本公開(kāi)涉及一種軸用扭轉(zhuǎn)減振器裝置，具體地，涉及一種用于機(jī)動(dòng)車輛中的傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)減振器裝置。

背景技術(shù)：

汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)通常包括布置在推進(jìn)源(例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)馬達(dá))和車輛牽引輪之間的傳動(dòng)軸(propellershaft)。這樣的軸可能經(jīng)歷基于軸的固有頻率的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是指角振動(dòng)，例如圍繞軸的旋轉(zhuǎn)軸線振動(dòng)。在一些情況下，這些振動(dòng)可能由發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中周期性的燃燒產(chǎn)生，并且可以通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(例如，經(jīng)由傳動(dòng)軸)傳遞到車輛懸架，并且此后通過(guò)車身傳遞到乘員。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可能引起不期望的噪聲，并且在極端情況下可能使動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的部件疲勞和劣化，從而降低部件的壽命?？梢酝ㄟ^(guò)各種方式減小扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，包括調(diào)整動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件或包括主動(dòng)或被動(dòng)減振器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開(kāi)的扭轉(zhuǎn)減振器包括內(nèi)套筒和外套筒。內(nèi)套筒被構(gòu)造為結(jié)合到與旋轉(zhuǎn)軸線同心布置的軸。內(nèi)套筒具有大致環(huán)形的輪廓并具有周邊(periphery)和從周邊延伸的外花鍵。外套筒圍繞內(nèi)套筒設(shè)置，并且與內(nèi)套筒同心布置。外套筒具有大致環(huán)形的輪廓并具有周邊和凹入到周邊內(nèi)的內(nèi)花鍵。內(nèi)套筒和外套筒被布置為使得外花鍵設(shè)置在內(nèi)花鍵內(nèi)。減振器還包括布置在外花鍵和內(nèi)花鍵之間的彈性結(jié)合件。減振器還包括設(shè)置在內(nèi)套筒和外套筒之間并被構(gòu)造為抑制外套筒相對(duì)于內(nèi)套筒的徑向運(yùn)動(dòng)的球。

根據(jù)第一實(shí)施例，彈性結(jié)合件包括彈性材料。

根據(jù)第二實(shí)施例，內(nèi)套筒還包括從所述周邊延伸的凸緣。所述凸緣具有外表面，在所述外表面上具有凹槽，所述球被保持在所述凹槽中。

根據(jù)第三實(shí)施例，外套筒包含金屬，所述金屬可包括鐵或鋼。

根據(jù)第四實(shí)施例，設(shè)置有傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸從第一端延伸到第二端，且在第一端和第二端之間具有中央部分。內(nèi)套筒與所述傳動(dòng)軸同心地結(jié)合。

根據(jù)本公開(kāi)的軸用減振器包括第一套筒和第二套筒。第一套筒具有大致環(huán)形的橫截面，并具有從周邊延伸的外花鍵。第二套筒具有大致環(huán)形的橫截面，并且具有凹入到周邊內(nèi)的內(nèi)花鍵。第一套筒和第二套筒同心地布置以使外花鍵設(shè)置在內(nèi)花鍵內(nèi)。減振器還包括布置在外花鍵和內(nèi)花鍵之間的彈性材料以及設(shè)置在第一套筒和第二套筒之間的填充材料。

根據(jù)第一實(shí)施例，第二套筒圍繞第一套筒布置。

根據(jù)第二實(shí)施例，內(nèi)花鍵具有第一側(cè)壁，外花鍵具有第二側(cè)壁。彈性材料布置在第一側(cè)壁和第二側(cè)壁之間。

根據(jù)第三實(shí)施例，填充材料包括聚苯乙烯。

根據(jù)本公開(kāi)的扭轉(zhuǎn)減振器包括第一環(huán)形套筒和第二環(huán)形套筒。第一套筒具有外周，并具有從外周延伸的凸耳。第二套筒具有內(nèi)周，并具有凹入到內(nèi)周中的凹腔。第二環(huán)形套筒圍繞第一環(huán)形套筒同心地布置，并使得凸耳設(shè)置在凹腔中。扭轉(zhuǎn)減振器還包括設(shè)置在凸耳和凹腔之間的彈性結(jié)合件。扭轉(zhuǎn)減振器還包括設(shè)置在第一套筒和第二套筒之間的支承件，以抑制第一套筒和第二套筒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)第一實(shí)施例，第一套筒包括從外周延伸的第二凸耳、第三凸耳和第四凸耳。凸耳圍繞外周大致等距地間隔開(kāi)。在該實(shí)施例的變型中，第二套筒包括凹入到內(nèi)周中的第二凹腔、第三凹腔和第四凹腔。凹腔圍繞內(nèi)周大致等距地間隔開(kāi)，使得第二凸耳設(shè)置在第二凹腔中、第三凸耳設(shè)置在第三凹腔中并且第四凸耳設(shè)置在第四凹腔中。

根據(jù)第二實(shí)施例，其中，彈性結(jié)合件包括彈性材料。在該實(shí)施例的變型中，凸耳包括凸耳側(cè)壁，凹腔包括凹腔側(cè)壁，并且彈性材料設(shè)置在凸耳側(cè)壁和凹腔側(cè)壁之間。

根據(jù)第三實(shí)施例，第一套筒還包括從內(nèi)套筒周邊延伸的凸緣。凸緣具有外表面，在外表面上具有凹槽，并且支承件保持在凹槽中。

根據(jù)第四實(shí)施例，第二套筒包含金屬，所述金屬可以包括鐵或鋼。

根據(jù)第五實(shí)施例，設(shè)置有傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸從第一端延伸到第二端，且在第一端和第二端之間具有中央部分。第一套筒與所述傳動(dòng)軸同心地結(jié)合。

根據(jù)第六實(shí)施例，支承件包括球或銷。

根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例提供了許多優(yōu)點(diǎn)。例如，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例提供的扭轉(zhuǎn)減振器裝置可以在保持緊湊尺寸的同時(shí)使傳動(dòng)軸中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)衰減。此外，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例可以使用簡(jiǎn)單的制造技術(shù)相對(duì)廉價(jià)地進(jìn)行構(gòu)造。

當(dāng)將下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述與附圖結(jié)合時(shí)，本公開(kāi)的上述優(yōu)點(diǎn)與其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本公開(kāi)的機(jī)動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；

圖2a至圖2c是根據(jù)本公開(kāi)的扭轉(zhuǎn)減振器的內(nèi)套筒的剖視圖；

圖3是根據(jù)本公開(kāi)的扭轉(zhuǎn)減振器的外套筒的剖視圖；

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的扭轉(zhuǎn)減振器的第一實(shí)施例的剖視圖；和

圖5是根據(jù)本公開(kāi)的扭轉(zhuǎn)減振器的第二實(shí)施例的剖視圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)需要，在此描述本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的實(shí)施例僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可采用各種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；一些特征可被夸大或最小化以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。

現(xiàn)在參考圖1，以示意的形式示出了簡(jiǎn)化的車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10包括動(dòng)力裝置或推進(jìn)源12。在該實(shí)施例中，推進(jìn)源12包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其可以是以汽油驅(qū)動(dòng)或以柴油驅(qū)動(dòng)。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)考慮的其他實(shí)施例可以包括其它推進(jìn)源，例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)之外或代替內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電機(jī)。

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10還包括變速器14。在各種實(shí)施例中，變速器14可以是自動(dòng)變速器、手動(dòng)變速器、無(wú)級(jí)變速器(cvt)、動(dòng)力傳遞單元、分動(dòng)箱或任何其它適當(dāng)?shù)膭?dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。變速器14被推進(jìn)源12經(jīng)由軸16驅(qū)動(dòng)，軸16可以是曲軸。進(jìn)而，變速器14與傳動(dòng)軸18驅(qū)動(dòng)地連接。變速器14被構(gòu)造為在軸16和傳動(dòng)軸18之間建立多個(gè)速比和扭矩比。在示例性實(shí)施例中，變速器14是自動(dòng)變速器，其包括多個(gè)傳動(dòng)元件并且被構(gòu)造為自動(dòng)地接合或分離可換擋元件(諸如離合器)，以根據(jù)換擋計(jì)劃在各個(gè)傳動(dòng)比之間進(jìn)行換擋。

傳動(dòng)軸18經(jīng)由差速器22與車橋20驅(qū)動(dòng)地連接。車橋20包括兩個(gè)半軸或側(cè)軸24，每個(gè)半軸或側(cè)軸24與相應(yīng)的牽引輪26連接。此處，牽引輪指的是與行駛路面接觸的驅(qū)動(dòng)輪或非驅(qū)動(dòng)輪。根據(jù)各種實(shí)施例，車橋20可以是后輪驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中的后車橋或前輪驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中的前車橋。包括全輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的實(shí)施例也被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

雖然所有車輛可能經(jīng)歷扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，但是由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于汽油驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)存在增加的汽缸壓力，所以柴油驅(qū)動(dòng)的車輛可能更容易受到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響。因此，可能需要在傳動(dòng)軸上設(shè)置扭轉(zhuǎn)減振器以抑制這種振動(dòng)。

扭轉(zhuǎn)減振器可包括經(jīng)由彈簧或彈性體層接合到外部部分的內(nèi)部部分。然而，減振器的調(diào)諧頻率是基于外部部分的慣性矩的，并且因此已知的扭轉(zhuǎn)減振器相對(duì)較大以容納質(zhì)量較大的外部部分。在較小的車輛中，在可用空間內(nèi)封裝扭轉(zhuǎn)減振器可能是有挑戰(zhàn)性的。

在下面對(duì)附圖的討論中，使用了極坐標(biāo)系。徑向方向從減振器的中心向外周延伸。周向方向在減振器的總平面內(nèi)相切于徑向方向延伸。軸向方向垂直于徑向方向沿著減振器的中心軸線延伸。此外，相對(duì)術(shù)語(yǔ)外部(例如在外表面中)用于表示部件的徑向向外部分，例如，離中心軸線最遠(yuǎn)。類似地，相對(duì)術(shù)語(yǔ)內(nèi)部(例如在內(nèi)表面中)用于表示部件的徑向向內(nèi)部分，例如，最靠近中心軸線。

現(xiàn)在參考圖1、圖2a至圖2c、圖3和圖4，根據(jù)本公開(kāi)的扭轉(zhuǎn)減振器30設(shè)置在傳動(dòng)軸18上。扭轉(zhuǎn)減振器30優(yōu)選地壓入配合到傳動(dòng)軸18，但是可以使用任何適當(dāng)?shù)倪B接方法與傳動(dòng)軸18連接。圖4中示出了扭轉(zhuǎn)減振器30的橫截面。扭轉(zhuǎn)減振器30包括內(nèi)套筒32和外套筒34。圖2a至圖2c更詳細(xì)地示出了內(nèi)套筒32，圖3更詳細(xì)地示出了外套筒34。內(nèi)套筒32和外套筒34均大致呈環(huán)形或環(huán)狀。內(nèi)套筒32具有其尺寸適于容納傳動(dòng)軸的中心孔。外套筒34具有其尺寸適于容納內(nèi)套筒的中心孔，使得當(dāng)被組裝時(shí)，外套筒34的內(nèi)周鄰近內(nèi)套筒32的外周。

如圖2a所示，內(nèi)套筒32包括從外周突出的外花鍵或凸耳36。在該代表性實(shí)施例中，四個(gè)外花鍵36被示出為圍繞內(nèi)套筒32的圓周大致等距地間隔開(kāi)，即以大約90度的間隔間隔開(kāi)。然而，在其他實(shí)施例中，可以設(shè)置更多或更少數(shù)量的外花鍵36，和/或外花鍵36可以圍繞外周不均勻地分布。作為示例，附加實(shí)施例可以包括圍繞圓周以大約120度的間隔間隔開(kāi)的三個(gè)外花鍵。

內(nèi)套筒32還包括從外周突出地布置的凸緣38。凸緣38在外花鍵36之間從外周突出。在該代表性實(shí)施例中，四個(gè)凸緣38被示出為圍繞內(nèi)套筒32的圓周大致等距地間隔開(kāi)。然而，在各個(gè)其它實(shí)施例中，可設(shè)置更多或更少數(shù)量的凸緣38，和/或凸緣38可以圍繞外周不均勻地分布。

如圖2b至圖2c的詳細(xì)視圖所示，凸緣38在其外表面上設(shè)置有凹槽40。凹槽40沿著凸緣38的外表面的一部分周向地延伸。每個(gè)凹槽40的寬度小于相關(guān)聯(lián)的凸緣38的寬度，并且其長(zhǎng)度小于相關(guān)聯(lián)的凸緣38的長(zhǎng)度。如下面關(guān)于圖4更詳細(xì)地討論的，至少一個(gè)球42保持在凸緣38的凹槽中。

如圖3所示，外套筒34包括凹入內(nèi)周內(nèi)的內(nèi)花鍵或凹腔44。內(nèi)花鍵44的數(shù)量和周向位置優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于內(nèi)套筒32的外花鍵36的數(shù)量和周向位置。在該實(shí)施例中，四個(gè)內(nèi)花鍵44被示出為圍繞外套筒34的圓周大致等距地間隔開(kāi)。然而，在其他實(shí)施例中，可以設(shè)置更多或更少數(shù)量的內(nèi)花鍵44，和/或內(nèi)花鍵44可以圍繞內(nèi)周不均勻地分布。

外套筒34包括位于內(nèi)花鍵44之間的部分中的塊(masses)46。塊46的數(shù)量和周向位置優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于內(nèi)套筒32的凸緣38的數(shù)量和周向位置。在該實(shí)施例中，四個(gè)塊46示出為圍繞外套筒34的圓周大致等距地間隔開(kāi)。然而，在其他實(shí)施例中，可以設(shè)置更多或更少數(shù)量的塊46，和/或塊46可以圍繞內(nèi)周不均勻地分布。此外，每個(gè)塊46在內(nèi)表面上設(shè)置有凹口48。

在優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)套筒32和外套筒34包含金屬材料，例如鋼或鐵。有利地，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例可主要通過(guò)鑄造形成，僅需要極少的機(jī)械加工。在示例性實(shí)施例中，外套筒34是鑄鐵，內(nèi)套筒32是鑄鐵，隨后使用已知的機(jī)加工技術(shù)增設(shè)凹槽40。在其它實(shí)施例中，凹槽40可以在鑄造時(shí)形成。

現(xiàn)在參考圖4，當(dāng)扭轉(zhuǎn)減振器30被組裝時(shí)，內(nèi)套筒32保持在外套筒34內(nèi)。內(nèi)套筒32與外套筒34同心地布置。外花鍵36設(shè)置在內(nèi)花鍵44內(nèi)。凸緣38靠近塊46。

支承機(jī)構(gòu)42保持在外套筒34的凹口48和內(nèi)套筒32的凹槽40之間。在圖4所示的實(shí)施例中，支承機(jī)構(gòu)42包括滾珠。其它實(shí)施例可包括滾動(dòng)銷或其它合適的支承機(jī)構(gòu)。在圖4所示的實(shí)施例中，球42由相對(duì)較硬的材料(例如金屬或硬塑料)形成，以抑制外套筒34相對(duì)于內(nèi)套筒32的徑向運(yùn)動(dòng)。支承機(jī)構(gòu)42保持外套筒34和內(nèi)套筒32的同心度。支承機(jī)構(gòu)42可以在凹槽40內(nèi)滾動(dòng)或滑動(dòng)，從而使外套筒34能夠相對(duì)于內(nèi)套筒32進(jìn)行周向運(yùn)動(dòng)。

彈性可壓縮結(jié)合件50設(shè)置在外花鍵36的相應(yīng)側(cè)壁和內(nèi)花鍵44的相鄰側(cè)壁之間。結(jié)合件50優(yōu)選地包括彈性體材料，例如天然橡膠。當(dāng)然，可以使用其它已知的彈性可壓縮結(jié)合件，例如彈簧。通過(guò)例如選擇合適的彈性體材料將結(jié)合件50調(diào)整到期望的調(diào)諧頻率。結(jié)合件50柔順地(yieldingly)抵抗外套筒34相對(duì)于內(nèi)套筒32的周向運(yùn)動(dòng)。

扭轉(zhuǎn)減振器30的阻尼系數(shù)是外套筒34的慣性矩的函數(shù)。為了在保持緊湊尺寸的同時(shí)實(shí)現(xiàn)期望的調(diào)諧頻率，在不過(guò)度增加外套筒34的外徑的情況下，扭轉(zhuǎn)減振器30的構(gòu)造具有質(zhì)量相對(duì)大的外套筒34。內(nèi)花鍵44相對(duì)較窄，例如僅比外花鍵36稍寬。作為結(jié)果，內(nèi)花鍵44之間的塊46的尺寸增大。在示例性實(shí)施例中，相應(yīng)的塊46各自具有大約50mm的寬度，而每個(gè)相應(yīng)的外花鍵具有大約15mm的寬度。這種構(gòu)造為外套筒34提供增加的慣性質(zhì)量，同時(shí)使內(nèi)套筒32的旋轉(zhuǎn)重量最小化。

此外，內(nèi)套筒32的凸緣38被構(gòu)造成是相對(duì)低斷面的(lowprofile)。作為示例，凸緣38可以從內(nèi)套筒32的外周突出，僅足以支撐其中保持有支承機(jī)構(gòu)42的凹槽40。作為結(jié)果，塊46的深度可以增加以從外套筒34的內(nèi)周進(jìn)一步突出，從而增加外套筒34的質(zhì)量。

在示例性實(shí)施例中，內(nèi)套筒32的內(nèi)周處的半徑r6為35mm，內(nèi)套筒32的外周處的半徑r5為36mm，并且凸緣38的外周處的半徑r4為37.5mm。在這樣的實(shí)施例中，外套筒34的塊46的內(nèi)周處的半徑r3為40mm，內(nèi)花鍵44的內(nèi)周處的半徑r2為50mm，外套筒34的外周處的半徑r1為60mm或更小。作為比較，已知的扭轉(zhuǎn)減振器具有大于70mm的外半徑。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，這些值僅是示例性的，并且可以根據(jù)給定應(yīng)用的期望尺寸和性能特性來(lái)調(diào)整。因此，扭轉(zhuǎn)減振器30在相對(duì)緊湊的封裝中提供期望的阻尼特性。

應(yīng)當(dāng)注意，上面提供的具體參數(shù)僅是示例性的?？梢愿鶕?jù)特定應(yīng)用的期望特性來(lái)選擇各種部件的相應(yīng)尺寸。

現(xiàn)在參考圖5，示出了替代實(shí)施例的扭轉(zhuǎn)減振器30'。扭轉(zhuǎn)減振器30'包括內(nèi)套筒32'和外套筒34'。內(nèi)套筒32'包括從外周延伸的外花鍵36'，并且外套筒34'包括在凹入到內(nèi)周內(nèi)的內(nèi)花鍵44'。塊46'在外套筒34'的內(nèi)花鍵44'之間的部分中延伸。當(dāng)被組裝時(shí)，外花鍵36'設(shè)置在內(nèi)花鍵44'內(nèi)。

彈性可壓縮結(jié)合件50'設(shè)置在外花鍵36'的相應(yīng)側(cè)壁和內(nèi)花鍵44'的相鄰側(cè)壁之間。結(jié)合件50'優(yōu)選地包括彈性體材料，例如天然橡膠。當(dāng)然，可以使用其它已知的彈性可壓縮結(jié)合件，例如彈簧。結(jié)合件50'柔順地抵抗外套筒34'相對(duì)于內(nèi)套筒32'的周向運(yùn)動(dòng)。

填充材料52設(shè)置在塊46'的內(nèi)表面和內(nèi)套筒32'的外表面之間的區(qū)域中。填充材料的附加部分(未示出)也可以設(shè)置在外花鍵36'的外表面和內(nèi)花鍵44'的內(nèi)表面之間的區(qū)域中。填充材料可以包括例如泡沫材料，例如發(fā)泡聚苯乙烯。填充材料52用作支承機(jī)構(gòu)并且抑制外套筒34'相對(duì)于內(nèi)套筒32'的徑向運(yùn)動(dòng)，從而保持外套筒34'和內(nèi)套筒32'的同心度。此外，在具有彈性結(jié)合件50'的實(shí)施例中，填充材料可以在彈性材料的注射或固化期間抑制彈性體材料的滲出。

當(dāng)然，以上的變型是可能的。作為示例，在替代實(shí)施例中，外花鍵可以設(shè)置在外套筒上，內(nèi)花鍵設(shè)置在內(nèi)套筒上。

如可以看到的，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例提供了可以使車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)衰減的緊湊型扭轉(zhuǎn)減振器裝置。此外，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例可以使用簡(jiǎn)單的制造技術(shù)相對(duì)廉價(jià)地進(jìn)行構(gòu)造。

雖然上面描述了示例性實(shí)施例，但是并不意味著這些實(shí)施例描述了本發(fā)明的所有可能的形式。更確切地，說(shuō)明書(shū)中使用的詞語(yǔ)是描述性詞語(yǔ)而不是限制性詞語(yǔ)，并且應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變。另外，各種實(shí)施的實(shí)施例的特征可以組合以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。