多級扭轉聯軸器的製作方法

2023-04-30 20:50:26

專利名稱：多級扭轉聯軸器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於沿著傳動系統傳遞扭矩的扭轉聯軸器，具體地， 本發明涉及將車輛傳動系統與發動機擾動隔離的扭轉聯軸器。
背景技術：
傳動系統中的扭轉擾動可能包括連續的角振蕩，因而會危害傳 動系統組件的性能和可靠性。例如，扭轉振動可能在傳動系統組件中 產生損壞、過度磨損以及噪聲。
傳動系統的驅動部件與從動部件之間的撓性扭轉聯軸器可以消: 除來自發動機擾動(諸如發動機點火脈衝)的扭矩變化，並且可以減 少加載的傳動系統中的相關共振和其他扭轉振動。撓性扭轉聯軸器可 以包括在驅動部件與從動部件之間提供撓性聯接的彈性體或其他彈 性元件。通過使驅動部件與從動部件之間的角偏轉成為對彈性體施加 的扭矩的函數，彈性體表現出特定的彈簧剛度性能(函數)。
為了抑制振動，特別是在諸如拖拉機和工程車輛等重型車輛的 傳動系統中，對於不同的扭矩載荷和速度而言，不同的彈簧剛度性能 是更有效的。在本發明的受讓人洛德公司(Lord Corporation)的 Sweeney等人的美國專利No.5，573,462中所披露的撓性雙級聯軸器包 括串聯的彈性體聯軸器，以便為不同的扭矩範圍提供不同的阻尼彈簧
剛度。第一彈性體呈現出相對低的彈簧剛度，對於在第一扭矩值範圍 內傳遞扭矩同時抑制振動而言是有效的；而第二彈性體呈現出相對高 的彈簧剛度，對於在第二扭矩值範圍內傳遞扭矩同時抑制振動而言是 有效的。上述第一扭矩值範圍和第二扭矩值範圍由限制角偏轉的止動 裝置限定，通過該角偏轉允許其中一個彈性體起作用，而另一個彈性 體繼續用於傳遞扭矩。Sweeney等人的專利在此通過引用的方式併入 本文。
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發明內容
在優選實施例中，本發明的特徵在於一種扭轉聯軸器，其能夠 利用驅動部件與從動部件之間的多個並行的彈性連接器對不同的扭 矩範圍表現不同的彈簧剛度性能。在所述驅動部件與從動部件之間扭 矩傳遞的較低的第一範圍中，第一彈性連接器可以布置成獨立於所述 第二彈性連接器來傳遞扭矩，並且在所述驅動部件與從動部件之間扭 矩傳遞的較高的第二範圍中，所述第一彈性連接器和第二彈性連接器 可以布置成一起傳遞扭矩。
所述彈性連接器對相對運動既不進行止動也不以其他方式進行 機械地限制。然而，所述第二彈性連接器保持脫離扭矩傳遞，直到所 述第一彈性連接器偏轉預定的角度量(即在所述驅動部件與從動部件 之間己經發生預定的角偏轉量)為止。單個彈性連接器表現出與傳動 系統扭矩載荷的較低的第一範圍相關的用於抑制振動的相對低的彈 簧剛度。兩個彈性連接器的組合表現出與傳動系統扭矩載荷的較高的 第二範圍相關的用於抑制振動的相對高的彈簧剛度。通過在較高的扭 矩載荷下組合兩個彈性連接器的扭矩傳遞能力，任何一個彈性連接器 都不要求表現出格外高的彈簧剛度或傳遞全部範圍的扭矩載荷。
本發明作為多級扭轉聯軸器的一種形式在輸入部件與輸出部件 之間具有並行的連接部分。所述輸入部件與輸出部件之間的第一傳動 連接部分穿過第一彈性連接器延伸。所述輸入部件與輸出部件之間的 第二傳動連接部分穿過第二彈性連接器延伸。沿著所述第二傳動連接 部分的角運動連接器允許所述第二傳動連接部分保持至少部分地脫 離與所述第一傳動連接部分一起在所述輸入部件與輸出部件之間傳 遞扭矩，直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通過運動閾角為 止。
優選地，在所述輸入部件與輸出部件之間的角位移小於所述運 動閾角時，所述第一傳動連接部分單獨操作以在所述輸入部件與輸出 部件之間傳遞扭矩。然而，在所述角位移大於所述運動閾角時，所述 第一傳動連接部分與所述第二傳動連接部分並行接合以便在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩。對於某些優選實施例，此運動閾角
可以在10度至30度之間，更優選在15度至25度之間，進一步優選 在18度至22度之間。
所述第一彈性連接器和第二彈性連接器各自表現出與每單位角 位移的特定扭矩量對應的彈簧剛度性能。當所述第一傳動連接部分和 第二傳動連接部分並行接合時，所述輸入部件與輸出部件之間每單位
角位移的扭矩量與所述第一彈性連接器和第二彈性連接器的彈簧剛 度之和相關。然而，在所述第二傳動連接部分與第一傳動連接部分並 行接合之前，所述輸入部件與輸出部件之間每單位角位移的扭矩量與 所述第一個彈性連接器的彈簧剛度更緊密相關。
所述多級聯軸器可以包括附加傳動連接部分，所述附加傳動連 接部分包括穿過位於所述輸入部件與輸出部件之間的第三彈性連接 器的第三傳動連接部分。第二角運動連接器形成所述第三傳動連接部 分的一部分，所述第二角運動連接器允許所述第三傳動連接部分保持 至少部分地脫離與所述第一傳動連接部分和第二傳動連接部分一起 傳遞扭矩，直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通過第二運動閾 角為止。優選地，所述第二運動閾角大於所述第一運動閾角。
在所述輸入部件與輸出部件之間的角位移小於所述第一運動閾 角時，所述第一傳動連接部分接合以便在所述輸入部件與輸出部件之 間傳遞扭矩。在所述角位移大於所述第一運動閾角時，所述第一傳動 連接部分與第二傳動連接部分並行接合以便在所述輸入部件與輸出 部件之間傳遞扭矩。在所述角位移大於所述第二運動閾角時，所述第 一傳動連接部分、第二傳動連接部分以及第三傳動連接部分全部並行 接合以便在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩。
本發明作為用於抑制傳動系統振動的扭轉聯軸器的另一種形式 包括第一傳動系統連接器和第二傳動系統連接器、以及分別用於連接 所述第一傳動系統連接器和第二傳動系統連接器的第一彈性體和第 二彈性體。連接為與所述第一傳動系統連接器一起旋轉的複合傳動轂 具有與所述第一彈性體接合的第一接觸面和與所述第二彈性體接合 的第二接觸面。連接為與所述第二傳動系統連接器一起旋轉的直接傳動轂具有與所述第一彈性體接合的第一相對接觸面。通過角運動連接
器連接為與所述第二傳動系統連接器一起旋轉的間接傳動轂具有與所述第二彈性體接合的第二相對接觸面。所述角運動連接器具有(a)第一耦合位置，在該位置基本上獨立於所述第二彈性體通過所述第一彈性體在所述第一傳動系統連接器與第二傳動系統連接器之間傳遞第一個範圍的扭矩；以及(b)第二耦合位置，在該位置通過所述第一彈性體和第二彈性體這兩者在所述第一傳動系統連接器與第二傳動系統連接器之間傳遞更高的第二範圍的扭矩。
隨著所述第一傳動系統連接器和第二傳動系統連接器繞公共旋轉軸線發生相對角位移，所述角運動連接器可以逐漸地從所述第一耦合位置移動到所述第二耦合位置。所述角運動連接器允許所述第二彈性體保持至少部分地脫離在所述第一傳動系統連接器和第二傳動系統連接器之間扭矩傳遞，直到所述第一傳動系統連接器和第二傳動系統連接器相對角位移通過運動閾角為止。優選地，在所述第二彈性體完全接合以在所述第一傳動系統連接器和第二傳動系統連接器之間傳遞扭矩之前，所述第一彈性體以特定的角度量角切變。
所述複合傳動轂、直接傳動轂以及間接傳動轂優選與所述第一
傳動系統連接器和第二傳動系統連接器共用公共旋轉軸線，並且所述第一彈性體和第二彈性體優選在公共徑向平面內位於距所述公共旋
轉軸線不同的距離處。所述複合傳動轂的所述第一接觸面和第二接觸面可以與所述直接傳動轂的第一相對接觸面和所述間接傳動轂的第二相對接觸面沿徑向交錯。例如，所述複合傳動轂的第一接觸面可以沿徑向位於所述直接傳動轂的第一相對接觸面之內，所述複合傳動轂的第二接觸面可以沿徑向位於所述間接傳動轂的第二相對接觸面之內，並且所述直接傳動轂的第一相對接觸面位於所述複合傳動轂的第二接觸面之內。
為了提供例如扭矩過載保護，所述第一接觸面和第一相對接觸面中的一個與所述第一彈性體結合，並且所述第一接觸面和第一相對接觸面中的另一個不是同樣也與所述第一彈性體結合，以便限制在所述複合傳動轂與所述直接傳動轂之間傳遞的扭矩載荷。類似地，所述
15第二接觸面和第二相對接觸面中的一個與所述第二彈性體結合，並且所述第二接觸面和第二相對接觸面中的另一個不是同樣也與所述第二彈性體結合，以便限制在所述複合傳動轂與所述間接傳動轂之間傳遞的扭矩載荷。所述第一傳動系統連接器可以適用於與傳動系統的傳動軸連接，並且所述第二傳動系統連接器適用於與發動機飛輪連接。
另外，所述扭轉聯軸器可以包括第三彈性體，所述第三彈性體用於將所述第一傳動系統連接器和第二傳動系統連接器連接在一起。所述複合傳動轂具有與所述第三彈性體接合的第三接觸面。第二間接傳動轂可以通過第二角運動連接器與所述第二傳動系統連接器連接而一起旋轉，並且可以具有與所述第三彈性體接合的第三相對接觸面。所述第二角運動連接器可以具有(a)第一耦合位置，在該位置通過所述第一彈性體和第二彈性體中的一個或兩個在所述第一傳動-系統連接器與第二傳動系統連接器之間傳遞所述第一範圍和第二範圍的扭矩；以及(b)第二耦合位置，在該位置通過所述第一彈性體、第二彈性體以及第三彈性體在所述第一傳動系統連接器與第二傳動系統連接器之間傳遞更高的第三範圍的扭矩。
本發明作為用於抑制傳動系統振動的多級扭轉聯軸器的另一種形式包括在輸入部件與輸出部件之間的多個並行的傳動連接部分。所述多個傳動連接部分中的每一個具有彈性構件，所述彈性部件響應沿著與所述彈性部件關聯的傳動連接部分的扭矩傳遞而按照特定的彈簧剛度性能進行角偏轉。驅動裝置控制所述輸入部件與輸出部件之間的所述並行傳動連接部分的不同組合的接合，從而使得有效彈簧剛度作為所述並行傳動連接部分的不同組合中的彈性部件的彈簧剛度之和而變化。
所述並行傳動連接部分的不同組合既可以包括單個傳動連接部分也可以包括多個傳動連接部分。所述驅動裝置可布置成響應所述輸入部件與輸出部件之間的額外扭矩的傳遞從而接合一個或多個附加傳動連接部分。所述彈性部件優選包括與所述輸入部件和輸出部件中的一個直接連接的切變連接器。優選至少切變連接器中的一個與所述輸入部件和輸出部件中的另一個直接連接，並且優選至少切變連接器中的另一個通過所述驅動裝置與所述輸入部件和輸出部件中的另一個間接連接。所述驅動裝置可以包括沿著並行傳動連接部分中的至少之一的角運動連接器，所述角運動連接器允許所述一個傳動連接部分保持至少部分地脫離扭矩傳遞，直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通過運動閾角為止。
本發明作為抑制傳動系統振動的方法的另一種形式在輸入部件與輸出部件之間沿著傳動系統連接多級扭轉聯軸器。所述多級扭轉聯軸器具有並行的第一傳動連接部分和第二傳動連接部分，通過所述多級扭轉聯軸器使所述輸入部件與輸出部件相互連接。所述第一傳動連接部分通過第一彈性部件在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩，所述第一彈性部件允許在所述輸入部件與輸出部件之間發生相對角偏轉，該相對角偏轉為所傳遞的扭矩的函數。至少部分地限制所述第二傳動連接部分通過第二彈性部件在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩，直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通過運動閾角為止。在所述輸入部件與輸出部件相對角位移至少通過運動閾角之後，所述第二傳動連接部分通過所述第二彈性部件在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩。
所述第一彈性部件對於不超過所述運動閾角的角位移提供阻尼效果，並且所述第一彈性體和第二彈性構件對於超過所述運動閾角的角位移提供組合的阻尼效果。所述第二傳動連接部分可以逐漸地接合，以接近所述運動閾角。
本發明作為利用多級扭轉聯軸器提供過載保護的方法的另外一種形式包括在所述多級扭轉聯軸器的輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩，所述多級扭轉聯軸器具有沿著所述輸入部件與輸出部件之間的並行的第一傳動連接部分和第二傳動連接部分安裝的第一彈性部件和第二彈性部件。在對準位置使所述第一彈性部件和第二彈性部件與其各自的第一傳動連接部分和第二傳動連接部分摩擦連接，在所述對準位置上，允許所述第二傳動連接部分保持脫離直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通過運動閾角為止。通過允許所述第一彈性部件和第二彈性部件中的至少之一暫時與第一傳動連接部分和第二傳動
17連接部分分離並且相對於所述第一彈性部件和第二彈性部件中的另一個相對移動離開對準位置，從而容許過載扭矩。然而，在所述第一傳動連接部分和第二傳動連接部分內，所述彈性部件可以相對於彼此重新對準從而恢復這樣的關係即，允許所述第二傳動連接部分保持脫離直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通過運動閾角為止。


圖1是包括根據本發明的扭轉聯軸器的動力傳動系統的截面的放大示意圖。
圖2是根據本發明的具有兩個並行的傳動連接部分的多級扭轉聯軸器的正視圖。
圖3是沿圖2中的線3-3截取的多級聯軸器的側面剖視圖。
圖4是由多級聯軸器傳遞的扭矩範圍關於聯軸器的輸入部件與輸出部件之間的角偏轉範圍的變化曲線。
圖5是根據本發明的具有三個傳動連接部分的多級扭轉聯軸器的示意剖視圖。
圖6是圖5的示意性扭轉聯軸器的局部正視圖，示出了在不同的扭矩載荷下接合第二傳動連接部分和第三傳動連接部分的兩個角運動(angular play)連接器。
具體實施例方式
圖1示出了傳動系統10的有限的一部分。圖1中示出了本發明所設計類型的扭轉聯軸器12，該扭轉聯軸器將傳動軸14連接到諸如內燃機等動力裝置的飛輪16上。傳動系統10代表多種車輛傳動系統，
包括本發明尤為適用的拖拉機或施工車輛的傳動系統。
圖2和圖3示出了根據本發明的多級扭轉聯軸器20的更為詳細的視圖。多級聯軸器20包括作為常規特徵的用於連接傳動軸14的花鍵連接器22和用於連接飛輪16的法蘭24。花鍵連接器22和法蘭24都用作傳動系統連接器。在沿著傳動系統io傳遞動力的通常方向上，可將法蘭24視作輸入部件，並且可將花鍵連接器22視作輸出部件。
18然而，可以在花鍵連接器22與法蘭24之間沿著任一方向進行扭矩傳遞。其他傳動系統連接器也可以用於將多級聯軸器20與傳動系統10連接，包括鍵槽、卡箍、軸套或者法蘭與花鍵連接器的組合件。
將花鍵連接器22用鉚釘26鉚接或用其他方法固定到複合傳動轂28上(見圖3)，該複合傳動轂具有用於與內彈性圈38的內表面34和外彈性圈40的內表面36接合的內外同軸轂30和32。同軸轂30的接觸面42和同軸轂32的接觸面44分別與彈性圈38的內表面34和彈性圈40的內表面36接合。作為法蘭24的延伸部分，直接傳動轂46包括與內彈性圈38的外表面50摩擦接合的相對接觸面48。開口 52用於將內彈性圈38安裝到內同軸轂30的接觸面42與直接傳動轂46的相對接觸面48之間的適當位置。間接傳動轂56包括與外彈性圈40的外表面60摩擦接合的相對接觸面58，並通過角運動連接器70間接與法蘭24連接。開口 62用於將外彈性圈40安裝到外同軸轂32的接觸面44與間接傳動轂56的相對接觸面58之間的適當位置。
角運動連接器70包括突起部72，該突起部72從間接傳動轂56突出到貫穿法蘭24形成的弓形切槽或溝槽74(也見圖2)中。突起部72連同間接傳動轂56—起繞著公共軸線76相對於法蘭24通過沿相反方向的有限角度量(即，通過運動閾角a)而旋轉，直到突起部72觸碰到溝槽74的端壁78和80為止。 一旦與端壁78或80接合，突起部72就可以在間接傳動轂56與法蘭24之間傳遞扭矩。
在花鍵連接器22與法蘭24之間設置有兩個不同的傳動連接部分82和84。這兩個傳動連接部分共用複合傳動轂28的一些部分。從常規輸出端開始並且朝向常規輸入端運轉，傳動連接部分82從複合傳動轂28通過內同軸轂30和內彈性圈38而到達直接傳動轂46，該直接傳動轂46形成為法蘭24的延伸部分。傳動連接部分84從複合傳動轂28通過外同軸轂32和外彈性圈40而到達間接傳動轂56，該間接傳動轂通過角運動連接器70間接與法蘭24連接。
初始地，間接傳動轂56的突起部72不與法蘭24中的溝槽74的端壁78和80接合，從而只有傳動連接部分82到位以便在花鍵連接器22與法蘭24之間傳遞扭矩。內彈性圈38用作切變連接器，並決定於外加扭矩而在其內外表面34與50之間發生角偏轉(切變)。切
變量可以與所傳遞的扭矩成比例，或者與所傳遞的扭矩呈其他確定關 系，該切變量可以稱為"彈簧剛度"，以每切變角度的扭矩為單位。
內彈性圈38的內表面34與外表面50之間的角偏轉顯然也與花鍵連 接器22與法蘭24之間的角偏轉對應。
假定外彈性圈40和間接傳動轂56與複合傳動轂28直接連接， 則間接傳動轂56的突起部72連同花鍵連接器22 —起相對於法蘭24 偏轉。內彈性圈38的進一步偏轉使得突起部72旋轉到與溝槽74的 一個端壁78或另一端壁80接合，由此偏轉達到運動閾角a並且使花 鍵連接器22與法蘭24之間的另一傳動連接部分84接合。通過傳動 連接部分82和84可以傳遞額外量的扭矩。
傳動連接部分84通過外彈性圈40的接合不限制內彈性圈38沿 著傳動連接部分82作進一步偏轉，但是花鍵連接器22與法蘭24之 間的進一步偏轉受到內彈性圈38和外彈性圈40的組合彈簧剛度的制 約。外彈性圈40的彈簧剛度可能高於或低於內彈性圈38的彈簧剛度， 但是伴隨著傳動連接部分84的接合，組合彈簧剛度必然更高。由於 傳動連接部分82和84通過彈性圈38和40並行運轉，因此使得彈性 圈38和40的彈簧剛度相加起來。
圖4中的曲線圖標繪出了花鍵連接器22與法蘭24之間的扭矩 (單位為Nm)範圍關於花鍵連接器22與法蘭24之間的偏轉角度(單位 為度)範圍的變化情況。將運動閾角a設定為20度。因此，傳動連接 部分82通過內彈性圈38承受花鍵連接器22與法蘭24之間的全部扭 矩載荷直到達到20度的偏轉為止，此後，額外的扭矩在傳動連接部 分82和傳動連接部分84之間按照彈性圈38和40各自的彈簧剛度來 分布。
從該曲線圖中顯而易見，偏轉角在O度到20度之間的有效彈簧 剛度大約等於5Nm每偏轉度數，而偏轉角在20度到40度之間的有 效彈簧剛度大約等於20Nm每偏轉度數。通過第一個20度偏轉的 5Nm每度的彈簧剛度可歸因於彈性圈38的單獨作用，而第二個20 度偏轉的20Nm每度的彈簧剛度可歸因於彈性圈38的5Nm每度的彈
20簧剛度與彈性圈40的顯然為15Nm每度的彈簧剛度的組合。
儘管在本實例中將運動閾角ct設定為20度以接合第二傳動連接 部分84,但也可以使用其他運動閾角a來調節扭矩載荷，期望在該 扭矩載荷處獲得附加剛度來達到例如減振的目的。例如，運動閾角a 的優選範圍在10度到30度，更優選的範圍在15度到25度，進一步 優選的範圍在18度到22度。
在相反的扭矩加載方向之間(諸如正向與反向之間或者傳動與 慣性滑行之間)，運動閾角a可以不同。在圖2中，所示為在無載荷 情況下突起部72位於溝槽74內與端壁78和80等距離的位置上。因 此，對於相反的扭矩加載方向而言，運動閾角a相等。然而，通過使 突起部72在溝槽74內角向移動或者通過相對於突起部72的瞬時位 置加長或縮短溝槽74的任一端，可使運動閾角a在相反的扭矩傳遞 方向之間不同。
利用法蘭24內位於突起部72與端壁78和80之間的彈性分界 面或其他緩衝分界面，可以提供與第二傳動連接部分84的更緩和接 合相關的過渡彈簧剛度。例如，可以將彈性墊(未示出)置於突起部72 與端壁78和80之間，從而對於接近運動閾角a的有限角偏轉範圍提 供與彈性圈40串聯的另一彈性體。彈性墊和彈性圈40的組合彈簧剛 度優選處在彈性圈38的彈簧剛度與彈性圈38和40的總和彈簧剛度 之間的範圍內，其中上述組.合彈簧剛度的倒數等於彈性墊和彈性圈 40的彈簧剛度倒數之和。
出於過載保護的目的，彈性圈38和40優選與轂28、 46或56 中與彈性圈38和40相接合的一個具有摩擦配合。對於可能損壞傳動 系統10的扭矩載荷，可使彈性圈38和40滑動以限制過大扭矩的傳 遞。通常情況下，彈性圈38和40在對準(registration)位置與其轂 28、 46或56摩擦連接，在該對準位置上允許傳動連接部分84保持 脫離，直到花鍵連接器22與法蘭24相對角位移通過運動閾角a為止。 通過允許兩彈性圈38和40中至少之一與第一和第二傳動連接部分暫 時分離並且相對地移動至與第一和第二彈性部件中的另一個不對準， 可以容許過載扭矩(即，會損壞扭轉聯軸器12或其中安裝有扭轉聯軸器12的傳動系統10的扭矩量)。然而，彈性部件可以在第一和第二 傳動連接部分中相對於彼此重新對準以恢復這樣的關係即，允許第 二傳動連接部分保持脫離，直到輸入部件和輸出部件相對角位移通過 運動閾角為止。
重新對準操作可以包括從傳動系統10中取下扭轉聯軸器12並 且將扭轉聯軸器12返回到工廠或經銷處。在將扭轉聯軸器12重新安 裝到傳動系統中之前，可以修復對扭轉聯軸器12中的彈性圈38和 40或其配件的任何損壞。
以示意形式在圖5和圖6中示出的多級扭轉聯軸器90示出了使 用三個傳動連接部分92、 94以及96，以在花鍵連接器98與法蘭100 之間的扭矩傳遞範圍內提供三個不同的彈簧剛度。傳動連接部分92、 94以及96中的每一個沿其長度方向包括彈性圈102、 104或106，並 且傳動連接部分92、 94以及96可以以不同組合接合，從而按照不同 的彈簧剛度在花鍵連接器98與法蘭100之間傳遞扭矩。
將複合傳動轂110固定為與花鍵連接器98 —起繞著公共軸線 108旋轉，該複合傳動轂110包括與彈性圈102的內表面118結合 的內傳動轂112、與彈性圈104的內表面120結合的中間傳動轂114 以及與彈性圈106的內表面122結合的外傳動轂116。直接傳動轂132 被固定為與法蘭100 —起繞著公共軸線108旋轉，並與彈性圈102 的外表面124摩擦接合。間接傳動轂134通過角運動連接器138與法 蘭100間接連接，並與彈性圈104的外表面126摩擦接合。類似地， 間接傳動轂136通過角運動連接器140與法蘭100間接連接，並與彈 性圈106的外表面128摩擦接合。
角運動連接器138(也見圖6)包括突起部142，該突起部從間接 傳動轂134突出到貫穿法蘭100形成的弓形溝槽144中。在與花鍵連 接器98連接的間接傳動轂134與法蘭100相對角偏轉通過運動閾角 ai之前，傳動連接部分94基本不傳遞花鍵連接器98與法蘭100之間 的扭矩。然而，傳動連接部分94一旦通過角運動連接器138而接合， 就在花鍵連接器98與法蘭100之間提供第二並行連接。
類似地，角運動連接器140包括突起部146,該突起部從間接傳
22動轂136突出到貫穿法蘭100形成的弓形溝槽148中。在與花鍵連接 器98連接的間接傳動轂136與法蘭100相對角偏轉通過運動閾角ot2 之前，傳動連接部分96基本不傳遞花鍵連接器98與法蘭100之間的 扭矩。然而，傳動連接部分96—旦通過角運動連接器140而接合， 就在花鍵連接器98與法蘭100之間提供第三並行連接。
無論花鍵連接器98與法蘭100之間的扭矩載荷是多少，傳動連 接部分92都保持接合以通過其彈性圈102傳遞扭矩。在初始的扭矩 載荷範圍內，傳動連接部分92提供花鍵連接器98與法蘭100之間的 唯一連接，從而根據傳動連接部分92的彈性圈102的彈簧剛度來抑 制振動。在致使彈性圈102至少偏轉過運動閾角q的更高的第二扭 矩載荷範圍內，傳動連接部分94在花鍵連接器98與法蘭100之間增 加第二個連接，從而根據彈性圈102和104的組合彈簧剛度來抑制振 動。在致使彈性圈102和10.4至少偏轉過運動閾角ot2的更高的第三 扭矩載荷範圍內，傳動連接部分96在花鍵連接器98與法蘭100之間 增加第三個連接，從而根據彈性圈102、 104以及106的組合彈簧剛 度來抑制振動。
在雖然本實施例和前述實施例中使用角運動連接器138和140
來選擇性地使間接傳動轂與法蘭耦合，但是也可以使用相似功能的角
運動連接器將間接傳動轂連接到花鍵連接器98的延伸部分或其他傳
動系統連接器上。在具有三個或更多個傳動連接部分的設計中，其中
一個角運動連接器可以與輸入傳動連接部分連接，而另一個角運動連
接器可以與輸出傳動連接部分連接。另外，可以將彈性傳遞機構與起 作用的彈性圈串聯地加入角運動連接器中，從而按照中等彈簧剛度接
合不同的傳動連接部分。也可以使用其他已知類型的耦合機構來響應 偏轉、扭矩或旋轉速度的預定水平逐漸地接合附加傳動連接部分。
本發明在更一般的背景中描述了有限數量的實施例，從而為本 領域的技術人員提供足夠的指導使其根據自身更具體的目的來實施 本發明。因此，在不背離本發明預期的精神和範圍的情況下，可以進 行對於本領的技術人員來說很明顯的多種修改和變型。
本申請要求2006年6月27日提交的美國臨時專利申請No.60/816,690的優先權，該申請通過引用的方式併入本文。
權利要求
1.一種多級扭轉聯軸器，其在輸入部件與輸出部件之間具有並行的連接部分，包括第一傳動連接部分，其穿過所述輸入部件與輸出部件之間的第一彈性連接器；第二傳動連接部分，其穿過所述輸入部件與輸出部件之間的第二彈性連接器；以及沿著所述第二傳動連接部分的角運動連接器，所述角運動連接器允許所述第二傳動連接部分保持至少部分地脫離與所述第一傳動連接部分一起在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩，直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通過運動閾角為止。
2. 如權利要求1所述的多級聯軸器，其中，在所述輸入部件與輸出部件之間的角位移小於所述運動閾角 時，所述第一傳動連接部分可接合以便在所述輸入部件與輸出部件之 間傳遞扭矩，並且在所述輸入部件與輸出部件之間的角位移大於所述 運動閾角時，所述第一傳動連接部分和所述第二傳動連接部分可並行 接合以便在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩。
3. 如權利要求2所述的多級聯軸器，其中， 所述運動閾角在10度至30度之間。
4. 如權利要求2所述的多級聯軸器，其中， 所述運動閾角在15度至25度之間。
5. 如權利要求2所述的多級聯軸器，其中， 所述運動閾角在18度至22度之間。
6. 如權利要求2所述的多級聯軸器，其中，所述第一彈性連接器和所述第二彈性連接器各自表現出與作為 角位移的函數的特定扭矩量對應的彈簧剛度，並且當所述第一傳動連 接部分和所述第二傳動連接部分並行接合時，所述輸入部件與輸出部 件之間作為角位移的函數的扭矩量與所述第一彈性連接器和所述第 二彈性連接器的彈簧剛度之和相關。
7. 如權利要求6所述的多級聯軸器，其中，在所述第二傳動連接部分與所述第一傳動連接部分並行接合之 前，所述輸入部件與輸出部件之間每單位角位移的扭矩量與所述第一 彈性連接器的彈簧剛度相關。
8. 如權利要求1所述的多級聯軸器，其中，所述第一彈性連接器和所述第二彈性連接器分別由第一彈性體 和第二彈性體形成。.
9. 如權利要求8所述的多級聯軸器，其中， 複合傳動轂與所述輸入部件和輸出部件中之一連接，並形成所述第一傳動連接部分和所述第二傳動連接部分的公共部分，所述複合 傳動轂包括與所述第一彈性體接合的第一接觸面和與所述第二彈性 體接合的第二接觸面。
10. 如權利要求9所述的多級聯軸器，其中，a) 直接傳動轂形成所述第一傳動連接部分的一部分，並包括與 所述第一彈性體接合的第一相對接觸面，並且b) 間接傳動轂與所述角運動連接器一起形成所述第二傳動連接 部分的一部分，並且所述間接傳動轂包括與所述第二彈性體接合的第 二相對接觸面。
11. 如權利要求10所述的多級聯軸器，其中， 所述複合傳動轂、所述直接傳動轂以及所述間接傳動轂與所述輸入部件和輸出部件共用公共旋轉軸線，並且所述第一彈性體和所述 第二彈性體在公共徑向平面內位於距所述公共旋轉軸線不同的距離 處。
12. 如權利要求IO所述的多級聯軸器，其中，所述第一接觸面和所述第一相對接觸面中的一個與所述第一彈 性體結合，並且所述第一接觸面和所述第一相對接觸面中的另一個不 是同樣也與所述第一彈性體結合，以便限制在所述複合傳動轂與所述 直接傳動轂之間傳遞的扭矩載荷。
13. 如權利要求12所述的多級聯軸器，其中， 所述第二接觸面和所述第二相對接觸面中的一個與所述第二彈性體結合，並且所述第二接觸面和所述第二相對接觸面中的另一個不 是同樣也與所述第二彈性體結合，以便限制在所述複合傳動轂與所述 間接傳動轂之間傳遞的扭矩載荷。
14. 如權利要求1所述的多級聯軸器，還包括第三傳動連接部分，其穿過所述輸入部件與輸出部件之間的第 三彈性連接器，並且所述角運動連接器是兩個或更多個角運動連接器 中的第一角運動連接器，所述運動閾角是兩個或更多個運動閾角中的第一運動閾角；並且所述角運動連接器中的第二角運動連接器形成所 述第三傳動連接部分的一部分，並且所述第二角運動連接器允許所述 第三傳動連接部分保持至少部分地脫離在所述輸入部件與輸出部件 之間與所述第一傳動連接部分和所述第二傳動連接部分一起傳遞扭 矩，直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通過第二運動閾角為 止。
15. 如權利要求14所述的多級聯軸器，其中，所述第二運動閾角大於所述第一運動閾角。
16. 如權利要求15所述的多級聯軸器，其中，在所述輸入部件與輸出部件之間的角位移小於所述第一運動閾 角時，所述第一傳動連接部分可接合以便在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩；在所述輸入部件與輸出部件之間的角位移大於所述第 一運動閾角時，所述第一傳動連接部分和所述第二傳動連接部分可並 行接合以便在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩；並且在所述輸 入部件與輸出部件之間的角位移大於所述第二運動閾角時，所述第一 傳動連接部分、所述第二傳動連接部分以及所述第三傳動連接部分可 並行接合以便在所述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩。
17. —種扭轉聯軸器，其用於抑制傳動系統振動，包括 第一傳動系統連接器和第二傳動系統連接器；第一彈性體和第二彈性體，其分別用於連接所述第一傳動系統 連接器和所述第二傳動系統連接器；複合傳動轂，其連接為與所述第一傳動系統連接器一起旋轉， 並且具有與所述第一彈性體接合的第一接觸面和與所述第二彈性體 接合的第二接觸面；直接傳動轂，其連接為與所述第二傳動系統連接器一起旋轉， 並且具有與所述第一彈性體接合的第一相對接觸面；間接傳動轂，其通過角運動連接器連接為與所述第二傳動系統 連接器一起旋轉，並且具有與所述第二彈性體接合的第二相對接觸 面；以及所述角運動連接器，其具有a) 第一耦合位置，在該位置基本上獨立於所述第二彈性體通過 所述第一彈性體在所述第一傳動系統連接器與所述第二傳動系統連 接器之間傳遞第一範圍的扭矩；以及b) 第二耦合位置，在該位置通過所述第一彈性體和所述第二彈 性體這兩者在所述第一傳動系統連接器與所述第二傳動系統連接器 之間傳遞更高的第二範圍的扭矩。
18. 如權利要求17所述的扭轉聯軸器，其中，隨著所述第一傳動系統連接器和所述第二傳動系統連接器繞公 共旋轉軸線發生相對角位移，所述角運動連接器逐漸地從所述第一耦 合位置移動到所述第二耦合位置。
19. 如權利要求18所述的扭轉聯軸器，其中， 所述角運動連接器允許所述第二彈性體在所述第一傳動系統連接器與所述第二傳動系統連接器之間保持至少部分地脫離扭矩傳遞， 直到所述第一傳動系統連接器與所述第二傳動系統連接器相對角位 移通過運動閾角為止。
20. 如權利要求19所述的扭轉聯軸器，其中， 在所述第二彈性體完全接合以在所述第一傳動系統連接器與所述第二傳動系統連接器之間傳遞扭矩之前，所述第一彈性體以特定的 角度量角切變。
21. 如權利要求19所述的扭轉聯軸器，其中， 所述運動閾角在10度至30度之間。
22. 如權利要求19所述的扭轉聯軸器，其中， 所述運動閾角在15度至25度之間。
23. 如權利要求19所述的扭轉聯軸器，其中， 所述運動閾角在18度至22度之間。
24. 如權利要求17所述的扭轉聯軸器，其中， 所述第一彈性體和所述第二彈性體各自表現出與作為角位移的函數的特定扭矩量對應的彈簧剛度，並且當所述角運動連接器位於所 述第二耦合位置時，所述第一傳動系統連接器與所述第二傳動系統連 接器之間作為角位移的函數的扭矩量與所述第一彈性體和所述第二彈性體的彈簧剛度之和相關。
25. 如權利要求24所述的扭轉聯軸器，其中，當所述角運動連接器位於所述第一耦合位置時，所述第一傳動 系統連接器與所述第二傳動系統連接器之間每單位角位移的扭矩量 與所述第一彈性體的彈簧剛度相關。
26. 如權利要求17所述的扭轉聯軸器，其中， 所述複合傳動轂、所述直接傳動轂以及所述間接傳動轂與所述第一傳動系統連接器和所述第二傳動系統連接器共用公共旋轉軸線， 並且所述第一彈性體和所述第二彈性體在公共徑向平面內位於距所 述公共旋轉軸線不同的距離處。
27. 如權利要求26所述的扭轉聯軸器，其中， 所述複合傳動轂的第一接觸面和第二接觸面與所述直接傳動轂的第一相對接觸面和所述間接傳動轂的第二相對接觸面沿徑向交錯。
28. 如權利要求26所述的扭轉聯軸器，其中， 所述複合傳動轂的第一接觸面沿徑向位於所述直接傳動轂的第一相對接觸面之內，所述複合傳動轂的第二接觸面沿徑向位於所述間 接傳動轂的第二相對接觸面之內，並且所述直接傳動轂的第一相對接 觸面位於所述複合傳動轂的第二接觸面之內。
29. 如權利要求17所述的扭轉聯軸器，其中， 所述第一接觸面和所述第一相對接觸面中的一個與所述第一彈性體結合，並且所述第一接觸面和所述第一相對接觸面中的另一個不 是同樣也與所述第一彈性體結合，以便限制在所述複合傳動轂與所述 直接傳動轂之間傳遞的扭矩載荷。
30. 如權利要求29所述的扭轉聯軸器，其中，所述第二接觸面和所述第二相對接觸面中的一個與所述第二彈 性體結合，並且所述第二接觸面和所述第二相對接觸面中的另一個不 是同樣也與所述第二彈性體結合，以便限制在所述複合傳動轂與所述 間接傳動轂之間傳遞的扭矩載荷。
31. 如權利要求17所述的扭轉聯軸器，其中，所述第一傳動系統連接器適用於與傳動系統的傳動軸連接，並 且所述第二傳動系統連接器適用於與發動機飛輪連接。
32. 如權利要求17所述的扭轉聯軸器，還包括第三彈性體，其用於將所述第一傳動系統連接器和所述第二傳 動系統連接器連接在一起，並且所述複合傳動轂具有與所述第三彈性 體接合的第三接觸面，所述間接傳動轂是多個間接傳動轂中的第一間接傳動轂；第二間接傳動轂通過第二角運動連接器連接為與所述第二 傳動系統連接器一起旋轉，並且具有與所述第三彈性體接合的第三相 對接觸面。
33. 如權利要求32所述的扭轉聯軸器，其中，所述第二角運動連接器具有c) 第一耦合位置，在該位置通過所述第一彈性體和所述第二彈 性體中的一個或兩個在所述第一傳動系統連接器與所述第二傳動系 統連接器之間傳遞所述第一範圍和第二範圍的扭矩；以及d) 第二耦合位置，在該位置通過所述第一彈性體、所述第二彈 性體以及所述第三彈性體在所述第一傳動系統連接器與所述第二傳 動系統連接器之間傳遞更高的第三範圍的扭矩。
34. —種多級扭轉聯軸器，其用於抑制傳動系統振動，包括 多個並行的傳動連接部分，其位於輸入部件與輸出部件之間，所述多個並行傳動連接部分中的每一個具有彈性部件，所述彈性部件 響應沿著與所述彈性部件關聯的傳動連接部分的扭矩傳遞而按照特定的彈簧剛度進行角偏轉；以及驅動裝置，其控制所述輸入部件與輸出部件之間的所述並行傳 動連接部分的不同組合的接合，從而使得所述輸入部件與輸出部件之 間的有效彈簧剛度作為所述並行傳動連接部分的不同組合中的彈性 部件的彈簧剛度之和而變化。
35. 如權利要求34所述的多級聯軸器，其中， 所述並行傳動連接部分的不同組合既包括單個傳動連接部分，也包括多個傳動連接部分。
36. 如權利要求35所述的多級聯軸器，其中， 所述驅動裝置響應所述輸入部件與輸出部件之間的額外扭矩的傳遞從而接合一個或多個附加傳動連接部分。
37. 如權利要求34所述的多級聯軸器，其中， 所述彈性部件包括切變連接器，所述切變連接器與所述輸入部件和輸出部件中的一個直接連接。
38. 如權利要求37所述的多級聯軸器，其中， 至少所述切變連接器中的一個與所述輸入部件和輸出部件中的另一個直接連接，並且至少所述切變連接器中的另一個通過所述驅動 裝置與所述輸入部件和輸出部件中的另一個間接連接。
39. 如權利要求38所述的多級聯軸器，其中， 所述驅動裝置包括沿著所述並行傳動連接部分中的至少之一的角運動連接器，所述角運動連接器允許所述一個傳動連接部分保持至 少部分地脫離扭矩傳遞，直到所述輸入部件和輸出部件相對角位移通 過運動閾角為止。
40. —種抑制傳動系統振動的方法，包括以下步驟在輸入部件與輸出部件之間沿著傳動系統連接多級扭轉聯軸器；所述多級扭轉聯軸器具有並行的第一傳動連接部分和第二傳動 連接部分，通過所述多級扭轉聯軸器使所述輸入部件與輸出部件相互連接；布置所述第一傳動連接部分以便通過第一彈性部件在所述輸入 部件與輸出部件之間傳遞扭矩，其中所述第一彈性部件允許在所述輸 入部件與輸出部件之間發生相對角偏轉，該相對角偏轉為所傳遞的扭 矩的函數；至少部分地限制所述第二傳動連接部分通過第二彈性部件在所 述輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩，直到所述輸入部件與輸出部件 相對角位移通過運動閾角為止；以及在所述輸入部件與輸出部件相對角位移至少通過運動閾角之 後，使所述第二傳動連接部分接合以通過所述第二彈性部件在所述輸 入部件與輸出部件之間傳遞扭矩。
41. 如權利要求40所述的方法，其中，所述第一彈性部件對於不超過所述運動閾角的角位移提供阻尼 效果，並且所述第一彈性部件和所述第二彈性部件對於超過所述運動 閾角的角位移提供組合的阻尼效果。
42. 如權利要求41所述的方法，其中，使所述第二傳動連接部分接合的步驟包括使所述第二傳動連 接部分逐漸地接合，從而使相對角位移接近所述運動閾角。
43. —種利用多級扭轉聯軸器提供過載保護的方法，包括以下 步驟在所述多級扭轉聯軸器的輸入部件與輸出部件之間傳遞扭矩， 所述多級扭轉聯軸器具有沿著所述輸入部件與輸出部件之間的並行 的第一傳動連接部分和第二傳動連接部分安裝的第一彈性部件和第二彈性部件；在對準位置使所述第一彈性部件和所述第二彈性部件與其各自 的第一傳動連接部分和第二傳動連接部分摩擦連接，在所述對準位置 上，允許所述第二傳動連接部分保持脫離直到所述輸入部件與輸出部 件相對角位移通過運動閾角為止；通過允許所述第一彈性部件和所述第二彈性部件的至少之一暫 時與所述第一傳動連接部分和所述第二傳動連接部分分離並且相對 於所述第一彈性部件和所述第二彈性部件中的另一個相對移動離開 對準位置，從而容許過載扭矩；以及在所述第一傳動連接部分和所述第二傳動連接部分內使所述彈 性部件相對於彼此重新對準從而恢復這樣的關係即，允許所述第二 傳動連接部分保持脫離直到所述輸入部件與輸出部件相對角位移通 過運動閾角為止。
44.如權利要求43所述的方法，其中，容許過載扭矩的步驟包括允許所述第一彈性部件和所述第二 彈性部件這兩者與所述第一傳動連接部分和所述第二傳動連接部分 分離。
全文摘要
本發明公開了一種多級扭轉聯軸器(20)，其特徵在於，在輸入部件(24)與輸出部件(22)之間具有並行的第一傳動連接部分(82)和第二傳動連接部分(84)。所述第一傳動連接部分(82)穿過第一彈性連接器(38)延伸，並且所述第二傳動連接部分(84)穿過第二彈性連接器(40)延伸。角運動連接器(70)在特定的扭矩載荷下接合所述第二傳動連接部分(84)，從而通過所述扭轉聯軸器(20)以更高的彈簧剛度傳遞額外的扭矩。
文檔編號F16D3/50GK101495769SQ200780024151
公開日2009年7月29日 申請日期2007年6月22日 優先權日2006年6月27日
發明者保羅·J·巴爾克聰 申請人:洛德公司