CN111120571B - 一种曲轴隔振减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲轴隔振减振装置，包括轮毂、固套于轮毂外周面的橡胶圈、固套于橡胶圈外周面的惯量环以及外套于惯量环的皮带轮；皮带轮能够相对惯量环转动；皮带轮的左端设置端壳；轮毂的轮辐、轮毂的内周面以及端壳围合成容纳腔；容纳腔内设有刚度范围为0.5‑2Nm/°的第一弹性体、刚度范围为3‑8Nm/°的第二弹性体、位于两者之间的刚性传动板；第一弹性体的左端与端壳固连、右端与传动板固连；第二弹性体的左端与传动板固连、右端与轮辐固连。此外，还包括当传动板相对皮带轮转动过第一角度后使两者同步的第一限位机构以及当轮毂相对传动板转动过第二角度后使两者同步的第二限位机构。该曲轴隔振减振装置具有较好的隔振减振效果和抗疲劳失效能力。

Description

一种曲轴隔振减振装置

技术领域

本发明涉及曲轴隔振减振技术领域，特别是涉及一种曲轴隔振减振装置。

背景技术

汽车发动机工作时，曲轴会产生振动(包括扭转振动、角振动等)，这会影响汽车各方面的性能，尤其是NVH性能。因而，现有技术中，会在曲轴前端的皮带轮和轮箍之间设置减振部件，将皮带轮、轮毂和设置于两者之间的减振部件整体称为曲轴减振装置。

现有技术中常用的曲轴减振装置通常包括轮毂、带皮带槽的惯量环和橡胶圈，橡胶圈套在轮毂的外周面，惯量环套在橡胶圈的外周面。其中，橡胶圈由高刚度的橡胶制成。这类型的曲轴减振装置的主要作用是削减曲轴在中高速段的扭转振动，而对曲轴在低速段的角振动几乎不起作用。

然而，曲轴在低速段的角振动又是造成曲轴附件系统(包括皮带、张紧器等)工作效率低、稳定性差的主要振动因素，因此，降低曲轴低速段的角振动对附件系统的危害也是非常必要的。现有技术中，一般在上述曲轴减振装置的基础上再设置单级橡胶隔振部件来降低曲轴低速段的角振动对附件系统的危害。

在设置单级橡胶隔振部件时，出于规避橡胶疲劳的考虑，一般不会选择刚度很低的橡胶，比如，通常会选择刚度在3-10NM/°的橡胶。采用这类刚度不是很低的橡胶，隔振效果不理想，甚至还会造成发动机在缸压波动较大的工况(比如起动工况)时激发曲轴附件系统的一阶谐次频率、引起谐次共振、使整车异常抖动的问题。

有鉴于此，如何开发一种曲轴隔振减振装置，使其能够有效削减曲轴的扭转振动，并能够有效阻隔曲轴角振动向附件系统的传递，并具有较好的抗疲劳失效能力，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种曲轴隔振减振装置，所述曲轴隔振减振装置包括轮毂、固套于所述轮毂外周面的橡胶圈、固套于所述橡胶圈外周面的惯量环以及外套于所述惯量环的皮带轮；所述皮带轮能够相对所述惯量环转动；所述皮带轮的左端设置端壳；所述轮毂的轮辐、所述轮毂的内周面以及所述端壳围合成容纳腔；

所述容纳腔内设有刚度范围为0.5-2Nm/°的第一弹性体、刚度范围为3-8Nm/°的第二弹性体、位于两者之间的刚性传动板；所述第一弹性体的左端与所述皮带轮的所述端壳固连、右端与所述传动板固连；所述第二弹性体的左端与所述传动板固连、右端与所述轮毂的所述轮辐固连。

本发明提供的曲轴隔振减振装置，工作时，其轮毂外套于曲轴的前端，曲轴转动时，带动轮毂转动。轮毂转动，通过第二弹性体带动传动板转动，这一过程中，第二弹性体有扭转变形。传动板转动，通过第一弹性体带动皮带轮转动，这一过程中，第一弹性体有扭转变形。

由于，第一弹性体的刚度小于第二弹性体的刚度，因此，第一弹性体先于第二弹性体产生较大程度的扭转变形。

当发动机处于起动、怠速等低负荷工况时，第一弹性体会产生较大的扭转变形，第二弹性体仅会产生较小的扭转变形。也就是说，低负荷工况下主要由第一弹性体起隔振作用。由于第一弹性体的刚度足够低，因此，具有较好的隔振效果，且可以规避发动机在起动等工况时激发曲轴附件系统的一阶谐次频率、引起谐次共振、使整车异常抖动的问题。

随着发动机负荷的增大，发动机逐渐处于大负荷工况，此时，第一弹性体已经产生了较大的扭转变形，而第二弹性体尚未产生较大的扭转变形，因而大负荷工况下，主要由第二弹性体继续产生扭转变形。也就是说，低负荷工况下主要由第二弹性体起隔振作用。

由上述分析可知，本发明提供的曲轴隔振减振装置，使第一弹性体和第二弹性体分别承担发动机小负荷工况和大负荷工况下的角振动扭矩，相比由一个弹性体承担发动机各工况下的角振动扭矩而言，不仅隔振效果更好，还可以降低弹性体过渡扭转变形致使疲劳失效的可能性。

可选地，所述皮带轮的内周面与所述惯量环的外周面之间设置滑动轴承；所述滑动轴承与所述皮带轮的内周面过盈配合，并与所述惯量环的外周面间隙配合。

可选地，所述第一弹性体的右端以及所述第二弹性体的左端均直接与所述传动板硫化于一体；

或者，所述容纳腔内还设有分别可拆卸地连接于所述传动板左右两端的第一连接板和第二连接板；所述第一弹性体的右端与所述第一连接板硫化于一体；所述第二弹性体的左端与所述第二连接板硫化于一体。

可选地，所述容纳腔内还设有第三连接板，所述第二弹性体的右端与所述第三连接板硫化于一体，所述第三连接板固连于所述轮辐。

可选地，所述曲轴隔振减振装置包括第一限位机构和第二限位机构；当所述传动板相对所述皮带轮转动过第一角度后，所述第一限位机构使所述皮带轮与所述传动板同步转动；当所述轮毂相对所述传动板转动过第二角度后，所述第二限位机构使所述传动板与所述轮毂同步转动。

可选地，所述第一角度的范围为20-30°；所述第二角度的范围为60-80°。

可选地，所述第一限位机构具体配置为：所述端壳开设有至少一个第一扇形孔，所述第一扇形孔的圆心位于所述皮带轮的轴线上；所述传动板设置有至少一个向左延伸的第一凸台，所述第一凸台伸入所述第一扇形孔中。

可选地，所述第二限位机构具体配置为：所述传动板设置有至少一个向右延伸的第二凸台；所述轮辐至少设置有两个向左延伸的第三凸台，两所述第三凸台位于环绕轮辐轴线的同一圆周上，且沿所述圆周间隔分布；所述第二凸台伸于两所述第三凸台之间；

或者，所述端壳开设有至少一个第二扇形孔，所述第二扇形孔的圆心位于所述皮带轮的轴线上；所述惯量环设置有至少一个向左延伸的第四凸台，所述第四凸台伸入所述第二扇形孔中。

可选地，所述容纳腔内还设有可拆卸地连接于所述传动板左端的第一连接板；所述第一弹性体的右端与所述第一连接板硫化于一体；

所述第一连接板与所述传动板的可拆卸连接具体如此配置：所述第一连接板设置至少一个第一连接槽，所述第一凸台嵌于所述第一连接槽。

可选地，所述容纳腔内还设有可拆卸地连接于所述传动板右端的第二连接板，所述第二弹性体的左端与所述第二连接板硫化于一体；

所述第二连接板与所述传动板的可拆卸连接具体如此配置：所述第二连接板设置至少一个第二连接槽，所述第二凸台嵌于所述第二连接槽。

附图说明

图1为本发明提供的曲轴隔振减振装置第一种具体实施例的整体剖视示意图；

图2为图1的分解示意图；

图3为本发明提供的曲轴隔振减振装置第二种具体实施例的整体剖视示意图；

图4为图3的分解示意图；

图5为本发明提供的曲轴隔振减振装置第三种具体实施例的整体剖视示意图；

图6为图5的分解示意图。

图1至图6中的附图标记说明如下：

11轮毂，111轮辐，1111第三凸台，12橡胶圈，13惯量环，131第四凸台，14滑动轴承，15皮带轮，151端壳，1511第一扇形孔，1512第二扇形孔；

21第一弹性体，22第二弹性体，23传动板，231第一凸台，232第二凸台，24第一连接板，241第一连接槽，25第二连接板，251第二连接槽，26第三连接板。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

首先需要说明的是，上下文所述的左端、右端等方位词均是基于图中视角而言的，仅为了便于表述，而不应当理解为对技术方案的限定。并且，上下文所谓的端均是指的轴向端。并且，上下文中所谓的一者固套于另一者，仅表达两者相互套设，且一者转动时，另一者随之同步转动的意思，而并不局限于一者与另一者不可拆卸地套设在一起。

请参考图1至图6，图1为本发明提供的曲轴隔振减振装置第一种具体实施例的整体剖视示意图；图2为图1的分解示意图；图3为本发明提供的曲轴隔振减振装置第二种具体实施例的整体剖视示意图；图4为图3的分解示意图；图5为本发明提供的曲轴隔振减振装置第三种具体实施例的整体剖视示意图；图6为图5的分解示意图。

如图所示，本发明提供的曲轴隔振减振装置，包括：轮毂11，轮毂11具有连轴段(图示小径段)、连轮段(图示大径段)以及轮辐111。使用状态，轮毂11的连轴段固套于曲轴的前端。还包括：固套于轮毂11外周面(具体指连轮段的外周面)的橡胶圈12、固套于橡胶圈12外周面的惯量环13以及外套于惯量环13的皮带轮15。使用状态，曲轴的正时皮带缠绕于皮带轮15的外周。

其中，皮带轮15虽然外套于惯量环13，但是仍能够相对惯量环13自由转动。具体的，可以通过在皮带轮15的内周面与惯量环13的外周面之间设置滑动轴承14，并使滑动轴承14与皮带轮15的内周面过盈配合、与惯量环13的外周面间隙配合来实现皮带轮15相对惯量环13的自由转动。

并且，皮带轮15的一端(图示左端)设置有端壳151，该端壳151与轮毂11的内周面(具体指连轮段的内周面)以及轮毂11的轮辐111共同围合成容纳腔。

其中，橡胶圈12的刚度范围大致为：200-400Nm/°，作用是削减曲轴的扭转振动，从而起到减振作用，但是并不能够阻隔曲轴角振动向曲轴附件系统的传递，即不能够起到隔振作用。

为了阻隔曲轴角振动向曲轴附件系统的传递，在上述容纳腔内设置：第一弹性体21、第二弹性体22和位于两者之间的刚性传动板23。并且，第一弹性体21的左端与端壳151固连、右端与传动板23固连，第二弹性体22的左端与传动板23固连、右端与轮毂11的轮辐111固连。

其中，第一弹性体21的刚度范围为0.5-2Nm/°，第二弹性体22的刚度范围为3-8Nm/°。具体的，第一弹性体21和第二弹性体22均可以为橡胶材质，并且均可以为环状。

下面具体说明曲轴隔振减振装置的工作过程：

当曲轴转动时，带动轮毂11同步转动。轮毂11转动，通过第二弹性体22带动传动板23转动，这一过程中，第二弹性体22有扭转变形。传动板23转动，通过第一弹性体21带动皮带轮15转动，这一过程中，第一弹性体21有扭转变形。

由于第一弹性体21的刚度小于第二弹性体22的刚度，第一弹性体21会先于第二弹性体22产生较大程度的扭转变形。

当发动机处于起动、怠速等低负荷工况时，第一弹性体21会产生较大的扭转变形，第二弹性体22仅会产生较小的扭转变形。也就是说，低负荷工况下主要由第一弹性体21起隔振作用。由于第一弹性体21的刚度足够低，因此，具有较好的隔振效果，且可以规避发动机在起动等工况时激发曲轴附件系统的一阶谐次频率、引起谐次共振、使整车异常抖动的问题。

随着发动机负荷的增大，发动机逐渐处于大负荷工况，此时，第一弹性体21已经产生了较大的扭转变形，而第二弹性体22尚未产生较大的扭转变形，因而大负荷工况下，主要由第二弹性体22继续产生扭转变形。也就是说，低负荷工况下主要由第二弹性体22起隔振作用。

由上述分析可知，本发明提供的曲轴隔振减振装置，使第一弹性体21和第二弹性体22分别承担发动机小负荷工况和大负荷工况下的角振动扭矩，相比由一个弹性体承担发动机各工况下的角振动扭矩而言，不仅隔振效果更好，还可以降低弹性体过渡扭转变形致使疲劳失效的可能性。

进一步的，本发明提供的曲轴隔振减振装置还包括第一限位机构和第二限位机构。

其中，第一限位机构当传动板23相对皮带轮15转动过第一角度后，使皮带轮15与传动板23同步转动。具体的，第一角度的范围可以为20-30°。

具体来说，不设置第一限位机构时，传动板23与皮带轮15并不是同步转动的，即使是在主要由第二弹性体22起隔振作用的大负荷工况下，传动板23与皮带轮15之间也是有相对转动的，换句话说，即使是在主要由第二弹性体22起隔振作用的大负荷工况下，第一弹性体21仍会继续产生扭转变形，导致第一弹性体21仍存在因过渡扭转变形而疲劳失效的可能。

因而，通过设置该第一限位机构，当其使皮带轮15与传动板23同步转动时，第一弹性体21就不再继续扭转变形，从而可以规避第一弹性体21过渡扭转变形致使疲劳失效的可能。

其中，第二限位机构，当轮毂11相对传动板23转动过第二角度后，使传动板23与轮毂11同步转动。具体的，第二角度的范围可以为60-80°

具体来说，不设置第二限位机构时，轮毂11与传动板23并不是同步转动的，在大负荷工况下，第二弹性体22会一直继续扭转变形，导致第二弹性体22仍存在因过渡扭转变形而疲劳失效的可能。

因而，通过设置该第二限位机构，当其使轮毂11与传动板23同步转动时，第二弹性体22就不再继续扭转变形，从而可以规避第二弹性体22过渡扭转变形致使疲劳失效的可能。

下面结合具体实施例具体说明曲轴隔振减振装置的结构：

第一实施例

如图1和图2所示，第一弹性体21、第二弹性体22与传动板23的固连是这样实现的：设置第一连接板24和第二连接板25，第一连接板24可拆卸地连接于传动板23的左端，第二连接板25可拆卸地连接于传动板23的右端。第一弹性体21的右端与第一连接板24硫化于一体，第二弹性体22的左端与第二连接板25硫化于一体。

如此设置，生产组装时，可以分别硫化第一弹性体21和第一连接板24以及第二弹性体22和第二连接板25，然后将硫化后的组件可拆卸地连接于传动板23，这样利于降低生产和组装难度，便于实施。

第一弹性体21与皮带轮15端壳151的固连是这样实现的：第一弹性体21的左端直接与皮带轮15的端壳151硫化于一体。

第二弹性体22与轮辐111的固连是这样实现的：设置第三连接板26，第二弹性体22的右端与第三连接板26硫化于一体，第三连接板26固连于轮辐111。在具体实施例中，轮辐111设置有安装槽，第三连接板26的中部形成向安装槽延伸的凸部，所述凸部过盈压装于所述安装槽，由此实现第三连接板26与轮辐111的固连。并且，在具体实施例中，第二弹性体22的右端面的外缘相对内缘是向轮辐111侧倾斜的，相应的，第三连接板26与第二弹性体22硫化在一体的部分也是外缘相对内缘向轮辐111侧倾斜的。如此设置可以增大第二弹性体22与第三连接板26之间的粘接面积，提高粘接强度，使得第二弹性体能够承受更大的剪切力。

第一限位机构是这样配置的：端壳151开设有至少一个第一扇形孔1511，第一扇形孔1511的圆心位于皮带轮15的轴线上。传动板23设置有至少一个向左延伸的第一凸台231，第一凸台231伸入第一扇形孔1511中。当传动板23相对皮带轮15转动过第一角度后，该第一凸台231抵触第一扇形孔1511的一直边，由此实现传动板23与皮带轮15的同步转动。在具体实施例中，端壳151设有三个第一扇形孔1511，各第一扇形孔1511均位于环绕皮带轮15的轴线的同一圆周上且沿圆周均匀间隔分布，相应的，传动板23设置有三个第一凸台231。

第二限位机构是这样配置的：传动板23设置有至少一个向右延伸的第二凸台232；轮辐111设置有至少两个向左延伸的第三凸台1111，两第三凸台1111位于环绕轮毂11的轴线的同一圆周上且沿圆周间隔分布；第二凸台232伸于两第三凸台1111之间。当轮毂11相对传动板23转动过第二角度后，该第二凸台232抵触一第三凸台1111，由此实现传动板23与轮毂11的同步转动。在具体实施例中，轮辐111设有三个第三凸台1111，三个第三凸台1111均位于环绕轮毂11轴线的同一圆周上且沿圆周均匀间隔分布，相应的，传动板23设置有三个第二凸台232。

具体的，传动板23及其第一凸台231和第二凸台232均可以设置为高强度的塑料材质，如此设置，可以规避第一凸台231与第一扇形孔1511的直边抵触时以及第二凸台232与第三凸台1111抵触时产生额外的碰撞噪声，而且由于传动板23不涉及硫化，选用塑料材质，也不会影响硫化工艺。

并且，上述第一连接板24、第二连接板25与传动板23的可拆卸连接是如此实现的：第一连接板24开设第一连接槽241，第一凸台231嵌于第一连接槽241；第二连接板25开设第二连接槽251，第二凸台232嵌于第二连接槽251。

可见，上述设置，既利用第一凸台231、第二凸台232实现了同步功能，还利用第一凸台231、第二凸台232实现了连接功能，使曲轴隔振减振装置整体结构简单紧凑。

第二实施例

如图3和图4所示，该实施例与第一实施例的不同仅在于：第一弹性体21、第二弹性体22与传动板23的固连方式。

在该实施例中，第一弹性体21、第二弹性体22与传动板23的固连是这样实现的：第一弹性体21的右端以及第二弹性体22的左端均直接与传动板23硫化于一体。如此设置，制造时，可以一并实现第一弹性体21、第二弹性体22与传动板23的硫化，并且可以进一步简化曲轴隔振减振装置的结构。具体的，传动板23可以选用硫化工艺简单的金属材质。

第三实施例

如图5和图6所示，该实施例与第二实施例的不同仅在于：第二限位机构的配置方式。

在该实施例中，第二限位机构是如此配置的：不再设置上述第二凸台232和第三凸台1111，而是在端壳151上开设至少一个第二扇形孔1512，第二扇形孔1512的圆心位于皮带轮15的轴线上；惯量环13设置有至少一个向左延伸的第四凸台131，第四凸台131伸入第二扇形孔1512中。当轮毂11相对传动板23转动过第二角度后，该第四凸台131抵触第二扇形孔1512的一直边，由此实现传动板23与轮毂11的同步转动。

在具体实施例中，端壳151设有三个第二扇形孔1512，各第二扇形孔1512均位于环绕皮带轮15的轴线的同一圆周上且沿圆周均匀间隔分布，相应的，惯量环13设置有三个第四凸台131。并且，各第二扇形孔1512所在的圆周半径大于上述各第一扇形孔1511所在的圆周半径。

以上对本发明所提供的曲轴隔振减振装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种曲轴隔振减振装置，所述曲轴隔振减振装置包括轮毂(11)、固套于所述轮毂(11)外周面的橡胶圈(12)、固套于所述橡胶圈(12)外周面的惯量环(13)以及外套于所述惯量环(13)的皮带轮(15)；其特征在于，所述皮带轮(15)能够相对所述惯量环(13)转动；所述皮带轮(15)的左端设置端壳(151)；所述轮毂(11)的轮辐(111)、所述轮毂(11)的内周面以及所述端壳(151)围合成容纳腔；

所述容纳腔内设有刚度范围为0.5-2Nm/°的第一弹性体(21)、刚度范围为3-8Nm/°的第二弹性体(22)、位于两者之间的刚性传动板(23)；所述第一弹性体(21)的左端与所述端壳(151)固连、右端与所述传动板(23)固连；所述第二弹性体(22)的左端与所述传动板(23)固连、右端与所述轮辐(111)固连；

所述曲轴隔振减振装置包括第一限位机构和第二限位机构；当所述传动板(23)相对所述皮带轮(15)转动过第一角度后，所述第一限位机构使所述皮带轮(15)与所述传动板(23)同步转动；当所述轮毂(11)相对所述传动板(23)转动过第二角度后，所述第二限位机构使所述传动板(23)与所述轮毂(11)同步转动。

2.根据权利要求1所述的曲轴隔振减振装置，其特征在于，所述皮带轮(15)的内周面与所述惯量环(13)的外周面之间设置滑动轴承(14)；所述滑动轴承(14)与所述皮带轮(15)的内周面过盈配合，并与所述惯量环(13)的外周面间隙配合。

3.根据权利要求1所述的曲轴隔振减振装置，其特征在于，所述第一弹性体(21)的右端以及所述第二弹性体(22)的左端均直接与所述传动板(23)硫化于一体；

或者，所述容纳腔内还设有分别可拆卸地连接于所述传动板(23)左右两端的第一连接板(24)和第二连接板(25)；所述第一弹性体(21)的右端与所述第一连接板(24)硫化于一体；所述第二弹性体(22)的左端与所述第二连接板(25)硫化于一体。

4.根据权利要求1所述的曲轴隔振减振装置，其特征在于，所述容纳腔内还设有第三连接板(26)，所述第二弹性体(22)的右端与所述第三连接板(26)硫化于一体，所述第三连接板(26)固连于所述轮辐(111)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的曲轴隔振减振装置，其特征在于，所述第一角度的范围为20-30°；所述第二角度的范围为60-80°。

6.根据权利要求1-4任一项所述的曲轴隔振减振装置，其特征在于，所述第一限位机构具体配置为：所述端壳(151)开设有至少一个第一扇形孔(1511)，所述第一扇形孔(1511)的圆心位于所述皮带轮(15)的轴线上；所述传动板(23)设置有至少一个向左延伸的第一凸台(231)，所述第一凸台(231)伸入所述第一扇形孔(1511)中。

7.根据权利要求1-4任一项所述的曲轴隔振减振装置，其特征在于，所述第二限位机构具体配置为：所述传动板(23)设置有至少一个向右延伸的第二凸台(232)；所述轮辐(111)至少设置有两个向左延伸的第三凸台(1111)，两所述第三凸台(1111)位于环绕轮辐(111)轴线的同一圆周上，且沿所述圆周间隔分布；所述第二凸台(232)伸于两所述第三凸台(1111)之间；

或者，所述端壳(151)开设有至少一个第二扇形孔(1512)，所述第二扇形孔(1512)的圆心位于所述皮带轮(15)的轴线上；所述惯量环(13)设置有至少一个向左延伸的第四凸台(131)，所述第四凸台(131)伸入所述第二扇形孔(1512)中。

8.根据权利要求6所述的曲轴隔振减振装置，其特征在于，所述容纳腔内还设有可拆卸地连接于所述传动板(23)左端的第一连接板(24)；所述第一弹性体(21)的右端与所述第一连接板(24)硫化于一体；

所述第一连接板(24)与所述传动板(23)的可拆卸连接具体如此配置：所述第一连接板(24)设置至少一个第一连接槽(241)，所述第一凸台(231)嵌于所述第一连接槽(241)。

9.根据权利要求7所述的曲轴隔振减振装置，其特征在于，所述容纳腔内还设有可拆卸地连接于所述传动板(23)右端的第二连接板(25)，所述第二弹性体(22)的左端与所述第二连接板(25)硫化于一体；

所述第二连接板(25)与所述传动板(23)的可拆卸连接具体如此配置：所述第二连接板(25)设置至少一个第二连接槽(251)，所述第二凸台(232)嵌于所述第二连接槽(251)。

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