CN101684850A - 内燃发动机飞轮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃发动机飞轮装置，包含在输出轴处具有小齿轮(2)的起动机马达(1)。该小齿轮(2)与位于发动机缸体和发动机飞轮总成(9)之间的曲柄轮(3)的对应曲轴齿轮持续啮合。曲柄轮(3)运转地通过单向离合器单元(5)连接至发动机曲轴(4)。飞轮总成(9)包含连接至发动机曲轴(4)的第一飞轮体(6)。第二飞轮体(7)可相对于第一飞轮体(6)旋转并与之连接使得其能够相对于第一飞轮体(6)有弹性地移动穿过有限角距离。互锁设备包括至少一个互锁装置(8)并适合在内燃发动机起动转动期间在第二飞轮体(7)和第一飞轮体(6)之间产生互锁连接。本发明可更有效地控制发动机的扭转振动水平。

Description

内燃发动机飞轮装置
【技术领域】
本发明涉及内燃发动机飞轮装置。此外，本发明还涉及降低在发动机起动期间内燃发动机飞轮装置中产生的扭转振动水平的方法。
【背景技术】
已知使用具有一对相对于彼此在受限的范围内自由旋转并通过柔性部件(例如弹簧减振系统)互相连接的旋转质量的双质量飞轮以降低由点火内燃发动机产生的扭转振动的水平。飞轮的质量被分为第一质量和第二质量，其中第一质量连接至减振系统的发动机侧而第二质量连接至减振系统的离合器/变速器侧。这种双质量飞轮可改善整体车辆驾驶性能并增加多种动力传动系统组件的使用寿命。通过这种双质量飞轮减少了动力传动系统的振动，其特别是在低发动机转速下降低了卡嗒声和嗡嗡作响的噪音。结果更平稳的低速运转允许在更低速度下舒适地驾驶，其有助于降低燃料消耗。由于要同步的质量较低变速箱也更容易换档，且同步磨损更少。
现有技术双质量飞轮的主要问题在于这种系统的固有频率相对较低。这在发动机将被起动时产生了发动机在发动机起动过程中的一些点产生的扭转振动激励的频率(通常低于400rpm)与双质量系统的固有频率匹配这一问题，导致较高的振动水平并阻碍发动机达到怠速。当在发动机起动过程中经过共振频率时，存在两个飞轮以相反方向移动并仅在达到末端位置(例如当扭转振动减振器的弹簧变得“坚硬”时)时最终停止的危险，潜在地导致对飞轮总成的损坏。
【发明内容】
本发明基于以下认识，即如果能够在发动机起动转动期间提高双质量飞轮系统的扭转固有频率并在发动机起动后使之降低用于更有效地控制正常运转中由发动机点火引起的扭转振动水平则较为有利。
本发明的一个目的在于提供一种在发动机起动期间产生较低水平扭转振动的内燃发动机飞轮装置，其中该装置包含在输出轴处具有小齿轮的起动机马达，该小齿轮设置成与位于发动机缸体和发动机飞轮总成之间的曲柄轮的对应曲轴齿轮持续啮合，该曲柄轮运转地通过单向离合器单元连接至发动机曲轴。
根据本发明的第一个方面，提供一种内燃发动机的飞轮装置部分实现了该目的，所述飞轮装置包含在输出轴处具有小齿轮的起动机马达，所述小齿轮设置成与位于发动机缸体和发动机飞轮总成之间的曲柄轮的对应曲轴齿轮持续啮合，所述曲柄轮运转地通过单向离合器单元连接至发动机曲轴，其中所述飞轮总成包含适合连接至发动机曲轴的第一飞轮体、可相对于第一飞轮体旋转并与其连接使得其能够相对于第一飞轮体有弹性地移动通过有限角距离的第二飞轮体、和包括至少一个适合在内燃发动机起动转动期间在第二飞轮体和第一飞轮体之间产生互锁连接的锁定装置的互锁设备。
本发明的另一个目的在于提供一种降低发动机起动期间内燃发动机飞轮装置产生的扭转振动的水平的改进方法，其中该装置包含在输出轴处具有小齿轮的起动机马达，该小齿轮设置成与位于发动机缸体和发动机飞轮总成之间的曲柄轮的对应曲轴齿轮持续啮合，该曲柄轮运转地通过单向离合器单元连接至发动机曲轴。
根据本发明的第二个方面，提供一种在发动机起动期间降低内燃发动机的飞轮装置中产生的扭转振动水平的方法部分实现了该目的，其中该方法包含在适合连接至发动机曲轴的第一飞轮体和与第一飞轮体接合并能够在内燃发动机起动转动期间相对于第一飞轮体有弹性地移动通过有限角距离的第二飞轮体之间产生互锁连接的步骤。
从属权利要求中列出了其它实施例。
应了解，本发明的特征可以任意组合方式组合而不脱离由本申请的权利要求限定的本发明的范围。
【附图说明】
图1为根据本发明的飞轮装置的示意图。
结合附图参考下面的详细描述，本发明的其它目的与特征将变得明晰可见。然而应理解，附图仅设计用于说明目的，而并非作为对本发明的限定，本发明的范围应当依据本申请的权利要求。应进一步理解，附图不需按比例绘制，除非另外指出，否则它们仅意图概念性地说明本说明书所描述的结构或步骤。
【具体实施方式】
仅作为示例，现在将参考附图描述本发明实施例。
如图1中示意性显示，在本发明的优选第一实施例中，起动机装置包含在输出轴处具有小齿轮2的起动机马达1(例如电动起动机马达)。小齿轮2设置成与曲柄轮3的对应的曲柄齿轮稳定啮合(例如通过一直咬合)。曲柄轮3位于发动机缸体(未显示)和发动机飞轮总成9之间。
曲柄轮3通过单向离合器单元5可运转地连接至发动机的曲轴4，且其适合地为设置成在发动机运转时由于单向离合器单元5而与起动机马达1和飞轮一起旋转的环形齿轮。由于起动机马达1总是接合至环形齿轮，可改进并优化齿轮设计以在运转期间产生最少的噪音。在曲柄轮3的中央设置有单向离合器单元5。
双质量飞轮总成9包含适合连接至曲轴4并与之一起旋转的第一飞轮体6。第二飞轮体7设置成可相对于第一飞轮体6旋转并与之连接使得其能够相对于第一飞轮体6有弹性地移动穿过有限角距离。通过例如以弹性部件(未显示)例如弹簧减振器系统互相连接第一飞轮体和第二飞轮体来提供这种弹性以降低点火内燃发动机产生的扭转振动水平。支撑第二飞轮体7以便能够通过轴承(未显示)相对于第一飞轮体6旋转。
互锁设备8包括一个或多个适合在内燃发动机起动转动期间在第二飞轮体7和第一飞轮体6之间产生互锁连接的锁定装置。这样在发动机起动转动期间提高双质量飞轮总成9的扭转固有频率使得发动机起动过程中发动机产生的扭转振动激励的频率与双质量飞轮总成9的固有频率不相匹配。
锁定装置8适合当飞轮总成9和曲柄轮3之间没有相对转动运动时在第二飞轮体7和第一飞轮体6之间产生互锁连接，并响应于飞轮总成9和曲柄轮3之间的相对转动运动释放互锁连接。因此，每次发动机转速变为零且没有起动转动时，锁定装置8将在第二飞轮体7和第一飞轮体6之间产生互锁连接。这样，起动转动将总是从处于适当位置的第一飞轮体6和第二飞轮体7之间的互锁连接开始。
锁定装置8可包含从飞轮体中的一个径向凸出的可收起的锁定组件(例如螺栓)以选择性地设置用于与另一飞轮体中的互补锁定部件(例如对应的径向孔)相接合，从而导致第一飞轮体6和第二飞轮体7作为一个整体旋转而没有任何彼此相对的旋转。可替代地，锁定组件可为适合与齿槽啮合的齿状物。还可替代地，可使用任何类似的锁定组件和互补锁定部件用于在第二飞轮体7和第一飞轮体6之间选择性地实现互锁连接。在另一个可替代实施例中，锁定装置8可包含设置用于在第二飞轮体7和第一飞轮体6之间选择性地产生互锁连接的摩擦离合器。
通过径向推动(即克服预载弹簧的力)锁定组件使得其与互补锁定部件分离，允许第一飞轮体6和第二飞轮体7相对于彼此旋转。
在一个实施例中，锁定装置8的释放部件10位于飞轮总成9面向曲柄轮3的一侧。曲柄轮3具有适合与释放部件10机械互相作用的对应触发元件11用于一旦曲柄轮3的旋转速度低于飞轮总成9旋转速度便启动锁定装置8的释放功能。锁定装置8的释放功能设置为径向推动锁定组件(例如螺栓或齿状物)使得其从互补锁定部件(例如径向孔或齿槽)分离，从而允许第一飞轮体6和第二飞轮体7于彼相对旋转。可替代地，锁定装置8的释放功能设置为分离摩擦离合器。
在可替代实施例中，曲柄轮3可包含围绕曲轴4同心设置的一个或多个磁性元件11。锁定装置8的至少一个释放部件10位于飞轮总成9面向曲柄轮3的磁性元件11的一侧。该至少一个释放部件10包含感应线圈，其一旦在飞轮总成9和曲柄轮3之间存在相对运动便变得具有电压。依靠由此产生的电能，锁定装置8的释放功能设置成电力或电磁径向推动锁定组件(例如螺栓或齿状物)使得其与互补锁定部件(例如径向孔或齿槽)分离，从而允许第一飞轮体6和第二飞轮体7彼此相对旋转。可替代地，锁定装置8的释放功能设置为使用电力运转或电磁运转的释放方法分离摩擦离合器。相应地，一旦飞轮总成9和曲柄轮3之间没有相对运动，将不发生感应，并因此将再一次(例如在预载弹簧的作用下)使锁定组件接合互补锁定部件。
根据本发明，还提出了一种包含如上所述的内燃发动机飞轮装置的机动车辆。
此外，根据本发明，还提出了一种在发动机起动期间降低内燃发动机飞轮装置产生的扭转振动水平的方法。该装置包含在输出轴处具有小齿轮2的起动机马达1。小齿轮2设置成与位于发动机缸体和发动机飞轮总成9之间的曲柄轮3的对应曲轴齿轮持续啮合。该曲柄轮3运转地通过单向离合器单元5连接至发动机曲轴4。该方法包含在适合连接至发动机曲轴4的第一飞轮体6和与第一飞轮体6接合并能够在内燃发动机起动转动期间相对于第一飞轮体6有弹性地移动有限角距离的第二飞轮体7之间产生互锁连接的步骤。
在不背离由本申请的权利要求限定的本发明的范围的前提下，可以对前述的本发明的实施例进行修改。
用于描述并要求保护的本发明的诸如“包括”、“包含”、“结合”、“由......组成”、“具有”、“是”的表述意为以非排他的方式组成，即，还允许存在未明确描述的细节、部件或元件。所提及的单数还应当解释为涉及复数，反之亦然。
包含在本申请的权利要中的括号内的数字旨在帮助理解权利要求，且不应以任何方式理解成限制由这些权利要求所要求保护的主题。
因此，尽管已经示出并描述且指出了适用于本发明优选实施例的基本的新颖性特征，但是应该理解的是，本领域技术人员可以对所示装置的形式和细节以及它们的操作进行各种省略和替换以及改变。例如，显然地，以基本相同的方式执行基本相同的功能以实现相同的结果的这些元件和/或方法步骤的所有组合都在本发明的范围之内。此外，应该意识到的是，结合本发明的任何公开形式或实施例所示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以作为一般设计选择问题结合到任何其他公开或描述或启示的形式或实施例中。因此，其意图应当仅限于说明这里所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种内燃发动机的飞轮装置，所述飞轮装置包含在输出轴处具有小齿轮(2)的起动机马达(1)，所述小齿轮(2)设置成与位于发动机缸体和发动机飞轮总成(9)之间的曲柄轮(3)的对应曲轴齿轮持续啮合，所述曲柄轮(3)运转地通过单向离合器单元(5)连接至发动机曲轴(4)，其特征在于，所述飞轮总成(9)包含适合连接至所述发动机曲轴(4)的第一飞轮体(6)、可相对于所述第一飞轮体(6)旋转并与之连接使得其能够相对于所述第一飞轮体(6)有弹性地移动穿过有限角距离的第二飞轮体(7)、和包括适合在内燃发动机起动转动期间在所述第二飞轮体(7)和所述第一飞轮体(6)之间产生互锁连接的至少一个锁定装置(8)的互锁设备。
2.根据权利要求1所述的飞轮装置，其特征在于，所述至少一个锁定装置(8)适合当所述飞轮体总成(9)和所述曲柄轮(3)之间没有相对旋转运动时在所述第二飞轮体(7)和所述第一飞轮体(6)之间产生互锁连接并响应于所述飞轮总成(9)和所述曲柄轮(3)之间的相对旋转运动释放所述第二飞轮体(7)和所述第一飞轮体(6)之间的互锁连接。
3.根据权利要求2所述的飞轮装置，其特征在于，所述锁定装置(8)包含从所述第一飞轮体和第二飞轮体(6、7)中的一个径向凸出的可收起锁定组件，所述可收起锁定组件设置为选择性地接合所述第一飞轮体和第二飞轮体(6、7)中的另一个的互补锁定部件。
4.根据权利要求2所述的飞轮装置，其特征在于，所述锁定装置(8)包含设置用于在所述第二飞轮体(7)和所述第一飞轮体(6)之间选择性地产生互锁连接的摩擦离合器。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的飞轮装置，其特征在于，所述锁定装置(8)的释放部件(10)位于所述飞轮总成(9)面向所述曲柄轮(3)的一侧，所述曲柄轮(3)具有对应触发元件(11)，所述对应触发元件(11)适合与所述释放部件(10)协作用于一旦所述曲柄轮(3)的旋转速度低于所述飞轮总成(9)的旋转速度则激活锁定装置(8)的释放功能。
6.根据权利要求3所述的飞轮装置，其特征在于，所述锁定装置(8)的释放部件(10)位于所述飞轮总成(9)面向所述曲柄轮(3)的一侧，所述曲柄轮(3)具有对应触发元件(11)，所述对应触发元件(11)适合与所述释放部件(10)机械协作用于一旦所述曲柄轮(3)的旋转速度低于所述飞轮总成(9)的旋转速度则通过推动锁定组件使其从所述互补锁定部件分离来激活锁定装置(8)的释放功能。
7.根据权利要求3所述的飞轮装置，其特征在于，所述曲柄轮(3)包含围绕所述曲轴(4)同心设置的一个或多个磁性元件(11)，且所述锁定装置(8)的至少一个释放部件(10)位于所述飞轮总成(9)面向所述曲柄轮(3)的磁性元件(11)的一侧，所述至少一个释放部件(10)包含感应线圈，所述感应线圈设置为一旦所述飞轮总成(9)和所述曲柄轮(3)之间有相对运动则具有电压、产生电能用于锁定装置(8)的释放功能以电力或电磁推动所述锁定组件从所述互补锁定部件分离。
8.根据权利要求4所述的飞轮装置，其特征在于，所述曲柄轮(3)包含围绕所述曲轴(4)同心设置的一个或多个磁性元件(11)，且所述锁定装置(8)的至少一个释放部件(10)位于所述飞轮总成(9)面向所述曲柄轮(3)的磁性元件(11)的一侧，所述至少一个释放部件(10)包含感应线圈，所述感应线圈设置为一旦所述飞轮总成(9)和所述曲柄轮(3)之间有相对运动则具有电压、产生电能用于锁定装置(8)的释放功能以使用电力或电磁运转的释放方法分离所述摩擦离合器。
9.一种机动车辆，其特征在于，所述机动车辆包含根据前述权利要求中任一项所述的内燃发动机的飞轮装置。
10.一种在发动机起动期间降低内燃发动机的飞轮装置中产生的扭转振动水平的方法，其中所述飞轮装置包含在输出轴处具有小齿轮(2)的起动机马达(1)，所述小齿轮(2)设置成与位于发动机缸体和发动机飞轮总成(9)之间的曲柄轮(3)的对应曲轴齿轮持续啮合，所述曲柄轮(3)运转地通过单向离合器单元(5)连接至所述发动机曲轴(4)，其特征在于，所述方法包含在适合连接至所述发动机曲轴(4)的第一飞轮体(6)和与所述第一飞轮体(6)接合并能够在所述内燃发动机起动转动期间相对于所述第一飞轮体(6)有弹性地移动通过有限角距离的第二飞轮体(7)之间产生互锁连接的步骤。
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