CN107429817A - 扭转振动阻尼器辐条设计 - Google Patents

Abstract

公开了一种扭转振动阻尼器(TVD)，该TVD具有设计成承受扭转力和弯曲力以及振动的多个辐条。将中心构件与***框缘连接的辐条包括：耦合到中心构件的外径向表面的第一端；耦合到所述框缘的内径向表面的第二端；以及在第一端和第二端之间延伸的四个凹形表面。所述凹形表面可以从第一端到第二端成凹形，并且也可以从前向后横向地或侧向地成凹形。本文还公开了一种具有毂的TVD，所述毂具有带一个或多个凹形表面的辐条。还公开了一种设计用于毂的辐条的方法。

Description

扭转振动阻尼器辐条设计

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月30日提交的美国临时申请号为62/140,114的权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于车辆动力传动系和驱动传动系的扭转振动阻尼器，并且更具体地涉及具有辐条的扭转振动阻尼器毂。

背景技术

扭转振动阻尼器(TVD)用于衰减旋转轴固有的扭转振动，旋转轴包括但不限于在汽车和非汽车应用中使用的曲轴、驱动轴、后驱传动轴和半轴。通常，TVD由三个部件组成：(1)将TVD附接到具有振动问题的旋转轴的刚性金属支架(毂)；(2)以特定频率与振动轴相位相反地振荡的主动惯性构件(环)，由此减小所产生的轴振动的幅度；以及(3)具有两个功能的弹性体构件(条带)：(a)提供弹簧阻尼器，由此将TVD调谐到特定频率；和(b)在TVD中将毂和环相对于彼此定位。

TVD的毂包括：将TVD连接到振动轴的中心孔；提供用于条带的配合表面的外凸缘；以及将中心孔与外凸缘连接的多个辐条。阻尼器的毂是一种结构支架，并且其相关联的质量和惯性与衰减***中的振动没有任何关联。因此，辐条设计是在给予毂足够的结构强度和NVH稳定性以及最小化所使用的材料量之间的平衡，由此减小其寄生惯性(parasiticinertia)和质量。毂设计中通常采用两种传统风格的辐条：渐缩矩形梁和工字梁辐条。

毂经历诸如带力和带扭矩之类的交替负载(每转一次)以及诸如动态扭矩之类的振动负载(当阻尼器处于共振时每转多次)的组合。然而近年来，随着更轻且更柔韧的轴的研制和使用，有时会遇到振动弯曲负载。当这种振动弯曲负载发挥作用时，所形成的辐条设计趋于对于一种类型的振动加载(通常是弯曲)而言较好地设计的，而对于另一类型的振动加载(通常是扭转)而言是过度设计的。这使得辐条和因此毂比所需要的重。

发明内容

本公开涉及一种TVD辐条以及构造TVD辐条的方法，该TVD辐条使用与传统辐条相同体积的材料，但在相同扭转负载承受能力的情况下显著地提升了弯曲负载承受能力。这实际上产生了一种用于振动扭转负载和弯曲负载同时出现的应用的更轻的毂。根据本公开的一个方面，一种将中心构件与***框缘连接的辐条包括：耦合到所述中心构件的外径向表面的第一端；耦合到所述***框缘的内径向表面的第二端；第一凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间延伸并面向轴向方向；第二凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间延伸并与所述第一凹形表面相反地面向；第三凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间以及在所述第一凹形表面和所述第二凹形表面之间延伸；和第四凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间以及在所述第一凹形表面和所述第二凹形表面之间延伸，其中所述第四凹形表面与所述第三凹形表面大致相反地面向。

在前面实施例的另一方面中，所述第一凹形表面和所述第二凹形表面从所述第一端到所述第二端成凹形。在前面实施例的另一方面中，所述第一凹形表面和所述第二凹形表面附加地从所述第三凹形表面到所述第四凹形表面延伸成凹形。在另一方面中，所述第三凹形表面和所述第四凹形表面从所述第一端到所述第二端成凹形，并且从所述第一凹形表面到所述第二凹形表面是大致平坦的。在另一方面中，所述第一凹形表面、所述第二凹形表面、所述第三凹形表面和所述第四凹形表面中的至少一个的至少一个凹度由圆弧限定。在另一方面中，所述第三凹形表面大致垂直于所述轴向方向。在另一方面中，所述第二端的宽度小于所述第一端。在另一方面中，所述第一端的形状与所述中心构件的所述外径向表面相符合。在另一方面中，所述第二端的形状与所述***框缘的内径向表面相符合。

在本公开的一个方面中，公开了一种TVD，该TVD包括包括毂和绕所述毂同心的惯性构件，在所述毂和所述惯性构件之间操作地定位有弹性构件。所述毂包括从中心构件的外径向表面延伸到***框缘的内径向表面的多个辐条。所述多个辐条中的每一个包括：耦合到所述中心构件的所述外径向表面的第一端；耦合到所述***框缘的所述内径向表面的第二端；第一凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间延伸并面向轴向方向；第二凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间延伸并与所述第一凹形表面相反地面向；第三凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间以及在所述第一凹形表面和所述第二凹形表面之间延伸；和第四凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间以及在所述第一凹形表面和所述第二凹形表面之间延伸，其中所述第四凹形表面与所述第三凹形表面大致相反地面向。

在TVD的前面实施例的另一方面中，对于所述辐条中的每一个，所述第一凹形表面和所述第二凹形表面从所述第一端到所述第二端延伸成凹形。在另一方面中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第一凹形表面和所述第二凹形表面附加地从所述第三凹形表面到所述第四凹形表面延伸成凹形。在另一方面中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第三凹形表面和所述第四凹形表面从所述第一端到所述第二端延伸成凹形。在另一方面中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第三凹形表面和所述第四凹形表面从所述第一凹形表面到所述第二凹形表面延伸成大致平坦的。

在前面实施例的另一方面中，所述第三凹形表面大致垂直于所述轴向方向。在另一方面中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第一凹形表面、所述第二凹形表面、所述第三凹形表面和所述第四凹形表面中的至少一个的至少一个凹度由圆弧限定。

在另一方面中，一种前端附件驱动***包括前面实施例的TVD，所述TVD安装到曲轴以与之一起旋转。

根据另一方面，公开了一种设计用于TVD的辐条的方法，所述方法包括以下步骤：从中心构件的外径向内相距所选择的第一偏移绘制中心构件偏移外径；从***框缘内径向外绘制***框缘偏移内径；在表示第一辐条的正中矢状平面的位置处绘制第一线，所述第一线从中心构件的外径中心径向向外至少至所述***框缘偏移内径；在表示相邻的第二辐条的正中矢状平面的位置处绘制第二线，所述第二线从中心构件的外径中心径向向外至少至所述***框缘偏移直径；绘制第三线，所述第三线与所述第一线平行并且从所述第一线横向偏移所选择的第二偏移；绘制第四线，所述第四线与所述第二线平行并且从所述第二线但朝向所述第三线横向偏移所述第二偏移；绘制与所述第三线、所述第四线和所述中心构件偏移外径相切的第一弧；绘制第二弧，所述第二弧为所述第一弧相对于所述第一线的镜像，由此限定起始辐条几何形状的相反两侧；去除除了限定所述起始辐条几何形状之外的线和直径圆；重制所述起始辐条几何形状多次，并将其中的至少两个布置在其中中心定位的辐条几何形状上方并且将其中的至少两个布置在其中中心定位的辐条几何形状下方，其中在所述中心定位的辐条几何形状的上方和下方的最外部辐条几何形状与其相邻的辐条几何形状靠近所述中心起始辐条几何形状相比更靠近其相邻的辐条几何形状；利用每个所述最外部辐条几何形状的每组相邻角部来绘制八个弧，其中所述弧在所述相邻角部之间延伸并且穿过其相邻辐条几何形状的相同相邻角部之间的中点；绘制平行于所述轴线的四个线段，所述四个线段从所述最外部辐条几何形状中的一个的每个角部到另一个所述最外侧辐条几何形状的相同角部；以及仅保留所述八个弧和所述四个线段，由此限定所述第一辐条的三维形状。

在另一方面中，公开了一种设计TVD的方法，所述方法包括用于设计用于TVD的辐条的前面实施例中的步骤，此外还包括以下步骤：形成所述第一辐条的三维形状的表面；重制所述第一辐条的三维形状，以限定与预先选择数量的辐条相当的多个三维形状；绕所述TVD的中心轴线将多个辐条布置为极阵列，其中所述第一端中的每一个朝向所述中心轴线；抵靠所述多个辐条中的每一个的第一端绘制所述中心构件；以及抵靠所述多个辐条中的每一个的第二端绘制所述***框缘。

在前面实施例的另一方面中，绘制所述中心构件包括取消隐藏所述中心构件，并且绘制所述***框缘包括取消隐藏所述***框缘。在前面实施例的另一方面中，所述方法还包括挤出所述中心构件的垫圈面。在另一方面中，所述方法还包括在所述毂的一个轴向面上绘制/产生圆以限定密封鼻。在前面实施例的另一方面中，所述方法还包括轴向上伸长所述密封鼻并且添加倒角和圆角。

附图说明

参照以下附图能够更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定按比例绘制，而是着重于清楚地说明本公开的原理。此外，在附图中，在几个视图中相同的附图标记表示相应的部分。

专利或申请文件包含至少一个以颜色完成的图形。具有彩图的该专利或专利申请公布的副本将由专利局根据请求并支付必要的费用来提供。

图1是前端附件驱动***中的部件的立体图。

图2是在图1的前端附件驱动***中使用的典型TVD的轴向剖切立体图。

图3是图2的TVD的毂的前向立体图。

图4是图3中的毂的辐条的实施例的前向立体图。

图5是图4的辐条的透视线图。

图6至图15是示出用于设计图3至图4的辐条的方法的步骤的线图。

图16至图20是示出用于设计图3至图4的辐条的方法的附加步骤的立体图。

图21是现有技术的毂的响应于固定扭矩的有限元模型的三维图，其具有传统工字梁设计的辐条。

图22是图21的毂响应于固定弯矩的有限元模型的三维图。

图23是两个现有技术的毂与本文公开的本发明实施例对于固定弯矩和固定扭矩的有限元模型的三维图的比较。

具体实施方式

现在详细地参照如附图中所示的实施例的说明。尽管结合这些附图描述了几个实施例，但是并不旨在将本公开限制于本文公开的实施例。相反，本公开旨在涵盖所有的替代方案、修改和等同物。

现在参照图1，仅为了说明的目的示出了前端附件驱动(FEAD)***10的示例性实施例。FEAD 10优选地安装到发动机，并且可以包括多个发动机驱动附件18，诸如真空泵、燃料喷射泵、油泵、水泵、动力转向泵、空调泵、交流发电机、带张紧器或凸轮驱动器。驱动附件18由至少一个环形驱动带24驱动，该驱动带24还与安装到曲轴30的鼻部28的TVD 26接合。曲轴30驱动TVD 26，并且由此驱动环形驱动带24，该驱动带24继而驱动其余的发动机驱动附件18和交流发电机20。

现在参照图2，为了说明的目的示出了TVD 26的一个实施例的示例。TVD 26包括毂32，该毂32通过阻尼器弹性体构件34操作地耦合到惯性构件36，以阻尼和/或吸收旋转毂32和曲轴的振动频率。阻尼器弹性体构件34和惯性构件36在本文中可以被统称为阻尼器组件44。TVD 26还可以包括隔离器(未示出)，以防止将曲轴的刚性体模式振动传递到FEAD***。

惯性构件36围绕毂32大致径向地同心并且从毂32向外间隔开，使得惯性构件36和毂32在它们之间限定有间隙。惯性构件36(其在本文中也可以被描述为带轮主体)具有用于与阻尼器弹性体构件34接合的内径向表面38和用于与诸如图1的FEAD***10中的带24之类的环形驱动带接合的带接合部分40。阻尼器弹性体构件34可以被压入配合或插进限定在惯性构件36和毂32之间的间隙中，以便非刚性地耦合毂32和惯性构件36。阻尼器弹性体构件34可以是如在美国专利号为7,658,127中公开的那样，其全部内容通过引用并入本文。

图3公开了具有设计成承受扭转和弯曲负载的辐条的毂32。毂32具有：中心构件50，该中心构件50具有中心孔52和外径向表面54；***框缘56，该***框缘56围绕中心构件50大致径向地同心并且从中心构件50径向向外间隔开，并且具有内径向表面58和外径向表面59；以及多个辐条60，多个辐条60从中心构件50的外径向表面54延伸到***框缘56的内径向表面58。毂32可借由通过其中心孔52接收曲轴而安装到曲轴。***框缘56在本文中可以被称为框缘56。框缘56具有用于与阻尼器组件接合的外径向表面59。毂32可以利用已知或下文开发的技术进行铸造、旋压(spun)、锻造、机械加工或模制。在一些实施例中，毂32可以是被焊接、钎焊或以其它方式附接以形成单件的一个或多个部分。毂32的合适材料包括但不限于铁、钢、铝、其它合适的金属、塑料或其组合，包括复合材料。

现在参照图3至图5，多个辐条60可以包括如图3中所示的三个辐条60，但不限于此。在其他实施例中，毂32可以具有从中心构件50延伸到框缘56的三个以上的辐条60。多个辐条60中的每一个具有耦合到中心构件50的外径向表面54的第一端62以及耦合到框缘56的内径向表面58的第二端64。在一个实施例中，第二端64的宽度W可以小于第一端62的宽度W'。中心构件50的外径向表面54具有轮廓，并且辐条60的第一端62可以具有与中心构件50的外径向表面54的轮廓相符合的形状。在一个实施例中，中心构件50的外径向表面54的轮廓可以是柱形的，并且辐条60的第一端62可以是大致弓形的，从而使得辐条60的第一端62适配于中心构件50的外径向表面54并且与中心构件50的外径向表面54相符合。每个辐条60的第二端64可以具有与框缘56的内径向表面58的轮廓相符合的形状。在一个实施例中，框缘56的内径向表面58的轮廓是柱形的，并且辐条60的第二端64是大致弓形的，以与框缘56的柱形内径向表面58相符合。应当理解，中心构件50的外径向表面54和框缘56的内径向表面58可以具有辐条60的第一端62和第二端64分别与之相符合的其他形状。

多个辐条60中的每一个从第一端62到第二端64是实心的，并且参照图3至图5，还由第一凹形表面66、第二凹形表面68、第三凹形表面70和第四凹形表面72限定，所述第一凹形表面66、第二凹形表面68、第三凹形表面70和第四凹形表面72均从辐条60的第一端62延伸到第二端64。第一凹形表面66和第二凹形表面68是辐条60的大致相反的面，并且大致面向相反的轴向方向。第三凹形表面70和第四凹形表面72是辐条60的相反的面，并且大致垂直于第一凹形表面66和第二凹形表面68定位。在一个实施例中，第三凹形表面70可以从第一凹形表面66的第一边缘76延伸到第二凹形表面68的第一边缘78(参见图5)。第四凹形表面72从辐条60的第一端62延伸到第二端64，并且还从第一凹形表面66沿着辐条60的长度延伸到第二凹形表面68。在一个实施例中，第四凹形表面72可以从第一凹形表面66的第二边缘80延伸到第二凹形表面68的第二边缘82。第三凹形表面70面向可以大致垂直于轴向方向的方向，并且第四凹形表面72面向可以大致与第三凹形表面70面向的方向相反的方向。

仍然参照图图3至图5，第一凹形表面66可以从辐条60的第一端62到第二端64成凹形。第一凹形表面66可以从该第一凹形表面66的第一边缘76到第二边缘80成凹形，其也可以被描述为第一凹形表面66从第三凹形表面70到第四凹形表面72成凹形。在一个实施例中，第一凹形表面66可以从第一端62到第二端64并且从该第一凹形表面66的第一边缘76到第二边缘80成凹形。第二凹形表面68可以从辐条60的第一端62到第二端64成凹形。第二凹形表面68可以从该第二凹形表面68的第一边缘78到第二边缘82成凹形，其也可以被描述为第二凹形表面68从第三凹形表面70到第四凹形表面70成凹形。在一个实施例中，第二凹形表面68可以从第一端62到第二端64并且从该第二凹形表面68的第一边缘78到第二边缘82成凹形。在一个实施例中，第一凹形表面66的凹度或轮廓可以与第二凹形表面68的凹度或轮廓相同。

第三凹形表面70从辐条60的第一端62到第二端64成凹形。第三凹形表面70可以从第一凹形表面66到第二凹形表面68成凹形。在一个实施例中，第三凹形表面70可以从第一端62到第二端64成凹形，但是可以大致平坦地或笔直地从第一凹形表面66延伸到第二凹形表面68(即，不是横向地成凹形，而仅从第一端到第二端成凹形)。在另一个实施例中，第三凹形表面70可以从第一端62到第二端64并且从第一凹形表面66到第二凹形表面68都成凹形。第四凹形表面72从辐条60的第一端62到第二端64成凹形。第四凹形表面72还可以从第一凹形表面66到第二凹形表面68成凹形。在一个实施例中，第四凹形表面72可以大致平坦/笔直地从第一凹形表面66延伸到第二凹形表面68(即不是横向成凹形)。在另一个实施例中，第四凹形表面72可以从第一端62到第二端64并且从第一凹形表面66到第二凹形表面68成凹形。在一个实施例中，第三凹形表面70的凹度和轮廓可以与第四凹形表面72的凹度和轮廓相同。

如以上所使用的，凹形/凹度通常是指朝向形状的中心向内弯曲或成曲形的表面的轮廓；在这种情况下，所述形状是辐条60。上述的表面(第一凹形表面66、第二凹形表面68、第三凹形表面70和第四凹形表面72)的凹度可以是大致圆形(弓形)、椭圆形、抛物线、双曲线或其他曲线形状。该凹度可以相对于一个或多个方向发生。在一个实施例中，第一凹形表面66、第二凹形表面68、第三凹形表面70和第四凹形表面72中的至少一个具有由圆弧限定的凹度。在一个实施例中，第一凹形表面66、第二凹形表面68、第三凹形表面70和第四凹形表面72中的至少一个可以具有跨过表面横向的以及从第一端62到第二端64径向的弓形凹度，从而使得所述表面与球体的表面轮廓相符合。

参照图6至图21，将描述本公开的设计辐条的方法。该方法可以利用传统的绘图技术手工执行或通过使用计算机辅助绘图软件执行。在这两种情况下，该方法可以包括使用多个图层。如图6所示，首先围绕TVD的中心轴线101绘制四个直径(中心轴线101垂直于打印图6的纸面延伸，并且因此被表示为四个直径围绕其大致同心的点或中心点)。四个直径代表毂的以下特定物理方面：中心孔102、中心构件的外径向表面104、框缘的内径向表面106以及框缘的外径向表面108。绘制为表示中心构件的外径向表面的直径可以被称为中心构件外径104，并且框缘的内径向表面106在本文中可以被称为框缘内径106。

现在参照图7，中心构件偏移外径110从中心构件外径104向内绘制，中心构件偏移外径110比中心构件外径104小中心构件偏移111，中心构件偏移111是从中心构件偏移外径110到中心构件外径104的径向距离。框缘偏移内径112从框缘内径106向外绘制，使得框缘偏移内径112比框缘内径106大框缘偏移113，框缘偏移113是从框缘偏移内径112到框缘内径106的径向距离。框缘偏移内径112和中心构件偏移外径110可以围绕中心轴线101(中心点)大致同心。中心构件偏移111和框缘偏移113可以大致相同并且等于第一偏移。在一个实施例中，四个原始直径——中心孔102、中心构件外径104、框缘内径106和框缘外径108——可以被转换成结构线并且移动到另一图层中以用于后续步骤，仅留下中心构件偏移外径110和框缘偏移内径112，如图8所示。在一个实施例中，四个原始直径102、104、106和108可以被隐藏、擦除、删除或以其他方式从图中移除，以在稍后在辐条被设计之后被加回。

现在参照图8，第一线114从中心轴线101径向向外并笔直地至少绘制至框缘偏移内径112。第一线114的位置表示随后待产生的第一辐条的正中矢状平面，如图9至图20所示。第二线116在旨在表示第二辐条的正中矢状平面的位置处从中心轴线101径向向外并笔直地至少绘制至框缘偏移内径112。在一个实施例中，可以通过将360°(2π弧度)除以期望的辐条数量来确定第一线114和第二线116之间的角度118。对于图3中所示的实施例，毂具有三个辐条；因此角度118大约为120°(2.1弧度)。参照图9，绘制第三线120，其平行于第一线114并且从第一线114横向偏移第二偏移117。如果y轴122与第一线114对准，则第三线120从第一线114的横向偏移处于正x轴方向(或者在图9的俯视图中观看时，第三线120在第一线114的右侧)。绘制第四线124，其平行于第二线116并且从第二线116横向偏移等于第二偏移117的距离。第四线124从第二线116朝向第三线120横向偏移，使得第三线120和第四线124相交。

现在参照图10，第一弧126被绘制成与第三线120、第四线124和中心构件偏移外径110相切。参照图11，第二弧128被绘制成为第一弧126围绕或相对于第一线114的镜像。起始辐条几何形状因此由第一弧126、第二弧128、中心构件偏移外径110和框缘偏移内径112限定，并且仅为了便于理解该图，已经用填充图案施加阴影。更具体地说，起始辐条几何形状由以下部分限定：第一弧126的从框缘偏移内径112延伸到中心构件偏移外径110的节段；中心构件偏移外径110的从第一弧126延伸到第二弧128的节段；第二弧128的从中心构件偏移外径110延伸到框缘偏移内径112的节段；以及框缘偏移内径112的从第二弧128延伸到第一弧126的节段。

接下来，如图12所示，不限定起始辐条几何形状130的边界的所有线和圆直径的部分被隐藏、擦除、删除或以其他方式去除。

然后，起始辐条几何形状130被多次重制，如图13所示。重制的辐条几何形状132中的一个中心地定位成中心定位的辐条几何形状134。重制的辐条几何形状132中的至少两个位于中心定位的辐条几何形状134的上方，并且重制的辐条几何形状132中的至少两个位于中心定位的辐条几何形状134的下方。与相邻的辐条几何形状138靠近中心定位的辐条几何形状134相比，中心定位的辐条几何形状134上方的最外部重制的辐条几何形状136更靠近相邻的辐条几何形状138。同样，与相邻的辐条几何形状138靠近中央定位的辐条几何形状134相比，中心定位的辐条几何形状134下方的最外部重制辐条几何形状136更靠近相邻的辐条几何形状138。

现在参照图14，确定并标记了在中心定位的辐条几何形状134的上方和下方的相邻辐条几何形状138的每个边界圆弧线的中点140。然后绘制八个弧142，其中每一个弧在每个最外部辐条几何形状136的每组相邻角部144之间。每个弧142从一个相邻的角部144穿过相邻的辐条几何形状138的边界线的中点140而到达另一相邻角部144。然后绘制四条垂直线146，以将最外部辐条几何形状136中的一个的角部与另一个最外部辐条几何形状136的同一角部连接。垂直线146是平行于垂直轴线的线段。现在参照图15，八个弧142和四个垂直线段146被保留以限定第一辐条的三维形状148。所有其他线/几何形状可以被隐藏、擦除、删除或以其它方式从图中移除。

参照图16，设计辐条的方法还可以包括形成第一辐条152的三维形状的表面150。表面150可以形成实心主体154。如图17所示，可以重制第一辐条152的三维形状以限定具有与第一辐条152相同的三维形状的多个辐条156。辐条156的数量可以是预先选择的数量，例如，如图17所示为三个辐条，但也可以为四个、五个或更多个辐条。如图17所示，多个辐条156可以围绕轴线158布置为极性阵列，其中第一端160中的每个朝向轴线158定向。

现在参照图18，该方法还包括抵靠多个辐条156中的每一个的第一端160绘制中心构件162，并且抵靠多个辐条156中的每一个的相反的第二端166绘制***框缘164(框缘)。在一个实施例中，在设计辐条156之前设计中心构件162，从而使得绘制中心构件162包括将中心构件162取消隐藏或覆盖回到设计中。同样地，绘制***框缘164可以包括将框缘164取消隐藏或覆盖回到设计中。中心构件162的面168(垫圈面)可以被挤出。现在参照图19，圆170可以被绘制在中心构件162的一个轴向面168上，以限定密封鼻172。如图20所示，密封鼻172可以从中心构件162的轴向面168轴向伸长。然后可以将所有实线结合起来形成最终的毂设计174。倒角和圆角(未示出)可以被添加到最终的毂设计174。

本文公开的辐条被设计成承受作用在毂上的扭转力和弯曲力，这可能导致重量和惯性的减小以及最终导致包含有毂的阻尼器***的成本降低。为了说明这点，而包含了图21至图23。图21至22示出了具有本领域中常见的典型工字梁配置的毂的3D有限元模型的结果。图21示出了响应于固定幅度的扭矩的毂的性能，并且示出了用于承受扭转力的等效安全系数为3。图22示出了相同毂暴露于相同固定幅度的弯矩的结果。毂的响应弯矩的等效安全系数为2.15。

现在参照图23，将具有本文公开的辐条的毂的性能与具有传统辐条设计的毂的性能进行对比：一个具有矩形渐缩梁辐条，而另一个具有工字梁辐条。图23示出了具有相同重量和相似特征(即，倒角和圆角)的这些毂的3D有限元模型的结果，唯一的区别在于辐条的几何形状。对于试验一，每个毂的性能在500N的带负载下响应于300Nm的扭矩建模。对于试验二，每个毂的性能在500N的带负载下响应于100Nm的弯矩建模。表1显示了试验1和试验2中每个毂所经受的最大应力。

表1

辐条设计	矩形渐缩梁	工字梁	本发明的实施例
					最大应力	最大应力	最大应力
300Nm的扭矩	79MPa	82MPa	80MPa
				100Nm的弯矩	141MPa	171MPa	88MPa

如由表1中的结果看出，所有三个毂经历了对于扭矩的基本相似的最大应力，但是本发明的实施例具有优异的弯曲结构强度。对于弯矩的较低最大应力相对于具有矩形渐缩梁辐条的毂提高了38％，且相对于具有工字梁辐条的毂提高了49％。这在仍然保持相同的体积和重量的情况下实现，如在在试验一和试验二中测试的传统的现有技术的毂中所见的。

响应于弯曲力和弯曲振动模式的辐条的更佳性能使得毂被设计成能承受弯曲和扭转力。如前述示例所示，与具有相同体积和重量的传统毂相比，具有本文公开的辐条设计的毂能更好地承受弯曲力。这可以提高具有本文公开的辐条设计的毂的疲劳寿命，这也可以改善阻尼器的疲劳寿命并提高毂和阻尼器的使用寿命。

如果具有本文公开的辐条设计的毂被设计成提供与现有技术的毂相同的性能而不是改进的性能，则具有本文公开的辐条设计的毂可以用比现有技术的毂更少的材料制成，而实现同样的性能。设计具有本文公开的具有较少材料的辐条的毂以实现与现有技术相同的性能可以降低TVD的材料成本、重量和惯性。本文公开的辐条设计还允许毂通过例如铸造等已知方法来进行节省成本的制造。

尽管相对于某些实施例示出和描述了本发明，但是显而易见的是，在阅读和理解本说明书之后，本领域技术人员可以进行修改，并且本发明包括所有这些修改。

Claims (17)

1.一种扭转振动阻尼器，包括：

毂；以及

绕所述毂同心的惯性构件，在所述毂和所述惯性构件之间操作地定位有弹性构件；

其中，所述毂包括从中心构件的外径向表面延伸到***框缘的内径向表面的多个辐条，所述多个辐条中的每一个包括：

第一端，耦合到所述中心构件的所述外径向表面；

第二端，耦合到所述***框缘的所述内径向表面；

第一凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间延伸并面向轴向方向；

第二凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间延伸并与所述第一凹形表面相反地面向；

第三凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间以及在所述第一凹形表面和所述第二凹形表面之间延伸；和

第四凹形表面，在所述第一端和所述第二端之间以及在所述第一凹形表面和所述第二凹形表面之间延伸，其中所述第四凹形表面与所述第三凹形表面大致相反地面向。

2.根据权利要求1所述的扭转振动阻尼器，其中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第一凹形表面和所述第二凹形表面从所述第一端到所述第二端延伸成凹形。

3.根据权利要求2所述的扭转振动阻尼器，其中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第一凹形表面和所述第二凹形表面附加地从所述第三凹形表面到所述第四凹形表面延伸成凹形。

4.根据权利要求1所述的扭转振动阻尼器，其中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第三凹形表面和所述第四凹形表面从所述第一端到所述第二端延伸成凹形。

5.根据权利要求4所述的扭转振动阻尼器，其中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第三凹形表面和所述第四凹形表面从所述第一凹形表面到所述第二凹形表面延伸成大致平坦的。

6.根据权利要求1所述的扭转振动阻尼器，其中，所述第三凹形表面大致垂直于所述轴向方向。

7.根据权利要求2所述的扭转振动阻尼器，其中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第一凹形表面、所述第二凹形表面、所述第三凹形表面和所述第四凹形表面中的至少一个的至少一个凹度由圆弧限定。

8.根据权利要求1所述的扭转振动阻尼器，其中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第二端的宽度小于所述第一端。

9.根据权利要求1所述的扭转振动阻尼器，其中，对于所述多个辐条中的每一个，所述第一端的形状与所述中心构件的所述外径向表面相符合，并且所述第二端的形状与所述***框缘的内径向表面相符合。

10.一种前端附件驱动***，包括安装到曲轴以随其一起旋转的如权利要求1所述的扭转振动阻尼器。

11.一种设计用于扭转振动阻尼器的辐条的方法，所述方法包括：

从中心构件的外径向内相距所选择的第一偏移绘制中心构件偏移外径；

从***框缘的内径向外绘制***框缘偏移内径；

在表示第一辐条的正中矢状平面的位置处绘制第一线，所述第一线从所述扭转振动阻尼器的中心轴线径向向外至少至所述***框缘偏移内径；

在表示相邻的第二辐条的正中矢状平面的位置处绘制第二线，所述第二线从所述扭转振动阻尼器的所述中心轴线径向向外至少至所述***框缘偏移直径；

绘制第三线，所述第三线与所述第一线平行并且从所述第一线横向偏移所选择的第二偏移；

绘制第四线，所述第四线与所述第二线平行并且从所述第二线但朝向所述第三线横向偏移所述第二偏移；

绘制与所述第三线、所述第四线和所述中心构件偏移外径相切的第一弧；

绘制第二弧，所述第二弧为所述第一弧相对于所述第一线的镜像，由此限定起始辐条几何形状的相反两侧；

去除除了限定所述起始辐条几何形状之外的线和直径圆；

重制所述起始辐条几何形状多次，并将其中的至少两个布置在其中中心定位的辐条几何形状上方并且将其中的至少两个布置在其中中心定位的辐条几何形状下方，其中在所述中心定位的辐条几何形状的上方和下方的最外部辐条几何形状与其相邻的辐条几何形状靠近所述中心起始辐条几何形状相比更靠近其相邻的辐条几何形状；

利用每个所述最外部辐条几何形状的每组相邻角部来绘制八个弧，其中所述弧在所述相邻角部之间延伸并且穿过其相邻辐条几何形状的相同相邻角部之间的中点；

绘制平行于所述轴线的四个线段，所述四个线段从所述最外部辐条几何形状中的一个的所述角部中的每一个角部到另一个所述最外侧辐条几何形状的相同角部；以及仅保留所述八个弧和所述四个线段，由此限定所述第一辐条的三维形状。

12.一种设计扭转振动阻尼器的方法，所述方法包括：

执行权利要求11所述的步骤；

形成所述第一辐条的三维形状的表面；

重制所述第一辐条的三维形状，以限定与预先选择数量的辐条相当的多个三维形状；

绕所述扭转振动阻尼器的中心轴线将多个辐条布置为极阵列，其中所述第一端中的每一个朝向所述中心轴线；

抵靠所述多个辐条中的每一个的第一端绘制所述中心构件；以及

抵靠所述多个辐条中的每一个的第二端绘制所述***框缘。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，绘制所述中心构件包括取消隐藏所述中心构件，并且绘制所述***框缘包括取消隐藏所述***框缘。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括挤出所述中心构件的垫圈面。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述中心构件的一个轴向面上产生圆以限定密封鼻。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括轴向上伸长所述密封鼻。

17.根据权利要求12所述的方法，还包括添加倒角和圆角。