[发明专利]弧形弹簧和减震器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种弧形弹簧和减震器装置。

背景技术

弹簧是通过螺旋式盘绕线圈构件形成的。弹簧通过作用于弹簧轴向的负荷而被压缩。就直柱形弹簧而言，源于压缩弹簧而产生的线圈构件的扭转量级是均匀的。然而就弯曲的弧形弹簧而言，由于压缩弧形弹簧而产生的线圈构件的扭转程度是非均匀的。在后者中，弧形弹簧外周部的行程量级大于弧形弹簧内周部的行程量级。因此，形成弧形弹簧内周部的线圈构件所受到的扭力和变形量都很大。即，弧形弹簧外周部的行程量级取决于形成弧形弹簧内周部的线圈构件的变形量。

图1(a)显示了保持在弹簧保持空间中的现有弧形弹簧。图1(b)显示了在弹簧保持空间中被压缩且具有压缩角θ的现有弧形弹簧。弧形弹簧具有参考半径R₁、平均直径D₀以及自由角度θ₀。此外，弹簧保持空间具有安装半径R₁和安装角度θ₀。即，弧形弹簧与弹簧保持空间具有相同的大小和形状。如图1(c)所示，弧形弹簧的平均直径D₀表示形成弧形弹簧内周部的线圈构件的中心与形成弧形弹簧外周部的线圈构件的中心之间的距离。为了消除弧形弹簧在弹簧保持空间内的间隙，弹簧保持空间的安装角度可以被设定为小于弧形弹簧的自由角度θ₀。在此情形下，当对弧形弹簧施加初始负荷时，弧形弹簧被保持在弹簧保持空间内。

当弧形弹簧的压缩角为(θ)且其行程量级为(δ)时，可以表达为：

安装半径行程δ＝θ×R₁；

外周行程δ_out＝θ×(R₁+D₀/2)；且

内周行程δ_in＝θ×(R₁-D₀/2)。

图2显示了弧形弹簧的压缩角θ与伴随弧形弹簧的压缩而产生的线圈构件的扭力之间的关系。从图2可以清楚看出，形成弧形弹簧内周部的线圈构件所受的扭力相对较大，而形成弧形弹簧外周部的螺旋线圈所受的扭力相对较小。这是因为弧形弹簧外周部的行程量级取决于形成弧形弹簧内周部的线圈构件的扭转。因此，当弧形弹簧被反复压缩时，弧形弹簧的内周部比起弧形弹簧的外周部易于发生疲劳断裂。即，现有弧形弹簧未被配置成可以通过整个线圈构件有效吸收冲击扭矩。

上述弧形弹簧被用作减震器装置的减震弹簧。图3显示了现有的典型变矩器。图4显示了变矩器上配置的减震器装置。如图3所示，变矩器包括：在罩壳105内的泵叶轮101、涡轮转子102、定子103和活塞104。当前盖106因发动机的动力而转动时，泵叶轮101随着前盖106一同转动，且涡轮转子102随作为介质的致动流体转动。

安装在涡轮转子102内周部的是涡轮毂107。而且，涡轮毂107与未示出的输入轴相啮合，该输入轴将动力传送至传动装置。相应地，涡轮转子102的转动可以被传送至未示出的传送装置。由于变矩器是一个液力偶合器，当泵叶轮101的转动速度慢时，涡轮转子102的转动结束，从而停止车辆。反过来，当泵叶轮101的转动速度变快时，涡轮转子102开始转动。接着，当泵叶轮101的转动速度进一步加快时，涡轮转子102的转动速度变得接近于泵叶轮101的转动速度。然而，随着作为介质的致动流体转动的涡轮转子102的转动速度不会和泵叶轮101的转动速度一致。

关于这一点，如图3所示，位于罩壳105内的是活塞104。当涡轮转子102的转动速度超出预定的范围，活塞104在轴向上移动，且与前盖106卡合。摩擦构件108安装在活塞104的外周部。因此，活塞104不会相对于前盖106滑动，且可以与前盖106相同的速度转动。此外，活塞104通过减震器111与涡轮毂107联接。相应地，涡轮转子102由活塞104直接转动，而与此同时，发动机的动力被传送至传动装置，且不因通过流体而损失。换句话说，发动机的动力能高效率地传送到传动装置，基本上是100％而不因通过流体而损失。

如上所述，当涡轮转子102的转动速度变快并达到预定的条件时，活塞104与前盖106卡合。然而，在活塞104与前盖106卡合的前一刻，涡轮转子102的转动速度与前盖106的转动速度不完全一致。因此，当活塞104与前盖106卡合时，由于活塞104与前盖106的转动速度不同，震动由此产生。有必要缓解此时产生的震动，并抑制卡合后发动机扭矩变化的传送。相应地，设置在活塞104和涡轮转子102之间的是包含多个直柱形弹簧110的减震器装置111。