CN112268072B - 一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车装置结构技术领域，具体地指一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置。包括，第一轴套包括套设在一传动轴上的第一环状体；第二轴套包括套设在另一传动轴上且位于第一轴套外侧的第二环状体；处于第一环状体和第二环状体之间的环状扭转衬套；第一轴套与第二轴套之间设置有缓冲大幅度扭转和振动的第一级柔性缓冲结构；扭转衬套与第一轴套或/和扭转衬套与第二轴套之间设置有至少一组缓冲小幅度扭转和振动的第二级柔性缓冲结构。本发明通过两级柔性缓冲结构，分别用于缓冲传动轴大幅度和小幅度的扭转和振动，结构简单，安装方便，缓冲效果好。

Description

一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置
技术领域
本发明涉及汽车装置结构技术领域，具体地指一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置。
背景技术
轴系在扭矩传递过程中，由于扭矩剧烈波动造成的扭转振动具有极大的破坏性，轻者使作用在轴上的扭应力发生变化，增加轴的疲劳损伤，降低使用寿命，严重会导致轴系损坏或断裂,影响安全可靠性。同时扭矩传递的不稳定会增加传动系统的负载，产生噪声，还会降低传动系统的效率。
现有技术在控制扭矩传递的波动主要是在扭矩传递路径上增加轴系转动惯量，或者在传递过程中增加一级弹性元件连接的联轴结构。这两种结构都有各自缺点，前者会大大增加重量并在径向上占据较大空间；后者弹性元件一般由于布置限制扭转刚度较大且仅根据许用最大传递扭矩设计定义弹性元件刚度，在小扭矩传递时扭振隔振性能差。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置。
本发明的技术方案为：一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：包括，
第一轴套，所述第一轴套包括套设在一传动轴上的第一环状体；
第二轴套，所述第二轴套包括套设在另一传动轴上且位于第一轴套外侧的第二环状体，第二环状体与第一环状体可产生绕轴线的相对转动；
处于第一环状体和第二环状体之间的环状扭转衬套，扭转衬套可分别与第一环状体和第二环状体产生绕轴线的相对转动；
所述第一轴套与第二轴套之间设置有缓冲大幅度扭转和振动的第一级柔性缓冲结构；
所述扭转衬套与第一轴套或/和扭转衬套与第二轴套之间设置有至少一组缓冲小幅度扭转和振动的第二级柔性缓冲结构。
进一步的所述第一级柔性缓冲结构包括多个沿周向间隔布置于第一环状体圆周外侧且沿径向凸起的第一凸起和多个沿周向间隔布置于第二环状体圆周内侧且沿径向凸起的第二凸起；所述第一凸起处于相邻两个第二凸起之间，相邻第一凸起和第二凸起之间设置有柔性缓冲垫。
进一步的所述第一凸起沿周向的两侧设置有柔性缓冲垫或/和第二凸起沿周向的两侧设置有柔性缓冲垫。
进一步的所述第一凸起布置于第一环状体靠近第二凸起一侧的圆周外侧端面上；所述扭转衬套套设于第一环状体没有布置第一凸起的圆周外侧端面上。
进一步的所述第二级柔性缓冲结构包括设置于扭转衬套内侧的第一橡胶垫；所述第一橡胶垫套设在第一环状体的圆周外侧端面与第一环状体过盈配合连接。
进一步的所述第二级柔性缓冲结构还包括设置于扭转衬套外侧的第二橡胶垫；所述第二橡胶垫套设在第二环状体的圆周内侧端面与第二环状体过盈配合连接。
进一步的所述第一橡胶垫和第二橡胶垫之间设置有起支撑作用的环状中间金属衬套；所述中间金属衬套的内侧端面与第一橡胶垫紧密接触、外侧端面与第二橡胶垫紧密接触。
进一步的所述中间金属衬套的内外两侧分别布置有内侧金属衬套和外侧金属衬套；所述第一橡胶垫为包覆在内侧金属衬套上的橡胶软垫；所述第二橡胶垫为包覆在外侧金属衬套上的橡胶软垫。
进一步的所述第二轴套还包括设置于第二环状体轴向端部的侧板；所述侧板上安装有沿轴向向远离第一轴套的一侧延伸的连接套；所述连接套为通过内侧端面的花键连接于传动轴的环状结构。
进一步的所述连接套的圆周外侧端面与侧板之间设置有多根沿周向间隔布置的加强筋。
本发明的优点有：1、本发明通过两级柔性缓冲结构，分别用于缓冲两传动轴大幅度和小幅度的扭转和振动，结构简单，安装方便，缓冲效果好；
2、本发明通过第一凸起和第二凸起间隔布置，缓冲扭转和振动时，通过凸起上的柔性缓冲垫能够得到很好的消散；
3、本发明通过与第一轴套和第二轴套过盈配合连接的第一橡胶垫和第二橡胶垫消散小幅度的扭转和振动，能量完全通过第一橡胶垫和第二橡胶垫吸收。
本发明提供了一种可以设计多级可变扭转刚度的、高集成度的柔性联轴扭矩传递装置。能够兼顾大扭矩和小扭矩传递时实现较好的扭振隔振性能，且在超过许用传递扭矩时对传动轴有限制扭矩保护功能。为扭矩传递工况负杂的轴系，比如汽车传动系统，提供了更为合适的解决方案，可以使汽车行驶更加平顺，并有效降低传动系统损坏风险，降低传动系统引起的齿轮敲击噪声，如变速箱噪声，相比其他结构对减小扭矩波动具有巨大的优势。
附图说明
图1：本发明的主视图；
图2：本发明的图1中的A-A视图；
图3：本发明的图1中的B-B视图；
图4：本发明的第一轴套的结构示意图；
图5：本发明的第二轴套的外部结构示意图；
图6：本发明的第二轴套的内部结构示意图；
图7：本发明的扭转衬套的金属骨架结构示意图；
图8：本发明的扭转衬套与第一轴套安装结构示意图；
其中：1—第一环状体；2—第二环状体；3—第一凸起；4—第二凸起；5—柔性缓冲垫；6—中间金属衬套；7—内侧金属衬套；8—外侧金属衬套；9—侧板；10—连接套；11—加强筋；12—减重孔；13—第一橡胶垫；14—第二橡胶垫。
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1～8所示，一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，本实施例的传递装置为联轴结构，包括同轴布置的第一轴套和第二轴套，第一轴套包括套设在一传动轴上的第一环状体1，第二轴套包括套设在另一传动轴上且位于第一轴套1外侧的第二环状体2。第一轴套和第二轴套之间设置有环状的扭转衬套，扭转衬套是处于第一轴套和第二轴套之间的环状结构，扭转衬套可分别与第一环状体1和第二环状体2产生绕轴线的相对转动。
具体结构如图4所示，为本实施例的第一轴套的结构示意图，第一环状体1的内侧设置有花键，通过花键与一传动轴连接，第一环状体1的圆周外侧设置有多个沿周向间隔布置的第一凸起3，第一凸起3是沿径向凸起的刚性构件，第一凸起3沿周向的两侧设置柔性缓冲垫5。
如图5～6所示，为本实施例的第二轴套结构示意图，第二环状体2的一侧端面设置有侧板9，侧板9上安装有沿轴向向远离第一轴套的一侧延伸的连接套10，连接套10为通过内侧端面的花键连接于另一传动轴的环状结构。连接套10的圆周外侧端面与侧板9之间设置有多根沿周向间隔布置的加强筋11。
第二环状体2的圆周内侧端面设置有对应第一凸起3的第二凸起4，多个第二凸起4沿周向间隔布置，第二凸起4是沿径向向轴线凸起的刚性构件。当第一轴套和第二轴套装配在一起时，第一凸起3处于相邻两个第二凸起4之间，相邻第一凸起3和第二凸起4之间通过柔性缓冲垫5进行扭转和振动的缓冲。相邻第一凸起3和第二凸起4之间可以留有相对转动的间隙，即第一凸起3和第二凸起4只有相对转动到柔性缓冲垫5与第一凸起3和第二凸起4完全接触才会产生挤压作用，也可以是被柔性缓冲垫5完全充填，即第一凸起3和第二凸起4只要产生相对转动就会挤压柔性缓冲垫5。
如图7～8所示，为本实施例的扭转衬套结构示意图，扭转衬套包括起稳定作用的金属骨架，包括位于外侧的外侧金属衬套9、处于中间的中间金属衬套6和处于内侧的内侧金属衬套7，三个金属衬套沿径向方向间隔布置，均为环状结构，在内侧金属衬套7上包覆有一层第一橡胶垫13，第一橡胶垫13的内侧端面过盈配合连接于第一环状体1的圆周外侧端面。外侧金属衬套8上包覆有一层第二橡胶垫14，第二橡胶垫14的外侧与第二环状体2的圆周内侧端面过盈配合连接，中间金属衬套6处于第一橡胶垫13和第二橡胶垫14之间，实际使用时也可以不用中间金属衬套6。本实施例为了降低重量，在中间金属衬套6上开设有多个的减重孔12。
本实施例的扭转装置具有级可变扭转刚度和高集成的优点，能够兼顾大扭矩和小扭矩传递时实现较好的扭振隔振性能，工作原理为：
1、在小幅度扭转振动和扭矩传递时，扭矩传递路径依次为：第一轴套、第一橡胶垫13、第二橡胶垫14、第二轴套，传递过程中仅扭转第一橡胶垫13、第二橡胶垫14作为弹性元件，提供扭转刚度，刚度较低可实现较好的隔振性能；
2、在大幅度扭转振动和大扭矩传递时，扭矩传递路径会有双路径共同传递：
1)、第一轴套、第一橡胶垫13、第二橡胶垫14、第二轴套；
2)、第一轴套、第一凸起3、柔性缓冲垫5、第二凸起4、第二轴套，传递过程中的弹性元件：第一橡胶垫13、第二橡胶垫14和柔性缓冲垫5，弹性元件提供扭转刚度，在实现大幅度扭转振动和扭矩传递时，结构动态运动仍在弹性区间，可实现大幅度扭转振动和扭矩传递的扭转隔振。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：包括，
第一轴套，所述第一轴套包括套设在一传动轴上的第一环状体(1)；
第二轴套，所述第二轴套包括套设在另一传动轴上且位于第一轴套外侧的第二环状体(2)，第二环状体(2)与第一环状体(1)可产生绕轴线的相对转动；
处于第一环状体(1)和第二环状体(2)之间的环状扭转衬套，扭转衬套可分别与第一环状体(1)和第二环状体(2)产生绕轴线的相对转动；
所述第一轴套与第二轴套之间设置有缓冲大幅度扭转和振动的第一级柔性缓冲结构；
所述扭转衬套与第一轴套或/和扭转衬套与第二轴套之间设置有至少一组缓冲小幅度扭转和振动的第二级柔性缓冲结构；
所述第一级柔性缓冲结构包括多个沿周向间隔布置于第一环状体(1)圆周外侧且沿径向凸起的第一凸起(3)和多个沿周向间隔布置于第二环状体(2)圆周内侧且沿径向凸起的第二凸起(4)；所述第一凸起(3)处于相邻两个第二凸起(4)之间，相邻第一凸起(3)和第二凸起(4)之间设置有柔性缓冲垫(5)；
所述第一凸起(3)布置于第一环状体(1)靠近第二凸起(4)一侧的圆周外侧端面上；所述扭转衬套套设于第一环状体(1)没有布置第一凸起(3)的圆周外侧端面上。
2.如权利要求1所述的一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：所述第一凸起(3)沿周向的两侧设置有柔性缓冲垫(5)或/和第二凸起(4)沿周向的两侧设置有柔性缓冲垫(5)。
3.如权利要求1所述的一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：所述第二级柔性缓冲结构包括设置于扭转衬套内侧的第一橡胶垫(13)；所述第一橡胶垫(13)套设在第一环状体(1)的圆周外侧端面与第一环状体(1)过盈配合连接。
4.如权利要求3所述的一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：所述第二级柔性缓冲结构还包括设置于扭转衬套外侧的第二橡胶垫(14)；所述第二橡胶垫(14)套设在第二环状体(2)的圆周内侧端面与第二环状体(2)过盈配合连接。
5.如权利要求4所述的一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：所述第一橡胶垫(13)和第二橡胶垫(14)之间设置有起支撑作用的环状中间金属衬套(6)；所述中间金属衬套(6)的内侧端面与第一橡胶垫(13)紧密接触、外侧端面与第二橡胶垫(14)紧密接触。
6.如权利要求5所述的一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：所述中间金属衬套(6)的内外两侧分别布置有内侧金属衬套(7)和外侧金属衬套(8)；所述第一橡胶垫(13)为包覆在内侧金属衬套(7)上的橡胶软垫；所述第二橡胶垫(14)为包覆在外侧金属衬套(8)上的橡胶软垫。
7.如权利要求1所述的一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：所述第二轴套还包括设置于第二环状体(2)轴向端部的侧板(9)；所述侧板(9)上安装有沿轴向向远离第一轴套(1)的一侧延伸的连接套(10)；所述连接套(10)为通过内侧端面的花键连接于传动轴的环状结构。
8.如权利要求7所述的一种多级可变扭转刚度的柔性扭矩传递装置，其特征在于：所述连接套(10)的圆周外侧端面与侧板(9)之间设置有多根沿周向间隔布置的加强筋(11)。
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