CN101476612A - 一种用于主减速器的扭转减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于主减速器的扭转减振器，属于汽车制造技术领域。减振器基体为管状结构，减振器基体的前端为一法兰盘，法兰盘上设有法兰连接孔，减振器基体的内孔为台阶孔，台阶孔小径一端内设有花键，减振器基体的外侧前后各有一轴向限制板，橡胶层置于前后两个轴向限制板之间。固定外环套在橡胶层和前后两个轴向限制板的外侧。第一质量环和第二质量环由里向外包裹在橡胶层内。本发明减振器通过调节减振器内质量环的形状和数量、橡胶的参数等，抑制多个频率下的扭转振动峰值；代替主减速器输入轴的轴端法兰盘或类似结构，连接传动轴输出端的万向节和主减速器输入轴，进行动力的传递，对车辆结构的改动很小，便于安装使用。

Description

一种用于主减速器的扭转减振器

技术领域

本发明涉及一种用于主减速器的扭转减振器，特别是用于降低前置后驱独立悬架型车辆的传动系扭转振动，属于汽车制造技术领域。

背景技术

一般针对汽车动力传动系统扭振的研究是在汽车研发过程中，作为汽车设计的一个环节进行考虑。对于发动机前置、后轮驱动、采用独立悬架结构的车辆来说，发动机的动力通过传动轴传递到车的后部，由于动力传递距离较长，传递过程中产生扭振的概率增加；而后独立悬架结构导致车辆后桥主减速器是直接连接到车身上，这样动力传动系统的扭振也就直接传递到汽车的车身上，严重影响车辆平顺性，产生较大的车内噪声。

现在已有一些汽车动力传动系统扭转振动的研究和改善措施，其重点是在发动机端或传动轴上采用扭转减振器来降低扭转振动，如德国哈瑟&佛雷格有限公司和日本东海橡胶工业株式会社的专利都是针对这两个位置的扭转振动情况进行改善(CN 101069029A；CN 1139186A)，朱卓选等曾对在传动轴上安装减振圈以降低传动轴的扭转振动进行了一些研究(上海汽车，p14-16，2003.7)，但其设计的减振圈比较简单，对扭转振动的改善效果不大，无法抑制减振圈其他方向的运动对动力传动系统的不利影响，且安装困难，不便进行实际应用。对于前置后驱后独立悬架型车辆而言，其动力传动系统的扭转振动有很大的一部分是通过主减速器的连接传递到车身上，因此仅降低发动机附近的扭转振动和驱动轴的扭转振动是不够的，要对主减速器位置的扭转振动情况加以改善，以降低动力传动系统扭转振动对车辆的影响。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于主减速器的扭转减振器，使该减振器代替主减速器输入轴的轴端法兰盘，安装在主减速器上，改善主减速器的扭转振动情况，通过调整减振器的质量环对多个频率的扭转振动进行改善，并抑制减振器的其他方向的运动对动力传动系统的不利影响，降低传动系传到车身上的不平衡力，以改善车辆平顺性，降低车内噪声。

本发明提出的用于主减速器的扭转减振器，包括减振器基体、橡胶层、第一质量环、第二质量环和固定外环；所述的减振器基体为管状结构，减振器基体的前端为一法兰盘，法兰盘上设有法兰连接孔，减振器基体的内孔为台阶孔，台阶孔小径一端内设有花键，减振器基体的外侧前后各有一轴向限制板，所述的橡胶层置于前后两个轴向限制板之间，所述的固定外环套在橡胶层和前后两个轴向限制板的外侧，所述的第一质量环和第二质量环由里向外包裹在橡胶层内。

本发明提出的用于主减速器的扭转减振器，其优点是：

1、本发明的扭转减振器，可以降低前置后驱后独立悬架结构车辆主减速器位置的扭转振动，通过调节减振器内质量环的形状和数量以及橡胶的参数可以抑制多个频率下的扭转振动峰值，改善车辆动力传动系统的扭振情况。

2、本发明的扭转减振器，可以对减振器的其他方向的运动进行抑制，如径向窜动、轴向移动等，降低这些运动对动力传动系统的不利影响，提高减振器的减振效果。

3、本发明扭转减振器，可以代替主减速器输入轴的轴端法兰盘或类似结构，连接传动轴输出端的万向节和主减速器输入轴，进行动力的传递，对车辆结构的改动很小，便于安装使用。

附图说明

图1是本发明提出的用于主减速器的扭转减振器的结构示意图。

图2是图1所示减振器的侧视图。

图3是本发明减振器使用时的连接状态示意图。

图4是减振器旋转运动原理示意图。

图—图3中，1是减振器基体，2是橡胶层，3是第一质量环，4是第二质量环，5是固定外环，6是法兰连接孔，7是法兰盘，8是轴向限制板，9是花键，10是万向节法兰盘，11是万向节法兰连接孔，12是万向节，13是传动轴输出端，14是轴端紧固螺母，15是主减速器输入轴，16是主减速器端盖，17是油封环，18是推力轴承垫片，19是轴推力轴承，20是主减速器壳体。图3中，A是传动轴部分，B是本发明的减振器，C是主减速器部分。

具体实施方式

本发明提出的用于主减速器的扭转减振器，其结构如图1和图2所示，包括减振器基体1、橡胶层2、第一质量环3、第二质量环4和固定外环5。减振器基体1为管状结构，减振器基体的前端为法兰盘7，法兰盘7上设有法兰连接孔6，减振器基体1的内孔为台阶孔，台阶孔小径一端内设有花键9，减振器基体1的外侧前后各有一轴向限制板8。橡胶层2置于前后两个轴向限制板8之间，固定外环5套在橡胶层2和前后两个轴向限制板8的外侧。第一质量环3和第二质量环4由里向外包裹在橡胶层内。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示为本发明的一个最佳实施例，此实施例中用来减振的质量环有两个，可以降低两个不同频率下的扭转振动峰值，当需要降低多个频率下的扭转振动峰值时，可以增加质量环的数量，通过调整质量环形状和橡胶参数达到降低多个频率下扭转振动峰值的目的。

减振器基体1为一铁质结构，用来固定橡胶层2、质量环3、4和固定外环5。减振器基体1连接传动轴A和主减速器B，如图3所示，并将传动轴A输出的扭矩传递到主减速器B的输入轴上。

如图1所示，减振器基体1为管状结构，前端为一法兰盘7，法兰盘上有4个法兰连接孔6，用来和传动轴A输出端万向节12上的法兰盘10相连接。减振器基体1的内孔为台阶孔，用来安装固定主减速器输入轴，台阶孔大径一端用来安装轴端固定螺母14，台阶孔小径一端内有花键9，与主减速器输入轴上的花键相啮合，将扭矩传递到主减速器输入轴上。减振器基体1外侧前后各有一橡胶限制板8，用来限制橡胶层2和质量环3、4的轴向运动，两个橡胶限制板8及限制板间的减振器基体1外侧部分与橡胶层2硫化在一起，保证橡胶层2与减振器基体1固定在一起。

橡胶层2是主要的弹性支撑件，通过其变形产生的内摩擦消耗动力传动系统的扭转振动能量。橡胶层2通过硫化作用固定在减振器基体1上，第一质量环3和第二质量环4被包裹在橡胶层2内，随橡胶层2一起旋转。第一质量环3和第二质量环4为铁质圆环，用来降低动力传动系统的扭转振动峰值，均包裹在橡胶层2内，与橡胶硫化在一起。固定外环5为一铁质圆环，用来限制橡胶层2和质量环3、4的径向运动，与减振器基体1和橡胶层2为过盈配合，两端通过点焊与减振器基体1固定在一起，固定外环上可加装平衡片以保证减振器的动平衡性能。

减振器在车辆上的连接方式如图3所示，本发明减振器部分B的前端与传动轴部分A的输出端相连接，减振器部分B的后端与主减速器部分C输入端相连接。动力传动系统的扭矩从传动轴经万向节传递到减振器上，再由减振器的内花键9传递到主减速器输入轴的花键上，将动力传递到主减速器。由于万向节12的转向作用，本发明减振器受到的弯矩很小，主要承受扭矩和一定的轴向推力。

本发明减振器与传动轴输出端的连接如图3中A和B的连接方式所示。传动轴输出端13连接着万向节12，在万向节后端的万向节法兰盘10上有4个万向节法兰连接孔11，万向节法兰盘10与减振器基体1前端的法兰盘7相配合。万向节法兰连接孔11和减振器的法兰连接孔6在相同位置，且直径相同，利用螺栓将万向节法兰盘10和减振器的法兰盘7连接到一起。其动力传输是由传动轴输出端13将扭矩传递到万向节12，通过两个法兰的连接螺栓将扭矩从万向节12传递到减振器基体1上的法兰盘7上，从而将动力系统的扭矩传递到减振器。

本发明减振器与主减速器的连接如图3中B和C的连接方式所示。主减速器输入轴15插入减振器基体1的内孔中，其外花键和减振器基体1的花键9相啮合，从减振器基体1的内孔前端利用轴端紧固螺母14将主减速器输入轴15固定在减振器基体1的内孔中。主减速器端盖13前端顶在减振器基体1后部，后端罩在主减速器壳体20前部，防止尘土进入主减速器，主减速器的油封环17卡在减振器基体1后端外径上，阻止主减速器内部的润滑油泄漏。减振器基体1后端顶在主减速器内部的推力轴承垫片18前侧，其后侧为推力轴承19的内环，推力轴承19的外环卡在主减速器壳体20内。从传动轴传到减振器基体1的扭矩通过花键9的啮合作用传递到主减速器输入轴15上，将动力输入到主减速器。减振器所受到的轴向推力通过减振器基体1、推力轴承垫片18、推力轴承19传到主减速器壳体20上，限制减振器基体1向后的轴向运动，减振器受到的轴向拉力通过减振器基体1、轴端紧固螺母14传递到主减速器输入轴15上，再通过主减速器内部的推力轴承传递到主减速器壳体20上，限制减振器基体1向前的轴向运动。减振器所承受的弯矩则通过减振器基体1传递到主减速器输入轴15，再通过主减速器内部的推力轴承传递到主减速器的壳体20上。

下面结合图4说明本发明减振器的工作原理：由于橡胶层2和质量环3、4的轴向运动和径向运动都被减振器基体1和固定外环5限制住，因此在工作状态中这两个方向的运动可以忽略不计，建立减振器的切向运动即旋转运动模型，由于减振器基体1为铁质件，弹性变形很小，可不考虑其变形，图中J0表示减振器基体1的转动惯量，J1表示第一质量环3的转动惯量，J2表示第二质量环4的转动惯量，K1表示减振器基体1和第一质量环3之间橡胶的扭转刚度，K2表示第一质量环和第二质量环之间橡胶的扭转刚度，C1表示减振器基体1和第一质量环3之间橡胶的阻尼，C2表示第一质量环3和第二质量环4之间橡胶的阻尼，T1表示传动轴的输出转矩，T2表示主减速器的输入转矩，θ0为减振器基体1的转角，θ1为第一质量环3的转角，θ2为第二质量环4的转角。因此系统承受的扭矩可表示为

$T_1=J_0{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_0+J_1{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_1+J_2{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}}_2+K_1({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_0)+K_2({\mathrm{\θ}}_2-{\mathrm{\θ}}_1)+C_1{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_1+C_2{\stackrel{\·}{\mathrm{\θ}}}_2+T_2---\left(1\right)$

式中

为相应转角的扭转角速度，

为扭转角加速度。

减振器在工作时，减振器基体1绕其轴线转动，带动硫化在基体1外侧的橡胶层2转动，橡胶层2在转动时受到硫化在其中的质量环3、4的阻碍，产生切向变形，变形产生的弹性力带动质量环3、4转动，因此减振器基体1会受到橡胶层2的反向弹性力，也就在减振器基体1上施加了一个反向的扭矩，当减振器发生扭转振动时会受到此反向扭矩的作用，阻碍转速的突变，降低扭转振动的幅值。两个质量环3、4和橡胶层2组成的转动惯量-扭转弹簧-阻尼系统的固有频率为f1和f2，因此减振器对这两个频率下的扭转振动抑制作用最为明显，当f1和f2与动力传动系统的扭转振动固有频率相同时就能有效的降低动力传动系统的扭转振动峰值，特别是降低主减速器的扭转振动情况。

当质量环3、4由于其他方向的运动出现轴向和径向运动时会压缩轴向和径向的橡胶层2，由于橡胶层2轴向硫化在轴向限制板8上，径向硫化在减振器基体1上，且径向外侧被固定外环5所包围，因此橡胶层2的轴向和径向变形都较小，质量环3、4在这两个方向的运动也都较小，对动力传动系统的不利影响也较小。

Claims (1)

1、一种用于主减速器的扭转减振器，其特征在于该减振器包括减振器基体、橡胶层、第一质量环、第二质量环和固定外环；所述的减振器基体为管状结构，减振器基体的前端为一法兰盘，法兰盘上设有法兰连接孔，减振器基体的内孔为台阶孔，台阶孔小径一端内设有花键，减振器基体的外侧前后各有一轴向限制板，所述的橡胶层置于前后两个轴向限制板之间，所述的固定外环套在橡胶层和前后两个轴向限制板的外侧，所述的第一质量环和第二质量环由里向外包裹在橡胶层内。

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