CN104554267A - 用于车辆的驱动轴的减震器 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的驱动轴的减震器，其安装到用于将发动机的扭矩传递到从动轮的驱动轴的预先确定的位置，所述减震器可以包括双金属或对应于双金属的金属构件；以及中空体，所述中空体由橡胶材料模制以包围双金属或金属构件。

Description

用于车辆的驱动轴的减震器
技术领域
本发明涉及用于车辆的驱动轴的减震器。更具体地，本发明涉及用于车辆的驱动轴的减震器，其具有一种结构，通过该结构，固有频率随温度而改变，从而衰减在整个频率范围内的振动。
背景技术
通常，安装在车辆中的驱动轴，为用于将发动机的扭矩传递到从动轮的组件，包括具有预先确定的长度的轴和用于与从动轮连接的等速万向节。
外围组件，比如发动机、变速器、车轮和悬架放置在驱动轴附近，使得外围组件的振动对驱动轴造成影响。
因此，当设计驱动轴时，避免变速器、发动机、车轮和悬架的固有频率是基础。
当驱动轴被以高速旋转(也即，被以高速驱动)时，由于根据驱动轴的旋转的另外的振动，驱动轴与外围组件共振，使得产生轰鸣声。因此，为了避免共振现象以去除轰鸣声，将动力减震器安装到驱动轴。
下文中，将参考图1详细描述动力减震器的功能。
驱动轴1可以相对于变速器分成左部LH和右部RH。由于驱动轴1相对于变速器的差速器朝向一侧倾斜，因此驱动轴的右部RH的长度比驱动轴的左部的长度相对较长，并且由于弯曲现象而使得固有振动的频带调整到低频带。
当车辆的驱动速度增加时，频带增加。当驱动轴的右部的固有频率等于车辆的频率(例如，4缸：发动机C2频率)时，发生共振现象以产生轰鸣声。
因此，已经研发了中空轴，并且中空轴用于增加驱动轴的右部的固有频率，使得制造过程复杂并且增加成本。因此，在大多数车辆中，动力减震器2安装在驱动轴上以改善噪声、振动与颠振(NVH)性能。
也即，通过使用动力减震器以具体频率衰减驱动轴的振动，使得避免与外围组件的共振并且同时去除轰鸣声，使得可以改善车辆的耐久性和NVH性能。
作为参考，在图2A中示出动力减震器的原理和属性。在动力减震器中，质量m2添加到质量m1以减小振动的放大，使得可以基于应用具有目标频率的反相振动的原理(使用图2B中的减震器的响应)以减小振幅来以目标频率(m1的共振频率)减小振动放大。然而，减震器的固有频率受周围环境(比如，温度或湿度)影响。
如图3A中所示，用于车辆的动力减震器包括钢铁块和中空体，中空体由橡胶材料(比如，天然橡胶或丁苯橡胶掺合物)模制并且包围钢铁块。
动力减震器的固有频率随内部材料的质量(m)和桥型(在钢铁块的两个端部与中空体之间的界面的形状)以及根据组成中空体的橡胶材料的物质属性的刚度(k)而改变。
然而，尽管安装减震器的驱动轴接近发动机，使得温度变化的范围较大，如图3B中所示，组成减震器的中空体的橡胶材料的物质属性(比如，硬度或弹性)根据温度变化而改变。
另外，动力减震器的硬度根据桥型和根据温度变化的橡胶材料的物质属性的变化而变化，使得固有频率不恒定，这降低了固有频率，如图3C中所示。
也即，当温度增加时，尽管减震器的质量不改变，但是，橡胶的弹簧系数(k)降低，使得动力减震器的固有频率减小。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的驱动轴的减震器，其包括动力减震器和橡胶材料，其中动力减震器通过使用形状随温度变化的双金属而具有随温度变化的固有频率，橡胶材料构成动力减震器的本体并且包围双金属，使得可以避免可变的共振频率范围并且可以实现衰减振动的效果。
在本发明的一个方面中，安装到用于将发动机的扭矩传递到从动轮的驱动轴的预先确定的位置的用于车辆的驱动轴的减震器可以包括双金属或对应于双金属的金属构件以及中空体，所述中空体由橡胶材料模制以包围双金属或金属构件。
双金属可以包括单一的双金属，在单一的双金属中，具有相互不同的热膨胀系数的第一金属和第二金属彼此连接以形成单一的双金属。
具有比第二金属的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一金属比第二金属设置在内侧。
减震器可以进一步包括桥部，并且其中，第一金属邻近桥部设置并且第二金属远离桥部设置。
具有比第二金属的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一金属比第二金属设置在外侧。
减震器可以进一步包括桥部，并且其中，第二金属邻近桥部设置并且第一金属远离桥部设置。
双金属可以包括两个双重双金属或更多，每个可以包括具有相互不同的热膨胀系数并且彼此连接的成对的第一和第二金属。
两个双重双金属可以包括第一单一的双金属和第二单一的双金属，其中，第一单一的双金属包括具有比第二金属的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一金属，其中，第一金属比第二金属设置在内侧，第二单一的双金属包括具有比第二金属的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一金属，其中，第二单一的双金属的第一金属比第二单一的双金属的第二金属设置在外侧，其中，第一单一的双金属比第二单一的双金属设置到内侧。
减震器可以进一步包括桥部，其中，第一单一的双金属邻近桥部设置并且第二单一的双金属远离桥部设置。
第一金属由铸铁形成并且第二金属由铝形成。
第一单一的双金属和第二单一的双金属的第一金属由铸铁形成并且第一单一的双金属和第二单一的双金属的第二金属由铝形成。
如上所述，本发明具有如下优点。
根据本发明，提供动力减震器，其包括双金属和橡胶材料体，其中，双金属的形状随温度而变化，橡胶材料体包围双金属，使得可以在整个频率中获得振动衰减，并且可以减小根据温度的变化的固有频率的变化。另外，即使当温度变化时，固有频率也可以严格保持。
此外，改善了振动隔离，使得提高了驱动轴的耐久性。可以通过防止由于高速驱动产生的轰鸣声来提高车辆的NVH性能。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是显示根据相关技术的安装到驱动轴的减震器的示意图。
图2A和图2B是示出根据相关技术的安装到驱动轴的动力减震器的原理和属性的视图，其中，图2A为动力减震器的原理，图2B为动力减震器的属性。
图3A是示出根据相关技术的减震器的结构的视图，其中，图3A为减震器的截面。
图3B和图3C是示出根据相关技术的减震器的温度属性的图表，其中，图3B为根据温度的橡胶属性，图3C为根据温度的动力减震器的频率变化。
图4A和图4B是显示根据本发明的各种示例性实施方案的用于驱动轴的减震器的示意剖面图。
图5是显示根据本发明的各种示例性实施方案的用于驱动轴的减震器的示意剖面图。
应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同的或等效的部分。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
下文中，将参考附图对本发明的优选实施方案进行详细描述。
本发明提供了一种动力减震器，其包括双金属和中空体，双金属由于根据温度的热膨胀而形状可变，中空体由橡胶材料形成以通过模制方案包围双金属，使得固有频率根据温度的变化而变化。
减震器安装在用于将扭矩传递到从动轮的驱动轴的预先确定的位置；在双金属100中，具有相互不同的膨胀系数的金属连接在一起；并且中空体200由橡胶材料形成以通过模制方案包围双金属。当减震器安装到驱动轴时，中空体200的内表面与驱动轴的外表面接触。
如图4中所示，根据本发明的第一实施方案的双金属100包括单一的双金属110，在双金属110中，具有相互不同的热膨胀系数的第一金属101和第二金属102彼此结合。单一的双金属110模制并且通过由橡胶材料制成的中空体200围绕。
在这种情况下，中空体的桥部210形成在在单一的双金属110的两个端部和中空体200的两个端部之间的界面中。
优选地，具有比第二金属102的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一金属101比第二金属102设置在内侧。也即，具有比第一金属101的热膨胀系数更大的热膨胀系数的第二金属102比第一金属101设置在外侧(参见图4A)。
类似地，具有比第二金属102的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一金属101比第二金属102设置在外侧。也即，具有比第一金属101的热膨胀系数更大的热膨胀系数的第二金属102比第一金属101设置在内侧(参见图4B)。
因此，当高温从发动机和变速器传递到驱动轴同时对安装到驱动轴的减震器具有影响时，由于单一的双金属110由中空体包围的同时根据温度的变化而发生热膨胀，因此单一的双金属110弯曲同时在其纵向方向上延伸。
由于第一金属101和第二金属102的热膨胀系数彼此不同，如图4A中所示，因此第一金属101和第二金属102朝向减震器的内部或减震器的外部弯曲，使得中空体200的桥部210的高度和截面积变化以补偿由于橡胶属性而减小的中空体200的弹簧系数。另外，双金属的弯曲方向对应于增加弹簧系数的方向。
根据本发明的第二实施方案，双金属100可以包括两个双重双金属120，每个双重双金属120包括具有相互不同的热膨胀系数并且彼此连接的成对的第一金属101和第二金属102。
如图5中所示，第一单一的双金属110-1和第二单一的双金属110-2平行嵌入在中空体200中，并且根据温度的变化而在纵向方向上延伸以改变中空体200的桥部210的高度和截面积。
优选地，第一单一的双金属110-1设置为在减震器的内部，并且第二单一的双金属110-2设置为在减震器的外部。
在这种情况下，具有比第一单一的双金属110-1的第二金属102的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一单一的双金属110-1的第一金属101比第一单一的双金属110-1的第二金属102设置在减震器的内侧。相反地，具有比第二单一的双金属110-2的第二金属102的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第二单一的双金属110-2的第一金属101比第二单一的双金属110-2的第二金属102设置在减震器的外侧。
根据第二实施方案，当温度对减震器产生影响时，由于第一单一的双金属110-1和第二单一的双金属110-2根据温度的变化热膨胀并且由中空体包围，所以，第一单一的双金属110-1朝向减震器的内部弯曲并且第一单一的双金属110-1朝向减震器的外部弯曲的同时第一单一的双金属110-1和第二单一的双金属110-2在纵向方向上延伸。
如上所述，桥部210的截面积和高度可以根据双金属的变化而变化。
通常，动力减震器的固有频率根据中空体的桥部的形状、橡胶材料的物质属性的硬度k和内部块材料的质量m而变化。
在这种情况下，如果桥部简单的六面体形状，那么根据桥部的形状的硬度根据如下等式变化：
k＝A/L*E
其中，L是桥部高度，A是截面积并且E是弹性模数。
因此，当温度增加时，动力减震器的中空体的橡胶材料(天然橡胶和丁苯橡胶掺合物)的尺寸减小，并且另外，双金属弯曲以改变桥部210的截面积和高度，使得减震器的硬度k变化以保持减震器的固有频率。
作为参考，由于橡胶是不可压缩的材料，所以，可能与桥部的截面积变化的同时发生桥部的长度的变化。
当假设第一金属101由铸铁制成并且第二金属102由铝制成时，如下获得双金属的线性膨胀长度和桥部的截面积的变化量。
通常，当线性膨胀系数是β时，以如下示出的等式表示线性膨胀长度l。
l＝l(1+βt)
其中，l是线性膨胀长度，1是在变化之前的长度，β是线性膨胀系数，并且t是温度。
因此，当温度改变高达120℃并且第二金属铝(β＝2.38×10-5)和第一金属铸铁(β＝1.02×10-5)用于双金属时，如下获得线性膨胀系数。
铝：50×(1+2.38×10-5×120)＝50.1428mm
铸铁：50×(1+1.02×10-5×120)＝50.0612mm
最后，当铝增加时，减震器的减震部件(5×5×5)的变化率增加大约1.6％。
在这种情况下，由于硬度k与高度成反比，并且与截面积成正比(k∝A/L)，所以由于变化的桥部的形状的硬度是k∝(1.0162A)/(0.984L)＝1.05AL，使得当与初始状态比较时硬度增加大约5％。
实际上，尽管由于由橡胶制成的减震器的温度变化(120℃)引起的固有频率的变化率从170改变到120，即，大约29％，但是，当减震块的长度增加(宽度减小)当前长度的大约6倍(300mm)时，固有频率的变化率减小。
如上所述，提供动力减震器(其包括双金属和橡胶材料体，其中，双金属的形状随温度而变化，橡胶材料体包围双金属)使得可以在整个频率中获得振动衰减，并且可以减小根据温度的变化的固有频率的变化。另外，即使当温度变化时，固有频率也可以严格保持。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在为穷尽本发明，或将本发明限定为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择并进行描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及各种不同选择和改变。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式加以限定。

Claims (11)

1.一种用于车辆的驱动轴的减震器，所述减震器安装到用于将发动机的扭矩传递到从动轮的所述驱动轴的预先确定的位置，所述减震器包括：
双金属或金属构件，所述金属构件对应于所述双金属；以及
中空体，所述中空体由橡胶材料模制以包围所述双金属或所述金属构件。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的驱动轴的减震器，其中，所述双金属包括单一的双金属，在所述单一的双金属中，具有相互不同的热膨胀系数的第一金属和第二金属彼此连接以形成所述单一的双金属。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的驱动轴的减震器，其中，具有比所述第二金属的热膨胀系数更小的热膨胀系数的所述第一金属比所述第二金属设置在内侧。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的驱动轴的减震器，进一步包括桥部，并且其中，所述第一金属邻近所述桥部设置并且所述第二金属远离所述桥部设置。
5.根据权利要求2所述的用于车辆的驱动轴的减震器，其中，具有比所述第二金属的热膨胀系数更小的热膨胀系数的所述第一金属比所述第二金属设置在外侧。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的驱动轴的减震器，进一步包括桥部，并且其中，所述第二金属邻近所述桥部设置并且所述第一金属远离所述桥部设置。
7.根据权利要求1所述的用于车辆的驱动轴的减震器，其中，所述双金属包括两个双重双金属或更多，每个所述双重双金属包括具有相互不同的热膨胀系数并且彼此连接的成对的第一金属和第二金属。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的驱动轴的减震器，其中，所述两个双重双金属包括：
第一单一的双金属，所述第一单一的双金属包括具有比第二金属的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一金属，其中，所述第一金属比所述第二金属设置在内侧；以及
第二单一的双金属，所述第二单一的双金属包括具有比第二金属的热膨胀系数更小的热膨胀系数的第一金属，其中，所述第二单一的双金属的第一金属比所述第二单一的双金属的第二金属设置在外侧，
其中，所述第一单一的双金属比所述第二单一的双金属设置到内侧。
9.根据权利要求7所述的用于车辆的驱动轴的减震器，进一步包括桥部，其中，所述第一单一的双金属邻近所述桥部设置并且所述第二单一的双金属远离所述桥部设置。
10.根据权利要求2所述的用于车辆的驱动轴的减震器，其中，所述第一金属由铸铁形成并且所述第二金属由铝形成。
11.根据权利要求8所述的用于车辆的驱动轴的减震器，其中，所述第一单一的双金属和所述第二单一的双金属的第一金属由铸铁形成并且所述第一单一的双金属和所述第二单一的双金属的第二金属由铝形成。
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