用于扭转振动阻尼器的具有旋转轴线的摩擦装置的制作方法

本发明涉及用于扭转振动阻尼器的具有旋转轴线的摩擦装置，该摩擦装置至少包括以下部件：-输入侧部，该输入侧部具有第一输入盘并且具有第二输入盘；以及-输出侧部，该输出侧部具有能量存储元件、第一摩擦盘和第二摩擦盘，其中，能量存储元件的轴向力经由以下各者传导：-在每种情况下，从能量存储元件到摩擦盘的接触区域中的至少一者，以及-在每种情况下，从摩擦盘到对应的输入盘的摩擦区中的至少一者，其中，接触区域中的第一接触区域和摩擦区中的第一摩擦区各自具有第一直径，并且接触区域中的第二接触区域和摩擦区中的第二摩擦区各自以不同于相应的第一直径的第二直径布置。该摩擦装置的主要特征在于，第一接触区域与第一摩擦区之间的第一轴向距离不同于第二接触区域与第二摩擦区之间的第二轴向距离。本发明还涉及用于传动系的扭转振动阻尼器、具有这种扭转振动阻尼器的传动系以及具有这种传动系的机动车辆。

背景技术：

1、在扭转振动阻尼器中使用摩擦装置以便以针对性的方式在输入侧部与输出侧部之间施加绕旋转轴线的相对旋转，以便适当地从振荡系统中吸收能量并且由此对振荡系统进行阻尼。

2、扭转振动阻尼器特别地用于减少传动系中的扭转振动。扭转振动阻尼器是在受周期性扰动激励的传动系中专门引入的扭转弹性。在此目的是将在各种操作情况下发生的破坏性振动共振尽可能地转移至低于操作速度的速度范围。保持在操作速度范围内的振动共振由外部的或集成的摩擦装置阻尼，该摩擦装置的摩擦扭矩必须在限定的极限内。特别地，摩擦装置可以独立于扭转弹性来设计。

3、已知使用轴向作用的能量存储元件作为摩擦装置(例如，波形盘或盘形弹簧)，该能量存储元件与匹配的摩擦环(和可选的支承盘)一起轴向地布置在连接至输入侧部和输出侧部的部件之间。能量存储器在安装位置的轴向力、摩擦元件的摩擦半径和材料对的摩擦系数限定了在绕旋转轴线的相对旋转中基本恒定的摩擦扭矩。为需要不同摩擦扭矩水平的不同操作点(或机动车辆中使用的驱动条件)提供了针对不同摩擦扭矩设计的多个摩擦装置，这些摩擦装置在扭转振动阻尼器的相关联的旋转角度范围内经历所述其绕旋转轴线的相对旋转。

4、如果仅存在可用于摩擦装置的有限的径向安装空间，则仅通过改变一个和相同的摩擦副之间的摩擦半径就可以简单地设定用于所产生的摩擦扭矩的有限的不同水平。由于要求传动系的部件具有小直径以及成本压力，能量存储元件在制造公差和组装公差方面非常短的可用行程范围以及在期望的使用寿命内所需的稳定性可能是关键的。然而，摩擦装置或者甚至扭转振动阻尼器的轴向加长通常不是一种选择。

5、由此出发，本发明的目的是至少部分地克服现有技术中已知的缺点。根据本发明的特征由独立权利要求得到，对于独立权利要求而言，有利的实施方式在从属权利要求中示出。权利要求的特征可以以任何技术上合理的方式组合，其中，包括本发明的附加实施方式的以下描述中的说明和来自附图的特征也可以用于此目的。

技术实现思路

1、本发明涉及用于扭转振动阻尼器的具有旋转轴线的摩擦装置，该摩擦装置至少包括以下部件：

2、-输入侧部，该输入侧部具有第一输入盘并且具有第二输入盘，第一输入盘和第二输入盘彼此连接；以及

3、-输出侧部，该输出侧部具有能量存储元件、第一摩擦盘和第二摩擦盘，其中，能量存储元件布置成在轴向上位于摩擦盘之间，其中，摩擦盘在能量存储元件侧具有多个接触区域并且在输入盘侧具有多个摩擦区，

4、其中，扭矩能够通过输入侧部与输出侧部之间的摩擦传递，其中能量存储元件被预拉伸以施加轴向力，并且该轴向力经由以下各者传导：

5、-在每种情况下，相应的摩擦盘上的与能量存储元件相关的接触区域中的至少一者，以及

6、-在每种情况下，摩擦盘在对应的输入盘上的摩擦区中的至少一者，

7、其中，作为扭矩梯度的结果，在输出侧部与输入侧部之间产生绕旋转轴线的相对扭转角，并且扭转角取决于以下各者：

8、-轴向力的量，以及

9、-轴向力经由其传导的接触区域和/或摩擦区，

10、其中，接触区域中的第一接触区域和摩擦区中的第一摩擦区各自具有第一直径，并且接触区域中的第二接触区域和摩擦区中的第二摩擦区各自以第二直径布置，其中，第一直径中的至少一者不同于相应的等侧的第二直径。

11、该摩擦装置的主要特征在于，第一接触区域与第一摩擦区之间的第一轴向距离不同于第二接触区域与第二摩擦区之间的第二轴向距离。

12、在下文中，除非另有明确说明，否则当使用轴向方向、径向方向或周向方向以及对应的术语时，参考所陈述的旋转轴线进行。除非另有明确说明，否则在前面和后面的描述中使用的序数仅用于清楚区分的目的，而不表示指定部件的顺序或等级。大于一的序数不一定意味着必须存在另一这样的部件。

13、如上所述，在此提出的摩擦装置设置成在传动系中产生有针对性的扭转弹性，其中，借助于预拉伸的能量存储元件和摩擦盘在输入侧部与输出侧部之间产生限定的摩擦扭矩。在此的特殊之处在于，能量存储元件根据输入侧部与输出侧部之间的相对扭转角被预拉伸到不同的程度，并且因此，例如随着相对扭转角的增加，可以在输入侧部与输出侧部之间传递增加的变化的摩擦扭矩。这种摩擦装置的基本原理对应于滑动离合器的第一近似，由此在此不设定扭矩极限值，从该扭矩极限值不能传递(额外的)过量扭矩，但是可以最大限度地传递不同的取决于扭转角的(限定的)扭矩。扭转角又取决于输入侧部与输出侧部之间的扭矩源，其中，摩擦装置优选地针对围绕旋转轴线的两个方向的扭矩(例如用于机动车辆的传动系中的牵引扭矩和推力扭矩)设置。应当注意，扭矩可以经由输入侧部以及输出侧部(抵抗相应的惯性分量(施加和传递)。例如，当用于机动车辆时，输入侧部既可以用作牵引扭矩的输入侧部，又可以用作推力扭矩的输入侧部。因此，输出端部的情况正好相反。能量存储元件布置在第一摩擦盘与第二摩擦盘之间，并且通过摩擦盘直接或间接地预拉伸。为此，摩擦盘中的每个摩擦盘具有至少一个接触区域，摩擦盘经由该接触区域直接或间接地与能量存储元件力传递接触。在优选实施方式中，在接触区域与能量存储元件之间没有或只有可忽略的相对旋转。能量存储元件上以及摩擦盘的接触区域上的摩擦磨损因此被排除或者至少保持足够低以达到期望的使用寿命。在另一侧，即从能量存储元件看的轴向外侧或输入盘侧，摩擦盘各自具有至少一个摩擦区，该摩擦区与相应的对应的输入盘直接或间接接触。在优选实施方式中，在每种情况下，只有在摩擦盘的摩擦区与对应的输入盘之间存在相对旋转(直接或间接)和摩擦扭矩的传递。在优选实施方式中，至少摩擦区与输入盘之间的摩擦扭矩是相关的摩擦扭矩，而其他摩擦扭矩和/或弹性在相对扭转角上是可忽略的或(几乎)恒定的。

14、在摩擦装置的空载状态下，由于能量存储元件的现有轴向预拉伸，预定的第一最大扭矩可以从输入侧部传递到输出侧部，并且反之亦然。然而，如果在输入侧部与输出侧部之间存在大于所述最大扭矩的扭矩梯度，则在输入侧部与输出侧部之间发生相对扭转，这导致绕旋转轴线的对应扭转角。由于至少一个摩擦区和/或输入盘中的至少一个输入盘的斜坡形状，相对扭转角被转换成轴向行程，该轴向行程又作为能量存储元件的轴向行程，从而改变轴向力的量。

15、摩擦盘中的一个摩擦盘的第一接触区域以第一直径布置，并且在第一扭转角下起作用的相关联的或产生的第一摩擦区各自以第一直径布置以用于传递轴向力。此外，第二接触区域和相关联的或产生的第二摩擦区各自以第二直径布置。应当注意，在一个实施方式中，第一直径彼此相同或不同，其中，接触区域优选地在每种情况下都包括小的接触区域，该小的接触区域近似于线接触，该线接触在能量存储元件的一侧限定第一直径。摩擦区的径向范围优选地不是为纯线接触而设计的，而是为最大可能面积上的接触而设计的，因此对应的直径优选地是平均直径，其用作计算最大可传递摩擦扭矩的近似基础。在此，对于大于第一扭转角的第二扭转角而言，例如，其中，第一扭转角是零位置，例如，提供不同于第一接触区域的第二接触区域和/或与第二扭转角相关联的第二摩擦区，该第二摩擦区不同于第一摩擦区。第一接触区域和第二接触区域和/或第一摩擦区和第二摩擦区在其直径方面彼此不同。应当再次指出，两个接触区域的直径不同导致能量存储元件上的接触不同(由于倾斜)，并且摩擦区的直径不同导致摩擦半径或摩擦直径不同，并且因此，假设轴向力相同，导致最大可传递摩擦扭矩不同(近似与直径成比例)。

16、现在在此提出，在摩擦盘中的至少一个摩擦盘的情况下，当传递轴向力时，根据存在的扭转角，形成两个不同的距离。不同距离的结果是，根据存在的扭转角，在能量存储元件上也产生不同的预拉伸，这导致更大的有效轴向力和/或摩擦盘的更大变形，其中，例如实现了摩擦区的有效面积的增加。例如，这意味着以不同直径布置的摩擦区彼此重叠。应当注意的是，在一个实施方式中，第一摩擦区和第二摩擦区彼此相同。在另一实施方式中，第一接触区域和第二接触区域彼此相同。相同的接触区域或摩擦区具有相同的(有效)直径。在优选实施方式中，相应的摩擦区在径向方向上相对于相应的输入盘的对应反摩擦表面倾斜，其中，在此限定的轴向距离限定在相应摩擦盘的摩擦区和接触区域的最高高度之间。还应当注意，该轴向距离限定在摩擦盘的释放位置或形状中，并且不会由于摩擦盘的变形而对相应的输入盘和能量存储元件引入力，或者不取决于扭转角。

17、在摩擦装置的有利实施方式中还提出，第一摩擦区和第二摩擦区在周向方向和径向方向上以类似斜坡的方式彼此合并。

18、在该实施方式中，除了斜坡比(在旋转方向上)之外，所产生的能量存储元件的倾斜用于将从能量存储元件(例如，盘形弹簧)传递至摩擦盘的力传递至另一个接触区域，和/或改变对摩擦盘的力的引入，使得直径不同于较低扭矩梯度的另一个摩擦区另外地或替代性地与输入盘接触(直接或间接)以用于摩擦连接。在一个实施方式中，在不同的接触区域和/或不同的摩擦区之间形成平缓的斜坡状过渡部，其中，该斜坡状过渡部径向定向，与用于能量存储元件的轴向预拉伸的斜坡状平移相反，其在旋转方向上对准。因此，这两个斜坡彼此叠加。这种平滑过渡部在部件应力和(因此避免或至少减少)噪声感应方面具有优势。

19、在摩擦装置的有利实施方式中还提出，第一接触区域和第二接触区域以彼此不同的高度从相关摩擦盘的面向能量存储元件的表面突出，其中，接触区域中的至少一个接触区域优选地形成为圆顶形。

20、在此提出，两个接触区域在彼此不同的高度处以两个不同的直径突出。这意味着能量存储元件与摩擦盘之间的轴向距离不同和/或摩擦盘的轴向厚度在接触区域的不同直径的区域中不同。在后一种情况下，这意味着具有较大高度的接触区域形成在摩擦板的下述部分处：在该部分处，摩擦板比形成具有较小高度的其他接触区域的区域更薄。在优选实施方式中，摩擦盘在较高的接触区域处较薄，并且较高的接触区域布置成在轴向上更靠近能量存储元件。在优选实施方式中，径向内侧接触区域设计成具有更大的高度。

21、在有利的实施方式中，接触区域中的至少一个接触区域形成为峰形，使得尽管能量存储元件在可用行程范围内倾斜，也能至少大致形成接触线。在一个实施方式中，接触区域形成为周向闭合环或单独的凸块，其中相应的接触区域优选地相对于旋转轴线以限定的直径布置。

22、在摩擦装置的有利实施方式中进一步提出，输入盘具有预定轴向总弹性，使得借助于总弹性使可用行程范围增加了1.5倍至3倍。

23、在此，现在提出输入盘具有预定的轴向总弹性，其中，该总弹性设置成使得可用行程范围借助于总弹性增加1.5[一又二分之一]倍至3[三]倍。由于这种串联连接，能量存储元件、优选盘形弹簧的可用行程范围因此得以扩展。总弹性是用于输入盘的弹簧特性曲线。应当注意的是，输入盘是互连的，并且在一些情况下，连接可能会影响总弹性，但是优选地，与输入盘本身的弹性相比，连接的部分弹性很小，甚至可以忽略不计，即，相比之下，设计是非常刚性的。

24、相应的输入盘优选地形成为一个件，使得有助于总弹性的接合部的数量尽可能少。在行程力图中，总弹性(即，弹簧特性曲线)是这样的，在总弹性的最大刚性实施方式(即非常刚性的输入盘)中，它将能量存储元件的可用行程范围扩展了50％[百分之五十](即，另外地)，使得最小可用行程范围因此是能量存储元件的可用行程范围的一又二分之一倍。在最大软总弹性(即，至少非常软的输入盘)的情况下，能量存储元件的可用行程范围(另外地)加倍，使得最大可用行程范围是能量存储元件的可用行程范围的三倍。在优选实施方式中，在要求的有效范围内，总弹性是直线或(近似)直线。在输入盘的总弹性和能量存储元件的弹簧特性曲线的叠加中，在最小可用力与最大可用力之间存在明显更长的可用行程范围，这是摩擦装置为了根据设计实现对应的可摩擦传递的扭矩所要求的。

25、应当指出的是，轴向力由能量存储元件的力产生，并且在大小和方向上近似相同。

26、应当指出的是，针对摩擦装置中存在的直径的总弹性或摩擦区总面积的平均摩擦直径的限定与旋转轴线相关。

27、在摩擦装置的有利实施方式中还提出，最大可用力与最小可用力的比率大于1.5或大于2。

28、在此提出，能量存储元件操作成使得其最大可用力除以最小可用力大于1.5[一又二分之一]或大于2[二]。哪个实施方式是有利的取决于安装情况或规格。应当注意的是，在两种情况下，由总弹性和能量存储元件的弹簧特性曲线的串联连接产生的总特性曲线与弹簧特性曲线的比率是1.5至3，如上所述，因此它不被设计成依赖于此。

29、在最大可用力[分子]与最小可用力[分母]之比大于1.5[一又二分之一]且小于或等于2[二]的总特性曲线的一个实施方式中，优选地，仅使用从局部最小值(能量存储元件的平坦部分的右侧)开始的行程范围。

30、在最大可用力[分子]与最小可用力[分母]之比大于2[二]的总特性曲线的实施方式中，行程范围优选地用于平坦部分的左侧和右侧两者。在优选实施方式中，平坦部分近似或准确地布置在最小可用力与最大可用力之间的中间。

31、在摩擦装置的有利实施方式中，还提出了输入盘中的至少一个输入盘具有扇形缺口和位于扇形缺口之间的径向腹板，

32、其中，用于对应的摩擦盘的摩擦区的反摩擦表面由径向腹板形成，并且

33、其中，径向腹板具有腹板弹性，预定的总弹性的主要部分由腹板弹性形成，

34、其中，优选地，腹板弹性根据对应的摩擦区的有效抵接直径而可变。

35、现在在此提出，总弹性通过下述方式显著地实现：输入盘中的至少一个输入盘具有扇形缺口并且具有径向腹板，径向腹板保持在扇形缺口之间并且具有限定的腹板弹性。这种腹板弹性取决于腹板的长度以及径向腹板的宽度和厚度。此外，腹板弹性取决于肋或凸缘边缘。因此，在设置腹板弹性方面存在很大的自由度。在一个实施方式中，相应的另一个输入盘连续地形成而没有扇形缺口，这意味着与具有扇形缺口的输入盘相比存在高的轴向刚度，和/或与具有扇形缺口的输入盘相比在内周与外周之间存在高的扭矩刚度。

36、在有利的实施方式中，腹板弹性设置成使得它可以在摩擦盘的对应摩擦区的有效应用直径上改变。例如，如上所述，对应于摩擦盘弹性变化的腹板弹性变化根据直径偏移进行调节，使得输入盘的总弹性与相关摩擦盘的弹性一起导致(几乎)直的弹簧特性曲线。这对于整体结构的可控性是有利的，但是对于这种摩擦装置的操作来说不一定是有利的。

37、在摩擦装置的有利实施方式中还提出，摩擦盘各自经由摩擦盘的在旋转方向上有效的悬置部以扭矩传递的方式连接：

38、-与单独的连接元件连接，连接元件设置成用于与输出侧部进行扭矩传递连接，和/或

39、-彼此连接。

40、如上所述，摩擦盘与能量存储元件之间的相对运动优选被阻止或保持较小。在此提出，摩擦盘彼此固定，并因此经由具有单独连接元件例如轴或毂元件的对应的悬置部固定至能量存储元件，和/或摩擦盘经由悬置部彼此连接。这种悬置部例如是径向向内或径向向外指向的突部，其中，用于将摩擦盘彼此连接的悬置部优选地在能量存储元件的径向外侧或径向内侧形成轴向延伸部。

41、在摩擦装置的有利实施方式中还提出，能量存储元件经由能量存储元件的在旋转方向上有效的悬置部以扭矩传递的方式连接至摩擦盘中的一个摩擦盘。

42、在此提出，为了实现能量存储元件与摩擦盘之间存在很少或没有相对运动的上述目标，在能量存储元件上设置悬置部，悬置部连接至摩擦盘中的至少一个摩擦盘，从而防止在旋转方向上的相对运动。这些附接件还设计成例如径向向外或径向向内指向的突部，具有或不具有轴向延伸部。突部是设置在摩擦盘上还是设置在能量存储元件上，以及对应的凹部是设置在摩擦盘上还是能量存储元件上是无关紧要的。

43、根据另一方面，提出了一种用于传动系的扭转振动阻尼器，包括：

44、输入元件和输出元件，以及根据以上描述的实施方式的摩擦装置，

45、其中，输入元件借助于摩擦装置以耗散阻尼的扭矩传递方式连接至输出元件，

46、其中，扭转振动阻尼器优选用作摆式摇臂阻尼器。

47、扭转振动阻尼器在现有技术中是已知的，并且被广泛用于例如包括内燃发动机和发动机的混合动力应用中(例如，在机动车辆领域中)，其中，内燃发动机的旋转不规则性在操作期间借助于扭转振动阻尼器和扭矩限制器从传动系中过滤掉过量的扭矩而被减小，以保护传动系在临界共振驱动条件下免受损坏。对于一些应用来说，希望借助于至少一个摩擦装置来提供滞后特性，利用该装置来延迟或调节扭转振动阻尼器的响应行为。替代性地，摩擦装置连接在扭转振动阻尼器的上游或下游，其中扭转振动阻尼器优选(几乎)无耗散地工作，而用于耗散阻尼的摩擦装置在限定的扭矩范围内(经由扭转角)工作。

48、从现有技术中已知所谓的摆式摇臂阻尼器是扭转振动阻尼器的特殊实施方式。例如，从de 10 2019 121 204 a1和de 10 2019 121 205 a1中已知用于对传动系中的旋转轴或旋转轴系统的刚度进行调节的构思。这些摆式摇臂阻尼器包括以扭矩传递的方式(在两个方向上)彼此连接的输入侧部和输出侧部。置有多个摇臂元件(也称为摇臂)和多个弹簧元件。摇臂元件借助于至少一个滚动元件以相对可移位的方式被支承在输入侧部和/或输出侧部上。滚动元件借助于弹簧元件被夹持，使得滚动元件可以在相应的传动轨道与互补的反向轨道之间滚动。输入侧部与输出侧部之间的相对扭转角借助于该摆式摇臂阻尼器被转换成弹簧元件的弹簧偏转。借助于形成斜齿轮的传动轨道和互补的反向轨道，可以调节传动比并且因此可以调节摆式摇臂阻尼器的刚度。此处还有利的是，传动比不必是恒定的，而是斜齿轮的斜率可以经由输入侧部与输出侧部的扭转角可变地进行调节。与其他实施方式相比，这种摆式摇臂阻尼器的另一优点是摆式摇臂阻尼器(几乎)没有滞后特性，尤其是在零交叉处也是如此。

49、利用在此提出的摩擦装置，可以在期望的使用寿命内实现足够恒定的摩擦扭矩特性曲线以设定扭转振动阻尼器或传动系的扭转柔度，而为此不需要额外的安装空间或额外的部件。此外，这种摩擦装置可以优选地与常规的扭转振动阻尼器结合，作为常规摩擦装置的替代。此外，构造成本和部件成本优选与常规摩擦装置的情况相同或者甚至更低。

50、根据另一方面，提出了一种传动系，该传动系至少具有以下部件：

51、-至少一个驱动机器，至少一个驱动机器具有机器轴；

52、-齿轮，该齿轮用于将至少一个机器轴的扭矩传递至至少一个消耗器；以及

53、-根据按照以上描述的实施方式的扭转振动阻尼器，

54、其中，至少一个发动机和至少一个消耗器借助于扭转振动阻尼器以抵抗扭转振动而被阻尼的方式以扭矩传递的方式连接。

55、因此，该传动系被设计为传递由发动机、例如内燃发动机或电动发动机提供并经由其驱动轴递送给至少一个消耗器的扭矩。在机动车辆的应用中，示例性消耗器是用于推进机动车辆的至少一个驱动轮。在一个实施方式中，例如在混合动力传动系中提供多个发动机，即内燃发动机和至少一个发动机，例如电动发电机。通过在传动系中使用扭矩限制器，发动机和/或发动机的其他部件被保护免受由于扭矩峰值或扭矩冲击导致的损坏。

56、利用在此提出的传动系，连同具有在此描述的摩擦装置的扭转振动阻尼器(优选摇臂阻尼器)，可以在期望的使用寿命期间实现足够恒定的摩擦扭矩特性曲线以设定传动系的扭转柔度，其中不需要额外的安装空间或额外的部件。此外，这种摩擦装置可以优选地与常规的扭转振动阻尼器结合，作为常规摩擦装置的替代。此外，构造成本和部件成本优选与具有摩擦装置的常规扭转振动阻尼器的情况相同或者甚至更低。

57、根据另一方面，提出了一种具有至少一个驱动轮的机动车辆，至少一个驱动轮可以借助于按照根据以上描述的实施方式的动力系驱动以用于推进机动车辆。

58、如今的大部分机动车辆为前轮驱动，有时将发动机例如内燃发动机及/或电动发动机安置在驾驶室前方，并横向于主要行进方向(纵向轴线)。在这种布置中，径向安装空间特别小，因此使用具有小尺寸部件的传动系特别有利。传动系在两轮机动车中的使用类似，与之前已知的具有相同安装空间的两轮车辆相比，需要不断增加的性能。随着传动系的混合化，这一问题对于后轮轴布置而言也加重，而且在此驱动机器的纵向布置和横向布置均是如此。

59、通过在此提出的具有本文中描述的传动系的机动车辆，可以在期望的使用寿命内实现足够恒定的摩擦扭矩特性曲线以设定传动系的扭转柔度，而不需要额外的安装空间或额外的部件。构造成本和部件成本优选地与常规传动系的情况相同或者甚至更低。

60、根据例如尺寸、价格、重量和性能为乘用车分配车辆类别，其中，该定义基于市场的需求而经历不断的变化。在美国市场，小型汽车和微型汽车类别的车辆根据欧洲分类被分配为次紧凑型汽车类别，而在英国市场，它们分别对应于超小型汽车和城市汽车类别。微型汽车类别的示例是大众up！或雷诺twingo。小型汽车类别的示例是阿尔法罗密欧mito、大众polo、福特ka+或雷诺clio。已知的混合动力车辆是宝马330e或丰田yaris混合动力车。已知的轻度混合动力车辆例如是奥迪a6 50tfsi e或宝马x2xdrive25e。