被阻尼的机动车传动系部件的制作方法

本申请要求2014年4月23日提交的美国临时专利申请序列号61/982,918的权益，其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开大体涉及机动车传动系部件，并且更具体地涉及机动车传动系部件中的阻尼振动和其他振荡。

背景技术：

机动车传动系部件在其在汽车中的操作期间通常经历振动和其他振荡。振动和振荡能够导致在较大的传动系组件中通常不希望的噪声和其他情况。制造商经常试图不同程度上成功地耗散并且在一些情况下消除振动和振荡。

技术实现要素：

在一种实施方式中，被阻尼的机动车传动系外壳可以包括壁、套管和多条金属线股。套管由壁承载。金属线股被保持在套管内。当壁在机动车传动系外壳的使用期间经历振动时，金属线股之间的相对运动用于对壁经历的振动进行阻尼。

在另一实施方式中，被阻尼的机动车传动系外壳可以包括管、振动传递附件和多条金属线股。振动传递附件位于管的内部，并且包括载体。金属线股位于管的内部并且被振动传递附件的载体保持。当管在机动车传动系外壳的使用期间经历振动时，金属线股之间的相对运动用于对管经历的振动进行阻尼。

在又一实施方式中，被阻尼的机动车传动系部件可以包括外壳、阻尼器和振动传递附件。阻尼器被外壳承载并且包括多条金属线股。振动传递附件将阻尼器保持到外壳。当外壳在机动车传动系部件的使用期间经历振动时，振动借助振动传递附件传递到金属线股，并且金属线股之间的相对运动用于对外壳经历的振动进行阻尼。

附图说明

参考附图将提出优选实施例和最佳模式的下述具体描述，附图中：

图1描绘机动车传动系部件，具体地描绘传动轴管，其具有阻尼器的实施例；

图2描绘具有阻尼器的另一实施例的传动轴管；

图3是在图2的线3-3处截取的截面图；

图4描绘机动车传动系部件，具体地描绘杆轴，其具有阻尼器的另一实施例；

图5描绘具有阻尼器的另一实施例的杆轴；

图6是图5所示的杆轴和阻尼器的另一视图；

图7描绘机动车传动系部件，具体地描绘扭矩管外壳，其具有阻尼器的另一实施例；

图8是比较图1的传动轴管和阻尼器的振动水平（实线）与没有阻尼器的相同传动轴管的振动水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图9是比较图2的传动轴管和阻尼器的振动水平（实线）与没有阻尼器的相同传动轴管的振动水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图10是比较图4的杆轴和阻尼器的振动水平（实线）与没有阻尼器的相同杆轴的振动水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图11是比较图4的杆轴和阻尼器的振动水平（实线）与没有阻尼器的相同杆轴的振动水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图12是比较图4的杆轴和阻尼器的第一弯曲模式（实线）与没有阻尼器的相同杆轴的第一弯曲模式（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图13是比较图4的杆轴和阻尼器的第二弯曲模式（实线）与没有阻尼器的相同杆轴的第二弯曲模式（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图14是比较图5和图6的杆轴和阻尼器的振动水平（实线）与没有阻尼器的相同杆轴的振动水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图15是比较图5和图6的杆轴和阻尼器的振动水平（实线）与没有阻尼器的相同杆轴的振动水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图16是比较图7的扭矩管外壳和阻尼器的振动水平（实线）与没有阻尼器的相同扭矩管外壳的振动水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图17是比较图7的扭矩管外壳和阻尼器的振动水平（实线）与没有阻尼器的相同扭矩管外壳的振动水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图18是比较具有阻尼器的实施例的扭矩管外壳的总声压水平（实线）与没有阻尼器的相同扭矩管外壳的总声压水平（虚线）的绘图，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）；

图19是描绘没有阻尼器的机动车传动系部件（具体是后驱动单元（RDU））的振动的加速的绘图；

图20是描绘具有阻尼器的图19的RDU的振动的加速的绘图；

图21是描绘具有阻尼器的另一实施例的机动车传动系部件（具体是传动轴管）的截面图；

图22是被嵌入在机动车传动系部件的壁中的阻尼器的另一实施例的放大图；以及

图23是在图22的线23-23处截取的截面图。

具体实施方式

更具体地参考附图，机动车传动系部件10在其在汽车中的使用期间经历振动和其他振荡。根据部件，振动和振荡通常包括具有弯曲模式和呼吸模式的挠曲振动。机动车传动系部件10装备有阻尼器以便耗散且在一些情况下基本消除该部件所经历的至少一些振动和模式。机动车传动系部件10能够是传动轴（图1、图2、图21）、杆轴（图4、图5、图6）和扭矩管外壳（图7、图22、图23）；机动车传动系部件10也能够是半轴、动力传递单元（PTU）外壳（图22、图23）、最终驱动单元（FDU）外壳（图22、图23）、差速器外壳或者被安装在机动车传动系中在其操作期间经历不希望的振动的其他部件。

参考图1的实施例，机动车传动系部件10是传动轴，其包括外壳12、阻尼器14和振动传递附件16。外壳12是传动轴的结构，其在使用期间不良地振动并且因此经受阻尼。这里的外壳12是中空金属管18，但是根据—在其他可能的影响因素中—传动轴的设计和构造以及被安装在较大传动系组件中的其他部件的设计和构造，外壳12也可以具有其他设计和构造。

阻尼器14接收从外壳12发出的振动，并且耗散或完全消除该振动。在该实施例中，阻尼器14包括被承载在管18的外表面22上的多条线20。每条线20均由容纳在外部绝缘体内的许多单条金属线股构成。金属线股能够由铝（Al）或铜（Cu）或者其他金属材料构成，并且绝缘体能够由塑料材料构成。图1示出平行于管18的轴线设置的两条线20；已经发现沿管的轴线设置线20在对管18的第一和第二弯曲振动模式进行阻尼时是特别有效的。不过，可以存在不同量的线，并且其可以相对于管且相对彼此以不同方式设置。例如，一条或四条或者更多条线20可以被定位在管18周围。线20可以被承载在管18的内表面上，这对于一些实施例中的生产部件是优选部位。并且可以提供不同长度和其他尺寸的线20。在这里提出的传动轴以及其他旋转传动系部件的情况下，阻尼器14能够对称地设置在外壳12上以便避免机动车传动系部件10的质心的失衡。

振动传递附件16是用作将振动从外壳12传递至阻尼器14的通路且将阻尼器和外壳连结在一起的结构。在该实施例中，振动传递附件16包括围绕管18并围绕线20固定的多个束线带24。束线带24能够由塑料材料或金属材料构成。图1示出了围绕管18周向跨越且彼此轴向间隔开的多个束线带24；不过，束线带24可以相对于管且相对彼此以不同方式设置。如前所述，振动传递附件16能够对称地设置在外壳12上以便避免在操作期间随着机动车传动系部件10旋转而其质心失衡。

在使用中，当管18振动时，振动通过束线带24到线20，在线20处振动被各条线股耗散或完全消除。在不试图绑定到具体因果关系理论的情况下，当前认为各条金属线股之间的相对运动产生摩擦且因而将振动能量转换成热能。认为这种能量转换减少或完全消除了管18中和传动轴中的振动和振荡。

现在参考图2和图3的实施例，阻尼器14包括多个线股束26来代替图1的线。每个线股束26均由被保持在一起的许多单条金属线股构成，而没有外部绝缘体，如由图3的截面图可能最佳地示出。如前所述，金属线股能够由诸如Al或Cu的金属材料构成。如前所述，也可以是与图2所示不同量的线股束26，并且其可以相对于管且相对于彼此以不同方式设置。此外，在该实施例中，振动传递附件16是被提供来代替图1的束线带的粘结剂28。粘结剂28沿线束的纵向范围在很多部位处被直接施加到管18且被直接施加到线股束26。粘结剂28能够是强力胶材料、热熔材料或者一些其他粘结剂。如前所述，粘结剂28可以以与图2所示不同的量布置，并且可以相对于管18且相对于彼此以不同方式设置。当固化时，振动能够通过粘结剂28的硬化结构并且到达线股束26。

现在参考图4的实施例，机动车传动系部件10是杆轴并且外壳12是金属主体30。主体30能够具有实心构造并且在其一些区段能够是中空的。杆轴能够是较大的半轴组件的一部分。如前所述，在该实施例中，阻尼器14包括具有被容纳在外部绝缘体中的许多单条金属线股的多条线32，并且振动传递附件16包括围绕主体30且围绕线32固定的多个束线带34。

现在参考图5和图6的实施例，阻尼器14包括具有被容纳在外部绝缘体中的许多单条金属线股的多条线36。这里，能够总共有十二条线36被承载在主体30的外表面38上并且以彼此抵接的方式被紧密地保持在一起。每条线36能够具有大约六又二分之一英寸的长度，并且单条金属线股能够被提供为Cu制成的八号线。当然，其他的长度、线号和材料是可能的。此外，在该实施例中，振动传递附件16包括围绕主体30紧固在线36上的多个夹子40。夹子40在图5和图6中由金属材料构成，并且能够提供四个。在该具体实施例中，振动从主体30经由由夹子40施加的紧密固定直接传递到线36。不过，振动能够通过夹子40在线36之间传递。如前所述，夹子40可以以不同的量安装，并且可以相对于主体30且相对于彼此以不同方式设置。

现在参考图7的实施例，机动车传动系部件10是扭矩管并且外壳12是扭矩管外壳42。扭矩管外壳42能够通过铸造工艺或者其他金属加工工艺制造，并且能够由Al材料或其他材料构成。如前所述，在该实施例中，阻尼器14包括具有被容纳在外部绝缘体中的许多单条金属线股的多条线44。在此，能够总共有四条线44，并且单条金属线股能够被提供为Cu制成的八号线。在该实施例中，振动传递附件16是被直接施加到扭矩管外壳42的外表面且被直接施加到线44的粘结剂46。粘结剂46能够是热熔材料。在一些情况下，在多个部位处具有多条离散的线44可以提高阻尼器14的振动耗散能力。

现在参考图21的实施例，机动车传动系部件10能够是传动轴并且外壳12能够是中空金属管18。机动车传动系部件10可以是采用中空金属管作为外壳的其他传动系部件。在该实施例中，阻尼器14包括三条线48，每条线具有可以或可不容纳在外部绝缘体中的许多单条金属线股。线48能够围绕中空金属管18的周向设置，并且能够彼此间隔开大约一百二十度（120°）。虽然并未由图21所呈现的截面图容易地描绘出，但线48被设置成与中空金属管18的中心轴线A平行且共线。不过，如在本说明书中其他地方详细描述的另一些实施例中所述，能够提供其他量的线，线能够相对于彼此具有不同间距，并且线能够相对于中空金属管18以不同方式设置。如前所述，已经发现将线48设置成与中心轴线A共线在对中空金属管18的第一和第二弯曲振动模式进行阻尼时是特别有效的；该设置在对中空金属管18的呼吸振动模式进行阻尼时也可以是特别有效的。在之前已知的示例中，阻尼器装置已经围绕管螺旋缠绕；虽然这种设置可能在一些情况下是合适的，但图21的共线设置被认为对弯曲振动模式具有改进的阻尼效果。

在该实施例中，振动传递附件16由一个以上的部件提供：载体50和多个夹子52。载体50将线48保持在适当位置并且使得线相对于彼此定位，即使在载体50被组装在中空金属管18中之前也如是。载体50可以被用于将线48放置在并嵌入中空金属管18的内部54。在这种情况下，相比于在没有载体的情况下离散且分离的线的放置，载体50能够辅助将线48在内部54设定在适当位置。在外部位置可能物理上被较大传动系系统中的其他部件所干涉、或者包装约束不允许额外的外部结构的一些机动车传动系安装中，内部位置可能是优选的。虽然从图21的截面图无法显而易见，但载体50能够具有纵向和轴向的延伸范围，其部分或更多地沿中空金属管18的纵向和轴向的延伸范围跨越。载体50能够具有不同设计和构造，如在某些方面由组装有载体的具体机动车传动系部件所示。在图21的实施例中，载体50能够是聚合物层或者塑料管材，并且线48能够被嵌入其中。在聚合物层示例中，载体50能够呈现一定程度的可挠性使得载体50能够更容易地设置在内部54内。聚合物层示例也可以用于图4的杆轴。在塑料管材示例中，载体50的形状和大小能够被制成用于插入到内部54内。不过，载体构造的其他示例是可能的，包括是完全实心圆柱体的载体。当组装时，载体50的外表面56能够直接面对面抵接于中空金属管18的内表面58。通过这种抵接，振动从中空金属管18传递到载体50。

夹子52是抵靠载体50径向地向外施加力的径向可扩张夹子。因此，载体50抵靠中空金属管18的内表面58被固定。振动能够部分地经由夹子52且部分地经由载体50的结构在线48之间传递。这种类型的夹子有时包括带环和紧固机构，诸如蜗轮机构。夹子还包括其他类型的内部固位装置，诸如保持环。在图21的截面图中，仅示出单个夹子52的单个带环60。但在组装中，能够采用多个夹子52并且沿载体50的纵向和轴向延伸范围轴向间隔开以便沿载体50在不同轴向位置处抵靠中空金属管18固定载体50。此外，代替夹子，线48自身可以在被植入内部54内之后以其他方式卷曲或变形；该卷曲或变形可以在内部54内维持线48在适当位置。

现在参考图22和图23的实施例，机动车传动系部件10能够是扭矩管外壳62、PTU外壳64或者FDU外壳66。外壳62、64、66包括能够由Al材料构成的壁67。壁67可以是外壳62、64、66的主体或罩的一部分。在该实施例中，阻尼器14包括金属线网股68形式的金属线股。金属线网股68能够由Cu、Al或其他金属材料构成。在一种实施例中，金属线网股68由钢丝束制成。金属线网股68能够包括被紧密地包装且被交织和缠结在一起的很多单条金属线股。

在该实施例中，振动传递附件16包括套管70。套管70由壁67承载且将金属线网股68保持在其内部。金属线网股68被保持，但还能够在经历振动时相对于彼此自由运动。套管70能够由具有比壁67更高的熔化温度的金属材料构成。在一种示例中，套管70由钢材料构成，而壁由Al材料构成。如图22和图23所示，套管70能够通过被嵌入到壁67中而被设置在外壳62、64、66内。套管70能够因此被埋入壁的材料和厚度中，并且能够在所有侧面上被壁67界定。现浇工艺是这种类型的嵌入能够被实现的一种方式，但是其他工艺也是可能的。因为套管70的材料具有比壁67的材料更高的熔化温度，所以随着壁67的熔融材料在固化前围绕套管70，套管70保持完整并且保护金属线网股68。

此外，虽然图22和图23中没有描绘，但是套管70能够具有大体细长且管状的形状，并且能够具有闭合末端。能够有在其中容纳有金属线网股68的多个单独的且离散的套管70，且其被定位且放置在外壳62、64、66中的不同位置处。在沿着其纵向和轴向延伸范围的不同位置处，且如图22中的一种示例所示，套管70能够具有被夹压或以其他方式成形在套管的主体中的一个或更多个凹部72。虽然不需要，但是凹部72能够完整地跨越围绕套管70的周向。当凹部72形成在套管70中时，金属线网股68能够已经被插入到套管的内部中。这样，占据经历变形的区域的金属线网股68被更紧密地按压在一起。金属线网股68的挤压区段74比远离凹部72定位的未挤压金属线网股68更紧密地被包装在一起。当前认为挤压区段74强化了金属线网股68的振动阻尼能力。

在本说明书具体描述的一些实施例中，阻尼器14能够对所有的挠曲模式进行阻尼。在过去，专用阻尼器装置可能被用于仅对第一弯曲振动模式进行阻尼，并且另一附加专用阻尼器装置可能被用于仅对第二弯曲振动模式进行阻尼。代替两个离散的阻尼器装置，阻尼器14可以被用于有效地对第一和第二弯曲振动模式二者以及其他挠曲模式进行阻尼。类似地，在中空部件的实施例中，诸如图1的传动轴管，阻尼器14能够对第一和第二弯曲振动模式二者以及呼吸振动模式进行阻尼。

而且，在本说明书具体描述的任意实施例中，振动阻尼和耗散的程度可以针对具体应用和具体振动模式被调整。在不同示例中，下述中的一个或多个可以为了调整目的被改变：线的数量、单条金属线股的数量、线的长度、线的位置、一条或多条或者所有线的材料以及振动传递附件的数量。如果被执行的话，则精确调整将取决于具体传动系应用。

图8–20是示出在图1-7的不同实施例以及其他实施例上进行的测试结果的绘图。在图8-18的绘图上，在Y轴线上绘制分贝（dB）并且在X轴线上绘制赫兹（Hz）。针对具有阻尼器和振动传递附件的实施例（实线）与没有阻尼器和振动传递附件的实施例（虚线）进行测试，并且比较结果。在每种情况下，结果表示不同阻尼器和振动传递附件的阻尼能力和效率。图8的绘图示出了图1的实施例的结果，并且描绘了弯曲和呼吸振动模式。图9的绘图示出了图2的实施例的结果，并且描绘了弯曲和呼吸振动模式二者。图10和图11的绘图示出了图4的实施例的结果，并且描绘了第一和第二弯曲振动模式。图12是图11所呈现的第一弯曲振动模式的放大图，并且图13是图11所呈现的第二弯曲振动模式的放大图。图14和图15的绘图示出了图5和图6的实施例的结果，并且描绘了第一和第二弯曲振动模式。图16的绘图示出了图7的实施例的结果，并且描绘了弯曲和呼吸振动模式。图17示出类似于图7的扭矩管外壳的结果；用于扭矩管外壳的阻尼器包括三个金属套管，每个均具有插入在其中的钢丝束；这三个金属套管经由热熔材料被附接到扭矩管外壳的外表面。图18的绘图比较了在具有由扭矩管外壳承载的三条线的扭矩管外壳的自由场中测量的总声压水平（实线）与在没有线且没有任何阻尼器装置的相同扭矩管外壳的自由场中测量的总声压水平（虚线）。图19的绘图描绘了不具有阻尼器装置的后驱动单元（RDU）的振动的加速度，并且图20的绘图描绘了具有阻尼器的相同RDU振动的加速度，其中该阻尼器是被安装在RDU上的金属线股的形式。

虽然本公开的形式构成了现存的优选实施例，但是可以存在许多其他形式。这里不试图提及本公开的所有可能等价物形式或衍生物。应该理解，这里使用的术语仅是描述性的而不是限制性的，可以在不背离本发明精神或范围的情况下做出各种修改。