一种高性能减振联轴器

文档序号:1828454 发布日期:2021-11-12 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 一种高性能减振联轴器 (High-performance vibration damping coupling ) 是由 黄伟 于 2021-08-23 设计创作,主要内容包括:一种适应于电动汽车变速器领域、减震性能随着转矩自适应变化的联轴器:把一组凸缘、一组凸缘孔和其间变形率和转矩承受能力一致性的弹性器件定义为一个减震传动单元,通过在一个联轴器系统中上集成两个及两个以上的减震传动单元,此联轴器中至少有一个可以承受传动系统最大极限转矩的第一减震传动单元和一个无需承受传动系统最大极限转矩但弹性极佳的第二减震传动单元,通过不同减震传动单元之间的相互配合,使联轴器系统既能承受电动机正常工作时的高转速高扭矩又能大幅降低变速器换挡时的强烈震动,从而保护传动系统。(A coupler which is suitable for the field of electric automobile transmissions and has self-adaptive variation of damping performance along with torque is disclosed: a group of flanges, a group of flange holes and elastic devices with consistent deformation rate and torque bearing capacity among the flanges are defined as a damping transmission unit, two or more damping transmission units are integrated in a coupling system, at least one first damping transmission unit capable of bearing the maximum limit torque of a transmission system and one second damping transmission unit which does not need to bear the maximum limit torque of the transmission system but has excellent elasticity are arranged in the coupling, and through mutual matching of different damping transmission units, the coupling system can bear high rotating speed and high torque when a motor works normally and can greatly reduce strong vibration when a transmission is shifted, so that the transmission system is protected.)

一种高性能减振联轴器

技术领域

本发明涉及电动汽车变速器技术领域,具体地讲,是一种用在电动汽车多挡变速器上的联轴器,用于电动机与多挡变速器地联接。

背景技术

传统电动汽车采用单速减速器,因其不需要换挡,不存在换挡所带来的冲击振动,所以电动机与传动系统地联接一般采用刚性联轴器,随着市场对电动车性能及成本的要求越来越高,多挡变速器逐渐被大量采用,而多挡变速器换挡时会产生巨大的冲击,使用低减震性能的联轴器会对传动系统造成损害,传统震联轴器承受的高扭矩高转速与减震性能是一对矛盾体,在一定的体积限制下,传统震联轴器无法适应电动汽车变速器工作时传动系统的高扭矩高转速与高减震性能的统一,而根据电动汽车变速器换挡时的特性,可以解决上述问题。

现有电动汽车多挡变速器大多不使用离合器,以AMT结构的变速器为例,主要采用主动同步的方式来实现变速器待啮合齿轮与花键轴的同步,从而降低换挡时产生巨大的冲击,电动汽车在正常行驶时联轴器会承受高扭矩和高转速,而电动汽车变速器在换挡的过程中电动机的工作转矩会大幅降低,尤其是在变速器待啮合齿轮与花键轴啮合得瞬间,电动机的工作扭矩会降到零、同时联轴器承受得惯性扭矩也会大幅下降,本方案根据电动汽车变速器换挡时的特性设计了一种新型的联轴器,在电动汽车正常行驶时联轴器能承受高扭矩和高转速而减震性能较小,在电动汽车变速器换挡过程中当联轴器承受的扭矩减小时减震性能会大幅提升,从而实现变速器的高扭矩高转速与高减震性能的统一,大幅降低变速器换挡时产生得巨大冲击。

发明内容

大多数弹性联轴器的主动轴半联轴器上有一组凸缘或凸块,从动轴半联轴器上有一组凹槽或凸缘孔,凸块和凹槽之间有弹性器件、或凸缘和凸缘孔之间有弹性器件,传动系统得转矩是通过凸缘凸块、凹槽凸缘孔和其间的弹性器件地接触来传递,所述弹性器件得变形率和转矩承受能力是一致的,本方案把一组凸缘凸块、一组凹槽凸缘孔和其间性能一致性的弹性器件定义为一个减震传动单元;本发明的方案是通过在一个联轴器中上集成两个及两个以上的减震传动单元,所述联轴器中至少有一个能承受传动系统最大极限转矩的第一减震传动单元和一个不会承受传动系统最大极限转矩但弹性和减震性能极佳的第二减震传动单元;当电动汽车正常行驶时电动机的扭矩主要通过可以承受高扭矩高转速的第一减震传动单元带动变速器转动、而无需承受高扭矩高转速但减震性能极佳的第二减震传动单元承受较少的扭矩;当变速器换挡时,在变速器待啮合齿轮与花键轴啮合得瞬间、第二减震传动单元承受电动机与变速器之间的主要传递扭矩而第一减震传动单元承受的传动扭矩大部份被第二减震传动单元断开、使电动机和变速器之间的主要传动扭矩脱离第一减震传动单元。

本方案可以通过对传统弹性套柱销联轴器地改造来实现,传统的弹性套柱销联轴器由主动轴的半联轴器和从动轴的半联轴器组成,主动轴的半联轴器盘状本体上有柱销和柱销上的弹性套、则从动轴的半联轴器盘状本体中有凸缘孔简称柱销孔,柱销插入柱销孔后,联轴器主动轴和从动轴之间得转矩通过柱销、柱销上的弹性套和柱销孔内壁来传递,所述柱销、柱销上的弹性套和柱销孔构成了一个减震传动单元,由于传统的弹性套柱销联轴器上的弹性套变形率较小,所以减震性能较差。

为了解决上述问题,本发明以传统弹性套柱销联轴器为基础设计了一种高减震性联轴器,包括主动轴半联轴器盘状本体(1)、从动轴半联轴器盘状本体(2)、柱销孔(3)、柱销(4) 、弹性套(5)、圆柱形金属套(6)、电动机输出轴(7)、变速器输入轴(8)、高弹性减震器(9)、主动轴的半联轴器盘状本体和从动轴的半联轴器盘状本体地弹性隔离垫片(10)、柱销内部的空腔(11)、连接空腔的气嘴(12)、回位弹簧(13),关键在于:在传统弹性套柱销联轴器的每个柱销孔(3)外面增加一个圆柱形金属套(6),所述圆柱形金属套(6)安装在从动轴的半联轴器盘状本体(2)上,所述圆柱形金属套(6)的中轴线与柱销孔(3)的中轴线重合,所述圆柱形金属套(6)与柱销孔(3)共用一根柱销(4),所述圆柱形金属套(6)和柱销(4)之间安装高弹性减震器(9),所述高弹性减震器(9)是一个汽车轮胎结构或形状的高压气囊,所述柱销(4)内部有一个空腔(11),柱销内部的空腔(11)和高压气囊(9)之间有导气孔,高压气囊(9)通过连接空腔的气嘴(12)充放气,所述弹性套(5)和柱销孔(3)内壁之间有较大的间隙或者弹性套有较大地压缩间隙,所述柱销(4)和圆柱形金属套(6)转动方向的左右各安装一个回位弹簧(13),关键在于:所述柱销(4)左边的回位弹簧(13)一个引脚安装在柱销(4)左边的从动轴半联轴器盘状本体(2)的附着物上、另一个引脚装在柱销(4)上,所述柱销(4)右边的回位弹簧(13)一个引脚装在柱销(4)右边的从动轴半联轴器盘状本体(2)的附着物上、另一个引脚装在柱销(4)上,两个回位弹簧的作用是:在电动机与变速器的相对转矩为零时回位弹簧把柱销(4)拉到柱销孔(3)的中心位置,所述柱销(4)、柱销孔(3)、和弹性套(5)构成可以承受传动系统最大极限扭矩和转速的第一减震传动单元,所述柱销(4)、圆柱形金属套(6)和汽车轮胎结构的高压气囊(9)构成第二减震传动单元,所述柱销(4)、左右回位弹簧(13)和从动轴半联轴器盘状本体(2)上固定回位弹簧引脚的附着物构成第三减震传动单元;对比传统的弹性套柱销联轴器,关键在于:所述第一减震传动单元的弹性套(5)和柱销孔内壁(3)之间有较大的间隙或者弹性套有较大地压缩间隙。

电动机和变速器通过本发明连接再一起,当电动机带动传动系统高速运转时,联轴器的转动扭矩大部分由第一减震传动单元来传递,第二减震传动单元的高压气囊被部分压缩、其中的压缩空气承担小部分转动扭矩,第三减震传动单元的两个回位弹簧一个被压缩一个被拉伸、产生复位应力、使柱销(4)尽量向柱销孔的中心复位。

变速器换挡过程中,在电动机零动力输出时,电动机和变速器之间只有较小的惯性传动转矩,此时第二减震传动单元被压缩的高压气囊在变形应力的作用下会克服惯性传动转矩尽力复原、第三减震传动单元的两个回位弹簧在变形应力的作用下也会尽力复原,使得第一减震传动单元的柱销(4)尽量回位到柱销孔(3)的中心位置,使柱销与柱销孔两侧内壁之间均匀得产生较大的间隙,在变速器待啮合齿轮与花键轴啮合得瞬间,第二减震传动单元的高压气囊和第三减震传动单元的两个回位弹簧首先承担了电动机和变速器之间最大啮合震动,只有高压气囊和回位弹簧因震动产生的变形量大于柱销与柱销孔内壁之间的间隙时、第一减震传动单元才会承担部分减弱后的啮合震动,由于汽车轮胎结构的高压气囊有极佳的减震性能,使联轴器能大幅降低变速器换挡时产生得巨大冲击力。

本发明的有益效果:

本方案相当于多个不同功能联轴器地组合,即高承载低弹性联轴器和低承载高弹性联轴器地组合,这些联轴器的减震传动单元在不同得工况时即分工协作又相互保护,比如通过对高承载联轴器回转间隙地合理标定、使高弹性联轴器的减震传动单元得弹性变形控制在可承受的范围内、使低承载高弹性的减震传动单元在电动机高转速高扭矩工作时不会损坏。

变速器换挡时,电动机零转矩输出,高弹性联轴器的弹性器件有强大的复原能力、使高承载低弹性联轴器的回转间隙能均匀分布,在传动系统强烈震动时、高弹性联轴器的弹性器件能最大程度的承载震动、使高承载低弹性联轴器减轻冲击。

本方案通过多个不同减震传动单元之间的相互配合,使联轴器系统既能承受电动机正常工作时的高转速高扭矩又能大幅降低变速器换挡时的强烈震动,从而保护传动系统。

图1是联轴器的结构示意图。

图2是图1中的A-A剖面图。

图中:1是主动轴半联轴器盘状本体、2是从动轴半联轴器盘状本体、3是柱销孔、4是柱销、5是弹性套、6是圆柱形金属套、7是电动机输出轴、8变速器输入轴、9是汽车轮胎结构或形状的高压气囊、10是主动轴的半联轴器盘状本体和从动轴的半联轴器盘状本体地弹性隔离垫片、11是柱销内部的空腔、12是连接空腔的气嘴、13是回位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明:

如图1、2所示的一种高减震性联轴器,由主动半联轴器和从动轴半联轴器组成,主动半联轴器由主动轴半联轴器盘状本体(1)、柱销(4)、电动机输出轴(7)组成,主动轴半联轴器盘状本体(1)左面的中心位置安装电动机输出轴(7)、主动轴半联轴器盘状本体(1)右面的电动机输出轴外圈周边均匀地安装着多个柱销(4)、电动机输出轴(7)和柱销(4)平行安装;从动轴半联轴器由从动轴半联轴器盘状本体(2)、柱销孔(3)、圆柱形金属套(6)、变速器输入轴(8)、回位弹簧(13)组成,从动轴半联轴器盘状本体(2)右面的中心位置安装变速器输入轴、从动轴半联轴器盘状本体(2)上有多个均匀排列的柱销孔、每个柱销孔的出口与变速器输入轴之间都留有一定的间距,在从动轴半联轴器盘状本体(2)的右面:每个柱销孔(3)的外面同轴安装一个圆柱形金属套(6),圆柱形金属套(6)固定在从动轴半联轴器盘状本体(2)上,圆柱形金属套(6)的内径大于柱销孔的内径,主动半联轴器和从动轴半联轴器配合时:主动轴半联轴器上的每个柱销(4)能顺利插入对应的柱销孔(3)和圆柱形金属套(6)中,每个柱销插入对应的柱销孔和圆柱形金属套(6)时:柱销和柱销孔之间留有足够大的标定间隙。

如图2所示,所述柱销(4)的表面从左到右依次套装着弹性套(5)和汽车轮胎结构的高压气囊(9),每个柱销(4)插入对应的柱销孔(3)和圆柱形金属套(6)后:弹性套(5)位于柱销孔(3) 内、汽车轮胎结构的高压气囊(9)位于圆柱形金属套(6)内,包裹着高压气囊(9)的这段柱销(4)外表面可加工成轮毂结构以便汽车轮胎结构的高压气囊(9)地安装和固定,包裹着高压气囊(9)的这段柱销(4)内部有一个空腔(11)、空腔(11)和高压气囊(8)之间有导气孔,柱销(4)的外端安装一个连接空腔的气嘴(12),高压气囊(9)可以通过气嘴(12)充放气;主动半联轴器和从动轴半联轴器配合时:主动轴半联轴器上的每个柱销能顺利插入对应的柱销孔和圆柱形金属套(6)中,每个柱销插入对应的柱销孔和圆柱形金属套(6)时:弹性套(5)和柱销孔(3)内壁之间留有足够大的标定间隙或者弹性套(5)有足够的压缩间隙,高压气囊(9)被充足气后紧紧地贴着圆柱形金属套(6)内壁。

如图1所示,在每个圆柱形金属套(6)运动方向得左右各有一个回位弹簧(13),主动半联轴器和从动轴半联轴器装配后:每个回位弹簧(13)的一个引脚固定在从动轴半联轴器盘状本体(2)的附着物上、另一个引脚固定在柱销(4)上。

弹性套(5)和柱销孔(3)内壁之间装配间隙得标定方法:

弹性套(5)和柱销孔内壁之间的装配间隙标定为A,弹性套(5)和柱销孔(3)内壁的装配间隙A要小于高压气囊(9)最大可承受的变形量、同时也要小于回位弹簧(13)最大可承受的拉伸压缩变形量。

在变速器待啮合齿轮与花键轴啮合时、变速器待啮合齿轮和花键轴之间的速度差决定着传动系统的震动冲击强度,高压气囊(9)的变形量与传动系统的震动强度成正比,在传动系统确定了一个可承受的震动强度后、变速器在换挡时会限定一个待啮合齿轮和花键轴之间的最大速度差,上述最大速度差和传动系统可承受的震动强度可以确定一个高压气囊(9)的变形量W。

弹性套(5)和柱销孔内壁之间的装配间隙A即要大于等于上述最大速度差和传动系统可承受的震动强度确定的高压气囊(9)的变形量W、同时又要小于高压气囊(9)和回位弹簧(13)最大可承受的变形量。

本发明所述的高减震性联轴器结构简单、成本低廉、转矩承载性能和减震性能优异,解决了电动汽车难以匹配多挡变速器的问题,可以大幅提升电动汽车的性能和适用性。

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