CN108506416B - 一种曲轴扭转减振器和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曲轴扭转减振器和汽车，包括中心轴线沿左右方向延伸的轮毂、与轮毂同轴的安装轴以及与轮毂同轴的惯量环，安装轴的左端与轮毂相连，惯量环套装在安装轴上，惯量环位于轮毂的右侧，惯量环和轮毂之间设置有多个减振结构，多个减振结构以轮毂的中心轴线为旋转轴线旋转对称布置；每个减振结构均包括圆心与轮毂的中心轴线共线的圆弧形槽、端部伸入圆弧形槽中的凸出部和两颗位于圆弧形槽内的弹性橡胶球，凸出部的端部位于两个弹性橡胶球之间，每个减振结构中的圆弧形槽和凸出部分别设置在惯量环的左侧面和轮毂的右侧面上。本发明能降低制造难度和提升减振效果。

Description

一种曲轴扭转减振器和汽车

技术领域

本发明涉及发动机的曲轴传动系统，具体涉及一种曲轴扭转减振器和汽车。

背景技术

曲轴扭转减振器总成作用是将曲轴扭矩通过皮带传递给水泵、液压泵、发电机等部件并驱动其工作,同时通过其减振作用减小曲轴系统扭转振动，降低曲轴扭转振动给发动机带来的危害和减少整车的振动与噪声。在汽车发动机工作时，作用于曲轴上的力的大小和方向都是周期性变化的，曲轴会因为转动惯量较大的飞轮的摆动，而产生扭转振动；这种扭转振动会大大影响影响车辆乘坐的舒适度，甚至还会影响整个动力输出和传动系统的运行。因此，曲轴扭转减振器总成现在被广泛应用在的高性能发动机上。现在应用最广泛的是橡胶扭转减振器和硅油扭转减振器。

如公告号为CN2651452Y的中国专利就公开了一种汽车发动机曲轴扭转减振器，该汽车发动机曲轴扭转减振器为橡胶式扭转减振器，该汽车发动机曲轴扭转减振器由轮毂、橡胶圈和皮带轮组成，皮带轮相当于一个惯量环，轮毂固定在曲轴前端，轮毂外周上粘有橡胶圈，皮带轮间隔着橡胶圈联接在轮毂上，曲轴转动时，皮带轮保持恒定转速，而轮毂随曲轴发生扭转，橡胶圈在二者之间变形产生分子摩擦而消耗扭转振动。但橡胶圈自身阻尼较小，故每个橡胶式扭转减振器对应的减振频率区间较小，橡胶式扭转减振器中的橡胶圈不断受到剪切力作用容易使其出现疲劳破坏，导致脱胶、掉胶、橡胶撕裂等问题，严重时导致皮带轮在内燃机工作过程中脱落，严重影响车内人员安全。并且橡胶式扭转减振器中的橡胶圈的装配方式可分为硫化粘接和过盈压入，硫化粘接和过盈压入均存在工艺较为复杂和繁琐的问题，因此橡胶式扭转减振器装存在制造难度大的问题。

如公告号为CN104019175B的中国专利就公开了一种硅油扭振减振器，其包括壳体和与所述壳体相匹配的侧盖，所述壳体的一端面上设置有环形凹槽，所述侧盖盖合在该环形凹槽的开口处，形成密封内腔，该密封内腔中通过衬套滑套安装着惯量环，所述壳体与所述惯量环之间的间隙充满硅油。硅油减振器的壳体固联在曲轴上，当曲轴发生扭振时，由于惯量环转动惯量较大，惯量环的运动总是滞后于壳体的运动，此时壳体与惯量环之间的间隙中的硅油的黏性阻尼就会消耗振动能量，从而达到减弱曲轴扭转振动的目的。硅油扭转减振器减振效果比较好但硅油密封要求高，硅油扭转减振器存在重量大、成本高以及制造难度大的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种曲轴扭转减振器，以降低制造难度和提升减振效果。

本发明所述的一种曲轴扭转减振器，包括中心轴线沿左右方向延伸的轮毂、与所述轮毂同轴的安装轴以及与所述轮毂同轴的惯量环，所述安装轴的左端与所述轮毂相连，所述惯量环套装在所述安装轴上，所述惯量环位于所述轮毂的右侧，所述惯量环和所述轮毂之间设置有多个减振结构，多个所述减振结构以所述轮毂的中心轴线为旋转轴线旋转对称布置；每个所述减振结构均包括圆心与所述轮毂的中心轴线共线的圆弧形槽、端部伸入所述圆弧形槽中的凸出部和两颗位于所述圆弧形槽内的弹性橡胶球，所述凸出部的端部位于两个所述弹性橡胶球之间，每个所述减振结构中的所述圆弧形槽和所述凸出部分别设置在所述惯量环的左侧面和所述轮毂的右侧面上。

进一步，所述惯量环和所述安装轴之间设有摩擦阻尼结构。

进一步，所述摩擦阻尼结构包括摩擦阻尼轴套，所述摩擦阻尼轴套的内壁与所述安装轴配合，所述惯量环的内环面与所述摩擦阻尼轴套的外壁配合。

进一步，所述安装轴上设有环形槽，所述环形槽内卡装有外径大于所述惯量环的内径的C形卡簧，所述C形卡簧位于所述惯量环的右侧。

进一步，所述轮毂上固定连接与所述轮毂同轴的皮带轮。

进一步，还包括与所述轮毂连为一体、且用于连接曲轴的连接轴，所述连接轴与所述轮毂同轴。

进一步，多个所述减振结构中的所述圆弧形槽均设置在所述惯量环的左侧面上。

进一步，所述圆弧形槽内的两个所述弹性橡胶球分别被夹持在所述凸出部的端部和所述圆弧形槽的两个端部之间。

本发明还提出了一种汽车，该汽车内设有上述的曲轴扭转减振器。

本发明的优点在于：

1、惯量环与安装轴之间、弹性橡胶球和圆弧形槽之间以及凸出部和圆弧形槽之间均是常规的装配，具有装配难度小的优点；

2、在使用过程中在此过程中弹性橡胶球受到的是压力，不是剪切力，使得弹性橡胶球不易疲劳破坏，提高了曲轴扭转减振器的可靠性和使用寿命；

3、弹性橡胶球的弹力与压缩变形量成非线性关系，当曲轴系扭转振动变大，惯量环相对于轮毂的扭转振幅随之变大，弹性橡胶球的压缩变形量随之变大，曲轴扭转减振器的扭转刚度随之变大，由于惯量环的转动惯量恒定，此时曲轴扭转减振器扭转方向的频率也随之变大，所以该扭转减振器的频率随曲轴系扭转振动的情况而变化，根据曲轴系扭转振动的振幅的大小而自动适应最佳的频率，使扭转减振器工作在最佳的减振点，相对于现有技术，提升了减振效果，也扩大了适用范围；

4、可以通过将某些圆弧形槽内的弹性橡胶球取出的方式，进而改变减振结构的工作个数，使曲轴扭转减振器的扭转刚度发生变化，从而改变曲轴扭转减振器的减振频率，实现曲轴扭转减振器的减振频率可调，从而能够适应不同工况下的减振；

5、摩擦阻尼结构在惯量环相对轮毂旋转摆动时提供摩擦阻尼来来消耗扭转振动能量，进一步提升了减振效果。

附图说明

图1为本发明所述的曲轴扭转减振器的结构示意图；

图2为本发明所述的曲轴扭转减振器的剖视图；

图3为轮毂的结构示意图；

图4为惯量环的结构示意图；

图5为本发明所述的曲轴扭转减振器的爆炸图。

图中：1—轮毂；2—惯量环；3—皮带轮；4—连接轴；5—圆弧形槽；6—凸出部；7—弹性橡胶球；8—安装轴；9—摩擦阻尼轴套；10—C形卡簧；11—环形槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示的一种曲轴扭转减振器，包括中心轴线沿左右方向延伸的轮毂1、与轮毂1同轴的安装轴8以及与轮毂1同轴的惯量环2，安装轴8的左端与轮毂1相连，惯量环2套装在安装轴8上，惯量环2位于轮毂1的右侧，惯量环2和轮毂1之间设置有多个减振结构,多个减振结构是指两个或两个以上的减振结构，在本实施例中惯量环2和轮毂1之间设置有六个减振结构，多个减振结构以轮毂1的中心轴线为旋转轴线旋转对称布置；每个减振结构均包括圆心与轮毂1的中心轴线共线的圆弧形槽5、端部伸入圆弧形槽5中的凸出部6和两颗位于圆弧形槽5内的弹性橡胶球7，凸出部6的端部位于两个弹性橡胶球7之间，凸出部6的端部能够沿圆弧形槽5的长度方向在圆弧形槽5内运动，凸出部6、圆弧形槽5和弹性橡胶球7构成弹性单元，每个减振结构中的圆弧形槽5和凸出部6分别设置在惯量环2的左侧面和轮毂1的右侧面上。惯量环2一般通过可转动的方式套装在安装轴8上，在发动机运行时，惯量环2和轮毂1之间能够发生相对转动即可。

采用上述技术方案，惯量环2与安装轴8之间、弹性橡胶球7和圆弧形槽5之间以及凸出部6和圆弧形槽5之间均是常规的装配，例如将惯量环2套装在安装轴8上，将弹性橡胶球7放置进圆弧形槽5内，均十分简单，比现有技术中的橡胶式扭转减振器的装配难度小；利用凸出部6、圆弧形槽5和弹性橡胶球7构成弹性单元，当发动机运行时，轮毂1同轴装配在曲轴上，轮毂1随着曲轴旋转，惯量环2和轮毂1之间发生相对旋转，凸出部6挤压弹性橡胶球7使得弹性橡胶球7产生变形，将扭转振动的能量转换成热能，从而消减曲轴系的扭转振动的强度，降低曲轴系的扭转振动的振幅，在此过程中弹性橡胶球7受到的是压力，不是剪切力，使得弹性橡胶球7不易疲劳破坏，提高了曲轴扭转减振器的可靠性和使用寿命；并且弹性橡胶球7的弹力与压缩变形量成非线性关系，当曲轴系的扭转振动的振幅变大，惯量环2相对于轮毂1的扭转振动的振幅随之变大，弹性橡胶球7的压缩变形量随之变大，曲轴扭转减振器的扭转刚度随之变大，由于惯量环2的转动惯量恒定，此时曲轴扭转减振器扭转方向的频率也随之变大，所以该扭转减振器的频率随曲轴系扭转振动的情况而变化，根据曲轴系扭转振动的振幅的大小而自动适应最佳的频率，使扭转减振器工作在最佳的减振点，相对于现有技术，提升了减振效果，也扩大了适用范围。惯量环2相对于轮毂1的扭转刚度可以根据弹性橡胶球7的弹力、数量、分布的位置进行调整。针对一种上述的曲轴扭转减振器，可以通过将某些圆弧形槽5内的弹性橡胶球7取出的方式，进而改变减振结构的工作个数，使曲轴扭转减振器的扭转刚度发生变化，从而改变曲轴扭转减振器的减振频率，实现曲轴扭转减振器的减振频率可调，从而能够适应不同工况下的减振。

在一种具体实施方式中，惯量环2和安装轴8之间设有摩擦阻尼结构。摩擦阻尼结构在惯量环2相对轮毂1旋转摆动时提供摩擦阻尼来来消耗扭转振动能量，与上述的减振结构配合使用，进一步提升了减振效果。作为一种优选实施方式，摩擦阻尼结构包括摩擦阻尼轴套9，摩擦阻尼轴套9的内壁与安装轴8配合，惯量环2的内环面与摩擦阻尼轴套9的外壁配合，摩擦阻尼轴套9的内壁与安装轴8配合，在本实施方式中，摩擦阻尼轴套9的内壁通过过盈配合的方式与安装轴8配合，惯量环2的内环面通过过盈配合的方式与摩擦阻尼轴套9的外壁配合。摩擦阻尼轴套9的实现方式是可以在普通轴套的外壁上设置摩擦涂层的方式来实现，摩擦涂层能够提升以提升摩擦阻尼轴套9和惯量环2之间的摩擦系数。

在一种具有实施方式中，安装轴8上设有环形槽11，环形槽11内卡装有外径大于惯量环2的内径的C形卡簧10，C形卡簧10位于惯量环2的右侧，C形卡簧10具有装配方便的优点，用于在轴向上对惯量环2进行限位，避免惯量环2脱出。

在一种具有实施方式中，轮毂1上固定连接与轮毂1同轴的皮带轮3。

在一种具有实施方式中，还包括与轮毂1连为一体、且用于连接曲轴的连接轴4，连接轴4与轮毂1同轴，连接轴4上可以设置与曲轴相连的孔。连接轴4和安装轴8可以在轮毂1的同一侧，也可以分布在轮毂1的不同侧。

在一种具有实施方式中，六个减振结构中的圆弧形槽5均设置在惯量环2的左侧面上。

在一种具有实施方式中，圆弧形槽5内的两个弹性橡胶球7分别被夹持在凸出部6的端部和圆弧形槽5的两个端部之间，弹性橡胶球7一侧与凸出部6的端部接触，另一侧与圆弧形槽5端部的侧壁接触，在凸出部6相对圆弧形槽5运动时，弹性橡胶球7立即发生变形。

作为一种优选，轮毂1、皮带轮3、连接轴4和安装轴8一体成型，由一块钢板旋压和冲压成型，安装轴8位于连接轴4和轮毂1之间，凸出部6也由冲压形成，且均呈筒状；惯量环2可采用铸造或粉末冶金的方式加工成型。

本发明还提出了一种汽车，该汽车内设有上述的曲轴扭转减振器，曲轴扭转减振器通过连接轴4安装在曲轴上，与曲轴同步转动。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”等指示的方位为基于附图5中的坐标系所表示的方位，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种曲轴扭转减振器，其特征在于：包括中心轴线沿左右方向延伸的轮毂、与所述轮毂同轴的安装轴以及与所述轮毂同轴的惯量环，所述安装轴的左端与所述轮毂相连，所述惯量环套装在所述安装轴上，所述惯量环位于所述轮毂的右侧，所述惯量环和所述轮毂之间设置有多个减振结构，多个所述减振结构以所述轮毂的中心轴线为旋转轴线旋转对称布置；每个所述减振结构均包括圆心与所述轮毂的中心轴线共线的圆弧形槽、端部伸入所述圆弧形槽中的凸出部和两颗位于所述圆弧形槽内的弹性橡胶球，所述凸出部的端部位于两个所述弹性橡胶球之间，每个所述减振结构中的所述圆弧形槽和所述凸出部分别设置在所述惯量环的左侧面和所述轮毂的右侧面上。

2.根据权利要求1所述的曲轴扭转减振器，其特征在于：所述惯量环和所述安装轴之间设有摩擦阻尼结构。

3.根据权利要求2所述的曲轴扭转减振器，其特征在于：所述摩擦阻尼结构包括摩擦阻尼轴套，所述摩擦阻尼轴套的内壁与所述安装轴配合，所述惯量环的内环面与所述摩擦阻尼轴套的外壁配合。

4.根据权利要求2所述的曲轴扭转减振器，其特征在于：所述安装轴上设有环形槽，所述环形槽内卡装有外径大于所述惯量环的内径的C形卡簧，所述C形卡簧位于所述惯量环的右侧。

5.根据权利要求1所述的曲轴扭转减振器，其特征在于：所述轮毂上固定连接与所述轮毂同轴的皮带轮。

6.根据权利要求1所述的曲轴扭转减振器，其特征在于：还包括与所述轮毂连为一体、且用于连接曲轴的连接轴，所述连接轴与所述轮毂同轴。

7.根据权利要求1所述的曲轴扭转减振器，其特征在于：多个所述减振结构中的所述圆弧形槽均设置在所述惯量环的左侧面上。

8.根据权利要求1所述的曲轴扭转减振器，其特征在于：所述圆弧形槽内的两个所述弹性橡胶球分别被夹持在所述凸出部的端部和所述圆弧形槽的两个端部之间。

9.一种汽车，其特征在于：该汽车内设有如权利要求1-8中任一项所述的曲轴扭转减振器。