一种用于汽车的浮动式叶片减摆器
阅读说明：本技术 一种用于汽车的浮动式叶片减摆器 (Floating type blade shimmy damper for automobile ) 是由 彭玉东 孟庆华 郭龙川 慎智勇 赵鑫 康志彬 郑和洋 文凯凯 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于汽车的浮动式叶片减摆器。摆振现象广泛存在于各种车辆中。本发明包括外壳、传动模块和离合式阻尼模块。所述的传动模块包括中心轴、齿条和齿轮。所述的离合式阻尼模块包括离合器和旋转阻尼器。旋转阻尼器内的阻尼器输入轴与中心轴的相对端通过离合器连接。所述的离合器包括离合内转盘、离心摩擦组件和离合外环。离心摩擦组件包括滑块、滑块回位弹簧、摩擦片、联动滑槽、离合导轨和连杆本发明根据摆震时的摆臂运动的速度与正常转向时摆臂运动的速度之间的差异,设计了根据转动速度自动进行离合控制的离合器,从而用纯机械结构实现了车轮摆振与正常转向的区分,在避免影响正常转向的前提下实现了摆振的抑制。(The invention discloses a floating type blade shimmy damper for an automobile. The shimmy phenomenon is widely present in various vehicles. The invention comprises a shell, a transmission module and a clutch type damping module. The transmission module comprises a central shaft, a rack and a gear. The clutch type damping module comprises a clutch and a rotary damper. The damper input shaft in the rotary damper is connected to the opposite end of the central shaft by a clutch. The clutch comprises a clutch inner rotating disc, a centrifugal friction assembly and a clutch outer ring. The centrifugal friction assembly comprises a sliding block, a sliding block return spring, a friction plate, a linkage sliding groove, a clutch guide rail and a connecting rod.)
技术领域
本发明属于控制汽车车轮摆振技术领域，具体涉及一种用于汽车的浮动式叶片减摆器。
背景技术
近年来，随着汽车的保有量越来越高，汽车的车轮摆振造成的车辆振动、轮胎磨损、舒适性降低和驾驶安全性变差的问题一直以来都是车主比较集中的问题。
汽车摆振一般是指汽车在平直路面上行驶时，前轮以一定的幅度和频率绕车轮主销持续振动的现象。摆振现象广泛存在于各种车辆中，无论是合资车、自主品牌车以及进口车，还是前独立悬架和前非独立悬架汽车，甚至是铁路货车转向架、飞机起落架上都存在摆振现象。
转向轮摆振引起的振动通过转向系传递到方向盘，使得转向负荷增加，严重时会引起车辆的明显振动，加速轮胎的磨损，降低零件使用寿命，这将使得汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性、驾驶安全性和燃油经济性变差，因此摆振对汽车是十分有害的，在设计和生产中应该尽量避免的。
目前的减摆器普遍采用的是活塞式减摆器，当前轮发生摆振时，其连接机构会带动活塞体在腔体内做往复运动，使流体在经过阻尼孔时产生阻力，由此抑制摆振，并使摆振产生的机械能转变成热能耗散掉，从而起到减摆的作用。由于没有主动调节阻尼的装置，使得当遇到较大的冲击载荷时，其减震效果非常差，常常出现过载现象。另外，目前的减摆器不能识别是外界干扰造成的车轮摆振还是由于人为转向造成的车轮摆动。因此，普通的减摆器只能对局部运动做出响应，而且无法做到自适应性的减摆，这就很难满足如今汽车减摆的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车的浮动式叶片减摆器。
本发明一种用于汽车的浮动式叶片减摆器，包括外壳、传动模块和离合式阻尼模块。所述的传动模块包括中心轴、齿条和齿轮。中心轴支承在外壳内；齿轮固定在中心轴上。齿条的外端伸出外壳以外。齿轮与齿条啮合。所述的离合式阻尼模块包括离合器和旋转阻尼器。旋转阻尼器内的阻尼器输入轴与中心轴的相对端通过离合器连接。
所述的离合器包括离合内转盘、离心摩擦组件和离合外环。离合内转盘与中心轴的端部固定；离合外环与旋转阻尼器内的阻尼器输入轴固定。离合内转盘的外圆周面上均匀安装有一个或多个离心摩擦组件。离合外环套置在各离心摩擦组件的外侧。离心摩擦组件包括滑块、滑块回位弹簧、摩擦片、制动蹄、联动滑槽、离合导轨和连杆。离合导轨固定在离合内转盘上，且沿着离合内转盘的径向设置。制动蹄的一端与离合内转盘铰接。制动蹄上开设有联动滑槽。滑块与离合导轨构成滑动副。滑块与离合内转盘通过滑块回位弹簧连接。连杆的一端与滑块铰接；另一端设置有圆柱销；圆柱销分别伸入制动蹄上的联动滑槽中。
作为优选，所述的离合式阻尼模块共有两个。两个离合式阻尼模块与中心轴的两端分别连接。
作为优选，所述的旋转阻尼器包括阻尼器输入轴、浮动叶片回位弹簧、浮动叶片和阻尼器壳体。所述的阻尼器壳体内设置有阻尼液。阻尼器壳体与外壳的内腔固定。阻尼器输入轴的内端设置有叶片安装盘。叶片安装盘位于外壳内，外圆周面上安装有多个浮动叶片。阻尼器输入轴的外端伸出阻尼器壳体外，并与离合外环固定。
作为优选，所述的叶片安装盘的外圆周面上均匀开设有多个叶片安装槽。各叶片安装槽内均滑动连接有浮动叶片。浮动叶片的内端与叶片安装槽的底部之间通过浮动叶片回位弹簧连接。浮动叶片的外端伸出叶片安装盘以外。
作为优选，所述阻尼器壳体的顶部设置螺纹口；该螺纹口上安装有密封螺栓。
作为优选，所述离合外环与中心轴的端部通过第二轴承转动连接；第二轴承与中心轴的轴肩之间设置有套筒(10)。
作为优选，一个离心摩擦组件内包括两个摩擦片；两个摩擦片分别设置在离合导轨外端的两侧。两个摩擦片的相反端均与离合内转盘铰接。
作为优选，所述的制动蹄的外侧边缘通过固定铆钉连接有摩擦片。
作为优选，所述的外壳上安装有转动支座。在安装到车辆上时，转动支座与车辆的车桥构成转动副。齿条的外端与车轮摆臂铰接。
作为优选，开设在齿条背面的燕尾槽与外壳内腔的燕尾槽滑轨构成滑动副。
作为优选，所述的齿条伸出外壳外的部分套置有防尘套。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明根据摆震时的摆臂运动的速度与正常转向时摆臂运动的速度之间的差异，设计了根据转动速度自动进行离合控制的离合器，从而用纯机械结构实现了车轮摆振与正常转向的区分，在避免影响正常转向的前提下实现了摆振的抑制。
2、本发明在阻尼器原理做了创新，利用浮动式叶片、回位弹簧、动力输入轴机构实现自动调节浮动叶片的位置，提高减摆的效果。
3、本发明在离合器结构上做了创新，设计新颖的八蹄式离合器机构，可以使离合器与离合器外环的接触面积增加，使离合器传动效果提升。
4、本发明在减摆器结构上做了创新，设计成了对称安装的形式。使得整个减摆器的重心保持在齿轮齿条中心线上，提高了整个减摆器的工作可靠性。
5、本发明在结构上做了创新，设计了两个阻尼器，增大叶片与阻尼液的接触面积，提高了减摆器的性能。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中传动模块的示意图；
图3为本发明中旋转阻尼器的示意图；
图4为本发明中离合器的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种用于汽车的浮动式叶片减摆器，包括外壳1、传动模块和两个离合式阻尼模块。传动模块包括中心轴9、齿条2和齿轮3。外壳1上安装有转动支座1-3。转动支座1-3与车辆的车桥构成转动副。中心轴通过两个第一轴承12支承在外壳1内；齿轮3通过第一平键13固定在中心轴9上。开设在齿条2背面的燕尾槽2-2与外壳1内腔的燕尾槽滑轨1-4构成滑动副。齿轮3与齿条2啮合。齿条2的外端伸出外壳1外，且套置有防尘套4。齿条2的外端与车轮摆臂铰接，通过抑制车轮摆臂的摆动来实现对车轮摆震的抑制。两个离合式阻尼模块分别设置在齿轮3的两侧。
如图3和4所示，离合式阻尼模块包括离合器5和旋转阻尼器6。旋转阻尼器6内的阻尼器输入轴6-1与中心轴9的相对端通过离合器5连接。旋转阻尼器6安装在外壳1内腔的端部，包括阻尼器输入轴6-1、浮动叶片回位弹簧6-2、浮动叶片6-3、阻尼器壳体6-4、密封螺栓6-5、紧固螺栓6-6、阻尼器端盖6-7、阻尼器密封圈6-8和阻尼器端盖密封垫6-9。阻尼器壳体6-4内设置有阻尼液。阻尼器壳体6-4的顶部设置螺纹口；该螺纹口上安装有密封螺栓6-5。阻尼器壳体6-4与外壳1的内腔固定。阻尼器壳体6-4朝内的开口处与阻尼器端盖6-7通过阻尼器端盖密封垫6-9和螺栓固定。阻尼器输入轴6-1穿过阻尼器端盖密封垫6-9的中心孔，并通过阻尼器密封圈6-8密封。阻尼器输入轴6-1的内端设置有叶片安装盘。叶片安装盘的外圆周面上均匀开设有多个叶片安装槽。各叶片安装槽内均滑动连接有浮动叶片6-3。浮动叶片6-3的内端与叶片安装槽的底部之间通过浮动叶片回位弹簧6-2连接。浮动叶片6-3的外端伸出叶片安装盘以外；阻尼器输入轴6-1的转速越快，则浮动叶片6-3的离心作用下伸出的长度越长，从而增大旋转阻尼器6的阻力。回位弹簧6-2可以使浮动叶片6-3径向向外运动后可以进行复位，而四个均布的浮动叶片6-3可以增大叶片和阻尼液的接触面积，增大阻尼效果。浮动叶片6-3可以在叶片槽内进行上下浮动，实现减摆器对摆振大小的自适应调节。其功能为工作时保持减摆器整体的受力平衡，搭配减摆器，在受力时，将齿条受动力拆分两块，增大叶片也阻尼液的接触总面积，增大整个中心轴受到的阻力，减少整体摆阵频率，从而提高减摆器的减振效果。
离合器5包括离合内转盘5-1、离心摩擦组件和离合外环5-9。离合内转盘5-1与中心轴9的端部通过第二平键11固定；离合外环5-9与对应的阻尼器输入轴6-1通过第三平键7连接。离合外环5-9与中心轴9的端部通过第二轴承8转动连接；第二轴承与中心轴9的轴肩之间设置有套筒10。离合内转盘5-1的外圆周面上均匀安装有四个离心摩擦组件。离合外环5-9套置在四个离心摩擦组件的外侧。离心摩擦组件包括滑块5-8、滑块回位弹簧5-7、摩擦片5-2、固定铆钉5-3、制动蹄5-4、联动滑槽5-5、离合导轨5-6和连杆5-10。离合导轨5-6固定在离合内转盘5-1上，且沿着离合内转盘5-1的径向设置。两个制动蹄5-4分别设置在离合导轨5-6外端的两侧。两个制动蹄5-4的相反端均与离合内转盘5-1铰接。两个制动蹄5-4的外侧边缘均通过固定铆钉5-3连接有摩擦片5-2。两个制动蹄5-4上均开设有呈弧形的联动滑槽5-5。滑块5-8与离合导轨5-6构成滑动副。滑块5-8与离合导轨5-6的内端通过滑块回位弹簧5-7连接。两根连杆5-10的一端均与滑块5-8铰接；另一端均采用设置有一个圆柱销；两根连杆5-10上的圆柱销分别伸入两个摩擦片5-2上的联动滑槽5-5；当滑块5-8在离心作用下向外滑动时，带动两个制动蹄5-4向外翻转。使得摩擦片5-2抵住离合外环5-9的内侧面，利用摩擦力实现离合内转盘5-1与离合外环5-9的联动。均匀分布在内转盘5-1周向的八个制动蹄5-4，可以增加摩擦片5-2与离合外环5-9的接触面积，使得离合器的工作效率更高。
离合器5的功用是判断摆振是由什么原因引起的并将齿轮传递过来的动力传递给离合外环5-9。判断的依据是车轮摆震时频率很高，传递到齿轮中心轴上的速度大于正常转向时传递到中心轴上的速度。当离合器5的离合内转盘5-1转动时，滑块5-8克服滑块回位弹簧5-7的弹力向外滑动，制动蹄5-4向外翻转；当离合内转盘5-1的转动速度超过阈值时，摩擦片5-2向外翻转至与离合外环5-9接触，受到的摩擦力与离合器5转动方向相反，可以使得制动蹄5-4进一步张开，增大制动蹄5-4与离合外环5-9之间的压力，从而让离合外环5-9随着离合内转盘5-1一同转动。离合外环5-9又带动旋转阻尼器6内的浮动叶片6-3旋转，产生抑制摆震的阻尼力。
作为一种优选的技术方案，外壳1由对接的上盖体1-1和下基座1-2组成，中间用紧固螺栓连接。齿条2背面开设的燕尾槽2-2与下基座1-2内的燕尾导轨1-4滑动连接。在下基座1-2的外部，由防尘套4对齿条2和下基座1-2进行密封，可以防止泥水和颗粒性物质进入减摆器1内部。保证减摆器1的工作可靠性。
本发明的工作原理如下：
当人为转向时，车轮的振动频率很小，经过齿轮3齿条2转化之后，中心轴9的转动速度很小。离合器5上的滑块5-8在转速小的时候受到的离心力小，滑块5的滑动距离不足以推动制动蹄5-4完全张开，制动蹄5-4与离合外环5-9不能接触产生摩擦力，使离合外环和离合器进行同步运动；当外界干扰时，车轮的振动频率很大，经过齿轮3齿条2转化之后，中心轴9的转动速度很大。离合器5上的滑块5-8在转速小的时候受到的离心力很大，能克服回位弹簧5-7的弹簧力。滑块5进行向外滑动，进而滑块5上的连杆5-10推动制动蹄5-4张开，制动蹄5-4与离合外环5-9接触产生摩擦力，使离合外环和离合器进行同步运动，离合器5开始工作。因此，离合器可以根据中心轴转速的大小自动检测出是人为转向引起的车轮摆振还是由外界干扰引起的车轮摆振。
当车轮摆振时，离合器自动将中心轴与旋转阻尼器6接合，旋转阻尼器6内的浮动叶片6-3在阻尼液中旋转，产生抑制摆震的阻尼力，且转动越快则浮动叶片6-3的伸出量越长，从而能够根据摆震的剧烈程度自动调节阻尼力。
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