揭秘扭转减振器:汽车传动系的关键降噪装置

为什么要安装扭转减振器?

在汽车传动系统中,发动机的动力需经过离合器传递至变速器。离合器,作为发动机与变速箱之间的分离与结合装置,其作用至关重要,因为它决定了发动机动力是否能顺畅传输。同时,发动机的扭矩波动也会通过离合器进行传递。为了衰减发动机与变速器之间可能产生的不平稳扭转振动,动力传递中不可或缺的一个部件便是扭转减振器,也常被简称为CTD。请注意,这并非我们常说的DCT。

扭转减振器究竟是何方神圣?

与电动机和涡轮机不同,发动机输出的转矩并非一成不变。由于曲轴角速度的持续变化,发动机不可避免地会产生振动。这些振动会通过离合器与变速器输入轴的传递,最终影响到变速器,从而产生令人不悦的噪声。扭转减振器,正是为解决这一问题而诞生的装置,其目的在于最小化发动机与变速器之间的振动。

值得注意的是,随着飞轮质量的减轻以及现代汽车轻型化趋势的加剧,这种噪声问题变得愈发严重。因此,现代汽车在制造过程中都需要进行专门的发动机调整,以适应不同类型和结构的减振器需求。

离合器的安装位置及其基本结构,以及扭转减振器在离合器从动盘上的不同应用
离合器的从动盘结构选择,会依据车辆的具体类型和需求来定。在空间受限或成本考虑下,若车辆无法配备双质量飞轮或阻尼式飞轮离合器,那么带有扭转减振器的离合器从动盘便是一个理想的替代方案。这种设计在车辆传动系统中具有节省空间的优势,并能有效解决扭转振动的问题。

以下是从动盘的不同类型,从左至右依次为:刚性从动盘、柔性从动盘、具备预减振功能的从动盘、具备主减振功能的从动盘,以及同时具备预减振和主减振功能的从动盘。值得注意的是,前三种类型的从动盘常用于双质量飞轮的配置中。

不同类型的离合器从动盘

在现代汽车结构中,离合器的扭转振动可以通过不同类型的扭转减振器来进行精确阻尼,以满足不同客户的需求。这些减振器从简单的、性价比高的单级减振器,到复杂的、多达四级或五级的减振器,都能提供最优的阻尼效果,以适应各种载荷条件。

以下是一个典型的带两级扭转减振器和预减振器的离合器从动盘示例。其关键元件包括离合器摩擦片、被摩擦片铆钉铆接在波形弹簧片上的从动片,以及通过定位衬套在盘毂上旋转的从动片。此外,还配备了扭转减振器,其结构包括预减振器(带弹簧⑩和⑪)、主减振器(带弹簧⑫和⑬)以及阻尼控制盘总成(阻尼片⑧,阻尼控制盘⑳,蝶形弹簧⑦,及阻尼支承片⑨)。

上图右边展示了三种不同形式的扭转减振器。

右上的扭转减振器是一个简单的阻尼装置,带有阻尼片,能产生恒定的摩擦和两级作用曲线。

右中的扭转减振器与右上的相似,但多了两个阻尼片,这些阻尼片通常由有机材料或塑料制成。有机材料阻尼片具有较高的摩擦系数,而塑料阻尼片则具有较低的摩擦系数和出色的耐磨损性。

右下角的扭转减振器设计更为复杂,具有随转角变化的三级阻尼、两级主减振器以及独立的两级预减振器。这种设计主要适用于柴油版汽车。

接下来,我们将深入探讨离合器扭转减振器的减振特性。
其工作过程可以通过“扭矩特性曲线”来展示。该曲线描绘了扭转减振器的旋转角度与转矩大小之间的关系。中间的折线代表理论上的转矩特性,而带有阴影的区域则考虑了摩擦(即阻尼)的影响。

离合器扭转减振器扭矩特性曲线
在车辆驱动工况下,扭转减振器发挥着至关重要的作用。当汽车在发动机的驱动下正常行驶时,扭转减振器进入主要工作阶段,即主减振级。为了有效降低传动系的固有频率,主减振级需要具备较小的扭转刚度和较大的旋转角度。然而,受限于离合器的空间尺寸,其转角通常限制在12°~15°以内。

怠速工况下,减振器同样发挥着不可或缺的作用。怠速工况是指汽车静止不动,离合器结合,发动机无负荷运转,变速器空挡运转的状态。此时,预减振级结构以较小的刚度先于主减振弹簧发挥作用,从而有效降低怠速噪声。

双质量飞轮(DMF)的诞生

随着现代发动机性能的提升,传动系统的振动问题日益凸显。同时,由于传统离合器从动盘的扭转减振器空间有限,难以满足高性能需求。因此,更高性能的扭转减振器成为必需。在此背景下,双质量飞轮DMF应运而生。

正是双质量飞轮(DMF)在幕后默默发挥作用,才使得发动机的扭振问题得到了显著改善。接下来,我们将深入探讨双质量飞轮的更多细节。

双质量飞轮,作为传统扭转减振器的升级替代品,在现代汽车传动系统中扮演着至关重要的角色。其独特设计能够有效降低发动机扭振,提升整车驾驶的舒适性和安全性。

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