CN108443383B - 一种传动轴电磁双模式吸振器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种传动轴电磁双模式吸振器，包括设置有中心圆孔的立方体金属套筒、对称的固定设置在所述金属套筒上、下、左、右四个外壁上的四组电磁式吸振器模式转换单元，所述电磁式吸振器模式转换单元与ECU电路连接，用于根据所述ECU采集的传动轴振动频率，实时进行电磁铁通断电，使所述电磁式吸振器模式转换单元在动力吸振器模式与质量块模式之间切换。与传统的传动轴减振方法相比，本发明的传动轴电磁双模式吸振器可以同时解决传动轴在高、低频激励下的共振问题，并且在解决传动轴共振问题的同时不影响传动轴的耐久性。本发明的传动轴电磁双模式吸振器还具有响应速度快、节能和吸附力大的优点。

Description

一种传动轴电磁双模式吸振器
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，尤其涉及一种传动轴电磁双模式吸振器。
背景技术
振动和噪声，是恶化机械传动系统性能及其周围环境的重要因素。传动轴是机械传动系统振动和噪声的重要来源之一，主要包括传动轴的轰鸣噪声和共振问题。它产生的机理为：当发动机的激振力频率和传动轴的固有频率一致时，会激起传动轴的弯曲模态，从而引起上述传动的轰鸣噪声和共振问题，恶化机械传动系统性能及其周围环境。
减少传动轴振动问题的典型方法是采用动力吸振器。动力吸振器装置通过在系统中增加一个附加质量来减小传动轴的振动。其工作原理为：给系统增加一个额外的自由度，通过将原系统的单个幅值较大的共振点分为两个幅值较小的共振点，从而减小系统的共振的幅值。虽然，现有的动力吸振器会减小振动峰值，但是它增加了传动轴共振点的数量。虽然这些共振点的幅值较小，但是增加的共振点会引起传动轴—动力吸振器系统的二阶共振振动问题。
另外，将驱动轴总成分为两段，也可以解决驱动轴总成的共振问题。该方法的原理为：减小每段传动轴的长度，提高传动轴的共振频率。但是，该方法增加了一个中间万向节，并且增加了驱动轴总成的轴倾角，加快万向节内部构件的磨损。
最后，将传动轴做成空心轴，也可以提高其固有频率，解决驱动轴总成的共振问题。但是，该方法依然存在如下缺点：由于空心轴的固有频率和空心轴的内径和外径之和的开平方成正比，而增加空心轴的内径会降低传动轴的耐久性。
综上，上述方法虽然能够解决驱动轴总成在发动机激振力作用下的共振问题，但是会引起其他问题，如加装动力吸振器驱动轴总成在高频激振力下的二阶共振问题，以及采用分段轴和空心轴引起驱动轴总成的磨损和耐久性问题。并且，只能解决驱动轴总成在特定且较窄的频段下的激振力作用下的共振问题。
发明内容
本发明为克服传统方法的如下两个缺陷：(1)在解决驱动轴总成在外部激振力作用下的共振问题的同时，会导致其他的振动问题或者驱动轴总成的耐久性问题；(2)只能解决驱动轴总成在特定且较窄的频段下的激振力作用下的共振问题。提供一种新型传动轴电磁双模式吸振器。
本发明所采用的技术方案是：
一种传动轴电磁双模式吸振器，包括设置有中心圆孔的立方体金属套筒、对称的固定设置在所述金属套筒上、下、左、右四个外壁上的四组电磁式吸振器模式转换单元，所述电磁式吸振器模式转换单元与ECU电路连接，用于根据所述ECU采集的传动轴振动频率，实时进行电磁铁通断电，使所述电磁式吸振器模式转换单元在动力吸振器模式与质量块模式之间切换。
进一步地，所述的电磁式吸振器模式转换单元包括电磁铁、与所述电磁铁相连接的弹性复位装置，所述的弹性复位装置包括下弹簧固定块、上弹簧固定块、弹簧导向杆、螺旋弹簧，所述的弹簧导向杆的一端依次穿过下弹簧固定块和电磁铁的通孔后固定在所述金属套筒上，另一端通过螺钉与上弹簧固定块的安装孔固定连接，所述下弹簧固定块通过螺钉与电磁铁固定连接，所述螺旋弹簧套设在所述弹簧导向杆上且两端分别与下弹簧固定块、上弹簧固定块相连接，断电状态时，所述电磁铁与所述金属套筒相隔一定间隙。
进一步地，同一个弹性复位装置的所述螺旋弹簧、弹簧导向杆、上弹簧固定块和下弹簧固定块同轴设置，使得弹簧的运动方向和传动轴该位置的振动方向一致。
进一步地，所述弹簧导向杆与上弹簧固定块的安装孔、下弹簧固定块和电磁铁的配合孔之间均留有1~2mm的间隙。
进一步地，所述的上弹簧固定块和下弹簧固定块的外表面设置有用于固定连接所述螺旋弹簧的螺旋槽。
进一步地，所述的弹性复位装置连接设置在所述电磁铁居中位置。
进一步地，所述的弹性复位装置的数量为两个以上，各弹性复位装置沿电磁铁长度方向间隔设置。
进一步地，每个所述的电磁式吸振器模式转换单元外还罩覆设置有固定在所述金属套筒上的绝缘外壳，所述电磁铁位于所述绝缘外壳内，所述弹性复位装置穿过所述绝缘外壳对应的通孔向外延伸。
进一步地，所述的绝缘外壳为一体式结构且与所述金属套筒之间为过渡配合。
进一步地，所述绝缘壳体上设置有方便所述电磁铁与所述ECU电路连接的走线口。
相比现有技术，本发明的有益效果是：
本发明提供的传动轴电磁双模式吸振器可根据外部激振力频率，在动力吸振器和质量吸振器这两个模式之间进行切换，解决了驱动轴总成在宽频带激振力（即同时存在低频和高频激振力）作用下的共振问题，避免了动力吸振器驱动轴总成在高频激振力下的二阶共振问题以及分段轴和空心轴引起的驱动轴总成的磨损和耐久性问题。同时，所述传动轴电磁双模式吸振器还具有响应速度快、节能和吸附力大的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的三维结构示意图。
图2是图1的纵向正剖视构造图。
图3是发明实施例的弹簧导向杆与套筒的装配细节图。
图4是发明实施例的上弹簧固定块三维图。
图5是发明实施例的弹簧与弹簧固定块装配图。
图6是发明实施例的模式原理图。
图7是发明实施例的吸振器质量块模式原理图。
图中：1-金属套筒；2-绝缘外壳；3-下弹簧固定块；4-上弹簧固定块；5-电磁铁；6-弹簧导向杆；7-螺旋弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，一种传动轴电磁双模式吸振器，包括设置有中心圆孔的立方体金属套筒1、对称的固定设置在所述金属套筒1上、下、左、右四个外壁上的四组电磁式吸振器模式转换单元，所述金属套筒1直接套在传动轴上，所述电磁式吸振器模式转换单元与ECU电路连接，用于根据所述ECU采集的传动轴振动频率，实时进行电磁铁通断电，使所述电磁式吸振器模式转换单元在动力吸振器模式与质量块模式之间切换。
如图2所示，所述的电磁式吸振器模式转换单元包括电磁铁5、与所述电磁铁5相连接的两套弹性复位装置，各弹性复位装置沿电磁铁5长度方向间隔设置。所述的弹性复位装置包括下弹簧固定块3、上弹簧固定块4、弹簧导向杆6、螺旋弹簧7，所述的弹簧导向杆6的一端依次穿过下弹簧固定块3和电磁铁5的通孔后螺接固定在所述金属套筒1上(见图3)，另一端通过螺钉与上弹簧固定块4的安装孔固定连接，所述下弹簧固定块3通过螺钉与电磁铁5固定连接，所述螺旋弹簧7套设在所述弹簧导向杆6上且两端分别与下弹簧固定块3、上弹簧固定块4相连接，断电状态时，所述电磁铁5与所述金属套筒1相隔一定间隙。
如图4所示，所述的上弹簧固定块4和下弹簧固定块3的外表面设置有用于固定连接所述螺旋弹簧7的螺旋槽。
如图5所示，同一个弹性复位装置的所述螺旋弹簧7、弹簧导向杆6、上弹簧固定块4和下弹簧固定块3同轴设置。
所述弹簧导向杆6与上弹簧固定块4的安装孔、下弹簧固定块3和电磁铁5的配合孔之间均留有1~2mm的间隙，形成间隙配合。
另外，每个所述的电磁式吸振器模式转换单元外还罩覆设置有固定在所述金属套筒1上的绝缘外壳2，为便于装配，所述的绝缘外壳2为一体式结构且与所述金属套筒1之间为过渡配合。所述电磁铁5位于所述绝缘外壳2内，所述弹性复位装置穿过所述绝缘外壳2对应的通孔向外延伸。
同时，所述绝缘壳体2上设置有方便所述电磁铁5与所述ECU电路连接的走线口。
上述实施例的传动轴电磁双模式吸振器的装配方法为：
首先，将所述弹簧导向杆6固定在金属套筒1上的专用螺纹孔中，如图3示；
其次，将所述电磁铁5套入弹簧导向杆6，将螺旋弹簧7与上弹簧固定块3、下弹簧固定块4装配好；
再次，将螺旋弹簧—弹簧固定块装配体套入弹簧导向杆6，将所述下弹簧固定块3和电磁铁5通过螺栓固定，所述上弹簧固定块4和弹簧导向杆6通过螺栓固定；
最后，安装所述绝缘外壳2，将绝缘外壳2和金属套筒1通过螺栓固定。
由于弹簧的焊接性差，故而需要通过两个弹簧固定块，将弹簧安装在电磁双模式吸振器中，如图4示。具体方法为：在螺旋弹簧7固定块外表面上加工和弹簧形状相应的螺旋槽，从而将螺旋弹簧7和弹簧固定块安装在一起，如图5示。再通过螺栓，将上、下弹簧固定块分别和弹簧导向杆6以及电磁铁5紧固在一起。
上述实施例提供的电磁双模式吸振器的工作原理为：
当传动轴的振动为低频振动，即其受到低频激振力激励时，电磁铁5的线圈不通电，所述电磁双模式吸振器为动力吸振器模式，原理如图6示。此时，该装置将传动轴的一阶共振峰分为两个位于原共振峰两侧的共振峰，且左侧共振峰的峰值较小，右侧的峰值较大，从而使得传动轴的固有频率避开传动轴受到的激振力频率，避免传动轴的共振问题。当传动轴的振动为高频振动，即其受到高频激振力激励，该高频激振力的频率接近传动轴—动力吸振器系统的二阶固有时，所述电磁铁5的线圈通电，所述电磁铁5吸附在传动轴表面上，将电磁双模式吸振器由动力吸振器模式为质量块模式，原理如图7示。此时，该装置使得传动轴的质量增大，降低传动轴的固有频率，也可以让传动轴的固有频率避开传动轴受到的高频激振力频率，避免传动轴的共振问题。
所述传动轴电磁双模式吸振器可根据外部激振力频率的变化，在动力吸振器模式和质量块模式之间快速切换，从而解决了驱动轴总成在宽频带激振力（即同时存在低频和高频激振力）作用下的共振问题，避免了动力吸振器驱动轴总成在高频激振力下的二阶共振问题以及分段轴和空心轴引起的驱动轴总成的磨损和耐久性问题。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种传动轴电磁双模式吸振器，其特征在于：包括设置有中心圆孔的立方体金属套筒(1)、对称的固定设置在所述金属套筒(1)上、下、左、右四个外壁上的四组电磁式吸振器模式转换单元，所述电磁式吸振器模式转换单元与ECU电路连接，用于根据所述ECU采集的传动轴振动频率，实时进行电磁铁通断电，使所述电磁式吸振器模式转换单元在动力吸振器模式与质量块模式之间切换；所述的电磁式吸振器模式转换单元包括电磁铁(5)、与所述电磁铁(5)相连接的弹性复位装置，所述的弹性复位装置包括下弹簧固定块(3)、上弹簧固定块(4)、弹簧导向杆(6)、螺旋弹簧(7)，所述的弹簧导向杆(6)的一端依次穿过下弹簧固定块(3)和电磁铁(5)的通孔后固定在所述金属套筒(1)上，另一端通过螺钉与上弹簧固定块(4)的安装孔固定连接，所述下弹簧固定块(3)通过螺钉与电磁铁(5)固定连接，所述螺旋弹簧(7)套设在所述弹簧导向杆(6)上且两端分别与下弹簧固定块(3)、上弹簧固定块(4)相连接，断电状态时，所述电磁铁(5)与所述金属套筒(1)相隔一定间隙；同一个弹性复位装置的所述螺旋弹簧(7)、弹簧导向杆(6)、上弹簧固定块(4)和下弹簧固定块(3)同轴设置；所述弹簧导向杆(6)与上弹簧固定块(4)的安装孔、下弹簧固定块(3)和电磁铁(5)的配合孔之间均留有1~2mm的间隙。
2.根据权利要求1所述的传动轴电磁双模式吸振器，其特征在于：所述的上弹簧固定块(4)和下弹簧固定块(3)的外表面设置有用于固定连接所述螺旋弹簧(7)的螺旋槽。
3.根据权利要求1所述的传动轴电磁双模式吸振器，其特征在于：所述的弹性复位装置连接设置在所述电磁铁(5)居中位置。
4.根据权利要求1所述的传动轴电磁双模式吸振器，其特征在于：所述的弹性复位装置的数量为两个以上，各弹性复位装置沿电磁铁(5)长度方向间隔设置。
5.根据权利要求1所述的传动轴电磁双模式吸振器，其特征在于：每个所述的电磁式吸振器模式转换单元外还罩覆设置有固定在所述金属套筒(1)上的绝缘外壳(2)，所述电磁铁(5)位于所述绝缘外壳(2)内，所述弹性复位装置穿过所述绝缘外壳(2)对应的通孔向外延伸。
6.根据权利要求5所述的传动轴电磁双模式吸振器，其特征在于：所述的绝缘外壳(2)为一体式结构且与所述金属套筒(1)之间为过渡配合。
7.根据权利要求5所述的传动轴电磁双模式吸振器，其特征在于：所述绝缘外壳(2)上设置有方便所述电磁铁(5)与所述ECU电路连接的走线口。
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