弹簧和扭转减振器的制造方法

弹簧和扭转减振器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种弹簧(60)和扭转减振器，根据一个实施例的所述弹簧包括至少一个弹簧区段(62)，所述弹簧区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于所述弹簧(60)的力方向(66)的横截面(64)上的投影中在至少90°的弧线上延伸。所述弹簧区段(62)在所述投影中具有椭圆形的走向。由此能够实现，改进在所述弹簧(60)的制造、所述弹簧在系统(90)中的集成性、这种系统(90)的运行安全性和维护需求之间的折中。
【专利说明】
弹簧和扭转减振器

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种弹簧和一种具有至少一个弹簧的系统，该系统例如可为扭转减振器。

【背景技术】
[0002]在多个【技术领域】中，使用弹簧用于截获出现的力。即，例如使用弹簧以设计能振动的系统，在该系统中，分别使两个构件借助于至少一个弹簧机械地相联接。为了机械的联接存在多种可能性，以实现在这些构件和所述至少一个弹簧之间的力传递。即，例如文献DE
102010 002 120 Al涉及一种由绕弹簧轴线缠绕的金属弹簧丝制成的压力弹簧。在这种系统中，该弹簧例如可为扭转减振器，其同样可被集成到较大的系统中或其它部件中。
[0003]为了操控至少一个弹簧的弹簧端部在此使用弹簧座圈。然而，这会带来附加的成本。同样，一些弹簧端部不可通过几个构件精确地操控，由此，弹簧可能也可从规定的位置中出来并且可能引起更大的系统磨损或整个系统失效。由此，弹簧的操控对这种系统的运行安全性和维护需求具有直接影响。同时，应尽可能通过带有结构简单的且由此成本适宜的器件的相关构件实现至少一个弹簧的操控。
实用新型内容
[0004]因此存在的需求是，改进在弹簧的制造、弹簧在系统中的集成性、这种系统的运行安全性和维护需求之间的折中。通过根据权利要求1所述的弹簧和根据权利要求12所述的扭转减振器实现该需求。
[0005]根据一个实施例的弹簧包括至少一个弹簧区段，所述弹簧区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于弹簧的力方向的横截面上的投影中在至少90°的弧线上延伸。该弹簧区段在投影中具有椭圆形的走向。这种弹簧例如可构造成扭转弹簧或螺旋弹簧。这种类型的弹簧例如可由绕弹簧轴线缠绕的弹簧丝制成。该弹簧丝自身例如可由金属的材料制成。这种金属的材料例如可包括金属、金属合金(例如黄铜)、或者具有非金属成分的金属或金属合金(例如钢)。同样，金属的材料也可包括其它金属和/或非金属的组分，例如碳纤维或玻璃纤维。
[0006]力方向可与弹簧轴线重合。根据一个实施例的弹簧例如可构造成或用作压力弹簧或拉力弹簧。这意味着，其例如可与使弹簧压缩或伸展的力相反地作用。因此，弹簧可能也可在其集成到这种系统中时需要具有压力或拉力。
[0007]根据一个实施例的弹簧可至少部分地具有弹簧圈，其垂直于弹簧轴线以弹簧圈半径围绕弹簧轴线缠绕。这种弹簧可具有恒定的弹簧圈半径和/或变化的弹簧圈半径。即，这种弹簧可至少局部地例如设计成螺旋弹簧或者还可以设计成桶形弹簧或阶式弹簧(Sprungfeder)。
[0008]例如，至少一个弹簧区段可布置在弹簧的一个端部处，然而也可布置在弹簧的其它部位处。在此，椭圆形的走向理解为这种类型的椭圆形设计方案或椭圆，即，其具有两个不一样大的半轴。其中两个半轴同样大的圆形的特殊情况在此不表示椭圆。换句话说，椭圆的偏心度不等于零。在此，偏心度定义成长半轴的二次方和短半轴的二次方的差的二次方根。该偏心度也被称为线性偏心度。投影可以特别理解为所谓的正交投影。换句话说，投影可以是垂直于平面的数学的点集合的投影。在特殊情况中，该点集合也可为扩展的实体，例如弹簧或弹簧区段。
[0009]通过弹簧区段的椭圆形的走向可实现，即使在不使用例如特地为其构造的弹簧座圈的情况下也可非常精确地操控弹簧。换句话说，通过弹簧区段的椭圆形的走向可简化弹簧的操控并且进而简化用于操控弹簧的相关构件的设计方案。因此，可以改进在弹簧更简单的操控性、弹簧在相应系统中的集成和加工成本之间的折中。由此，可在必要时减小加工成本，其中，同时避免功能故障，然而至少可减少功能故障的出现。例如，这种功能故障可包括弹黃的翅曲。
[0010]可选地，在这种实施例中弹簧包括附加的区段，其在弹簧未被加载的状态中在垂直于弹簧的力方向的附加横截面上的附加投影中具有圆形的走向。“圆形”在此理解为“遵循圆弧的”。圆在此理解为这样的情况，即，其中偏心度等于零，即，两个半轴同样大。由此，并不涉及以上限定的含义中的椭圆。在此，圆形的走向可在每种任意角度上延伸，即，不仅例如在一个或多个整圈上为360°的多个整数倍，而且也可为其间的其它值。通过弹簧的附加区段的圆形横截面，可更有效地利用可能存在的结构空间。
[0011 ] 可选地，在这种实施例中，椭圆形走向的第一半轴可相当于附加区段的圆形走向的半径。换句话说，在这种弹簧中，椭圆形走向的两个半轴中的仅仅一个与圆形走向的半径不同。由此可实现制造的简化。补充地或备选地也可实现更有效地利用结构空间。
[0012]可选地，在这种实施例中，椭圆形走向的第二半轴比第一半轴小预定的值。椭圆形走向的第一半轴和第二半轴在这种情况中分别被称为其长半轴和短半轴。概念“长”和“短”又意味着，其中排除了圆形的特殊情况。其中构件操控弹簧的系统由此可在必要时更简单地制造，因为例如可在必要时省去特地为了操控而设置的弹簧座圈或相应的操控构件。通过以上描述的特殊的半轴大小，也可在必要时作为补充或备选地实现更高的稳定性，因为使得弹簧的打滑和翘曲变得更不可能。
[0013]补充地或备选地，弹簧具有由弹簧丝缠绕成的多个弹簧圈，其中，所述弹簧区段包括至少一个弹簧圈，并且其中，在所述弹簧区段中的至少一个弹簧圈的螺距小于在弹簧区段之外的弹簧圈的螺距。如开头已经阐述的那样，弹簧丝可由不同的材料制成。一个弹簧圈可表示弹簧丝能够在任意角度上延伸的走向。除了 360°的整数倍，也可为任一其它角度。在此，较小螺距的区域可在必要时伴随着变化的弹簧常数。与此无关地，实现弹簧区段的较小螺距可在必要时对弹簧区段的稳定性有正面作用，因为可在必要时减小在弹簧的基础负载时机械变形的风险。
[0014]可选地，在实施例中弹簧区段中的至少一个弹簧圈至少部分地包括无效圈。在此，无效圈可以表示其邻近的弹簧圈至少部分地接触的弹簧圈。“至少部分地”意味着，接触面也可在小于360°的弧线范围上延伸。此外，所有这种弹簧圈可具有椭圆形的形状。可选地，例如具有椭圆形走向的弹簧区段的所有或者部分弹簧圈可实施成无效圈。由此在必要时可实现，进一步以机械的方式稳定弹簧或其弹簧区段。
[0015]补充地或备选地，所述弹簧区段可布置在弹簧的一个端部处。这可实现弹簧更简单地集成到系统中，因为可更简单地操控在弹簧的这样的端部处的弹簧。
[0016]在实施例中，补充地或备选地，力方向可以遵循圆弧段的走向。换句话说，所使用的弹簧也可构造成弧形弹簧。但是，对于弹簧也存在这样的实现可能性，即，其力方向遵循直线的走向。通过实现弧形弹簧，可实现，通过彼此成不为0°的角度即不共线或不平行地作用的力来操控弹簧。
[0017]补充地或备选地，实施例可为包括另一弹簧区段的弹簧。在此，该另一弹簧区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于弹簧的力方向的另一横截面上的另一投影中在至少90°的弧线上延伸，该另一弹簧区段在该另一投影中具有椭圆形走向。所述弹簧区段和所述另一弹簧区段在其单个特征、多个特征或所有特征方面可构造成相似或相同的。以上已经描述的且以下还将描述的结构设计方案，例如可彼此无关地涉及所述弹簧区段和所述另一弹簧区段。即，例如相应地选择该另一弹簧区段的尺寸以仅仅作为示例。结构的设计方案例如也可涉及弹簧丝或弹簧的单个特性。这例如可包括螺距、材料、负荷能力、强度或几何特性(例如横截面)。通过存在另一弹簧区段可实现，简化从另一方向上操控弹簧。
[0018]可选地，在这种实施例中，所述弹簧区段可布置在弹簧的一个端部处并且所述另一弹簧区段可布置在弹簧的背离所述弹簧区段的端部处。在必要时，该布置方案可允许特别简单地制造弹簧。补充地或备选地，由此可同时实现弹簧两个端部的更简单的且如果必要时的话更稳定的操控性。
[0019]补充地或备选地，根据一个实施例的弹簧具有中间区段，该中间区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于弹簧的力方向的补充横截面上的补充投影中在至少90°的弧线上延伸，并且在补充投影中具有补充的椭圆形走向。该中间区段的补充椭圆形走向的短半轴在此可以与所述弹簧区段的椭圆形走向的短半轴不同。在此，中间区段和弹簧区段可选地彼此邻近地布置。由此，例如可实现，弹簧的两个并排的或邻近的区段、即所述弹簧区段和中间区段两者具有偏心度彼此不同的椭圆形走向。例如合理的是，在强烈收缩的弹簧区段旁边布置较少强烈收缩的中间区段，以提高弹簧在负荷下的稳定性。邻近地布置两个对象，在其之间未布置这种类型的其它对象。当相应的对象彼此邻接、即例如相互接触时，它们是直接相邻的。
[0020]在实施例中，补充地或备选地，弹簧可在至少一个端部处如此被磨削，使得磨光面基本上垂直于弹簧的力方向取向。“基本上垂直于弹簧的力方向”在此可意味着，在力方向和磨光面之间的角度可在加工精度或加工公差的范围内与直角(90° )有偏差。由此，可进一步简化操控并且由此保证更高的运行安全性。
[0021]根据一种实施例的系统、即扭转减振器包括第一构件、第二构件和根据一种以上描述的实施例的至少一个弹簧。在此，所述至少一个弹簧的弹簧区段与第一构件贴靠。此夕卜，所述至少一个弹簧与第二构件机械地相联接。所述至少一个弹簧至少部分地与第一构件具有形状配合的连接，然而其还可以通过传力的和/或材料配合的连接部分或连接组件得到补充。两个组件的机械联接不仅包括直接的、而且包括间接的联接。传力的或摩擦配合的连接通过静摩擦实现，材料配合的连接通过分子的或原子的相互作用和力实现，并且形状配合的连接通过相关连接副的几何形状连接实现。由此，静摩擦通常以在两个连接副之间的法向力分量为前提。
[0022]第一构件和第二构件可实施成一体的、但是也可实施成多件式，例如以多个例如借助于间隔铆钉或其它组件可选地相互连接的覆盖板。多件式的实现方案的情况也包括相关组件的多组件设计方案。一体构造的组件理解为刚好由连续的材料件制成的组件。一体制成的、提供的或制造的组件或结构或者与至少另一组件或结构集成地制成、提供的或制造的组件或结构理解为这样的组件或结构，即，其不可在不破坏或损坏至少两个相关组件之一的情况下与至少另一组件分离。即，一体的构件也表示至少一个集成地与相关构件的另一结构一起制成的或一体的构件。
[0023]换句话说，该系统为可振动的系统。弹簧例如可用于补偿在第一和第二构件之间出现的振动或者也可补偿冲击或冲击式的负载。这种类型的系统的应用可能性可在于机械工程、例如车辆技术的领域中，但是不限制在该领域上。由此可实现，如果必要的话通过弹簧的所述弹簧区段简化该弹簧的操控。即，通过所述弹簧区段的椭圆形走向，通过第一构件也可在必要时在结构上更简单地设计弹簧的操控。
[0024]在这种实施例中，可选地，第一构件可以至少部分地或者同样完全地由板式的材料制成。在此，第一构件可通过棱边与弹簧区段贴靠。板式的材料例如可包括金属的材料或者由其制成。金属的材料同样包含(如以上已经解释的那样)具有非金属的金属合金。板材例如可通过轧制金属的材料来制成。但是也可存在其它制造可能性。在此，板式的材料可为这样的材料，即，在这种材料中其沿着三个线性独立的延伸方向的三个尺寸、即高度、长度和宽度之一比其它两个尺寸小至少预定的倍数、即例如至少一个数量级(至少10倍)。在此，最小的尺寸也可称为“厚度”，其中，由板式的材料提供的构件的棱边涉及构件的这样的延伸方向，即，在该延伸方向上构件具有最小尺寸。换句话说，构件的厚度为构件沿着棱边的尺寸。板材常常可具有仅仅几十微米、几百微米、几毫米的厚度，然而也可具有几厘米的厚度。但是除了这些情况，也存在在较大厚度范围内的厚板。通过使用根据实施例的至少一个弹簧，可在必要时简化第一构件的制造并且由此简化所述至少一个弹簧的集成。
[0025]补充地或备选地,在根据一个实施例的系统中，所述至少一个弹簧具有另一弹簧区段。所述另一弹簧区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于弹簧的力方向的另一横截面上的另一投影中在至少90°的弧线上延伸，该另一弹簧区段在该另一投影中具有椭圆形走向。第二构件在此通过棱边与所述另一弹簧区段贴靠。由此实现，不仅可通过第一构件、而且同样可通过第二构件简化弹簧的操控。即如果必要的话可简化弹簧在系统中的集成。
[0026]可选地，在根据一个实施例的其中至少一个弹簧还与第二构件贴靠的系统中，第二构件至少部分地或者完全地由板式的材料制成。该第二构件可通过棱边与另一弹簧区段贴靠。通过应用根据一个实施例的至少一个如此设计的弹簧，可在必要时简化第二构件的制造并且进而简化所述至少一个弹簧的集成。
[0027]即，该系统例如可包括两个由板式的材料制成的也可被称为板材的构件，其分别利用其棱边贴靠在弹簧的各一个端部处。
[0028]补充地或备选地，根据一个实施例的系统为扭转减振器。这种也被称为减振器的扭转减振器例如可应用在车辆结构的范围中、例如机动车的动力总成的范围中。在这种情况中，第一和/或第二构件为引导板、操控板、轮毂盘或中央盘。然而，根据一个实施例的弹簧也可应用在其它领域中。

【专利附图】

【附图说明】
[0029]下面参考附图详细描述和解释实施例和传统的实现方案。
[0030]图1以俯视图示出了扭转弹簧的一个比较示例；
[0031]图2a示出了传统扭转弹簧的横截面图；
[0032]图2b示出了扭转弹簧的一个比较示例的立体图；
[0033]图3示出了带有传统弹簧的扭转减振器的横截面立体图；
[0034]图4示出了另一传统扭转减振器的横截面立体图；
[0035]图5示出了传统扭转减振器的横截面立体图；
[0036]图6a示出了根据弧形弹簧形式的一个实施例的弹簧的侧视图；
[0037]图6b示出了根据图6a的一个实施例的相对于图6a的图示旋转了 90°的弹簧的另一侧视图；
[0038]图6c示出了根据一个实施例的在图6a和6b中示出的弹簧的俯视图；
[0039]图7a示出了根据扭转减振器形式的一个实施例的系统的局部横截面立体图；
[0040]图7b示出了图7a中的放大局部图；
[0041]图8示出了根据扭转减振器形式的一个实施例的系统的穿过该实施例的横截面立体图；
[0042]图9示出了根据扭转减振器形式的一个实施例的系统的横截面图；
[0043]图1Oa示出了根据弧形弹簧形式的一个实施例的弹簧的侧视图；
[0044]图1Ob示出了根据图1Oa的一个实施例的相对于图1Oa的图示旋转了 90°的弹簧的另一侧视图；
[0045]图1Oc示出了根据一个实施例的在图1Oa和图1Ob中示出的弹簧的俯视图；
[0046]图1la示出了根据弧形弹簧的形式的一个实施例的弹簧的侧视图；
[0047]图1lb示出了根据图1la的一个实施例的相对于图1la的图示旋转了 90°的弹簧的另一侧视图；以及
[0048]图1lc示出了根据一个实施例的在图1la和图1lb中示出的弹簧的俯视图。
[0049]附图标记列表
[0050]10 压力弹簧
[0051]12 弹簧端部
[0052]13 力方向
[0053]14 外直径
[0054]16 弹簧轴线
[0055]18 弹簧丝
[0056]20 端末圈
[0057]21 外直径
[0058]22 邻接的弹簧圈
[0059]24 自由端部
[0060]28 弹簧通道
[0061]29 结构空间
[0062]30 螺距
[0063]32 螺距
[0064]34磨光面
[0065]36大箭头
[0066]38小箭头
[0067]40扭转减振器
[0068]41轮毂盘
[0069]44弹簧通道
[0070]46第一覆盖板
[0071]48压板
[0072]50减小的半径
[0073]52半径
[0074]54第二覆盖板
[0075]56操控面
[0076]60弹簧
[0077]62弹簧区段
[0078]64横截面
[0079]66力方向
[0080]68弹簧的端部
[0081]70箭头
[0082]72半径
[0083]74第二半轴
[0084]76附加的区段
[0085]77端末圈
[0086]78附加的横截面
[0087]79邻接的弹簧圈
[0088]80第一半轴
[0089]90系统
[0090]92扭转减振器
[0091]94第一构件
[0092]96第二构件
[0093]98局部截图

【具体实施方式】
[0094]在以下对附图的描述中，相同的附图标记表示相同或相似的组件。此外，使用总结性的附图标记用于多次在实施例中或图示中出现的组件和对象，然而在一个或多个特征方面共同进行描述。用相同的或总结性的附图标记描述的组件或对象可在单个、多个或所有特征方面、例如在其尺寸方面可实施成相同的，然而只要在描述中未另外明确地指出或说明，其同样可实施成不同的。
[0095]图1示出了带有弹簧端部12的传统压力弹簧10的俯视图。图1以沿着平行于弹簧轴线16的力方向13的观察方向示出了压力弹簧10。该弹簧端部12具有端末圈20，其外直径21相对于邻接的弹簧圈22的外直径14减小。更准确地说，端末圈20与邻接的弹簧圈22相比螺旋形地被收缩，从而直至压力弹簧10的弹簧端部12的自由端部24，端末圈的外直径完全位于邻接的弹簧圈22的外直径14之内。
[0096]图2a示出了另一传统的压力弹簧10的横截面图，在该压力弹簧10中弹簧轴线16具有弯曲的走向。此外，端末圈20的螺距32如此程度地相对于邻接的弹簧圈22的螺距30减小,使得端末圈20表示无效圈(Totwindung)。即，端末圈20接触邻近的或邻接的弹簧圈22，使得端末圈相对于弹簧圈22在其位置方面固定。端末圈20相对于邻接的弹簧圈22的位置变化是不可能的或不明显的，从而端末圈20也不能实现弹簧作用或不能实现明显的弹簧作用。出于这一原因，端末圈20也被称为无效圈。
[0097]图2a示出了包括弹簧轴线16的平面的横截面图。例如，压力弹簧10可布置在弹簧通道28中。该弹簧通道28限定可供使用的结构空间29，其在图2a中通过点划线示出。同样，在该横截面中可看出，端末圈20具有磨光面34，其基本上垂直于弹簧轴线16。该磨光面34在此通过研磨弹簧端部20产生。在此，在图2a中示出的压力弹簧10中，磨光面34刚好如此布置，使得其除去端末圈20的一部分。换句话说，压力弹簧10如此被磨光，使得由此将上述的端末圈20的部分除去。
[0098]图2b示出了传统压力弹簧10的立体图，其中，观察方向平行于磨光面34的平面。箭头36指出了在图2a中示出的视图的横截面走向。如图2a示出的那样，在该传统的压力弹黃10中端末圈20连续地被收缩。在此，fif头38表不自由端部24的区域的开始，从该区域起端末圈20被收缩。S卩，图1、图2a和图2b示出了带有连续地被收缩的弹簧端部的弯曲弹簧或弹簧，其端末圈20具有比其它弹簧圈、例如邻接的弹簧圈22更小的缠绕半径。然而，通过该方式使这种压力弹簧10的操控相对困难。
[0099]如开头已经解释的那样，存在这样的需求，S卩，实现通过相应的构件在更大的系统的范围中更简单地操控弹簧。即，实现根据一种实施例的以下将更准确地描述的弹簧，即使在不使用附加的操控元件、例如弹簧座圈的情况下也可操控这种弹簧。由此可实现，减小制造消耗以及由此可能伴随的成本。
[0100]例如，在扭转减振器中省去弹簧座圈的结果是，磨削的弹簧端部12不能在所有运行状态中都正确地由相应的构件操控。为了更详细地示出这种情况，图3示出了具有轮毂盘41的传统扭转减振器40的横截面立体图。
[0101]S卩，图3示出了扭转减振器40的横截面图，其中，传统的压力弹簧10布置在第一覆盖板46的弹簧通道44中。例如在图3中示出的扭转减振器40为这样的扭转减振器，即，其可应用在机动车、例如乘用车、载重车或其它商用车的动力总成系统的起动元件中。在此，通过扭转减振器实现从例如可与第一覆盖板相联接或与其重合的输入侧到可与轮毂盘41机械地相联接或与其重合的输出侧的扭矩流。在根据从左向右的扭矩流的扭转减振器40的图示中，第一覆盖板46从右侧布置在轮毂盘41旁边，因此其也被称为右覆盖板。
[0102]传统的压力弹簧10的弹簧端部12在此实施成磨削的弹簧端部12。然而，该压力弹簧10 (与在图1、图2a和图2b中示出的压力弹簧10不同地)不具有被收缩的端部。如图3示出的那样，该端部不完全地位于轮毂盘41的压板48上。通过这种不利的贴靠，可能在弹簧10处产生提高的扭转应力。在最不利的情况中，被磨削的弹簧端部12会陷到至少部分地通过第一覆盖板46 —起形成的弹簧通道44和轮毂盘41之间并且可能在该处被楔紧。由此，例如可引起在扭转减振器40处提高的磨损和损坏。同样可导致不适宜的公差范围。可能导致扭转减振器40无效的例子是磨损、损坏、不适宜的公差范围和提高的扭转应力。
[0103]传统的解决方案在于，将磨削的弹簧端部12径向向内收缩，如之前已经结合图1、图2a和图2b解释的那样。这在图4中示出。
[0104]S卩，图4示出了扭转减振器40的横截面立体图，该扭转减振器40在磨削的弹簧端部12处具有相对于邻接的弹簧圈22的半径52减小的端末圈20的半径50。如已经结合图1、图2a和图2b示出且解释的那样，在此弹簧端部12完全被收缩。弹簧轴线16以虚线绘出。图4中的视图为穿过包括弹簧轴线16的平面的横截面图。
[0105]图5示出了垂直于图4的横截面平面的另一横截面的横截面立体图。图5再次示出了布置在弹簧通道44中的弹簧10。虽然现在轮毂盘41通过磨削的弹簧端部12可比在图3中示出的扭转减振器40更好地被操控，然而在操控第一覆盖板46和布置在轮毂盘41的远离第一覆盖板46的一侧上的第二覆盖板54时仍可能出现问题。这之所以会发生，是因为磨削的弹簧端部12不一定完全贴在第一覆盖板46的操控面56-1和第二覆盖板54的操控面56-2上。S卩，如果端末圈20完全被收缩或者弹簧端部12连续地被收缩，那么压力弹簧10可能不再能够以期望的程度被第二覆盖板54操控。补充地或备选地，弹簧端部12可在第一覆盖板45或第二覆盖板54的操控面56处滑动，这在最坏的情况中会导致弹簧10从弹簧通道44中侧向地离开并且由此可导致扭转减振器40的失效，这也被称为减振器失效。
[0106]在以上描述的扭转减振器40的图示中，其中扭矩或旋转运动从左向右传递，第二覆盖板54布置在轮毂盘41左边。出于这一原因，第二覆盖板54也被称为左覆盖板。两个覆盖板46、54在这里示出的扭转减振器40中共同地形成弹簧通道44，其在此具有圆形的横截面。在两个覆盖板46、54之间布置轮毂盘41,因此该轮毂盘41也被称为中央盘。
[0107]为了实现更好地且必要时更可靠地通过轮毂盘41和覆盖板46、54操控弹簧，现在可使用根据一个实施例的弹簧。这种弹簧例如在图6a至6c中示出。在这些图中弹簧60的端部68椭圆形地被收缩。
[0108]图6a示出了根据一个实施例的弹簧60的侧视图，该弹簧60在此设计成压力弹簧。然而，显然弹簧60的其它实施例也可设计成拉力弹簧。图6b此外示出了相对于图6a旋转了 90°的弹簧60的另一侧视图，并且图6c示出了在图6a中示出的弹簧60的俯视图。
[0109]在此，弹簧60具有弹簧区段62，该弹簧区段在其于图6c示出的垂直于与弹簧轴线16重合的力方向66的横截面64上的投影中在弹簧60未被加载的状态中在至少90°的弧上延伸。弹簧区段62在此在所描述的横截面64上的投影中具有椭圆形的走向。换句话说，弹簧60在弹簧区段62中具有椭圆的、椭圆部分的或椭圆区段的走向，其在至少90°上延伸，然而也可在更大的角度范围、即例如至少180°、至少270°、至少360°或至少540°上延伸。因此，该椭圆形的走向简化地也被称为“椭圆”。在这里示出的弹簧60中，弹簧区段62布置在弹簧60的端部68 (弹簧端部)处，然而在其它实施例中也可布置在弹簧60的不同部位处。由于在弹簧区段62的区域中椭圆形的走向和其在弹簧60的端部68处的布置方案，这里涉及的是带有椭圆形地被收缩的端部68的弹簧60。
[0110]在此，图6a中的观察方向垂直于包围弹簧轴线16的平面。大箭头70在此指出了在压力负载时出现的力方向66。该力方向66和弹簧轴线16在此遵循弧线形的或部分弧线形的走向，即，部分圆弧区段的走向，从而在图6a至6c中示出的弹簧60实现成弧形弹簧。
[0111]图6a此外示出了两个小箭头，其指出在弹簧区段62中的半径72和椭圆形走向的第二半轴74之间的差。半径72在此针对附加的区段76，其在其未被加载的状态中在垂直于弹簧60的力方向66的附加横截面78上的附加投影上具有圆形的走向。由于力方向66的所描述的弧线形的走向，使得在此横截面64、78不平行，然而显然在其它实施例中也可能是这种情况。
[0112]在此，第二半轴74同样位于图示平面中。图6b示出了在相对于图6a的图示旋转了 90°并且由此包含第一半轴80的平面中的图示。可看出，第一半线80相当于半径72，而第二半轴74与第一半轴相差预定的值。由此，椭圆形的走向刚好不是“椭圆”的两个半轴可能相一致的圆形走向或圆弧形走向。更准确地说，在此第二半轴74比第一半轴80小预定的值。在图6c中通过投影到横截面平面64上椭圆形的走向平行于图示平面，如图6c还示出的，该椭圆形的走向在至少180°上或者至少半个弹簧圈上延伸。
[0113]此外，在弹簧60中，弹簧60的端部68被磨削，以实现弹簧更好地贴靠在用于其操控的构件处。即，弹簧在其端部68处具有磨光面34,其基本上垂直于弹簧的力方向66取向和布置。在此，磨光面34以轮廓表示。
[0114]弹簧区段62在此布置在弹簧的端部68处。由此，在通过系统、例如扭转减振器的构件操控时仅仅在从扭转减振器观察沿径向位于外部的部分区段中椭圆形地向内被收缩。弹簧区段62在这种情况中可以小于360°地围绕弹簧轴线16延伸。由此，已经可实现在弹簧通道44中的摩擦减小。弹簧60的端部68在图6c中不仅可以位于右半部中也可以位于左半部中。弹簧的端部60的准确位置可与相应的情况、也就是说例如通过覆盖板或其它构件的操控可能性相协调。
[0115]根据一个实施例的弹簧60除了弹簧区段62和可选的附加的区段76同样可具有一个或多个其它的弹簧区段62'(在图6a至6c中未示出)，其在其设计方面实施成与弹簧区段62相似、相同或者也可设计成完全不同。即，该另一弹簧区段62'在弹簧60未被加载的状态中例如同样在另一横截面的另一投影中具有椭圆形的走向，其中，该走向可在至少90°上延伸。该另一弹簧区段62'例如可布置在弹簧60的与弹簧60的端部68相对的另一端部68'处。当弹簧60应至少部分地由绕弹簧轴线16缠绕成的弹簧丝构成时，弹簧区段62、可选的附加的区段76以及可选的另一弹簧区段62'在此例如可包括弹簧丝的弹簧圈的至少一部分。
[0116]为了改进开头所述的在弹簧的制造、其集成和通过系统的操控之间的折中，弹簧60具有至少一个弹簧区段62,该弹簧区段在未被加载的状态中在垂直于弹簧60的力方向66的横截面64上的投影中在至少90°的弧线上延伸。在此，弹簧区段62在投影中具有以上已经解释的椭圆形走向。
[0117]图7a不出了根据一个实施例的系统90的横截面立体图。该系统90为扭转减振器92。更确切地说，示出了平行于该扭转减振器的中轴线穿过该扭转减振器的截面。视图相对于如此产生的横截面平面倾斜。
[0118]扭转减振器具有多个根据一个实施例的弹簧60。这些弹簧60分别在圆形区段上延伸，然而部分地布置在中轴线的不同半径上。径向外部地布置的弹簧60在此形成扭转减振器92的第一级，而径向进一步位于内部的弹簧60形成扭转减振器92的第二级。扭转减振器92的这两个级在此在扭矩流中彼此相继，即，相互连接。在扭转减振器92中，同样如在其它系统90中那样，弹簧60的整体数量原则上可变化，其中以下详细描述以附图标记60'表示的弹簧。
[0119]还应阐述的是，实施例并不仅涉及扭转减振器92，在此示出的弹簧60的应用领域仅仅是示例的。在扭转减振器92的结构方面，其仅仅稍微与以上描述的变型方案不同。在此，扭转减振器也再次具有两个覆盖板46、54以及轮毂盘41，例如弹簧60'机械地与该轮毂盘41相联接。由此，在其它根据一个实施例的扭转减振器92中也可不同地设计的两个覆盖板46、54中的至少一个表不第一构件94并且轮毂盘41表不第二构件96,这两个构件机械地与弹簧60'相联接，以能够彼此相对摆动。如以下还将根据图7b解释的那样，第一构件94与第二构件96两者与弹簧60'贴靠。S卩，弹簧60'除了具有弹簧区段62以外还具有另一弹簧区段62'，其基本上可设计成与弹簧区段62相同。在图7a中第一构件94实施成多件式并且包括两个覆盖板46和54。
[0120]图7a中的局部截图98在图7b中以放大的方式示出。扭转减振器92又具有两个覆盖板46和54以及轮毂盘41。弹簧60'布置在弹簧通道44中并且在其内直径和弹簧60'的外直径方面几乎完全填充该弹簧通道44。在此，弹簧通道44具有基本上圆形的横截面。弹簧60'又具有端部68，然而该端部在此椭圆形地被收缩。弹簧60'的端部68表示布置在其端部处的弹簧区段62。
[0121]在图7b中，弹簧区段62、即最后一个弹簧圈的椭圆形走向在约180°上延伸，然而也可考虑更大的或更小的角度区段。弹簧60'也在端部68处具有磨光面34。该磨光面34在大部分中被在图7b中示出的操控面56覆盖，如已经描述的那样。这是第一覆盖板46、第二覆盖板54和轮毂盘41的操控面56。通过磨光面34与操控面56的重叠，在此可实现，通过覆盖板46和54并且也通过轮毂盘41良好地操控弹簧60'。
[0122]虽然在以上描述中仅仅描述了弹簧60'，这显然也适用于根据一个实施例的其它弹簧60。同样,在实施例中，除了根据一个实施例的一个或多个弹簧60以外也可应用传统的弹簧。这(根据具体的设计方案中)例如在多级的扭转减振器92中可对于其不同的级实现。当然对于根据实施例的其它系统90也同样如此。
[0123]图8以横截面示出了带有弹簧60'的弹簧通道44的详细示图。在此，该截面平面包括弹簧区段62的椭圆形走向的第一半轴80。该第一半轴80具有与在附加区段76的附加投影中的圆形走向的半径72相同的长度。该附加区段76可选地被包括在实施例中，并且在其未被加载的状态中在垂直于弹簧6(V的力方向66的附加横截面上的附加投影中具有以上提及的圆形走向。在此图8良好地示出，磨光面34紧密地与操控面56接触并且与其具有很大重叠。此外，弹簧6(V如这里示出的实施例那样具有端末圈77，其螺距32相对于邻接的弹簧圈79的螺距30减小。弹簧圈79例如可完全或至少部分地属于附加的弹簧区段76。
[0124]图9示出了穿过通过弹簧60'的包括弹簧轴线16的截面平面的另一横截面图。此外，图9的截面平面包括弹簧区段的投影的椭圆形走向的第一半轴74。图9示出，第二半轴74小于半径72。
[0125]如图8已经示出的那样，在弹簧60'中椭圆形走向的第一半轴80相当于附加区段76的圆形走向的半径72。该椭圆形走向的第二半轴74比第一半轴80小预定的值。在考虑加工精度和加工公差的情况下，较短第二半轴74相对于较长半轴80的比例例如约在80% -98%之间，然而在其它实施例中也可具有其它值。
[0126]例如，带有22_的横截面半径的弹簧60可具有带有椭圆形走向的短半轴的弹簧区段62，该短半轴比长半轴小0.5mm至4mm。补充地或备选地，弹簧60可具有由弹簧丝18缠绕成的多个弹簧圈。在此，弹簧区段62可包括至少一个弹簧圈，并且在弹簧区段62中的至少一个弹簧圈的螺距32小于在弹簧区段62之外的弹簧圈的螺距30。可选地，在实施例中，该在弹簧区段62中的至少一个弹簧圈可至少部分地包括或表示无效圈。在图9中，该至少一个弹簧圈的螺距32如此设计，使得其刚好不表示无效圈，然而在其它实施例中也可构造成无效圈。例如，当在完整的弹簧圈(360° )中的弹簧丝18的螺距32相当于弹簧丝18的二倍半径或直径(或者同样厚度)时，存在无效圈。如在此示出的实施例中，弹簧区段62可布置在弹簧60的端部68处，然而可能也可位于其它部位处。在图7至图9中已经示出的实施例中，弹簧区段62位于弹簧60'的端部68处。然而在其它根据一个实施例的弹簧60中，弹簧区段62可布置在弹簧60的另一部分中。在图7至图9中示出的扭转减振器92的弹簧60如此成型，使得其力方向66遵循圆弧段的走向。然而在其它实施例中，其它走向也是可以的。即，根据一个实施例的弹簧60也可例如具有始终指向相同方向的力方向66。
[0127]此外，椭圆形地成型的弹簧区段62可引起在扭转减振器92之内的摩擦减小。扭转减振器92的摩擦力矩在此可与转速相关，因为弹簧圈通过与转速相关的离心力被压到弹簧通道44中。摩擦力矩如此大，使得弹簧圈彼此压紧，因为在弹簧圈和弹簧通道44之间的摩擦力相应大。在这种情况中此外可导致，弹簧60的弹簧圈不均匀地压缩。在扭转减振器92较小的扭转角度和提高的转速时可能出现，出于这一原因仅仅第一弹簧圈压缩。在收缩最后一个弹簧圈、最后多个弹簧圈或根据一个实施例的弹簧60的另一设计方案时的附加效应可为在转速下摩擦力矩的减小和较小的负载，因为第一弹簧圈或者多个第一弹簧圈不在弹簧通道44处摩擦。
[0128]图10示出了弹簧60的一个实施例的另一变型方案，其中，弹簧区段62同样布置在弹黃60的端部68处。换句话说，弹黃60在此也具有捕圆形地收缩的弹黃端部。图10a、图1Ob和图1Oc的图示分别相应于图6a、图6b和图6c的图示。特别是在图1Oa和图1Oc中可看出，在该变形方案中弹簧区段62的椭圆形走向呈约360°延伸。根据待操控的操控面56的布置方案，这能够带来更大的稳定性。与图6a、图6b和图6c中示出的变型方案相反地，在此弹簧60的端部68的径向位于内部的部分区段、即弹簧区段62也可被压向外。这例如能够在加工技术方面非常有意义。
[0129]必要时通过选择在图11a、图1lb和图1Ic中示出的再一变型方案，可以进一步提高稳定性。在该图11a、图1lb和图1lc中的图示再次相应于图6a、图6b和图6c中的图示。弹簧60的端部68在该变形方案中椭圆形地呈540°被收缩。换句话说，这相当于一个半弹簧圈(1.5个弹簧圈)，这再次提高了稳定性并且进而提高了特别是在弹簧60高负载时的运行安全性。如果弹簧60的端部68非常强烈地向内被收缩，值得推荐的是，位于其后的弹簧圈同样稍微椭圆形地被收缩。换句话说，由此可将第二弹簧圈的位于内部的部分压向外。
[0130]如果一个弹簧圈被收缩，则在弹簧圈压成块时引起楔住力，其强度与负载相关、但是也与弹簧丝的直径和弹簧的端部68的收缩相关。如果邻接的弹簧圈同样稍微被收缩并且由此支撑第一弹簧圈，那么该楔住力以及由此在弹簧丝18中出现的最大应力减小。当然，也可以使例如两个或多个弹簧圈椭圆形地被收缩。然而弹簧60被收缩越多，弹簧60通过转速或由其引起的离心力向外压的倾向越大。由此，通过轮毂盘41的操控再次变得不适宜。另一方面，在运行中越多的弹簧60不接触弹簧通道44，在扭转减振器92中的摩擦越小。即，根据情况或应用决定性的是，多少个弹簧圈椭圆形地被收缩。如已经阐述的那样，弹簧收缩不仅可单侧地而且可在两侧上实现。
[0131]然而，所示出的变型方案应理解为示例性的。通常地，弹簧区段或弹簧60的端部68的椭圆形走向包括至少90°，同样具有在图6、图10和图11中的变型方案中示出的例如105。,200° ,320° ,451° 等之间的值。
[0132]在以上描述、以下权利要求书和附图中公开的特征不仅单个地而且其任意组合对在实现在不同设计方案中的实施例具有重要意义，而且所公开的特征不仅可单个地而且可以任意组合实施。
【权利要求】
1.一种弹簧(60)，所述弹簧包括至少一个弹簧区段(62)，所述弹簧区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于所述弹簧(60)的力方向(66)的横截面(64)上的投影中在至少90°的弧线上延伸，其特征在于，所述弹簧区段(62)在所述投影中具有椭圆形走向。
2.根据权利要求1所述的弹簧(60)，其特征在于，所述弹簧包括附加的区段(76)，所述附加的区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于所述弹簧￠0)的力方向￠6)的附加横截面(78)上的附加投影中具有圆形走向。
3.根据权利要求2所述的弹簧(60)，其特征在于，所述椭圆形走向的第一半轴(80)相当于所述附加的区段(76)的圆形走向的半径(72)。
4.根据权利要求3所述的弹簧(60)，其特征在于，所述椭圆形走向的第二半轴(74)比第一半轴(80)小预定的值。
5.根据上述权利要求中任一项所述的弹簧(60)，其特征在于，所述弹簧具有由弹簧丝(18)缠绕成的多个弹簧圈，其中，所述弹簧区段￠2)包括至少一个弹簧圈，并且其中，在所述弹簧区段￠2)中的至少一个弹簧圈的螺距(32)小于在所述弹簧区段￠2)之外的弹簧圈的螺距(30)。
6.根据权利要求5所述的弹簧(60)，其特征在于，在所述弹簧区段(62)中的至少一个弹簧圈至少部分地包括无效圈。
7.根据上述权利要求1至4中任一项所述的弹簧(60)，其特征在于，所述弹簧区段(62)布置在所述弹簧￠0)的一个端部￠8)处。
8.根据上述权利要求1至4中任一项所述的弹簧(60)，其特征在于，所述力方向(66)遵循圆弧段的走向。
9.根据上述权利要求1至4中任一项所述的弹簧(60)，其特征在于，所述弹簧包括另一弹簧区段(62),所述另一弹簧区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于所述弹簧的力方向(66)的另一横截面(64)上的另一投影中在至少90°的弧线上延伸，所述另一弹簧区段在所述另一投影中具有椭圆形走向。
10.根据权利要求9所述的弹簧(60)，其特征在于，所述弹簧区段￠2)布置在所述弹簧(60)的一个端部￠8)处，并且所述另一弹簧区段￠2)布置在所述弹簧￠0)的背离所述弹簧区段(62)的端部(68)处。
11.根据上述权利要求1至4中任一项所述的弹簧(60)，其特征在于，所述弹簧(60)在至少一个端部(68)处被磨削成，磨光面(34)基本上垂直于所述弹簧(60)的力方向(66)取向。
12.—种扭转减振器(92)，所述扭转减振器包括第一构件(94)、第二构件(96)和根据上述权利要求中任一项所述的至少一个弹簧(60)，其特征在于，所述弹簧区段￠2)与所述第一构件(94)贴靠，并且所述弹簧(60)与所述第二构件(96)机械地相联接。
13.根据权利要求12所述的扭转减振器(92)，其特征在于，所述第一构件(94)至少部分地由板式的材料制成，以及所述第一构件(94)通过棱边与所述弹簧区段￠2)贴靠。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的扭转减振器(92)，其特征在于，所述至少一个弹簧￠0)具有另一弹簧区段(62)，所述另一弹簧区段在弹簧未被加载的状态中在垂直于所述弹簧(60)的力方向(66)的另一横截面(64)上的另一投影中在至少90°的弧线上延伸，所述另一弹簧区段在所述另一投影中具有椭圆形走向，以及所述第二构件(96)通过棱边与所述另一弹簧区段￠2)贴靠。
【文档编号】F16F1/04GK203979226SQ201420207554
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2013年5月6日
【发明者】S·策加, E·瓦克 申请人:Zf腓特烈斯哈芬股份公司