专利名称：扭转振动减震器及扭转振动减震器的螺旋压缩弹簧的制作方法
技术领域：
本发明涉及扭转振动减振器，其上具有至少两个受到来自至少一个蓄能器的阻力、并可转动的构件，该构件上又具有压缩蓄能器用的加载区。此外，本发明还涉及螺旋压缩弹簧的特殊设计形式，以便于与扭转振动减震器结合起来使用。
本发明的目的在于提出开头描绘的那种具有高阻尼潜能，高使用寿命的扭转振动减震器。此外，还要提出与具备高工作能力或高的蓄能器容量的同时，还具备特殊高的负载能力的螺旋压缩弹簧。此外，所发明的螺旋压缩弹簧，其线圈应能在使用中压成整形(所谓整形是指，弹簧被压缩成弹簧线圈彼此接触的块状)时受载，并在该时至少能够短时承受很高的负荷。此外，所发明的扭转振动减压器和螺旋压缩弹簧的制造方法应特别简单，经济可行。
根据本发明的一种结构形式，上述要求是这样达到的，即在一个充当蓄能器的螺旋压缩弹簧的两个支撑线圈之间至少有两种外径不同的线圈，亦即一种线圈外径较大，另一种则外径较小。这两种线圈，从弹簧的纵向观察，不仅按一种确定的方式相继有序排列，而且在缠绕线圈时，二者径向上有面对面的线圈区域。从径向观察，螺旋压缩弹簧上的这些区域，至少在一侧处于同等高度，两种线圈在径向上互相面对的部分彼此至多相对位移了它们直径之间的差值。对位移量是这样预先规定的，即在弹簧受压但尚未达到其压紧长度之前，直径大小不同的两种线圈互相有接触，并通过两种线圈达到的相对位置，彼此间滑动位移，从而产生附加的滞后作用并消耗能量。
以弹簧的纵向轴为准，使两种线圈外径之间彼此最多相差弹簧丝在径向上的长度，较为有利。然而，某些应用情况下，直径差别增大，也是有意义的。当两种线圈至少几乎以弹簧中心轴为中心排列时，并且协调它们的直径，使两种线圈在弹簧尚未达到其压紧长度之前有相互接触，并如前所述，在继续压缩弹簧时产生摩擦及摩擦滞后。这样结构形式的螺旋弹簧，如果有这种情况的话，只能用直径较大的线圈确定螺旋弹簧的压紧长度。而直径较小的线圈则在径向的里侧区受夹于两个直径较大的线圈之间。此外，本发明的螺旋压缩弹簧的结构形式，还可以在压缩弹簧的过程中改变弹簧的刚度。这一改变的原因在于，两种线圈滑动时，其中至少一种在直径上有弹性变形。最好是，把两种线圈协调成使直径较大的线圈上至少部分地方有所宽展，而直径较小的线圈上至少部分的挤向弹簧纵向轴的方向。本专利申请的范围内，是把通过直径较大的线圈中心伸展的纵向轴认定为弹簧的纵向轴。两种线圈彼此相对位移的螺旋压缩弹簧上，通过直径较小的线圈的理论中心的轴线对通过直径较大的线圈的理论中心的轴线作了相应的位移。
本发明的另一种结构形式，即把可在弹簧达到压紧状态时受载的螺旋压缩弹簧的结构形式作为蓄能器用也特别有利。其两个末端支撑线圈之间包括许多线圈坡度不同的线圈，其中坡度最大线圈离末端支撑线圈最远。按照发明，螺旋压缩弹簧的两个末端区之间至少应有三个，主要是有更多的可以区别开来的线圈坡度存在。这种弹簧主要由弹簧钢制成，并用所谓的热弯法缠绕而成。然而，缠绕弹簧钢丝也可以在冷状态，更确切的说在室温状态进行。
特别有利的一种办法是把所发明的螺旋弹簧放在两个可以彼此相对转动的构件之间。构件的旋转运动因弹簧线圈受到冲击，也就是说压紧弹簧的限制。特别有利的方式是把所发明的螺旋弹簧装置在双质量块飞轮的扭转振动减振器或离合器圆盘的扭转振动减震器上，或分路转换接合器(Wandlerueberbrueckkupplung)的减振器上。
双质量块飞轮已通过，比方说德国专利DE-OS 41 17 584及3721 712为众所周知。转换式减振器(Wandlerdaempfer)，比方说通过DE-OS 42 13 341为世人知晓。所发明的螺旋压缩弹簧在皮带减震器上有了用途，并由例如DE-OS 42 25 304或42 25 314公布于世。
放置有与发明相符的螺旋压力弹簧的扭转振动减震器一般总是被容纳在一个弓形的，或者圆环状的接受器内。接受器是由彼此可以相对转动的阻尼元件上的构件构成。接受器做成使相应的螺旋压缩弹簧不论径向还是轴向，均能放入接受器，而且要使弹簧至少在旋转的扭转振动减震器上，在离心力的作用下，能支撑在一个在径向外侧搭接在弹簧上的支撑面上。这个支撑面实际上以有利的形式在螺旋压缩弹簧的整个长度上伸展。螺旋压缩弹簧以有利的方式通过它的线圈直接支撑在相应的支撑面上。通过支撑面对螺旋弹簧在径向上的支撑，可以产生与旋转次数多寡及与离心力大小有关的摩擦阻尼。这个摩擦阻尼可以直接通过沿着相应的支撑面滑动的弹簧线圈产生。
所发明的这种螺旋压缩弹簧的构成形式，当弹簧的长度比弹簧线圈平均直径大得多的情况下有特别有用。这个比值的数量级在2．5与30之间，主要是5与18之间。
对末端支撑线圈之间有许多坡度不同的线圈的螺旋压缩弹簧，特别有利的形式是使弹簧从其末端支撑线圈开始，各自有一段弹簧区，该区内各线圈的坡度随着线圈离开相应的末端支撑线圈的距离加大而增加。某些情况下，特别有用的方式是使弹簧中间部分的线圈坡度最大，而朝向末端支撑线圈的方向，线圈坡度至少在经过到达相应的支撑线圈的那一部分弹簧的长度上减小。
把在弹簧末端支撑线圈之间的、有不同坡度的线圈安排成，使受弹簧压紧载荷的弹簧上，线圈坡度较大的线圈内承受的扭转应力较之线圈坡度较小的线圈内承受的扭转应力大，特别有利。也就是说，弹簧线圈材料的受载程度还可随着线圈坡度增大而增加。材料所受的这一负载的大小还可受线圈平均直径尺寸或平均外径尺寸变化的附加影响。也就是说，为此可考虑两种参数，即一方面考虑线圈坡度，另一方面考虑线圈直径的影响。
十分有利的方式是让本发明的螺旋压缩弹簧在松弛状态下具有预先弯曲的形状。这样的形状特别对长弹簧有利，因为有利于它的安装，便于把弹簧放入相应的接受器。
某些使用情况下，把一个符合发明设计的螺旋压缩弹簧放在另一个螺旋压缩弹簧内，或者使之围绕另一个螺旋压缩弹簧。这种安置将构成一个由两个在轴向上交错套在一起的螺旋压缩弹簧组成的蓄能器。这种形式的蓄能器上，至少有一个螺旋压缩弹簧上的线圈有不同的外径尺寸及／或不同的坡度。
此外，使螺旋弹簧的始端与末端的支撑线圈为大直径线圈，弹簧线圈直径大小交替变换，这也是十分有利的形式。这时，大直径线圈与小直径线圈的中心轴不一致，即线圈不是沿着它们的中心轴呈同心排列，而是直径较小的线圈的中心轴与直径较大的线圈的中心轴在径向彼此相对位移，使得直径较小的线圈在轴向上至少能部分地插入直径较大的线圈总体外围的里侧，而在另一侧，线圈在径向上处于同等高度。其有利之处在于，把线圈与可以插入其内的，直径较小的线圈放在扭转振动减压器的外围方向上，使径向外侧弹簧线圈的比较大的压缩过程得到均衡，弹簧吸收能量的能力增高。这种弹簧用途也很广泛，例如在换档装置上的超死点电弹簧(Uebertotpunktfeder)，补偿弹簧和回弹弹簧等。
以下结合附图将进一步描绘本发明的其它特征及其优点。
图1是扭转振动减震器的截面图。
图2是与图1中Ⅱ／Ⅱ截线相对应的截面图。
图3、4是用于图1、图2中所示扭转振动减震器上的蓄能器的设计方案。
图5是所发明的弹簧的力-压缩路程曲线。
图6是蓄能器的另一种设计方案。
图7是扭转振动减震器用的一种蓄能器的结构形式。
图1及图2中部分展示的扭转振动减震器是一个局部的飞轮1，具有一个可固定在图中未加示出的发动机的动力输出轴上的、并被称为第一飞轮质量块或初级飞轮质量块2以及一个第二飞轮质量块或次级飞轮质量块3。在第二飞轮质量块3上，有离合器圆盘的情况下，可以把一个摩擦离合件固定其上，通过它把一个在图上也未示出的传动装置的主动轴与离合器相连或脱开。飞轮质量块2与3放置在支座结构4上并可彼此相对转动。支座结构在本实施例中处在径向上的孔洞5外侧，而孔洞5是用于把第一飞轮质量块2安装在发动机的传动轴上的固定螺栓孔。飞轮质量块2与3之间有一个有效的、包含蓄能器7的阻尼装置6，其中至少有由螺旋压缩弹簧8，9构成的的蓄能器。图2中明显可见，螺旋压缩弹簧9完全被由弹簧8上的线圈8a构成的空间接纳，换句话说就是两个螺旋弹簧8与9在它们的纵向上彼此交织地套在一起。在实施例中，从线圈对应的弧长来看，被套在螺旋弹簧8内的弹簧9的一段10的长度11比外部螺旋弹簧8的长度12小。弹簧9比外部的弹簧8短一些为好，其数量级在30与90度角之间，并以45到70度之间对应的弧长更好。然而，长度的差别或角度差别也可以更大些或更小些。
两个飞轮质量块2、3上有用于蓄能器的加载区14，15。在本实施例中，加载区14、15由构成第二飞轮质量块的金属片上的压印构成。处于轴向上的两个加载区14，15之间的加载区16，至少由一个，比方说，用铆钉19与二次飞轮质量块3连接起来的突缘形加载构件20构成。这一构件20在蓄能器7与飞轮质量块3之间是传递力矩的元件。加载区16由突缘形构件20上的外围径向悬臂构成。由板材经冷加工制成的构件17，用于把第一飞轮质量块2，或者说整个被分开的飞轮固定在发动机的动力输出轴上。构件17在径向的外侧与同样由板材制成的构件18相连。两个构件17、18形成一个有环形曲面22的圆环状空间21。圆环状空间21，或者说环形曲面22内至少可以部分的装入粘滞介质，比方说油脂润滑剂。从其周向观看，构件17，18在加载区14，15之间构成的隆起23，24部分对环形曲面22加以限定，并不仅在径向而且在轴向上接纳蓄能器7。在旋转的装置1上，至少弹簧8的线圈支撑在构件17及／或18上的、在径向的外侧限定环形曲面22的区域上。示出的实施例中有一个至少经过硬化处理的金属衬垫构成的摩擦保护件25，弹簧8在径向上支撑于其上。这个摩擦保护件25以十分有利的方式沿着松弛的蓄能器7的整个长度，或者说与角度对应的整个长度上伸展。由于至少弹簧8的线圈得到离心力的作用，当蓄能器7的长度有变化时，或者说当蓄能器7，即螺旋弹簧8受到压缩时，在线圈和与线圈有摩擦作用的构件之间便产生与转数有关的摩擦阻尼。
在径向靠里一侧，径向伸展的构件17支撑着一个转换部件或者说一个套筒，接纳或支撑轴承4的内套圈。轴承4的外套圈由飞轮质量块3支撑。
图2中明显可见，在本实施例中与角度有关的加载区16比起给蓄能器7在周界方向上定位的加载区14，15小，使得以图2中展示的理论静止位置或起始位置作为出发点，有可能没有弹簧的作用，发生飞轮质量块2与3在两个转动方向上少量相向的扭转。
对某些确定的使用情况，可以去掉减震器1内部的弹簧9，使得作为蓄能器的螺旋弹簧8只在减震器的入口部分与出口部分之间存在。
图3中展示的，用于扭转振动减震器的螺旋弹簧108，如图1与图2中所示，具有许多线圈127，在弹簧两端的支撑线圈128，129之间并沿弹簧轴130或者说沿弹簧的长度伸展。线圈127包括两种不同线圈规格130，131。本实施例中每个线圈与其前后线圈的差别在于外部直径大小不同。130，131线圈是按1-1周期一个接一个连续排列。这时，130线圈的外部直径132较大，而线圈131的外部直径133较小。同样，末端弹簧支撑线圈128，129也具有较大的外部直径132。
某些情况下，要求在紧靠弹簧末端支撑线圈128，129处具有几个外部直径132较大的线圈130存在，例如两个、三个或各按弹簧特性的要求，或按预定的使用目的多设一些这样的线圈130。本实施例中，从弹簧108的长度上观察，线圈130，131的线圈坡度几乎相等，以螺旋弹簧108的纵向轴130为准，其偏斜角134几乎相等。然而，若130，131线圈具有不同的坡度或不同的偏斜角，也很有用。如果使线圈直径132较大的线圈130具有比线圈直径133较小的线圈131稍微大一点的坡度或偏斜角134，所带来的好处在于，在这些线圈内出现的，允许的最大应力可以相互均衡，达到较为理想的状态。
即使图3中的弹簧108，其线圈130，131在弹簧的整个长度上周期性的一个接一个地伸展，对于某些情况却只需要线圈130，131的上述布局形态仅存在于弹簧108总伸长的一部分上。这样一来，某些不同的线圈，比方说，只能至少在弹簧108的一个末端区135，136上延伸。这些末端区135，136可以是等长度的，或者有与同等大小角度相应的伸长，或者定出其它不同的尺寸。某些情况下，需要把这种形式的线圈130，131设在弹簧的中间部分137。
按要求所要达到的效果并考虑到使用情况，也可以任意确定前面提到的弹簧区135和／或136和／或137的尺寸大小。此外，可以把线圈130，131的排列顺序和周期安排成和图3不同的另一种布局形式。比方说，使两个大直径132线圈130排在一个小直径133线圈131之后，这也意味着，在一个直径较小的线圈131后面紧跟着两个直径较大的线圈130。这就是2-1或1-2的周期排列形式。实际上可以任意选择X-Y的周期排列方式。然而，外部直径133较小的线圈131总放在两个外部直径132较大的线圈130之间的布局，一般更符合需要。然而后者并不总是需要的。
虽然，结合图3所描述的弹簧108所具有的特征，也可用在弹簧的纵向轴130接近于直线的弹簧上，然而对在松弛状态下已预先有弯曲的弹簧(如图3所示)却特别有利。
由于弹簧108形状弯曲，在径向里侧的线圈130，131之间的间距138小于径向外侧线圈之间的间距139。
以螺旋弹簧108的理论中心轴或长轴为准，把弹簧108绕成使它们在径向上有相对位移。本实施例中的相对位移相当于两个线圈直径132，133的直径差。按照图3所示的弹簧结构形式，以曲率中心140为准，规定线圈131对线圈130所作的位移当使这些线圈在靠径向外侧的线圈部分130a，131a至少处于同等高度，也就是说离开曲率中心140的距离相等。这就意味着131线圈相对于130线圈，在径向上偏移了相当于线圈直径132与133之间的差值。也就是说，圆环状线圈130与圆环状线圈131的理论中心点同样互相偏移了两个直径132与133直径的差值。也就是说，通过线圈131的理论长轴相对于通过线圈130的理论长轴也有偏离。鉴于上述事实，径向里侧的线圈部分130b，131b也同样有线圈直径132及133差值的位移。尽管上面描述的，线圈130，131相互至少偏移了线圈外部直径132与133的差值的情况，但在广泛的使用中(尤其对预先弯曲的弹簧108)特别有用。也可以使线圈130与131之间的偏移量较之上面所述为小，或者说就弹簧108的长度上而言，圆环状线圈130，131的虚拟中心处在同一高度上。也就是说，线圈同心地围绕在共同的长轴130之外，但鉴于生产中存在制造公差，这种状态只是理想化的状态。
最好是使线圈直径132与133之间的差别至多相当于构成线圈130，131的弹簧钢丝的径向尺寸。对于具有圆形截面的钢丝来说，这个长度相当于钢丝的直径。两个直径132与133之间的差值，其数量级可达较大直径132的3-15％，并以4-6％更为有利。
本发明设计的，尤其是经预先弯曲的弹簧108，可以使可能出现在具有内燃机的车辆上的传动杆内的冲击力矩(Impact-Momente)降低或阻尼到可以接受的程度。这是通过线圈130，131之间有针对性产生的摩擦或通过控制线圈130，131之间的变形加以保证的，将结合图4，图5进一步详述。
图4所示为线圈130及131在径向上的截面130b及131b，并且一次用实线，一次用虚线表示这些线圈部分。
用实线描绘的线圈截面130a，131a相当于弹簧108的线圈130，131在压缩状态下刚开始接触的位置。这个状态相当于图5中所示弹簧108的压缩路程142，或图1中所示的两个元件2，3之间的，与角度对应的转动状态。这种状态下，线圈130，131虽在径向里侧有接触，然而径向外侧却有一个楔形缝存在。这就意味着，图上可见的外侧的线圈部分130a，131a之间并无接触。
超过了扭转角或超过压缩路程142时，线圈130，131便会在径向上有针对性的彼此相互偏移或变形，这时具有大的线圈直径132的那些线圈倾向于向内，也就是说向着曲率中心140的方向移动，而线圈直径133较小的线圈则倾向于径向之外，亦即向离开曲率中心140的方向移动。这种线圈130，131之间的互相推移，在图4上是用虚线的线圈表示。由图4可知，鉴于线圈130，131之间的位移，线圈截面130b的钢丝中心在径向上向里侧偏移了一段距离143，与此相反线圈截面131b的钢丝中心则在径向上趋于向外移动一段距离144，结果产生一个相当于线圈130，131之间的、或者说相当于线圈截面130b，131b之间的、相当于距离143，144总和的位移量。
此外，还可由图4得知，存在于一个线圈131两侧的线圈130，就线圈131而言，各自向线圈131偏移一段距离145。由于线圈130，131的滑移而产生的对弹簧108的额外压缩以及两个构件2与3之间的相对旋转，在图5中用距离或扭转角146表示。过了扭转角146后，单个线圈130，131之间存在的支撑将阻碍对弹簧继续进行压缩。
通过线圈130，131的滑移，弹簧108上形变的一段146上产生摩擦147及摩擦滞后作用。这个附加的摩擦147的大小可以通过选择相应的线圈坡度及线圈直径132，133的差别相应的确定。
从图5还可得知，线圈130，131在径向上相互有位移的区域146内，也产生相当于148曲线的，相当高的，归因于线圈130，131的附加形变的弹簧回弹率。
从图5的149虚线与点划线150之间的面积也可看出，在惯用至今的，所有受弹簧压紧载荷时的线圈上同样产生归因于单个线圈之间的偏移造成的、一定程度的回弹率的提高和一定的滞后作用，然而这些效应远不如按本发明的螺旋弹簧上的明显。本发明弹簧回弹率的改善情况见图上有影线的面积147。
按本发明的螺旋弹簧108，通过相当大的扭转角146，与相当大的摩擦阻尼联系起来，担保弹簧刚度显著增高。此而可以储存大量的能量，并通过摩擦消耗掉部分能量。过负荷的情况可以通过这种简单的，成本低廉的降低或避免冲击力矩的方式加以避免，从而使传递扭转力矩的构件的制作可以柔性一些，并保护它不被破坏。
所发明的螺旋弹簧与一个多部件的飞轮结合起来使用时，可以使在特殊的行使条件下容易出现的冲击力矩(也称为Impact-Momente)(例如快速的低档、高档换档时，共振或接近共振时的情况)降低到一个新值。这些冲击力矩比额定力矩大好多倍。这类冲击力矩可以达到一部汽车发动机的额定力矩的十倍或更多。
还应提及的是，预先弯曲的、弹簧本身线圈之间大小一致的螺旋弹簧，受到弹簧压紧载荷时，在径向里侧的单个线圈之间产生点接触或线接触，而且是在最高点的范围(钢丝中心)。结果产生不稳定的平衡，因为径向上各线圈之间的相对位移没有什么规律性。所以，比方说，可以有几个相继连在一起的线圈在直径方向上或者向外，或者向内，或者不受控制的，一次挤向径向内侧，一次又挤向径向的外侧，导致弹簧丝局部过载，反过来又可能造成弹簧断裂。与此相反，按发明要求布局的螺旋弹簧108上则进行着线圈130与131之间的有针对性的、可以控制的接触与偏移。由此，对相应的弹簧的所有线圈产生影响的转动力矩，对弹簧线圈至少几乎均匀的支撑。从而使弹簧上的单个线圈在过载面前得到保护。
还应提及的是，在旋转的装置1上，由于对弹簧108上的单个线圈产生影响的离心力的存在，弹簧线圈127与支撑它们的一个面，如本实施例中的磨损防护面25之间将产生摩擦，而这一摩擦又将对抗线圈127的移动。因此，使单个线圈127发生位移所需要的力，从弹簧末端区开始向弹簧中心的方向增大，同时也还因为单个线圈的摩擦产生的滑移阻力自行相加。这意味着，比方说为使距离弹簧末端的第六个线圈发生弹性变形，至少必须克服头五个线圈的摩擦阻力。鉴于此一事实，具有不同外部直径的单个线圈130，131不能同时互相投入。因此，结合图4及图5的描述，各单个线圈130，131之间的位移，就整个弹簧的长轴观察，在时间上是错开的，或者说相继发生。图5上展示的图形相当于弹簧108在静态下受载时的情况，也就是说负载不受离心力的影响。
图6中展示一个能放入扭转振动减震器并充当蓄能器的螺旋弹簧208。与图3中展示的螺旋弹簧108不同的是，图3中表示的是螺旋弹簧108的截面，而图6中展示的是螺旋弹簧208的全貌，以利于把沿弹簧轴230伸展的线圈227的变化看的更清楚。208弹簧同样有两个支撑线圈，图上只展示了228一个支撑线圈。图上的弹簧208对称于237轴。
正如与其它图示相结合所描述的那样，当弹簧208被压缩或松弛时，处于径向外侧的弹簧线圈部分230a，因为最后受到离心力对线圈的影响，只要线圈与一个支撑面有接触，就产生摩擦阻尼。这个支撑面在一个扭转振动减震器上或在一个按图1或图2上所示的飞轮质量块上就是由一个当作摩擦保护的有效垫片25。与图1及图2结合起来看的更清楚，螺旋压缩弹簧8，108，208的负荷从弹簧末端38，39或128，129，或228开始，不论相应的减振器处在拉伸还是在滑动位移的状态均如此。鉴于上面所述，产生在螺旋压缩弹簧单个线圈之间的摩擦以及径向支撑面与线圈之间存在的摩擦，从螺旋弹簧的末端区开始，作用在线圈上的扭转力矩及压缩力将线圈挨线圈地逐渐减少或消失。对图6上的弹簧208，这就意味着附在靠中部的弹簧线圈24上的力矩比作用在支撑线圈228上的力矩小。这又意味着，用如上所述的螺旋压缩弹簧8，108，208，装备起来的减震器上，在其使用期间，不论静态，特别是动态的情况下，弹簧中间部分的线圈所承受的负载总是显著低于末端的支撑线圈。这一事实也是由于，在整个作业期间极少出现冲击力矩(Impact-Momente)(例如，处于谐振状态的传动装置进行快速的低速档和／或高速档变换，和／或离合器踏板滑脱)，也由于行车时大多数情况下仅在部分负荷范围内作业运转。结果在装置1的整个使用期间，弹簧208的单个线圈227必须始终承受的载荷与载荷变换次数，在往弹簧中心部分的方向上趋于下降。所以，弹簧208的末端区域内的线圈受载情况最强，对此区内的高应力状态必须考虑其疲劳强度。由于越往弹簧208的中部方向线圈受载荷程度较小，这些线圈只能按预先给定的负载大小和变换次数考虑其配置。以图6中的弹簧208为例，考虑弹簧外部线圈的构成必须是，在弹簧线圈的紧压状态下加载时出现在外部线圈内的最大应力保障不超过线圈的疲劳强度。为达到此一目的，使外部线圈具有较小的坡度。弹簧中间的线圈24和与它相邻的线圈设计成弹簧处于压紧状态加载给这些线圈时，使这些线圈内出现的最大应力比其它线圈中的应力大，此时这些在弹簧208中间部分存在的线圈可以在一定的时间内承受足够大的交变负荷。
图6中的弹簧208的设计布局是，弹簧在松弛状态下，第二个完整线圈227a与标志为1的线圈之间，有一个用线圈坡度定义的线圈间距Y1。从标志为1的线圈出发，向标志为24的线圈方向，相邻两个线圈之间的线圈间距Y按图6下半部分引用的公式增加。这意味着，若线圈间距Y1，比方说为1．2mm，往弹簧208中间方向的相邻线圈227之间恒定的距离增量为0．05mm，则标记为23及24的两个线圈之间的线圈间距Y=1．2+(23×0．05)=2．35mm本发明设计的弹簧208使其特征曲线的斜率至少在弹簧208的最大压缩路程或最大压缩角达到部分降低成为可能。至少通过允许弹簧208中间部分有较高的应力或者说弹簧208的末端区线圈配置较稀达到的。弹簧208与一个线圈坡度恒定的弹簧相比，其特性曲线斜率下降的数量级约在10至15％。此外，符合发明的弹簧208还可以使其特性曲线是分段的，特别是在弹簧208的压缩路程的终端范围。这是因为，弹簧在压缩的过程中从末端支撑线圈228开始线圈将一个一个的停下来。而这又归因于从中间线圈24开始单个线圈向末端支撑线圈228的方向可以配置的稀一些。这一效应与由单个线圈产生的摩擦效应互相叠加。
虽然图6上所示弹簧208的单个线圈的坡度在向着弹簧线圈24的中部方向上逐渐增大，线圈坡度的变化也可分级实现。这又意味着。可以有多个线圈组存在，每一组线圈的坡度相同，但每组线圈之间的坡度不同。线圈的坡度也可以如图6中的弹簧208的情况那样，至少在一组线圈上逐渐变化，而在另一个线圈组内线圈的坡度恒定不变。
此外，特别是对放在扭转振动减震器1内的弧形弹簧来说，还可以从弹簧的一个末端区，或者说由一个支撑线圈开始，使单个线圈之间的不同坡度情况不同于另一端的、即由另一个末端区或者说支撑线圈开始的单个线圈之间的坡度情况。因而有可能顾及到在拉伸及推动位移的情况下出现的不同情况。比方说，坡度较大的线圈，也是在弹簧被压紧时表现最大扭转应力的线圈，可向滑移侧(Schubseiite)位移，因为滑移侧的少量力矩要被覆盖(abdecken)。所谓螺旋弹簧208的滑移侧(Schubseite)是指螺旋弹簧上的一侧，该一侧上力矩流由传动机构导向发动机。
结合图6描述的，具有不同线圈坡度的线圈227，227a也可以与图3中介绍的，具有不同外部直径的弹簧线圈130，131的弹簧结合起来找到用途。这样的结合，使这种弹簧的阻尼效果更有改善，而且是通过结合图3所描述的，由于线圈130，131具有不同外部直径而产生的摩檫阻尼达到的。
图3中的弹簧结构与通常所用的、弹簧线圈外径相同的、其线圈的特性曲线的斜率可能有轻微增高的弹簧相比，使用图6所示的弹簧坡度渐变的弹簧可以有所补偿。
图7是带有加载装置314，316的扭转振动减震器301的部分截面图，标号314及316分别为扭转振动减震器301的出口部分与入口部分。入口部分与出口部分施力于蓄能器308，308′，彼此相当发生转动。为便于看清蓄能器本身均匀加载时的情况，在图7中表示出一个处于压缩状态的蓄能器308和一个处于松弛状态的蓄能器308′。这时，有好几个短蓄能器308，比方说，2个到12个，而最好是4个到8个的蓄能器均匀地分布在扭转振动减震器的圆周上。弹簧始末两端的支撑线圈315，315′是大直径线圈。从弹簧308的长轴方向看，大直径、小直径的线圈交替排列。弹簧308被压缩时，直径较小的线圈331在长轴方向上至少可以部分地插入大直径的线圈315内。其有利的形式是，线圈331的外直径与线圈315的外直径相比，至少减小弹簧308钢丝线粗的一半，但是线圈331的外直径与线圈315的外直径相比，最多减小了一个钢丝线粗的线圈315外直径。
随着线圈315，331直径协调定位后极有利的情况在于，两种线圈虚拟的中心点在径向上彼此相对位移，在一个角度范围内，各线圈外周处在径向上的同等高度，在足够的压缩下可以压紧，在对面的角范围内，由于线圈直径大小有区别，当弹簧308受到相应的压缩时弹簧线圈可以互相交错配合。这使弹簧308的工作领域有所扩大。
进一步改善弹簧的工作领域，可以通过协调一部分线圈的线圈坡度实现。线圈315，331各有不同大小的直径，所以这样做可以协调刚性系数的改变。根据使用情况的需要，选择的线圈可以有大一些或小一些的直径，或者部分线圈坡度较大的线圈。
弹簧308，就其在扭转振动减振器301上的位置而言，如下装置是有利的，即在弹簧308的角范围内把弹簧308上、弹簧线圈处在同等高度的一侧置于其径向的里侧，因为两个加载装置314，315彼此相对转动时，在径向外面一侧的弹簧横越的行程较长，弹簧308受压缩的程度较大。保护弹簧308在旋转时安全可靠，可以把它的第一个和／或最后一个线圈315，315′固定在相应的加载装置上。此外，可以把加载装置314，316设计成使弹簧308在径向外侧的部分首先，或者说较强烈的压缩。
结合各图示，特别是图3至5中所述，使用至少一个符合发明的，其直径大小不同的螺旋弹簧时，该弹簧的行为和阻尼作用可以达到最佳程度，或者说与其周围使用环境相适应。如前所述，这是因为螺旋弹簧108的线圈发生接触后，在螺旋弹簧继续压缩的过程中产生由选定的“大些”和“小些”的线圈直径之差所控制和确定的两种线圈间的相对位移。这种位移是通过按特定要求制成的线圈实现的。这时直径较大的线圈挤向径向的外侧，直径较小的线圈挤向径向的里侧，如图4中特别描述的那样。这些线圈间的位移以及随之而来的弹簧外直径，也就是说线圈直径较大的线圈直径的增大，可以在弹簧和与弹簧周围相应部件之间的配合中加以利用，以产生附加的摩擦阻尼。构成容纳该弹簧的沟槽时，应根据预先规定的大线圈外直径的变形量，使这些线圈与围绕它们的构件之间互相接触。在图1的实施例中是这样实现的，即图中环形区22的直径比它所接纳的螺旋弹簧的较大线圈的直径稍微大一些。限定环形区22的的面也可以这样构成，即在由限定面形成的截面上只有目的明确的，局部的线圈可以支撑的地方，例如三个点或三个区。为线圈设定的支持点或支持区可以由一个摩擦保护件或一个耐磨构件构成，例如一个衬垫。关于这种结构可参阅耐磨件25的说明，其中可以有多个这种衬垫分布在线圈周围。根据一种结构形式的变体，也可以把环形曲面22设计成，只让放入其内的蓄能器，特别是螺旋弹簧部分的长度上的线圈与限定面或环形曲面的限定面互相接触。
通过对螺旋弹簧在径向上的支撑以及由此产生的摩擦滞后作用，可以保护构成线圈的材料不受过载荷，尤其是不受塑性变形的破坏，从而保证其在过载荷的范围内有较高的使用寿命，并保证其置位损失较小。此外，高力矩情况下相应的蓄能器的阻尼特性曲线还包含一部分附加的摩擦，或者说滞后摩擦作用，可以消耗“冲击能量”。这一部分摩擦是通过线圈的摩擦，尤其是大线圈与限定弹簧沟槽的限定面之间的摩擦达到的。这一附加滞后摩擦作用至少在如图5所示的变形路程146上产生。图5上的面积147将由于这一附加的摩擦阻尼或者说滞后摩擦作用扩大。这个区域的扩大至少发生在变形路程146的部分范围上，而且从某一个特定时刻开始，即相应蓄能器的线圈由于作用在线圈上的各种力量加大，把它压向围绕在它周围的面上时这一发明的较高形式也可以限制弹簧线圈内可能出现的最大应力。
通过前面描述的，协调弹簧外部轮廓与围绕其周围的构件间的几何关系，也可提高直形弹簧的使用寿命。通过协调弹簧的外直径、或者说直径较大的线圈的直径与接纳该弹簧的弹簧沟槽、或者说弹簧沟槽的内轮廓面之间的关系，可以避免超高负荷下，弹簧线圈出现弯折或变形。这种线圈还能通过弹簧线圈与接纳沟槽的限制面之间的摩擦消耗有冲击应力是的能量。
按照发明构成的线圈直径大小不同的螺旋弹簧的阻尼行为，可以通过选择相应的“大”线圈与“小”线圈的外直径差值加以目标明确的规定或影响。螺旋弹簧的阻尼行为与趋向、或者更确切的说与直径大小不同的线圈之间的各接触点处的切线角有关。在所有线圈直径大小相同的螺旋弹簧上，当线圈被压紧时，这个切线实际上垂直于弹簧的纵轴。随着直径较大线圈的直径与直径较小线圈的直径之间的差别增大，以弹簧纵轴为准，这个切向角减小。单个线圈之间的接触点范围内的切向角也由于前面描述的线圈径向移动，更确切的说大线圈、小线圈之间的相互推移而发生变化。直径较大线圈与直径较小线圈之间的差别很小时，线圈摩擦产生的阻尼作用要在比较高的冲击力矩下才起作用，因为这种结构的弹簧线圈之间的接触点处相对于弹簧纵轴的切线角相当大。
螺旋弹簧线圈与保卫在它周围的构件之间的、目的明确的摩擦滞后作用也可被有利的应用在直径较大的线圈与直径较小的线圈实际上有共同的纵向轴的螺旋弹簧上，亦即线圈实际上共轴排列。
较大线圈与较小线圈之间的直径差比较大时，由于线圈彼此滑移产生的阻尼特性较弱，因为通过线圈接触点的切线相对于弹簧纵轴的切线比较平，更确切的说切线角比较小。由此产生比较大的径向力作用在线圈上。视需要而定，各该特性可以通过目的明确的较大线圈与径向线圈的直径差加以限定。为获得相应的蓄能器所要求的阻尼特性的另一个参数是构成线圈的弹簧钢丝的直径，更确切的说是弹簧钢丝的外部轮廓形状。
为提高全面描述过的弹簧的使用寿命，避免其支撑圈的断裂，最好按照德国专利DE-OS 42 29 41制造这些支撑圈。
进一步改善前面所述弹簧的耐久性，疲劳强度，最好使弹簧钢丝的横截面符合德国专利DE-OS 44 06 826的规定，并且／或者按照一项德国专利DE-OS中所描述的生产这种横截面的方法加工制造。
各图描述的弹簧也可以用横截面不是圆形的弹簧丝制成，例如用椭圆形截面的弹簧丝。使用这种截面的弹簧还可以使弹簧线圈内出现的应力状态进一步达到最佳状态。
用所谓的热弯法，生产本发明中的螺旋压缩弹簧特别有利。这种方种把缠绕线圈的弹簧钢丝加热。缠成的螺旋压缩弹簧如有需要至少还可以经受一种其它的热处理或机械加工处理。
随书面申请呈送的权利要求是为继续获得专利保护的、没有先例的措词建议(Formulierungsvorschlag)。申请人保留对其它的，迄今仅在叙述中及／或图示中公开的特征要求保护的权利。
从属权利要求中使用的前面述及过的有关权利要求，是通过各该从属权利要求中所述特征进一步指向主要权利要求中的物件的构成要求。
从属权利要求描述的标的物也构成独立的发明，如果具有与前面述及的从属权利要求描述的物件无关的结构形态的话。
本发明不受说明书中的实施例的限制。更确切的说，本发明的范围内存在大量修改变更的可能性，特别是这种变化、部件与组合及／或材料，它们是通过组合或变更属于本发明的单个的、在说明书中与实施例中以及权利要求中描述的、图例中展示的特征、元件、工艺步骤，并通过可组合的特征实现新的目的或新的工艺步骤，工艺程序的，同样也涉及其中的生产方法、检验方法和操作方法。
权利要求
1.弹簧钢丝缠成的螺旋压力弹簧，具有沿本身长度伸展的多个线圈，并且可以被压缩成整体，其特征在于，螺旋弹簧在其两个末端支撑线圈之间至少有两种外部直径大小不同的线圈样式，即第一种外部直径较大的线圈和第二种外部直径较小的线圈，两种线圈，从弹簧的纵向轴观察，不仅按确定的样式相继排列，而且被缠绕成使弹簧在径向上有许多互相面对的线圈区，以弹簧纵向轴为准，从径向观察这些彼此面对的线圈区，至少一个侧边处于同一高度，然而在径向上互相面对的两种线圈的线圈区，彼此之间至少偏移了相当于两种线圈直径之差的距离。
2.一种螺旋压缩弹簧，具有多个沿本身长度轴伸展的线圈，弹簧可以被压缩，其特征在于，在弹簧的两个末端支撑线圈之间的线圈有不同的坡度，其中最大的线圈坡度出现在离开末端支撑线圈最远的位置。
3.按照权利要求2的螺旋压力弹簧，其特征在于，它是由弹簧钢丝制成的。
4.按照权利要求2或3的螺旋压力弹簧，其特征在于，从弹簧的末端支撑线圈出发各自有一个弹簧区，区内线圈的坡度随着离开相应的末端支撑线圈的距离增加而增大。
5.按照权利要求2至4中之一的螺旋压力弹簧，其特征在于，弹簧的中间部分的线圈坡度最大，而朝向末端支撑线圈的方向，线圈坡度至少经过总长的一部分后减小。
6.按照权利要求2至5中之一的螺旋压力弹簧，其特征在于，在整体上加载弹簧时，线圈坡度较大的线圈内的扭转应力比线圈坡度较小的线圈内的扭转应力大。
7.按照至少一项前述权利要求的螺旋压缩弹簧，其特征在于，松弛状态下的弹簧具有预先弯曲的形状。
8.按照权利要求1的螺旋压力弹簧，其特征点在于，在它的末端支撑线圈之间有一个线圈坡度不同的区域，这时线圈坡度最大者距离末端支撑线圈最远。
9.按照至少一项前述权利要求的螺旋压力弹簧，其特点在于，两种线圈的外部直径之间的差值，至多为弹簧钢丝的直径长度。
10.按照至少一项前述权利要求的螺旋压力弹簧，其特点在于，至少两种沿其纵向排列的线圈的外部直径相互协调，使在径向上互相错开的线圈部分，在径向上互相搭接。
11.按照权利要求10的螺旋压力弹簧，其特征在于，对径向上相互搭接的线圈部分之间的位移这样规定，即在达到弹簧的压紧长度之前，线圈错开部分互相接触，直到达到弹簧压紧长度，由于互相接触的线圈部分的滑移而产生摩擦。
12.按照权利要求10或11之一的螺旋压力弹簧，其特征在于，线圈直径不同的线圈在弹簧的纵向上未达到弹簧的压紧长度前，在径向上互相移动。
13.按照权利要求12的螺旋压缩弹簧，其特征在于，直径有区别的线圈在径向上的相对位移，使线圈产生弹性变形，导致弹簧回弹率的改变。
14.至少具有两个受到来自至少一个蓄能器7的阻力的可转动构件的、沿其蓄能器的长轴方向有弹簧线圈分布的，可转动构件上有压缩蓄能器的加载区的扭转振动减振器，其特征在于，蓄能器由至少符合权利要求1或2的螺旋压力弹簧组成。
15.按照权利要求14的螺旋压力弹簧，其特征在于，螺旋压力弹簧至少根据权利要求3至13中的一项制成。
16.符合权利要求14，15项之一的扭转振动减振器1，其特征在于，可转动构件之一的构件构成一个圆环形空间，螺旋压力弹簧不论在径向上还是在轴向上均置入其内，这时弹簧至少在旋转的扭转振动减振器上，在离心力的作用下压在一个搭接在径向外侧的支撑面上。
17.按照权利要求16的扭转振动减振器1，其特征在于，径向上的支撑直接通过螺旋压缩弹簧的线圈实现。
全文摘要
扭转振动减振器,具有至少两个可抵抗至少一个蓄能器(7)的阻力而转动的构件,蓄能器(7)具有沿其纵轴线伸展的弹簧圈,所述构件又具有压缩蓄能器用的加载区以及由弹簧钢丝制成的、带有多个沿其长度伸展的线圈的螺旋压力弹簧(9),螺旋弹簧可被压缩成块,螺旋弹簧在其两个端线圈之间至少有两种外部直径不同的线圈样式,即较大的第一外部直径(132)和较小的第二外部直径(133),从弹簧的纵向方向观察,两种线圈不仅按确定的样式相继排列,而且被缠绕成使弹簧具有正好相反的线圈区,以弹簧纵向为参照,从径向观察,这些线圈区在一侧上至少近似处于同一高度上,而两种线圈的正好相反的线圈区至少近似错开相当于它们外径差的距离。
文档编号F16F1/06GK1294661SQ99804282
公开日2001年5月9日 申请日期1999年3月23日 优先权日1998年3月25日
发明者哈特默特·曼迪 申请人:卢克摩擦片和离合器有限公司