CN101417611B - 车辆动力系统中的扭转扰动解耦 - Google Patents

车辆动力系统中的扭转扰动解耦 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆动力系统中的扭转扰动解耦，具体公开一种用于机动车辆动力传动系统的解耦器总成，包括：解耦器、可驱动地连接至变速器输出轴并包括将所述输入固定至解耦器的第一连接的输入、可驱动地连接至最终驱动轴随后至车辆的车轮并包括将所述输出固定至解耦器的第二连接的输出，以及在所述输入和输出之间提供弯曲连续性的支撑，所述支撑允许所述输入相对于所述输出绕轴线旋转，解耦器、所述第一连接和所述第二连接对该旋转提供阻力。本发明提供的解耦器总成为扭矩引起的扰动提供了有效、稳健的解决方案。

Description

车辆动力系统中的扭转扰动解耦
【技术领域】
本发明总体上涉及一种机动车辆动力系统，尤其涉及用于车辆动力系统的扭转解耦部件的装置。
【背景技术】
使用在汽车、SUVs和卡车中的动力装置倾向于产生主要具有脉冲特性的扭转扰动，其降低了客户所感知的噪声、振动和粗糙性(NVH)品质，包括金属声、撞击声、卡嗒声、粗糙度的瞬时现象和包括齿轮高频噪声(whine)、低频噪音(moan)、轰鸣声(growl)的稳态扰动。车辆动力系统的耐用性会受到这些扰动不利影响，这些扰动的来源为发动机和变速器。
此外，包括驱动轴和轮轴的车辆动力传动系统具有固有的扭转共振模式，其倾向于与这些扰动共振或者与变速装置内相应的扭转模式相一致。这个模式上的对应导致轮轴和变速器齿轮噪声的显著放大。
业界广泛地使用一些类型的减震器以将这种扭转激励力的负面效应减到最小。其性能限于由质量和阻尼造成的窄的调谐频率范围和降幅。此外，其复杂性、额外的重量和成本不尽如人意。
其他的方案使用弹性联轴器替代典型的万向节(U-joints)或等速万向节(CVjoints)。然而，这些联轴器易于严重损害实心梁轴应用要求的动力传动系统弯曲特性和极大地限制实心梁轴应用要求的动力传动系统角度能力，从而导致危害到NVH品质和包括临界速度的耐用性。
【发明内容】
一种用于机动车辆动力传动系统的解耦器总成，包括：解耦器、可驱动地连接至变速器输出轴并包括将所述输入固定至解耦器的第一连接的输入、可驱动地连接至车辆的车轮并包括将所述输出固定至解耦器的第二连接的输出，以及在所述输入和输出之间提供弯曲连续性的支撑，所述支撑允许所述输入相对于所述输出绕轴线旋转，解耦器、所述第一连接和所述第二连接对该旋转提供阻力。
扭转解耦器有效地减小或消除了来自瞬时事件和稳态事件的NVH问题。所述装置在扭转地将动力传动系统与动力装置解耦的同时可维持动力系统弯曲特性和驱动轴的角度大小的完整性。
所述弹性解耦器为扭矩引起的扰动提供了有效、稳健的解决方案其带有较低的重量损失、精确针对需要消除的扭转振动特性，而不会影响至所有其他所需的设计特性。
根据本发明的另一方面，用于机动车辆传动系统的解耦器总成包含解耦器、输入、定位器、凸缘延伸部、以及支撑。凸缘延伸部支撑在定位器上用于相对于定位器绕轴线旋转，其安装到输入和定位器作为一个整体用于弯曲置换，包括将凸缘延伸部安装到解耦器的第一连接；定位器包括将定位器安装到解耦器的第二连接；支撑在凸缘延伸部和定位器之间提供弯曲连续性，支撑允许输入相对于定位器绕轴线旋转；解耦器、第一连接和第二连接对旋转提供阻力。
根据本发明的又一方面，解耦器总成包含解耦器、第一装配件、第二装配件、第一螺栓以及第二螺栓。解耦器成型有绕轴线按角度隔开的第一轴孔和绕轴线按角度隔开的第二轴孔，解耦器提供绕轴线的第一弯曲刚度；第一装配件成型有与第一孔对齐的第三孔；第二装配件成型有与第二孔对齐的第四孔，第一装配件和第二装配件在第一装配件和第二装配件之间提供绕轴线的第二弯曲刚度，其基本上大于由解耦器提供的第一弯曲刚度；第一螺栓通过第一孔和第三孔使第一装配件和解耦器互相连接，第二螺栓通过第二孔和第四孔使第二装配件与解耦器互相连接。
优选实施例的应用范围从下面详细描述、权利要求和图示中会变得更显而易见。应该理解，尽管指示了本发明优选实施例，所述描述和具体例子仅为了说明而给出。对于本领域技术人员来说对描述的实施例和例子的多种改变和修改是显而易见的。
本发明在结合附图参考下列描述将更加易于理解。
【附图说明】
图1为包括扭转解耦器总成的机动车辆动力系统的侧面示意图。
图2为用于图1中所示的动力系统上的解耦器总成的第一实施例的横截面侧视图。
图3为图2中所示的解耦器总成的立体图。
图4为用于图1中所示的动力系统上的解耦器总成的第二实施例的横截面侧视图。
图5为用于图4中所示解耦器总成的配件的立体图。
图6为用于图4中所示解耦器总成的第二配件的立体图。
图7为用于图4中所示解耦器总成的第二实施例的配件的立体图。
【具体实施方式】
图1中的动力系统10包括发动机12、可驱动地连接至发动机的变速器14、变速器输出轴16和输出凸缘18、解耦器20、具有凸缘24的第一万向节22、驱动轴26、具有凸缘30的第二万向节28、以及将动力差动地传输至半轴34(其横向延伸至车辆车轮)轮间差速器32。
输出轴16和输出凸缘18一体化成型或互相连接以使它们在结构上作为一个单元运行。凸缘24固定于万向节22，这样它们在结构上作为一个单元运行。
解耦器20在变速器输出轴16与万向节22之间提供不受影响的综合刚度的弯曲连续性、轴向力连续性和横向力连续性，但不提供扭转连续性。由在变速器输出轴16和万向节22之间的解耦器20提供的轴向力连续性由向量36、37表示。由在变速器输出轴16和万向节22之间的解耦器20提供的横向力连续性由向量38、39表示。由在变速器输出轴16和万向节22之间的解耦器20提供的弯曲连续性分别由向量40、41表示。但是由向量42表示的扭转扰动不能在任一方向上传过解耦器20。而来自输出轴16的额定动力扭矩(DC扭矩)完全传输过解耦器20至驱动轴接头22。
图2和3中说明了具有参照图1描述的期望的结构功能的解耦器总成50。变速器输出轴16为所述解耦器总成50的输入。凸缘18成型有一系列螺纹孔52，其绕轴线54按角度分隔且与形成在凸缘延伸部58的孔56对齐。螺栓60安装至每个孔56内，且螺栓60的螺纹与孔52内刻出的螺纹相结合，从而在凸缘延伸部58和变速器输出轴16与其凸缘18之间没有提供弯曲、横向力或轴向力连续性。
弹性盘解耦器62没有固定至输出轴16上。弹性解耦器62，优选地由弹性橡胶或弹性合成材料形成，其成型有绕轴线54按角度隔开且与形成在凸缘延伸部58内的孔66对齐的一系列孔64。定位于孔64内的圆柱间隔物或套筒68均邻接凸缘延伸部58的轴面70。安装至每个孔66和每个套筒68内的联接螺栓72通过螺母74结合，从而在弹性解耦器62和凸缘延伸部58之间实质上不提供弯曲、横向力或轴向力连续性。
解耦器62也成型有绕轴54按角度分隔且与形成在定位器80内的孔78对齐的一系列孔76。定位于孔76内的圆柱间隔物或套筒82均邻接定位器80的轴面84。安装至每个孔78和每个套筒82内的联接螺栓86通过螺母88结合。
凸缘延伸部58通过轴承92被支撑在定位器80的圆柱轴颈90上，这样凸缘延伸部可自由地绕轴线54旋转，要不是由弹性解耦器62提供的最小扭转阻力、由螺栓72提供在凸缘延伸部58和解耦器62之间的连接以及由螺栓86提供在解耦器62和定位器80之间的连接的话。
在驱动轴26前端的万向节22固定至装配件94上，所述装配件94成型有与形成在定位器80内的螺纹孔98对齐的孔96。带有装配件94的节轭通过安装在孔96内并与螺纹孔98的螺纹结合的螺栓100连接至定位器80。
在运转中，绕与轴线54垂直的任何轴线的弯曲度通过扭转解耦器50在输出轴16和装配件94之间传输并由凸缘延伸部58、轴承92和圆柱轴颈90运载。在输出轴16和装配件94之间的弹性低扭转刚度载荷路径由弹性解耦器62、由螺栓72提供的在凸缘延伸部58和解耦器62之间的连接、以及由螺栓86提供的在解耦器62和定位器80之间的连接来提供。
在图4至图7中说明了具有参照图1所描述的期望的结构功能的第二实施例，解耦器110。装配件112包括形成有系列螺栓孔116的凸缘114，所述系列孔绕轴线54按角度隔开并通过其可将输出轴16固定至装配件112。装配件112包括绕轴线54按角度隔开并成型有孔120的三个毂118。肩部122提供了面向解耦器盘124的表面，所述解耦器盘优选地由弹性橡胶或弹性合成材料形成并且其成型有绕轴线54按角度分隔且与孔120对齐的一系列孔126。安装在孔126内的螺栓128与孔120内的螺纹结合并将解耦器盘124和装配件112互相固定。装配件112包括同轴于轴线54的圆柱轴颈130。
第二装配件132包括成型有系列螺栓孔136的凸缘134，所述系列孔绕轴线54按角度隔开并通过其可将装配件94或万向节22固定至装配件132。装配件132包括绕轴线54按角度隔开并成型有孔140的三个毂138。肩部142提供了面向解耦器盘124的表面，所述解耦器盘优选地成型有绕轴线54按角度隔开且与孔140对齐的一系列孔144。安装在孔144内的螺栓146与孔140内的螺纹结合并将解耦器盘124和装配件132互相固定。
装配件132包括与轴线54同轴并环绕轴颈130的圆柱轴颈148。滚柱轴承或滚针轴承位于轴颈130和148之间的环状空间内。
在运转中，绕与轴线54垂直的任何轴线的弯曲度通过扭转解耦器132在输出轴16和装配件94或万向节22之间传输。用于传输弯曲度和横向力的载荷路径由交叠的轴颈130、148提供。在输出轴16和装配件94之间的高弹性低扭转刚度载荷路径由弹性解耦器124、由螺栓128提供的在装配件112和解耦器124之间的连接、以及由螺栓146提供的在解耦器124和装配件132之间的连接来提供。
每个解耦器总成50、110可安装在车辆动力传动系统内的任何接口处，但是优选地定位于变速器至驱动轴的接口处。每个解耦器50、110通过提供弯曲刚度连续性维持动力系统弯矩激励导致的低振幅。解耦器总成50、110通过具有低扭转刚度的独立弹性扭转弹簧绕过扭矩扰动激励。解耦器50、110将振动的动力系统/驱动轴扭转模式从振动的发动机/变速器扭转模式解耦，保持万向节提供必要角度能力并防止扭转解耦器过度弯曲，以及降低稳态和瞬时事件谐波的扭转振幅。
解耦器总成50、110可包括弹性解耦器62、124，其可为如显示在图中的弹性橡胶圆形联轴器，或以环形方式设置的压缩工作的橡胶盘，或以环形方式设置的金属弹簧。
优选地输出轴16、凸缘18、凸缘延伸部58、定位器80、装配件94和凸缘114、134由具有弹性系数范围为每平方英寸15.0×106-30.0×106磅的金属成型。
弹性解耦器62大小设计为可容纳在特定应用中的驱动轴至变速器接口标准环形凸缘外径。内径大小设计为可容纳带有标准轴承的转接器导向套。橡胶的硬度计范围为50至60，厚度范围为15至30毫米。当如图2和4所示组装时，取决于动力系统的额定传输扭矩和扭矩扰动的频率范围，对其扭转刚度可接受的范围为每度100至4500磅。
依据专利法的规定，已经描述了优选实施例。然而，应该注意的是除了具体说明的和描述的还可实行替代实施例。

Claims (3)

1.一种用于机动车辆动力传动系统的解耦器总成，包括：
输入，其包括将所述输入固定至所述解耦器的第一连接；
所述解耦器，其为成型有绕轴线按角度隔开的第一轴向孔和第二轴向孔的解耦器盘；
连接至所述输入的凸缘延伸部，所述凸缘延伸部通过轴承支撑在定位器的圆柱轴颈上以便围绕所述轴线旋转，且包括第一轴颈和与所述第一孔轴向对齐的第三孔；
所述定位器连接至所述解耦器，且包括所述圆柱轴颈和与所述第二孔轴向对齐的第四孔，所述轴承位于所述第一轴颈和所述圆柱轴颈之间的环状空间内；
第一螺栓，所述第一螺栓轴向延伸经过所述输入，通过所述第一孔和所述第三孔通过所述延伸部和所述解耦器且连接所述延伸部和所述解耦器；以及
第二螺栓，所述第二螺栓轴向延伸经过所述输入，通过所述第二孔和所述第四孔通过所述定位器和所述解耦器且连接所述定位器和所述解耦器；以及
输出，其包括：
将所述输出固定至所述解耦器的第二连接；及
支撑，其在所述输入和输出之间提供绕轴线的第二弯曲刚度，所述第二弯曲刚度基本上大于在所述输入和输出之间由所述解耦器提供的第一弯曲刚度，所述支撑允许所述输入相对于所述输出绕轴线旋转，除非有由所述解耦器、所述第一连接和所述第二连接提供至该旋转的阻力。
2.如权利要求1所述的解耦器总成，其中：
所述输入和输出由具有弹性系数范围为每平方英寸15.0×106-30.0×106磅的金属成型；及
所述解耦器由具有硬度计范围为50-65的弹性橡胶和具有剪切弹性系数为每平方英寸0.1×106-0.3×106磅的合成材料中的一个成型。
3.如权利要求1所述的解耦器总成，其中：
所述输入可驱动地连接至变速器输出轴；及
所述输出通过最终驱动轴可驱动地连接至所述车辆的车轮。
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