CN109849652A - 具有外侧等速万向节的机动车辆的动力传动系统的横向驱动轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力传动系统的横向驱动轴(6)，该驱动轴可通过内侧等速万向节(5)连接到驱动单元(1)的变速器输出轴(4)并通过外侧等速万向节(7)连接到可转向的车轮(9)。本发明的目的是提供一种所述类型的横向驱动轴(6)，通过该横向驱动轴，至少减少并且潜在地消除引入车轮悬架或车轮安装件和车身壳体(2)的径向振动或引起这些振动的力。该目的通过横向驱动轴(6)实现，横向驱动轴(6)的特征在于，外侧等速万向节(7)包括膜片(16)，横向驱动轴(6)以旋转固定的方式连接到所述膜片(16)。

Description

具有外侧等速万向节的机动车辆的动力传动系统的横向驱 动轴

技术领域

本发明涉及一种动力传动系统的横向驱动轴，该驱动轴可通过内侧等速万向节连接到驱动单元的变速器输出轴，并通过外侧等速万向节连接到可转向的车轮。

背景技术

车辆声学领域的开发工作一开始就专注于降噪。在这方面最明显的首先是内燃发动机作为机动车辆的主要噪声源，并且之后也将对整体噪声排放有决定性作用的辅助单元作为噪声源。

越来越多地尝试不仅减少由机动车辆引起的噪声，还以目标方式影响或使用它们，这通常也被称为噪声设计或声音设计。由于认识到潜在顾客在购买车辆时的购买决定受内燃发动机或车辆的噪声的影响不容忽视，这促进了这种开发工作。因此，跑车的驾驶员更喜欢其噪声突出车辆的运动特性的车辆或发动机。

原则上可以将作为机动车辆上的噪声源区分为空气传播声源和车体传播声源。

空气传播声源包括例如进气口噪声、排气口噪声和散热器的风扇噪声，而车体传播声源尤其包括通过发动机安装件附接到车身壳体的动力传动系统以及还有同样安装在车身壳体上的滚动轮胎。

由于冲击和交变力而引起其产生车体传播声音振动的发动机结构通过其发动机表面将车体传播声音辐射为空气传播声音，并且以这种方式产生实际的发动机噪声。

具有冲击和力激励的最重要的部件是曲轴箱、汽缸体、汽缸盖、曲柄驱动器、活塞和阀驱动器。这些部件暴露在惯性和气体力下。

曲轴与连接到其上的动力传动系统部件一起形成振动系统。在此，通过时间上变化的旋转力使曲轴进行旋转振动，该旋转力通过铰接在各个曲轴轴颈上的连杆引入曲轴。在此，曲轴的旋转振动导致由于车体传播声音辐射的噪声以及还导致由于车体传播声音引入车身壳体和内燃发动机中的噪声。

这里，当在固有频率范围内激励曲轴的情况下，会出现高旋转振动幅度，这甚至会导致永久性故障。

因为由惯性和气体力施加在曲轴上的高动态载荷，制造商要求在设计内燃发动机时实现最全面可行的(即优化的)质量平衡。这里，术语“质量平衡”包括补偿或减少惯性力的外部影响的所有措施。在这方面，曲轴的转动、汽缸的数量和布置以及各个汽缸的点火顺序被选择为以实现最佳的质量平衡的方式。

曲轴的旋转振动导致内燃发动机的转速波动并且还经由正时机构或凸轮轴驱动器传递到凸轮轴，其中凸轮轴本身也构成振动系统并且可以引起另外的系统(尤其是阀门驱动器)振动。通过由曲轴驱动的牵引机构驱动器将振动引入其他辅助单元同样是可能的。此外，曲轴的振动被引入到动力传动系统中，可以出现经由动力传动系统向变速器和驱动轴直到车辆的轮胎的向前传递。

为了减小转速波动，通过在曲轴上设置飞轮来增加振动系统的质量。由于质量更大，系统表现出增加的惯性。曲轴的旋转运动更均匀。

如果总体在一侧固定到曲轴并且在另一侧通过离合器连接到变速器的飞轮设计为双质量飞轮，则飞轮还具有减振器的功能，减振器降低离合器和驱动器之间的旋转振动。

为了抑制曲轴或动力传动系统中的旋转振动，可以提供旋转减振器，即扭转减振器。由于减振器块相对于曲轴的相对运动，一部分旋转振动能量通过摩擦操作耗散。

在发动机降噪方面的开发工作使得发动机的噪声部分(即实际发动机噪声)不断降低。现代机动车辆通常配备非常安静运行的内燃发动机，在车辆内部几乎不再能够感知到其操作噪声，或在某些情况下操作噪声甚至被例如滚动车轮的噪声、通风等其他噪声淹没。

除了通过发动机安装件引入的车体传播声音之外，对声学驾驶舒适性尤其重要的是通过横向驱动轴向轮胎或车轮的安装件和悬架中并由此向车身壳体引入的车体传播声音。在个别情况下经由横向驱动轴引入的振动会在方向盘和座椅中被机动车辆的驾驶员感知到。结果，舒适性以尤其不利的方式受到影响。在这种情况下的具体问题是具有自动变速器的内燃发动机在怠速模式中的振动特性或噪声特性。

德国专利文献DE 33 18 449 C2涉及上述问题，本发明也是如此。图1示出了机动车辆的动力传动系统的细节，即与相关横向驱动轴6一起的在车身壳体2上的可转向的车轮9的安装件13、14和悬架15。

描述了具有前轮驱动的机动车辆的驱动单元1，该单元使用橡胶缓冲器3作为发动机安装件安装在底盘2上。在驱动单元1的每一侧横向布置变速器输出轴4，变速器输出轴4通过内侧等速万向节5连接到横向驱动轴6。横向驱动轴6的一部分通过外侧等速万向节7连接到轴头8，轴头8接收并驱动可转向的车轮9。

轴头8在转向节10中旋转，转向节10通过上球形接头11和下球形接头12可枢转地安装在两个横向连杆13、14的外端。在其内端，两个横向连杆13、14以铰接方式固定到底盘2。悬架装置15布置在上横向连杆13和底盘2之间。

内侧等速万向节5通常设计为三销式滑动接头5，其包括三销式和钟形。三销式接头5的轴向可移位性防止轴向振动(参见双箭头f)引入到横向驱动轴6或者沿轴向过滤掉振动。

相比之下，变速器输出轴4的径向振动通过内侧等速万向节5无阻碍地(即未经过滤地)引入横向驱动轴6中。这些径向振动(参见箭头F)经过刚性横向驱动轴6从内侧等速万向节5朝向车轮侧的外侧等速万向节7动态传递并经过轴头8、转向节10和横向连杆13、14进入底盘2中。其中一些振动向前传递到方向盘和驾驶员座椅并由驾驶员感知。结果，舒适性以尤其不利的方式受到影响。

为了解决上述问题，专利文献DE 33 18 449 C2提出了旨在防止径向振动到达轴头8的措施。换句话说，在径向振动的传输路径或传递路径上产生影响。

在此有利的是，对包括横向驱动轴6和连接到驱动轴6的部件(例如，内侧等速万向节5的三销件)的组件给予一定的质量分布，其结果是意在实现两个等速万向节5、7的动态断开。

发明内容

在上述内容的背景下，本发明的目的是提供一种根据权利要求1的前序部分所述的动力传动系统的横向驱动轴，通过该横向驱动轴，至少减少以及潜在地消除引入车轮悬架或车轮安装件和车身壳体的径向振动或引起这些振动的力。

该目的通过动力传动系统的横向驱动轴实现，该驱动轴可通过内侧等速万向节连接到驱动单元的变速器输出轴，并通过外侧等速万向节连接到可转向的车轮上，并且其中，

-外侧等速万向节包括膜片，横向驱动轴以旋转固定的方式连接到所述膜片。

根据本发明，车轮侧的外侧等速万向节包括膜片，该膜片布置在轴侧并且以旋转固定的方式连接到横向驱动轴。

在本发明的情况下，膜片的特征在于膜片的厚度大体上小于其余尺寸，例如可以比膜片的另一尺寸(例如高度、长度或圆形膜片的直径)小30、40或50倍。

在驱动轴旋转的情况下，膜片可以将驱动轴的扭矩或旋转运动传递到车轮，但由于小的厚度和相关的低面积惯性矩，在引入弯矩时几乎不提供变形阻力。

使用膜片将驱动轴附接到外侧等速万向节意味着变速器输出轴和车轮之间的横向驱动轴或传动路径变得在弯曲上更软。驱动轴或接头的弯曲刚性降低。膜片比传统连接件在弯曲上更软，即更有弹性，并且在径向力从变速器(即通过变速器输出轴和横向驱动轴)引入到外侧等速万向节的膜片的情况下，在载荷下产生更大的屈服。根据本发明的刚度较小或刚性较小的膜片较小地动态传递最初导致径向振动的径向力。

横向驱动轴或传动路径的弯曲刚性选择的越低，所传递的径向力越小，该径向力通过外侧等速万向节引入车轮以及通过悬架引入车身壳体并在个别情况下向前传递到方向盘和驾驶员座椅。

因此，实现了本发明所基于的目的，即提供一种横向驱动轴，通过该横向驱动轴至少减少或潜在地消除引入车轮悬架或车轮安装件和车身壳体的径向振动或引起这些振动的力。

径向振动尤其可以在具有固定的自动变速器并且其中变速器位于挡位“D”的机动车辆中发生。设置在变速器的两侧并且将变速器连接到车轮的横向驱动轴然后在驱动单元上施加力，该力产生围绕滚动轴线的力矩并且具有竖直或径向力分量。

下面将结合从属权利要求描述横向驱动轴的其他有利的实施例。

横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中外侧等速万向节包括内毂，内毂用作膜片的支撑件。

支撑件必须确保膜片能够将旋转驱动轴的旋转运动以及由此的驱动力矩传递到车轮。而且，支撑件必须允许膜片在引入弯矩时变形，即提供所需的变形行程。

因此，在这种情况下，横向驱动轴的有利实施例还可以是其中内毂在轴侧形成球形帽状支撑件。

球形帽状以及由此的罐形支撑件使膜片可获得所需的变形行程。

在这种情况下，横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中球形帽状支撑件具有圆形外边缘。

外边缘形成一种框架，膜片可以被夹在该框架上或其内。

这里，横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中圆形外边缘接收圆形膜片。圆形膜片对应于旋转驱动轴以及对应于在圆形路径上旋转的接头部件或对应于圆形旋转车轮。尤其地，可以形成圆形膜片而没有不希望的和不利的不平衡。

横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中膜片通过多个螺钉紧固。

横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中膜片是金属的。

在这种情况下，横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中膜片由弹簧钢制成。弹簧钢具有固有的回复特性，在变形后，回复特性使弹簧钢转换回原始形状，以使其能够再次变形。

横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中膜片在未加载状态下是平面的。

横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中横向驱动轴垂直于未加载状态的膜片。那么驱动轴的纵向轴线或旋转轴线垂直于膜片，即成直角α≈90°。

横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中外侧等速万向节具有布置在保持架中的多个滚珠。作为滚动体的滚珠用于轴承的移动性，但也用于力传递。

在这种情况下，横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中外侧等速万向节是球笼式接头，其包括内毂和外毂，其中滚珠布置在内毂和外毂之间。

横向驱动轴的以下实施例是有利的，其中内侧等速万向节是三销式滑动接头。

该实施例在轴向振动引入驱动轴方面提供了优势。这是因为至少在接头没有被闭塞并且可以轴向移动的情况下，三销式接头的轴向可移动性防止了轴向振动引入横向驱动轴或者在轴向上过滤掉这些振动。

附图说明

下面将基于示例性实施例并根据图1和图2更详细地描述本发明。在附图中：

图1示意性地示出了根据专利文献DE 33 18 449 C2的与横向驱动轴和驱动单元一起的在车身壳体上的可转向的车轮的安装件和悬架，以及

图2示意性地示出了与外侧等速万向节和轴头一起的动力传动系统的横向驱动轴的第一实施例。

具体实施方式

已经结合现有技术的讨论描述了图1，因此在此时参考相应的表述。

图2示意性地示出了与外侧等速万向节7和轴头8一起的动力传动系统的横向驱动轴6的第一实施例。仅说明相对于图1的附加特征，因此，另外参考图1和相关描述。相同的参考名称已用于相同的部件。

在安装位置，横向驱动轴6通过内侧等速万向节5连接到驱动单元的变速器输出轴4，并且可以通过变速器输出轴4设定为旋转。

驱动轴6通过外侧等速万向节7连接到可转向的车轮，该车轮由轴头8接收。

在当前情况下，外侧等速万向节7是球笼式接头7a，其包括内毂17和外毂18以及多个滚珠19，所述多个滚珠19保持在内毂17和外毂18之间的保持架(未示出)中。在当前情况下，外毂18由钟形件20形成，钟形件20与轴头8一体形成。

外侧等速万向节7、7a包括由弹簧钢16a制成的膜片16。横向驱动轴6以旋转固定的方式连接到所述膜片16，其中横向驱动轴6的纵向轴线6a或旋转轴线垂直于未加载状态下的膜片16，如图2所示。

外侧等速万向节7的内毂17用作膜片16的支撑件，并且为此在轴侧形成球形帽17a。球形帽状支撑件17a具有圆形外边缘，其接收圆形膜片16。

夹在球形帽17a外边缘上的膜片16将旋转驱动轴6的旋转运动以及由此的驱动力矩传递给车轮。在引入弯矩时，球形帽17a使得膜片16可获得所需的变形行程，即膜片16可以以不受阻碍的方式弯曲或变形。

内毂17的纵向轴线与驱动轴6的纵向轴线6a同轴地延伸。

附图标记列表

1 驱动单元

2 车身壳体、底盘

3 发动机安装件、橡胶缓冲器

4 变速器输出轴

5 内侧等速万向节、三销式滑动接头

6 横向驱动轴

6a 横向驱动轴的纵向轴线

7 外侧等速万向节

7a 球笼式接头

8 轴头

9 轮、可转向的车轮

10 转向节

11 上球形接头

12 下球形接头

13 上横向连杆

14 下横向连杆

15 悬架装置

16 膜片

16a 弹簧钢

17 内毂

17a 球形帽

18 外毂

19 滚珠

20 钟形件

Claims (13)

1.一种动力传动系统的横向驱动轴(6)，所述驱动轴可通过内侧等速万向节(5)连接到驱动单元(1)的变速器输出轴(4)并通过外侧等速万向节(7)连接到可转向的车轮(9)，其特征在于，

-所述外侧等速万向节(7)包括膜片(16)，所述横向驱动轴(6)以旋转固定的方式连接到所述膜片(16)。

2.根据权利要求1所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述外侧等速万向节(7)包括内毂(17)，所述内毂(17)用作所述膜片(16)的支撑件。

3.根据权利要求2所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述内毂(17)在轴侧形成球形帽状支撑件(17a)。

4.根据权利要求3所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述球形帽状支撑件(17a)具有圆形外边缘。

5.根据权利要求4所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述圆形外边缘接收圆形膜片(16)。

6.根据前述权利要求之一所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述膜片(16)通过多个螺钉紧固。

7.根据前述权利要求之一所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述膜片(16)是金属的。

8.根据权利要求7所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述膜片(16)由弹簧钢制成。

9.根据前述权利要求之一所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述膜片(16)在未加载状态下是平面的。

10.根据前述权利要求之一所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述横向驱动轴(6)垂直于未加载状态下的所述膜片(16)。

11.根据前述权利要求之一所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述外侧等速万向节(7)包括布置在保持架中的多个滚珠(19)。

12.根据权利要求11所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述外侧等速万向节(7)是球笼式接头(7a)，所述球笼式接头(7a)包括内毂(17)和外毂(18)，所述滚珠(19)布置在所述内毂(17)和所述外毂(18)之间。

13.根据前述权利要求之一所述的横向驱动轴(6)，其特征在于，所述内侧等速万向节(5)是三销式滑动接头。