CN104653701B - 双质量飞轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双质量飞轮，包括第一质量飞轮、第二质量飞轮以及并联设置于两者之间的刚度较大的弧形减振弹簧和刚度较小的内部减振弹簧，其特征在于，所述双质量飞轮还包括弹簧锁止结构，所述弹簧锁止结构被构造成，当所述第一质量飞轮转速低于预定转速时所述第一质量飞轮通过所述外部弧形减振弹簧和所述内部减振弹簧两者传递扭矩而驱动第二质量飞轮，而当所述第一质量飞轮转速超过预定转速时所述弧形减振弹簧被锁止并且所述第一质量飞轮只通过所述内部减振弹簧传递扭矩而驱动第二质量飞轮。本发明还涉及包括所述双质量飞轮的汽车。当汽车在高速工况下在凹凸不平的路面上行驶时，所述弧形减振弹簧被锁止而不会发生断裂失效，并且能够起到更好的减振效果。

Description

双质量飞轮
技术领域
本申请涉及汽车零部件领域，具体涉及用于汽车尤其是发动机扭矩大的汽车中的双质量飞轮。
技术背景
双质量飞轮在汽车中主要用于实现隔振减振功能。例如，通常在汽车的发动机和变速器之间设有这种双质量飞轮。
现有技术中的双质量飞轮主要包括设置于汽车发动机一侧的第一质量飞轮，设置于变速器一侧的第二质量飞轮以及设置于第一质量飞轮和第二质量飞轮之间的法兰和扭转减振器。扭转减振器通常配置为使双质量飞轮具有很大转角的弧形弹簧，以通过压缩弧形弹簧将很大的扭矩从第一质量飞轮传递到第二质量飞轮。
然而，在高速的工况下，路面的凹凸不平会产生很大的冲击扭矩。高速时，双质量飞轮的弧形减振弹簧因离心力的作用鼓起并压到导向槽上，造成阻尼很大，不能有效隔振。路面不平的激励对车身的影响较大，对减振不利。
为了降低双质量飞轮的弹簧刚度，需要增大弹簧相对于第二质量飞轮也就是相对于离合器从动盘的转动角度。这样的结构在受到凹凸不平路面的冲击扭矩时，弹簧会容易断裂，造成双质量飞轮失效。
发明内容
本发明的目的是提高双质量飞轮在高速时的隔振效果并且防止双质量飞轮的减振弹簧在高速时受冲击扭矩而断裂。
为此，本申请提供了一种双质量飞轮，包括第一质量飞轮、第二质量飞轮以及并联设置于两者之间的刚度较大的弧形减振弹簧和刚度较小的内部减振弹簧，其中，所述双质量飞轮还包括弹簧锁止结构，所述弹簧锁止结构被构造成，，当所述第一质量飞轮转速低于预定转速时所述第一质量飞轮通过所述外部弧形减振弹簧和所述内部减振弹簧两者传递扭矩而驱动第二质量飞轮，而当所述第一质量飞轮转速超过预定转速时所述弧形减振弹簧被锁止并且所述第一质量飞轮只通过所述内部减振弹簧传递扭矩而驱动第二质量飞轮。
根据一个优选实施例，所述第二质量飞轮包括固定于其上的法兰，所述第一质量飞轮通过所述弧形减振弹簧和内部减振弹簧驱动所述法兰进而驱动所述第二质量飞轮转动。
根据一个优选实施例，所述弹簧锁止结构包括固定于所述第一质量飞轮上的锁止弹簧以及与所述锁止弹簧连接的锁止元件。
根据一个优选实施例，所述锁止元件是长方体钢块。
根据一个优选实施例，所述第一质量飞轮设有沿径向方向延伸的锁止槽，所述锁止弹簧和锁止元件设置于所述锁止槽内，当所述第一质量飞轮转速超过预定转速时所述锁止元件被从所述锁止槽甩出而锁止所述弧形减振弹簧。
根据一个优选实施例，所述锁止弹簧通过焊接或钩环连接固定于所述第一质量飞轮上。
根据一个优选实施例，所述双质量飞轮包括在所述第一质量飞轮的直径方向上的两端设置的两个弹簧锁止结构。
根据一个优选实施例，所述第一质量飞轮在面对着所述第二质量飞轮的一侧上设置有用于接纳弧形减振弹簧的弧形减振弹簧接纳槽和用于接纳内部减振弹簧的内部减振弹簧接纳槽。
根据一个优选实施例，所述第一质量飞轮包括沿第一质量飞轮圆周方向均布的两个弧形减振弹簧接纳槽以及沿第一质量飞轮圆周方向均布的六个或四个内部减振弹簧接纳槽，相应地，所述双质量飞轮包括两个弧形减振弹簧和六个或四个内部减振弹簧。
根据一个优选实施例，所述内部减振弹簧也是弧形的。
根据本申请的双质量飞轮，其外圈减振弹簧与内圈减振弹簧是并联关系，能够传递大的发动机扭矩；其弧形减振弹簧得到了更好的保护，避免了在高速行驶的凹凸不平路面的恶劣工况下冲击扭矩对弧形减振弹簧造成冲击而发生断裂失效，改善了双质量飞轮的使用条件，提高了寿命。另外，此结构的使用提高了汽车高速行驶时的隔振效果，有效地隔绝了路面不平对车身的影响，提高了客户的舒适性。
本申请还涉及一种包括所述双质量飞轮的汽车，其中，所述双质量飞轮的第一质量飞轮被与汽车的发动机输出轴固定在一起，并且所述双质量飞轮的第二质量飞轮被与汽车的离合器固定在一起。
附图说明：
本申请的上述特征以及其它特征和优势将在下面参照附图描述的实施例中得到更好的理解。其中：
图1示出了根据本发明的双质量飞轮的俯视图。
图2示出了根据本发明的双质量飞轮的立体图。
图3示出了图2中的双质量飞轮被移除了一半的断面图。
图4示出了根据本发明的弹簧锁止结构。
图5a和图5b分别示出了弧形弹簧锁止前和锁止后双质量飞轮的减振原理图。
具体实施方式
根据本发明的双质量飞轮通常安装在汽车的发动机和离合器之间。双质量飞轮的第一质量飞轮即主动飞轮与汽车发动机输出轴连接，第二质量飞轮即从动飞轮与离合器相连。汽车发动机带动第一质量飞轮转动，第一质量飞轮通过中间的扭转减振器驱动第二质量飞轮转动，进而输出发动机的动力。
根据本发明的双质量飞轮包含有以并联关系设置的刚度较大的弧形弹簧以及刚度较小的短而轻的内部减振弹簧，能够传递大扭矩，在汽车加速时弥补不断上升的发动机扭矩。
根据本发明的双质量飞轮包括弹簧锁止结构，当汽车在高速工况下在凹凸不平的路面上行驶时，能够更有效地减振，减轻路面不平对车身的影响，并且通过使刚度较大的弧形弹簧固定不动实现了保护弧形弹簧防止其破坏失效的目的。
下面参考附图详细描述根据本发明的双质量飞轮的优选实施例。
图1和图2分别示出了根据本发明的双质量飞轮100的俯视图和立体图。其中，双质量飞轮100的第二质量飞轮被移除，以更清楚地显示本发明的创新方面。图3示出了图2中的双质量飞轮100被移除了一半的断面图。
根据本申请的双质量飞轮100包括第一质量飞轮20，第二质量飞轮（未示出）以及位于第一质量飞轮20和第二质量飞轮之间的扭转减振器60。
第一质量飞轮20包括盘形部30、环形凸缘40，在盘形部30的面对着第二质量飞轮的侧面上突伸出来的环形突部50，以及位于中心的毂部22。第一质量飞轮20的盘形部30，环形突部50以及环形凸缘40限定出环形通道24。环形通道24与图中未示出的第二质量飞轮限定出封闭的环形空间。
扭转减振器60被构造成包括刚度很大的外部弧形弹簧64，用于导向弧形弹簧64的导向槽62设置于所述环形通道24内。
优选地，弧形弹簧64可包括内簧和外簧。弧形弹簧64的个数可以根据需要选定，优选地，如图所示，设有两个弧形弹簧64。对应地，第一质量飞轮20的环形凸缘40包括从其内周面突伸到环形通道24内的限位部42，用于对导向槽62提供周向止挡并且向弧形弹簧64传递扭矩。两个限位部42设置于环形凸缘40的直径方向上的两端。
法兰70与图中未示出的第二质量飞轮固定在一起与第二质量飞轮同步转动。法兰70包括盘形本体72和从盘形本体向外突伸的凸耳部74。法兰70的凸耳部74和第一质量飞轮20的限位部42相对应地位于相邻的弧形弹簧64之间。布置在环形通道24内的弧形弹簧64被第一质量飞轮20的环形凸缘40的限位部42驱动而作用于法兰70的凸耳部74上以驱动法兰转动。
在法兰70的盘形本体72与第一质量飞轮20的环形突部50相对应的位置，法兰70的盘形本体72被形成有沿周向均匀分布的六个大致长圆形的孔82，并且第一质量飞轮20的环形突部50被形成有对应的均匀分布的六个大致长圆形的凹槽52。每个大致长圆形的孔82和相对应的大致长圆形的凹槽52共同限定出用于容纳同样是弧形的内部减振弹簧90的空间。
内部减振弹簧90与环形弹簧64相比短而轻，且刚度小于弧形弹簧64的刚度。除此之外，可以理解，根据实际情况，内部减振弹簧90的数目不限于图示六个，其它数目的内部减振弹簧90可以被设置，例如四个。
从图中以及上面的描述可以看出，六个内部减振弹簧90与两个弧形弹簧64并联设置，能够传递非常大的扭矩，这在发动机扭矩特别大的汽车中尤其是加速时是特别具有优势地，其能够弥补汽车不断上升的发动机扭矩。
进一步地，为了解决高速行驶时凹凸不平的路况对刚度较大的弧形弹簧64造成破坏并为了更好的减振，根据本申请的双质量飞轮100还设置有弹簧锁止结构。
根据本发明的弹簧锁止结构设置于第一质量飞轮20上，如图4所示。第一质量飞轮20在其环形突部50上还包括狭槽112，狭槽112在相邻的凹槽52之间的位置从环形突部50的外周面径向向内延伸到环形突部50内。在狭槽112内设有一端固定于环形突部50上的弹簧114和连接到弹簧114的另一端上的滑块116。
狭槽112、弹簧114以及滑块116构成弧形弹簧64的弹簧锁止结构。该锁止结构的具体参数，包括弹簧112的刚度以及滑块116的材料、形状和质量等，被设置为，当双质量飞轮100的第一质量飞轮20即汽车发动机输出轴的转矩转速低于预定转速时，滑块116被保持于狭槽112内，弧形弹簧64和内部减振弹簧90同时起作用；当第一质量飞轮20的转动到达并且高于所述预定转速时，由于离心力的作用，弹簧114被甩开并且滑块116被甩出而径向向外运动到弧形弹簧64内，将弧形弹簧64锁止在该位置。
图5a和图5b分别示出了弧形弹簧锁止前和锁止后双质量飞轮的减振原理图。其中M1表示第一质量飞轮，M2表示第二质量飞轮，D1表示外部弧形弹簧刚度与阻尼，D2表示内部弹簧刚度。
优选地，该预定转速大约为3000r/min。
如上述，当汽车在高速工况下在凹凸不平的路面上行驶时，由于离心力作用，弹簧锁止结构的滑块116对弧形弹簧64形成锁止，弧形弹簧64不再起作用，只有阻尼非常小的内部减振弹簧90起作用。由于弧形弹簧64被锁止而不再起被压缩起作用，所以避免了路面凹凸不平的冲击扭矩对弧形弹簧64的冲击，防止弧形弹簧64发生断裂失效。
对于双质量飞轮100来说，当弧形弹簧64被锁止时，内部的阻尼主要来自于法兰70和第一质量飞轮20之间的钢对钢的表面摩擦力，此摩擦力非常小，所以整个双质量飞轮100的阻尼非常小。
根据本发明的双质量飞轮100在其激励频率与固有频率的比大于2时，阻尼比很小，激励频率与固有频率的比越大，路面不平激励对车身的影响越小，越能更好地减振。
换言之，带有本双质量飞轮100的汽车传动系统的共振点在300r/min左右，当在3000r/min的高速行驶时，激励频率与固有频率之间的比已经远远大于2，此时转速越大，阻尼比越小，路面的凹凸不平激励对车身的影响越小，减振作用越好。
根据本发明的双质量飞轮的弹簧锁止结构中的弹簧刚度的选择可通过整车测试来确定。一方面，弹簧刚度不能过高，在转速3000r/min左右发动机扭矩最大时，确保滑块能够在离心力的作用下克服弹簧拉力而被甩出以锁止双质量飞轮的弧形弹簧；另一方面，弹簧刚度不能过低，避免弧形弹簧被过早得锁住。
根据本发明的双质量飞轮的弹簧锁止结构与第一质量飞轮的连接位置不局限于图示的位置，而是可以根据具体设计来考虑，一般可以选择设置在第一质量飞轮的两侧。
根据本发明的双质量飞轮的弹簧锁止结构中的滑块可以采用如图所示的长方体钢块形式，结构简单，锁止效果好。但滑块的形状、材料不局限于此，相反，能够实现相同功能的任何其它结构都可以采用。同时应考虑，在保证锁止效果的同时，尽量选择结构简单的形状，这样不会给双质量飞轮的空间布置造成影响。
进一步讲，根据本发明的双质量飞轮的弹簧锁止结构也不局限于图中示出的弹簧滑块结构。任何能够实现锁止弧形弹簧的结构都可以采用，都被认为落在本发明的保护范围内，例如弹簧钩结构、摩擦配合结构、形状配合结构等。
根据本申请的双质量飞轮，由于设有上述弹簧锁止结构，杜绝了高速工况下路面凹凸不平对弧形弹簧形成冲击破坏的可能；由于弧形弹簧和内部减振弹簧是并列关系，在汽车加速时还能够弥补上升的发动机扭矩。
本发明已经关于图示优选实施例进行了详细描述。然而，所有的描述仅是用来进行说明的，不应理解为对发明形式进行任何限制。此外，在本文所提及的各实施例中予以描述或隐含的任意技术特征，或者被显示或隐含在附图中的任意技术特征，仍可进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的更多其它实施方案，这些都被认为落在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种双质量飞轮，包括第一质量飞轮、第二质量飞轮以及并联设置于两者之间的刚度较大的外部弧形减振弹簧和刚度较小的内部减振弹簧，其特征在于，所述双质量飞轮还包括弹簧锁止结构，所述弹簧锁止结构被构造成，当所述第一质量飞轮转速低于预定转速时所述第一质量飞轮通过所述外部弧形减振弹簧和所述内部减振弹簧两者传递扭矩而驱动第二质量飞轮，而当所述第一质量飞轮转速超过预定转速时所述弧形减振弹簧被锁止并且所述第一质量飞轮只通过所述内部减振弹簧传递扭矩而驱动第二质量飞轮。
2.根据权利要求1所述的双质量飞轮，其中，所述第二质量飞轮包括固定于其上的法兰，所述第一质量飞轮通过所述弧形减振弹簧和内部减振弹簧驱动所述法兰进而驱动所述第二质量飞轮转动。
3.根据权利要求2所述的双质量飞轮，其中，所述弹簧锁止结构包括固定于所述第一质量飞轮上的锁止弹簧以及与所述锁止弹簧连接的锁止元件。
4.根据权利要求3所述的双质量飞轮，其中，所述锁止元件是长方体钢块。
5.根据权利要求4所述的双质量飞轮，其中，所述第一质量飞轮设有沿径向方向延伸的锁止槽，所述锁止弹簧和锁止元件设置于所述锁止槽内，当所述第一质量飞轮转速超过预定转速时所述锁止元件被从所述锁止槽甩出而锁止所述弧形减振弹簧。
6.根据权利要求5所述的双质量飞轮，其中，所述锁止弹簧通过焊接或钩环连接固定于所述第一质量飞轮上。
7.根据权利要求1-6中任一所述的双质量飞轮，其中，所述双质量飞轮包括在所述第一质量飞轮的直径方向上的两端设置的两个弹簧锁止结构。
8.根据权利要求7所述的双质量飞轮，其中，所述第一质量飞轮在面对着所述第二质量飞轮的一侧上设置有用于接纳弧形减振弹簧的弧形减振弹簧接纳槽和用于接纳内部减振弹簧的内部减振弹簧接纳槽。
9.根据权利要求8所述的双质量飞轮，其中，所述第一质量飞轮包括沿第一质量飞轮圆周方向均布的两个弧形减振弹簧接纳槽以及沿第一质量飞轮圆周方向均布的六个或四个内部减振弹簧接纳槽，相应地，所述双质量飞轮包括两个弧形减振弹簧和六个或四个内部减振弹簧。
10.根据权利要求9所述的双质量飞轮，其中，所述内部减振弹簧也是弧形的。
11.一种汽车，包括根据权利要求1-10中任一所述的双质量飞轮，其中，所述双质量飞轮的第一质量飞轮被与汽车的发动机输出轴固定在一起，并且所述双质量飞轮的第二质量飞轮被与汽车的离合器固定在一起。
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