CN112313428A - 车辆的输出轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆输出轴，其包括转矩传递轴(1)以及驱动侧端部，所述驱动侧端部借助差速器侧铰链(2)与差速器相连接；以及输出侧端部，所述输出侧端部借助轮侧铰链与机动车辆的驱动轮相连接；以及至少一个扭转振动减振器(3)，其中，所述扭转振动减振器设置成在转矩传递轴和铰链中的至少一个铰链之间串联连接。

Description

车辆的输出轴
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的车辆的输出轴，对于现有技术示例性地参考DE102012217389A1。
背景技术
车辆的输出轴用于在传动装置和驱动轮之间进行力传递并且是传动系的一部分。所述输出轴将发动机的转矩从传动装置或差速器传递到车轮上。此外，所述输出轴必须补偿由弹出和弹入以及转向运动引起的所有角度和长度变化。
通常，输出轴包括轮侧(固定)铰链、传动装置侧(同步)铰链、转矩传递轴(通常构成为实心金属轴)。
在车辆行驶期间，输出轴持续承受高负载，因此在强度、刚度和材料选择方面对这种输出轴的要求很高。
为了使输出轴不会构造得过于刚性，通常将其构造成相对细的实心金属轴。但是为了在这种类型的细轴的情况下仍能够确保强度要求，通过耗费高且昂贵的加工工艺对轴进行处理并且使用相对昂贵的材料。
在具有后驱动和前置发动机的机动车辆的情况下，必须将发动机中产生的转矩经由整个车辆长度传递到驱动车辆的车轮上。为此例如将车辆输出轴在驱动侧经由轴传动装置与万向轴耦联，其中，该万向轴借助相对置的端部配设给机动车辆的发动机并且自身能够构成输出轴。尤其是由万向轴和车辆输出轴组成的传动系在此相对于具有前驱动的车辆构造得更耗费且更具有转动柔性。这导致具有前置发动机和后驱动的机动车辆的传动系更倾向于产生不符合期望的振动，从而车辆输出轴可具有扭转的振动形式。但是在具有前置发动机和前驱动的车辆的情况下也可能出现不符合期望的振动、尤其是扭转振动。
DE102012217389A1描述了一种具有扭转振动减振器的车辆输出轴。该扭转振动减振器在此作为橡胶元件围绕转矩传递轴罩上。即，转矩传递轴与扭转振动减振器准并联连接。但是基于扭转振动减振器在轴上要求较大的罩盖长度，因此输出轴构造得非常厚重且巨大。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种车辆的输出轴，其包括可靠的扭转振动减振装置并且仍能够成本低廉地且低耗费地制造和构造。
该任务的解决方案通过具有权利要求1的特征的车辆输出轴得出。有利的构造与扩展方案是从属权利要求的内容。
在此，车辆输出轴(也称为输出轴)包括转矩传递轴。该转矩传递轴在此优选地构成为实心金属轴。作为替选，该转矩传递轴也可以管状地构造。
此外，输出轴包括驱动侧端部，该驱动侧端部借助差速器侧铰链与差速器相连接。
输出轴的轮侧端部经由轮侧铰链与车辆的驱动轮相连接。
在此，铰链或者铰链中的至少一个铰链尤其是构成所谓的三脚万向节。三角万向节是所谓的同步铰链。其均匀地传递转动运动。
此外尤其是涉及机动车辆的后桥的驱动后轮。但是，本发明在前桥的驱动前轮的情况下或者在车辆的全轮驱动的情况下同样是可以考虑的。
此外，输出轴包括至少一个扭转振动减振器，其优选地至少接近环状地构造。作为替选方案，扭转振动减振器也可以在其横截面中圆形地或者至少局部圆形地构造。在此，扭转振动减振器设置成与铰链之一(即轮侧铰链和/或差速器侧铰链)和转矩传递轴串联连接。特别优选地，扭转振动减振器设置在或者说中间连接在转矩传递轴和铰链之一之间。这种串联连接在本发明的意义中指的是从转矩传递轴至扭转振动减振器的依次发生的(或者根据布置变型方案而反向的)振动流。在现有技术中(在现有技术的情况下，橡胶元件围绕转矩传递轴罩上)，振动同时地或者说相同地进入扭转振动减振器中并且进入转矩传递轴中。
优选地，这种扭转振动减振器中间连接在两个铰链之一和转矩传递轴之间。作为替选方案也可以考虑(根据期望的减振)，在每个铰链和转矩传递轴之间分别设置有扭转振动减振器。
在此，扭转振动减振器优选地作为环状元件与转矩传递轴至少近似同轴地设置。扭转振动减振器在此优选地包括内置的内环，该内环与转矩传递轴固定地(即不可移动地或不可转动地)设置。在此，内环不必强制性地构造成环状，而是也可以在其横截面中至少近似圆形(即无中断)地实心构成。作为替选方案，内环也能够称为内部质量。但是即使内环(亦如在附图中可以看到的那样)不必强制性地构造成环状，下文中仍将其称为内环。在此，内环进一步优选地被外环围绕，该外环同样地与内环或者说与转矩传递轴同轴地设置。在此，外环优选沿内环的周向方向围绕内环。
关于环状，这同样也适用于外环。外环也不必强制性地构造成环状并且也能够称为外部质量，其至少部分地围绕内部质量。
在此，外环和内环相对于彼此可转动地设置。换言之，内环和外环在此能够相对于彼此转动。
此外优选地规定，内环包括旋转地设置的、支撑在外环上的至少两个螺旋弹簧。在此，所述螺旋弹簧以其弹簧纵向方向或者说弹簧方向优选地沿内环的周向方向设置，从而其优选地能够缓冲转矩传递轴的扭转振动或者说内环相对于外环的相对转动。
此外优选地规定，这种螺旋弹簧设置成分布在内环的整个圆周上。在此，螺旋弹簧优选地旋转对称地设置在内环的圆周上。
在内环上(通过转动转矩传递轴)引入力矩的情况下，螺旋弹簧允许内环和外环之间(以相应选择的弹簧的弹簧刚度)的相对转动。
通过在差速器和车轮之间串联连接扭转振动减振器，能够取消对转矩传递轴的限定的扭转刚度的调节并且其直接由扭转振动减振器承担。所使用的螺旋弹簧于是承担转矩传递轴的任务。因此，在相同机械强度的情况下能够更成本低廉地制造转矩传递轴。由此不再需要事后对转矩传递轴进行耗费的机械加工以提高强度，因为所述轴已经能够构造得更厚或者说更厚重。因为刚度不再经由轴的横截面进行调节，而是能够通过螺旋弹簧调节。
此外优选地规定，扭转振动减振器包括至少一个液压减振元件。该减振元件能够实现对由发动机或者由路面引起的扭转振动的(频率选择式)减振。
在此，液压减振元件优选地设置在扭转振动减振器的外环中。在此，外环优选地包括沿着扭转振动减振器的圆周延伸的且填充有减振流体的至少一个空腔。特别优选地，外环在此包括与螺旋弹簧同样多的空腔。
在此，填充有减振流体的每个空腔优选地具有至少一个狭窄部位，借助该狭窄部位在外环相对于内环相对转动的情况下实现减振。在内环相对于外环相对转动的情况下使流体被挤压通过狭窄部位并且由此产生减振，所述减振与速度有关。
此外优选地规定，螺旋弹簧在其硬度方面或者说在其弹簧刚度方面调节为，使得空腔的壁或者说空腔的狭窄部位的壁绝不会撞击在支撑在其上的内环上。
除了已提到的经由螺旋弹簧对转矩传递轴的扭转刚度的调节可能性之外，螺旋弹簧附加地有利地用作用于液压减振元件的回位弹簧。通过适当地调节螺旋弹簧的弹簧刚度，空腔由此绝不会发生撞击(即与内环相接触)。
在此，液压减振元件(即优选上述的填充有液压流体的空腔)优选地构造为，使得其对在10-15Hz的频率范围内的扭转振动进行减振。尤其是由此能够防止或者减轻在现有技术中称为“起步抖动”的振动现象。但是，该频率范围也包括驾驶员可以感觉到或者听到的另外的振动，扭转振动减振器能够有利地避免所述另外的振动。
在本发明的一种另外的优选的构造方案中规定，扭转振动减振器本身(即借助其优选的组成部分、例如空腔和螺旋弹簧)旋转对称地(相对于转动轴线或者说相对于转矩传递轴)构造。对于有利于对转矩传递轴实现均匀负载和力导入的均匀的质量分布来说，这是尤其值得期待的。
此外，在本发明的一种另外的有利的实施方案中规定，扭转振动减振器的外环同时构成铰链的壳体，在该铰链和转矩传递轴之间设置所述扭转振动减振器。扭转振动减振器的外环由此是铰链的或者说铰链壳体的(即要么是轮侧铰链、要么是差动器侧铰链的)部分。集成到铰链中的扭转振动减振器由此有利地是可行的。
在此，这种类型的车辆输出轴除了与速度有关的扭转振动减振之外同时能够实现经由扭转振动减振器调节输出轴的扭转刚度，并且由此实现更成本低廉的和更低复杂程度的制造。
这些和另外的特征除了从权利要求中和从说明书中得出之外，也从附图中得出，其中，各个特征能够在本发明的实施方式中分别自身单独地或者多个一起以子组合的形式实现并且构成有利的以及本身具有可保护性的、在这里要求保护的实施方案。
附图说明
下面根据实施例进一步阐述本发明。在此，所有详细描述的特征可能对于本发明都是重要的。
图1以输出轴的侧视图在此示出根据本发明的车辆的输出轴的一个示例。
图2示出图1中的示例性的扭转振动减振器的横剖视图。
具体实施方式
在图1中示出车辆的输出轴的一部分，所述输出轴包括转矩传递轴1，该转矩传递轴将未示出的驱动车轮借助同样未示出的轮侧铰链与未示出的差速器相连接。在此，差速器经由差速器侧铰链2与转矩传递轴1相连接。
除此之外，输出轴包括扭转振动减振器3，其与转矩传递轴1和差速器侧铰链2设置成串联连接。
图2示出扭转振动减振器3的横剖视图A-A。在此，该扭转振动减振器包括内环4以及围绕内环4的外环5。在此，内环4固定地或者说不可相对转动地与转矩传递轴1相连接。内环4和外环5在此相对于彼此围绕转矩传递轴1的转动轴线D可转动地相互连接。在此，内环4未强制性地构造成环状，而是在其横截面中至少接近全表面地构造。但是即使其(亦如在附图中可以看到的那样)未构造成环状，下文中仍将其称为内环4。这也同样适用于外环5。
此外，内环4包括在内环4的周向方向U上设置的多个螺旋弹簧6。这些螺旋弹簧(以及扭转振动减振器3的其余部分也)彼此旋转对称地设置。
在内环4和外环5之间相对运动的情况下，转矩传递轴1的扭转刚度通过螺旋弹簧5的弹簧刚度确定。螺旋弹簧6为此设置成支撑在外环5上。在此，内环4中的用于设置螺旋弹簧6的凹部使内环4的所述全表面中断。
此外，扭转振动减振器3包括液压减振装置。该液压减振装置通过沿着扭转振动减振器3的圆周U延伸的且填充有液压流体的多个空腔7构成。这些空腔7通过将内环4适当地相对于外环5设置而构成。在此，在每个空腔7中设置有狭窄部位或者说间隙8，在外环5相对于内环4相对转动的情况下，液压流体穿过所述狭窄部位流动并且由此引起与速度有关的减振。由此能够根据间隙8的尺寸调节不同的减振率。
作为替选方案也可行的是，能够主动改变间隙8的尺寸或者说间隙8的直径，使得能够根据情况实现不同的减振特性。为此可以考虑半主动阀或者类似装置。
在此，在这种情况下间隙8在其尺寸方面选择为，使得对在10-15Hz范围内的扭转振动进行减振。
此外，如已提到的并且在两个附图中可以看到的那样优选地规定，扭转振动减振器3自身旋转对称地构造，从而在转矩传递轴1中不会出现质量不均匀。
如在图1中可以看到的那样，此外规定，扭转振动减振器3的外环5同时构成差速器侧铰链2的壳体9。由此示出车辆输出轴的集成到铰链2中的扭转振动减振器3，该扭转振动减振器有利地不仅具有减振特性，而且也承担转矩传递轴1的扭转刚度功能。
附图标记列表
1 转矩传递轴
2 差速器侧铰链
4 内环
5 外环
6 螺旋弹簧
7 空腔
8 间隙
9 壳体
A 剖面轴线
D 转动轴线
U 周向方向

Claims (10)

1.车辆输出轴，所述车辆输出轴包括
·转矩传递轴(1)，以及
·驱动侧端部，所述驱动侧端部借助差速器侧铰链(2)与差速器相连接，以及
·输出侧端部，所述输出侧端部借助轮侧铰链与机动车辆的驱动轮相连接，以及
·至少一个扭转振动减振器(3)，
其特征在于，所述扭转振动减振器(3)设置成与转矩传递轴(1)和铰链中的至少一个铰链(2)串联连接。
2.根据权利要求1所述的车辆输出轴，其中，所述扭转振动减振器(3)包括内环(4)，所述内环固定地与所述转矩传递轴的端部相连接。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的车辆输出轴，其中，所述扭转振动减振器(3)包括同轴地围绕内环(4)构造的外环(5)，其中，所述内环(4)和外环(5)能够相对于彼此转动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车辆输出轴，其中，所述内环(4)包括在周向方向(U)上设置的至少两个螺旋弹簧(6)，所述螺旋弹簧支撑在外环(5)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车辆输出轴，其中，所述扭转振动减振器(3)包括至少一个液压减振元件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的车辆输出轴，其中，在外环(5)中设置有沿着扭转振动减振器(3)的圆周延伸的、填充有减振流体的至少一个空腔(7)，所述空腔具有至少一个狭窄部位(8)，借助所述狭窄部位(8)在外环(5)相对于内环(4)相对转动的情况下实现减振。
7.根据前述权利要求中任一项所述的车辆输出轴，其中，所述减振是半主动减振。
8.根据前述权利要求中任一项所述的车辆输出轴，其中，所述液压减振元件设置为，使得该液压减振元件对在10Hz-15Hz频率范围内的振动进行减振。
9.根据前述权利要求中任一项所述的车辆输出轴，其中，所述扭转振动减振器(3)相对于转动轴线(D)旋转对称地构造。
10.根据前述权利要求中任一项所述的车辆输出轴，其中，所述外环(5)是轮侧铰链和/或差速器侧铰链(2)的壳体(9)的部分。
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