CN101094996A - 具有可调节气动支承元件的中心轴承组件 - Google Patents

Abstract

一种中心轴承组件具有用于吸收振动的可调节气动支承元件。该轴承组件包括轴承和支承轴承的支承元件组件。支承元件组件包括具有充有流体的内腔的囊(47)。设置支架(42)以支承所述支承元件组件以相对于其作枢转运动。设置系统(50)以控制囊的内腔内的流体压力的大小。所述系统包括多个传感器(51)，所述传感器产生代表多个操作状态的信号。控制器(52)响应于传感器信号并向压力调节装置产生信号，所述压力调节装置控制囊的内腔内的流体压力的大小。

Description

具有可调节气动支承元件的中心轴承组件

技术领域

本发明总体涉及用于旋转地支承轴的轴承。具体地，本发明涉及一种用于具有可调节气动支承元件的中心轴承组件的改进结构。

背景技术

传动系统广泛用于从源头产生动力并用于将所述动力从源头传递到从动机构。通常，源头产生旋转动力并且所述旋转动力从源头被传递到旋转从动机构。例如，在目前使用的大多数陆地车辆中，发动机/传动组件产生旋转动力，并且该旋转动力从发动机/传动组件的输出轴通过驱动轴组件被传递到车桥组件的输入轴以可旋转地驱动车辆的车轮。为此，常规的驱动轴组件包括中空圆柱形驱动轴管，其具有固定在其前和后端的一对终端接头，例如一对管轭。前端接头形成将发动机/传动组件的输出轴与驱动轴管的前端相连的前万向节的一部分。类似地，后端接头形成了将驱动轴管的后端与车桥组件的输入轴相连的后万向节的一部分。前万向节和后万向节提供了从发动机/传动组件的输出轴通过驱动轴管到车桥组件的输入轴的旋转驱动连接，同时允许在这三个轴的旋转轴线之间存在的一定量的角偏差。

在一些车辆中，分隔发动机/传动组件和车桥组件的距离相对较短。对于这些车辆，驱动轴组件可以由单个、相对较长的驱动轴管形成，该驱动轴管具有固定在其端部的第一终端接头和第二终端接头。然而，在其它车辆中，分隔发动机/传动组件和车桥组件的距离相对较长，从而使单个驱动轴管的使用变得不切实际。对于这些车辆，驱动轴组件可以由多个(通常两个)单独的、相对较短的驱动轴段构成。在诸如这样的复合驱动轴组件中，第一驱动轴段的第一端通过第一万向节与发动机/传动组件的输出轴相连，第一驱动轴段的第二端通过第二万向节与第二驱动轴段的第一端相连，并且第二驱动轴段的第二端通过第三万向节与车桥组件的输入轴相连。

由两个或多个单独的驱动轴段组成的复合驱动轴组件通常需要采用用于在使用过程中支承其中间部分进行旋转的结构。用于驱动轴组件的常规中间支承结构(通常被称为中心轴承组件)包括具有接合驱动轴段之一的内座圈以及支承内座圈以相对于其旋转的外座圈的环形轴承。环形轴承的外座圈支承在通常由相对弹性的材料例如橡胶制成的大体上环形的支承元件内。该弹性支承元件又支承在刚性支架内，所述刚性支架固定在设置于车辆上的支承表面上。因此，中心轴承组件的作用是支承驱动轴组件的中间部分以在使用过程中进行旋转。许多这种通常类型的中心轴承组件的结构在本领域已知。

弹性支承元件设置在中心轴承组件上以吸收驱动轴组件的振动并由此将通过驱动轴组件传递到车辆车架的所述振动的大小降至最小。然而，当所述驱动轴组件的振动发生的频率处于中心轴承组件上弹性支承元件的自然共振频率或其附近时，中心轴承组件不会按照要求有效地吸收所述驱动轴组件的振动。为了防止这种情况发生，已知的是使中心轴承组件上的弹性支承元件具有与驱动轴组件在车辆常规操作状态下产生的振动的频率不同的自然共振频率。然而，已经发现由驱动轴组件产生的振动的频率范围不仅会随着车辆类型而变化，而且在同一车辆变化的操作状态下也会变化。因此，需要提供一种其自然共振频率可以根据车辆的操作状态调节的中心轴承组件。

发明内容

本发明涉及一种具有可调节气动支承元件的中心轴承组件的改进结构。该轴承组件包括轴承和支承轴承的支承元件组件。支承元件组件包括具有充有流体的内腔的囊。设置支架，其支承所述支承元件组件以相对于其作枢转运动。设置系统以控制囊的内腔内的流体压力的大小。所述系统包括多个传感器，所述传感器产生代表多个操作状态的信号。控制器响应传感器信号并向压力调节装置产生信号，所述压力调节装置控制囊的内腔内的流体压力的大小。

通过参照附图阅读以下对优选实施方式的详细描述，本领域技术人员将会清楚地了解到本发明的多个目的和优点。

附图说明

图1是包括根据本发明的固定在支承表面上的中心轴承组件的传动系统的侧视图。

图2是图1所示的中心轴承组件的局部剖开的端视图。

图3是图1和2所示的中心轴承组件的局部剖开的侧视图。

图4是用于图1、2和3所示的中心轴承组件的控制系统的结构图。

具体实施方式

现在参照附图，图1示出了根据本发明总体由10表示的传动系统。所示的传动系统10大部分是本领域中常规的并且仅用于表示使用本发明的一种环境。因此，本发明的范围并不是要局限于用于图1所示的传动系统10的具体结构或者通用的传动系统。相反，将在下文清楚地了解到，本发明可以用于任何所需的环境以实现下文所述的目的。

所示车辆传动系统10适于从源头例如发动机/传动组件11向从动装置例如多个从动车轮(未示出)传递旋转动力。发动机/传动组件11是本领域中常规的并包括具有外部花键的输出轴(未示出)，该输出轴与总体由12表示的第一伸缩轭相连。第一伸缩轭12是本领域中常规的并包括具有光滑圆柱形外表面和带内部花键的内表面的端部13。第一伸缩轭12的端部13的具有内部花键的内表面以已知方式接合发动机/传动组件11的具有外部花键的输出轴。因此，第一伸缩轭12通过发动机/传动组件11的输出轴可旋转地驱动，但可以在一定程度上相对于其在轴向上自由移动。

第一伸缩轭12还包括形成总体由15表示的第一万向节组件的一部分的轭部14。第一万向节组件15也是本领域中常规的并包括以已知方式通过交叉件与第一伸缩轭12的轭部14相连的管轭16。管轭16例如通过焊接固定在第一驱动轴段17的第一端以与其一起旋转。第一万向节组件15因此在发动机/传动组件11的输出轴与第一驱动轴段17之间提供旋转驱动连接，同时允许它们之间存在一定量的角偏差。

第一驱动轴段17延伸穿过总体由20表示的中心轴承组件的第一实施方式并由其支承以进行旋转。下文将详细说明中心轴承组件第一实施方式的结构。中心轴承组件20的第一实施方式固定在支承表面22例如车辆的车架、底盘或车体一部分上。第一驱动轴段17具有第二端23，其在所示实施方式中相对于第一驱动轴段17的第一端直径减小，尽管这不是必须的。直径减小的端部23可以被形成为焊接在第一驱动轴段17的较大直径的第一端上的分离结构。在任何情况下，第一驱动轴段17的直径减小的第二端23的外表面的一部分都被形成为具有多个外部花键(未示出)。

总体由25表示的第二伸缩轭例如通过焊接连接在第一驱动轴段17的直径减小的第二端23上以与其一起旋转。第二伸缩轭25是本领域中常规的并包括具有带内部花键的内表面(未示出)的端部26。第二伸缩轭25的端部26的具有内部花键的内表面以已知方式接合第一驱动轴段17的第二端23的具有外部花键的部分。因此，第二伸缩轭25通过第一驱动轴段17可旋转地驱动，但可以在一定程度上相对于其在轴向上自由移动。

第二伸缩轭25还包括形成总体由30表示的第二万向节组件的一部分的轭部27。第二万向节组件30也是本领域中常规的并包括以已知方式通过交叉件与第二伸缩轭25的轭部27相连的管轭31。管轭31例如通过焊接固定在第二驱动轴段32的第一端以与其一起旋转。第二万向节组件30由此在第一驱动轴段17的第二端23与第二驱动轴段32的第一端之间提供旋转驱动连接，同时允许在它们之间存在一定量的角偏差。

第二驱动轴段32的第二端例如通过焊接固定在形成总体由34表示的第三万向节组件的一部分的管轭33上。第三万向节组件34也是本领域中常规的并包括总体由35表示的第三伸缩轭。第三伸缩轭35是本领域中已知的并包括以已知方式通过交叉件与管轭33相连的轭部36。第三伸缩轭35还包括具有光滑圆柱形外表面和带内部花键的内表面(未示出)的端部37。第三伸缩轭35的端部37的具有内部花键的内表面接合常规车桥组件38的具有外部花键的输入轴(未示出)，所述车桥组件以已知方式与车辆的多个从动车轮相连。因此，车桥组件38的输入轴由第二驱动轴段32可旋转地驱动，但可以在一定程度上相对于其在轴向上自由移动。

现在参照图2、3和4，详细示出了中心轴承组件20的第一实施方式的结构。如图所示，中心轴承组件20包括以任何常规方式例如通过多个螺纹紧固件(未示出)固定在支承表面上的安装支架41。所示的中心轴承组件20还包括固定在安装支架41并从其上延伸的一对支承支架42。在图3中最清楚地示出，所示的支承支架42大体上为L形，尽管这不是必须的。每个支承支架42具有从其中贯穿形成的开口42a，并且中空圆柱形轴套43布置在每个所述开口42a内。所示的轴套43压配在穿过支承支架42形成的相应开口42a内，尽管这不是必须的。优选地，也在图3中示出，两个支承支架开口42a相互同轴地对准。

中心轴承组件20还包括总体由45表示的支承元件组件，其支承在支承支架42上。所示的支承元件组件45包括具有设置在其上的一对耳轴46a的环形壳体46。壳体46和耳轴46a优选由相对坚固且刚性的材料或材料组，例如金属材料制成，尽管可以采用任何所需的材料或多种材料。所示的耳轴46a在设置于支承支架42上的轴套43内分别从壳体46的相对侧延伸。耳轴46a支承在轴套43内以作相对轴向运动。因此，壳体46支承在支承支架42上以相对于由于同轴对准的开口42a限定的轴线作枢转运动。如果需要，壳体46可以具有绕其延伸的一对凸缘46b以对其提供附加的强度和刚度。

中心轴承组件20还包括支承在壳体46内的环形囊47。所示的囊47的形状被构造成中空环形式，由此限定了内腔47a。囊47包括提供与内腔47a流体连通的流体端口47b。以下文详细所述的方式，流体端口47b可以用于使流体例如液体材料或气体材料进入或排出囊47的内腔47a。优选地，囊47由相对柔性的材料例如橡胶制成。然而，囊47可以被形成为具有任何所需形状并由任何所需材料制成。

最后，中心轴承组件20包括总体由48表示的环形轴承组件，其支承在囊47内。轴承组件48是本领域中常规的并被设置成可旋转地支承第一驱动轴段17。为此，轴承组件48包括支承在囊47上的外座圈52a、接合第一驱动轴段17的外表面的内座圈、以及布置在外座圈与内座圈之间的多个滚珠。因此，轴承组件48的内座圈并支承以相对于其内座圈旋转。这样，第一驱动轴段17通过中心轴承组件20支承以进行旋转。如果需要，轴承组件48可以包括大体上中空且圆柱形的传感器安装支架49，其布置在轴承组件48的外座圈与囊47之间。将在下文说明传感器安装支架49的作用。

通常传动系统10的驱动轴部分(包括第一万向节15、第一驱动轴段17、中心轴承组件20、第二万向节30、第二驱动轴段32以及第三万向节34中的一些或全部)在第一位置组装，随后被运送到第二位置以安装在车辆或其它装置上。当驱动轴组件安装在车辆上时，可以根据其上采用传动系统10的具体车辆或其它装置的具体要求预先调节中心轴承组件20的壳体46相对于支承支架22和安装支架21的角定向。如上所述，这是可能的，原因是中心轴承组件20的壳体46支承在支承支架42上以相对于由同轴对准的开口42a限定的轴线枢转运动。因此，为了使单个中心轴承组件的设计可以用于多个不同车辆，不必提供多个不同形状的安装支架。本发明的中心轴承组件20还可以允许在传动系统10的常规操作过程中发生第一驱动轴段17相对于支承表面22的一些相对角位移。

同时，在传动系统10的操作过程中，发动机/传动组件11在使用中通常产生各种扭转以及其它相对高频的振动。这些振动经常导致产生噪音，所述噪音会不合乎要求地被传递到支承表面22。弹性囊47设置在中心轴承组件20上以吸收至少一些所述振动，从而降低了通过中心轴承组件传递到支承表面22上的噪音量。由于囊47由柔性材料制成，并且进一步由于囊47的内腔47a充有流体，因此囊47起到了吸收至少一些所述振动的作用，否则所述振动将会通过中心轴承组件从第一驱动轴段17传递到支承表面22。

容纳在囊47的内腔47a内的流体压力的大小可以得到调节以改变中心轴承组件20的振动阻尼特性。优选地响应于传动系统10的操作状态的一个或多个中的改变或者采用传动系统10的车辆或其它装置的改变而执行所述变化。可以通过如上所述地使流体流入或流出囊47的内腔47a而使容纳在囊47的内腔47a内的流体压力的大小提高和降低。

图4是用于在传动系统10的操作过程中控制中心轴承组件20内的流体压力大小以调节其振动阻尼特性的总体由50表示的控制系统的框图。控制系统50包括多个传感器51，它们产生代表传动系统10的多个操作状态的相应信号。可以由传感器51监控的一些操作状态包括例如车辆速度、车辆加速度、驱动轴组件的旋转速度、第一驱动轴段17的角位移、中心轴承组件20的径向加速度、中心轴承组件20的轴向加速度、中心轴承组件20的径向位移以及中心组件20的轴向位移。尽管示出了三个这样的传感器51，但应该认识到可以设置任何所需数量的这种传感器51。传感器51中的一个可以直接设置在中心轴承组件20的传感器安装支架49上。其它传感器51可以设置在传动系统10的其它地方或者采用传动系统10的车辆或其它装置上。

来自传感器51的信号被输送到又与压力调节装置53相连的电子控制电路52内。电子控制电路52是本领域中常规的并用于代表任何类型的控制器，其响应来自传感器51的信号以控制压力调节装置53的操作。例如，电子控制电路52可以具体实施为常规的微处理器或类似的装置，其从传感器51接收输入信号并向压力调节装置53产生输出信号。压力调节装置53也是本领域中常规的并适于根据电子控制电路52产生的输出信号控制流体流入或流出囊47的内腔47a。例如，压力调节装置53可以具体实施为常规流体压缩机或泵，其可以在第一操作模式中促使流体流入囊47的内腔47a并在第二操作模式中促使流体流出囊47的内腔47a。这样，在传动系统10的操作过程中，中心轴承组件20内的流体压力的大小可以得到调节以改变其振动阻尼特性。如果需要，控制系统50可以包括允许操作者手动控制压力调节装置53的操作而无需采用传感器51或电子控制电路52的手动控制装置54。在任何情况下，控制系统50都可以在传动系统10的操作过程中控制中心轴承组件20内的流体压力的大小以调节其振动阻尼特性。

根据专利法的规定，已经通过最佳实施方式说明和示出了本发明的原理和操作方式。然而，必须认识到，在不脱离本发明精神或范围的前提下，可以通过具体说明和图示之外的方式实施本发明。

Claims (9)

1.一种轴承组件，包括：

轴承；

支承所述轴承的支承元件组件，所述支承元件组件包括具有充有流体的内腔的囊；以及

支架，该支架支承所述支承元件组件以相对于其作枢转运动。

2.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述支承元件组件包括支承所述囊的壳体，并且所述支架支承所述壳体以相对于其作枢转运动。

3.如权利要求2所述的轴承组件，其特征在于，所述支架包括一对支承支架，该对支承支架支承所述壳体以相对于其作枢转运动。

4.如权利要求3所述的轴承组件，其特征在于，所述壳体具有分别支承在所述一对支承支架上的一对耳轴。

5.如权利要求1所述的轴承组件，还包括用于控制所述囊的所述内腔内的流体压力的大小的系统。

6.如权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，所述系统包括传感器，该传感器产生代表所述轴承组件的操作状态的信号并响应于所述信号控制所述囊的所述内腔内的流体压力的大小。

7.如权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，所述系统包括多个传感器，所述传感器产生代表所述轴承组件的多个操作状态的多个信号并响应于所述信号控制所述囊的所述内腔内的流体压力的大小。

8.如权利要求6所述的轴承组件，其特征在于，所述系统包括接收来自所述传感器的所述信号并产生通向压力调节装置的信号的控制器，所述压力调节装置响应于来自所述控制器的所述信号控制所述囊的所述内腔内的流体压力的大小。

9.如权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，所述系统还包括产生通向所述压力调节装置的信号的手动控制装置，并且所述压力调节装置响应于来自所述手动控制装置的所述信号控制所述囊的所述内腔内的流体压力的大小。

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