双级扭转联轴器的制作方法

双级扭转联轴器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年6月26日提交的美国临时专利申请no.62/866,813的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本文公开的主题涉及双级扭转联轴器的设计、组装和操作。


背景技术：

4.扭转联轴器用于机械中以将输入部(例如，发动机)与输出部(例如，变速器)进行功能性连接。目前，需要一种具有可变刚度的扭转联轴器，这可以有利于在第一级接合时提供“软”刚度，并且在第二级接合时提供“硬”刚度。


技术实现要素：

5.扭转联轴器包括许多一起工作的部件。扭矩被施加到内构件。第一级(低扭矩)由与一组压缩型螺旋弹簧串联的结合起来的部件(橡胶、内构件和外构件)组成。结合起来的部件的扭转刚度是由螺旋弹簧提供的合成扭转刚度的大约25％。第二级(高扭矩)，内构件上的柄脚与链轮板接合，这锁定第一级并通过螺旋弹簧传递所有扭矩。螺旋弹簧通过独特的几何结构被保持在链轮板和弹簧保持件上的适当位置。弹簧保持件还防止螺旋弹簧与壳体部分之间的金属间接触。当围绕内构件上的柄脚模制的橡胶摩擦下壳体部分上的凸起时，在非常高的扭矩下产生表面效应阻尼。止推轴承用于反作用于轴向力并消除任何金属间接触。
6.在一个方面，本发明公开了一种双级联轴器。该双级联轴器包括：上壳体部分，其具有围绕上壳体部分的中心定位的开口、多个螺旋弹簧接纳部和围绕上壳体部分的外周定位的多个固定点；下壳体部分，其具有围绕下壳体部分的中心定位的开口、多个螺旋弹簧接纳部和围绕下壳体部分的外周定位的多个固定点，其中对于多个螺旋弹簧接纳部和多个固定点而言下壳体部分与上壳体部分成镜像，其中下壳体部分的开口在直径上小于上壳体部分的开口并且进一步包括限定双级联轴器的内径的圆形壁，该圆形壁具有远离下壳体部分的中心取向的多个凸起；内构件，其具有位于内构件的中心的圆形开口、安装环、结合元件、多个螺栓孔、多个柄脚、外壁和下边缘，其中多个柄脚从下边缘向下且沿周向突出，其中圆形开口与下壳体部分的圆形壁和凸起相邻；止推轴承，其围绕内构件开口定位；链轮板，其具有定位成与内构件的多个螺栓孔成镜像的多个螺栓孔、在内部围绕内开口定位的多个接合凹部和多个链轮齿、以及在外部围绕外表面56定位的多个螺旋弹簧凹部；外螺旋弹簧；内螺旋弹簧，其具有第一端部和第二端部；至少两个螺旋弹簧保持件，每个螺旋弹簧保持件具有内环，一个螺旋弹簧保持件的内环能够插入内螺旋弹簧的第一端部内，且另一个螺旋弹簧保持件能够插入内螺旋弹簧的第二端部内，其中两个螺旋弹簧保持件与内、外螺旋弹簧的组合形成螺旋弹簧组件，其中螺旋弹簧组件能够插入到链轮板的螺旋弹簧凹部内，其中
螺旋弹簧组件与链轮板的组合形成链轮组件；管状件组件，该管状件组件包括内构件、外构件和管状件，其中外构件具有围绕外构件的中心定位的圆形开口、凸缘和结合环，其中凸缘基本上垂直于结合环，其中管状件布置并结合在内构件与外构件之间，其中管状件进一步结合到多个柄脚中的每一个并围绕多个柄脚中的每一个，从而形成多个突出部，其中外构件在被结合之后被锻造到管状件中；其中链轮板的每个接合凹部能够在一对链轮齿之间接收对应的单个突出部，并且维持对应的单个突出部与链轮齿中的至少一个之间的间隙；其中在多个螺旋弹簧组件中的每一个的一部分定位在下壳体部分的一个螺旋弹簧接纳部中的状态下，下壳体部分和止推轴承使链路板组件定位在止推轴承之上；其中管状件组件被固定至链轮板组件并位于链轮板组件之上；其中上壳体部分定位在链轮板组件之上并且围绕管状件组件布置，其中多个螺旋弹簧组件中的每一个的一部分定位在上壳体部分的一个螺旋弹簧接纳部中；并且其中上壳体部分和下壳体部分固定在一起。
7.在另一方面，公开了一种双级联轴器，该联轴器包括：壳体，该壳体包括上壳体部分和下壳体部分，该上壳体部分具有主体、形成在上壳体部分的主体中的开口、以及围绕上壳体部分的主体沿周向布置或定位且远离上壳体部分的主体延伸的多个螺旋弹簧接纳部，该下壳体部分具有主体、形成在下壳体部分的主体中的开口、以及围绕下壳体部分的主体沿周向布置或定位且远离下壳体部分的主体延伸的多个螺旋弹簧接纳部；链轮板，该链轮板包括穿过链轮板的厚度形成的内开口、围绕内开口的内径沿周向布置或定位的多个链轮齿、多个接合凹部以及多个螺旋弹簧凹部，每个接合凹部限定在相邻的链轮齿之间，多个螺旋弹簧凹部围绕链轮板的周边沿周向布置或定位并且从链轮板的周边沿径向向内延伸；管状件组件，该管状件组件包括内构件、外构件以及包括弹性体材料的管状件，该内构件包括位于内构件的第一纵向端部处的安装环、位于内构件的第二纵向端部(例如，与第一纵向端部相反)处的下边缘、位于安装环与下边缘之间的呈外壁形式的结合元件、以及附接至下边缘并远离下边缘延伸的多个柄脚，多个柄脚围绕下边缘沿周向布置或定位，该外构件包括围绕内构件的结合元件基本上同心地布置或定位的呈外壁形式的结合环以及远离结合环延伸的凸缘，外构件经由凸缘刚性地固定至链轮板，其中管状件布置或定位在外构件的结合环与内构件的结合元件之间；其中管状件组件相对于链轮板布置或定位成使得多个柄脚中的每一个定位在多个接合凹部的对应一个接合凹部内；以及多个螺旋弹簧组件，每个螺旋弹簧组件包括外螺旋弹簧以及至少两个螺旋弹簧保持件，外螺旋弹簧具有第一端部和第二端部，其中一个螺旋弹簧保持件布置或定位在外螺旋弹簧的第一端部处，且另一个螺旋弹簧保持件布置或定位在外螺旋弹簧的第二端部处，其中多个螺旋弹簧组件中的每一个定位在链轮板的多个螺旋弹簧凹部中的相应一个内，使得多个螺旋弹簧和链轮板形成链轮组件；其中管状件组件布置或定位在链轮板组件的第一侧并且固定至链轮板；并且其中上壳体部分定位在链轮板组件的第一侧并且围绕管状件组件布置，并且下壳体部分定位在链轮板组件的与链轮板组件的第一侧相反的第二侧。
8.在一些实施例中，联轴器是双级联轴器。
9.在联轴器的一些实施例中，内构件包括在内构件的中心的圆形开口；并且圆形开口与下壳体部分的圆形壁相邻。
10.在一些实施例中，联轴器包括多个紧固件孔，该多个紧固件孔围绕链轮板沿周向布置或定位并且穿过链轮板的厚度而形成。
11.在联轴器的一些实施例中，安装环具有向下边缘的方向穿过其厚度形成的多个孔。
12.在一些实施例中，联轴器包括围绕内构件开口定位的止推轴承；其中在多个螺旋弹簧组件中的每一个的一部分定位在下壳体部分的一个螺旋弹簧接纳部中的状态下，下壳体部分和止推轴承使链轮板组件定位在止推轴承之上。
13.在联轴器的一些实施例中，外构件的凸缘基本上垂直于结合环。
14.在联轴器的一些实施例中，管状件被结合至内构件的结合元件和/或外构件的结合环。
15.在一些实施例中，联轴器包括围绕多个柄脚的相反两侧表面和径向内表面形成的多个突出部，该多个突出部包括弹性体材料。
16.在联轴器的一些实施例中，外构件在其结合环处被结合至管状件之后被锻造到管状件中。
17.在联轴器的一些实施例中，多个突出部与管状件一体地形成或与管状件分开形成。
18.在联轴器的一些实施例中，当管状件组件和链轮板组装在一起时，多个柄脚、在多个柄脚上形成的多个突出部以及链轮齿以交替的图案沿周向分布。
19.在联轴器的一些实施例中，在突出部的侧表面与接合凹部的相邻侧边缘之间存在间隙，使得内构件能够相对于链轮板转动，直到间隙闭合并且突出部在第一角位置处接触链轮板。
20.在联轴器的一些实施例中，管状件被构造成通过外构件以剪切的方式反作用于内构件与链轮板之间的转动运动，以提供联轴器的第一级刚度。
21.在联轴器的一些实施例中，在突出部与链轮板的链轮齿接触之后，内构件和链轮板被配置成在超过第一角位置的所有角位置一致地转动。
22.在联轴器的一些实施例中，当内构件和链轮板经历超过第一角位置的转动运动时，链轮板被配置成在螺旋弹簧组件上施加压缩力，使得螺旋弹簧组件在被内构件和链轮板的转动运动压缩时提供第二级刚度。
23.在联轴器的一些实施例中，第二级刚度大于第一级刚度。
24.在联轴器的一些实施例中，下壳体部分的多个螺旋弹簧接纳部的布置图案与上壳体部分的多个螺旋弹簧接纳部的布置图案成镜像，其中下壳体部分的开口包括具有从下壳体部分的开口沿径向向外延伸的多个凸起的环。
25.在联轴器的一些实施例中，多个螺旋弹簧组件中的每一个的一部分分别定位在上、下壳体部分的一个螺旋弹簧接纳部中。
26.在联轴器的一些实施例中，凸起围绕环定位，环限定下壳体部分的开口，使得当内构件和链轮板转动到第二角位置时，突出部的径向内表面接触凸起中的对应一个凸起，第二角位置是比第一角位置大的角位移。
27.在联轴器的一些实施例中，除了提供第一和第二级刚度之外，突出部和凸起之间的接触还为联轴器提供表面效应阻尼。
28.在一些实施例中，联轴器包括多个固定点，该多个固定点围绕上壳体部分和下壳体部分的相应凸缘的外周定位，其中上壳体部分和下壳体部分在多个固定点处固定在一
起。
29.在联轴器的一些实施例中，多个螺旋弹簧组件中的一个或多个包括内螺旋弹簧，该内螺旋弹簧同心地布置或定位在外螺旋弹簧内，使得内螺旋弹簧与外螺旋弹簧同轴。
30.在联轴器的一些实施例中，至少一个螺旋弹簧保持件包括内环，一个螺旋弹簧保持件的内环能够插入内螺旋弹簧的第一端部内，且另一个螺旋弹簧保持件能够插入内螺旋弹簧的第二端部内。
附图说明
31.图1a和图1b示出了双级联轴器的俯视透视图和仰视透视图。
32.图2a示出了双级联轴器的侧视图。
33.图2b示出了从图1a中沿着线2b-2b截取的双级联轴器的俯视剖视图。
34.图2c示出了从图2a中沿着线2c-2c截取的双级联轴器的侧剖视图。
35.图2d示出了从图2b中沿着线2d-2d截取的双级联轴器的侧剖视图。
36.图2e示出了从图2d中截取的双级联轴器的内构件的详细透视图。
37.图3a和图3b示出了双级联轴器的内构件的俯视透视图和仰视透视图。
38.图4示出了双级联轴器的外构件的俯视透视图。
39.图5示出了双级联轴器的链轮板的俯视透视图。
40.图6a和图6b示出了双级联轴器的上壳体部分和下壳体部分的透视图。
41.图7a和图7b示出了双级联轴器的外螺旋弹簧和内螺旋弹簧的透视图。
42.图8a和图8b示出了用于外螺旋弹簧和内螺旋弹簧的螺旋弹簧保持件。
43.图9示出了双级联轴器的结合在内构件与外构件之间的管状件的仰视透视图。
44.图10示出了定位在双级联轴器的链轮板中的外螺旋弹簧的俯视透视图，其中内螺旋弹簧嵌装在外螺旋弹簧内。
45.图11a至图11d示出了组装双级联轴器的过程。
具体实施方式
46.本文公开了一种双级扭转联轴器，该双级扭转联轴器使用弹性体元件和螺旋弹簧元件以可操作地传递高扭矩输入。弹性体元件包括结合的管状件，该管状件可转动地与链轮元件连接，在该链轮元件中以受控的方式保持有螺旋弹簧。弹性体元件可相对于链轮元件转动，以向扭转联轴器提供第一级扭转刚度。在弹性体元件已经抵着链轮元件停住之后，螺旋弹簧元件可转动地接合(例如，处于压缩状态)以提供第二级扭转刚度。有利的是，第一级刚度具有比第二级刚度低的扭转刚度值。螺旋弹簧和结合的管状件可以被选择为为每次安装提供所需量的抗扭刚度。在结合的管状件中使用弹性体允许在从第一级刚度到第二级刚度的过渡中减少和/或消除高频噪声。
47.双级联轴器允许更软的初始刚度，这允许发动机具有较低的怠速速度并且降低与空档时的齿轮敲击相关联的噪声。另外，本文所公开的扭转联轴器具有安全机构，使得如果弹性体元件(例如，第一级)失效，则双级扭转联轴器仍然能够通过螺旋弹簧(例如，第二级)传递扭矩。
48.参见图1a和图1b，以俯视等轴视图和仰视等轴视图示出了整体表示为10的双级扭
转联轴器。联轴器10包括内构件12、外构件14、管状件16、链轮板18、上壳体部分20、下壳体部分22、外螺旋弹簧24、内螺旋弹簧26、螺旋弹簧保持件28和止推轴承(thrust bearing)29。
49.如图3a和图3b所示，内构件12具有大致圆筒形形状。内构件12具有安装环32、呈外壁40形式的结合元件、多个螺栓孔36以及多个柄脚38。安装环32具有大致环形的形状并限定有内构件12的圆筒形形状的第一端部。安装环32具有沿内构件12的纵向穿过安装环的厚度而居中布置的开口30，该开口30尺寸做成允许轴穿过。尽管开口30被示出为具有大致圆形的轮廓，但是开口30可以基于特定用途以及用于与所制造的联轴器10互连的轴而具有任何尺寸和/或形状。在所示的示例性实施例中，内构件具有多个螺栓孔36，这些螺栓孔36形成在安装环32中并且部分地或完全地延伸穿过安装环32。在一些实施例中，内构件12可以通过例如但不限于花键接口、键槽和/或锥形锁毂(taper lock hub)连接到输入部(例如，发动机)或输出部(例如，变速器)。在不偏离本文公开的主题的范围的情况下，可以提供内构件12与入口装置或出口装置之间的任何合适的刚性连接。
50.内构件12具有外壁40，该外壁40远离安装环32延伸以与柄脚38一起限定内构件12的(例如，在内构件12的圆筒形形状的延伸纵向上的)高度或长度。螺栓孔36围绕安装环32沿周向定位在内构件12的外壁40与开口30之间并间隔开。螺栓孔36大致沿内构件12的纵向延伸并具有构造为用于将联轴器10附接到输入部或输出部中的任一者上的内螺纹图案。外壁40沿纵向延伸至下边缘42，每个柄脚38从该下边缘42沿纵向和/或周向(例如，向内)突出。外壁40的外周面被构造为结合元件，该结合元件与弹性体管状件16结合以将内构件12联接至外构件14。内构件12包括内壁70，该内壁70位于与外壁40在径向上相反的表面上。在一个实施例中，内构件12由球墨铸铁铸件加工而成。然而，可以选择能够抵抗联轴器10的特定应用和/或安装的载荷和/或力矩的任何合适的材料。
51.如图4所示，整体表示为14的外构件具有凸缘44和结合环46。凸缘44基本上垂直于结合环46，并沿基本上径向的取向远离结合环46延伸。外构件14围绕内构件12的外壁40同心地布置或定位，使得结合环46与内构件12的外壁40相邻但(例如，通过管状件16)间隔开。在凸缘44中形成有多个凹口45，这些凹口45从凸缘44的周边沿径向向内延伸。凹口45围绕凸缘44在周向上彼此间隔开。凹口45形成在凸缘中的位置对应于附接位置(例如，螺纹孔)，外构件14将要在这些附接位置处牢固地附接至链轮板18，以将外构件14可转动地与链轮板18锁定以防止其间的相对转动运动。在一些实施例中，外构件14由钢制成并且可以通过冲压工艺形成。然而，可以选择能够抵抗联轴器10的特定应用和/或安装的载荷和/或力矩的任何合适的材料。
52.图9示出了组装在一起的内构件12和外构件14，它们通过管状件16连结，以形成管状件组件86。管状件16围绕内构件12同心地布置，使得管状件16的内周面与内构件12的外壁40接触，并且优选地结合到该外壁40上。管状件16同心地布置或定位在内构件12的外壁40与外构件14的结合环46之间，以便围绕内、外构件12、14的圆周的全部或至少一部分将内构件12与外构件14物理地分离，并且防止内构件12在联轴器10的操作期间接触外构件14或被外构件14接触。优选地，管状件16被结合到内构件12的外壁40和外构件14的结合环46的内壁中的一者或两者上。以上仅仅是实例，并且可设想的是，可以使用允许管状件16提供足够阻尼性能的任何附接机构，将管状件16保持在内构件12与外构件14之间。在所示的实例
中，内构件12被形成为经过加工的球墨铸铁铸件，并且外构件14由钢冲压而成。
53.在图9中，管状件16进一步被示出为结合到内构件12的柄脚38上，并且至少部分地围绕柄脚38，从而形成由用于形成管状件16的弹性体材料制成的突出部48。有利地，突出部围绕柄脚38的至少两个侧表面(每个侧表面在内构件12的径向平面中延伸)以及柄脚38的内周面形成，如图9所示。在一些实施例中，柄脚38的外周面可以被突出部48覆盖。突出部48被结合至管状件16和形成在内构件12的内周通道之上和/或之中的内环49中的一者或两者。在一些实施例中，管状件16可以完全地和/或部分地被预成型并且被安装在内构件12与外构件14之间的位置中，如图9所示。在一些实施例中，管状件16可以例如通过注射成型技术在原位形成。在一些实施例中，突出部48和内环49可以与管状件16的被限定为在内构件12与外构件14之间的大致环形主体部分是可分离的和/或物理上不同的。在一些实施例中，突出部48和内环49可以被形成为与管状件16的主体部分成一体。在一些实施例中，突出部48和内环49可以彼此成一体地形成并且与管状件的主体部分可分离，并且实际上，突出部48和内环49可以通过与形成管状件16的方法不同的技术(例如，注射成型)形成。
54.图5中示出了整体表示为18的链轮板。在链轮板18中形成有内开口52。如图所示，内开口52延伸穿过链轮板18的整个厚度以在链轮板中限定出孔或空隙。内开口52围绕(例如，均一地围绕)链轮板18的中心轴线居中定位。在一些实施例中，内开口52可以相对于中心轴线偏移和/或具有不均一的轮廓。在链轮板18中由内开口52的外周限定的内周面处，形成有整体表示为50的接合凹部，以限定出围绕内开口52的内周面沿周向间隔开的链轮齿51，使得接合凹部50远离内开口52的内周面沿径向延伸，其中每个接合凹部50通过一个链轮齿51与相邻的接合凹部50间隔开。接合凹部50以与内构件12的柄脚38的形成图案基本上相同的图案围绕内开口52沿周向间隔开，使得接合凹部50被定位成使得内构件12的每个柄脚38(例如，形成在突出部48中的柄脚)可以被定位在一个接合凹部50内并通过链轮齿51彼此间隔开。这样，内构件12的相应突出部48被定位在每组相邻的链轮齿51之间。
55.链轮板18具有整体表示为54的多个螺旋弹簧凹部，这些螺旋弹簧凹部形成在链轮板18的外周面56中并从外周面56沿径向向内延伸。螺旋弹簧凹部54围绕链轮板18沿周向间隔开并且在链轮板18的周向上延伸，以允许螺旋弹簧组件(图10中的88)安装在该螺旋弹簧凹部中。每个螺旋弹簧凹部54的长度l(例如，在与形成有螺旋弹簧凹部54的外周面56相切的方向上测量的长度)是基于待安装在该螺旋弹簧凹部中的螺旋弹簧组件的未压缩长度以及针对特定应用指定的预压缩量和/或程度来选择的。链轮板18具有形成在其厚度中和/或至少部分地(例如，完全地)穿过其厚度的孔55。孔55围绕链轮板18间隔开以与形成在外构件14的凸缘44中的凹口45对准(请见图4)，使得紧固件可以穿过凹口45和孔55以将外构件14刚性地联接到链轮板18，从而防止和/或抵抗链轮板18与外构件14之间的相对移动(例如，扭转移动、侧向移动和/或轴向移动)。链轮板18可以冲压而成、激光切割而成或者是型钢。然而，任何材料和类型的形成处理都可以用于形成链轮板18，从而将产生具有用于特定应用的合适强度、厚度和材料特性的链轮板18。在示例性实施例中，链轮板18具有大约0.5英寸(in)的厚度，然而，可以基于要传递的扭矩来选择该厚度。在一些优选实施例中，链轮板18具有圆形轮廓以有助于链轮组件(例如，请见图10中的90)的组装(例如，螺旋弹簧组件以整体方式插入)并防止螺旋弹簧组件在正常操作期间从螺旋弹簧凹部54中移出。
56.参见图6a和图6b，分别示出了整体表示为20的上壳体部分和整体表示为22的下壳
体部分的示例性实施例。在所示的示例性实施例中，上、下壳体部分20、22除了中心部分之外基本上是彼此的镜像。如图6a所示，上壳体部分20具有穿过厚度形成以限定出孔的中心开口58。上壳体部分20具有远离上壳体部分20的主体64径向延伸的凸缘66a，该凸缘66a相对于上壳体部分20的主体64偏移(例如，与该主体64不共面)。凸缘66a和主体64可以相对于彼此平行或倾斜。下壳体部分22具有远离下壳体部分22的主体74径向延伸的凸缘66b，该凸缘66b相对于下壳体部分22的主体74偏移(例如，与该主体74不共面)。凸缘66b和主体74可以相对于彼此平行或倾斜。在上壳体部分20的凸缘66a和下壳体部分22的凸缘66b中形成有相应的凹口62a、62b，这些凹口被构造成使紧固件固定到凹口上以将上壳体部分20固定在下壳体部分22上。在一些实施例中，在上、下壳体部分20、22的任何部分处，包括例如在凸缘66a、66b处，通过使紧固件穿过凹口62a、62b并进入输入部或输出部(例如，与输入部或输出部连接的轴)中，而将上、下壳体部分20、22连接到输入部或输出部中的任一个上(例如，连接到未与内构件12连接的任一个上)。形成在上壳体部分20中的开口58被成形为使得当管状件组件(图9中的86)被附接至链轮组件(图10中的90)并且上、下壳体部分20、22围绕链轮组件90被固定时，开口58被定位成与外构件14的结合环46的外表面相邻。上壳体部分和下壳体部分可以通过任何合适的技术形成，包括冲压技术。
57.上、下壳体部分20、22的每一个在其相应主体64、74中形成有螺旋弹簧接纳部60。每个螺旋弹簧接纳部60尺寸做成：当上、下壳体部分20、22围绕链轮组件90被固定时，在该螺旋弹簧接纳部60中接纳链轮组件90的外螺旋弹簧24的一部分(例如，外螺旋弹簧的整个长度的弧形部分)。形成在上壳体部分20中的每个螺旋弹簧接纳部60与形成在下壳体部分22中的相应的一个螺旋弹簧接纳部60基本上相同。这样，形成在上壳体部分20中的螺旋弹簧接纳部60的布置、尺寸和形状基本上是相同的(例如，关于由组装到一起时的上、下壳体部分20、22的凸缘66限定的平面是成镜像的)。在一些实施例中，可以在单个链轮组件90中安装两组或更多组的弹簧组件(图10中的88)，每组弹簧组件88中的每个弹簧组件88具有相同的长度，但是，链轮组件90的例如第一组弹簧组件88的所有弹簧组件88可以具有与例如第二组(或第三组、第四组及后续组)弹簧组件88的所有弹簧组件88不同的长度。第一组、第二组、第三组及后续组的弹簧组件88中的不同长度可以是例如但不限于，来自使用具有不同未压缩长度的螺旋弹簧(请见图7a、图7b中的24、26)、对螺旋弹簧组件88施加更大量或更大程度的预压缩力等等中的一种或多种。在链轮组件90使用两组或更多不同组的弹簧组件88的实施例中，有利的是，使这些不同组弹簧组件88的分布关于链轮组件90和/或联轴器10的纵向轴线在径向上成镜像，以避免向链轮施加力矩，这种力矩可能导致链轮组件90在由上、下壳体部分20、22形成的壳体内发生翘起或其他错位移动。
58.下壳体部分22具有止推轴承表面67，该止推轴承表面67从主体74朝向形成在下壳体部分22的中心区域中的开口68沿径向向内延伸。止推轴承表面67优选地与下壳体部分22的主体74不共面(例如，在竖直方向上偏移)。开口68穿过下壳体部分22的主体74的厚度(例如，部分或全部)形成。开口68(例如，在直径上)小于形成在上壳体部分20的主体64中的开口58。开口68由环69限定，该环69具有基本上环形的形状并且基本上正交地远离止推轴承表面67延伸，并且当上、下壳体部分20、22围绕链轮组件90被组装起来时，该环69进而被附接至管状件组件86，限定开口68的壁被布置或定位并保持成与内构件12的内壁(图3b中的70)基本上相邻。开口68提供了联轴器10的引导直径(pilot diameter)。下壳体部分22还具
有形成在开口68的壁中的凸起72。凸起72从开口的壁沿径向向外延伸，使得当内构件12连同链轮组件90一起相对于下壳体部分22转动时，凸起能够接触管状件组件86的突出部48或者能够被突出部48接触，以便承受由于对联轴器10的扭转输入而产生的足够大的位移。当突出部48在侧向上接合在链轮齿51的侧壁(例如，与侧壁接触)和凸起72(其形成于下壳体部分22的环69中使得凸起72从环69在链轮板18、上和/或下壳体部分20、22的凸缘66a、66b等等的方向上沿径向向外延伸)上时，凸起72与突出部48之间的这种接触在联轴器10的部件(诸如在管状件组件86连同链轮组件90之间)的大幅度转动位移期间，提供了表面效应阻尼(surface effect damping)。
59.下壳体部分22具有螺旋弹簧接纳部60，该螺旋弹簧接纳部60形成在下壳体部分22的主体74中并从主体74突出(例如，以便与该主体不共面)。下壳体部分22的凸缘66b被示出为相对于主体74在与螺旋弹簧接纳部60相对于主体74偏移的方向相反的方向上偏移。当处于组装取向时(例如，当上、下壳体部分20、22相对于彼此定位以便围绕链轮组件90组装时)，凸缘66a、66b远离相应的主体64、74延伸，使得凸缘66a、66b被布置或定位成彼此相邻(例如，彼此直接接触，或仅通过垫圈隔开)。在组装取向中，上、下壳体部分20、22的主体64、74彼此间隔开的距离大于链轮板18厚度，主体64、74通过材料带、环或脊与相应的凸缘66a、66b间隔开。在组装取向中，上壳体部分20的螺旋弹簧接纳部60在与下壳体部分22的螺旋弹簧接纳部60远离主体74延伸的方向相反的方向上远离主体64延伸，使得在上、下壳体部分20、22中的每对对准的螺旋弹簧接纳部60之间形成有空腔，在该空腔中有相应的一个螺旋弹簧组件88，并且形成在链轮板18中的螺旋弹簧凹部54也与该空腔对准。
60.在一些实施例中，上、下壳体部分20、22由钢或含铁材料冲压而成，但是如本领域技术人员所知的那样，提供合适的强度、厚度和类似材料特性的任何材料都可以起作用，包括例如铝。在所示的由钢制成的示例性实施例中，上、下壳体部分20、22的厚度在0.04英寸与大约0.08英寸之间，其中优选厚度为大约0.06英寸。在一些实施例中，上和/或下壳体部分20、22可以被制造为应用所需的任何尺寸。
61.图2e示出了处于组装组态的联轴器10的局部剖视图。如图2e所示，管状件16具有多个突出部48，该多个突出部48至少部分或全部地围绕形成于内构件12中的柄脚38。有利的是，每个突出部至少在侧向上和径向上结合在相应的一个柄脚38的内表面上。在所示的组装状态下，每个柄脚38连同相关联的突出部48一起被布置或定位在形成于链轮板18的内径向表面中的如由相邻链轮齿51之间的间隙限定的一个接合凹部50内。由于突出部48的宽度(例如，在内构件12的圆周方向上的宽度)小于该突出部所处的接合凹部50的宽度(例如，在链轮板18的圆周方向上的宽度)，所以在每个突出部48的侧边缘与每个突出部48所处的接合凹部的侧边缘之间限定有间隙78。该间隙78允许突出部48连同内构件12一起朝向突出部48所处的接合凹部50的侧边缘进行转动运动。
62.在内构件12相对于链轮板18转动了与突出部48和接合凹部50的一个侧边缘之间的间隙78相对应的量之后，突出部48的侧壁接合在链轮板18的一个相应接合凹部50的侧边缘上(例如，在圆周方向上压靠)，突出部的侧表面提供了链轮板18与柄脚38之间的顺应性接合(例如，作为橡胶状层)。突出部48和柄脚38均通过管状件16在一个接合凹部50内被保持处于未偏转位置(例如，当没有施加转动力时)，这反作用于内构件12与刚性附接至链轮板18的外构件14之间的转动运动，使得当没有转动力施加至内构件12时，内构件12相对于
外构件14并因此相对于链轮板18返回到未偏转状态。在一些实施例中，突出部48的相反两侧上的间隙78可以在接合凹部50的侧边缘之间基本上是均一的(例如，可以设计为均一的，但允许存在在可能导致轻微错位的制造和组装期间的公差)。在其他实施例中，突出部48和柄脚38在接合凹部50内的位置可以在周向上是交错或偏移的，使得突出部48与接合凹部50之间的间隙78在突出部48的第一侧表面上不同于在突出部48的沿周向与第一侧表面相反的第二侧表面上(例如，更小或更大)。在一些实施例中，突出部48和柄脚38在接合凹部50内的位置可以在周向上是交错或偏移的，使得突出部48在第一方向上与接合凹部50的侧边缘相邻或接触，使得在突出部48的侧表面与接合表面50的侧边缘之间在第一方向上不存在间隙或仅存在标称间隙，并且仅在与第一方向相反的第二方向上，在突出部的第二侧表面与接合表面的侧边缘之间存在间隙78。
63.另外，在内构件12已经径向移位第一角距离而到达周向上的第一角位置以使突出部接触接合凹部50的一个侧边缘之后，当径向移位超过第一角位置时，内构件12、外构件14和链轮板18以整体方式移动，并且螺旋弹簧组件88被接合以向联轴器10提供第二增加的刚度，以抵抗和/或反作用于超过第一角位置的进一步角位移。当足够大小的转动力被施加到联轴器10(例如，经由内构件12)以使内构件12、外构件14和链轮板18转动移位超过第一角位置时，随着螺旋弹簧24、26在形成于上、下壳体部分20、22中的螺旋弹簧凹部60内被压缩，内构件12、外构件14和链轮板18将在由上、下壳体部分20、22限定的壳体内继续转动，直到内构件12、外构件14和链轮板18已经径向移位第二角距离而到达第二角位置，该第二角位置比第一角位置进一步径向移位。在该第二角位置处，突出部48被定位成与形成在下壳体部分22的环69中的凸起72相邻。当联轴器10接收(例如在内构件12处)足够大小的转动力时，内构件12、外构件14和链轮板18转动超过第二角位置，使得突出部48的径向向内面向的表面与凸起72接触，并且至少在一定程度上被凸起72径向压缩，以在联轴器10的大位移(例如，超过第二角位置)期间产生表面效应阻尼。
64.图7a和图7b分别示出了外螺旋弹簧24和内螺旋弹簧26的示例性实施例。外、内螺旋弹簧24、26可以选择成具有相同或不同的未压缩长度。外、内螺旋弹簧24、26的容许行程和/或压缩量是基于给定应用所需的扭矩和刚度的。为了形成螺旋弹簧组件88，内螺旋弹簧26被布置在外螺旋弹簧24内，它们通过螺旋弹簧保持件28保持在一起，该螺旋弹簧保持件28的各个方面在图8a和图8b中示出。在图8a所示的示例性实施例中，螺旋弹簧保持件28具有圆周壁80，该圆周壁80从螺旋弹簧保持件28的内接触表面延伸(例如，在螺旋弹簧组件88的轴向或纵向上延伸)，以至少当螺旋弹簧组件88处于未偏转状态时并且优选地在螺旋弹簧组件88的整个压缩范围内，将外、内螺旋弹簧24、26固定在螺旋弹簧组件88内并防止外、内螺旋弹簧24、26之间直接接触。壁80的内径与内螺旋弹簧26的至少在内螺旋弹簧26的端部82a(在该端部82a处内螺旋弹簧26抵着螺旋弹簧保持件28的径向内接触表面85a被压缩接触)处的外径相同、基本上相似(例如，允许制造公差)或更大。壁80的外径与外螺旋弹簧24的至少在螺旋弹簧24的端部82a(在该端部82a处，外螺旋弹簧24抵着螺旋弹簧保持件28的径向外接触表面85b被压缩接触)处的内径相同、基本上相似(例如，允许制造公差)或更小。在一些实施例中(例如，在仅具有单个螺旋弹簧的实施例中)，壁80可以省略。
65.螺旋弹簧组件88具有另一螺旋弹簧保持件28，该另一螺旋弹簧保持件28可以在一些实施例中省略，但优选地包括壁80，壁80与内、外螺旋弹簧26、24的端部82a、82b接触并限
定螺旋弹簧组件88的外轴向边界。该螺旋弹簧保持件28具有穿过螺旋弹簧保持件28的厚度(例如，整个厚度)形成的孔83。当螺旋弹簧组件88处于组装状态时孔83彼此对准，并且孔83被构造成具有沿轴向取向的纵向构件(例如，螺栓、细长铆钉等)，该纵向构件穿过内螺旋弹簧26的内周之内并允许将每个螺旋弹簧组件88的未偏转或标称长度限定为最大值，该最大值可以对应于链轮板18的螺旋弹簧凹部54中的将在联轴器10的组装期间用于插入该螺旋弹簧组件88的一个螺旋弹簧凹部的长度l。该纵向构件的优点在于，它在相对的螺旋弹簧保持件28之间提供了刚性连接，以防止或至少最小化螺旋弹簧组件88的侧向偏转或扭曲。外、内螺旋弹簧24、26的粗细、未偏转长度、直径、弹簧系数、材料和任何其他参数可以被选择以在接合第二级刚度时为联轴器提供期望的阻尼量。在一些实施例中，外、内螺旋弹簧24、26可以具有不同的压缩弹簧长度，例如，在螺旋弹簧保持件28的径向内接触表面85a相对于螺旋弹簧保持件28的径向外接触表面85b交错或偏移(例如，不共面)的实施例中，使得当螺旋弹簧组件88处于组装状态时，内螺旋弹簧26的长度可以短于或长于外螺旋弹簧24的长度。
66.如图8b所示，螺旋弹簧保持件28有利地具有从螺旋弹簧保持件28的链轮连接表面87突出的相对的链轮对准凸片84。在链轮对准凸片84之间限定有整体表示为81的槽口，槽口81的宽度等于或大于链轮板18的厚度，使得槽口81可以用于将螺旋弹簧组件88固定在形成于链轮板18中的相应一个螺旋弹簧凹部54内，如图10所示。图10示出了附接至链轮板18以限定链轮组件90的螺旋弹簧组件88。图1a至图2d示出链轮组件90插入了由上、下壳体部分20、22限定的壳体内。当处于至少如图1a至图2d所示的组装状态时，螺旋弹簧组件88被容纳在由形成在上、下壳体部分20、22中的相对的一对螺旋弹簧接纳部60限定的空腔内。在一些实施例中，螺旋弹簧保持件28是注模塑料，但是在不偏离本文公开的主题的范围的情况下可以使用任何合适的材料。
67.联轴器10有利地包括止推轴承29，该止推轴承29至少在图2c至图2e中被示出为定位在下壳体部分22的止推轴承表面67、内构件12和链轮板18的至少径向内部部分(诸如至少链轮齿51)之间，并且在一些实施例中，进一步沿径向向外延伸超过链轮齿51，但是在形成于上、下壳体部分20、22中的螺旋弹簧保持件60之前终止。止推轴承29提供联轴器10的扭转转动。
68.在操作期间，联轴器10具有呈管状件16形式的弹性体材料(例如，橡胶)以及螺旋弹簧组件88的外、内螺旋弹簧24、26，管状件16和外、内螺旋弹簧24、26初始被认为是串联的(例如，随着联轴器10的部件的转动位移的进行而顺次地被激活)。在内构件12相对于外构件14和/或链轮板18初始转动时，每个突出部48在链轮板18的相应的一个接合凹部50内移动(例如，在该接合凹部内转动)，最终在第一级刚度完成时，一个或多个(例如，每个)突出部48接触由链轮齿51限定的接合凹部50的侧边缘。在突出部48已经接触接合凹部50的侧边缘之后，在内构件12连同内构件14和链轮板18一起进行进一步转动运动时螺旋弹簧组件88被压缩接合，以提供第二级刚度。在所示的示例性实施例中，当联轴器接收足够大小的转动力以使内构件12、外构件14和链轮板18转动足够的角度以使突出部48与凸起72对准时，突出部48接触下壳体部分22的凸起72，以在第二级刚度期间提供表面效应阻尼。凸起72围绕下壳体部分22的环69的设置可以选择成：在内构件12、外构件14和链轮板18相对于由上、下壳体部分20、22形成的壳体的任何期望的角位置处，在突出部48与凸起72之间提供表面效应阻尼的接合。在一些实施例中，凸起72可以相对于突出部48的未偏转位置围绕环69非均
一地布置或定位，使得突出部48不以相同的角位移程度接合所有凸起72，而是以多个连续级接合凸起72。
69.在一些其他实施例中，凸起72可以布置或定位成使得突出部48接触下壳体部分22的凸起72，以在接合第二级刚度之前提供表面效应阻尼和第一级阻尼；在这种实施例中，在突出部48已经接触接合凹部50的侧边缘和凸起72之后，螺旋弹簧组件88在内构件12连同内构件14和链轮板18一起进行进一步转动运动时被压缩地接合，以提供第二级刚度。
70.如图9所示，弹性体管状件16被附接(例如，用粘合剂或其他方式结合)在内构件12和外构件14之间，并将内构件12和外构件14间隔开。在一些实施例中，外构件14被锻造(swage)到管状件16中。在管状件16被结合在内构件12和外构件14中的一者或两者之间的一些实施例中，所得到的管状件组件86具有在大约50,000磅力
·
英寸/度(pounds force-inch/degree)和大约150,000磅力
·
英寸/度的范围内(包括端值)的扭转刚度。在管状件16被结合在内构件12和外构件14中的一者或两者之间的一些其他这样的实施例中，所得到的管状件组件86具有大约90,000磅力
·
英寸/度的扭转刚度。在一些实施例中，管状件16由天然弹性体、合成弹性体或其组合制成。在一些实施例中，管状件16可以具有层压结构，该层压结构具有多个顺次布置或定位的弹性体材料层以形成管状件16，该弹性件16的多个层可以是相同的、不同的、交替的或任何合适的布置方式。管状件16优选地被预压缩大约3％至大约10％之间，更优选地被预压缩大约6.5％。术语预压缩指的是：管状件16的未压缩厚度大于内构件12的外壁40与外构件14的结合环46的内表面之间的距离，当内构件12和外构件14被同心地布置或定位时，使得管状件16被压缩从而在组装状态下的厚度小于(例如，薄于)管状件16的未压缩厚度。根据一些实施例的管状件16可以设计成在过渡扭矩下仅经受大约25％的应变并且在峰值扭矩下仅经受大约30％的应变。
71.在所示的联轴器10的示例性实施例中，管状件16被结合在内构件12与外构件14之间。在管状件16被结合在内构件12与外构件14之间之后，将外构件14锻造到管状件16中，从而形成管状件组件86。在形成至少图10所示的螺旋弹簧组件88的示例性实施例中，将内螺旋弹簧26同心地插入(例如，沿外螺旋弹簧的纵向轴线插入)外螺旋弹簧24内，并且在内螺旋弹簧26已经插入外螺旋弹簧24之后，将螺旋弹簧保持件28定位在外、内螺旋弹簧24、26的每个相反端部82a、82b上。在形成至少图10所示的链轮组件90的示例性实施例中，将多个螺旋弹簧组件88插入链轮板18的螺旋弹簧凹部54中。在一些实施例中，螺旋弹簧组件88在插入之前被预压缩，以具有基本上对应于用于插入螺旋弹簧组件88的螺旋弹簧凹部54的长度l的最大长度。在一些实施例中，螺旋弹簧组件88在插入一个螺旋弹簧凹部54的过程中被压缩。
72.图11a至图11d示出了根据本文所示的示例性实施例的联轴器10的组装的各个阶段。在第一步骤中，如图11a所示，将止推轴承29安装到下壳体部分22中，大致同心地围绕孔68，并且大致围绕环69和形成在环中的凸起72。将止推轴承29安装在下壳体部分22内与止推轴承表面67接触的位置。在第二步骤中，如图11b所示，在安装止推轴承29之后，将链轮组件90安装在止推轴承29之上，大致同心地围绕下壳体部分22的环69和凸起72。在第三步骤中，如图11c所示，将管状件组件86联接至链轮组件90，使得管状件组件86的一部分(例如，内构件12)能够相对于链轮组件90并且具体地相对于链轮板18至少以一定程度转动，而管状件组件86的另一部分(例如，外构件14)与链轮组件具体地与链轮板刚性地附接(例如，以
便防止外构件与链轮组件具体地与链轮板之间的相对移动)。如本文公开的示例性实施例中所示，使用紧固件(例如，螺栓、铆钉等)将管状件组件86的外构件14刚性地联接至链轮板18，由此将管状件组件86固定在链轮组件90之上。可以使用适于将外构件14联接到链轮板18的任何类型的紧固件。在第四步骤中，如图11d所示，将上壳体部分20安装在下壳体部分22之上，使得链轮组件90和管状件组件86至少部分地被容纳在由上、下壳体部分20、22形成的壳体内。上壳体部分20被定位成至少部分地包围管状件组件86，使得管状件组件的至少一部分从形成在上壳体部分20中的孔58突出。在一些实施例中，内构件12被定位成从形成在上壳体部分20中的孔58突出、与孔58共面或凹入到孔58内。在上、下壳体部分20、22覆盖链轮组件90和管状件组件86定位(在该位置，上、下壳体部分20、22的凸缘66被定位成彼此相邻和/或邻接(例如，直接或间接接触))之后，在形成于上、下壳体部分20、22的凸缘66a、66b中的凹口62a、62b处，(例如，通过紧固件、点焊或任何合适的附接技术)将上、下壳体部分20、22彼此固定。在一些实施例中，除了本文别处讨论的用于将外构件14固定至链轮板18的紧固件之外或代替该紧固件，通过点焊技术，或通过任何其他合适的类型的附接方式，将管状件组件86固定至链轮。本文中对“步骤”的引用不应被解释为步骤的详尽列表，并且在本文公开的联轴器10的组装期间可以包括进一步的子步骤或附加步骤。
73.通过考虑本说明书或本文所公开的本发明的实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，前述说明书仅被认为是本发明的实例，本发明的真实范围由所附权利要求限定。