具有通过惯性块加强的行星齿轮的扭转振动阻尼器的制作方法

本发明涉及扭转振动阻尼器或隔离器，且更具体地涉及具有行星齿轮组的动力系，该行星齿轮组并入振动阻尼器并使用惯性块加强以减小发动机的输出和传动装置的输入之间的扭转振动。

背景技术：

该部分的陈述仅提供与本

技术实现要素：
相关的背景信息，可以或不可以构成现有技术。

机动车发动机产生不希望通过动力系和传动系传递到机动车的扭转振动。通常，扭转隔离器或阻尼器用于隔离或降低从发动机传递到传动装置的扭转振动。扭转阻尼器可放置在转矩转换器锁止离合器和传动装置的输入轴之间的转矩转换器内。已知的扭转阻尼器使用一个或多个弹簧来存储能量以及抑制发动机和传动装置之间的能量传递路径。然而，在某些动力系配置中(比如在具有少于四个活塞或暂时操作少于四个活塞的发动机中)，已知的扭转阻尼器不足以隔离给定设计空间的扭转振动。例如，在使用滚动式汽缸不启动策略的发动机中，以及在可以暂时操作少至两个活塞的发动机中，已知弹簧设计振动阻尼器不足以隔离的振动幅度和周期性转矩振幅发生显著增加，从而需要改进已知振动阻尼器。

因此，在本领域，对于具有降低较宽振动频率范围内的扭转振动的振动阻尼器的动力系尚有空间。

发明内容

本发明提供了用于机动车的扭转振动阻尼器的实例。扭转振动阻尼器包括行星齿轮组，该行星齿轮组包括第一构件、第二构件和连接到传动输入轴的第三构件。弹簧盒包括第一弹簧支座构件和多个第一弹簧支座构件元件。第二弹簧支座构件连接到行星齿轮组的第二构件，第二弹簧支座构件具有多个第二弹簧支座构件元件。多个弹簧各自具有第一弹簧支座构件元件中的至少一个和与弹簧的每个相对端接触的第二弹簧支座构件元件中的一个。惯性块构件连接到行星齿轮组的第一构件。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的一个实例中，第一弹簧支座构件包括固定到行星齿轮组的第三构件的构件第一支腿。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，第一弹簧支座构件包括可旋转地连接到传动输入轴的构件第二支腿。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，惯性块构件在第一端处连接到第一构件且包括连接在第二端处的惯性块，惯性块构件和惯性块设置在第一弹簧支座构件的构件第一支腿和构件第二支腿之间。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，惯性块构件在第一端处连接到第一构件且包括连接在第二端处的惯性块，且其中惯性块构件和惯性块设置在第一弹簧支座构件的构件第二支腿和第二弹簧支座构件之间。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，行星齿轮组的第一构件限定太阳齿轮，行星齿轮组的第二构件限定齿轮架，且行星齿轮组的第三构件限定环形齿轮，且惯性块与太阳齿轮自由地间隔开使距传动输入轴的纵向中心轴线最大化的一定距离。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，齿轮架连接到传动输入轴，且齿轮架还联接到环形齿轮。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，环形齿轮连接到传动输入轴，且环形齿轮还联接到齿轮架。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，环形齿轮和第一弹簧支座构件相对于传动输入轴和行星齿轮组旋转，且环形齿轮通过弹簧的压缩和伸展相对于第二弹簧支座构件限定在旋转弧中。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，惯性块构件在第一端处连接到第一构件且包括连接在第二端处的惯性块，且其中惯性块构件的第二端和惯性块靠近弹簧放置。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，行星齿轮组的第一构件限定环形齿轮，行星齿轮组的第二构件限定齿轮架，且行星齿轮组的第三构件限定太阳齿轮。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，齿轮架连接到传动输入轴，且齿轮架还联接到太阳齿轮。

在用于本发明的机动车的扭转振动阻尼器的又一实例中，太阳齿轮连接到传动输入轴，且齿轮架还联接到太阳齿轮。

从本文所提供的描述中可以得知其它区域的应用。应当理解，描述和特定实例仅旨在用于说明目的，并不试图限制本发明的范围。

附图说明

本文所描述的附图仅仅出于说明目的，并不试图以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据本发明的原理的机动车扭转振动阻尼器系统的前视剖面图；

图2是图1的机动车扭转振动阻尼器系统的杆图；

图3是从图2改动的机动车扭转振动阻尼器系统的杆图；

图4是从图2改动的机动车扭转振动阻尼器系统的杆图；

图5是从图2改动的机动车扭转振动阻尼器系统的杆图；

图6是表示在增加4缸发动机的发动机转速(rpm)期间的现有技术基线发动机扭转振动的曲线图；

图7是表示在增加加入本发明的惯性块构件和惯性块的4缸发动机的发动机rpm期间的发动机扭转振动的曲线图；

图8是表示在增加2缸发动机的发动机rpm期间的现有技术基线发动机扭转振动的曲线图；以及

图9是表示在增加加入本发明的惯性块构件和惯性块的2缸发动机的发动机rpm期间的发动机扭转振动的曲线图。

具体实施方式

以下描述在本质上仅仅是示例性的，并不试图限制本发明内容、应用或者使用。

参照图1，用于机动车的传动驱动系统10包括设置在转矩变换器组件14内的扭转振动阻尼器12。扭转振动阻尼器12隔离发动机驱动部件16和传动输入轴18之间的发动机转矩脉动。

转矩变换器组件14通常包括泵20、涡轮22和设置在转矩变换器壳体26内的定子24。泵20联接到转矩变换器壳体26并由发动机驱动部件16(比如曲轴)驱动。涡轮22通过泵20的旋转流体地驱动。定子24位于泵20和涡轮22之间并用于倍增转矩变换器组件14内的转矩。转矩变换器壳体26柔性地连接到发动机接口28，例如通过柔性板30由紧固件连接到发动机接口28。转矩变换器组件14还包括锁止离合器32，该锁止离合器32操作用以使用锁止离合器活塞或连接到锁止离合器板36的压板34选择性地将泵20机械地联接到涡轮22。对扭转振动阻尼器12的输入是通过固定到锁止离合器板36的连接板38提供的。

扭转振动阻尼器12联接在连接板38和传动输入轴18之间以在转矩变换器锁止离合器32经由锁止离合器板36关闭时减小沿发动机驱动部件16和传动轴18之间的路径的扭转振动。为了增加扭转振动阻尼的有效范围，扭转振动阻尼器12包括行星齿轮组40。行星齿轮组40的部件包括太阳齿轮42、多个小齿轮44和环形齿轮46。

太阳齿轮42在传动输入轴18上的轴承48上自由旋转。围绕太阳齿轮42单独地旋转的多个小齿轮44各自具有与太阳齿轮42的外部齿轮齿啮合的外部齿轮齿。小齿轮44中的每一个的外部齿轮齿还啮合到环形齿轮46的内部齿轮齿，该环形齿轮46设置成使小齿轮44在环形齿轮46内部。小齿轮44单独旋转地安装以分离连接到齿轮架52的小齿轮轴50。根据几个方面，转矩变换器组件14中的扭转振动阻尼器12连接到传动输入轴18，且当转矩变换器组件14传递来自发动机驱动部件16的动力以旋转传动输入轴18时扭转振动阻尼器12吸收发动机驱动部件振动。连接板38进而锁止离合器板36连接到齿轮架52，从而向行星齿轮组40提供输入。

扭转振动阻尼器12包括具有第一弹簧支座构件56的弹簧盒54，该第一弹簧支座构件56包括固定到环形齿轮46的构件第一支腿56a和通过限定花键齿轮58的花键连接到传动输入轴18的构件第二支腿56b。第一弹簧支座构件56包括多个第一弹簧支座元件60，根据几个方面每个包括第一弹簧支座元件第一部分60a和第一弹簧支座元件第二部分60b。扭转振动阻尼器12还包括多个弹簧62(其中仅一个在本视图中可见)比如螺旋压缩弹簧，每个弹簧62通过第一弹簧支座元件第一和第二部分60a、60b的每个在相对端处接触。弹簧盒54进一步包括第二弹簧支座构件64，该第二弹簧支座构件64例如使用多个紧固件65(比如铆钉)连接到齿轮架52的一部分52a。第二弹簧支座构件64包括单独地直接接触弹簧62中的每一个的相对端的多个第二弹簧支座构件元件64a。第一弹簧支座构件56相对于第二弹簧支座构件64的轴向旋转压缩弹簧62。

如前所述，第一弹簧支座构件56连接到环形齿轮46。第二弹簧支座构件64连接到如前所述旋转地支撑小齿轮44的齿轮架52。由于环形齿轮46进而第一弹簧支座构件56相对于传动输入轴18和行星齿轮组40旋转，故环形齿轮46通过弹簧62的压缩和伸展相对于第二弹簧支座构件64限定在其旋转弧中。环形齿轮46连接到传动输入轴18并驱动传动输入轴18，因此，当关闭转矩变换器离合器时，来自发动机66的转矩通过扭转振动阻尼器12和传动输入轴18传递到传动装置68。传动输入轴18和包括行星齿轮组40的扭转振动阻尼器12相对于传动输入轴18的纵向中心轴线70同轴地旋转。扭转振动减小是部分地通过弹簧62的压缩实现，该弹簧62存储由第一弹簧支座构件56和第二弹簧支座构件64之间的角度旋转接收的能量。

根据几个方面，扭转振动阻尼器12进一步包括限定设置在空间“a”内的盘或板的惯性块构件72，该空间“a”由第一弹簧支座构件56第二支腿56b和第二弹簧支座构件64限定。惯性块构件72在第一端72a处连接到太阳齿轮42，并因此直接与太阳齿轮42一起共旋转。惯性块74固定到惯性块构件72的第二端72b，且根据几个方面以惯性块构件72的最大程度与太阳齿轮42自由地间隔开。根据几个方面，第二端72a和惯性块74靠近弹簧62设置，且以距离“b”靠近设置，该距离“b”使距离设置在第一弹簧支座构件56内的传动输入轴18的纵向中心轴线70最大化。

参照图2，并再次参照图1，传动驱动轴10以三节点杆图形式示出。杆图是机械装置(比如啮合齿轮组或行星齿轮组)的部件的示意图。每个独立的杆表示行星齿轮组或啮合的齿轮对。行星齿轮的三个基本机械部件各自由节点表示，而齿轮对由节点表示，且旋转变化由固定到地面的节点表示。因此，单个杆包含三个节点。在行星齿轮组中，一个节点表示太阳齿轮，一个节点表示行星齿轮架，且一个节点表示环形齿轮。在啮合的齿轮对中，一个节点表示第一齿轮，一个节点表示第二齿轮，且第三节点表示啮合的齿轮之间的旋转方向改变。

在一些情况下，两个杆可以被组合成具有多于三个节点且通常四个节点的单个杆。例如，如果两个不同杆上的两个节点通过固定连接而连接，则他们可以表示为单个杆上的单个节点。每个杆的节点之间的相对长度可以用于表示每个相应齿轮组的环形齿轮与太阳齿轮比率。这些杆比率反过来用于改变传动装置的齿轮比以取得合适的比率和比率递变。各种行星齿轮组的节点之间的机械联接和连接由细长的水平线示出，且转矩传递装置(比如离合器和制动器)表示为交错的指状件。杆图的形式、目的和使用的进一步解释可以在由benford和leising的“theleveranalogy:anewtoolintransmissionanalysis(杆技术：传动分析的新工具)”sae论文810102中找到，其通过引用全部并入本文。

在图2的本实例中，传动驱动系统10包括行星齿轮组40。行星齿轮组40包括三个节点：表示太阳齿轮42的第一节点“s”、表示齿轮架52的第二节点“c”和表示环形齿轮46的第三节点“r”。第二节点“c”限定联接到锁止离合器板36的输入。第三节点“r”连接到传动输入轴18。第三节点“r”还联接到齿轮架52并向传动装置68提供输出。弹簧62连接在第二节点“c”和第三节点“r”之间。惯性块74连接到第一节点“s”。在第二节点“c”和第三节点“r”定义为1且第二节点“c”和第一节点“s”之间的距离定义为ra的情况下，有效惯性ieff等于i×(ra+1)²。

参照图3并再次参照图2，改进的传动驱动系统包括行星齿轮组40。行星齿轮组40再次包括三个节点：表示太阳齿轮42的第一节点“s”、表示齿轮架52的第二节点“c”和表示环形齿轮46的第三节点“r”。第二节点“c”再次限定联接到锁止离合器板36的输入。第一节点“s”连接到传动输入轴18。第一节点“s”还联接到齿轮架52并向传动装置68提供输出。弹簧62连接在第二节点“c”和第一节点“s”之间。惯性块74连接到第三节点“r”。

参照图4并再次参照图1和2，根据另一方面，改进的传动驱动系统包括行星齿轮组40。行星齿轮组40再次包括三个节点：表示太阳齿轮42的第一节点“s”、表示齿轮架52的第二节点“c”和表示环形齿轮46的第三节点“r”。在此方面第三节点“r”限定联接到锁止离合器板36的输入。第二节点“c”连接到传动输入轴18。第二节点“c”还联接到环形齿轮46，并向传动装置68提供输出。弹簧62连接在第二节点“c”和第三节点“r”之间。惯性块74连接到第一节点“s”。

参照图5并再次参照图4，根据另一方面，改进的传动驱动系统包括行星齿轮组40。行星齿轮组40再次包括三个节点：表示太阳齿轮42的第一节点“s”、表示齿轮架52的第二节点“c”和表示环形齿轮46的第三节点“r”。在此方面第一节点“s”限定联接到锁止离合器板36的输入。第二节点“c”连接到传动输入轴18。第二节点“c”还联接到太阳齿轮42，并向传动装置68提供输出。弹簧62连接在第二节点“c”和第一节点“s”之间。惯性块74连接到第三节点“r”。根据几个方面，以及继续参照图1-5，可以使用双级小齿轮式行星齿轮组代替行星齿轮组40来进行等效连接。

参照图6，曲线图76表示具有传统阻尼器的传动驱动系统10的基线，并且省去了行星齿轮组、惯性块构件72和惯性块74。曲线78表示4缸发动机(约8缸发动机的活塞的一半被点火)的处于稳定转矩的各种扭转振动均方根(rms)值，其绘制为发动机速度(以rpm)的函数。需要将曲线78维持在预定阈值之下用于使操作员对可能的最大程度感到舒适。如图6所示，曲线78限定在大约1200发动机rpm处的交叉点80。在约1200rpm的发动机rpm值以上且因此在阈值以下，操作员将“感到”可忽视的发动机扭转振动。需要降低交叉点所处的发动机rpm值。

参照图7并再次参照图6，根据几个方面，曲线82表示包括具有惯性块构件72和惯性块74的行星齿轮组的传动驱动系统10。曲线84表示4缸发动机的处于稳定转矩的各种扭转振动均方根值，其绘制为发动机速度(以rpm)的函数。如图7所示，曲线84限定在大约920的发动机rpm处的交叉点86。行星齿轮组与本发明的扭转振动阻尼器12中的惯性块构件72和惯性块74的结合使用使交叉点处的发动机rpm从1200rpm(图6)降低到约920rpm(图7)，从而提供低于期望值的发动机运行rpm的较宽范围。

参照图8，曲线88表示具有传统系统的传动驱动系统10的基线，该系统省去了行星齿轮组、惯性块构件72和惯性块74。曲线90表示2缸发动机的处于稳定转矩的各种扭转振动均方根值，其绘制为发动机速度(以rpm)的函数。如前所述，需要将曲线90维持在预定阈值以下用于使操作员对可能的最大程度感到舒适。如图8所示，曲线90限定在大约1940发动机rpm处的交叉点92。在约1940rpm的发动机rpm值以上，操作员将“感到”可忽视的发动机扭转振动。如图6以上实例所述，需要降低交叉点所处的发动机rpm值。

参照图9并再次参照图8，根据几个方面，曲线图94表示具有定义图8的相同的2缸发动机的传动驱动系统10，其中扭转振动阻尼器进一步包括行星齿轮组、惯性块构件72和惯性块74。曲线96表示2缸发动机的处于稳定转矩的各种扭转振动均方根值，其绘制为发动机速度(以rpm)的函数。如图9所示，曲线96限定在大约1380发动机rpm处的交叉点98。在相同汽缸操作下，本发明的行星齿轮组、惯性块构件72、惯性块74的加入因此使交叉点处的发动机rpm从约1940rpm(图8)降低到约1380rpm(图9)，从而提供低于期望值的发动机操作rpm的较宽范围。

众所周知，为了取得更有效的扭转振动隔离，需要降低弹簧系数并提供输入构件(比如输入轴)和输出构件(比如振动隔离器的输出轴)之间的较大最大角位移。使用弹簧来抑制扭转振动的已知扭转振动阻尼器是通过弹簧系数和安装空间来限定，并因此具有隔离器部件的有限角位移。通过另外使用本文所描述的行星齿轮组40以及使用均连接到太阳齿轮42的惯性块构件72和惯性块74，传动系扭转振动幅度取得显著降低，且在较低交叉点操作rpm处取得降低的传动系扭转振动幅度，而不需要为扭转振动阻尼器的额外行进能力增加弹簧尺寸。

根据几个方面，用于机动车10的扭转振动阻尼器包括行星齿轮组12。行星齿轮组12包括太阳齿轮42、旋转地支撑与太阳齿轮42单独地啮合的多个行星齿轮44的齿轮架52、和连接到传动输入轴18并与行星齿轮44啮合的环形齿轮46。弹簧盒54包括：第一弹簧支座构件56，其具有固定到环形齿轮46的构件第一支腿56a；旋转地连接到传动输入轴18的构件第二支腿56b；和多个第一弹簧支座构件元件60a、60b。第二弹簧支座构件64连接到齿轮架52，第二弹簧支座构件64具有多个第二弹簧支座构件元件64a。多个弹簧62各自具有第一弹簧支座构件元件60a、60b中的至少一个和与弹簧62的每个相对端接触的第二弹簧支座构件元件64a中的一个。惯性块构件72在第一端72a处连接到太阳齿轮42并具有连接在第二端处72b的惯性块74。

还应当认识到，扭转振动阻尼器12可具有其他配置，比如具有较少或较多弹簧、不同几何结构的弹簧、同轴弹簧对、以及关于行星齿轮组40的行星齿轮的数量的改变，而不脱离本发明的范围。输入、输出和惯性连接还可以在行星齿轮组方面改变以获得类似结果。

本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，且不脱离本发明的总体要点的变型旨在本发明的范围内。这些变型不能被视为脱离本发明的精神和范围。