用于传动轴中心支撑轴承的可转动质量阻尼器的制作方法

专利名称：用于传动轴中心支撑轴承的可转动质量阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及机动车辆中的振动隔离领域，并更具体地涉及 最小化传动轴振动共振效应的领域。
背景技术：
一般地，多件式传动轴需要在轴被结合到一起的位置附近具有支 撑轴承。该支撑轴承由于位于一对传动轴之间的中心或结合部附近而 也称为传动轴中心支撑轴承。支撑轴承通常包括隔离在橡胶中的滚柱 轴承、以及用作对车辆结构的附装点的支架构造。对于汽车应用，无 论是直接附装到车身还是附装到车架，支撑轴承都是传送由传动轴不 平衡引起的振动的关键元件，并且该元件已经以许多方式改变以减小 这种振动的影响。美国专利6422947描述了一种传动轴轴承，其中将传统的轴承组 件安装在支架中，但是通过柔性橡胶支撑件与支架隔开。已知这样的 支持功能可以隔离和减小振动从旋转轴到车辆的传递。还已知当轴振动进入通常在22Hz 26Hz范围中的振动共振模 时，仅仅隔离轴承并不会完全衰减轴振动。来自共振模的振动在强度 上高得多，常常会被乘客感觉到。当车辆轴旋转通过此频率范围时， 有时会引起抖动式的扰动。这种扰动不仅是速度敏感的，而且还是转 矩敏感的且对后悬架跳动敏感。美国专利5145025描述了一种用于传动轴的非旋转振动阻尼器， 其中减振质量经由弹簧直接连接到共轴布置环，该环直接固定到外滚 珠轴承座圏。振动阻尼器被描述为自由振动的并被调节到传动轴的相 应固有频率，以减小所发生的"弯曲"振动。尽管该专利描述了一种可以调节的阻尼器，但是没有描述用于这种调节的机构。因此， 一旦该振动阻尼器被设计和构建用于特定的动 力传动系，其就专用于该构造或者另一种在传动轴振动中表现出相同 共振频率的构造。发明内容本发明利用以下原理，即在传动轴轴承上采用弹性惯性质量以产 生与振动分量相反的力，从而无论何时发生来自传动轴的振动时，该 力都抵消并由此阻止或显著减小该振动。此外，本发明提供一种振动 阻尼器，其可调谐以使得相同部件能够用于表现出不同共振频率的各 种传动系构造。传动轴、发动机、变速器和差速器的许多不同传动系组合导致需 要通过本发明来进行阻尼的许多不同共振频率。虽然设计由用于各种 期望应用的不同弹性元件和/或质量元件组成的不同阻尼器組件是可 行的，但是更期望具有能用于很多不同应用中的可调谐阻尼器。因此， 本发明包括用于选择性预设作用在弹性元件上的压缩力和/或改变质 量元件以由此调谐阻尼器组件的装置。描述了本发明的两个实施例，其举例说明了用于减小传动轴振动 在其共振模下的影响的可调谐振动阻尼。 一般而言，这通过在支撑轴 承上提供不可旋转振动隔离器实现的，该隔离器抵制不然会由传动轴 引入的振动效果。每个实施例利用对称支撑在弹性元件进行自由振动 的质量元件。弹性元件支撑在传动轴轴承的非旋转部分上。在第 一 实施例中，弹性元件的形式为附装到轴环的具有预定尺寸 和厚度的弹性体，该轴环从轴承的非旋转部分伸出。质量元件的形式 是具有中心孔的筒形环，其尺寸形成为装配在弹性元件上以保持在其上并允许自由振动。阻尼器组件的调谐通过采用相关调谐环提供，该 调谐环压配合到质量元件的中心孔中与弹性元件相邻。为了将质量阻尼器的共振频率设定为匹配特定传动轴和传动系构造，向着弹性元件 轴向调节该调谐环以使其进一步压缩而具有改变的弹性特性。在第二实施例中，弹性元件的形式是位于非旋转轴环和质量元件之间的弹性体。质量元件由若干弧形段组成，这些弧形段构造成由紧 固件一起夹紧到弹性元件和轴环上。质量元件的段适于允许附装附加 的增加质量元件以改变质量阻尼器组件的共振频率。通过控制在将这 些段附装到一起时施加到紧固件的力矩来提供附加调谐，因为夹紧量 直接影响作用在弹性元件上的压缩力。通过采用与相对质量元件段不 同弹性特性的分段弹性元件来提供进一步调谐。这样，当必须反抗在 分开的共振频率处沿与轴承轴线横交的正交方向发生的振动的影响 时，质量阻尼器组件可以提供阻尼。本发明的一个目的是提供一种用于机动车辆的传动轴轴承上的振 动阻尼器组件，所述车辆采用连接到 一起以绕其与所述轴承相邻的相 应轴线旋转的多个传动轴。所述传动轴轴承将所述传动轴支撑在所述 车辆上并包括能连接到所述车辆的轴承壳体、连接到所述壳体的固定 外座圏元件、内座圏元件、以及卡在所述内座圏和外座圏之间的多个 可旋转轴承。非旋转筒形轴环连接到所述外座圏并从所述外座圏共轴伸出，并且与所述轴接触间隔开。所述振动阻尼器组件包括安装在 轴环延伸部上的环形弹性元件；和通过所述弹性元件悬挂在所述轴环 上的质量元件，用于提供抵制当所安装的传动轴在所述内座圏内旋转 时由所述传动轴引起的振动的力。所述组件还包括用于选择性预设或 调节作用在弹性元件上的压缩力的装置，以将所述阻尼器组件调谐到 预定共振频率特性。本发明的另一目的是提供一种包括环形环的调谐机构，该环形环 与弹性元件相邻，并以一定程度压配合到质量元件中而改变作用在所 述弹性元件上的压缩力并由此将所述阻尼器组件调谐到预定共振频率 特性。本发明的另一目的是提供一种质量元件，其可调节来改变作用在 所述弹性元件上的压缩力并由此将所述阻尼器组件调谐到预定共振频 率特性。本发明的另一目的是提供一种质量元件，其接受附加质量元件的 附装并由此将所述阻尼器组件调谐到预定共振频率特性。


图l是具有传统传动轴支撑轴承的现有技术传动系的表示图。图2是含本发明第一实施例的传动轴支撑轴承的俯视图。 图3是传动轴支撑轴承沿图2中的剖面线3-3所取的剖视图。 图4是图3所示第一实施例的质量元件、弹性元件和调谐元件的 放大视图。图5是图3和4所示第一实施例的质量元件、弹性元件和调谐环 的另 一放大视图，该调谐环被调节以改变阻尼器组件的振动的共振频 率。图6是本发明第二实施例的立体图。
具体实施方式
多件式传动轴在图中示出，并且典型地是汽车工业中常用的传动 轴类型。如图所示，传动轴支撑轴承和连接组件2与具有多件式传动 轴的车辆相关联，该传动轴包括第一轴段或构件2和第二轴段或构件 4，第一轴段或构件2由万向接头6轴向联接到车辆的变速器(未示出)， 而第二轴段或构件4由万向接头8可操作地轴向联接到轴2并由万向 接头10可操作地轴向联接到车辆的差速器(未示出)。轴承组件12 包括图2和3所示的轴承组件、支架组件和保护盖或防护件。图2和3所示的传动轴支撑轴承101承载本发明的第一实施例。 壳体示为包括上盖102和下盖104。这些盖通常由预制(压制)金属 板制成并焊接到一起以形成壳体。支架107和103从壳体伸出并用于 将轴承附装到车辆或车架以为轴承提供支撑。轴承隔离件108卡在壳 体内，并且是环形弹性体，其形成有弹性断开部111以允许轴承的通 过多个轴线的柔性运动。轴承保持器套筒105被夹持在轴承隔离件108 内。轴承组件110被卡在轴承保持器套筒105内。轴承组件110包括 外座圏114、内座圏112、滚柱元件116和密封件109。外座圏114压 配合在轴承保持器套筒105内以保持在壳体中。轴承保持器套筒105是筒形元件，其具有向内折叠端部以卡住外座圏114。轴承保持器套筒105还具有从轴承组件110轴向向往伸出 的张开轴环106。本发明的共振阻尼器组件的第一实施例在图3中示出为位于轴承 保持器105的非旋转轴环106上。弹性元件120附装到轴环106，该 弹性元件120在此用具有预选弹性特性的弹性体材料作为示例。在图 3中，轴环106示为具有在其圓周上均匀布置的孔121。弹性元件120 形成为具有与孔121的位置相对应的径向向内延伸的腿部123。腿部 123装配在孔121中，并对弹性元件120限制任何沿着轴环106表面 的横向运动或错位的趋势。在此示为筒形成形钢环的质量元件122安 装在弹性元件120上。选择质量元件122和弹性元件120以提供自由 振动质量，该自由振动质量的共振频率对应于支撑轴承处来自于传动 系轴的振动频率。在图3、 4和5中，调谐装置包括钢环构件124，该钢环构件124 的尺寸形成为过盈配合(压配合)到质量元件122的与弹性元件120 相邻的中心孔中。在质量元件122内的任何轴向位置，环构件124在 一定程度上接触弹性元件120。在每一位置，弹性元件120受到不同 的压缩力，并因此具有影响阻尼器组件的共振性能的不同弹性特性。 在图5中，环构件124示为比图4所示更靠近质量元件122内部。这 样，弹性元件120由于与环构件124和从质量元件122伸出的刚性环 形唇部125的接触所产生的附加压缩力而表现出某种扭曲。本发明的第二实施例在图6中示出。在该实施例中，阻尼器组件 200包括由多个子元件组成的质量元件。这些子元件一起形成包围一 个或多个弹性元件的中心孔。每个弧形的子元件222A-D都是相同 的，并表示为90度的段。类似于每个子元件，子元件222A具有一对 连接凸缘。连接凸缘221A和223A分别具有开口孔225A和螺紋孔 227A。当组装时，凸缘221A与凸缘223D相对，而凸缘223A与凸缘 221B相对。将螺钉或相似紧固件(未示出)插入开口孔和螺紋孔中以 完成质量元件200的组装。弹性元件在图中示为与质量元件的每个段相关联的单独的弧形构件。在子元件222A的情况下，其包含内弧形表面229A。弹性元件220A 位于相邻表面229A上。类似地，所有其它子元件222B、 222C和222D 每个都包含与其相应内表面229B、 229C和229D相邻的弹性元件。如同在第 一实施例的情况下，此第二实施例的阻尼器组件构造成 安装在轴承组件的非旋转部分上，并优选安装在轴承保持器套筒105 的张开轴环106上，来代替图3所示的阻尼器组件。第二实施例具有提高阻尼器组件性能的若干调谐特征。多个螺紋 插座均匀且对称布置在每个子元件上，并标为231A-D。每个插座跨 越阻尼器组件的中心对准以与相对的子元件上的类似孔对准。阻尼器 组件的共振频率的调谐可以通过向相对子元件对称地增加质量来改 变。这可以通过单独附装成对的相对螺钉如232B和232D,或者通过 ^使用螺钉232B和232D以附装附加的相对质量元件如230B和230D 来实现。对阻尼器组件的附加调谐通过在组装子元件时或者之后在维 修期间调节施加到附装每个凸缘的螺钉上的力矩来实现。这样，施加 到弹性元件的压缩力被设定，并因此设定质量阻尼器组件的共振频率。另外，已经发现通过在相对子元件上对弹性元件使用不同材料， 阻尼质量可以设定为具有在与轴线横交的第一方向上的第一共振频率 和在与第一方向正交的第二方向上的第二共振频率。这样，当传动轴 表现出竖直和水平模式的不同共振频率时，此第二实施例可以设定来 抵消这种特性并减小不这样就会传递到车辆的振动效果。应该理解以上对实施例的描述仅仅是本发明的许多可能实现的举 例说明，而非穷尽列举。
权利要求
1.一种用于机动车辆的传动轴轴承上的振动阻尼器组件，所述车辆采用连接到一起以绕其与所述轴承相邻的相应轴线旋转的多个传动轴，其中所述传动轴轴承将所述传动轴支撑在所述车辆上并包括能连接到所述车辆的轴承壳体、连接到所述壳体的固定外座圈元件、内座圈元件、以及卡在所述内座圈和外座圈之间的多个可旋转轴承，所述传动轴之一可安装在所述内座圈中，筒形轴环连接到所述外座圈并从所述外座圈共轴伸出，并且当所述轴安装在所述内座圈中时所述轴环与所述轴接触间隔开，所述振动阻尼器组件包括安装在所述轴环上的环形弹性元件；和通过所述弹性元件悬挂在所述轴环上的质量元件，用于提供抵制当所安装的传动轴在所述内座圈内旋转时由所述传动轴引起的振动的力，其中所述弹性元件可调地调谐以使所述阻尼器组件具有预定的共振频率特性，并且所述组件还包括用于选择性预设弹性元件上的压缩力并由此调谐所述阻尼器组件的装置。
2. 根据权利要求1所述的振动阻尼器组件，其中所述用于选择性 预设的装置包括位于所述筒形质量元件和所述弹性元件之间的环形 环。
3. 根据权利要求2所述的振动阻尼器组件，其中所述环形环压配 合到所述质量元件，并向着所述弹性元件沿轴向向内运动预定量以压 缩所述弹性元件。
4. 根据权利要求1所述的振动阻尼器组件，其中所述轴环包括绕 其圓周的多个孔，并且所述弹性元件通过所述孔附装到所述轴环。
5. 根据权利要求4所述的振动阻尼器组件，其中所述弹性元件形 成为包含多个向内延伸的径向延伸部的弹性体材料环，所述径向延伸 部与所述轴环中的所述孔相对应并且尺寸形成为当安装在所述轴环上 时卡在所述孔内并保持就位。
6. 根据权利要求l所述的振动阻尼器组件，其中所述筒形质量元件包含内孔，所述内孔的尺寸形成为导致与所述弹性元件的过盈配合。
7. 根据权利要求l所述的振动阻尼器组件，其中所述筒形质量元 件包含带槽内孔，所述内孔的尺寸形成为导致在所述槽中与所述弹性 元件的过盈配合。
8. 根据权利要求l所述的振动阻尼器组件，其中所述弹性元件在 所述轴环和所述筒形质量元件之间原位模制以机械附装到其。
9. 根据权利要求l所述的振动阻尼器组件，其中所述弹性元件是 装配到所述筒形轴环的外表面上的弹性体环，并且所述筒形质量元件 包括多个弧形子元件，所述多个弧形子元件固定到一起以形成具有中 心孔的所述质量元件，所述中心孔绕所述弹性元件装配。
10. 根据权利要求9所述的振动阻尼器组件，其中所述预设装置 由以一定程度的紧密度固定到一起的所述弧形子元件提供，所述弧形 子元件压缩所述弹性元件来调谐所述阻尼器组件以具有预定的共振频率特性。
11. 根据权利要求IO所述的振动阻尼器组件，其中所述子元件适 于接受另外质量元件的增加以提供对所述阻尼器组件的共振的进一步 调谐。
12. —种用于机动车辆中传动轴支撑轴承的振动阻尼器组件，所 述车辆采用通过所述传动轴支撑轴承部分支撑在所述车辆上以绕纵向 轴线旋转的传动轴，其中所述传动轴支撑轴承包括用于附装到所述车 辆的壳体、外座圏、内座圏、卡在所述座圏之间以允许所述内座圏在 所述壳体内相对于所述外座圏自由旋转的滚柱元件，所述内座圏构造 成允许所述传动轴装配在其中以绕纵向轴线旋转，所述轴承还包括通 过与所述座圏共轴的弹性元件从所述外座圏悬挂的质量元件，其中选 择所述质量元件和所述弹性元件以具有与当所述传动轴在所述传动轴 轴承内旋转时由所述传动轴产生的振动相反的预定共振频率特性，并 且所述组件包括用于调节所述共振频率特性的装置。
13. 根据权利要求12所述的振动阻尼器组件，其中所述用于调节 所述共振频率的装置包括用于改变作用在所述弹性元件上的压缩力的装置。
14. 根据权利要求12所述的振动阻尼器组件，其中所述外座圏通 过环形緩沖元件支撑在所述壳体中。
15. 根据权利要求13所述的振动阻尼器组件，其中所述用于改变 作用在所述弹性元件上的压缩力的装置包括压配合到所述质量元件且 与所述弹性元件接触的环形环。
16. 根据权利要求15所述的振动阻尼器组件，其中所述环形环的 外边缘设定为抵靠所述弹性元件达预定量以压缩所述弹性元件并由此 调谐所述阻尼器组件。
17. 根据权利要求12所述的振动阻尼器组件，其中所述轴承包括 从所述外座圏共轴伸出的刚性筒形轴环，并且所述弹性元件附装到所 述轴环并包围所述轴环以绕所述轴环悬挂所述质量元件。
18. 根据权利要求17所述的振动阻尼器组件，其中所述筒形轴环 包含绕其圆周的多个孔，并且所述弹性元件通过所述孔附装到所述轴 环。
19. 根据权利要求17所述的振动阻尼器组件，其中所述弹性元件 是装配到所述筒形轴环的外表面上的弹性体环，并且所述质量元件包 括多个弧形子元件，所述多个弧形子元件固定到一起以形成具有中心 孔的所述质量元件，所述中心孔以压缩模式绕所述弹性元件装配。
20. 根据权利要求19所述的振动阻尼器组件，其中所述用于调节 所述共振频率特性的装置由以一定程度的紧密度固定到一起的所述弧 形子元件提供，所述弧形子元件压缩所述弹性元件来调谐所述阻尼器 组件以具有预定的共振频率特性。
全文摘要
一种用于传动轴中心支撑轴承的质量阻尼器位于轴承的非旋转部分上并悬挂在弹性元件上进行自由振动，并且选择其共振以与不然将由传动轴和传动系部件通过轴承传递到车辆的共振相同。两个实施例每个都可调谐，以使得阻尼器可以设定为按照用于不同传动轴和传动系构造所需而具有不同共振特性。
文档编号B60K17/22GK101254748SQ20081008107
公开日2008年9月3日 申请日期2008年2月26日 优先权日2007年2月27日
发明者C·F·奥索利奥, N·Y·瓦尼, S·X·林 申请人:汽车配件控股有限责任公司