CN101571167A - 质量减小的飞轮 - Google Patents

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斯文·德里
阿洛伊斯·莱泽冈
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Abstract

本发明涉及一种飞轮(01)，其可以特别简单和高性价比的方式制造，具有外圈、内圈和布置在所述外圈和内圈之间的飞轮保持架(09)。按照本发明，该外圈由自支撑倾斜法兰(02)形成。

Description

质量减小的飞轮
技术领域
本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的飞轮。
背景技术
飞轮是一种有方向性的离合器，包括外圈和内圈，以及在保持架中具有夹紧辊子和弹簧或夹紧体。该飞轮在负载条件变化时，使传动系统的一部分脱离转动运动。
在机械工程中，飞轮用作例如止回装置或过速离合器。
在起动飞轮的例子中(如过速离合器)，通常使用夹紧辊子和弹簧；在这例子中，外圈通常也被称作外部行星轮。单独安装的辊子压入凹处或者抵着夹紧廓面。由于夹紧体的容纳室在远离该弹簧的方向成锥形，因此，行星轮相对于该外圈转动越远，所传递的扭矩越大。通过合适的选择进入角度或所形成的夹紧楔的夹紧角度，该设计(物理意义上)绝对防滑，即使使用最好的润滑剂；将会出现自锁状态。为此，锥角必须选择为小于或等于滑动摩擦系数μ的反正切。如果锥角或夹紧角度大于反正切arctan(μ)，那么飞轮将滑动并且不可靠。
夹紧体飞轮在圆柱滚道之间具有非圆形的夹紧体。
下面描述飞轮作为起动飞轮的应用，其原理是已知的。然而，此后所描述的本发明并不限于起动飞轮。
例如，在用于摩托车的两冲程和四冲程内燃机中使用起动飞轮。为了起动内燃机，起动机齿轮由电动机驱动，这个起动机齿轮与飞轮安装配合。该起动机齿轮优选地连接至飞轮的内圈。飞轮的外圈通常通过螺纹连接法兰安装在交流发电机上。飞轮夹紧并且通过外圈驱动交流发电机直到内燃机本身起动。该交流发电机以正向锁定(positively locking)和摩擦锁定的方式连接到曲轴。一旦点火，曲轴加速至比起动机齿轮更高的转速。该飞轮防止已经起动的发动机通过起动机齿轮以过高的转速驱动该起动机，这样会损坏或者毁坏后者。该飞轮运行在过速模式，直到到达缩回转速，随后自由运行，并断开电动机。
从现有技术可知，将具有大质量外圈的飞轮与外部行星轮一起用于夹紧辊子，或者与圆柱形内表面一起用于夹紧体，这个外圈通过螺纹连接固定于传动法兰。这个大质量外圈通过烧结或切削工艺的复杂方法来制造。所述外圈在夹紧操作期间必须吸收膨胀力，并且必须可靠地传递扭矩。
因为使用烧结的材料，所述部件上允许的赫氏应力相对低。然而，在赫氏应力下降的情况下，滚动接触点的状态必须改变，例如，通过增加接触长度或者辊子直径来改变。采用高级材料的烧结部件非常昂贵。
大质量部件必须在切削工艺中以复杂的方法机械加工，这增加了制造成本。薄壁辊子套筒是所述大质量外圈的替代物。它们优选地压入具有足够壁厚的外壳，以便吸收高夹紧力。凭借外圈和外壳之间的过盈配合和/或正向锁定动作来传递扭矩。该外壳通过螺纹连接法兰安装在该交流发电机上。
DE 4216055 A1公开一种具有轴承装置的套筒飞轮。该套筒飞轮包括薄壁外圈，其以非切削工艺形成并具有布置在其内侧的夹紧表面，以及塑料保持架，其装配有用以夹持夹紧构件的金属弹簧。该飞轮保持架确保用作夹紧构件的针状辊子的精确定位和导引。支撑轴承布置在飞轮保持架的两侧，这个支撑轴承吸收径向力。在该套筒飞轮的多个位置上提供容纳润滑剂的直达腔室的孔。
发明内容
本发明的目的是提供一种尤其满足提高的要求的飞轮，如更高的待传递扭矩，低缩回转速，在缺少润滑剂的情况下的功能可靠性，并且，其可以格外高性价比和节省材料的方式来制造。
按照本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的飞轮来实现。
按照本发明的飞轮在单个部件中包括外圈，其形成为具有优选的L形轮廓的倾斜(angular)法兰，以及用于夹持飞轮保持架的自支撑外形。
在径向延伸的部分外侧，该倾斜法兰优选具有多个螺纹孔和通孔，用以将该飞轮与待驱动部件紧固。在与该部件紧固后，在径向延伸的接触表面与所述部件摩擦啮合，从而传递扭矩。
倾斜法兰的刚度限定可以传递的最大扭矩。该摩擦啮合不言而喻必须适于这个刚度，从而不需要紧固螺钉传递全部扭矩。否则，会导致该倾斜法兰或其他部件的过早毁坏。
在一个优选实施例中，该自支撑外向是夹紧外形(外圈)，以及夹紧辊子弹性安装在该飞轮保持架中。该飞轮保持架不言而喻适于该夹紧外形。
该倾斜法兰以非切削工艺制造，优选地是通过深拉(deep-drawing)冲压金属板。
尤其要考虑的本发明的一个优点是相对于传统设计，该飞轮具有非常低的重量，从而用最小的材料使用量满足飞轮的要求。此外，按照本发明的飞轮可以很容易取代传统的飞轮，因为所述按照本发明的飞轮可以将直径和装配孔设计为完全与已有飞轮一致。
附图说明
在下面基于附图的更详细描述中解释本发明的一个优选实施例，其中：
图1是按照本发明的飞轮的三维视图；图2是按照本发明的飞轮的正视图。
具体实施方式
图1以三维视图和图2以正视图说明按照本发明的飞轮01。
该飞轮01包括具有集成的自支撑夹紧外形03的倾斜法兰02，该外形在轴向延伸并且起到飞轮01外圈的作用。该夹紧外形03具有分布在圆周上的多个夹紧楔04，其执行外圈公知的任务。
具有集成夹紧外形03的倾斜法兰02制造为整体的金属板零件，优选地通过冷加工，尤其是通过深拉制造。
该夹紧外形03以及夹紧楔04在变形工艺期间形成，根据飞轮的要求来选择夹紧外形03和夹紧楔04的数量、梯度和形状。如果要制造夹紧体飞轮，那么就要通过深拉形成外圈的圆柱形内表面。
提供多个紧固孔07以分布在该倾斜法兰02沿径向延伸的部分06上。该紧固孔07可以提供有螺纹或者可以是通孔。该紧固孔07用来将该飞轮01或其外圈与待驱动的部件(未示)紧固。在用作起动飞轮的情况中，通过该倾斜法兰02来产生与交流发电机轴的连接。
这里，面向该部件的接触表面08受到由抵着该部件的螺纹紧固产生的力的压迫，并且在该接触表面和该部件之间产生摩擦连接，这个摩擦连接负责将扭矩传递到该外圈。因此，不需要插入该紧固孔07的螺钉来传递全部扭矩。
可以用不同类型的金属板作为该倾斜法兰02的材料。在所描述的实施例中，优选地使用厚度大约5mm的模铸钢。该材料和金属板厚度可以最优的方式来适应飞轮各自的要求。该倾斜法兰02的刚度与将要产生的摩擦连接一起决定可以传递的最大扭矩。该倾斜法兰02吸收夹紧操作期间该夹紧辊子的膨胀力，而不需要用额外的部件支撑该夹紧外形03。
按照本发明的飞轮01还包括飞轮保持架09，用来以公知方法夹持夹紧辊子11和板簧12。该飞轮保持架09优选地由耐高温和耐化学腐蚀的塑料材料组成。或者，该飞轮保持架09可由金属板制造。
该飞轮的运行模式和该夹紧楔04、夹紧辊子11和板簧12的动作对于本领域技术人员来说是公知的。所以，此处省略了对飞轮01运行模式的更详细描述。
参考符号列表
01飞轮
02倾斜法兰
03夹紧外形
04夹紧楔
06该倾斜法兰的径向部分
07紧固孔
08接触表面
09飞轮保持架
11夹紧辊子
12板簧

Claims (9)

1.一种飞轮(01)，具有外圈、内圈以及布置在所述外圈和内圈之间的飞轮保持架(09)，其特征在于，该外圈由自支撑倾斜法兰(02)形成。
2.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于该倾斜法兰(02)形成为冷加工部件。
3.根据权利要求1或2所述的飞轮，其特征在于该倾斜法兰(02)具有夹紧外形(03)，该飞轮保持架(09)适于该夹紧外形(03)并具有夹紧辊子(11)和弹簧(12)。
4.根据权利要求1或2所述的飞轮，其特征在于该倾斜法兰(02)具有圆柱形外形，且非圆形夹紧体布置在该飞轮保持架(09)中。
5.根据权利要求1-4任一项所述的飞轮，其特征在于该倾斜法兰(02)具有基本上L形的截面。
6.根据权利要求1-5任一项所述的飞轮，其特征在于该倾斜法兰(02)由金属板组成并且通过深拉制造。
7.根据权利要求6所述的飞轮，其特征在于该金属板由模铸钢组成。
8.根据权利要求6或7所述的飞轮，其特征在于该金属板大约5mm厚。
9.根据权利要求1-8任一项所述的飞轮，其特征在于在该倾斜法兰(02)沿径向延伸的部分(06)上提供有多个紧固孔(07)。
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