一种具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑及刚度控制方法与流程

本发明涉及汽车传动轴的领域，具体涉及一种具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑及刚度控制方法。

背景技术：

1、在两节以上的传动轴中，中间支撑起到减振和支撑的作用，降低传动轴振动向车底的传递，降低车内的振动及轰鸣声。中间支撑通常由轴承、橡胶、油封、支架等组成。轻微型传动轴的橡胶为薄壁状，中重型传动轴由于重量大橡胶为块状。

2、中间支撑的关键指标包括径向静刚度、动刚度。静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，用单位变形所需的力来表示。静刚度的考量因素包括支撑重量、限位等，橡胶的静刚度通常是非线性的。

3、在特定的频率和振幅下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。较小的动刚度有利于改善高频振动时的nvh性能。橡胶由于阻尼存在使得动载下的变形有迟滞现象表现出动态硬化导致动刚度大于静刚度。橡胶件的动刚度与频率、振幅有关，通常频率越高动刚度越大，振幅越大动刚度越小。

4、车辆启动或低速行驶时，为了抑制传动轴的振摆回转，希望高刚度、高衰减系数。

5、传动轴高速旋转时，由于高速轰鸣和拍击音，为了降低振动传递率，希望低刚度、低衰减系数。因此，中间支撑的要求特性：静刚度ks高，动刚度kd低。

6、相反要求的特性之间需要平衡取舍，通常希望表达静刚度与动刚度关系的动静比(动刚度/静刚度)要低。

7、现有的轻微型传动轴中间支撑结构中，通常将橡胶硫化在中间支撑支架内外圈上，由于橡胶的形状固定，中间支撑的动、静刚度固定不可变，就无法适应传动轴转速的变化。

8、将中间支撑及其上面承受的传动轴质量看作弹簧振动系统，中间支撑径向动刚度为kd，中间支撑承受的传动轴质量为m，不考虑复杂的阻尼因素，该振动系统的一阶固有振动频率

9、

10、传动轴在旋转时会对中间支撑施加激励，为了避免传动轴激励频率与中间支撑一阶固有振动频率重叠而引起共振，支架一阶固有频率尽量避开常用车速范围(60～100km/h)。同时为了减弱传动轴振动激励经中间支撑传递至车辆底盘，一般使中间支撑的径向刚度较小，一阶共振转速对应的车速低于常用车速范围。

11、但是，传动轴从静止状态到常用车速的旋转转速状态，中间必然要经过中间支撑的共振激励转速n1，之后在常用车速范围内的转速远离中间支撑共振转速。此外，车辆在低速行驶加减速时也会在共振转速附近。为了协调中间支撑减振性能与中间支撑共振之间的矛盾，需要使传动轴在不同转速区间内始终远离中间支撑的共振频率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑及刚度控制方法，使传动轴在不同转速区间内始终远离中间支撑的共振频率。

2、本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：一种具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，包括连接环、外骨架、传动轴、内骨架、定位套、转速传感器、磁性橡胶垫、电磁线圈和电子控制单元，所述磁性橡胶垫的一侧外壁通过外骨架固定在连接环上，磁性橡胶垫的另一侧外壁固定在内骨架上，磁性橡胶垫的内壁上设有一圈电磁线圈，电磁线圈的两端由电子控制单元电连接控制电流大小；所述传动轴通过轴承支承在内骨架上，传动轴的轴头上套设有定位套，定位套随着轴头同步旋转，所述转速传感器设置在定位套外圈，用于检测传动轴的实时转速，所述转速传感器与电子控制单元电连接以传递转速信号，所述电子控制单元根据所述转速信号控制电磁线圈的电流大小，从而调整磁性橡胶垫的刚度。

3、作为进一步的技术方案，所述转速传感器包括传感器转子、传感器定子，传感器转子压入定位套外圈，在内骨架的内圈上与传感器转子相对应位置处设有传感器定子，传感器转子与传感器定子配合从而检测传动轴的实时转速，传感器定子与电子控制单元电连接以传递转速信号。

4、作为进一步的技术方案，所述内骨架与传动轴之间、定位套与内骨架之间设置防尘组件。

5、作为进一步的技术方案，所述磁性橡胶垫的刚度大小随电磁线圈的电流大小线性变化。

6、作为进一步的技术方案，当电磁线圈的电流为0时，所述磁性橡胶垫的刚度为k1。

7、作为进一步的技术方案，当电磁线圈的电流达到设定值ic时，所述磁性橡胶垫的刚度为k2，且k2>k1。

8、作为进一步的技术方案，当所述转速传感器测得传动轴转速小于设定的转速节点n0时，电子控制单元控制电磁线圈通电，且电流大小为ic，此时磁性橡胶垫的刚度为k2。

9、作为进一步的技术方案，当所述转速传感器测得传动轴转速大于设定的转速节点n0时，电子控制单元控制电磁线圈不通电，即电流大小为0，此时磁性橡胶垫的刚度为k1。

10、一种具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑的刚度控制方法，包括以下步骤：

11、1)向电子控制单元输入设定的传动轴转速节点n0，以及设定的电磁线圈通电电流大小ic；

12、2)传感器定子将测得的传动轴转速信号传输至电子控制单元；

13、3)电子控制单元接收到转速信号后，将该转速信号与设定的转速节点n0进行比较处理，并生成电流信号控制电磁线圈；

14、4)电磁线圈根据电子控制单元发出的电流信号，对磁性橡胶垫施加外部磁场，进而控制磁性橡胶垫的刚度。

15、作为进一步的技术方案，若转速信号的转速大于设定的转速节点n0时，电子控制单元控制电磁线圈通电，且输出电流大小为设定值ic，此时磁性橡胶垫的刚度为k2；若转速信号的转速小于设定的转速节点n0时，电子控制单元控制电磁线圈不通电，此时磁性橡胶垫的刚度为k1。

16、本发明的有益效果为：提出一种两级可调径向刚度的传动轴中间支撑，使传动轴转速始终远离中间支撑的共振频率。

技术特征：

1.一种具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，其特征在于：包括连接环(1)、外骨架(2)、传动轴(3)、内骨架(4)、定位套(7)、转速传感器、磁性橡胶垫(11)、电磁线圈(12)和电子控制单元(13)，所述磁性橡胶垫(11)的一侧外壁通过外骨架(2)固定在连接环(1)上，磁性橡胶垫(11)的另一侧外壁固定在内骨架(4)上，磁性橡胶垫(11)的内壁上设有一圈电磁线圈(12)，电磁线圈(12)的两端由电子控制单元(13)电连接控制电流大小；所述传动轴(3)通过轴承(6)支承在内骨架(4)上，传动轴(3)的轴头(8)上套设有定位套(7)，定位套(7)随着轴头(8)同步旋转，所述转速传感器设置在定位套(7)外圈，用于检测传动轴(3)的实时转速，所述转速传感器与电子控制单元(13)电连接以传递转速信号，所述电子控制单元(13)根据所述转速信号控制电磁线圈(12)的电流大小，从而调整磁性橡胶垫(11)的刚度。

2.根据权利要求1所述的具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，其特征在于：所述转速传感器包括传感器转子(9)和传感器定子(10)，传感器转子(9)压入定位套(7)外圈，在内骨架(4)的内圈上与传感器转子(9)相对应位置处设有传感器定子(10)，传感器转子(9)与传感器定子(10)配合从而检测传动轴(3)的实时转速，传感器定子(10)与电子控制单元(13)电连接以传递转速信号。

3.根据权利要求1所述的具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，其特征在于：所述内骨架(4)与传动轴(3)之间、定位套(7)与内骨架(4)之间设置防尘组件(5)。

4.根据权利要求1所述的具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，其特征在于：所述磁性橡胶垫(11)的刚度大小随电磁线圈(12)的电流大小线性变化。

5.根据权利要求4所述的具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，其特征在于：当电磁线圈(12)的电流为0时，所述磁性橡胶垫(11)的刚度为k1。

6.根据权利要求5所述的具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，其特征在于：当电磁线圈(12)的电流达到设定值ic时，所述磁性橡胶垫(11)的刚度为k2，且k2>k1。

7.根据权利要求6所述的具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，其特征在于：当所述转速传感器测得传动轴(3)转速小于设定的转速节点n0时，电子控制单元(13)控制电磁线圈(12)通电，且电流大小为ic，此时磁性橡胶垫(11)的刚度为k2。

8.根据权利要求6或7所述的具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑，其特征在于：当所述转速传感器测得传动轴(3)转速大于设定的转速节点n0时，电子控制单元(13)控制电磁线圈(12)不通电，即电流大小为0，此时磁性橡胶垫(11)的刚度为k1。

9.一种具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑的刚度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑的刚度控制方法，其特征在于：若转速信号的转速大于设定的转速节点n0时，电子控制单元(13)控制电磁线圈(12)通电，且输出电流大小为设定值ic，此时磁性橡胶垫(11)的刚度为k2；若转速信号的转速小于设定的转速节点n0时，电子控制单元(13)控制电磁线圈(12)不通电，此时磁性橡胶垫(11)的刚度为k1。

技术总结
本发明公开了一种具有两级可变径向刚度的传动轴中间支撑及刚度控制方法，涉及汽车传动轴领域，包括磁性橡胶垫等，磁性橡胶垫的一侧外壁通过外骨架固定在连接环上，磁性橡胶垫的另一侧外壁固定在内骨架上，磁性橡胶垫的内壁上设有一圈电磁线圈，电磁线圈的两端由电子控制单元电连接控制电流大小；传动轴通过轴承支承在内骨架上，传动轴的轴头上套设有定位套，定位套随着轴头同步旋转，转速传感器设置在定位套外圈，转速传感器与电子控制单元电连接以传递转速信号，电子控制单元根据转速信号控制电磁线圈的电流大小，从而调整磁性橡胶垫的刚度。本发明提出一种两级可调径向刚度的传动轴中间支撑，使传动轴转速始终远离中间支撑的共振频率。

技术研发人员：高旗,徐华福
受保护的技术使用者：万向钱潮传动轴有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14