转驱动构件50之外的热传递。
[0163]
参照图6a，阻尼流体接合表面98可以可选地涂覆在油响应涂层114中。油响应涂层114可以是亲油涂层，以增加阻尼流体96对油响应涂层114的粘附性，这在惯性构件86和旋转驱动构件50相对于彼此的相对运动期间增加了通过惯性构件86和弹性体阻尼构件88施加至轴适配器48的粘性阻尼力和扭矩。在其他实施方式中，油响应涂层114可以是疏油涂层。例如，在惯性构件86是标准化部件但是具有比所需的惯性更大的惯性的实施方式中，可能期望通过为涂层114提供疏油涂层来减少由辅助阻尼结构件90提供的粘性阻尼的量。油响应涂层114允许管理油脂(或其他润滑剂)，从而例如抑制油脂(或其他润滑剂)粘附至油脂(或其他润滑剂)可能烘烤或以其他方式降解的死区中的某些区域。油响应涂层114还允许根据需要管理室74中的润滑剂的位置。
[0164]
可选地，阻尼流体接合表面98具有选定的阻力系数，除了选择阻尼流体96的粘度之外还选择该阻力系数，以便通过来自惯性构件穿过阻尼流体的运动的粘性阻尼提供选定量的扭矩。该阻力系数可以以任何合适的方式来提供，比如通过以下通道或其他特征部：所述通道或其他特征部导引阻尼流体沿通道或其他特征部流动，以增加粘性阻尼扭矩的速度依赖性。
[0165]
在一些实施方式中，阻尼流体96可以是牵引流体。牵引流体可以具有能够增强从弹性体阻尼构件88传出并进入旋转驱动构件50的热传递的性质。牵引流体的示例包括valvoline invaritorc
‑
638 tdf和idemitsu
‑
kosan tdf牵引驱动流体。
[0166]
可选地，阻尼流体是流变流体，该流变流体控制(具体地增强)流体的速度相关响应性，以针对给定应用定制粘性阻尼扭矩，从而满足上述三个条件。
[0167]
尽管已经描述了组合的隔离及扭转振动阻尼装置46与曲轴16一起使用，应该注意的是，该组合的隔离及扭转振动阻尼装置46可以用于许多其他应用中，比如用于增压器的进口轴、空气调节压缩机或其他压缩机(尤其是那些使用活塞或其他往复元件的压缩机)的进口轴、车辆传动装置的轴、在传动装置与从动轮之间延伸的动力系中的传动轴、燃油泵进口轴、或飞轮轴——如果与曲轴分开。
[0168]
本领域技术人员将理解的是，还可能存在更多的替代性实现方式和改型，并且以上示例仅仅是一个或更多个实现方式的说明。因此，范围仅由在此所附的权利要求及对所
附权利要求作出的任何修改限制。