CN106605081A - 飞轮生产方法 - Google Patents

Abstract

上述发明涉及一种飞轮生产方法，所述方法可以生产减震板部件，对此需要将至少一个用于飞轮的第一金属板状元件(13)和至少另一个材料层(14)永久性连接成一个三明治部件，对此，将第一板状元件(13)和至少一个第二平行板材层(14)相互在无中间粘弹性层的情况下通过连接过程连接成一个盘状结构单元(11)。通过所述方式生产出的飞轮(10)具有减震和降噪的性能。所述飞轮尤其适用于带启停装置的车辆，因为这些车辆需要频繁启动。

Description

飞轮生产方法

相关申请案

本发明涉及一种飞轮生产方法，所述方法可以生产减震板部件，对此需要将至少一个用于飞轮的第一金属板状元件和至少另一个材料层永久性连接成一个三明治部件。

发明背景

上述发明意义下的飞轮尤其适用于车辆飞轮(例如轿车和货车)，不管是所谓的自动飞轮，还是手动飞轮(双惯量飞轮)，例如用于机动车自动启停装置的飞轮，也包括用于无自动启停装置的飞轮，即标准飞轮或者任何其他变速器型号的飞轮。

已经公开的用于启动的飞轮的缺点在于，在启动过程中会形成干扰性的噪音。

在DE 602 19 270 T2中说明了一种降噪启动飞轮，对于所述飞轮而言，在位于支架外圆周末段的径向面和位于齿圈内侧圆周末段的径向配合面之间安排有一个粘弹性材料制成的元件，所述元件受到来自径向和轴向的压力。所述元件可以是一个环形密封圈，所述密封圈被压紧在支架槽中，并由此承受压力。

DE 600 08 991 T2说明了一种带启动齿圈的内燃机。为了降低启动过程中的噪音水平，在飞轮支架的圆周面以及固定在飞轮上的齿圈的配合圆周面之间以粘贴的方式安装有一个由可变形弹性材料制成的环状物。此外，在支架和齿圈之间的径向表面上固定有一个由弹性体或者塑性体制成的衬垫，从而通过该方式允许支架和齿圈之间进行滑动接触。通过允许齿圈在飞轮轴的径向发生变形而达到降低噪音的效果。

在DE 10 2011 001 881 A1中说明了一种具有上述特征的飞轮的生产方法，在所述方法中，由复合材料制成的包含一层钢板和一层粘弹性减震层的减震板部件在压力连接过程中在部分变形的情况下和用作飞轮的金属基础元件永久性固定连接成一个三明治部件。也可以使用具有类似材料性能的减震层和/或粘合剂。此处，将多层飞轮部件以三明治结构进行组装，其中至少一个部件层，优选为内侧部件层为粘弹性减震层。在所述已经公开的方法中，由复合材料钢/减震层制成的减震板部件必须以特殊方法进行制造。对于所述已知方法的经验显示，其缺点在于，粘弹性减震层材料会附着在模具上。因此，在所述情况下，变形和连接模具必须进行清洁，由此会形成额外的花费，且会导致生产过程的延迟。

此外，对DE 10 2011 001 881 A1中公开的三明治部件的试验表明，通过具有粘弹性减震涂层的减震板部件不会传递力。同时，难以提高三明治部件的刚性。

发明概要

基于上述现有技术水平，上述发明的任务在于，提供一种飞轮生产可选方法，所述方法可以生产一种具有减震和降噪性能的飞轮，并避免所述的缺点。上述发明的任务还在于提供一种具有所述性能的飞轮。

所述任务的解决方案提供了一种上述类型的具有主权利要求所述特征的飞轮生产方法以及一种具有权利要求9所述特征的飞轮。

根据本发明规定，将第一板状元件和至少一个第二平行板材层相互在无中间粘弹性层的情况下通过连接过程连接成一个盘状结构单元。

与现有技术水平相反，飞轮夹紧盘的盘状三明治部件由无粘弹性材料中间层的两个或者多个的板材层连接而成，也就是说形成双层板或者多层板。双层板原理是指，由曲轴向转换器的传递力不再和以前一样仅由一个板材层，而是由两个或者多个相邻的板材层进行传递。

通过形成这一类的根据双层板原理的夹紧盘，一方面可以形成声学领域的优点。由于相邻部件的较低负载，干扰性的共振噪音被将至最低。此外，通过双层或者多层结构可以实现良好的降噪。飞轮中通过移动起动机齿轮形成的噪音被显著降低，仅能感受到低沉的噪音。所述特征尤其有利于用于现代化启停系统的飞轮。

此外，生产所述飞轮还存在经济上的优势。以前需要的具有粘弹性层的降噪板被省去。在上述已经公开的方法中，这一类的降噪板必须在一个特殊工序中进行生产，并和夹紧盘的板状部件连接在一起。根据本发明的方法降低了所需工序的数量，因此可以节省费用。

此外，其优点还在于，在根据本发明的解决方案中可以降低其他发动机部件的负载。通过双层板原理，在传递相同的力时可以实现更高的轴向和径向灵活性。通过实现明显更低的刚性可以降低变速器和发动机中的轴承负载。同时，通过省去以前使用的具有粘弹性层的降噪板可以降低夹紧盘的总重量。由此实现的更低的惯性力矩可以降低相邻部件的负载，由此可以实现更小的尺寸。

和以前的解决方案不同的是，根据本发明，不再在飞轮的支架和齿圈之间进行降噪，而是近似于单独在飞轮的支架部件(等同于三明治状的减震板部件)的整个平面上进行降噪，从而使得支架部件本质上通过其整个表面进行减震和降噪。在连接过程中，将两个或者多个在该原理中为圆形的板状元件通过其盘状的基本形状沿其轴向进行连接，并使其随后构成一个多层复合体，对此，板状元件通过其相互相对的表面相互连接在一起。相互连接的板材层在造型上分别具有一个类似盘状的基本形状，但在细节上可以相互存在差异。此外，板材层也可以垂直于盘状造型平面分别具有相互对应或者不同的变形情况。

优选规定，包含第一板状元件、第二板材层以及可能存在的其他板材层的三明治部件至少部分从盘状三明治部件的主平面伸出根据飞轮形状进行变形，必要时可以在飞轮上打孔或者冲压。两个板材层在压力下连接成一个部件。整个结构通常在连接过程中被挤压，并使得原板材层被永久性相互固定连接在一起。

板材层的连接过程例如也包含沿径向通过夹紧将板材层相互固定在一起的固定过程。

根据本发明一种优选的改进形式，例如仅盘状三明治部件的一个板材层在径向外侧边缘区域包含一个卷边或者弯曲，第二或者其他板材层中未包含所述卷边或者弯曲。

根据本发明的一种优选变体，盘状三明治部件的相邻板材层并未相互相对固定在一起，由此使得在径向和/或在轴向的较小区域，板材层相互之间可以存在相对的位置变化。

飞轮或者飞轮夹紧盘的基本形状例如可以由三明治部件的第一个板材层确定，在连接过程中，第二和其他板材层以配合基本形状的方式和其紧贴在一起，从而在此后获得具有至少为双层结构的期望形状的飞轮。

同时，其优点还在于，板材层的连接过程还包含通过固定板将两个部件连接在一起的附加固定过程。

在上述发明的框架中，原则上可以考虑使用不同的材料对。三明治部件的板材层优选由非合金可冷压成型的钢板制成。

板材层的连接优选在压机下进行，对此，在连接过程中施加的压力自然取决于材料对的性能，同时也取决于所使用的板材层的材料厚度。对待连接的板材层所使用的挤压压力也可以在较大的范围内进行变化，例如在1bar或者几bar的范围内或者也可以更高。

在连接过程后，通常为其他的工序，例如成型和切割操作，对此，这一类的方法工序当然也可以在连接过程前实施。通常，在连接过程后在飞轮上安装外侧齿圈。飞轮的其他结构元件例如可以以铆接、焊接或者螺栓连接的方式进行安装。

此外，上述发明的对象还包括一种用于机动车起动机的飞轮，所述飞轮根据上文所述的方法进行生产。这一类的飞轮例如可以用于机动车的启停装置区域。比较有利的是，通过根据本发明的降噪方案，可以大幅降低在启动过程中形成的噪音，尤其是有利于使用这一类装置的机动车，因为其启动过程比传统车辆明显更加频繁。但使用根据本发明的飞轮对于使用常规起动机的机动车依然有意义。

在子权利要求中所述的特征涉及根据本发明的任务解决方案的优选改进形式。上述发明的其他优点见下文的详细说明。

附图简述

在下文中，上述发明将根据实施例参考附图进行更详细的说明。其中：

图1示出了根据本发明的示例飞轮的透视图；

图2示出了根据本发明飞轮某部分的简化示意截面图。

具体实施方式

首先参考图1进行说明。该附图以透视图的形式示出了整体以参考标号10标识的飞轮，所述飞轮根据本发明的方法进行生产。在该原理中，这一类的飞轮10具有盘状的板材制成的基本体11，所述基本体也被称作夹紧盘。在其外部圆周上，即在盘状基本体11的四周固定有齿圈12，例如通过焊接的方式。

盘状基本体11在不同区域具有大部分分布在其圆周上的具有不规则轮廓造型的孔19。在较大的孔19旁边，例如在其他位置存在较小的孔18。在上述发明的框架中，孔19的形状和数量不取决于开孔模板，因为从原理上讲，此处更多的涉及根据本发明的飞轮的生产方式和结构类型。飞轮的定中心区域17通过成型法由盘状基本体11的平面成形获得，因而使得定中心区域17相对于径向向外的连接区域稍稍突起。所述定中心区域也具有一中心孔16以及一个具有多个小孔的孔圈，小孔围绕中心孔16成聚焦状环绕。对于上述发明而言，涉及到飞轮结构的设计细节并非决定性的，因为此处更多地取决于盘状基本体11的生产方式，如图1中的孔19区域所示，所述盘状基本体可以是由至少两个板材层制成的三明治部件。

盘状基本体的三明治结构在下文中参考图2的截面图进行更详细的说明。如图所示，盘状基本体11由双层板组成，也就是说所述基本体在大部分区域存在两个相互平行走向的板材层13，14，两个板材层相互重叠且原则上相互紧贴在一起。

在压力连接过程中，两个相互重叠的板材层13，14永久性相互固定连接成一个三明治部件。在启动过程中对这一类飞轮在工作时的降噪性能的试验显示，这一类三明治双层板在施加力的过程中要比单独的板材更加温和。飞轮在工作中通过外侧的齿圈12和变速器相连。如果飞轮用于起动机的启停装置，齿圈12例如和此处未示出的齿轮相咬合。在定中心区域17处，飞轮的夹紧盘和发动机的曲轴相连(曲轴为已知的发动机/变速箱元件，在上述申请中未示出)。

对于根据本发明的飞轮的变形而言，仅需要施加大约1080N的力即可沿轴向变形例如1mm，相反，对于根据现有技术水平的常规飞轮而言，所述变形力大约为其两倍。由此，在重要部件，例如轴承中可以实现明显更小的磨损，曲轴的负载也更小。

相对于常规解决方案，省去粘弹性层可以降低重量，飞轮变得更轻，因此具有更小的惯性力矩。双层板的降噪作用同样非常好。如果相应的应用需要，可以不使用两个相对的板材层，而是三个或者多个板材层。

具有两个板材层13，14的双层板在外圆周上和齿圈如图2所示可以通过焊缝15进行连接。在其各自的外圆周区域，两个板材层13，14分别具有不同的形状。在根据图2的示例中，下部板材层14具有稍小的直径，由此，所述板材层和齿圈12的内边缘具有稍小的间隔，相反，上部板材层13具有稍大的直径，并在边缘端向上突起，由此使得形成一个径向向外的卷曲20，在所述区域，上部板材层13在较短的距离上沿平行于轴的方向延伸，也就是说，大致垂直于夹紧盘板材层的主平面，同时大致平行于与轴向对齐的齿圈12的内边缘。

两个板材层13，14也可以例如额外通过贯穿连接(咬合连接)进行成型，由此可以形成更好的相互固定连接。所述连接类型例如可以简化部件的运输直至焊接组装过程。

根据一种优选的方法，根据本发明的减震板部件以及飞轮的生产例如可以以下列顺序的方法步骤进行实施：

将第一板材层和第二板材层一起置于压机中，并在一个或者多个步骤中将其成型为根据期望形状的待生产的夹紧盘；

如果其中的一个板材层在其径向外侧区域具有一个卷边或者弯曲(所述卷边或者弯曲非必需)，其优点在于，这使得板材层可以在夹紧盘平面内形成加固和磨平效果；

将两个板材层通过贯穿连接(咬合连接)相互固定在一起，该步骤为可选步骤，并非一定需要；

然后将两个板材层一起根据待生产的夹紧盘需要的开孔模板进行打孔；

之后将两个板材层优选在其径向外侧区域既可以相互焊接在一起，也可以和一个包裹板材层径向外侧的齿圈焊接在一起；

在径向内侧区域，将由此获得的带齿圈的夹紧盘(由此构成飞轮)通过螺栓连接和曲轴连接在一起。

参考标号列表

10 飞轮，夹紧盘

11 盘状基本体

12 齿圈

13 第一(上部)板材层

14 第二(下部)板材层

15 焊缝

16 中心孔

17 突起的定中心区域

18 较小孔

19 孔

20 卷边、弯曲

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.于2015年12月14日送达国际专利办公室(2015年12月14日)

飞轮生产方法，所述方法可以生产减震板部件，对此需要将至少一个用于飞轮的第一金属板状元件(13)和至少另一个材料层(14)永久性连接成一个三明治部件，对此，将所述第一板状元件(13)和至少一个第二平行板材层(14)相互在无中间粘弹性层的情况下通过连接过程连接成一个盘状结构单元(11)，其特征在于，在连接过程中优选在压机中向待连接的板材层(13，14)施加一取决于板材层各自材料以及其材料厚度的挤压压力，两个板材层(13，14)通过贯穿连接(咬合连接)相互固定在一起。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包含第一板状元件(13)、第二板材层(14)以及可能存在的其他板材层的三明治部件至少部分从所述盘状三明治部件的主平面伸出根据飞轮(10)形状进行变形，必要时可以在飞轮上打孔(18，19)或者冲压。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，仅盘状三明治部件的一个板材层(13)在径向外侧边缘区域包含一个卷边(20)或者弯曲，第二或者其他板材层(14)中未包含所述卷边或者弯曲。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，板材层(13，14)的连接过程也包含沿径向通过夹紧将所述板材层相互固定在一起的固定过程。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，盘状三明治部件的相邻板材层(13，14)并未相互相对固定在一起，由此使得在径向和/或在轴向的较小区域，所述板材层相互之间可以存在相对的位置变化。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，三明治部件的板材层(13，14)优选由非合金可冷压成型的钢板制成。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，在连接过程后，在盘状三明治部件(10)上安装外部齿圈(12)，所述齿圈仅和其中的一个板材层或者和两个板材层以材料配合的方式进行连接，两个板材层优选在径向外侧区域相互以材料配合的方式相连。

8.针对机动车起动器设计的飞轮，其特征在于，所述飞轮根据权利要求1至7任意一项所述的方法进行生产。

9.根据权利要求8的飞轮，其特征在于，所述飞轮用于带自动启停装置的机动车。

Claims (10)

1.飞轮生产方法，所述方法可以生产减震板部件，对此需要将至少一个用于飞轮的第一金属板状元件(13)和至少另一个材料层(14)永久性连接成一个三明治部件，其特征在于，将所述第一板状元件(13)和至少一个第二平行板材层(14)相互在无中间粘弹性层的情况下通过连接过程连接成一个盘状结构单元(11)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包含第一板状元件(13)、第二板材层(14)以及可能存在的其他板材层的三明治部件至少部分从所述盘状三明治部件的主平面伸出根据飞轮(10)形状进行变形，必要时可以在飞轮上打孔(18，19)或者冲压。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，仅盘状三明治部件的一个板材层(13)在径向外侧边缘区域包含一个卷边(20)或者弯曲，第二或者其他板材层(14)中未包含所述卷边或者弯曲。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，板材层(13，14)的连接过程也包含沿径向通过夹紧将所述板材层相互固定在一起的固定过程。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，盘状三明治部件的相邻板材层(13，14)并未相互相对固定在一起，由此使得在径向和/或在轴向的较小区域，所述板材层相互之间可以存在相对的位置变化。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，三明治部件的板材层(13，14)优选由非合金可冷压成型的钢板制成。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，在连接过程中优选在压机中向待连接的板材层(13，14)施加一取决于板材层各自材料以及其材料厚度的挤压压力。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的方法，其特征在于，在连接过程后，在盘状三明治部件(10)上安装外部齿圈(12)，所述齿圈仅和其中的一个板材层或者和两个板材层以材料配合的方式进行连接，两个板材层优选在径向外侧区域相互以材料配合的方式相连。

9.针对机动车起动器设计的飞轮，其特征在于，所述飞轮根据权利要求1至8任意一项所述的方法进行生产。

10.根据权利要求9的飞轮，其特征在于，所述飞轮用于带自动启停装置的机动车。