CN103758924A - 半主动磁流变液双质量飞轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半主动磁流变液双质量飞轮，旨在克服现有技术存在的双质量飞轮阻尼不可控的问题，其包括初级飞轮组件、次级飞轮组件、2个弧形弹簧（11）、励磁装置和磁流变液（8）。次级飞轮组件通过滑动轴承（15）套装在位于左侧的初级飞轮组件上，初级飞轮组件和次级飞轮组件之间在径向与轴向的右侧留有间隙即充满磁流变液（8）的密封腔，2个弧形弹簧（11）对称地安装在初级飞轮组件的2个结构相同的弧形凹槽内，2个弧形弹簧（11）的一端抵靠在2个结构相同的弧形凹槽端部的端面上，2个弧形弹簧（11）的另一端依次与次级飞轮组件中的传力板（13）的2个结构相同的侧耳板的侧面焊接固定，励磁装置固定在次级飞轮组件的周围。

Description

半主动磁流变液双质量飞轮

技术领域

本发明涉及一种汽车上的传动减振阻尼零部件，更确切地说，本发明涉及一种半主动磁流变液双质量飞轮。

背景技术

1.磁流变液效应

磁流变效应是指磁流变液在没有磁场作用时，它可以自由流动，表现出Newton流体的行为；在施加外加磁场后，它可以在瞬间(毫秒级)由液态变成类固态，其粘度陡然增大几个数量级以至失去流动性，表现出Bingham粘塑性体的行为，具有一定的抗剪切屈服应力，随外加磁场强度的增加，磁流变液的屈服应力增大；并且磁流变液的这种变化是连续、可逆的，即一旦撤去磁场后磁流变液又变成可以流动的液体。磁流变液能产生磁流变效应的这种特征，为它在工程实际中提供了广泛的应用前景。

2.周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮（DMF-CS）

双质量飞轮，就是将原来的一个飞轮分成两个部分，它包括初级飞轮组件、次级飞轮组件和扭转减振器。初级飞轮组件保留在发动机一侧起到原来飞轮的作用，用于启动和传递发动机的转动扭矩；次级飞轮组件则放置在传动系统的变速器一侧，用于提高变速器的转动惯量，初级飞轮组件与次级飞轮组件之间通过扭转减振器相连。初级飞轮组件包括第一飞轮、密封盖和启动齿圈等，第一飞轮与密封盖形成一个密封油腔，在该油腔内装有扭转减振器（弧形弹簧），弧形弹簧的一段抵靠在凹槽的端面，另一端与传力板的侧耳侧面焊接，传力板靠中心的铆接孔与第二飞轮铆接，次级飞轮组件包括传力板、第二飞轮等，并通过滑动轴承支撑在初级飞轮组件上。这样由发动机传递来的扭矩依次经过第一飞轮、弧形弹簧、传力板、第二飞轮，并最后传递到变速箱。初级飞轮组件和次级飞轮组件之间由于弧形弹簧的存在而产生相对转角，有效衰减了汽车发动机在启动和扭矩突变工况下的振动振幅，延长了汽车传动系统中各零部件的使用寿命，同时也提高了汽车的平顺性。

但是，目前的双质量飞轮主要还是依靠长弧形弹簧与润滑脂之间的粘性摩擦产生阻尼，其阻尼特性是不可控制的。而汽车在启动时（低频区）需要双质量飞轮有较大的阻尼来衰减振动，在正常行驶时（高频区）需要双质量飞轮有较小的阻尼来降低噪声，这样双质量飞轮很难满足汽车在各种不同频率的工况下对其阻尼的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在双质量飞轮阻尼不可控的问题，提供了一种半主动磁流变液双质量飞轮。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的半主动磁流变液双质量飞轮还包括有初级飞轮组件、次级飞轮组件、2个结构相同的弧形弹簧、励磁装置和磁流变液。

次级飞轮组件通过滑动轴承套装在位于左侧的初级飞轮组件上，初级飞轮组件和次级飞轮组件之间在径向与轴向留有间隙即密封腔，磁流变液充满密封腔，2个结构相同的弧形弹簧对称地安装在初级飞轮组件的2个结构相同的弧形凹槽内，2个结构相同的弧形弹簧的一端抵靠在2个结构相同的弧形凹槽端部的端面上，2个结构相同的弧形弹簧的另一端依次与次级飞轮组件的传力板的2个结构相同的侧耳板的侧面焊接固定，励磁装置固定在次级飞轮组件的周围。

技术方案中所述的充满磁流变液的密封腔是指：密封腔前盖的内侧、第二飞轮的内侧和密封盖的外侧之间构成的磁流变液的工作间隙，在密封盖的2段式阶梯中心通孔的右段大直径通孔和第二飞轮的中间圆环体之间安装了2号U型金属骨架密封，在密封腔前盖与密封盖左端之间安装有1号U型金属骨架油封，在隔磁环与密封腔前盖之间、隔磁环与第二飞轮之间分别安装了硅胶密封圈，用以连接第二飞轮和密封腔前盖的螺栓上还涂有螺纹密封胶，第二飞轮上的注油孔在注完磁流变液后采用注油塞封堵密封，工作间隙厚度取值为1～4mm。

技术方案中所述的初级飞轮组件包括第一飞轮、启动齿圈和密封盖。启动齿圈中心处的圆环体和第一飞轮上的飞轮外圆环体的内孔配装并点焊在一起，第一飞轮的飞轮外圆环体的右端装入密封盖的周边圆环体的内孔中并点焊在一起，并通过各自上面的3个定位孔定位，第一飞轮和密封盖上的弧形凹槽完全对置，第一飞轮的中心圆环体通过滑动轴承装入次级飞轮组件中的传力板上的传力板中心圆环体内为转动连接。

技术方案中所述的第一飞轮为圆盘类结构件，在第一飞轮的右端面上向左冲压两个对称的横截面为半圆形的用以安装弧形弹簧的弧形凹槽，两个弧形凹槽并不连通，第一飞轮右端面的中心处设有向右突出的中心圆环体，在中心圆环体内侧的第一飞轮右端面的中心处设有中心孔，在中心圆环体内圆柱面与中心孔之间均匀地设置有六个回转轴线与第一飞轮回转轴线平行等距的用以与发动机曲轴相连的螺栓孔，在中心圆环体的外周边处设置有向左突出的飞轮外圆环体，飞轮外圆环体右端面上设置有3个回转轴线和第一飞轮右端面垂直的且均匀分布的定位孔，中心圆环体的回转轴线与中心孔的回转轴线共线，六个螺栓孔所在圆的回转轴线、3个定位孔所在圆的回转轴线与两个横截面为半圆形的弧形凹槽所在圆的回转轴线和第一飞轮的回转轴线共线。

技术方案中所述的密封盖为圆环盘类结构件，在密封盖左圆环端面上向右冲压了两个与第一飞轮上的弧形凹槽结构形状相同的凹槽，密封盖的中心处设置有2段式阶梯中心通孔，2段式阶梯中心通孔的左段为小直径通孔，右段为大直径通孔，右段大直径通孔与第二飞轮之间用于安装2号U型金属骨架油封，密封盖周边圆环体的外圆柱面的左端设置有用于安装1号U型金属骨架油封的开口槽，开口槽底的左端面上设置有均匀分布地3个定位孔，密封盖周边圆环体的内孔用于和第一飞轮上的飞轮外圆环体右端配装。

技术方案中所述的次级飞轮组件包括密封腔前盖、第二飞轮与传力板。第二飞轮的中间圆环体套装在传力板的传力板外侧圆环体上并铆接，同时第二飞轮上的外圆环体套装在初级飞轮组件中的密封盖的周边圆环体上并留有间隙，密封腔前盖套装在第二飞轮左侧的密封盖上并留有间隙，密封腔前盖与第二飞轮之间安装有隔磁环，采用螺栓将密封腔前盖、隔磁环与第二飞轮连接。

技术方案中所述的第二飞轮为圆盘类结构件，在第二飞轮的圆周边缘设置有凸向左侧的外圆环体，外圆环体上设有六个回转轴线和第二飞轮回转轴线平行等距的均匀分布的螺栓通孔，第二飞轮左端面中心处设有凸向左侧的中心圆环体，中心圆环体的内孔设置有内花键，在第二飞轮的中心圆环体与外圆环体之间的左端面上设置有一个凸向左侧的中间圆环体，中间圆环体与外圆环体之间对称地设置2个注油孔，中间圆环体的内侧设置有六个回转轴线和第二飞轮回转轴线平行等距的均匀分布的用以与传力板连接的铆接孔，六个铆接孔的内侧设置六个回转轴线和第二飞轮回转轴线平行等距的均匀分布的装配孔，第二飞轮上的六个装配孔的回转轴线与第一飞轮上的六个均布螺栓孔的回转轴线同轴。

技术方案中所述的传力板为圆环盘类结构件，传力板的中心处设置有传力板中心圆环体，传力板中心圆环体的外侧设置有传力板外侧圆环体，传力板中心圆环体与传力板外侧圆环体的右端由圆环形板连成一体，传力板外侧圆环体与传力板中心圆环体位于圆环形板的同侧即左侧，传力板外侧圆环体与传力板中心圆环体之间的圆环形板上设置有回转轴线与传力板中心圆环体回转轴线平行等距的均匀分布的铆接孔，传力板的传力板外侧圆环体的外圆柱面上沿径向对称地设置有的两个结构相同的侧耳板，传力板中心圆环体的内孔的右端设有对安装的滑动轴承起定位作用的凸缘。

技术方案中所述的励磁装置包括磁轭和励磁线圈，励磁线圈安装在磁轭中，在磁轭上开有便于励磁线圈的导线接入与接出的小孔；励磁装置通过磁轭上的螺栓孔采用螺栓固定在发动机壳体上。

技术方案中所述的弧形弹簧由1根大弹簧与1根小弹簧组成。小弹簧的弧长小与大弹簧的弧长，小弹簧的直径小于大弹簧的内径，小弹簧的曲率半径与大弹簧的曲率半径相等，小弹簧装入大弹簧之中组成二级刚度的子母簧。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.理论上

通过改变励磁线圈中的电流大小来改变外加磁场力，从而改变磁流变液的阻尼特性，使其可以在更大范围的频率下比传统的双质量飞轮达到更好的减振效果，提高弹簧的使用寿命，提升汽车的NVH性能。工作可靠，在半主动元件失效的情况下，还具有传统双质量飞轮的减振性能。能源消耗少，可在车载能源的使用范围内。

2.机构上

设计了一种全新的双质量飞轮结构，保留了传统双质量飞轮隔振降噪的优点，并采用了磁流变技术。本发明的磁流变双质量飞轮与传统的双质量飞轮相比横向尺寸并没有增加，便于装配到动力总成中。

3.实验仿真

参阅图3，本发明的磁流变双质量飞轮进行了静刚度试验和整车道路试验，并进行了数据采集，通过图表的形式呈现出来。磁流变液双质量飞轮的静刚度试验结果如图中所示，每一条曲线包含的面积与消耗的能量成正比，面积越大，消耗的能量越大，阻尼也就越大。从图中我们可以看出，随着励磁线圈电流的增加，曲线包含的面积也增加，则消耗的能量增加，阻尼也增加，这说明了磁流变液双质量飞轮的阻尼可以通过调节励磁线圈中的电流得以控制，以满足在不同工况下汽车对不同阻尼的需求，从而提高驾驶室内的乘坐舒适性，提高汽车的NVH性能。

参阅图4，图中为汽车在加速行驶工况下分别安装普通双质量飞轮和磁流变液双质量飞轮时的车内振动加速度均方根值。由图中可知，在加速行驶工况下，相比普通双质量飞轮，磁流变液双质量飞轮的车内振动加速度均方根值较小，能较好的改善车内的振动情况。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮主视图上的全剖视图；

图2为图1中的A处的局部放大视图；

图3为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮静态扭转迟滞曲线。

图4为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮与普通双质量飞轮在五档加速行驶工况车内振动加速度均方根值曲线对比图；

图5为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮结构组成的轴测投影图；

图6为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮翻转180度后结构组成的轴测投影图；

图7为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮中所采用的第一飞轮结构组成的轴测投影图；

图8为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮中所采用的密封盖结构组成的轴测投影图；

图9为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮中所采用的第二飞轮结构组成的轴测投影图；

图10为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮中所采用的密封腔前盖结构组成的轴测投影图；

图11为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮中所采用的传力板结构组成的轴测投影图；

图12为本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮中所采用的弧形弹簧结构组成的轴测投影图；

图中：1.第一飞轮，2.启动齿圈，3.密封盖，4.1号U型金属骨架油封，5.密封腔前盖，6.隔磁环，7.螺栓，8.磁流变液，9.第二飞轮，10.注油塞，11.弧形弹簧，12.2号U型金属骨架油封，13.传力板，14.铆钉，15.滑动轴承，16.花键，17.磁轭，18.励磁线圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明将磁流变技术应用到双质量飞轮中，提供了一种全新结构的双质量飞轮，其包括磁流变液工作间隙的选择、磁流变液密封腔的密封、励磁装置的布置等，实现了双质量飞轮阻尼的半主动控制，在车辆工作频率范围内同时满足低频减振和高频降噪的要求，从而提升车内的乘坐舒适性，提高了整车的NVH性能。

本发明所述的半主动磁流变液双质量飞轮包括初级飞轮组件、次级飞轮组件、扭转减振器、励磁装置和磁流变液。

所述的次级飞轮组件通过滑动轴承15套装在位于左侧的初级飞轮组件上，初级飞轮组件和次级飞轮组件之间在径向与轴向（的右侧）留有间隙即充满磁流变液8的密封腔，2个结构相同的弧形弹簧11对称地安装在初级飞轮组件的2个结构相同的弧形凹槽内，2个结构相同的弧形弹簧11的一端抵靠在2个结构相同的弧形凹槽端部的端面上，2个结构相同的弧形弹簧11的另一端依次与次级飞轮组件的传力板13的2个结构相同的侧耳板的侧面焊接固定，励磁装置固定在次级飞轮组件的周围。

参阅图1与图2，所述的初级飞轮组件包括第一飞轮1、启动齿圈2和密封盖3。

所述的第一飞轮1为圆盘类结构件，在第一飞轮1的右端面上向左冲压两个横截面为半圆形的弧形凹槽，用以安装弧形弹簧11，两个弧形凹槽并不连通，第一飞轮1右端面的中心处设有向右突出的中心圆环体，向右突出的中心圆环体的外圆柱面用以套装滑动轴承15，在中心圆环体内的第一飞轮1右端面的中心处设有中心孔，在中心圆环体内圆柱面与中心孔之间均匀地设置有六个回转轴线与第一飞轮1回转轴线平行等距的螺栓孔，用以与发动机曲轴相连，在中心圆环体的外周边处设置有向左突出的飞轮外圆环体，飞轮外圆环体右端面上设置有3个回转轴线和第一飞轮1右端面垂直的且均匀分布的定位孔，第一飞轮1的回转轴线、圆环体的回转轴线与中心孔的回转轴线共线，六个螺纹孔所在圆的回转轴线、3个定位孔所在圆的回转轴线与两个横截面为半圆形的弧形凹槽所在圆的回转轴线和第一飞轮1的回转轴线共线。

所述的启动齿圈2为圆环盘类结构件，其外周边的圆柱面上设置有齿，中心处设置有和第一飞轮1的飞轮外圆环体内孔配装并点焊在一起。

参阅图8，所述的密封盖3为圆环盘类结构件，在密封盖3左圆环端面上向右冲压了两个与第一飞轮上的弧形凹槽结构形状相同的凹槽，密封盖3的中心处设置有2段式阶梯中心通孔，2段式阶梯中心通孔的左段为小直径通孔，右段为大直径通孔，右段大直径通孔与第二飞轮9之间用于安装2号U型金属骨架油封12，密封盖3周边圆环体的外圆柱面的左端设置有用于安装1号U型金属骨架油封4的开口槽，开口槽底的左端面上设置有均匀分布地3个定位孔，密封盖3周边圆环体的内孔用于和第一飞轮1上的飞轮外圆环体右端配装。

参阅图1与图2，所述的次级飞轮组件包括密封腔前盖5、第二飞轮9以及传力板13。

参阅图1与图9，所述的第二飞轮9为圆盘类结构件，在第二飞轮9的圆周边缘设置有凸向左侧的外圆环体，外圆环体上设有六个回转轴线和第二飞轮9回转轴线平行等距的均匀分布的螺纹通孔，第二飞轮左端面中心处设有凸向左侧的中心圆环体，中心圆环体的内孔设置有内花键16，用以与变速箱一轴连接。在第二飞轮9的中心圆环体与外圆环体之间的左端面上设置有一个凸向左侧的中间圆环体，用以安装2号U型金属骨架密封12，中间圆环体的内侧设置有六个回转轴线和第二飞轮9回转轴线平行等距的均匀分布的铆接孔，用以与传力板13铆接，六个铆接孔的内侧设置六个回转轴线和第二飞轮9回转轴线平行等距的均匀分布的装配孔，第二飞轮9与第一飞轮1装配后，第二飞轮9上的六个装配孔的回转轴线与第一飞轮1上的六个均布螺纹孔的回转轴线同轴，以便于第一飞轮1与曲轴的螺栓连接。

参阅图1与图10，所述的密封腔前盖5为圆环体结构件，密封腔前盖5的中心处设置有阶梯通孔，左端为小直径通孔，用于套装在第一飞轮1的左端上，右端为大直径通孔，大直径通孔的左端用于安装1号U型金属骨架油封4，密封腔前盖5圆环主体的右端圆环端面上沿轴向设置有六个和密封腔前盖5与第二飞轮9的回转轴线平行等距的均匀分布的螺纹孔，密封腔前盖5右端的圆环端面上的六个螺纹孔的回转轴线与第二飞轮9外圆环体上的六个螺栓通孔的回转轴线共线，结构相同，密封腔前盖5的左端设置有用于和启动齿圈2右端配装的圆环直角形开口槽。

参阅图1与图11，所述的传力板13为圆环盘类结构件，传力板13的中心处设置有传力板中心圆环体，传力板中心圆环体的外侧设置有传力板外侧圆环体，传力板中心圆环体与传力板外侧圆环体的一（右）端由圆环形板连成一体，传力板外侧圆环体与传力板中心圆环体位于圆环形板的一侧级即左侧，传力板外侧圆环体与传力板中心圆环体之间的圆环形板上设置有回转轴线与传力板中心圆环体回转轴线平行等距的均匀分布的铆接孔，传力板13的传力板外侧圆环体的外圆柱面上沿径向对称地设置有的两个结构相同侧耳板，传力板中心圆环体的内孔的右端设有对安装的滑动轴承15起定位作用的凸缘，即起定位作用的定位止口。

参阅图12，初级飞轮组件和次级飞轮组件之间通过扭转减振器即弧形弹簧11传递扭矩，弧形弹簧11是由一对弧度（曲率半径）一致、大小（粗细长短）不同的弹簧内外嵌套而成，该减振器可将曲轴转动不均匀性减振成为确定的分量。

励磁装置包括磁轭17和励磁线圈18，励磁线圈18安装在磁轭17中，在磁轭17上开有小孔以便励磁线圈18导线的接入和接出；整个励磁装置通过磁轭17上的螺栓孔采用螺栓固定在发动机壳体上，即励磁装置位于次级飞轮组件的周围，在工作过程中，励磁装置和初级飞轮组件、次级飞轮组件的相对位置保持不变。

磁流变液可采用Lord公司生产的型号为MRF-132DG的磁流变液，当然，也可以使用其他已经上市的成熟产品，如飞斯富睿F13140等。密封盖3周边圆环体的内孔用于和第一飞轮1上的飞轮外圆环体右端配装

第一飞轮1的飞轮外圆环体的（右端）外圆柱面装入密封盖3的周边圆环体的内孔中并点焊在一起，并通过各自上面的3个定位孔定位，以保证第一飞轮1和密封盖3的弧形凹槽完全对置，两个结构相同的弧形弹簧11安装在第一飞轮1与密封盖3的弧形凹槽内，传力板13安装在第一飞轮1与密封盖3之间，传力板13通过滑动轴承15套装在第一飞轮1的中心圆环体上为转动连接，传力板13的两个结构相同侧耳板处于两弧形凹槽两端未连通部分并错开（转动）一定的角度，这样弧形弹簧11的一端抵靠在弧形凹槽端部的端面上，另一端与传力板13的侧耳板的一侧面焊接，用以传递扭矩，衰减发动机曲轴的不平衡振动。弧形弹簧11在工作时会不断的被压缩或者拉伸，其外表面与弧形凹槽产生摩擦，故在弧形凹槽内充满油脂，起到润滑的作用。为了使缓冲振动和消除噪声的效果更优，弧形弹簧11采用了大弹簧内套小弹簧的结构，小弹簧比大弹簧更短，它们组成子母簧，形成二级刚度。当系统传递转矩较低时大弹簧单独工作，刚度很低，可以很好的缓冲振动；当系统传递转矩较大时，大弹簧压缩变形到一定角度后大小弹簧同时工作，保证在有限相对转动角范围内能够传递全部转矩，避免系统在高载时发生冲击现象。启动齿圈2与第一飞轮刚性连接，即启动齿圈2中心处的圆环体的右端装入第一飞轮1外圆环体的内孔中并通过点焊连接，启动齿圈2与发动机启动齿轮相啮合，在发动机点火时用以启动磁流变液双质量飞轮。

传力板13与第二飞轮9之间为固定相连，第二飞轮9上的中间圆环体套装在传力板13上的传力板外侧圆环体的右端，传力板13上的六个均布的铆接孔与第二飞轮9上的六个结构相同的铆接孔对正，密封盖3的2段式阶梯中心通孔的右段大直径通孔与第二飞轮9上的中间圆环体之间安装起密封作用的2号U型金属骨架密封12。传力板13与第二飞轮9之间既可以采用螺纹连接件连接，也可以采用铆钉插入传力板13上的六个均布的铆接孔与第二飞轮9上的六个结构相同的铆接孔中将两者连接，使得传力板13与第二飞轮9之间的连接更加稳固，提高了磁流变液双质量飞轮的质量和使用寿命。密封腔前盖5安装在第二飞轮9的左侧，即套装在密封盖3的左端，密封腔前盖5与密封盖3左端之间安装有起密封作用的1号U型金属骨架油封4；密封腔前盖5与第二飞轮9之间安装有隔磁环6，因密封腔前盖5右端的圆环端面上沿轴向设置有六个与第二飞轮9的外圆环体上的六个螺栓通孔的回转轴线共线的螺纹孔，隔磁环6上也设置有六个与第二飞轮9的外圆环体上的六个螺栓通孔相同的隔磁环通孔，螺栓7通过密封腔前盖5上的6个螺栓孔、隔磁环6上的6个隔磁环通孔与第二飞轮9上的6个螺栓通孔将密封腔前盖5、隔磁环6和第二飞轮9刚性连接在一起。次级飞轮组件通过传力板13、滑动轴承15套装在初级飞轮组件中的第一飞轮1的中心圆环体上，即次级飞轮组件通过滑动轴承15支撑（套装）在初级飞轮组件上。

初级飞轮组件和次级飞轮组件在装配后径向与轴向的一（右）侧留有一定间隙，并且初级飞轮组件较次级飞轮组件的径向尺寸小，装配后在它们之间形成了一定的间隙，这些间隙构成了磁流变液8的密封腔。由于弧形弹簧11的存在，在磁流变液双质量飞轮传递扭矩时，初级飞轮组件和次级飞轮组件会产生相对转动，磁流变液8在磁流变液密封腔内壁摩擦力的作用下在该间隙内随着飞轮转动的方向流动。

为了使磁流变液8可以充分充满该密封腔，在第二飞轮9左端面上的外圆环体和中间圆环体之间设有上下对称的两个注油孔，磁流变液8通过该注油孔进入到密封腔内。为了保证磁流变液密封腔的严格密封，在密封盖3的2段式阶梯中心通孔的右段大直径通孔和第二飞轮9的中间圆环体之间安装了起密封作用的2号U型金属骨架密封12，在密封腔前盖5与密封盖3左端之间安装有起密封作用的1号U型金属骨架油封4，在隔磁环6与密封腔前盖5之间、隔磁环6与第二飞轮9之间分别安装了硅胶密封圈，用以连接第二飞轮9和密封腔前盖5的螺栓7中还涂有螺纹密封胶，注油孔的密封由注油塞10保证。

参阅图2，密封腔前盖5圆环主体的内圆柱面、第二飞轮9外圆环体的内圆柱面和密封盖3周边圆环体的外圆柱面之间构成了磁流变液8的工作间隙（磁流变液8的轴向位置处），磁流变液8的工作间隙由轴向间隙与径向间隙组成，其厚度也进行了选择。过小的工作间隙会使磁流变液流动困难，不利于实现对阻尼转矩的控制，而且工作间隙越小，所要求的加工精度越高，加工难度和成本也相应增加；适当地加大工作间隙，可以提高磁流变液在工作间隙内的流动性能，并且能较好的对产生的阻尼转矩进行控制；但过大工作间隙会增加间隙处的磁阻，磁势降低过大，降低间隙处的磁感应强度，使磁流变液能产生的最大阻尼转矩下降。综合考虑以上因素，工作间隙厚度在1-4mm之间选取。工作间隙的调整可以通过装配工艺的选择或者是改变密封盖3外圆的厚度等来实现。

励磁装置通过螺栓刚性固定在发动机壳体上，励磁线圈中的电线以环绕第一飞轮1与第二飞轮9共线（次级飞轮组件）的中轴线的方式缠绕。当接通电流，励磁装置产生的磁场在工作间隙处的磁场方向是水平轴向的，而磁流变液的流动方向与磁流变液双质量飞轮的转动方向一致，这并不满足磁流变液流动方向切割磁场方向的工作要求。所以我们在密封腔前盖5和第二飞轮9之间设有隔磁环6，使得隔磁环6附近的磁场方向顺着隔磁环6的方向径向垂直，并且与未安装隔磁环6相比，增大了工作间隙处的磁场强度，使磁流变液的阻尼控制性能更佳。

半主动磁流变液双质量飞轮的工作原理：

发动机点火启动，转矩通过曲轴传递到第一飞轮1，第一飞轮1与密封盖3焊接在一起，共同旋转工作，其上的弧形凹槽端部的端面压缩弧形弹簧11，弧形弹簧11推动传力板13的侧耳板，传力板13与第二飞轮9刚性连接，转矩便由传力板13传递给第二飞轮9，第二飞轮9通过花键16将转矩传递给变速箱一轴。由于弧形弹簧11的存在，初级飞轮组件与次级飞轮组件之间存在相对转动，工作间隙内的磁流变液8在内壁摩擦力的作用下流动。磁流变液8一般是由分散在载体介质（最普通的是矿物油或硅氧油）中的微小的、可磁化的极性粒子组成。当作用一个磁场时就形成了粒子链。在剪切力存在的条件下，粒子链的形成与断裂之间的平衡取决于所加磁场强度。当没有磁场作用时，磁流变液8可以自由流动。在磁场作用下，磁流变液8的粘度一般随着磁场强度增加而单调增加。当发动机怠速运转时，通过增加线圈的电流，使其产生的磁场强度变大，工作间隙内的磁流变液8的粘度迅速增加，使整个双质量飞轮装置阻尼增加，减小了振动传递率；反之，当发动机高速运转，即在高频区，通过减小线圈的电流，使其产生的磁场强度减弱，磁流变液8的粘度减小，使整个双质量飞轮装置阻尼降低，降低高频传递率，减小传动系的噪声与振动。

Claims (10)

1.一种半主动磁流变液双质量飞轮，包括有初级飞轮组件、次级飞轮组件，其特征在于，所述的半主动磁流变液双质量飞轮还包括有2个结构相同的弧形弹簧（11）、励磁装置和磁流变液（8）；

次级飞轮组件通过滑动轴承（15）套装在位于左侧的初级飞轮组件上，初级飞轮组件和次级飞轮组件之间在径向与轴向留有间隙即密封腔，磁流变液（8）充满密封腔，2个结构相同的弧形弹簧（11）对称地安装在初级飞轮组件的2个结构相同的弧形凹槽内，2个结构相同的弧形弹簧（11）的一端抵靠在2个结构相同的弧形凹槽端部的端面上，2个结构相同的弧形弹簧（11）的另一端依次与次级飞轮组件的传力板（13）的2个结构相同的侧耳板的侧面焊接固定，励磁装置固定在次级飞轮组件的周围。

2.按照权利要求1所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的充满磁流变液（8）的密封腔是指：

密封腔前盖（5）的内侧、第二飞轮（9）的内侧和密封盖（3）的外侧之间构成的磁流变液（8）的工作间隙，在密封盖（3）的2段式阶梯中心通孔的右段大直径通孔和第二飞轮（9）的中间圆环体之间安装了2号U型金属骨架密封（12），在密封腔前盖（5）与密封盖（3）左端之间安装有1号U型金属骨架油封（4），在隔磁环（6）与密封腔前盖（5）之间、隔磁环（6）与第二飞轮（9）之间分别安装了硅胶密封圈，用以连接第二飞轮（9）和密封腔前盖（5）的螺栓（7）上还涂有螺纹密封胶，第二飞轮（9）上的注油孔在注完磁流变液（8）后采用注油塞（10）封堵密封，工作间隙厚度取值为1～4mm。

3.按照权利要求1所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的初级飞轮组件包括第一飞轮（1）、启动齿圈（2）和密封盖（3）；

启动齿圈（2）中心处的圆环体和第一飞轮（1）上的飞轮外圆环体的内孔配装并点焊在一起，第一飞轮（1）的飞轮外圆环体的右端装入密封盖（3）的周边圆环体的内孔中并点焊在一起，并通过各自上面的3个定位孔定位，第一飞轮（1）和密封盖（3）上的弧形凹槽完全对置，第一飞轮（1）的中心圆环体通过滑动轴承（15）装入次级飞轮组件中的传力板（13）上的传力板中心圆环体内为转动连接。

4.按照权利要求3所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的第一飞轮（1）为圆盘类结构件，在第一飞轮（1）的右端面上向左冲压两个对称的横截面为半圆形的用以安装弧形弹簧（11）的弧形凹槽，两个弧形凹槽（11）并不连通，第一飞轮（1）右端面的中心处设有向右突出的中心圆环体，在中心圆环体内侧的第一飞轮（1）右端面的中心处设有中心孔，在中心圆环体内圆柱面与中心孔之间均匀地设置有六个回转轴线与第一飞轮（1）回转轴线平行等距的用以与发动机曲轴相连的螺栓孔，在中心圆环体的外周边处设置有向左突出的飞轮外圆环体，飞轮外圆环体右端面上设置有3个回转轴线和第一飞轮（1）右端面垂直的且均匀分布的定位孔，中心圆环体的回转轴线与中心孔的回转轴线共线，六个螺栓孔所在圆的回转轴线、3个定位孔所在圆的回转轴线与两个横截面为半圆形的弧形凹槽所在圆的回转轴线和第一飞轮（1）的回转轴线共线。

5.按照权利要求3所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的密封盖（3）为圆环盘类结构件，在密封盖（3）左圆环端面上向右冲压了两个与第一飞轮上的弧形凹槽结构形状相同的凹槽，密封盖（3）的中心处设置有2段式阶梯中心通孔，2段式阶梯中心通孔的左段为小直径通孔，右段为大直径通孔，右段大直径通孔与第二飞轮（9）之间用于安装2号U型金属骨架油封（12），密封盖（3）周边圆环体的外圆柱面的左端设置有用于安装1号U型金属骨架油封（4）的开口槽，开口槽底的左端面上设置有均匀分布地3个定位孔，密封盖（3）周边圆环体的内孔用于和第一飞轮（1）上的飞轮外圆环体右端配装。

6.按照权利要求1所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的次级飞轮组件包括密封腔前盖（5）、第二飞轮（9）与传力板（13）；

第二飞轮（9）的中间圆环体套装在传力板（13）的传力板外侧圆环体上并铆接，同时第二飞轮（9）上的外圆环体套装在初级飞轮组件中的密封盖（3）的周边圆环体上并留有间隙，密封腔前盖（5）套装在第二飞轮（9）左侧的密封盖（3）上并留有间隙，密封腔前盖（5）与第二飞轮（9）之间安装有隔磁环（6），采用螺栓（7）将密封腔前盖（5）、隔磁环（6）与第二飞轮（9）连接。

7.按照权利要求6所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的第二飞轮（9）为圆盘类结构件，在第二飞轮（9）的圆周边缘设置有凸向左侧的外圆环体，外圆环体上设有六个回转轴线和第二飞轮（9）回转轴线平行等距的均匀分布的螺栓通孔，第二飞轮（9）左端面中心处设有凸向左侧的中心圆环体，中心圆环体的内孔设置有内花键（16），在第二飞轮（9）的中心圆环体与外圆环体之间的左端面上设置有一个凸向左侧的中间圆环体，中间圆环体与外圆环体之间对称地设置2个注油孔，中间圆环体的内侧设置有六个回转轴线和第二飞轮（9）回转轴线平行等距的均匀分布的用以与传力板（13）连接的铆接孔，六个铆接孔的内侧设置六个回转轴线和第二飞轮（9）回转轴线平行等距的均匀分布的装配孔，第二飞轮（9）上的六个装配孔的回转轴线与第一飞轮（1）上的六个均布螺栓孔的回转轴线同轴。

8.按照权利要求6所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的传力板（13）为圆环盘类结构件，传力板（13）的中心处设置有传力板中心圆环体，传力板中心圆环体的外侧设置有传力板外侧圆环体，传力板中心圆环体与传力板外侧圆环体的右端由圆环形板连成一体，传力板外侧圆环体与传力板中心圆环体位于圆环形板的同侧即左侧，传力板外侧圆环体与传力板中心圆环体之间的圆环形板上设置有回转轴线与传力板中心圆环体回转轴线平行等距的均匀分布的铆接孔，传力板（13）的传力板外侧圆环体的外圆柱面上沿径向对称地设置有的两个结构相同的侧耳板，传力板中心圆环体的内孔的右端设有对安装的滑动轴承（15）起定位作用的凸缘。

9.按照权利要求1所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的励磁装置包括磁轭（17）和励磁线圈（18），励磁线圈（18）安装在磁轭（17）中，在磁轭上（17）开有便于励磁线圈（18）的导线接入与接出的小孔；励磁装置通过磁轭（17）上的螺栓孔采用螺栓固定在发动机壳体上。

10.按照权利要求1所述的半主动磁流变液双质量飞轮，其特征在于，所述的弧形弹簧（11）由1根大弹簧与1根小弹簧组成；

小弹簧的弧长小与大弹簧的弧长，小弹簧的直径小于大弹簧的内径，小弹簧的曲率半径与大弹簧的曲率半径相等，小弹簧装入大弹簧之中组成二级刚度的子母簧。

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