CN107923478B - 用于确定车辆传动系的扭转振荡阻尼器的尺寸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定车辆传动系(1)的扭转振荡阻尼器的第二阻尼级的尺寸的方法，所述传动系包括：位于扭转振荡阻尼器上游的***；位于扭转振荡阻尼器下游的***；以及扭转振荡阻尼器，该扭转振荡阻尼器包括：第一阻尼级，其包括第一弹性返回构件；第二阻尼级，其包括第二弹性返回构件；和摆式阻尼装置，其包括安装件(4)和相对于所述安装件(4)可移动的摆动体(3)。所述方法包括：给定：下游的***的惯性矩的值(I_transmission)；摆式阻尼装置的惯性矩的值；建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K1)；和变速箱(5)的输入轴的刚度值(Kgis)，通过建模第二弹性返回构件来确定单个弹性返回构件的刚度值(K2)，使得摆式阻尼装置的安装件(4)是由于驱动发动机的循环不规则性而在传动系(1)中传播的波的节点。

Description

用于确定车辆传动系的扭转振荡阻尼器的尺寸的方法
技术领域
本发明涉及属于车辆传动系的扭转振荡阻尼器的尺寸的确定。
背景技术
这种扭转振荡阻尼器例如介于车辆的发动机和车辆的变速箱之间，并且布置在由发动机供应到车辆的驱动轮的转矩的路径中。阻尼器设计成用于减少由内燃机的循环不规则性在传动系中传播的扭转振荡。
为此目的，已知使用具有串联组装的两个阻尼级的阻尼器并且在两个阻尼级之间提供摆动装置，该摆动装置包括安装件和摆动体，该摆动体在该安装件上被可移动地安装。阻尼器的第一阻尼级可以包括多个平行组装的弹性返回构件，并且这些弹性返回构件和摆动装置的刚度被设定尺寸，以便过滤扭转振荡。
尽管阻尼器和摆动装置的第一阻尼级具有这样的尺寸，但由扭转振荡引起的摆动装置的安装件的振动仍然很重要。由摆动阻尼装置提供的过滤性能因此不是最佳的，并且后者的摆动体可以进入饱和状态。
有必要克服这个缺点，并且本发明旨在解决这个需求。
发明内容
根据本发明的一个方面，这是通过使用用于确定属于车辆传动系的扭转振荡阻尼器的第二阻尼级的尺寸的方法来实现的，该传动系包括：
-扭转振荡阻尼器上游的***，包括发动机，
-扭转振荡阻尼器下游的***，包括变速箱，以及
-扭转振荡阻尼器，包括：
-第一阻尼级，其包括第一弹性返回构件，
-第二阻尼级，其包括第二弹性返回构件，以及
-摆动阻尼装置，其包括安装件和可相对于所述安装件移动的摆动体，所述安装件在扭矩从发动机传递到变速箱的方向上布置在第一和第二弹性返回构件之间，
所述方法使用：
-下游的***的惯性矩的值，
-摆动阻尼装置的惯性矩的值，
-建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K1)，以及
-变速箱输入轴的刚度值(Kgis)
以确定建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K2)，使得摆动阻尼装置的安装件是由于驱动发动机的循环不规则性而在传动系中传播的波的节点。
本发明涉及使用扭转振荡阻尼器的第二阻尼级来消除摆动阻尼装置的安装件上的振动，因为后者然后形成对应于在传动系中传播的扭转振荡的波的节点，从而没有作用于：
-由车辆制造商确定下游的***的惯性矩的值和变速箱输入轴的刚度值，以及
-摆动阻尼装置的惯性矩的值和建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值，这些后者值被设置为过滤在传动系中传播的扭转振荡。
考虑到扭转振荡阻尼器的上游的***的惯性矩的值，也可以确定建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值。
严格来说，扭转振荡阻尼器的第二阻尼级和变速箱的输入轴不是串联的，因为该阻尼器的输出端在它们之间具有非零惯性矩。尽管如此，由于存在数量级，建模第二阻尼级的第二弹性返回构件的单个弹性返回构件和变速箱的输入轴可以被认为是串联的两个刚度值，其中等效刚度值Ktot是：
Ktot＝(K2*Kgis)/(K2+Kgis)。
该等效刚度Ktot具有最佳值Ktot_optim，该最佳值是发动机的速度和车辆发动机的激励次序的函数，后者等于每个曲轴转数的发动机爆发次数，并且建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值可以被设置成使得：
-(Kgis/K2)>5，特别是(Kgis/K2)>10，特别是(Kgis/K2)>100，Kgis是变速箱的输入轴的刚度值，并且
-K2<1.1*min(Ktot_optim)，min(Ktot_optim)是等效刚度Ktot的最佳值Ktot_optim的最小值。
例如使用以下公式获得Ktot_optim：
Ktot_optim＝ne2xw2x I_transmission-K_arbres_roues，
ne是车辆发动机的激励阶次，
w是发动机的速度，
I_transmission是扭转振荡阻尼器的下游的***的惯性矩，以及
K_arbres_roues是与两个平行轴对应的单一刚度。
Ktot_optim的最小值可以通过查找提供该最小值的发动机转速的值来确定。
这样的传动系具有变速箱的输入轴的高刚度值，并且建模第二阻尼级的第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值的上述选择使得能够消除在这种传动系中在摆动式扭转振荡阻尼装置的安装件上的振动。
在一个变型中，建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值可以被设置为使得：
-(Kgis/K2)<5，特别是(Kgis/K2)<10，特别是(Kgis/K2)<100，以及
-(K2*Kgis)/(K2+Kgis)<0.84*min(Ktot_optim)，min(Ktot_optim)是等效刚度Ktot的最佳值的最小值。
根据该变型，传动系具有变速箱的输入轴的较低的刚度值，并且建模第二阻尼级的第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值的上述选择使得有可能消除这种传动系中摆动阻尼装置的安装件上的振动。
传动系可以包括液压扭矩变换器或双离合器，例如干式双离合器或湿式双离合器。
在存在液压扭矩变换器的情况下，该变换器的输入端，例如其壳体，其涡轮机和挠性板可以是扭转振荡阻尼器上游的***的一部分，而该变换器的输出端，例如输出毂，可以是扭转振荡阻尼器下游的***的一部分。在一变型中，涡轮机可以刚性连接到摆动阻尼装置的安装件。
扭转振荡阻尼器下游的***可以包括变速箱输出轴、轴和后差速器。
扭转振荡阻尼器下游的***例如由以下元件以及这些元件之间的连接件组成：变速箱、前弹性万向节、推进轴的第一部分、推进轴的第二部分、后弹性万向节和后部差速器。必要时，中间万向节可以存在于推进轴的两个部分之间。
那么I_transmission就是上面提到的所有元件的惯性矩。
该阻尼器下游的***然后可以安装在车辆的驱动轮的输入端。
在本发明的具体示例实施例中，传动系包括：
-发动机，后者是具有1至12个范围内的气缸的内燃机，
-液压扭矩变换器，
-扭转阻尼器，其包括两个串联的阻尼级，以及布置在这两个级之间的摆动阻尼装置，
-变速箱，
-前弹性万向节，
-后弹性万向节，
-连接前弹性万向节和后弹性万向节的两部分中的推进轴，
-后差速器，和
-驱动轮。
在扭转振荡阻尼器的具体示例性实施例中，后者的每一级具有输入端和输出端，并且摆动阻尼装置的安装件刚性地连接到第一级的输出端和第二级的输入端。摆动阻尼装置的安装件例如是在第二级的输入端和第一级的输出端处的单独的法兰，并且该法兰与该输入端和该输出端刚性耦合。在一变型中，摆动阻尼装置的安装件由具有第二级的输入端或第一级的输出端的单个部件组成。在另一变型中，摆动阻尼装置的安装件、第二级的输入端和第一级的输出端形成单个部件。
第一弹性返回构件和第二弹性返回构件可相对于扭转振荡阻尼器的旋转轴线径向偏移。在一变型中，第一和第二弹性返回构件可以相对于该旋转轴线占据相同的径向位置。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种用于车辆的传动系，其包括：
-扭转振荡阻尼器，包括：
-第一阻尼级，其包括第一弹性返回构件，
-第二阻尼级，包括第二弹性返回构件，以及
-摆动阻尼装置，其包括安装件和可相对于所述安装件移动的摆动体，所述安装件在扭矩从发动机传递到变速箱的方向上布置在第一和第二弹性返回构件之间，
-扭转振荡阻尼器的上游的***，包括发动机，以及
-扭转振荡阻尼器的下游的***，包括变速箱，
下游的***的惯性矩的值、摆动阻尼装置的惯性矩的值，建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值，以及变速箱的输入轴的刚度值是预先限定的，
建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值然后被设定为使得摆动阻尼装置的安装件是由于驱动发动机的循环不规则性而在传动系中传播的波的节点。
如前所述，这样的传动系使得可以克服与摆动阻尼装置的安装件的振动相关的缺点，而不会由此影响由扭转振荡阻尼器提供的扭转振荡的过滤效率，同时满足由机动车辆制造商对传动系的某些部件施加的约束。
上面提到的与根据本发明的方法有关的一些或全部特征也适用于根据本发明的传动系。
根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种用于确定属于车辆传动系的扭转振荡阻尼器的第二阻尼级的尺寸的方法，该传动系包括：
-扭转振荡阻尼器上游的***，其包括发动机，
-扭转振荡阻尼器下游的***，其包括变速箱，以及
-扭转振荡阻尼器，其包括：
-第一阻尼级，其包括第一弹性返回构件，
-第二阻尼级，包括第二弹性返回构件，以及
-摆动阻尼装置，其包括安装件和可相对于所述安装件移动的摆动体，所述安装件在扭矩从发动机传递到变速箱的方向上布置在第一和第二弹性返回构件之间，
所述方法使用：
-下游的***的惯性矩的值，
-摆动阻尼装置的惯性矩的值，
-建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K1)，以及
-变速箱的输入轴的刚度值(Kgis)，
以确定建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K2)，使得：
-(Kgis/K2)>5，特别是(Kgis/K2)>10，特别是(Kgis/K2)>100，Kgis是变速箱的输入轴的刚度值，并且
-K2<1.1*min(Ktot_optim)，min(Ktot_optim)是相当于要串联组合的刚度值Kgis和K2的最佳刚度值的最小值。
根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种用于确定属于车辆传动系的扭转振荡阻尼器的第二阻尼级的尺寸的方法，该传动系包括：
-扭转振荡阻尼器上游的***，其包括发动机，
-扭转振荡阻尼器下游的***，其包括变速箱，以及
-扭转振荡阻尼器，其包括：
-第一阻尼级，其包括第一弹性返回构件，
-第二阻尼级，包括第二弹性返回构件，以及
-摆动阻尼装置，其包括安装件和可相对于所述安装件移动的摆动体，所述安装件在扭矩从发动机传递到变速箱的方向上布置在第一和第二弹性返回构件之间，
所述方法使用：
-下游的***的惯性矩的值，
-摆动阻尼装置的惯性矩的值，
-建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K1)，以及
-变速箱的输入轴的刚度值(Kgis)
以确定建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K2)，使得：
-(Kgis/K2)<5，特别是(Kgis/K2)<10，特别是(Kgis/K2)<100，以及
-(K2*Kgis)/(K2+Kgis)<0.84*min(Ktot_optim)，min(Ktot_optim)是相当于要串联组合的刚性值Kgis和K2的最佳刚度值的最小值。
根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种用于确定属于车辆的传动系的扭转振荡阻尼器的第二阻尼级的尺寸的方法，该传动系包括：
-扭转振荡阻尼器上游的***，其包括发动机，
-扭转振荡阻尼器下游的***，其包括变速箱，以及
-扭转振荡阻尼器，包括：
-第一阻尼级，其包括第一弹性返回构件，
-第二阻尼级，包括第二弹性返回构件，以及
-摆动阻尼装置，其包括安装件和可相对于所述安装件移动的摆动体，所述安装件在扭矩从发动机传递到变速箱的方向上布置在第一和第二弹性返回构件之间，
所述方法使用：
-下游的***的惯性矩的值，
-摆动阻尼装置的惯性矩的值，
-建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K1)，以及
-变速箱的输入轴的刚度值(Kgis)
以确定建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值(K2)，以使得(K2*Kgis)/(K2+Kgis)<λ*min(Ktot_optim)，min(Ktot_optim)是相当于要串联组合的刚度值Kgis和K2的最佳刚度值的最小值，以及λ在0.84至1.1的范围内。
例如，当(Kgis/K2)<5，特别是(Kgis/K2)<10，特别是Kgis/K2<100时，λ被设置为0.84，以及例如当Kgis/K2>5时，特别是(Kgis/K2)>10，特别是(Kgis/K2)>100，λ例如设置为1.1。
上面提到的一些或全部特征也适用于刚刚描述的本发明的三个其他方面之一。
附图说明
本发明在下面的本发明的非限制性示例实施例的描述中和在附图中进一步解释，其中：
图1是其中可以实施本发明的车辆传动系的示意图。
具体实施方式
图1示出了车辆传动系1和所述车辆12。
该车辆可以是轿车或“工业”车辆，这样的工业车辆例如是公共运输车辆，重型货车或农用车辆。
在此情况下，传动系1包括：
-发动机，其是内燃机，
-液压扭矩变换器3，其包括输入端、挠性板、泵、涡轮机和输出端，
-扭转振荡阻尼器，包括两个串联的阻尼级以及布置在这两个级之间的摆动阻尼装置，
-变速箱，
-前弹性万向节，
-后弹性万向节，
-连接前弹性万向节和后弹性万向节的两部分中的推进轴，
-后差速器，和
-驱动轮。
在本示例中，发动机、液压扭矩变换器的输入端、挠性板、泵和涡轮形成扭转振荡阻尼器上游的***。该上游的***在图1中与扭转阻尼器的输入端形成一块2。
阻尼器的第一阻尼级包括平行安装并且在图1中通过刚性K1的单个弹性返回构件建模的第一弹性返回构件，这些第一弹性返回构件布置在该第一级的输入端和输出端之间。
阻尼器的第一级的输出端刚性地连接到摆动阻尼装置的安装件4。后者具有支承轨道，该支承轨道与诸如滚子的支承构件配合以引导也设置有支承轨道的摆动体3的运动。以刚度值的形式示出了安装件4与摆动体3之间的连接。总体上考虑的摆动体3具有惯性矩Ip。
摆动阻尼装置的安装件4也刚性连接到扭转阻尼器的第二阻尼级的输入端。
该第二级包括平行安装并且在图1中以刚度值K2建模的第二弹性返回构件。这些第二弹性返回构件布置在该第二阻尼级的输入端和输出端15之间。
变速箱5、前弹性万向节6、推进轴的第一部分7、推进轴的第二部分8、后弹性万向节9和后差速器10在此形成扭转振荡阻尼器下游的***，此***下游的惯性矩称为I_transmission。
在一个变型中，在推进轴的第一部分7和第二部分8之间存在中间万向节，并且I_transmission也考虑到该中间万向节的存在。
扭转振荡阻尼器下游的该***布置在车辆的驱动轮11的输入处。
如图1所示，以下之间的连接：
-一方面第二阻尼级的输出端15和液压扭矩变换器的输出端，以及
-另一方面，变速箱5
由变速箱5的输入轴提供，其具有刚度Kgis。实际上，考虑到第二阻尼级的输出端15和液压扭矩变换器的输出端的低惯性矩，扭转振荡阻尼器的第二阻尼级和变速箱的输入轴可以被认为是串联的，因此可以认为摆动阻尼装置的安装件4通过等效刚度Ktot＝(K2*Kgis)/(K2+Kgis)来连接到变速箱5。
同样在图1所示的示例中：
-变速箱5与前弹性万向节6之间的连接由变速箱5的输出轴提供，其具有刚度Kgos，
-前弹性万向节6与推进轴的第一部分7之间的连接具有刚度K_cardan_avant，
-推进轴的第一部分7和推进轴的第二部分8之间的连接具有刚度K_arbre_propulsion，
-推进轴的第二部分8和后部弹性万向节9之间的连接具有刚度K_cardan_arrière，
-后弹性万向节9和后差速器10之间的连接具有刚度K_diff_arrière，
-后轮差速器10和驱动轮11之间的连接由具有与两个平行车轴对应的单个刚度K_arbres_roues的车轴提供，并且
-驱动轮11和车辆12之间的连接由轮胎提供，轮胎具有对于所有轮胎的相等的刚度Kpneus。
等同于刚度值Kgis和K2的刚度Ktot被认为是串联安装的，具有可以如下计算的最佳值：
K_optim＝ne2x w2x I_transmission-K_arbres_roues，
ne是车辆的内燃机的激励阶次，
w是发动机的速度，
在所描述的示例中，给定惯性矩值I_transmission，刚性值K1，刚性值Kgis和摆动阻尼装置的惯性矩值，以及在适当情况下的扭转振荡阻尼器上游的***的惯性矩值，刚度值K2被确定为使得摆动阻尼装置的安装件4是由于驱动发动机的循环不规则性而在传动系中传播的波的节点，即，以便消除这些安装件4上的振动。
根据该示例，通过设定K2使得(K2*Kgis)/(K2+Kgis)<λ*min(Ktot_optim)，min(Ktot_optim)是最佳等效刚度值Ktot的最小值并且λ在0.84至1.1的范围内，实现了安装件4上的变化的消除。
然后可以应用两个示例：
如果刚度Kgis很高，例如使得Kgis/K2>5，特别是Kgis/K2>10，特别是Kgis/K2>100，则λ设置为1.1，使得K2<1.1*min(Ktot_optim)。
如果刚度Kgis较低，例如使得Kgis/K2<5，特别是Kgis/K2<10，特别是Kgis/K2<100，则λ设置为0.84，使得
(K2*Kgis)/(K2+Kgis)<0.84*min(Ktot_optim)。
本发明不限于上面给出的示例。
在另一个示例中，传动系包括双离合器，诸如湿式双离合器或干式双离合器，而不是液压扭矩变换器。

Claims (8)

1.一种用于确定属于车辆传动系(1)的扭转振荡阻尼器的第二阻尼级的刚度的方法，所述传动系包括：
-扭转振荡阻尼器上游的***，包括发动机，
-扭转振荡阻尼器下游的***，包括变速箱(5)，以及
-扭转振荡阻尼器，包括：
-第一阻尼级，包括第一弹性返回构件，
-第二阻尼级，包括第二弹性返回构件，以及
-摆动阻尼装置，包括安装件(4)和相对于所述安装件(4)可移动的摆动体(3)，所述安装件(4)在扭矩从发动机传递到变速箱(5)的方向上被布置在所述第一弹性返回构件和所述第二弹性返回构件之间，
所述方法使用：
-下游的***的惯性矩的值I_transmission，
-摆动阻尼装置的惯性矩的值，
-建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值K1，以及
-变速箱(5)的输入轴的刚度值Kgis，
以确定建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值K2，使得摆动阻尼装置的安装件(4)是由于驱动发动机的循环不规则性而在传动系(1)中传播的波的节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，考虑所述扭转振荡阻尼器上游的***的惯性矩的值来确定建模所述第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值K2。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，等效刚度Ktot相当于以下的串联组合：
-单个弹性返回构件建模第二阻尼级的第二弹性返回构件，以及
-变速箱的输入轴具有作为发动机速度和车辆的发动机的激励阶次的函数的最佳值Ktot_optim，并且其中建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值K2被设定为使得：
-(Kgis/K2)>5，以及
-K2<1.1*min(Ktot_optim)，min(Ktot_optim)是等效刚度Ktot的最佳值的最小值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述等效刚度Ktot相当于以下的串联组合：
-单个弹性返回构件建模第二阻尼级的第二弹性返回构件，以及
-变速箱的输入轴具有作为发动机速度和车辆的发动机的激励阶次的函数的最佳值Ktot_optim，并且其中建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值K2被设定为使得：
-Kgis/K2<5，和
-(K2*Kgis)/(K2+Kgis)<0.84*min(Ktot_optim)，min(Ktot_optim)是等效刚度Ktot的最佳值中的最小值。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述扭转振荡阻尼器上游的***还包括液压扭矩变换器。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述扭转振荡阻尼器下游的***还包括变速箱输出轴、轴和后差速器。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述扭转振荡阻尼器的每个阻尼级具有输入端和输出端，并且其中所述摆动阻尼装置的安装件(4)被刚性地连接到第一级的输出端和第二级的输入端。
8.一种用于车辆(1)的传动系，包括：
-扭转振荡阻尼器，包括：
-第一阻尼级，包括第一弹性返回构件，
-第二阻尼级，包括第二弹性返回构件，以及
-摆动阻尼装置，包括安装件(4)和相对于所述安装件(4)可移动的摆动体(3)，所述安装件(4)在扭矩从发动机传递到变速箱(5)的方向上被布置在所述第一弹性返回构件和所述第二弹性返回构件之间，
-扭转振荡阻尼器上游的***，包括发动机，以及
-扭转振荡阻尼器下游的***，包括变速箱(5)，
下游的***的惯性矩的值I_transmission、摆动阻尼装置的惯性矩的值、建模第一弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值K1、变速箱(5)的输入轴的刚度值Kgis是预先确定的，
建模第二弹性返回构件的单个弹性返回构件的刚度值K2然后被设定为使得摆动阻尼装置的安装件(4)是由于驱动发动机的循环不规则性而在传动系中传播的波的节点。
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