CN105584347B - 降低动力传动系振动的安装系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆，包括支架，所述支架具有基本沿水平面对齐的结构和从结构垂直向上延伸的塔。动力传动系由支架支撑，且包括弹性轴线和扭矩轴线。发动机安装系统将动力传动系和支架互连。发动机安装系统包括附接到塔的发动机安装件和附接到动力传动系和发动机安装件的安装架。塔的弹性中心从扭矩轴线横向偏离，且从扭矩轴线垂直地偏离，以将发动机安装系统定位为使得，动力传动系的弹性轴线基本与动力传动系的扭矩轴线对齐。

Description

降低动力传动系振动的安装系统

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的发动机安装系统，该车辆具有纵向安装的后轮驱动发动机/动力传动系，其中发动机安装系统定位为降低动力传动系的振动。

背景技术

车辆包括动力传动系，其可以沿车辆的纵向轴线纵向地安装。动力传动系包括但并不局限于发动机和变速器。为了改善燃料效率，一些车辆可以结合12V启动/停止系统。12V启动/停止系统在车辆停止时自动地停止发动机，譬如当车辆在停止标记处停止时，且在操作者压下油门踏板时重新启动发动机以从停止标记加速离开。发动机使用由车辆电气系统供电的启动器来启动。使用启动/停止系统的发动机的停止和启动会向车辆引入振动。

发明内容

车辆包括框架，其沿纵向轴线在前端部和后端部之间延伸。支架在框架的前端部附近附接到框架；动力传动系由支架支撑。动力传动系包括曲轴且限定曲轴轴线，所述曲轴轴线在后轮驱动构造中沿框架的纵向轴线延伸。动力传动系限定弹性轴线，该弹性轴线被限定为穿过动力传动系延伸的轴线，动力传动系由于施加到该轴线的单元扭矩而仅沿该弹性轴线旋转但不发生任何平移(横向平移)，取决于安装位置、取向和刚性。动力传动系限定扭矩轴线，其限定为这样的轴线：其中在未约束的动力传动系中动力传动系响应于摆动的曲轴的扭矩而绕该轴线摆动。发动机安装系统将动力传动系和支架互连。发动机安装系统相对于框架支撑动力传动系，使得动力传动系的弹性轴线与动力传动系的扭矩轴线基本对齐。在一些实例中，这可用于降低在发动机启动/停止期间的振动。

还提供了一种配置用于后轮驱动的车辆。车辆包括框架，其沿纵向轴线在前端部和后端部之间延伸。支架在框架的前端部附近附接到框架；支架包括基本沿水平面对齐的结构和从结构垂直向上延伸的塔。动力传动系由支架支撑。动力传动系包括曲轴轴线，其沿框架的纵向轴线延伸。动力传动系限定弹性轴线和扭矩轴线。发动机安装系统将动力传动系和支架互连。发动机安装系统包括附接到塔的发动机安装件和附接到动力传动系和发动机安装件的安装架。塔从纵向轴线横向偏离且将发动机安装件升高以定位发动机安装系统，使得在弹性轴线和水平面之间的角度在扭矩轴线和水平面之间的角度的5°之内。发动机安装系统还将动力传动系定位为使得动力传动系的重心从弹性轴线垂直地偏离小于或等于50mm的距离。

因此，发动机安装系统的定位基本将弹性轴线和扭矩轴线对齐。将弹性轴线与扭矩轴线对齐减小动力传动系的由于启动和停止发动机导致的振动，由此减小用户在使用自动启动/停止程序时经受的振动。与传统发动机安装件相比，支架的塔相对于动力传动系垂直地向上、且相对于体部的纵向轴线横向向外地移动发动机安装件，以将发动机安装件定位为尽可能靠近动力传动系侧倾中心(roll center)，用于侧倾模式去耦。

本发明的一个方面涉及一种车辆，包括：

框架，沿纵向轴线在前端部和后端部之间延伸；

支架，在框架的前端部附近附接到所述框架；

动力传动系，具有曲轴轴线，所述动力传动系由支架支撑，使得曲轴轴线沿纵向轴线延伸；

其中动力传动系包括延伸穿过动力传动系的弹性轴线，其中动力传动系由于施加到弹性轴线的单位扭矩而绕该弹性轴线摆动而没有任何平移，且其中动力传动系包括扭矩轴线，其中动力传动系响应于曲轴扭矩而绕该扭矩轴线摆动；以及

发动机安装系统，将动力传动系和支架互连，其中发动机安装系统相对于框架支撑动力传动系，使得动力传动系的弹性轴线与动力传动系的扭矩轴线基本对齐。

优选地，其中弹性轴线和水平面之间的角度在扭矩轴线和水平面之间的角度的5°之内，其中水平面与框架基本平行。

优选地，其中动力传动系的重心从弹性轴线垂直地偏离小于或等于50mm的距离。

优选地，其中支架包括下侧支架结构，其基本沿着水平面对齐，且所述支架包括塔，所述塔从所述结构垂直向上延伸，其中发动机安装系统附接到下侧支架结构的塔，其中水平面与框架基本平行。

优选地，其中塔限定中心腔体。

优选地，其中发动机安装系统包括发动机安装件，其至少部分地布置在塔的中心腔体内。

优选地，其中塔包括附接结构，将塔与框架互连以相对于下侧支架结构支撑塔。

优选地，其中发动机安装系统包括附接到塔的发动机安装件、和附接到动力传动系和发动机安装件的安装架。

优选地，其中发动机安装系统还包括紧固件，其将发动机安装件和安装架互连，其中紧固件相对于纵向轴线横向地延伸，而形成和脱离与发动机安装件和安装架的接合。

优选地，其中发动机安装件包括垂直向上延伸的延伸部，该延伸部限定横向延伸的螺纹孔，且安装架包括内凹结构(socket)，其嵌套在延伸部上且限定孔，其中紧固件相对于纵向轴线横向地穿过内凹结构的孔，且形成与延伸部的螺纹孔的螺纹接合，以将安装架连接到发动机安装件。

优选地，车辆还包括转向系统，其附接到支架且由支架支撑，该转向系统包括齿轮轴，相对于水平面形成齿轮角。

优选地，其中转向系统还包括双万向接头，其将中间转向轴连接到齿轮轴。

优选地，其中中间转向轴布置在发动机安装系统的垂直上方。

优选地，车辆还包括附接到动力传动系的前部差速器，其中前部差速器至少部分地布置在支架的塔和动力传动系之间，且至少部分地布置在发动机安装系统的垂直下方。

优选地，车辆还包括启动/停止系统，其可操作以自动地停止和启动动力传动系的发动机。

优选地，其中启动/停止系统包括可操作为启动发动机的启动器，和可操作以停止和启动发动机和启动器的控制器。

本发明的另一方面涉及一种配置用于后轮驱动的车辆，所述车辆包括：

框架，沿纵向轴线在前端部和后端部之间延伸；

支架，在框架的前端部附近附接到框架，其中支架包括沿着水平面基本对齐的结构，且包括塔，所述塔从所述结构垂直向上延伸，其中水平面与框架基本平行；

动力传动系，由支架支撑且包括曲轴轴线、弹性轴线以及扭矩轴线，所述曲轴轴线沿框架的纵向轴线延伸；

其中弹性轴线为延伸穿过动力传动系的轴线，其中动力传动系由于施加到弹性轴线的单位扭矩而绕该弹性轴线摆动而没有任何平移；

其中扭矩轴线是延伸穿过动力传动系的轴线，其中动力传动系响应于曲轴扭矩而绕扭矩轴线摆动；以及

发动机安装系统，将动力传动系和支架互连，其中发动机安装系统包括附接到塔的发动机安装件和附接到动力传动系和发动机安装件的安装架；

其中塔从纵向轴线横向偏离，且相对于动力传动系重心升高发动机安装件，以将发动机安装系统定位为使得，弹性轴线和水平面之间的角度在扭矩轴线和水平面之间的角度的5°之内，且动力传动系的重心从弹性轴线垂直地偏离小于或等于50mm的距离。

优选地，其中塔包括附接结构，其将支架与框架互连，且布置为邻近塔，以相对于支架的下侧支架结构支撑塔。

优选地，其中发动机安装系统还包括紧固件，其将发动机安装件和安装架互连，其中紧固件相对于纵向轴线横向地延伸且基本平行于水平面，以形成和脱离与发动机安装件和安装架的接合。

优选地，车辆还包括附接到动力传动系的前部差速器，其中前部差速器至少部分地布置在支架的塔和动力传动系之间，且至少部分地布置在发动机安装系统的垂直下方。

当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本教导的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本教导的上述特征和优点，以及其它特征和优点。

附图说明

图1是从车辆的左侧显示的车辆的示意性平面图；

图2是从车辆的后方观察的车辆的示意性横截面视图；

图3是从上方观察的车辆的示意性平面图；

图4是从车辆的左后方观察的车辆的示意性透视图；

图5是从车辆的左前方观察的车辆的示意性透视图；

图6是从车辆的右前方观察的车辆的示意性透视图；

图7是从车辆的右下方观察的车辆的示意性透视图。

具体实施方式

本领域技术人员将会理解，诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”等术语被用于描述附图，且并不对本公开范围有任何限制，本发明的范围由所附权利要求限定。此外，本教导可以在本文中以功能和/或逻辑块部件和/或方法步骤的方式描述。应理解这样的块部件可包括配置为执行特定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件。

参考附图，其中在多个视图中相同的标号指示相同的部件，后轮驱动车辆大体示出在20处。参考图1，车辆20包括框架22，其沿纵向轴线24延伸。框架22在前端部26和后端部28之间延伸。框架22支撑支架30，所述支架在框架22的前端部26附近附接到框架22。动力传动系32附接到支架30且由支架30支撑。动力传动系32包括但并不局限于发动机34和附接到发动机34的变速器(未示出)。发动机34可包括内燃机，譬如汽油或柴油发动机。变速器以本领域已知的方式将驱动扭矩从发动机34传递到驱动系(未示出)。

动力传动系32，更具体说，发动机34包括曲轴(未示出)，其限定曲轴轴线38。在后轮驱动配置中，曲轴轴线38沿纵向轴线24延伸。因此，应理解，发动机34被布置为所谓的南/北配置(north/south configuration)，其中曲轴沿纵向轴线24延伸。动力传动系32限定弹性轴线40和扭矩轴线42。如本文中使用的，弹性轴线40被限定为穿过动力传动系32延伸的轴线，动力传动系32由于施加到弹性轴线40的单元扭矩仅沿该轴线摆动而没有任何平移(横向平移或运动)。弹性轴线40可替代地描述为动态旋转轴线，动力传动系32响应于施加到弹性轴线40的扭矩而绕该弹性轴线旋转且没有任何横向位移。应该理解，弹性轴线40是动力传动系32整体的功能(function)，且不是由动力传动系32的任何单个特征限定的。由此，弹性轴线40的确切位置将根据动力传动系32的具体构造而改变，且通过测试确定或识别。因此，在弹性轴线40处施加到动力传动系32的单元扭矩将仅产生动力传动系32绕弹性轴线的旋转或摆动，而没有可感知的横向平移或运动，例如振动。扭矩轴线42限定为一轴线，其中在未约束的动力传动系中动力传动系32响应于摆动的曲轴的扭矩而绕该轴线摆动。扭矩轴线42可替代地描述为几何旋转轴线，动力传动系32响应于摆动曲轴扭矩而绕其旋转。应该理解，扭矩轴线42为动力传动系32整体的函数，且不是由动力传动系32的任何单个特征或部件限定。由此，扭矩轴线42的确切位置将根据动力传动系32的具体构造而改变，且通过测试确定或识别。

参考图3，支架30在几个不同位置处附接到车辆20的框架22。支架30可以以任意适当的方式附接到框架22。例如，支架30可以利用多个螺栓44栓接到框架22。支架30被用于支撑和附接几种不同的部件到框架22。

参考图1，支架30包括下侧支架结构46，其基本沿着水平面48对齐，或布置为平行于水平面48。参考图2，下侧支架结构46还包括集成塔50。如图所示，支架30包括一对塔50，其中第一塔50A布置在驾驶员侧上，即纵向轴线24的左侧上，且第二塔50B布置在乘客侧，即纵向轴线24的右侧。第一塔50A和第二塔50B被一般性地以参考标号50表示，且在图中示出且具体分别由参考标号50A和50B来表示。尽管详细的描述一般性地描述了单个塔50，但应理解，无论是否具体说明，该书面描述可应用到第一塔50A和第二塔50B两者。

如图2最佳地示出，塔50从下部支架结构46垂直向上延伸。塔50的顶部在下部支架结构46的上方垂直地间隔开。塔50的顶部在下部支架结构46上方间隔开的距离取决于车辆20的具体设计构造、发动机34的尺寸和/或高度。

继续参考图2，塔50支撑发动机安装系统56。发动机安装系统56将动力传动系32和支架30互连。发动机安装系统56包括布置在驾驶员侧上、即纵向轴线24的左侧上的第一发动机安装系统56A，和布置在乘客侧、即纵向轴线24的右侧上的第二发动机安装系统56B。第一发动机安装系统56A和第二发动机安装系统56B被一般性地通过参考标号56表示，且在图中示出且具体分别由参考标号56A和56B来表示。尽管详细的描述一般性地描述了单个发动机安装系统56，应理解，无论是否具体说明，该书面描述可应用到第一发动机安装系统56A和第二发动机安装系统56B两者。

发动机安装系统56相对于框架22支撑动力传动系32。发动机安装系统56被附接到动力传动系32以将动力传动系32定位为使得弹性轴线40基本与扭矩轴线42对齐。因此，参考图1的实例，发动机安装系统56相对于框架22支撑动力传动系32使得动力传动系32的弹性轴线40与动力传动系32的扭矩轴线42基本对齐。如所示，将弹性轴线40和扭矩轴线42对齐降低了动力传动系32的振动，所述例如在启动和停止发动机时发生。这些振动可以在具有启动/停止系统的车辆中(其中车辆自动地停止和启动发动机)更加引人注意。启动/停止系统的一些实施例包括但并不局限于控制器，其电连接到发动机34的燃料喷射系统和启动系统。在非限制性实施例中，当车辆的点火开关打开时，控制器可被配置为在车辆通过关闭燃料喷射系统停止时关闭发动机34，且在车辆操作者按下车辆20的加速踏板时启动发动机。在一些实例中，启动系统可包括发动机启动器，其配置为接合发动机34的飞轮，且从车辆20的12V电气系统接收电力。在其它实施例中，启动系统可包括各种设备，其配置为启动发动机，譬如带式交流发电机启动器，其配置为接合发动机34的辅助带且从各种电源在各种电压下接收电力。在另一实施例中，可能的是，一些启动系统可以包括液压或气动促动的起动器。控制器可包括控制模块，譬如但并不局限于发动机控制单元，以控制发动机34的操作。控制器可包括计算机和/或处理器，其包括管理和控制发动机34的操作所需的所有软件、硬件、存储器、算法、连接、传感器等。应理解，控制器可包括能够分析来自各种传感器的数据、比较数据、作出控制发动机操作所必须的决定，包括启动/停止系统、以及执行控制发动机34的操作所需的任务的任何设备。

当弹性角度110是在扭矩角度112的5°之内时，弹性轴线40和扭矩轴线42可以被认为是基本对齐的，且动力传动系重心114从弹性轴线40偏离不大于50mm的距离116。如本文中使用的，弹性角度110被限定为在弹性轴线40和水平面48之间的角度。如本文中使用的，扭矩角度112被限定为在扭矩轴线和水平面48之间的角度。因此，在弹性角度110和扭矩角度112之间的差的绝对值小于5°且动力传动系的重心114从弹性轴线40垂直地偏离小于50mm的距离时，可以认为弹性轴线和扭矩轴线基本对齐。

参考图2，发动机安装系统56被附接到塔50且由塔50支撑。发动机安装系统56包括发动机安装件58和安装架60。发动机安装件58被操作附接到塔50。安装架60被附接到动力传动系32，且更具体地附接到动力传动系32的发动机34。安装架60和发动机安装架58被连接和/或附接到彼此，以将支架30和动力传动系32互连。

如上所述，塔50从支架30的下部支架结构46垂直地向上延伸。塔50可包括大体中空的管状结构，其限定中心腔体62。发动机安装件58可以被至少部分地布置在塔50的中心腔体62中。因此，发动机安装架58的一部分可以布置在塔50的中心腔体62中，在塔50的上表面下方，同时发动机安装架58的剩余部分布置在塔50的上表面或顶部上方。

如图2所示，塔50包括附接结构64，其将支架30和框架22互连。更具体地，附接结构64将塔50在塔50的上表面处或附近附接到框架22。由此，附接结构64布置为邻近塔50的上表面，靠近发动机安装件58，以相对于支架30的下部支架结构46支撑塔50。附接结构64将塔50附接到框架22，以增加塔50的刚性和强度。附接结构64可包括能够将塔50固定到框架22的任何适当的机构。例如，附接结构64可包括栓44，其穿过布置为邻近塔50的顶部的、塔50上的凸缘66，且是带螺纹的或以其他方式固定到框架22。通过将发动机安装件58的一部分凹入到塔50的中心腔体62中，在安装架60和发动机安装件58之间的附接点被定位为更靠近塔50的顶部和附接结构64，该附接结构64相对于框架22固定塔50。由此，发动机安装系统56的刚性增加。

参考图2，发动机安装系统56定位动力传动系，以提供在发动机安装系统56的弹性中心68和扭矩轴线42之间测得的横向偏移距离72，以及在发动机安装系统56的弹性中心68和扭矩轴线42之间测得的垂直偏移距离74。应理解，第一发动机安装系统56A和第二发动机安装系统56B每一个限定弹性中心68。弹性中心68在本文中限定为发动机安装系统56的几何点，其中施加的单元负载导致沿加载方向(力/扭矩)的纯位移/旋转。横向偏移距离72优选地在270mm和340mm的范围之间，取决于车辆20的构架限制。优选地，车辆20被配置为包括车辆20的构架所允许的横向偏移距离72的最大值。车辆20被配置为提供车辆20的构架所允许的竖直偏移距离74的可能最小值。因此，竖直偏移距离74被最小化。

发动机安装系统56还包括安装紧固件78，其将发动机安装件58和安装架60互连。由于发动机安装件58的相对高的位置，且取决于发动机34的构造，工具可能不能从上方以垂直的方式接近安装紧固件。因此，为了能允许安装架60到发动机安装件58的安装，安装固定件78可以相对于纵向轴线24横向地延伸，进入和离开与发动机安装件58和安装架60的接合。例如，发动机安装件58可包括延伸部80，其从塔50垂直地向上延伸。延伸部80可限定横向延伸的螺纹孔82。安装架60可形成为包括内凹结构84，其嵌套在延伸部80上。内凹结构84可限定孔86，其与延伸部80的螺纹孔82对齐。安装紧固件78相对于纵向轴线24横向地穿过内凹结构84的孔86延伸，且与延伸部80的螺纹孔82螺纹接合，以将安装架60连接到发动机安装件58。

参考图1、3和4，车辆20还包括转向系统88，其至少部分地附接到支架30且由支架30支撑。转向系统88可包括但并不局限于转向齿轮90，其具有从其延伸的齿轮轴92。齿轮轴92从转向齿轮90延伸，以相对于水平面形成齿轮角(pinion angle)94。中间轴96连接到齿轮轴92，且将旋转从方向盘(未示出)传递到齿轮轴92。由于发动机安装件58的相对高和横向外侧的位置(其被需要以将弹性轴线40与扭矩轴线42对齐)，转向系统88的中间轴96可不以传统方式(譬如利用单个万向接头或橡胶联接器)连接到齿轮轴92。因此，相对于水平面48的齿轮角94增大，且双万向接头98被使用以连接齿轮轴92和中间轴96。通常，在齿轮轴92和中间轴96之间的角度小于30°。然而，齿轮角94的具体值将取决于车辆20的具体设计的构造。增加的齿轮角94以及互连齿轮轴92和中间轴96的双万向接头98的使用将中间转向轴垂直地定位在发动机安装系统56的上方，由此允许发动机安装系统58的最佳定位。

参考图6和7，如果车辆20被配置为全轮驱动车辆20，则车辆20还包括前部差速器100。前部差速器100优选地直接附接到动力传动系32的发动机34。由于发动机安装件58的相对高和横向外侧的位置(其被需要以将弹性轴线40与扭矩轴线42对齐)，前部差速器100可以定位为使得前部差速器100至少部分地布置在支架30的塔50和动力传动系32之间，且至少部分地布置在发动机安装系统56的垂直下方。由此，前部差速器100可以沿纵向轴线24或大体平行于纵向轴线24在塔50和发动机34之间延伸，且布置在安装架60的下方和支架30的下部支架结构46的上方。因此，前部差速器100可以在垂直地上方由发动机安装系统56界定，且特别地由安装架60界定，在垂直地下方由支架30的下部支架结构46界定，在侧向内侧由动力传动系32界定，且在侧向外侧由支架30的塔50界定。

本详细说明和附图是为了支持和描述本发明，但是本发明的保护范围由权利要求书来限定。尽管用于执行本教导的一些最佳模式和其他实施例已经详细地描述，存在用于实施所附权利要求中限定的本公开的各种替代设计和实施例。

Claims (9)

1.一种车辆，包括：

框架，沿纵向轴线在前端部和后端部之间延伸；

支架，在框架的前端部附近附接到所述框架；

动力传动系，具有曲轴轴线，所述动力传动系由支架支撑，使得曲轴轴线沿纵向轴线延伸；

其中动力传动系包括延伸穿过动力传动系的弹性轴线，其中动力传动系由于施加到弹性轴线的单位扭矩而绕该弹性轴线摆动而没有任何平移，且其中动力传动系包括扭矩轴线，其中动力传动系响应于曲轴扭矩而绕该扭矩轴线摆动；以及

发动机安装系统，将动力传动系和支架互连，其中发动机安装系统相对于框架支撑动力传动系，使得动力传动系的弹性轴线与动力传动系的扭矩轴线基本对齐；

其中弹性轴线和水平面之间的角度和扭矩轴线和水平面之间的角度的差的绝对值小于5°，

其中水平面与框架基本平行。

2.如权利要求1所述的车辆，其中动力传动系的重心从弹性轴线垂直地偏离小于或等于50mm的距离。

3.如权利要求1所述的车辆，其中支架包括下侧支架结构，其基本沿着水平面对齐，且所述支架包括塔，所述塔从所述结构垂直向上延伸，其中发动机安装系统附接到下侧支架结构的塔，其中水平面与框架基本平行。

4.如权利要求3所述的车辆，其中塔限定中心腔体。

5.如权利要求4所述的车辆，其中发动机安装系统包括发动机安装件，其至少部分地布置在塔的中心腔体内。

6.如权利要求3所述的车辆，其中塔包括附接结构，将塔与框架互连以相对于下侧支架结构支撑塔。

7.如权利要求3所述的车辆，其中发动机安装系统包括附接到塔的发动机安装件、和附接到动力传动系和发动机安装件的安装架。

8.如权利要求7所述的车辆，其中发动机安装系统还包括紧固件，其将发动机安装件和安装架互连，其中紧固件相对于纵向轴线横向地延伸，而形成与发动机安装件和安装架的接合，或脱离与发动机安装件和安装架的接合。

9.如权利要求8所述的车辆，其中发动机安装件包括垂直向上延伸的延伸部，该延伸部限定横向延伸的螺纹孔，且安装架包括内凹结构，其嵌套在延伸部上且限定孔，其中紧固件相对于纵向轴线横向地穿过内凹结构的孔，且形成与延伸部的螺纹孔的螺纹接合，以将安装架连接到发动机安装件。