CN102713325B - 等速万向节转矩阻尼器 - Google Patents

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Abstract

等速万向节包括具有内表面和外表面的外圈，内表面包括多个外球轨道。等速万向节也包括具有多个内球轨道的内圈，所述内球轨道与外球轨道相对应，球笼设置在外圈和内圈之间，多个球布置在球笼内、且与外球轨道和内球轨道相接触。阻尼组件与外圈相连接。

Description

等速万向节转矩阻尼器
技术领域
本发明涉及一种用于等速万向节的转矩阻尼组件。
背景技术
在动力传动系统中，通过旋转部件生成的转矩可能是不平滑或不平稳的，或者被驱动的部件不能平稳地对所述转矩作出反应。进一步地，传送转矩的部件可产生非平滑的或交变的转矩。这就导致贯穿整个系统而传送的转矩谐振。这种转矩谐振可导致不希望的情况，诸如尤其是传动系统碰撞声、噪音、振动和刺耳声。
发明内容
因而，就需要一种转矩阻尼器，其可以吸收这种贯穿整个系统而传送的转矩谐振，以及减小由系统所经历的传动系统碰撞声、噪音、振动和刺耳声的量。
附图说明
图1是示例性的车辆传动系统的示意图。
图2是图1示出的等速万向节的分解透视图。
图3是图2的阻尼组件的分解透视图。
图4是图2的阻尼组件的进一步分解透视图。
图5是图2的经装配的等速万向节的透视图。
图6是图2示出的等速万向节的可替代的截面图。
图7是图2示出的等速万向节的另一可替代的图示。
图8是图7的经装配的等速万向节的透视图。
图9是图8的9-9截面的局部剖视图。
具体实施方式
在下面描述示例性实施例。为了清楚起见，没有在此说明书中描述实际实施的所有特征。当然应当了解，在任何这种实际例解的开发中，必须作出多个特定实施方式的决定来实现开发者的特定目的，正如依照系统相关的和业务相关的约束，其将会从一种实施方式变成另一种实施方式。而且，将会了解，这种开发工作可以是复杂且费时的，但不过将会是具有本发明益处的本领域技术人员进行的日常工作。
图1图示出车辆(未示出)的传动系(driveline)20。传动系20包括与变速器(transmission)24相连接的发动机22，以及分动箱(transfer case)，或动力输出(power take off)单元26。动力输出单元26具有传动轴杆组件40，从此处延伸以将动力输出单元26连接至后差速器44。
传动系20包括多个等速万向节100。即使由于操纵转向，传动系结束以及悬架颠簸和回弹，车轮38或传动轴杆组件40具有变化的角度，则该等速万向节100仍将转矩传送至车轮38。
等速万向节100可以是任何公知的标准形式，如倒转三销式，十字槽接头，固定的球接头，固定的三销式接头，或双偏置式接头，所有这些公知的本领域术语用于不同种类的等速万向节。该等速万向节100允许在角度方面的定速传输，这些角度在汽车每天的驱动中在这些车辆的半轴和传动轴杆两者中得到。
传动系20代表一种全轮驱动车辆，然而应当注意到，本公开的等速万向节100的实施例也可以用于后轮驱动车辆，前轮驱动车辆，全轮驱动车辆以及四轮驱动车辆。
如图2所示，等速万向节100包括外圈102(与内驱动元件相连接，将要在下面进行描述)、内圈110、球笼(ball cage)120、多个球130、以及阻尼组件140(将要在下面进行更加详细描述)。外圈102被构造成大致圆柱中空的圈以及包括贯穿过其的大致圆周形孔104。孔104被构造成用以接收球笼120和内圈110。绕着外圈102的外表面103的整个外周上设置至少一个圆周通道106。圆周通道106允许选择性地将启动盖(boot cover)107附接到外圈102。外圈102进一步包括位于外圈102的内表面109上的多个外球轨道108。外圈102可基本上由钢材制成，作为外圈102必须能够承受等速万向节100的高的速度、温度和接触压力。其他合适的材料也可以用于外圈102，诸如其它金属、硬陶瓷、塑料或复合材料。
内圈110被构造成一种具有实体截面的大致环形的圈。内圈110可包括内孔112，在内孔112的内表面上具有多个花键。内圈110也可包括端轴114，在端轴114的内表面或外表面上具有多个花键。端轴114或内孔112可被用于将内圈110连接至传动系20的传动轴杆。内圈110的外表面116包括多个内球轨道117，其与外圈102的外球轨道108相对应。
球笼120也被包括在等速万向节100中。球笼120被构造成一种大致环形的中空圈，包括外表面122、内表面124以及贯穿其用于接收内圈110的孔126。球笼120也包括通过球笼120的外表面122和内表面124的多个孔口128。孔口128的数量与外球轨道108和内球轨道117的数量相对应。布置多个球130，从而每个球130位于球笼120的孔口128之一中，在外球轨道108之一中，并且在内球轨道117之一中。
在一个实施例中，如图2-4所示，阻尼组件140包括外驱动元件150、内驱动元件170以及阻尼构件190。外驱动元件150被构造成一种大致环形的圈，且包括具有孔154的顶部152，所述孔贯穿其而形成用于接收外圈102。顶部152包括顶表面155和底表面156(最佳地如图4所示)，以及大致环形的壁158，该壁由从顶部152延伸的外壁表面159和内壁表面160所限定。在其上设置，或与其一体地设置，顶部152的底表面156和环形壁158的内壁表面160具有多个间隔开的齿162。顶部152包括：多个安装孔164，每个安装孔穿过顶部152的顶表面155和底表面156；以及齿162之一。安装孔164可穿过一些或所有齿162。安装孔164被构造成用以接收安装元件166。外驱动元件150可由金属制成，尽管可使用任何适用的材料。
内驱动元件170被构造成一种大致环形的圈，且包括底部172，底部172具有贯穿通过其的孔173。内驱动元件170可由金属制成。底部172包括顶表面174和底表面175、以及从顶表面174延伸的多个凸起176。底部172包括多个狭长的孔178，一个孔用于外驱动元件150的每个安装孔164。狭长孔178被构造成比安装孔164更宽。内驱动元件170通过安装元件166而与外驱动元件150相连接，安装元件166穿过狭长孔178和安装孔164。安装元件166也用来安装等速万向节100在传动系20的位置，诸如安装到变速器24或车轮38。外圈102与内驱动元件170相连接，诸如通绕孔173而焊接外圈102以提供从外圈102至内驱动元件170的转矩的引导线。内驱动元件170可由金属制成，尽管可使用任何合适的材料。
阻尼组件140也包括阻尼构件190。如图3-4所示，阻尼构件190包括通过阻尼构件连接器194而连接在一起的多个阻尼元件192。阻尼构件190由高密度橡胶材料制成，诸如天然橡胶(乳胶)，或合成橡胶，包括但不限于合成天然橡胶(IR)，氢化丁腈橡胶(HNBR)，丁腈橡胶(NBR)，氯丁橡胶(CR)，以及硅橡胶(MQ，VMQ，PMQ，FMQ)，然而可用任何合适的材料。所述高密度橡胶材料可包括填充材料以刚化/硬化所述高密度橡胶材料或增塑剂以使所述高密度材料变软/软化。所述高密度材料可基于阻尼组件140可经历的操作情况而进行选择。阻尼构件190包括至少一个阻尼元件192与内驱动元件170的每个凸起176相对应。可替代地，阻尼构件190可包括不相互连接的多个离散的阻尼元件192。阻尼元件192不局限于图3-4中所图示的阻尼元件192的构造，因为可以使用任何可合适构造的阻尼元件192。
如图3所示，阻尼元件192包括阻尼孔196，贯穿过该孔接收了凸起176。阻尼构件190被布置在内驱动元件170上，从而使得每个阻尼元件192通过阻尼孔196接收内驱动元件170的凸起176之一。当凸起176通过阻尼元件192的阻尼孔196而被接收时，阻尼构件192的一部分搁置于凸起176的任一侧上。可替代地，阻尼元件192可被布设在每个凸起176的任一侧上。
阻尼组件140可进一步包括附接到内驱动元件170的盖198以覆盖住孔173。
装配好的等速万向节100如图5所示。外圈102接收了内圈110、球130以及球笼120，外圈102与内驱动元件170相连接。阻尼构件190被安装在内驱动元件170上，而且内驱动元件170和外驱动元件150通过安装元件166而连接在一起。在这种方式下，外圈102、内圈110、球130和球笼120被包含于阻尼组件140中。另外，阻尼构件190被集成到等速万向节100的后部内。这就使得等速万向节100的轮廓最小化。
安装元件166防止内驱动元件170和外驱动元件150相互分离。然而，因为狭长孔178比安装孔164更宽，所以允许了在内驱动元件170和外驱动元件150之间的相对旋转。当内驱动元件170被连接至外驱动元件150时，外驱动元件150的齿162被布设在相邻阻尼元件192之间，从而使得齿162被夹在相邻阻尼元件192之间。
由传动系20的运行产生的转矩谐振通过传动系20而被传送，包括通过等速万向节100。传动系20运行期间所产生的转矩谐振会使车辆、以及车上人员经受噪音、振动和刺耳声。在传动系20的运行期间，内驱动元件170和外驱动元件150可相对彼此经历旋转。当在内驱动元件170和外驱动元件150之间发生相对旋转时，齿162受压迫以与阻尼元件192接触，这将阻尼元件192置于压缩载荷之下。当阻尼元件192布设在凸起176的两侧之上时，齿162将会被迫使以与阻尼元件192接触，而与在内驱动元件170和外驱动元件150之间的相对旋转的方向无关。
当由齿162受到压缩载荷时，阻尼元件192在转矩方向上是顺应性的(compliant)，发生变形并且吸收通过等速万向节100所传送的部分转矩谐振。因而，阻尼元件192的变形能够阻尼或衰减通过传送系20所传送的旋转转矩，这就减小了由车辆所经历的传动系统的噪音、振动、刺耳声和碰撞声。
图6是可选择的用于等速万向节200的阻尼组件240的图示。出于空间考虑，其实际上不可直接地将外圈202连接至阻尼组件240内的内驱动元件270。在该附图中，外圈202被布设置成与阻尼组件240相邻。分隔件280可用于将外圈202连接至内驱动元件270。分隔件280被构造布置成大致圆柱中空管，其具有第一端282和第二端284。分隔件280与内驱动元件270相连接，诸如通过将分隔件280的第二端284焊接至内驱动元件270的内部(该内部形成了孔273)。分隔件280的第一端282可具有的直径小于分隔件280的第二端284的直径，该第一端282与外圈202相连接，诸如通过将第一端282焊接至外圈202。外圈202通过分隔件280与内驱动元件270的这种连接提供一种直接路径，通过该路径则驱动转矩从外圈202传送至内驱动元件270，即使外圈202不直接地与内驱动元件270或外驱动元件250相连接。
在另一个实施例中，如图7-9所示，用于等速万向节300的阻尼组件340包括壳体构件350，其在功能上代替之前图2-6中的先前实施例的外驱动元件和外圈。壳体构件350大致为圆柱形，具有第一端352和第二端354。外圈355与壳体构件350的第一端352集成为一体的，并且被构造成用于接收内圈310，球笼320和球330。多个外球轨道308位于壳体构件350的第一端352的内表面353上。第一端352也包括底表面360。
壳体构件350的第二端354是大致中空的，且具有外壁356和内壁358。多个间隔开的齿362被布设于壳体构件350的第二端354的内壁358以及第一端352的底表面360上、或与之集成为一体。壳体构件350的第二端354充当等速万向节300的外驱动元件。环形凸脊364形成在壳体构件350的第二端354的外壁356上，且绕第二端354而周向地延伸。
内驱动元件370被构造成一种大致环形盘，且包括顶表面374和底表面375。顶表面374包括多个凸起376，其与邻近顶表面374中心的另一个相连、并且朝顶表面374的外边缘而放射。顶表面374进一步包括靠近顶表面374外边缘处的环形壁378，其具有绕顶表面374而周向地延伸的内面380和外面382。环形壁378的内面380包括环形凹槽384。环形凹槽384被构造成用于接收壳体构件350的第二端354的环形凸脊364。阻尼元件392被布设在每个凸起376的任一侧上。内驱动元件370还包括沿内驱动元件370的外边缘的多个孔390。孔390被构造成用于接收安装元件(未示出)从而使得内驱动元件370可被安装在传动系20内。
经装配的图7的等速万向节如图8和9中所示。内圈310、球笼320和球330被插入壳体构件350的第一端352内。阻尼元件392关于内驱动元件370的凸起376的任一侧而布设。然后壳体构件350通过匹配壳体构件350的环形凸脊364和内驱动元件370的圆周通道384而被安装于内驱动元件370内。环形凸脊364与环形凹槽384的匹配防止了壳体构件350从内驱动元件370分离，且允许在壳体构件350与内驱动元件370之间的一些相对旋转。当壳体构件350被安装于内驱动元件370时，齿362被设置在相邻阻尼元件392之间。安装元件(未示出)可被插入穿过内驱动元件370的孔390以安装等速万向节300。进一步地，本领域技术人员将会认识到，还存在其它技术用于附接壳体构件350到内驱动元件370，而且环形凸脊364和环形凹槽384的使用仅仅是一个例解性实例。其他连接技术如使用卡扣等等也是由本发明所设想到的。
在传动系20的运行期间，内驱动元件370和壳体构件350可经历相对于彼此的旋转。当在内驱动元件370和壳体构件350之间发生相对旋转时，齿362被迫使成与相邻的阻尼元件392的接触，将阻尼元件392置于压缩载荷之下。当受到这种压缩载荷时，阻尼元件392发生变形，且吸收通过等速万向节300所传送的部分的转矩谐振。因而，阻尼元件392的变形能阻尼或衰减通过传送系20所传送的旋转转矩，这就减小了车辆所经历的传动系统的噪音、振动、刺耳声和碰撞声。
阻尼元件392由高密度橡胶材料制成，诸如天然橡胶(乳胶)，或合成橡胶，包括但不限于合成天然橡胶(IR)，氢化丁腈橡胶(HNBR)，丁腈橡胶(NBR)，氯丁橡胶(CR)，以及硅橡胶(MQ，VMQ，PMQ，FMQ)，尽管可使用任何合适的材料。所述高密度橡胶材料可包括填充材料以刚化/强化所述高密度橡胶材料或增塑剂以使所述高密度材料变软/软化。所述高密度材料可基于阻尼组件340可经历的操作情况而进行选择。
尽管上述实施例示出了等速万向节中阻尼组件的使用，但这种阻尼组件可用于任何形式的万向连接。
已参考前述实施例具体示出且描述了本发明，其仅仅是用于执行本发明的最佳形式的描述。本领域技术人员应当理解，在本文中对本发明实施例所做出的各种变形也应用在实践本发明中，而不偏离下列权利要求所限定的本发明的范围和精神。意图在于，下列权利要求限定了本发明的范围而且其方法和装置也落入这些权利要求的范围内从而其等效形式也被覆盖。本发明的描述应当理解为包括所有在此描述的新颖的和非显而易见的元件的组合，而且在本申请或接下来的应用中可提出权利要求为这些元件的任何新颖的和非显而易见的组合。而且，前述实施例为示例性的，并且没有单独的特征或元件对于在本申请中或接下来的应用中所主张保护的所有可能的组合而言是本质性的。

Claims (27)

1.一种等速万向节包括：
具有内表面和外表面的外圈，所述内表面包括多个外球轨道；
具有多个内球轨道的内圈，所述内球轨道与外球轨道相对应；
设置在外圈和内圈之间的球笼；
布置在球笼内的多个球，且其与外球轨道和内球轨道相接触；以及
与外圈相连接的阻尼组件，所述阻尼组件包括外驱动元件、内驱动元件和阻尼构件，外驱动元件具有多个齿和多个安装孔，内驱动元件具有多个凸起和与凸起间隔开的多个孔，在组件中阻尼构件布置在每个相邻的齿和凸起之间，外驱动元件和内驱动元件通过穿过安装孔和孔的安装元件连接到一起，其中内驱动元件的孔比外驱动元件的安装孔更宽，使得内驱动元件和外驱动元件在等速万向节使用期间相对彼此转动。
2. 根据权利要求1的等速万向节，其中：
外驱动元件构造成大致环形的圈，限定贯穿其中的孔，外驱动元件具有包括顶表面和底表面的顶部，和大致环形的壁从顶部延伸，齿设置在顶部的底表面上；
内驱动元件构造成大致环形的圈，限定贯穿其中的孔，内驱动元件具有包括顶表面和底表面的底部，凸起从内驱动元件的顶表面延伸的，其中内驱动元件连接至外圈；以及
阻尼构件设置在内驱动元件的顶表面上。
3. 根据权利要求2的等速万向节，其中所述阻尼构件由高密度橡胶材料制成。
4. 根据权利要求2的等速万向节，其中所述阻尼构件包括多个阻尼元件。
5. 根据权利要求4的等速万向节，其中阻尼元件关于从内驱动元件延伸的凸起而布置，从而使得所述凸起设置在阻尼元件之间。
6. 根据权利要求4的等速万向节，其中多个阻尼元件是离散的阻尼元件。
7. 根据权利要求4的等速万向节，其中多个阻尼元件通过阻尼元件连接器而连接在一起。
8. 根据权利要求4的等速万向节，其中外驱动元件的齿设置在相邻的阻尼元件之间。
9. 根据权利要求2的等速万向节，其中外驱动元件的顶部包括贯穿过其而形成的所述安装孔，而且内驱动元件的底部包括所述多个孔。
10. 根据权利要求2的等速万向节，其中阻尼组件进一步包括具有第一端和第二端的分隔件，分隔件的第一端连接至外圈，且分隔件的第二端连接至内驱动元件。
11. 一种等速万向节，包括：
具有内表面和外表面的外圈，所述内表面包括多个外球轨道；
具有多个内球轨道的内圈，所述内球轨道与外球轨道相对应；
设置在外圈和内圈之间的球笼；
布置在球笼内的多个球，且其与外球轨道和内球轨道相接触；以及
与外圈相连接的阻尼组件；
其中阻尼组件包括：
具有第一端和第二端的壳体构件，外圈与壳体构件的第一端集成为一体，壳体构件的第二端具有外壁、内壁和第一端的底表面，壳体构件的第二端包括多个设置在底表面上的齿；
内驱动元件设置成大致环形盘，内驱动元件具有顶表面和底表面，内驱动元件包括多个从内驱动元件的顶表面延伸的凸起，其中内驱动元件与壳体构件相连接；以及
多个阻尼元件关于从内驱动元件延伸的凸起而设置，其中壳体构件的齿设置在相邻的阻尼元件之间。
12. 根据权利要求11的等速万向节，其中所述壳体构件包括关于壳体构件的第二端的外壁而周向地设置的环形凸脊。
13. 根据权利要求12的等速万向节，其中内驱动元件包括具有内面和外面的环形壁，其关于内驱动元件的顶表面而周向地延伸，环形壁的内面包括环形凹槽，其构造成与环形凸脊相接合。
14. 根据权利要求11的等速万向节，其中所述阻尼元件由高密度橡胶材料制成。
15. 阻尼组件包括：
外驱动元件，其构造成大致环形的圈，限定贯穿过其中的孔，外驱动元件具有包括顶表面和底表面的顶部，和大致环形的壁从顶部延伸，外驱动元件包括多个设置在顶部的底表面上的齿，外驱动元件具有多个安装孔；
内驱动元件，其构造大成致环形的圈，限定贯穿过其中的孔，内驱动元件具有包括顶表面和底表面的底部，内驱动元件包括多个从内驱动元件的顶表面延伸的凸起，内驱动元件具有与凸起间隔开的多个孔，内驱动元件通过穿过安装孔和孔的安装元件连接至外驱动元件；以及
设置在内驱动元件的顶表面上且位于每个相邻齿和凸起之间的阻尼构件，其中内驱动元件的孔的宽度大于外驱动元件的安装孔的宽度，使得内驱动元件和外驱动元件在等速万向节使用期间相对彼此转动。
16. 根据权利要求15的阻尼组件，其中等速万向节包括接纳于外驱动元件孔和内驱动元件孔中的且与阻尼组件相连接的外圈。
17. 根据权利要求15的阻尼组件，其中所述阻尼构件由高密度橡胶材料制成。
18. 根据权利要求15的阻尼组件，其中所述阻尼构件包括多个阻尼元件。
19. 根据权利要求18的阻尼组件，其中阻尼元件关于从内驱动元件延伸的凸起而布置，从而使得所述凸起设置在阻尼元件之间。
20. 根据权利要求18的阻尼组件，其中多个阻尼元件是离散的阻尼元件。
21. 根据权利要求18的阻尼组件，其中多个阻尼元件通过阻尼元件连接器而连接在一起。
22. 根据权利要求18的阻尼组件，其中外驱动元件的齿设置在相邻的阻尼元件之间。
23. 根据权利要求16的阻尼组件，其中阻尼组件进一步包括具有第一端和第二端的分隔件，分隔件的第一端连接至外圈、且分隔件的第二端连接至内驱动元件。
24. 阻尼组件包括：
具有第一端和第二端的壳体构件，壳体构件的第一端包括与壳体构件集成一体的外圈，壳体构件的第二端具有外壁、内壁和第一端的底表面，壳体构件的第二端包括多个设置在底表面上的齿；
内驱动元件布置成大致环形盘，内驱动元件具有顶表面和底表面，内驱动元件包括多个从内驱动元件的顶表面延伸的凸起，其中内驱动元件连接至壳体构件；以及
关于从内驱动元件延伸的凸起而布置的多个阻尼元件，其中壳体构件的齿布置在相邻阻尼元件之间。
25. 根据权利要求24的阻尼组件，其中壳体构件包括关于壳体构件的第二端的外壁而周向地设置的环形凸脊。
26. 根据权利要求25的阻尼组件，其中内驱动元件包括具有内面和外面的环形壁，其关于内驱动元件的顶表面而周向地延伸，环形壁的内面包括环形凹槽，其布置成与环形凸脊相接合。
27. 根据权利要求24的阻尼组件，其中阻尼元件由高密度橡胶材料制成。
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