一种曲轴解耦减振器总成

技术领域

本发明涉及一种曲轴解耦减振器总成，具备内燃机前端轮系的解耦功能和对内燃机曲轴的减振功能，特别是一种安装在内燃机的曲轴上，其芯轴与曲轴是刚性连接，并随内燃机的转速波动而波动，其惯性环通过减振弹簧与其芯轴柔性连接，其柔性连接刚度根据内燃机轴系的扭振性能而确定，从而使曲轴的扭振降低，实现扭振减振器的功能；其带轮外圈驱动内燃机的前端轮系（发电机、空压机、水泵等），其带轮与其芯轴是通过解耦弹簧来连接，其解耦弹簧的刚度可使带轮的转速波动得到减小，实现曲轴解耦器的功能；其阻尼环与带轮内表面和惯性环的外表面接触，当带轮与惯性环转速有相对速度差时，在阻尼环内外表面产生摩擦阻尼，实现对曲轴解耦器和扭振减振器的相互阻尼和相互减振功能。

背景技术

传统的汽车内燃机曲轴带轮与曲轴是刚性连接，与汽车内燃机的转速同步运行，在内燃机转速变化时，曲轴带轮的转速也将变化。内燃机由于气缸的交替工作，其输出的扭矩和转速是不均匀的（一般呈现正弦波的形状），特别是当内燃机突然加速或减速时，曲轴带轮的转速也随着变速，但由于曲轴带轮驱动的前端轮系的转动惯量较大，造成前端轮系转速与内燃机转速瞬间不同步，传动带与带轮之间会形成冲击和打滑，产生噪音，从而降低皮带寿命，造成整个内燃机前端轮系寿命降低，由于这些振动、噪音和不平顺性（NVH），使整车的舒适性大大降低。

传统内燃机的曲轴扭转减振器是一个独立的部件，装在曲轴的自由端，与曲轴带轮并联安装，体积大，成本高。

为了提高内燃机前端轮系的平稳性能和使用寿命，并且与扭转减振器结合而节约内燃机的使用空间，现有技术有些关于带轮结构方面的改进，与扭转减振器连接为一体。如欧洲专利EP0782674B1中所公开的技术方案，该技术方案包括一曲轴解耦器和一扭转减振器。芯轴固定安装在传动轴上，解耦器带轮通过两个弧形涡旋弹簧连接芯轴，实现解耦功能；带轮通过一球轴承与芯轴连接，实现径向和轴向支撑功能；扭转减振器的惯性环通过一橡胶环与芯轴连接，实现扭转减振功能。

现有技术中的结构如图1所示，带轮114通过中间连接件40、130、132、和134与弧形弹簧138连接，再通过支臂120与芯轴112连接，实现解耦功能；带轮114通过球轴承118与芯轴112连接，实现径向和轴向支撑功能；惯性环201通过橡胶环202与内支撑件128连接，支撑件128与芯轴112刚性连接并且安装在曲轴120上。

该技术方案中，曲轴解耦器的弧形涡旋弹簧与带轮和芯轴连接通过多个零件来实现并通过一球轴承来实现支撑，零件数目多，制造工艺复杂，体积大，成本高；曲轴解耦器与扭转减振器并联连接，占用空间大，成本高。

现有技术中，出现了很多结构变化，但基本上都是以弧形涡旋弹簧和阻尼件的结合实现带轮的解耦功能，以惯性环和橡胶环的结合实现扭转减振的功能，但优缺点大致相同。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，提供可以同时实现带轮曲轴解耦功能和扭转减振功能的曲轴解耦减振器总成，并且能够达到性能稳定、占用空间小、成本低和可靠性高的曲轴解耦减振器总成（CDD: Crank Decoupler Damper)。

本发明的另一目的是通过改进曲轴解耦器和扭转减振器的结构，进一步降低曲轴解耦减振器总成的加工难度与加工成本。

为了解决上述现有技术问题，本发明提供曲轴解耦减振器总成，包括：芯轴，所述芯轴与传动轴固定，所述芯轴外表面与减振弹簧和两个解耦弹簧连接，所述芯轴的外凸台可限制减振弹簧右移；减振弹簧，所述减振弹簧内连芯轴，外接惯性环；惯性环，所述惯性环内连接减振弹簧，外接阻尼环，惯性环内凸台可限制减振弹簧右移；左解耦弹簧和一右解耦弹簧，所述左解耦弹簧和右解耦弹簧内接芯轴，外接带轮；带轮，所述带轮内接解耦弹簧和与阻尼环；阻尼环，所述阻尼环外接带轮，内接惯性环。

更进一步地，该芯轴内部固定一传动轴，该芯轴外表面向外凸起形成三个台阶。

更进一步地，该减振弹簧具有内表面和外表面，该内表面通过紧配合安装于该芯轴外表面并与芯轴一凸台靠近，该外环通过紧配合于惯性环内表面连接并与惯性环内凸台靠近。

更进一步地，该惯性环内表面与减振弹簧外表面接触，该惯性环的外表面还与阻尼环的内表面接触。

更进一步地，该阻尼环内表面与惯性环外表面连接，该阻尼环外表面与带轮中台阶的内表面接触。

更进一步地，该阻尼环是可以用橡胶、塑料或其它材料制作的。

更进一步地，该带轮内表面有一个中台阶并与阻尼环的外表面连接，该带轮还有两个内台阶与解耦弹簧的外表面紧配合。

更进一步地，所述左解耦弹簧和右解耦弹簧是由一个涡旋弹簧和一支撑环组成，所述涡旋弹簧两端所形成的一个外挂脚和一个内挂脚分别崁套在该带轮的内凹槽和芯轴的外凹槽内，该支撑环所形成一个外表面和一个内表面分别与带轮的内表面和芯轴的外表面连接。

与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案有如下优势：

第一、本发明中所使用的技术方案是把扭转减振器的功能部件置于曲轴解耦器的内部空间中，两者共用一个芯轴，避免了现有技术方案中零件多，体积大，占用空间大和成本高的问题。

第二、本发明技术方案中所使用的减振弹簧的内外表面，通过过盈配合连接芯轴和带轮，即可实现径向和轴向支撑，又可传递扭矩。解决了现有技术方案中需要用轴承支撑的问题。

第三、本发明技术方案中所使用的解耦弹簧的内外表面，通过过盈配合连接芯轴和带轮，即可实现径向和轴向支撑，又可传递扭矩，同时，该解耦弹簧具有外挂角和内挂脚，该外挂角和该内挂脚分别崁套在带轮的内凹槽和芯轴的外凹槽内，增加了扭转传递的可靠性，解决了现有技术方案中依靠拨叉传递扭矩的问题，同时，也解决了靠球轴承实现支撑而造成的成本高和装配工艺复杂的问题。

第五、本发明技术方案中所使用的解耦弹簧的刚度是由一个涡旋弹簧和一个支撑环隙组成的，解决了强度和刚度配合问题；而且零件少，体积小。解决了现有技术方案中的零件多、成本高的问题。

第六、本发明技术方案中所使用的阻尼环是与曲轴解耦器带轮内表面和扭振减振器惯性环的外表面相接触，实现双向相互阻尼，解决了现有技术方案中各自阻尼、零件多、成本高的问题。

附图说明

图1是现有技术中一曲轴解耦减振器总成的结构示意图；

图2是本发明涉及的曲轴解耦减振器总成的主视图;

图3是本发明涉及的曲轴解耦减振器总成的功能组合图；

图4是本发明涉及的曲轴解耦减振器总成的爆炸图；

图5是本发明涉及的带轮的视图

图6是本发明涉及的惯性环的视图；

图7是本发明涉及的芯轴的视图；

图8是本发明涉及的解耦弹簧的视图；

图9是本发明涉及的减振弹簧的视图；

图10是本发明涉及的阻尼环的视图。

主要图示说明：

1-传动轴 10-带轮 20-惯性环 30-芯轴

40-右解耦弹簧 50-左解耦弹簧 60-减振弹簧 70-阻尼环

11-带轮左台阶 12-带轮中台阶 13-带轮右台阶 14-带轮内凹槽

21-惯性环外表面 22-惯性环内表面 23-惯性环内凸台

31-芯轴左台阶 32-芯轴中台阶 33-芯轴右台阶 34-芯轴外凹槽

35-芯轴外凸台 41-解耦弹簧外挂脚 42-涡旋弹簧 43-支撑环

44-解耦弹簧内挂脚 61-减振弹簧外表面 62-减振弹簧内表面

71-阻尼环豁口 72-阻尼环内表面 73-阻尼环外表面

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中所使用的“内”一词主要指靠近传动轴的方向；“外”一词主要指远离传动轴的方向；“轴向”一词主要指与传动轴平行的方向，“径向”一词主要指与传动轴垂直的方向。

为了解决上述现有技术问题，本发明提供曲轴解耦减振器总成，包括：一芯轴，该芯轴内部固定一传动轴，该芯轴外表面向外凸起形成三个台阶；一减振弹簧，该减振弹簧具有内表面和外表面，该内表面通过紧配合安装于该芯轴外表面并与芯轴一凸台靠近，该外环通过紧配合于惯性环内表面连接并与惯性环内凸台靠近；一惯性环，该惯性环的内表面与减振弹簧外表面接触，该惯性环的外表面还与阻尼环的内表面接触；一阻尼环，该阻尼环外表面与带轮沟槽的内表面接触；一带轮，该带轮内表面的中台阶与阻尼环的外表面连接，该带轮还有两个内台阶与解耦弹簧的外表面紧配合；两个解耦弹簧，该解耦弹簧的外表面分别带轮两侧的内表面紧配合，该解耦弹簧的内表面分别与芯轴外表面的两侧台阶紧配合，该解耦弹簧具有外挂角和内挂脚，该外挂角和该内挂脚分别崁套在带轮的内凹槽和芯轴的外凹槽内。

本发明所提供的曲轴解耦减振器总成的结构如图2所示，图2是本发明所提供的曲轴解耦减振器总成的剖视图。该曲轴解耦减振器总成包括位于轴心的传动轴1以及位于转轴外侧与转轴相连接的芯轴30。

芯轴40的外表面向外凸起形成三个台阶，这三个台阶分别于减振弹簧60、左解耦弹簧50和右解耦弹簧40过盈配合连接。

减振弹簧60的外表面与惯性环20的内表面过盈配合连接。减振弹簧60的刚度和惯性环20转动惯量来调节内燃机曲轴扭振振动的频率和幅值。

惯性环20的外表面与阻尼环70的内表面相接触。阻尼环70的阻尼可降低内燃机曲轴扭转振动的幅值。

左解耦弹簧50和右解耦弹簧40的外表面与带轮10的内表面过盈配合连接。解耦弹簧50和40的刚度和阻尼环70的阻尼值来降低内燃机曲轴传递到曲轴带轮及前端轮系的转速波动的幅值、减少皮带打滑、皮带抖动和张紧器摆幅，从而降低车辆NVH、延长前端轮系各部件的使用寿命和提高车辆的舒适性。

本发明所提供的曲轴解耦减振器总成与现有技术相区别是：

本发明中所使用的技术方案是把扭转减振器的功能部件置于曲轴解耦器的内部空间中，两者共用一个芯轴，避免了现有技术方案中零件多，体积大，占用空间大和成本高的问题。

本发明技术方案中所使用的减振弹簧的内外表面，通过过盈配合连接芯轴和带轮，即可实现径向和轴向支撑，又可传递扭矩。解决了现有技术方案中需要用轴承支撑的问题。

本发明技术方案中所使用的解耦弹簧的内外表面，通过过盈配合连接芯轴和带轮，即可实现径向和轴向支撑，又可传递扭矩，同时，该解耦弹簧具有外挂角和内挂脚，该外挂角和该内挂脚分别崁套在带轮的内凹槽和芯轴的外凹槽内，增加了扭矩传递的可靠性，解决了现有技术方案中依靠拨叉传递扭矩的问题，同时，也解决了靠球轴承实现支撑而造成的成本高和装配工艺复杂的问题。

本发明技术方案中所使用的解耦弹簧的刚度是由一个涡旋弹簧和一个支撑环隙组成的，解决了强度和刚度配合问题；而且零件少，体积小。解决了现有技术方案中的零件多、成本高的问题。

本发明技术方案中所使用的阻尼环是与曲轴解耦器带轮内表面和扭振减振器惯性环的外表面相接触，实现双向相互阻尼，解决了现有技术方案中各自阻尼、零件多、成本高的问题。

图3是本发明涉及的曲轴解耦减振器总成的功能组合图。由带轮10、芯轴30、解耦弹簧40和50所组成的解耦皮带轮，实现对前端轮系的解耦减振功能，达到保护前端轮系的目的；由惯性环20、芯轴30、减振弹簧60和阻尼环70所组成的扭转减振器，实现对曲轴扭转波动幅值的减振功能，达到保护曲轴的目的。

图4是本发明涉及的曲轴解耦减振器总成的爆炸图。

图5是本发明涉及的带轮的视图。带轮10的内表面有一个凹槽12并与阻尼环70的外表面73连接，带轮10还有两个内台阶11和13分别与解耦弹簧50和40的外表面过盈配合。

图6是本发明涉及的惯性环20的视图。惯性环20的内表面22与减振弹簧60的外表面61过盈配合，惯性环20的外表面21与阻尼环70的内表面71相接触，其接触的紧密度可用来调节阻尼值以满足扭转减振器的阻尼性能。

图7是本发明涉及的芯轴30的视图。芯轴台阶31和33分别与左解耦弹簧50和右解耦弹簧40的内表面过盈配合，芯轴台阶32与减振弹簧60的内表面62过盈配合。

图8是本发明涉及的左解耦弹簧40（与右解耦弹簧50相同）的视图。解耦弹簧40是由一个涡旋弹簧42和一支撑环43组成，该涡旋弹簧两端所形成的一个外挂脚41和一个内挂脚44分别崁套在该带轮10的内凹槽14和芯轴30的外凹槽34内，该支撑环43所形成一个外表面和一个内表面分别与带轮10的内表面台阶11和芯轴30的外表面台阶31过盈配合，涡旋弹簧42和支撑环43的配合可以调节解耦弹簧40的刚度和阻尼，以满足内燃机前端轮系性能的要求。

图9是本发明涉及的减振弹簧60的视图。减振弹簧60的外表面61与惯性环20的内表面22接触，减振弹簧60的刚度可以通过材料的硬度及几何尺寸来确定，以满足内燃机轴系扭转减振的要求。

图10是本发明涉及的阻尼环70的视图。阻尼环70的内表面72与惯性环20的外表面21接触，两个接触面所产生的相对摩擦对解耦皮带轮产生阻尼作用；阻尼环70的外表面73与带轮10内表面的台阶12相接触，两个接触面所产生的相对摩擦对扭转减振器产生阻尼作用；惯性环70还有一个豁口71，便于润滑脂润滑，同时也便于装配。

综上所述，本发明所公开的技术方案与现有技术相比较具有以下优点：

第一、本发明中所使用的技术方案是把扭转减振器的功能部件置于曲轴解耦器的内部空间中，两者共用一个芯轴，避免了现有技术方案中零件多，体积大，占用空间大和成本高的问题。

第二、本发明技术方案中所使用的减振弹簧的内外表面，通过过盈配合连接芯轴和带轮，即可实现径向和轴向支撑，又可传递扭矩。解决了现有技术方案中需要用轴承支撑的问题。

第三、本发明技术方案中所使用的解耦弹簧的内外表面，通过过盈配合连接芯轴和带轮，即可实现径向和轴向支撑，又可传递扭矩，同时，该解耦弹簧具有外挂角和内挂脚，该外挂角和该内挂脚分别崁套在带轮的内凹槽和芯轴的外凹槽内，增加了扭转传递的可靠性，解决了现有技术方案中依靠拨叉传递扭矩的问题，同时，也解决了靠球轴承实现支撑而造成的成本高和装配工艺复杂的问题。

第五、本发明技术方案中所使用的解耦弹簧的刚度是由一个涡旋弹簧和一个支撑环隙组成的，解决了强度和刚度配合问题；而且零件少，体积小。解决了现有技术方案中的零件多、成本高的问题。

第六、本发明技术方案中所使用的阻尼环是与曲轴解耦器带轮内表面和扭振减振器惯性环的外表面相接触，实现双向相互阻尼，解决了现有技术方案中各自阻尼、零件多、成本高的问题。