CN113108016B - 多级橡胶扭转减振器 - Google Patents

多级橡胶扭转减振器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多级橡胶扭转减振器，包括减振器外壳体和减振器内壳体，所述减振器外壳体与发动机飞轮连接，接收发动机传递的扭矩，减振器内壳体通过内孔花键，与其后的传动系部件连接，传递扭矩，所述减振器外壳体套装在减振器内壳体外侧，所述减振器外壳体的外环和减振器内壳体的内孔同心放置，减振器外壳体与减振器内壳体之间设置有减震装置。本发明具有以下有益效果：本发明合理调节发动机曲轴系与传动系在不同转速下的共振频率，在怠速以内时，本扭转减振器扭转刚度较小，有效调节整体轴系的固有频率至低范围，避免扭振，消除怠速噪声。在工作转速区间，本扭转减振器扭转刚度变大，合理满足工作需求。

Description

多级橡胶扭转减振器
技术领域
本发明涉及一种多级橡胶扭转减振器，属于扭转减振器技术领域。
背景技术
柴油发动机在怠速时，发动机曲轴系旋转不均匀度较大，引起分动箱或变速器啮合齿轮的齿侧敲击，从而产生怠速噪声。发动机曲轴系与传动系轴系的固有频率重合时，产生扭振，对传动系部件造成疲劳损伤，磨损加剧，严重扭振会导致轴系部件裂纹或断裂。扭转减振器安装于发动机飞轮后侧，降低发动机曲轴系与传动系接合的扭转刚度，调节传动系的扭振频率，消除发动机曲轴系带来的扭振与传动系噪声；同时增加传动系扭振阻尼，有效吸收振动能量，保护传动系的安全运转。
单级弹簧扭转减振器的动、静态扭转刚度为定值，在发动机曲轴系和传动系轴系扭振匹配时，只能获得唯一的固有频率。多级弹簧扭转减振器采用两级或两级以上的弹簧，利用弹簧先后作用的方法获得不同的动、静态扭转刚度，但弹簧扭转减振器容易传动低频振动，且阻尼太小，不易有效吸收振动能量。
单级橡胶扭转减振器利用橡胶为弹性元件，具有非线性特性，在扭转角不同时，可获得不同动、静态扭转刚度，但受限于弹性元件的许用应变和许用应力，单级橡胶扭转减振器不能有效获得怠速和工作转速区间的合理刚度变化。虽然合理匹配工作转速区间需求，但存在某谐次频率处于怠速范围，造成某谐次扭振和怠速噪声。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：为解决上述问题之一，提供一种多级橡胶扭转减振器。
本发明所述的多级橡胶扭转减振器，包括减振器外壳体和减振器内壳体，所述减振器外壳体与发动机飞轮连接，接收发动机传递的扭矩，减振器内壳体通过内孔花键，与其后的传动系部件连接，传递扭矩，其特征在于：所述减振器外壳体套装在减振器内壳体外侧，所述减振器外壳体的外环和减振器内壳体的内孔同心放置，减振器外壳体与减振器内壳体之间设置有减震装置，减振器外壳体与减振器内壳体之间通过所述减震装置传递扭矩。
优选地，所述减振器内壳体包括中心盘体，所述中心盘体外圈沿周向设有若干伸出部B，所述减振器外壳体包括外套盘体，所述外盘体内孔沿周向设有若干伸出部A，所述伸出部A和伸出部B数量相同，所述伸出部A和伸出部B之间的腔室内安装有减震装置。
优选地，所述伸出部A具有四个且沿所述外套盘体内孔周向均匀分布，伸出部B具有四个且沿所述中心盘体外圈周向均匀分布，四个伸出部A和四个伸出部B交替设置。
优选地，所述减震装置包括小橡胶弹性体，伸出部B的顶部两侧分别设置有一小橡胶弹性体，所述伸出部B的根部具有与小橡胶弹性体相配合的限位槽A。
优选地，所述减震装置还包括大橡胶弹性体，所述伸出部B的一侧根部具有大橡胶弹性体挡块，所述伸出部A的一侧中部具有限位槽B，大橡胶弹性体夹持在大橡胶弹性体挡块与限位槽B之间。
优选地，所述小橡胶弹性体和大橡胶弹性体为直径不同、高度相同的圆柱型橡胶，材质可为聚氨酯橡胶、天然橡胶及丁晴橡胶；小橡胶弹性体的动、静态扭转刚度小于大橡胶弹性体。
优选地，所述在装配状态下，小橡胶弹性体在减振器外壳体与减振器内壳体形成的腔体内，预压1mm-2mm。
优选地，所述大橡胶弹性体在减振器外壳体与减振器内壳体形成的腔体内，与减振器内壳体含有位移差。
优选地，所述在减振器外壳体上钻有螺钉孔，通过前侧盖板和后侧盖板与减振器外壳体的连接，将小橡胶弹性体、大橡胶弹性体和减振器内壳体固定，所有零件形成整体组件。
优选地，所述前侧盖板和后侧盖板均为环状结构，外侧面与减振器外壳体的侧面平齐。
单级弹簧扭转减振器的静态扭转刚度和动态扭转刚度为定值，多级弹簧扭转减振器仅能实现动态和静态扭转刚度的定值变化。单级橡胶扭转减振器可实现理想的非线性特性，具有可变性动、静态扭转刚度，但在发动机怠速和工作区间转速变化时，难以获得较大变化的扭转刚度值。多级橡胶扭转减振器在怠速内和工作转速区间，可合理调节怠速时发动机曲轴系与传动系的动态扭转刚度，消除扭振与噪声。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
目前整机处于怠速及工作转速区间时，扭转减振器不能合理调节发动机曲轴系与传动系的固有频率，造成怠速内某谐次扭振和怠速噪声。本发明根据此点提出了多级橡胶扭转减振器，本发明合理调节发动机曲轴系与传动系在不同转速下的共振频率，在怠速以内时，本扭转减振器扭转刚度较小，有效调节整体轴系的固有频率至低范围，避免扭振，消除怠速噪声。在工作转速区间，本扭转减振器扭转刚度变大，合理满足工作需求。
本发明具有较大阻尼，可减小冲击，有效吸收振动能量，保护传动系的安全运转。
本发明弹性元件采用圆柱型橡胶体，采用硫化成形，易制作。整体结构简单，便于维护，无需润滑，利于维护和保养。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为多级橡胶扭转减振器结构图；
图2为多级橡胶扭转减振器剖面图；
图中：1、减振器外壳体 1.1、外套盘体 1.2、伸出部A 1.3、限位槽A 1.4、限位槽B2、小橡胶弹性体 3、大橡胶弹性体 4、减振器内壳体 4.1、中心盘体 4.2、伸出部B 4.3、大橡胶弹性体挡块 5、螺钉 6、前侧盖板 7、后侧盖板 。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例
如图1-2所示，所述多级橡胶扭转减振器，包括减振器外壳体1和减振器内壳体4，所述减振器外壳体1与发动机飞轮连接，接收发动机传递的扭矩，减振器内壳体4通过内孔花键，与其后的传动系部件连接，传递扭矩，所述减振器外壳体1套装在减振器内壳体4外侧，所述减振器外壳体1的外环和减振器内壳体4的内孔同心放置，减振器外壳体1与减振器内壳体4之间设置有减震装置，减振器外壳体1与减振器内壳体4之间通过所述减震装置传递扭矩。
本实施例中，所述减振器内壳体4包括中心盘体，所述中心盘体外圈沿周向设有若干伸出部B，所述减振器外壳体1包括外套盘体，所述外盘体内孔沿周向设有若干伸出部A，所述伸出部A和伸出部B数量相同，所述伸出部A和伸出部B之间的腔室内安装有减震装置；所述伸出部A1.2具有四个且沿所述外套盘体1.1内孔周向均匀分布，伸出部B4.2具有四个且沿所述中心盘体4.1外圈周向均匀分布，四个伸出部A1.2和四个伸出部B4.2交替设置；所述减震装置包括小橡胶弹性体2，伸出部B4.2的顶部两侧分别设置有一小橡胶弹性体2，所述伸出部B4.2的根部具有与小橡胶弹性体2相配合的限位槽A；所述减震装置还包括大橡胶弹性体3，所述伸出部B4.2的一侧根部具有大橡胶弹性体挡块4.3，所述伸出部A1.2的一侧中部具有限位槽B1.4，大橡胶弹性体3夹持在大橡胶弹性体挡块4.3与限位槽B1.4之间；所述小橡胶弹性体2和大橡胶弹性体3为直径不同、高度相同的圆柱型橡胶，材质可为聚氨酯橡胶、天然橡胶及丁晴橡胶；小橡胶弹性体2的动、静态扭转刚度小于大橡胶弹性体3；所述在装配状态下，小橡胶弹性体2在减振器外壳体1与减振器内壳体4形成的腔体内，预压1mm-2mm；所述大橡胶弹性体3在减振器外壳体1与减振器内壳体4形成的腔体内，与减振器内壳体4含有位移差；所述在减振器外壳体1上钻有螺钉孔，通过前侧盖板6和后侧盖板7与减振器外壳体1的连接，将小橡胶弹性体2、大橡胶弹性体3和减振器内壳体4固定，所有零件形成整体组件；所述前侧盖板6和后侧盖板7均为环状结构，外侧面与减振器外壳体1的侧面平齐；所述伸出部B4.2的外端与外套盘体1.1内壁小间隙配合，所述伸出部A1.2的内端与中心盘体4.1外壁小间隙配合，所述中心盘体4.1中心具有内花键孔，所述外套盘体1.1外圈具有连接盘。
本发明的工作原理：多级橡胶扭转减振器平衡了在怠速和工作转速区间的刚度变化，合理调节发动机曲轴系和传动系轴系的固有频率变化，消除扭振和噪声。而且弹性元件具有较大阻尼，可有效吸收振动能量，保护传动系的安全运转。
当发动机运转为怠速以内时，扭转减振器压缩小橡胶弹性体2，缩小大橡胶弹性体3与减振器内壳体4之间的位移差。当发动机处于额定转速，并在正常工作转速区间波动时，扭转减振器同时压缩小橡胶弹性体2和大橡胶弹性体3。通过调节大、小橡胶弹性体的先后作用，来合理调整本发明的整体扭转刚度。
发动机怠速时，本发明整体扭转刚度较小，降低了发动机曲轴系与传动系轴系的扭振频率，减小由于发动机怠速不稳而引起的分动箱、变速器等常啮合齿轮间的冲击和噪声。发动机转速处于工作区间时，本发明整体扭转刚度变大，不会因发动机扭矩增大而导致弹性体压溃，同时调节调节传动系统的扭转固有频率，使传动系统扭振应力下降，避免扭振的发生。
相关术语解释
扭振：使曲轴各轴段间发生周期性相互扭转的振动。
扭转减振器：扭转减振器主要由弹性元件（弹簧或橡胶）和阻尼元件（阻尼片）等组成。弹性元件的主要作用是降低传动系的前端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶（通常为三阶）固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。
单、多级弹簧扭转减振器：弹性元件为圆柱螺旋弹簧的扭转减振器，单级弹簧扭转减振器采用单刚度弹簧，多级弹簧扭转减振器为采用两级或两级以上的不同刚度弹簧。
静态扭转刚度：在力矩缓慢增加或减少的过程中，减振器所受外力矩的增量与其所产生的的角位移的增量之比。
动态扭转刚度：在动态条件下，减振器所受外力矩的增量与其所产生的的角位移的增量之比。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。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效物界定。

Claims (3)

1.一种多级橡胶扭转减振器，包括减振器外壳体（1）和减振器内壳体（4），所述减振器外壳体（1）与发动机飞轮连接，接收发动机传递的扭矩，减振器内壳体（4）通过内孔花键，与其后的传动系部件连接，传递扭矩，其特征在于：所述减振器外壳体（1）套装在减振器内壳体（4）外侧，所述减振器外壳体（1）的外环和减振器内壳体（4）的内孔同心放置，减振器外壳体（1）与减振器内壳体（4）之间设置有减震装置，减振器外壳体（1）与减振器内壳体（4）之间通过所述减震装置传递扭矩，所述减振器内壳体（4）包括中心盘体，所述中心盘体外圈沿周向设有四个伸出部B，所述减振器外壳体（1）包括外套盘体，所述外套盘体内孔沿周向设有四个伸出部A，所述伸出部A和伸出部B数量相同，所述伸出部A和伸出部B之间的腔室内安装有减震装置，所述伸出部A（1.2）具有四个且沿所述外套盘体（1.1）内孔周向均匀分布，伸出部B（4.2）具有四个且沿所述中心盘体（4.1）外圈周向均匀分布，四个伸出部A（1.2）和四个伸出部B（4.2）交替设置，所述减震装置包括小橡胶弹性体（2），伸出部B（4.2）的顶部两侧分别设置有一小橡胶弹性体（2），所述伸出部B（4.2）的根部具有与小橡胶弹性体（2）相配合的限位槽A，所述减震装置还包括大橡胶弹性体（3），所述伸出部B（4.2）的一侧根部具有大橡胶弹性体挡块（4.3），所述伸出部A（1.2）的一侧中部具有限位槽B（1.4），大橡胶弹性体（3）设置在大橡胶弹性体挡块（4.3）与限位槽B（1.4）之间，在装配状态下，小橡胶弹性体（2）在减振器外壳体（1）与减振器内壳体（4）形成的腔体内，预压1mm-2mm，所述大橡胶弹性体（3）在减振器外壳体（1）与减振器内壳体（4）形成的腔体内，与减振器内壳体（4）含有位移差，所述小橡胶弹性体（2）和大橡胶弹性体（3）为直径不同、高度相同的圆柱型橡胶，材质为聚氨酯橡胶、天然橡胶或丁晴橡胶；小橡胶弹性体（2）的动、静态扭转刚度小于大橡胶弹性体（3）的动、静态扭转刚度，当发动机运转为怠速以内时，扭转减振器压缩小橡胶弹性体（2），缩小大橡胶弹性体（3）与减振器内壳体（4）之间的位移差，当发动机处于额定转速，并在正常工作转速区间波动时，扭转减振器同时压缩小橡胶弹性体（2）和大橡胶弹性体（3），通过调节大橡胶弹性体、小橡胶弹性体的先后作用，来合理调整整体扭转刚度。
2.根据权利要求1所述的多级橡胶扭转减振器，其特征在于：所述在减振器外壳体（1）上钻有螺钉孔，通过前侧盖板（6）和后侧盖板（7）与减振器外壳体（1）的连接，将小橡胶弹性体（2）、大橡胶弹性体（3）和减振器内壳体（4）固定，所有零件形成整体组件。
3.根据权利要求2所述的多级橡胶扭转减振器，其特征在于：所述前侧盖板（6）和后侧盖板（7）均为环状结构，外侧面与减振器外壳体（1）的侧面平齐。
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