CN105102854B - 扭转振动减振器传动元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动轴和从动轴之间的扭转振动减振器传动元件，该元件能够限制传递到从动轴的主动轴振动激励并且减小在承受旋转运动的这两个轴之间传递运动的元件中通过的动力。传动元件插设在主动轴和从动轴之间并且将主动轴的旋转运动传递到从动轴，以及所述传动元件设置有由两个部分组成的抗振质量块，弹性体元件(10)插设在所述两个部分之间，计算抗振质量块以使无抗振质量块的传动元件的惯性值增加至2到5倍。

Description

扭转振动减振器传动元件

技术领域

本发明涉及主动轴和从动轴之间的扭转振动减振器传动元件，所述元件能够限制传递到从动轴的主动轴振动激励并且减小在承受旋转运动的这两个轴之间传递运动的元件中通过的动力。将传动元件理解为所有机械元件，例如滑轮或齿轮，确保了在完整运动链上的传动，所述传动元件可作为或不作为主动轴或从动轴的一部分。

背景技术

本发明特别有利但非限制性地在机动车辆领域中应用于主动轴和从动轴之间，以得到两个轴的最佳机械强度，并且改善声学和振动性能。例如，转动的主动轴可为内燃机曲轴，以及从动轴可为平衡轴或机械附件驱动轴，尤其是凸轮轴。

在机动车辆领域，本发明还可非限制性地应用于进气凸轮轴和排气凸轮轴之间、两个平衡轴之间、或两个变速箱轴之间的联接件。

在下文中，本发明将应用于由曲轴表示的主动轴驱动的从动轴，但这仅是示意性的。此外，在一些内燃机中，主动轴设置用于实现第二轴的驱动，所述第二轴例如平衡轴、泵或发电机或交流发电机型第二附件驱动轴、通过齿轮啮合的系统。

通过啮合而机械连结的这种系统对于主动轴振动激励极其敏感，更具体地对来自该主动轴的扭转振动极其敏感。主动轴与从动轴的齿间碰撞、必要时与插设在主动轴和从动轴之间的传动元件的齿间碰撞会局部产生机械外力较大的区域并且产生异常的机械噪音，该噪音对于例如机动车辆发动机运行或其它机械应用是不可接受的。

为了减小或消除这些机械碰撞，存在间隙补偿系统，例如具有对立齿轮(contre-pignon)的弹簧系统或减震系统，例如机械摩擦系统，或通过使用弹性体来确保断连和减振。这些系统受力较大并且对于主动轴激励等级以及从动轴阻力矩的形式和等级极其敏感。

这些间隙补偿系统存在限制。对于一些严格的使用，轴的非周期性扭矩很大：间隙补偿系统或传统减振系统不高效或结构复杂及成本高。间隙补偿系统的预载转矩较大，由于齿轮轮齿的极大激励，这导致了较大的摩擦损耗和啮合噪音。

文件FR-A-2 744 780揭示的滑轮包括易于装配在轴上的轮毂和配置用于与传送带驱动接触的轮缘，在所述滑轮中轮缘围绕轮毂的中央部分可旋转移动地安装，并且通过作为断连元件的弹性体元件与轮毂的外周部分连接。注意到通过弹簧或弹簧组件实施断连元件。在该文件中的实施例中示出了弹性体断连元件。断连元件包括弹性体环，以及滑轮轮毂被通过弹性体减振元件与所述轮毂连接的抗振元件围绕，以确保减轻扭转振动，轮缘通过弹性体环与所述抗振元件连接。弹性体环布置在抗振元件下部和滑轮驱动表面之间。

该文件中描述的抗振元件由于其位置而不具有能够减小由滑轮传递的动力矩的足够惯性。抗振元件下部和滑轮驱动表面之间的弹性体环的位置不能够限制传递至滑轮的非周期性。

发明内容

因此，基于本发明的问题在于在包括主动轴、从动轴以及插设在主动轴和从动轴之间的传动元件的机械系统中，为所述传动元件设置来自主动轴的扭转振动的减振器，以及减少将从动轴与主动轴连结的传送元件的连结处的振动激励源。

为了达到该目的，根据本发明提供了一种插设在主动轴和从动轴之间的传动元件，所述传动元件将主动轴的旋转运动传递到从动轴，其特征在于，所述传动元件设置有由两个部分组成的抗振质量块，第一弹性体元件插设在所述两个部分之间，计算抗振质量块以使无抗振质量块的传动元件的惯性值增加至2到5倍。

抗振质量块的通常尺寸导致的抗振质量块的惯性值大约为最小值的三分之二，该最小值将在之后限定。常用尺寸实施用于确保曲轴的耐用性。在这点上，如果仅考虑耐用性，本发明选择留余度尺寸的抗振质量块。事实上，想法不仅是减轻带有固定在曲轴上的扭转振动减振器的曲轴滑轮(也称为滑轮AVT)的轮毂的扭转振动，还通过以特定方式计算抗振质量块的尺寸而加设了减小接触力的功能。

应当注意到，插设一词具有广泛涵意。传动元件例如可作为主动轴或从动轴的一部分，或独立于主动轴和从动轴。

有利地，所述第一弹性体元件是环形形状的，抗振质量块的部分彼此重叠以形成内部分和外部分。

有利地，抗振质量块的至少外部分从传动元件侧向突出。

有利地，所述传动元件为齿轮。

有利地，所述传动元件为具有轮毂的滑轮，所述轮毂将滑轮与主动轴连接并且包括至少一个凸缘，所述凸缘具有形成盘的外段，所述盘支撑接收传送带型或链条型驱动装置的外接收路径，抗振质量块布置在滑轮的与具有轮毂的端部相对的端部处，内部分和外部分分别是环形形状的。

有利地，所述传动元件设置有两个凸缘，每个所述凸缘分别带有接收传送带型或链条型驱动装置的外接收路径。

有利地，所述传动元件设置有布置在至少一个外接收路径之下的第二弹性体元件。

本发明还涉及一种传动组件，所述传动组件包括主动轴和从动轴，其特征在于，所述传动元件插设在主动轴和从动轴之间。

有利地，所述主动轴为内燃机曲轴，所述传动元件为曲轴滑轮，传送带型或链条型驱动装置将滑轮和与从动轴连成一体的元件连接。

有利地，所述传动组件具有发动机飞轮，根据如下公式计算滑轮的抗振质量块的惯性值I_{masse sismique}：

I_{masse sismique}＝I_{ensemble tournant}×α

其中I_{ensemble tournant}为除去发动机飞轮的组件的惯性值，a至少大于发动机气缸数量的倒数乘以2/3。

附图说明

通过阅读以下详细说明和作为非限制性示例给出的阅读，本发明的其它特征、目的和优点将变得明显，在附图中：

-图1为曲轴的中央纵向剖面示意图，所述曲轴的其中一个端部与符合现有技术的曲轴滑轮联结，

-图2为相对于图1放大的示意图，示出了根据现有技术的滑轮的剖面，

-图3为根据本发明实施例的滑轮的半剖面示意图，该滑轮具有弹性体元件和抗振质量块。

具体实施方式

在下文中，将传动元件考虑为与曲轴一端连接的滑轮，曲轴代表主动轴。这不是限制性的，传动元件可为插设在主动轴和从动轴之间的所有其它元件。

如从图1中可见，现有滑轮1a与曲轴2的端部2a联结，与穿过壳体表面4开口的轮毂3相对。现有滑轮1a的轮毂3的端部插入曲轴2的对应端部2a的内部，以通过例如拧紧螺钉和螺纹、锻压、铆接等任意方法与所述端部2a连成一体。

在朝向现有滑轮1a定向的端部2a处，曲轴2可通过壳体内部的一组曲轴轴承中的最后一个曲轴轴承11来保持，最后一个曲轴轴承11是该组曲轴轴承中最接近端部2a的一个。最后一个曲轴轴承11与第二轴承联接，以支承滑轮1的轮毂3，但这不是必须的。

这种滑轮和曲轴组件的多种实施例是可能的。例如，滑轮1可最接近于图1所示的曲轴。此外，轮毂3可采用比图1所示的形状更窄的形状。另一方面，曲轴2可在其端部2a处支撑驱动至少一个凸轮轴的至少一个驱动元件，以打开或关闭相联接的发动机气门。

参考图2和3，图2示出了如图1所示的根据现有技术的滑轮1a，图3示出了根据本发明的滑轮1，图2和3分别示出的现有滑轮1a和滑轮1具有共有特征。

在这些附图中，表示传动元件的滑轮1和现有滑轮1a均包括接收轮毂的第一中央中空部分3a，所述轮毂将所述滑轮与曲轴连接。滑轮1和现有滑轮1a具有第一凸缘7或边缘以及第二凸缘8。第一凸缘7具有形成第一盘的外段，所述第一盘在两个凸缘7和8之间延伸，以及第二凸缘8具有形成第二盘的外段，对于现有技术的滑轮1a所述第二盘延伸到滑轮的与支撑轮毂的端部相对的端部，所述盘基本与凸缘7和8垂直。在滑轮1和现有滑轮1a上仅设置盘和凸缘同样是可能的。

第一盘和第二盘分别支撑第一和第二外接收路径5、6或分别为传送带型或链条型驱动装置的轮缘，这些外接收路径5、6具有与相联接的驱动装置配合的肋。由外接收路径5、6分别通过的传送带型或链条型驱动装置可将滑轮1和现有滑轮1a的旋转运动传递到一个或多个附加接收机构，例如交流发电机、水泵、空调压缩机和/或液压助力转向压缩机。

有利地，由距曲轴较远的比第一外接收路径5更宽的第二外接收路径6通过的传送带型或链条型驱动装置驱动交流发电机、交流发动机或电机。如仅在图2中示出的但还可应用于符合图3所示的本发明的滑轮1，至少一个弹性体环12可在第二凸缘8中布置在第二外接收路径6之下。对于第一外接收路径5来说是一样的，尽管在图2和3中为示出。

根据本发明，滑轮1表示的传动元件支撑抗振质量块，以及至少一个弹性体元件10有利地是环形形状的。抗振质量块有两个部分9、9a，环形形状的弹性体元件10插设在质量块的两个部分之间。计算抗振质量块的惯性值以使无抗振质量块的传动元件的惯性值增加至2到5倍。

在第二凸缘8的第二盘支撑用于传送带型或链条型驱动装置的外接收路径6之后，抗振质量块可布置在滑轮1中。抗振质量块因此形成滑轮的与朝向曲轴转动的端部相对的端部。抗振质量块的较外侧的部分9a重叠在另一部分9之上。至少该重叠部分9a可从滑轮1侧向突出。

抗振质量块的两个部分有利地分别为环形形状的，所述环是同心的并且由抗振质量块的较外侧的部分9a形成的环围绕由较内侧的另一部分9形成的环。

为了更有效率，扭转振动减振器有利地在角度幅度大的区域内轴向定位，并且扭转振动减振器在对机械外力、主要是碰撞而言在关键频率上调整。

对于内燃机，曲轴作为主动轴，示于图1和2中的附图标记为1a的带扭转振动减振器或AVT的曲轴滑轮通常用于确保高转速曲轴的机械强度。在本发明范围内，该滑轮AVT被重新调整了尺寸并且被大幅度改变，以扩大其效率范围并且减小传递至附图中未示出的从动轴啮合系统的非周期性扭矩。

可有利地使用双扭转振动减振器，所述双扭转振动减振器由有助于机械强度的用于限制高转速曲轴的扭转振动的层和用于限制第二轴的扭转振动的层构成，即减少了碰撞和机械噪音。

图1和2中的附图标记为1a的现有技术的滑轮AVT的主要作用为中断曲轴的第一扭转模式。设定该滑轮AVT的尺寸仅用于减轻机械组件的元件的扭转振动，所述元件例如发动机飞轮、曲轴、与分配驱动装置和附件相关联的一个或多个滑轮以及其它固定在曲轴上的元件。

扭转振动是长度量值。该量值通过角位移或角位移的时间导数、即角速度和角加速度测量。这些角位移导出了曲轴上的变形应力，如果变形应力过大而损坏传动元件，该曲轴将损坏传动组件。该第一模式可造成曲轴的机械疲劳断裂并且产生异常噪音。

除了保持该基本功能，在图3中附图标记为1的根据本发明的滑轮用于在与从动轴连结处减少颗粒(grenailles)生成机构的激励源。由于加设抗振质量块而将惯性增加至2到5倍以及滑轮1的调整能够减小在主动轴和从动轴之间通过的动力矩。

由于存在抗振质量块，乘以2到5倍的根据本发明的滑轮1的惯性能够减小轮齿碰撞时的正常接触力。在抗振质量块的两个部分之间的弹性体的扭转硬度有利地还可特别预设，以减小接触力同时确保初始的滑轮扭转振动减振器的功能。事实上在减小力的值和惯性质量块的惯性值与减小弹性体的硬度值之间存在关联。

此外，对于所考虑的发动机，除去滑轮1的环和发动机飞轮，转动的传动元件的旋转惯性值可用于根据如下公式确定对于根据本发明的滑轮1的抗振质量块的惯性值：

I_{masse sismique}＝I_{ensemble tournant}×α

其中a的最小值为发动机气缸数量的倒数乘以2/3，即

带有惯性质量块和与惯性质量相关联的弹性体的这种滑轮能够减小平衡轴啮合的颗粒、锻打和鸣音噪声。

与曲轴滑轮相关联的所述特征还可应用于在主动轴和从动轴之间的其它类型的传动元件，例如齿轮，传动直接发生在主动轴和从动轴之间而无需例如在使用滑轮情况下的传送带型或链条型驱动装置。

本发明不限于仅作为举例给出的所述及所示的实施例。

Claims (10)

1.一种插设在主动轴和从动轴之间的传动元件，所述传动元件将主动轴的旋转运动传递到从动轴，其特征在于，传动元件设置有由两个部分组成的抗振质量块，第一弹性体元件(10)插设在所述两个部分之间，所述抗振质量块被设计成使包括所述抗振质量块的传动元件的惯性值是无抗振质量块的传动元件的惯性值的2到5倍。

2.根据权利要求1所述的传动元件，其中，所述第一弹性体元件(10)是环形形状的，抗振质量块的两个部分彼此重叠以形成内部分(9)和外部分(9a)。

3.根据权利要求2所述的传动元件，其中，抗振质量块的至少外部分(9a)从传动元件侧向突出。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传动元件，所述传动元件为齿轮。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的传动元件，所述传动元件为具有轮毂(3)的滑轮(1)，所述轮毂将滑轮(1)与主动轴连接并且包括至少一个凸缘(7，8)，所述凸缘具有形成盘的外段，所述盘支撑接收传送带型或链条型驱动装置的外接收路径(5，6)，抗振质量块布置在滑轮(1)的与具有轮毂(3)端部相对的端部处，内部分(9)和外部分(9a)分别是环形形状的。

6.根据权利要求5所述的传动元件，其中，所述传动元件设置有两个凸缘(7，8)，每个所述凸缘分别带有接收传送带型或链条型驱动装置的外接收路径(5，6)。

7.根据权利要求5所述的传动元件，其中，所述传动元件设置有布置在至少一个外接收路径(5，6)之下的第二弹性体元件。

8.一种传动组件，所述传动组件包括主动轴和从动轴，其特征在于，所述传动组件还包括根据前述权利要求中任一项所述的插设在主动轴和从动轴之间的传动元件。

9.根据权利要求8所述的传动组件，其中，所述主动轴为内燃机的曲轴(2)，所述传动元件为曲轴的滑轮(1)，传送带型或链条型驱动装置将滑轮(1)和与从动轴连成一体的元件连接。

10.根据权利要求9所述的传动组件，所述传动组件具有发动机飞轮，其中，根据如下公式计算滑轮(1)的抗振质量块的惯性值：

I_{masse sismique}＝I_{ensemble tournant}×α

其中I_{ensemble tournant}为除去发动机飞轮的组件的惯性值，α至少大于发动机气缸数量的倒数乘以2/3。