专利名称：中间支撑装置和使用该装置的后桥驱动系统及车辆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车辆振动的控制，特别涉及中间支撑装置和使用该装置的后桥驱动系统及车辆。
背景技术：
目前，采用前置后驱传动系统的车辆一般需要使用多节传动轴来实现发动机扭矩到后桥的传递，其布置方式是:发动机变速箱在前，向后依次为输入轴、一节或多节中间传动轴、主传动轴、输出轴和后桥，各轴之间通过十字轴万向联轴器相连，且允许各轴之间存在一定限量的角偏差；各中间传动轴均通过中间支撑与车架连接，以保证动力传输平稳、防止传动轴摆动、提高传动轴刚度和避免共振。但是，由于各十字轴万向联轴器两端的传动轴存在角偏差，特别是主传动轴和输出轴之间由于后桥的跳动不可避免的存在变化的角偏差，会造成两轴传动的不等速，进而自激产生扭矩波动，同时加上由发动机变速箱内传递过来的扭矩波动和传动轴本身不平衡量产生的振动，都将通过中间支撑传递给车架，进而引起整车的振动，影响了车辆的舒适性。中间支撑作为车架和传动轴之间的隔振器，其结构和性能对前置后驱车辆的振动水平影响较大。目前国内外针对中间支撑减振性能的研究主要是通过改善中间支撑的刚度和阻尼状况，例如实用新型专利CN 202242982 U公开的中间支撑，包括支撑架，该中间支撑利用设置在支撑架内外的二级减振原件对传动轴进行减振和吸振，以达到较好的隔振效果；再如发明专利CN 101254748 A公开的一种用于中间支撑轴承的质量阻尼器，通过该阻尼器的阻尼效应来降低传动轴的振动幅值，进而改善车内的振动水平。但是，通过对中间支撑的结构和性能的改进来改善隔振效果的研究都属于被动减振降噪技术，其前提是振源状况无法改善，只有通过改善传递路径的方式来获取较好的振动响应。而研究表明，十字轴万向联轴器的不等速特性是传动轴振动传递和扩大的根源(参考冯振东学位论文《多万向节传动的动力学分析及其应用》，吉林工业大学)。当中间支撑确定的情况下，车辆的负载和路况变化导致后桥跳动，使得输出轴和主传动轴之间的角偏差超过限值，就会导致局部振动的加剧。因此，保证各节传动轴当量夹角在限定的范围内变化，特别是主传动轴和输出轴相对于输入轴的当量夹角在限定的范围内变化，是保证车辆振动水平稳定的前提。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够减小因后桥跳动导致的传动轴系振动的中间支撑装置，同时提供一种使用该装置的后桥驱动系统及车辆。本实用新型中中间支撑装置所采用的技术方案是:中间支撑装置，包括动力输入轴、中间传动轴、主传动轴、动力输出轴和与中间传动轴转动配合的支撑架，所述中间传动轴、主传动轴和动力输出轴相对动力输入轴存在当量夹角，还包括实时调节装置，所述实时调节装置包括设置在所述支撑架上用于驱动所述支撑架相对于车架产生竖向位移的升降机构、用于实时检测车辆的后桥与车架之间的相对位移量的位移传感器、以及连接于所述位移传感器上并依据所述相对位移量控制所述升降装置的升降量以调节所述当量夹角保持在设定范围内的控制器。与现有技术中仅改善中间支撑的刚度和阻尼状况相比，本实用新型在中间支撑上增加了实时调节装置，利用位移传感器实时检测车辆后桥与车架之间跳动的相对位移量，然后利用控制器计算分配并通过调整装置控制所述支撑架的竖向位移，从而实时控制传动轴间的当量夹角保持在设定范围内、有效减小因后桥跳动导致的传动轴系振动。所述中间支撑装置包括两个以上的中间传动轴，所述控制器包括用于依据所述相对位移量的变化幅度判断车辆的路况和载荷工况的判断模块、以及能够根据所述相对位移量和判断模块得出的判断结果计算各中间传动轴的当量夹角的角度值并分配和控制各个所述中间支撑的竖向位移量以使各中间传动轴的当量夹角达到所述角度值的优化模块。通过判断模块和优化模块，可以针对不同的路况、载荷工况更好地分配和控制各个所述中间支撑的竖向位移量，达到最优的调整效果。所述升降机构包括使用时固连在车架上用于驱动所述支撑架升降运动的液压缸、以及与所述液压缸及所述控制器相连并在所述控制器的控制下吸油或排油从而控制所述液压缸的升降量的液压油泵。采用液压缸和液压油泵，便于控制且性能稳定。本实用新型中后桥驱动系统所采用的技术方案是:后桥驱动系统，包括中间支撑装置，所述中间支撑装置包括动力输入轴、中间传动轴、主传动轴、动力输出轴和与中间传动轴转动配合的支撑架，所述中间传动轴、主传动轴和动力输出轴相对动力输入轴存在当量夹角，还包括实时调节装置，所述实时调节装置包括设置在所述支撑架上用于驱动所述支撑架相对于车架产生竖向位移的升降机构、用于实时检测车辆的后桥与车架之间的相对位移量的位移传感器、以及连接于所述位移传感器上并依据所述相对位移量控制所述升降装置的升降量以调节所述当量夹角保持在设定范围内的控制器。所述中间支撑装置包括两个以上的中间传动轴，所述控制器包括用于依据所述相对位移量的变化幅度判断车辆的路况和载荷工况的判断模块、以及能够根据所述相对位移量和判断模块得出的判断结果计算各中间传动轴的当量夹角的角度值并分配和控制各个所述中间支撑的竖向位移量以使各中间传动轴的当量夹角达到所述角度值的优化模块。所述升降机构包括使用时固连在车架上用于驱动所述支撑架升降运动的液压缸、以及与所述液压缸及所述控制器相连并在所述控制器的控制下吸油或排油从而控制所述液压缸的升降量的液压油泵。使用包括上述中间支撑装置的后桥驱动系统，与现有技术中仅改善中间支撑的刚度和阻尼状况相比，本实用新型在中间支撑上增加了实时调节装置，利用位移传感器实时检测车辆后桥与车架之间跳动的相对位移量，然后利用控制器计算分配并通过调整装置控制所述支撑架的竖向位移，从而实时控制传动轴间的当量夹角保持在设定范围内、有效减小因后桥跳动导致的传动轴系振动，具有良好的减振效果，提高传动系统的稳定性、可靠性及传递效率。本实用新型中一种车辆所采用的技术方案是:一种车辆，包括中间支撑装置，所述中间支撑装置包括动力输入轴、中间传动轴、主传动轴、动力输出轴和与中间传动轴转动配合的支撑架，所述中间传动轴、主传动轴和动力输出轴相对动力输入轴存在当量夹角，还包括实时调节装置，所述实时调节装置包括设置在所述支撑架上用于驱动所述支撑架相对于车架产生竖向位移的升降机构、用于实时检测车辆的后桥与车架之间的相对位移量的位移传感器、以及连接于所述位移传感器上并依据所述相对位移量控制所述升降装置的升降量以调节所述当量夹角保持在设定范围内的控制器。所述中间支撑装置包括两个以上的中间传动轴，所述控制器包括用于依据所述相对位移量的变化幅度判断车辆的路况和载荷工况的判断模块、以及能够根据所述相对位移量和判断模块得出的判断结果计算各中间传动轴的当量夹角的角度值并分配和控制各个所述中间支撑的竖向位移量以使各中间传动轴的当量夹角达到所述角度值的优化模块。所述升降机构包括使用时固连在车架上用于驱动所述支撑架升降运动的液压缸、以及与所述液压缸及所述控制器相连并在所述控制器的控制下吸油或排油从而控制所述液压缸的升降量的液压油泵。车辆采用上述中间支撑装置，与现有技术中仅改善中间支撑的刚度和阻尼状况相t匕，本实用新型在中间支撑上增加了实时调节装置，利用位移传感器实时检测车辆后桥与车架之间跳动的相对位移量，然后利用控制器计算分配并通过调整装置控制所述支撑架的竖向位移，从而实时控制传动轴间的当量夹角保持在设定范围内、有效减小因后桥跳动导致的传动轴系振动，具有良好的减振效果，提高传动系统的稳定性、可靠性及传递效率，从根源上减小后桥驱动系统的整体振动，在各种工况下来改善车辆传动系统的振动情况，提升乘坐的舒适性。
图1:本实用新型中中间支撑装置的一个实施例的结构原理图；图2:中间支撑的结构示意图。图中各附图标记的名称为:1发动机变速箱，2动力输入轴，3十字轴万向联轴器，4中间传动轴，5中间支撑，51液压缸，52支撑架，6液压油泵，7控制器，8主传动轴，9动力输出轴，10后桥，11位移传感器。
具体实施方式
本实用新型中中间支撑装置的一个实施例如图1、图2所示，包括动力输入轴2、三根中间传动轴4、主传动轴8、动力输出轴9和与中间传动轴4转动配合的支撑架52，所述各轴之间依次通过十字轴万向联轴器3传动连接并保持一定夹角，所述主传动轴8和动力输出轴9之间相对动力输入轴2存在当量夹角。中间支撑装置还包括实时调节装置，所述实时调节装置包括设置在所述支撑架52上用于驱动所述支撑架52相对于车架产生竖向位移的升降机构、用于实时检测车辆的后桥10与车架之间的相对位移量的位移传感器11、以及连接于所述位移传感器11上并依据所述相对位移量控制所述升降装置的升降量以调节所述当量夹角保持在设定范围内的控制器7。所述控制器7包括用于依据所述相对位移量的变化幅度判断车辆的路况和载荷工况的判断模块、以及能够根据所述相对位移量和判断模块得出的判断结果计算各中间传动轴4的当量夹角的角度值并分配和控制各个所述中间支撑5的竖向位移量以使各中间传动轴4的当量夹角达到所述角度值的优化模块。所述升降机构包括固连在车架上用于驱动所述支撑架52升降运动的液压缸51、以及与所述液压缸51及所述控制器7相连并在所述控制器7的控制下吸油或排油从而控制所述液压缸51的升降量的液压油泵6。所述液压缸51和支撑架52构成中间支撑5。所述位移传感器11通过刚性连接杆与车架相连并安置在后桥10的顶部。在车辆运行时，发动机变速箱I的动力经由动力输入轴2、中间传动轴4、主传动轴
8、动力输出轴9以及十字轴万向联轴器3传递到后桥10，然后由后桥10分配给车轮来驱动车辆。由于后桥10和车架之间由弹性悬架连接，因此两者之间可以有相对位移。当车辆处于空载、半载、满载或超载等不同载荷工况下，后桥10与车架之间的相对位置是不同的，而且在不同路面工况下后桥10相对车架的位移跳动范围也不同。后桥10的上下跳动使得主传动轴8和动力输出轴9相对于动力输入轴2的当量夹角不断变化，当这两处的当量夹角变化过大时将会加剧这两节轴的扭转振动,就会使后桥10振动增大，同时传递给中间支撑5进而使得车内振动加剧。利用实时调节装置，控制器7会根据相对位移信号一段时间内的平均值和变化幅度进行判断和进行当量夹角的优化计算，且优化主要以调整中间支撑5在竖直方向上的位移量为优化目标。控制器7根据判断优化结果来控制液压油泵6进行吸油或排油，进而带动图2中的液压缸51进行工作。通过中间支撑5的上下变化，主传动轴8和动力输出轴9当量夹角的恶劣状态由中间传动轴4部分进行调整分担，使主传动轴8和动力输出轴9相对于动力输入轴2的当量夹角保持在设定范围内，有效减小因后桥10跳动导致的传动轴系振动，提升传动稳定性，有效改善车辆在各种工况下的舒适性。本实用新型中后桥驱动系统及本实用新型中一种车辆的实施例即包含上述中间支撑装置的后桥驱动系统及一种车辆，此处不再赘述。在上述实施例中，升降装置优选采用了液压油泵和液压缸，中间传动轴为三根。在本实用新型的其他实施例中，升降装置也可以选用其他形式，例如由伺服电机及丝杠螺母构成的丝杠螺母机构，将固定架导向移动装配到车架上并将螺母固连在固定架上，丝杠由伺服电机带动旋转，从而驱动丝杠上下运动，最终实现固定架的上下调整；而中间传动轴的根数也可以根据实际情况增减。
权利要求1.中间支撑装置，包括动力输入轴、中间传动轴、主传动轴、动力输出轴和与中间传动轴转动配合的支撑架，所述中间传动轴、主传动轴和动力输出轴相对动力输入轴存在当量夹角，其特征在于:还包括实时调节装置，所述实时调节装置包括设置在所述支撑架上用于驱动所述支撑架相对于车架产生竖向位移的升降机构、用于实时检测车辆的后桥与车架之间的相对位移量的位移传感器、以及连接于所述位移传感器上并依据所述相对位移量控制所述升降装置的升降量以调节所述当量夹角保持在设定范围内的控制器。
2.根据权利要求1所述的中间支撑装置，其特征在于:所述中间支撑装置包括两个以上的中间传动轴，所述控制器包括用于依据所述相对位移量的变化幅度判断车辆的路况和载荷工况的判断模块、以及能够根据所述相对位移量和判断模块得出的判断结果计算各中间传动轴的当量夹角的角度值并分配和控制各个所述中间支撑的竖向位移量以使各中间传动轴的当量夹角达到所述角度值的优化模块。
3.根据权利要求1或2所述的中间支撑装置，其特征在于:所述升降机构包括使用时固连在车架上用于驱动所述支撑架升降运动的液压缸、以及与所述液压缸及所述控制器相连并在所述控制器的控制下吸油或排油从而控制所述液压缸的升降量的液压油泵。
4.后桥驱动系统，包括中间支撑装置，所述中间支撑装置包括动力输入轴、中间传动轴、主传动轴、动力输出轴和与中间传动轴转动配合的支撑架,所述中间传动轴、主传动轴和动力输出轴相对动力输入轴存在当量夹角，其特征在于:还包括实时调节装置，所述实时调节装置包括设置在所述支撑架上用于驱动所述支撑架相对于车架产生竖向位移的升降机构、用于实时检测车辆的后桥与车架之间的相对位移量的位移传感器、以及连接于所述位移传感器上并依据所述相对位移量控制所述升降装置的升降量以调节所述当量夹角保持在设定范围内的控制器。
5.根据权利要求4所述的后桥驱动系统，其特征在于:所述中间支撑装置包括两个以上的中间传动轴，所述控制器包括用于依据所述相对位移量的变化幅度判断车辆的路况和载荷工况的判断模块、以及能够根据所述相对位移量和判断模块得出的判断结果计算各中间传动轴的当量夹角的角度值并分配和控制各个所述中间支撑的竖向位移量以使各中间传动轴的当量夹角达到所述·角度值的优化模块。
6.根据权利要求4或5所述的后桥驱动系统，其特征在于:所述升降机构包括使用时固连在车架上用于驱动所述支撑架升降运动的液压缸、以及与所述液压缸及所述控制器相连并在所述控制器的控制下吸油或排油从而控制所述液压缸的升降量的液压油泵。
7.—种车辆，包括中间支撑装置，所述中间支撑装置包括动力输入轴、中间传动轴、主传动轴、动力输出轴和与中间传动轴转动配合的支撑架，所述中间传动轴、主传动轴和动力输出轴相对动力输入轴存在当量夹角，其特征在于:还包括实时调节装置，所述实时调节装置包括设置在所述支撑架上用于驱动所述支撑架相对于车架产生竖向位移的升降机构、用于实时检测车辆的后桥与车架之间的相对位移量的位移传感器、以及连接于所述位移传感器上并依据所述相对位移量控制所述升降装置的升降量以调节所述当量夹角保持在设定范围内的控制器。
8.根据权利要求7所述的一种车辆，其特征在于:所述中间支撑装置包括两个以上的中间传动轴，所述控制器包括用于依据所述相对位移量的变化幅度判断车辆的路况和载荷工况的判断模块、以及能够根据所述相对位移量和判断模块得出的判断结果计算各中间传动轴的当量夹角的角度值并分配和控制各个所述中间支撑的竖向位移量以使各中间传动轴的当量夹角达到所述角度值的优化模块。
9.根据权利要求7或8所述的一种车辆，其特征在于:所述升降机构包括使用时固连在车架上用于驱动所述支撑架升降运动的液压缸、以及与所述液压缸及所述控制器相连并在所述控制器的控制 下吸油或排油从而控制所述液压缸的升降量的液压油泵。
专利摘要本实用新型涉及车辆振动的控制，特别涉及一种能够减小因后桥跳动导致的传动轴系振动的中间支撑装置，同时涉及一种使用该装置的后桥驱动系统及车辆。其中中间支撑装置包括动力输入轴、中间传动轴、主传动轴、动力输出轴和与中间传动轴转动配合的支撑架，所述中间传动轴、主传动轴和动力输出轴相对动力输入轴存在当量夹角，还包括实时调节装置，所述实时调节装置包括设置在所述支撑架上用于驱动所述支撑架相对于车架产生竖向位移的升降机构、用于实时检测车辆的后桥与车架之间的相对位移量的位移传感器、以及连接于所述位移传感器上并依据所述相对位移量控制所述升降装置的升降量以调节所述当量夹角保持在设定范围内的控制器。
文档编号B60K17/24GK203157717SQ20132005864
公开日2013年8月28日 申请日期2013年2月2日 优先权日2013年2月2日
发明者侯俊剑, 王占彬 申请人:郑州宇通客车股份有限公司