用于传动系的具有旋转轴线的摆式摇臂阻尼器的制作方法

本发明涉及用于传动系的具有旋转轴线的摆式摇臂阻尼器、具有这种摆式摇臂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、所谓的摆式摇臂阻尼器已经从现有技术中已知。例如，从de 10 2019 121204a1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传递扭矩的方式(在两个方向上)连接至彼此的输入侧部和输出侧部。设置有多个摇臂元件(也被称为摇臂)和多个能量储存元件。摇臂元件借助于至少一个滚动元件以相对可移位的方式支承在输入侧部和/或输出侧部上。滚动元件仅借助于弹簧元件被夹持在相应的传动轨道与互补的配合轨道之间，使得这些滚动元件可以滚动，并且因此被称为滚子。借助于该摆式摇臂阻尼器，输入侧部与输出侧部之间的相对扭转角度被转换成能量储存元件的弹簧偏转。借助于形成斜齿轮并且被称为滚子轨道的传动轨道和互补的配合轨道，可以设定传动比，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，而是斜齿轮的斜度可以经由输入侧与输出侧的扭转角度来可变地进行调节。

2、为了能够在所有边界条件下实现摆式摇臂阻尼器的期望特性曲线，必须确保滚子始终处于为其限定的位置中。这仅可以在相对于邻近的接触配对件、即摇臂元件和初级侧以及次级侧或其滚子轨道的必要滚子运动完全借助于滚动运动(即，没有叠加滑动)进行的情况下实现。为此原因，在所有情况下都必须避免滚子与滚子轨道之间的显著的滑动运动以及接触力的暂时完全失去。如果不能确保这一点，还可能存在由不希望的滚子运动产生额外噪音并且大大增加滚子及其在滚子轨道上的接触面磨损的风险。已经表明的是，在最小扭转角度或低扭矩水平下进行操作期间、即当滚子处于其静止位置时，可能存在间隙，并且由此可能出现咔嗒声。当用于机动车辆中时，这种咔嗒声作为负面声学效应(所谓的噪声振动声振粗糙度)被车辆乘客察觉到。

3、摆式摇臂阻尼器具有内部振动模式。在这方面，原则上，至少一个摇臂元件可以通过外部激励而共振。在多个摇臂元件的情况下，这些摇臂元件可以彼此同相振动或彼此相反地振动。在这种情况下，系统的固有频率至少由第一能量储存元件来确定，但是最重要的是还由接触刚度和部件刚度来确定。在低负载时，最低同相模式处于15hz[十五赫兹]至40hz的频率范围中。因此，在机动车辆中，在驾驶操作期间可能发生激励。振动导致对滚子上的接触力的调节。如果该调节大于所施加的静态预紧，则滚子将提离，从而导致上述问题。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是防止所有滚子或个别滚子提离和/或由于动态效应而在其滚子轨道中的至少一个滚子轨道上滑动。

2、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出，对于此，有利实施方式在从属权利要求中被示出。权利要求的特征可以以任何技术上合理的方式进行组合，其中，包括本发明的附加实施方式的以下描述中的说明以及来自附图的特征也可以用于此目的。

3、本发明涉及一种用于传动系的具有旋转轴线的摆式摇臂阻尼器，该摆式摇臂阻尼器至少具有以下部件：

4、-初级侧，该初级侧以传递扭矩的方式连接至第一外部连接件；

5、-至少一个摇臂元件；

6、-至少一个第一能量储存元件，所述至少一个第一能量储存元件用于施加第一预紧力；

7、-至少一个滚子；以及

8、-次级侧，该次级侧以传递扭矩的方式连接至第二外部连接件，

9、其中，所述至少一个滚子安装成使得所述至少一个滚子可以在摇臂侧滚子轨道以及与摇臂侧滚子轨道互补的外部滚子轨道上滚动，并且借助于所述至少一个第一能量储存元件的第一预紧力抵靠滚子轨道被预紧。

10、摆式摇臂阻尼器的特征特别地在于，在滚子中或在滚子轨道中的至少一个滚子轨道中设置有至少一个第二能量储存元件，以用于施加第二预紧力，其中，至少在第一能量储存元件的静止位置中，滚子借助于第二预紧力垂直于轨道地抵靠滚子轨道中的至少一个滚子轨道以被预紧。

11、在下文中，除非另有明确说明，否则当使用轴向方向、径向方向或旋转方向以及对应的术语时，均参照所陈述的旋转轴线。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，而不指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个这样的部件。

12、摆式摇臂阻尼器构造成调节传动系内的扭矩。在操作期间，要被传递的扭矩围绕旋转轴线对准。在这方面，摆式摇臂阻尼器相对于该旋转轴线平衡(优选地，以旋转对称的方式平衡)。

13、此外，摆式摇臂阻尼器包括以传递扭矩的方式连接至第一外部连接件的初级侧以及以传递扭矩的方式连接至第二外部连接件的次级侧。初级侧和/或次级侧优选地由呈盘形或盘形区段形式的金属板形成，特别优选地通过冲压和/或金属板成型而形成。

14、为了调节扭矩，摆式摇臂阻尼器包括至少一个摇臂元件和至少一个第一能量储存元件，所述至少一个第一能量储存元件构造成施加第一预紧力。摇臂元件借助于至少一个或更多个(优选地为两个或三个)滚子安装在初级侧和/或次级侧上，使得摇臂元件能够相对于旋转方向(或者叠加在旋转方向上)枢转、即摆动。优选地，设置有两个能量储存元件和两个摇臂元件。

15、如果设置有两个或更多个摇臂元件，则至少一个能量储存元件优选地设置在两个摇臂元件之间，其中，两个摇臂元件的摆动运动引起两个摇臂元件相对于彼此的相对运动。该相对运动又引起所述至少一个能量储存元件的能量势能的变化。如果设置有两个摇臂元件，则优选地设置有一个或两个能量储存元件，这些能量储存元件优选地在各自情况下布置在摇臂元件的相反端部处。如果设置有三个摇臂元件，则优选地设置有三个能量储存元件。如果仅设置有一个摇臂元件，则能量储存元件优选地布置在摇臂元件与次级侧或初级侧之间，使得在由摆动运动引起的摇臂元件与次级侧或初级侧之间的相对运动期间，能量储存元件的能量势能发生变化。

16、在这方面，所述至少一个滚子在摇臂侧滚子轨道和互补的外部滚子轨道上布置成使得在操作期间，所述至少一个滚子在没有施加扭矩的情况下在滚子轨道内处于静止位置，并且在滚子轨道内安装成使得至少一个滚子可以滚动。所述至少一个滚子借助于所述至少一个能量储存元件或通过所述至少一个能量储存元件所施加的第一预紧力而抵靠滚子轨道被预紧，从而形成斜齿轮。

17、滚子轨道具有一斜度，该斜度被选择成使得需要额外的(运动)能量或功来克服斜度。所需的(运动)能量可以通过减少扭转振动或待调节的扭矩来实现。例如，因此可以通过滚子轨道的斜度和/或能量储存元件的刚度来限定或调节第一预紧力的绝对值、刚度或阻尼值。这允许调节从初级侧至次级侧、或者从次级侧至初级侧的扭矩传递。例如，所述至少一个能量储存元件是例如具有直的弹簧轴线的螺旋压缩弹簧、弓形弹簧或气体压力蓄能器。能量储存元件可以通过初级侧和次级侧相对于彼此的运动而扩张或压缩。

18、现在此处所提出的是，摆式摇臂阻尼器至少包括第二能量储存元件，其中，第二能量储存元件构造成施加第二预紧力。第二预紧力定向成使得所述至少一个滚子抵靠滚子轨道中的至少一个滚子轨道垂直于轨道地被预紧。应当注意的是，滚子与相应的滚子轨道形成接触部(例如，呈线的形式)。穿过相应的滚子的滚子中心和接触部的线垂直于轨道。与该线正交的线与轨道相切。由于所施加的扭矩要由滚子传递或支承，因此存在所产生的所有滚子在切向方向上的力分量。在一个实施方式中，第二能量储存元件通过专门调整的材料刚度、实心弹簧、压缩弹簧、拉伸弹簧或杆弹簧形成。第二能量储存元件例如(相对于摆式摇臂阻尼器的旋转轴线)在径向外侧上被支承，并且在径向内侧上以传递力的方式连接至所述至少一个滚子。替代性地，第二能量储存元件例如在径向内侧上被支承并且在径向外侧上以传递力的方式连接至所述至少一个滚子。因此，所述至少一个滚子抵靠相应的径向内部滚子轨道和/或径向外部滚子轨道被径向预紧。在优选的实施方式中，所述至少一个滚子通过第二能量储存元件抵靠径向外部滚子轨道从径向内侧上被预紧(或者抵靠径向内部滚子轨道从径向外侧上被预紧)，所述第二能量储存元件例如设计为弹簧板。

19、部件公差可能导致预紧力降低，这使问题进一步加重。在一个实施方式中，例如考虑到由于制造公差而导致的极端情况，滚子因此是超尺寸的，使得滚子产生目标第二预紧力。

20、所述至少一个第二能量储存元件补偿了以下事实：在静止位置(也被称为中立位置)中，第一能量储存元件的力最小并且因此使咔嗒声的趋势最大化。借助于第二能量储存元件来确保最小预紧力。这提供了下述可能性：将第一能量储存元件设计成使得在静止位置中第一预紧力非常低，实际上低到使得滚子上的预紧力由于设计相关间隙或公差相关间隙而太低以致于无法抑制咔嗒声。这可以借助于第二能量储存元件始终通过简单的方式来确保，不管第一预紧力的设计如何。因此可以实现公差补偿，使得在公差相关的情况下使预紧损失最小化。

21、根据另一方面，摆式摇臂阻尼器并且特别是可自由移动的摇臂元件的固有频率可以借助于第二能量储存元件来改变。此处所提出的是，借助于第二能量储存元件在相关的负载范围中将目标弹性引入到系统中。弹性使有问题的固有频率转移至低的频率，使其在操作期间不再被激励。结果是，可以实现稳健功能，在所有公差条件下就动态而言也可以实现稳健功能。这在模拟中被示例性证实，该模拟的图表在图2中示出(与图3相比)。

22、应当注意的是，在一个实施方式中，第二预紧力仅垂直于轨道定向。这使滚子(至少在静止位置中)垂直于轨道地被预紧到相应的滚子轨道上。替代性地或附加地，第二预紧力除了包括与轨道垂直的力分量之外还包括与轨道相切的力分量。第二预紧力绝不仅仅包括与轨道相切的力分量。

23、在第一实施方式中，摆式摇臂阻尼器内的一个滚子或多个滚子相对于一个或两个接触配对件被弹簧加载。在第二实施方式中，滚子的半径和/或相关滚子轨道的形状选定成使得在接触件内产生限定的第二预紧力。在第三实施方式中，所产生的弹簧刚度和预紧选定成使得预期公差和滚子与接触配对件之间的预期动态相对运动结合不会导致接触力消失。在第四实施方式中，所产生的弹簧刚度选定成使得所产生的共振在驱动范围中不会被激励。在第五实施方式中，在设计中考虑了由弹簧加载引起的刚度特性曲线的变化。在一个实施方式中，将上述特性中的至少两个特性结合。

24、在摆式摇臂阻尼器的有利实施方式中，还提出的是，第二预紧力借助于至少一个滚子轨道施加在相关的滚子上，

25、其中，优选地，该滚子轨道具有比第二能量储存元件更硬的材料。

26、此处所提出的是，第二能量储存元件由(相关的)滚子轨道自身形成，并且因此第二预紧力由滚子轨道自身施加在相关联的滚子上。在一个实施方式中，在相应的元件(摇臂元件、初级侧或次级侧)与滚子轨道之间引入单独的弹簧元件。替代性地，滚子轨道自身由具有适当(低)刚度的材料制成。在一个实施方式中，滚子轨道由连接至相应元件的基部本体的单独材料、例如塑料(比如，聚酰胺[pa])形成，该单独材料优选地通过注塑模制连接至该基部本体。

27、在有利的实施方式中，在这方面，滚子轨道自身由比第二能量储存元件更硬的材料形成，使得防止滚子陷入滚子轨道中。当滚子陷入滚子轨道中时，产生了滚子必须首先克服的障碍。这在许多情况下是不期望的，以便避免滑动。在一个实施方式中，滚子轨道被硬化(而滚子或其表面未被硬化)。

28、在摆式摇臂阻尼器的有利的实施方式中，还提出的是，摇臂元件在各自的情况下借助于至少一个滚子支承在初级侧和次级侧上，并且第二能量储存元件布置在摇臂侧滚子轨道之间，以便在各自的情况下在至少两个滚子上施加第二预紧力。

29、此处所提出的是，第二能量储存元件设置成用于两个摇臂侧滚子轨道。在这方面，该第二能量储存元件例如居中布置在摇臂元件中，使得摇臂元件被推动分开并且因此通过摇臂元件的(摇臂侧)滚子轨道压靠两个滚子、即压靠初级侧和次级侧。这种第二能量储存元件例如是螺旋压缩弹簧或板簧。

30、在摆式摇臂阻尼器的有利的实施方式中，还提出的是，第二能量储存元件的第二预紧力具有能够根据初级侧与次级侧之间的扭转角度变化的弹簧刚度。

31、此处所提出的是，弹簧刚度取决于(初级侧与次级侧之间的)扭转角度，使得第二预紧力在整个扭转角度上不是恒定的。例如，第二预紧力由于使相应的弹簧元件、例如板簧停止而可变。例如，第二预紧力由于第二能量储存元件仅布置成部分地作用于滚子或滚子轨道上而可变。例如，第二预紧力由于第二能量储存元件具有局部相关的(可变的)刚度而可变，其中，第二能量储存元件因此优选地布置在滚子轨道侧上并且由例如多个单独的弹簧元件构成。替代性地，例如，通过使用弯曲的板簧(在两侧上被夹持)来产生第二能量储存元件的局部相关的刚度，该板簧在其远离相关联的滚子轨道的最大延伸中具有最大弹簧偏转，并且该板簧在该最大曲率之外具有较小的弹簧偏转，并且因此与最大曲率相比较早地停止。

32、在一个实施方式中，第二能量储存元件设计为特别优选地由弹簧板制成的悬臂，其中，该悬臂除了其取决于悬臂上的位置的可变弹簧作用之外还优选地以局部受限的方式作用于滚子或滚子轨道上。

33、在一个实施方式中，第二能量储存元件设计为悬臂，该悬臂由弹簧板制成并且构造成使得其从悬臂的弯曲变形来获得第二预紧力所需的弹簧刚度。在这方面，弹簧刚度指示作用于弹簧板上的力(在这种情况下为第二预紧力)与弹簧板所产生的偏转的比率。在这方面，第二能量储存元件的弹簧刚度设计成使得第二能量储存元件在第二预紧力的方向上具有预定的弹簧刚度。

34、悬臂优选地插入或定向成使得在(初级侧与次级侧之间的)扭转角度不等于零时、即在至少一个第一能量储存元件的第一预紧力增加时，第二预紧力减小。相反地，朝向静止位置减小的第一预紧力至少可以得到充分补偿。这意味着，至少一个滚子在操作期间始终抵靠相应的滚子轨道被预紧。

35、在摆式摇臂阻尼器的有利的实施方式中，还提出的是，第二能量储存元件中的至少一个第二能量储存元件由滚子中的一个滚子包括，

36、其中，优选地，滚子中的每个滚子都包括第二能量储存元件中的一个第二能量储存元件。

37、在该实施方式中，滚子中的至少一个滚子自身具有第二能量储存元件，其中，该第二能量储存元件例如围绕周向形成、例如形成为塑料涂层或者形成为从滚子中心径向延伸的各个元件。所述各个元件可以优选地设计为具有不同的弹簧刚度和/或不同的最大弹簧偏转长度，使得取决于初级侧与次级侧之间的扭转角度的刚度也可以在此处被反映。

38、在摆式摇臂阻尼器的有利的实施方式中，还提出的是，第二能量储存元件中的至少一个第二能量储存元件布置成以局部受限的方式在相关联的滚子上施加第二预紧力。

39、在该实施方式中(如上面在另一情况下已经解释的)，第二预紧力对于初级侧与次级侧之间的扭转角度的依赖性通过仅以局部受限的方式作用于相应的滚子上的第二能量储存元件产生。例如，第二能量储存元件构造成使得第二能量储存元件布置成仅在静止位置中或静止位置的区域中具有其作用于相应的滚子上的第二预紧力。在静止位置之外或者在静止位置的区域之外，没有第二预紧力作用在滚子上。为此目的，第二能量储存元件被结合到相应的滚子轨道中，或者为作用于与滚子轨道平行的相应滚子上的单独元件。

40、应当注意的是，在滚子位于局部受限区域之外的情况下，总体上不是没有作用在滚子上的预紧力。相反，仅来自第二能量储存元件的预紧力不再有效或者与所施加的其他力相比至少可忽略不计。

41、此外，在摆式摇臂阻尼器的有利的实施方式中，所提出的是，摇臂元件包括用于改变摇臂元件的重心的附加质量部。

42、力或支承的不对称施加或摇臂元件的不利的重心位置均使共振振动增强。

43、此处所提出的是，摇臂元件包括附加质量部。该附加质量部例如是单独附接的质量部和/或摇臂元件以对应的方式定形状。因此，该附加质量部不一定是可识别的。相反，附加质量部是对于摇臂元件的其他任务、即力的传递和滚子轨道的设置以及相对于至少一个第一能量储存元件停止而言的多余的质量。这种附加质量部的预期目的在于改变摇臂元件的重心，使得摇臂元件在其悬挂在摆式摇臂阻尼器中时的固有频率发生变化。改变摇臂元件的重心使动态惯性(斯坦纳定理)发生变化，并且因此使系统的固有频率发生变化。

44、为了减小摇臂元件在相关的振动模式下的倾斜分量，借助于附加质量部来使摇臂元件的重心处于关于力施加点的最佳点。

45、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：

46、-至少一个驱动机器，所述至少一个驱动机器用于输出扭矩；

47、-至少一个消耗装置，所述至少一个消耗装置用于接收扭矩；

48、-变速器，变速器用于在至少一个驱动机器与消耗装置之间传递扭矩；以及

49、-根据如上所述的实施方式的摆式摇臂阻尼器，

50、其中，扭矩可以借助于摆式摇臂阻尼器在所述至少一个驱动机器与消耗装置之间以被调节的方式传递。

51、此处所提出的传动系包括第一驱动机器和变速器，第一驱动机器例如是具有内燃发动机轴的内燃发动机，变速器用于在内燃发动机轴与消耗装置、例如机动车辆中的驱动轮之间传递扭矩。通过根据如上所述的实施方式设计的摆式摇臂阻尼器，可以实现内燃发动机与消耗装置之间的扭矩传递。消耗装置与内燃发动机轴之间的扭矩传递优选地在两个方向上是可能的，例如在机动车辆中以用于使机动车辆加速(牵引模式)以及例如在相反的方向上(超限运行模式)以用于使用发动机制动器来使机动车辆减速或回收该减速能量。

52、在传动系的优选实施方式中，具有转子轴的电动驱动机器也连接至摆式摇臂阻尼器的输出侧以及消耗装置的上游上的扭矩流。例如，当离合器断开接合时，消耗装置可以以纯电动的方式操作。在一个实施方式中，电动驱动机器和离合器(具有摆式摇臂阻尼器或不具有摆式摇臂阻尼器)一起形成所谓的混合动力模块，该混合动力模块可以作为结构单元容易地结合到传动系中。

53、通过此处所提出的包括上述摆式摇臂阻尼器的传动系，可以在内燃发动机和变速器或摆式摇臂阻尼器内实现扭转振动和破坏性噪声的减少。优选地，通过确保最小预紧力并将固有频率转移到非临界范围中来进一步安全地防止滚子滑动，即使在动态条件下也是如此。

54、根据另一方面，提出了一种机动车辆，该机动车辆具有依照根据以上描述的实施方式的传动系以及至少一个驱动轮，其中，所述至少一个驱动轮能够借助于传动系被驱动以推进机动车辆。

55、机动车辆中的安装空间由于部件的数目越来越多而特别小，并且因此使用较小尺寸的传动系是特别有利的。随着驱动机器的所期望的所谓的小型化以及同时运行速度的降低，破坏性扭转振动的强度增加。在所谓的混合动力的情况下出现类似的问题，在混合动力中，电动驱动机器被越来越频繁地使用或者甚至形成主要的扭矩源，并且要使用尽可能最小的内燃发动机，然而，内燃发动机必须更频繁地与传动系再次连接和断开连接。因此，提供足够均衡的旋转不规则性同时具有低的部件成本和较小的可用安装空间是一项挑战。

56、该问题在根据欧洲分类的小型汽车类别中的乘用车的情况下更加严重。小型汽车类别的乘用车中所使用的组件在尺寸方面相对于大型汽车类别的乘用车并未显著减小。然而，小型汽车的可用安装空间小的多。

57、在此处所提出的机动车辆中，该机动车辆的传动系包括上述摆式摇臂阻尼器，可以在内燃发动机和变速器或摆式摇臂阻尼器内实现扭转振动和破坏性噪声的减少。优选地，通过确保最小预紧力并将固有频率转移到非临界范围中来进一步安全地防止滚子滑动，即使在动态条件下也是如此。

58、乘用车例如根据尺寸、价格、重量和性能等分配为一车辆类别，其中，该定义基于市场的需求而不断地变化。在美国市场中，小型汽车和微型汽车类别中的车辆根据欧洲分类被分配为次紧凑型汽车类别，而在英国市场中，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volkswagen up！或renault twingo。小型汽车类别的示例为奥迪(audi)a1、大众波罗(volkswagen polo)、欧宝可赛(opel corsa)或雷诺克里奥(renault clio)。已知的混合动力车辆为宝马(bmw)330e或丰田雅力士混合动力车(toyotayaris hybrid)。已知的轻度混合动力车辆例如为奥迪(audi)a6 50tfsi e或宝马(bmw)x2xdrive25e。