CN103291835A - 非均匀轴对称传动系/轮轴减震器 - Google Patents

Abstract

本发明提出以了一种非均匀轴对称减震器装置，其包含第一部分，该第一部分从法兰突出部的外表面径向向外延伸，并且该第一部分与法兰突出部隔开并与法兰突出部同心。此外，减震器装置的第二部分具有被耦连到第一部分的外表面的内表面和从第一部分径向向外延伸的非均匀外表面。因而，提供了一种轻质量的减震器，其允许六个自由度的谐振抑制。

Description

非均匀轴对称传动系/轮轴减震器

技术领域

本发明涉及轻质量的、非均匀轴对称减震器，其被布置在机动车辆的差动齿轮箱和驱动轴之间以减少噪声和振动。

背景技术

抑制机动车辆车舱中类似悲鸣的噪声的减震器有时被装备在车辆的差动齿轮箱和驱动轴之间。然而，这些减震器通常是重的、均匀轴对称的减震器，其仅仅提供与相关部件经历的扭矩有关的谐振抑制。由于这种类型的减震器将相当多的质量增加给车辆，所以这种类型的减震器价格昂贵并且降低燃料经济。

发明内容

发明人已认识到上述方案的的问题以便减少类似悲鸣的噪声并提供至少部分解决上述问题的系统。在一个实施例中，非均匀轴对称减震器装置包含第一部分，该第一部分从法兰突出部的外表面径向向外延伸，该第一部分与法兰突出部隔开并与法兰突出部同中心；以及第二部分，该第二部分具有被连接到第一部分外表面的均匀内表面和从第一部分径向向外延伸的非均匀外表面。此外，第二部分的外表面包括等厚的第一和第二厚区段，该第一和第二厚区段沿径向方向被第一和第二薄区段彼此隔开，薄区段的厚度小于厚区段。

以此方式，本公开的减震器的非均匀结构导致重量小于均匀轴对称减震器装置的减震器，这是因为较薄区段以少于较厚区段的材料形成。此外，较厚或较薄区段可以由比它们的较厚或较薄相对物更轻的材料组成，从而允许进一步的质量减轻。材料使用的这种减少和导致的减震器重量的减小允许较低的生产成本和提高的燃料经济性。另外，本公开可以提供若干优点。例如，调整减震器的非均匀特征允许减震器被调谐以提供六个自由度的谐振性能，包括扭转、弯曲和平移。

在另一个实施例中，轮轴系统包含轮轴，该轮轴连接地耦连到两个车轮；驱动轴，该驱动轴包含从驱动轴径向向外延伸的伴随法兰；差动齿轮箱，该差动齿轮箱被耦连到轮轴和驱动轴；以及非均匀轴对称轮轴减震器，该减震器被布置在差动齿轮箱和驱动轴的伴随法兰之间。

在另一个实施例中，轮轴减震器包含第一部分和第二部分，第一部分从法兰突出部的外表面径向向外延伸，第二部分具有被耦连到第一部分外表面的内表面和从法兰突出部径向向外延伸的非均匀外表面。

在另一个实施例中，轮轴减震器第二部分的内表面是均匀的，并且第二部分的外表面包括等厚的第一和第二厚区段，该第一和第二厚区段沿径向方向被具有较小厚度的两个薄区段彼此隔开。

在另一个实施例中，较小厚度的两个薄区段具有彼此相等的厚度，并且被布置成使得第一薄区段沿第一径向方向被布置在第一厚区段和第二厚区段之间，而第二薄区段沿与第一径向方向相反的第二径向方向被布置在第一厚区段和第二厚区段之间。

在另一个实施例中，厚和薄区段中的每个均具有与彼此相等的宽度，使得每个区段均占据等量的轮轴减震器第二部分内圆周。

在另一个实施例中，轮轴减震器第一部分由橡胶组成，而轮轴减震器的第二部分由钢组成。

在另一个实施例中，第二部分包括第一厚度环和两个延长部，两个延长部在适当的位置被耦连到环且围绕环沿两个径向方向彼此均匀地隔开，该延长部具有彼此相等的厚度。

在另一个实施例中，轮轴减震器第一部分由橡胶组成，而第二部分的延长部由与第二部分的环不同的材料组成。

在另一个实施例中，被布置在驱动轴法兰上的非均匀轴对称轮轴减震器包含：第一均匀环形形状部分，该第一均匀环形形状部分由弹性材料组成、与绕法兰的突出部隔开并被布置为同心地围绕法兰的突出部；第二非均匀部分，该第二非均匀部分包括具有围绕第一均匀环形形状部分的外圆周分布的交替厚度的区段。

在另一个实施例中，交替厚度的区段进一步包含第一厚区段、第二厚度区段、第一薄区段和第二薄区段，其中第一和第二厚区段均被形成为在面向法兰突出部的第二部分内表面与背向法兰突出部的第二部分外表面之间具有的距离大于各第一和第二薄区段。

在另一个实施例中，交替厚度的区段围绕第一均匀环形形状部分的外圆周均匀分布。

在另一个实施例中，第二非均匀部分是一个一体单元并由钢组成。

当单独或结合附图参照以下具体实施方式时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。

应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围通过所附权利要求唯一地确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出机动车辆中动力传动系统的框图。

图2示出具有非均匀轴对称减震器的图1的动力传动系统的后轮轴组件和传动系。

图3示出图2的非均匀轴对称减震器的立体图。

图4示出图2的非均匀轴对称减震器的图3的替代立体图。

图5示出图2的非均匀轴对称减震器的减震器圈部分的实施例的详细立体图。

图6示出图2的非均匀轴对称减震器的减震器圈部分的实施例的详细立体图。

图7是与替代的轴对称减震器相比的图2的非均匀轴对称减震器的车辆测试数据的图形表示。

具体实施方式

减震器可以控制机动车辆传动系上的振动。然而，如上所述，解决多于一个自由度的振动和移动是挑战性的，并且通常扭转是减震器补偿的单个运动。本公开解决这样的问题以及其它问题，并提供允许六个自由度的可调谐振阻尼的非均匀轴对称减震器，以便通过减少噪声、振动和不舒适性来提高传动系性能。

转向图1，车辆的动力传动系统实施例被示出。具体地，内燃发动机10被示为经由曲轴11被耦连到变速器12。在这个示例中，自动变速器或手动变速器可以被使用。变速器12可以包含带有多个可选离散齿轮比的电控变速器。变速器12也可以包含各种其它档位，诸如例如主减速器比（未示出）。变速器12也通过驱动轴14被耦连到差动齿轮箱16。变速器12的输出可以因此经由驱动轴14传输给差动齿轮箱16。差动齿轮箱16经由轮轴18被连接到车轮20，轮轴18被连接地耦连到两个车轮20。轮胎（未示出）被附接到车轮20并且使得车辆（未示出）接合道路21。

尽管上述发动机和动力传动系统是可以使用的一个示例，但是各种其它动力传动系统可以被使用。具体地，此处所描述的系统和方法可以在具有产生扭矩的动力传动系统（其中噪声、振动和舒适性会是问题）的任何轮式车辆中使用。

继续图2，轮轴组件和传动系，例如具有在图1中示出的动力传动系统的机动车辆的后轮轴，被示为以本公开的非均匀轴对称减震器2为特征。车轮20经由轮轴18连接并由差动齿轮箱16和驱动轴14驱动。差动齿轮箱16被布置成使得其垂直于轮轴18并利用从驱动轴14接收的动力来驱动轮轴18。非均匀轴对称减震器22被布置在差动齿轮箱16和驱动轴14之间，以便在差动齿轮箱系统和轮轴传动系之间提供谐振阻尼。包含伴随法兰壁24a和伴随法兰突出部24b的伴随法兰24可以被附接到驱动轴14以便提供在驱动轴14和差动齿轮箱16之间的耦连。伴随法兰突出部24b可以包含指向差动齿轮箱16的轴，同时伴随法兰壁24a从驱动轴14径向延伸出并具有指向变速器12的前面和指向差动齿轮箱16的后面。减震器22具有非均匀外表面，其特征在于多个区段相对于彼此具有不同厚度。在所描述的实施例中个，术语“厚度”指的是外大圆与内小圆的半径的差值，其限定减震器22的各区段的总的环形特性和环形形状。以此方式，厚度描述了沿远离减震器22中心的方向向外延伸的材料量。以参考字母a所指示的虚线表示减震器22的较薄区段，参考图3-6将在下面更加详细地描述，并且以参考编号26所指示的虚线表示减震器22的内部部分，参考图3-6也将在下面更加详细地描述。

非均匀轴对称减震器22在图3-6（其被近似比例地绘制）中被更详细地示出。图3和图4提供被放置在伴随法兰24上的减震器22的立体图。正如所示，减震器22包含绕法兰突出部24b径向延伸的内部部分26，使得减震器22与法兰突出部24b隔开并且减震器22被布置为同心地围绕法兰突出部24b。内部部分26是大体均匀环状的，并且可以由诸如橡胶的弹性材料组成。内部部分26的外表面可以被耦连到减震器22的外减震器圈27的内表面。在这个实施例中，术语“外表面”指的是大体环状结构、均匀或非均匀的表面，且该表面垂直于伴随法兰壁24a的面并且被布置为比内表面更加远离法兰突出部24b。同样地，术语“内表面”指的是与外表面相反的表面。减震器圈27的内表面可以是均匀的、围绕内部部分26径向延伸。内部部分26可以相对于减震器圈27朝向伴随法兰壁24a凹进，从而产生减震器圈交搭部/重叠部（overlap）31。减震器圈27也可以包含第一厚区段28和第二薄区段29，两者一起产生减震器圈27的非均匀的外表面。如此处所使用，与薄区段29相比，厚区段28是较厚的。具体地，第二厚薄区段29可以相对于厚区段28被修剪，从而产生围绕减震器圈27的圆周和内部部分26的外圆周分布的交替厚度的区域。换句话说，厚区段28可以被形成为在减震器圈27的内表面（面向法兰突出部24b）与减震器圈27的外表面（背向法兰突出部24b）之间具有的距离比每个薄区段29的更大。

例如，交替的厚区段和薄区段28、29可以导致在图3和图4中描述的并在图5中分开的有凹口的减震器圈27。区段28和29的交替厚度产生非均匀的外表面，该非均匀的外表面包含从法兰突出部24b径向向外突出的多个面。第一厚区段28具有厚外表面28a，该厚外表面28a沿第一圆弧延伸，由具有与从轴线32到外表面28a的距离相等的半径的外圆来限定该第一圆弧。围绕轴线32逆时针前进（其中该轴线32经过减震器22的中心，沿一个方向继续经过驱动轴14的中心并且沿相反的方向经过差动齿轮箱16的中心），厚区段外表面28a的圆弧在与径向厚区段外表面28a垂直相交的平面上终止，因此产生矩形面30a。面30a通过造成减震器环27的外表面不再围绕厚区段的圆弧前进而是朝轴线32的中心向内凹进而有助于减震器环27的非均匀性。。面30a从厚区段外表面28向轴线32延伸至薄区段外表面29a。围绕轴线32继续逆时针前进，薄区段外表面29a沿由内圆限定的第二圆弧展开，该内圆与外圆是同心并且具有与从轴线32到外表面29a的距离相等的半径。

薄区段外表面29a由第二切口面30b终止，该第二切口面30b沿垂直于薄区段外表面29a的平面定位并从薄区段外表面29a向上延伸至第二厚区段外表面28a。上述模式重复一次，从而导致总的减震器圈外表面，该减震器圈外表面包含顺序围绕轴线32的第一厚区段外表面28a、第一面30a、第一薄区段外表面29a、第一面30b、第二厚区段外表面28a、第二面30a、第二薄区段外表面29a和第二面30b，其中所述第二面30b被定位在第一厚区段外表面28a的起始边缘。

图5和图6提供在减震器22的两个实施例中使用的减震器圈的细节图。在图5中示出的第一实施例中，两个薄区段29可以沿圈27的圆周由两个厚区段28彼此均匀地隔开，使得每个厚区段28均与两个薄区段29相邻。在另一个实施例中，薄区段29可以彼此不均匀地隔开，使得一个薄区段29和/或一个厚区段28沿围绕圈27延伸的圆周距离小于相应另一薄区段29和/或厚区段28的圆周距离。厚区段28可以具有彼此相等的厚度，并且薄区段29可以具有彼此相等的厚度。这样的非均匀轴对称配置导致使用更少的材料，并且因此导致成本和重量降低并且提高燃料经济性。

减震器圈27的结构通过参考圈27的整体环状形状可以被进一步被解释。如在图5中所示，薄区段29可以被视为薄环的区段，该薄环具有与薄区段29相等的厚度。然后，厚环可以被视为被耦连到薄环并沿远离伴随法兰突出部24b的方向从薄环向外延伸，该厚环具有与薄区段29和厚区段28之间的差值相等的厚度。以此方式，通过围绕圈27在交替位置从区段移除厚环以产生厚和薄区段28、29来形成减震器圈27。例如，如果减震器圈27的整体环状结构被分成等尺寸的四份以产生圈27的四个扇形体，则厚和薄区段28、29可以被布置成使得它们各占据一个扇形体。这样，厚和薄区段28、29中的每个均具有彼此相等的宽度，使得每个区段均占据轮轴减震器22的减震器圈27的相同量的内圆周。然而，请注意，厚和薄区段28、29的位置和尺寸可以被调整以便针对期望的性能来调谐减震器。

减震器圈27可以是由一个实心材料（诸如钢）件形成的一体单元，或可以是复合元件。可以通过将两个延长部中的每个熔合到均匀环的单独区段而形成复合圈27。均匀环可以具有与薄区段29相等的厚度，并且熔合的延长部形成具有与厚区段28相等厚度的较厚区段。该延长部可以由与均匀环相同的材料组成，或可以由与均匀环不同的材料组成。在一个示例中，该延长部可以由一种金属成分组成，而均匀环可以由具有不同密度的第二成分组成，从而允许减震器22的重量减小。

可替代地，复合减震器圈27可以被配置成使得圈27以四等份形式被组装，以产生包含两个不同厚度的相邻扇形体的环状结构。这样，通过将第一薄区段29熔合到第一厚区段28、将第一厚区段28熔合到第二薄区段29、将第二薄区段29熔合到第二厚区段28并最终将第二厚区段28熔合到第一薄区段29而形成圈27。所述区段可以被熔合成使得熔合的区段的内表面（即被耦连到减震器圈27的内部部分26的表面）是均匀的，并且熔合的区段的外表面是非均匀的。换句话说，所述区段的内表面彼此对齐，然而所述区段的外表面可以被布置为更远离（在厚区段28的情况下）或更靠近（在薄区段29的情况下）法兰突出部24b。

减震器圈27的配置允许在弯曲、扭转和平移上调谐六个自由度的谐振性能。这些自由度包括沿x（轴向）、y（径向）、z（径向）、Θx（扭转）、Θy（弯曲）和Θz（弯曲）方向的运动。减震器圈27的厚和薄区段28、29产生非圆柱形状，其允许针对每个旋转轴线限定不同的转动惯量。因此，通过提供具有多个不同厚度且因此具有多个不同质量的区段，能够针对具体的谐振抑制性能水平通过调整减震器22的总厚度以及区段28、29的厚度和位置来调谐减震器圈27。通过抑制这些相应的谐振，源于轮轴传动系和差动齿轮箱16的耦连的车舱内部类似悲鸣的噪声可以被显著减少。

图6示出轮轴减震器22的减震器圈127的示例构造。圈127依然可以提供围绕减震器22的外表面变化的厚度，同时通过表现为更易于制造的形状而降低制造成本。圈127包括两个厚区段128，两个厚区段128隔开两个薄区段129。薄区段129不具有均匀的厚度，并且通过如下方式形成，即沿与厚区段129相等厚度的厚环的割线修剪减震器圈127以使得从厚环移除圆弧段而形成每个薄区段129。

图7是与替代构造有关的轮轴减震器22的性能的图形表示。通过在整个发动机转速范围内用安装在车辆轮轴上的不同轮轴减震器探测被加权的舱内类似悲鸣的噪声来测得性能。线72表示具有均匀外表面的第一均匀轴对称减震器的性能。线74表示具有均匀外表面和小于第一轴对称减震器的宽度的第二均匀轴对称减震器的性能。线70表示本公开的轮轴减震器22的性能。如所示，轮轴减震器22在测试的发动机转速范围上尤其是在1800rpm的目标转速下平均产生较低的最大噪声。在这个转速，轮轴减震器22性能优于第一和第二均匀轴对称减震器大约5dB（A）。

应理解，此处所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括此处所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括纳入一个或更多个这样的元件，既不必也不排除两个或更多个这样的元件。在这个或相关的申请中，通过修改本权利要求或提出新权利要求，所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围宽、窄、相同或不同，均被认为包含在本发明的主题内。

Claims (10)

1.一种非均匀轴对称减震器装置，包含：

第一部分，所述第一部分从法兰突出部的外表面径向向外延伸，所述第一部分与所述法兰突出部隔开并与所述法兰突出部同心；以及

第二部分，所述第二部分具有被耦连到所述第一部分的外表面的内表面和从所述第一部分径向向外延伸的非均匀外表面。

2.根据权利要求1所述的减震器装置，其中所述第二部分的所述内表面是均匀的，并且所述第二部分的所述外表面包括等厚的第一和第二厚区段，所述第一和第二厚区段沿径向方向被第一和第二薄区段彼此隔开，所述薄区段的厚度小于所述厚区段。

3.根据权利要求2所述的减震器装置，其中所述第一和第二薄区段在厚度上彼此相等并且被布置为使得所述第一薄区段沿第一径向方向被布置在所述第一厚区段和所述第二厚区段之间，而所述第二薄区段沿与所述第一径向方向相反的第二径向方向被布置在所述第一厚区段和所述第二厚区段之间。

4.根据权利要求2所述的减震器装置，其中所述厚和薄区段中的每个均具有彼此相等的宽度，使得每个区段均占据所述减震器的所述第二部分的圆周的四分之一。

5.根据权利要求1所述的减震器装置，其中所述减震器装置的所述第一部分由橡胶组成，并且所述减震器装置的所述第二部分由钢组成。

6.根据权利要求1所述的减震器装置，其中所述第二部分包含第一厚度环和两个延长部，所述两个延长部在围绕所述环沿两个径向方向彼此相等地隔开的位置被耦连到所述环，所述延长部具有彼此相等的厚度。

7.根据权利要求6所述的减震器装置，其中所述减震器装置的所述第一部分由橡胶组成，而所述第二部分的所述延长部由与所述第二部分的所述环不同的材料组成。

8.根据权利要求1所述的减震器装置，其中所述减震器被布置在轮轴差动齿轮与驱动轴之间。

9.一种轮轴系统，包含：

轮轴，所述轮轴被连接地耦连到两个车轮；

驱动轴，所述驱动轴包含从所述驱动轴径向向外延伸的伴随法兰；

差动齿轮箱，所述差动齿轮箱被耦连到所述轮轴和驱动轴；以及

非均匀轴对称轮轴减震器，所述非均匀轴对称轮轴减震器被布置在所述差动齿轮箱与所述驱动轴的所述伴随法兰之间。

10.根据权利要求9所述的轮轴系统，其中所述轮轴减震器包含第一部分和第二部分，所述第一部分从所述伴随法兰突出部的外表面径向向外延伸，所述第二部分具有被耦连到所述第一部分的外表面的内表面和从所述法兰突出部径向向外延伸的非均匀外表面。

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