专利名称：双级摩擦式双质量飞轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车传动系动力总成的双质量飞轮，尤其涉及小轿车发动机与离合器变速箱之间的双质量飞轮。
背景技术：
德国ZF公司和GIF公司合资的GAT驱动技术公司于20世纪80年代推出了一种双质量飞轮。该双质量飞轮包括初级飞轮分总成、次级飞轮分总成和扭振减振器。其中，初级飞轮分总成包括启动齿圈、初级飞轮、右环、左环，次级飞轮分总成包括次级飞轮、垫环、连接板、垫块、销套、垫圈、环形块，扭振减振器包括6个弹簧，每个弹簧通过两个弹簧座固定在初级飞轮的弹簧室内。初级飞轮分总成与次级飞轮分总成通过螺栓联接。该双质量飞轮扭转角小且不变的扭转刚度亦不能有效地降低和吸收扭转振动对变速箱的冲击。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种双级式双质量飞轮，以实现二级变刚度扭矩传递，在扭转角增大和减小时产生不同的扭矩，改善了传动系统的固有频率，降低和吸收扭转振动对变速箱的冲击，提高了弹簧座的使用寿命。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案该飞轮包括第一弹簧1、弹簧座2、第二弹簧3、次级飞轮4、垫圈5、压块6、拨块7、端盖8、垫块9、初级飞轮10、启动齿圈11、套圈12、右环13、左环14、压板15、垫环18、连接板19、销套20和环形块22，所述初级飞轮10的轴向圆通孔内壁上均匀分布有三个圆心角均为α10，内半径均为R10的第一环形凸台，三个第一环形凸台的表面中部各有一个环形槽，每一个环形槽的圆心角为α11，内、外半径均分别为R11、R12，三个第一环形凸台内各有一个开口均朝初级飞轮10中心的环形通槽，三个第一环形凸台内的环形通槽分别与对应的三个环形凸台的表面中部的环形槽相通，三个相同的压块6分别装入三个环形凸台的表面中部的环形槽内，使三个压块6一侧面上端的第一环形平台各与三个环形槽上端配合，三个压块6的第一环形平台下方中部的第二环形凸台分别位于三个第一环形凸台内的环形通槽槽底上，三个第二环形凸台的圆心角均为α6，内、外半径分别为R61、R62，三个压块6上的第二环形凸台下方及第二环形凸台两侧外的压块上的第二环形平台分别与初级飞轮10的轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台内的环形通槽的一槽腰相对，每一压块6的第二环形平台两端端面到该压块6上的第二环形凸台端面之间压块上各有一径向截面为圆弧形的对称环槽；所述次级飞轮4一柱体端位于初级飞轮10轴向圆通孔内，与初级飞轮10轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台分别相对的次级飞轮4一柱体端外侧面为第一圆弧形外侧面，第一圆弧形外侧面圆心角均为α3、半径均为R1，该柱体端每两个第一圆弧形外侧面之间的外侧面依次为圆心角为α1的第一直平面，第一直平面一端和一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮4圆心之间的连线与第一直平面的夹角为γ，圆心角为α2和半径为R3的第二圆弧形外侧面，圆心角为α1的第二直平面，第二直平面一端和另一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮4圆心之间的连线与第二直平面的夹角为γ，第一直平面另一端和第二直平面另一端与第二圆弧形外侧面两端相交处分别光滑连接；三组相同的弹簧与弹簧座既分别位于初级飞轮10的轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台内每两个相邻的环形通槽之间，也位于初级飞轮10轴向圆通孔内壁与次级飞轮4一柱体端外侧面之间；每组弹簧与弹簧座包括两个相同的第二弹簧3、两个相同的弹簧座2和一个第一弹簧1，第一弹簧1的两端分别位于两个弹簧座2一端的盲孔内，两个第二弹簧3的一端分别套在两个弹簧座2的另一端的柱形凸台上，第一弹簧1与第二弹簧3的线刚度之比为1.8～2.2；三个丁字形拨块7的上部分别位于三个第一环形凸台的环形通槽内的每相邻两组弹簧与弹簧座的第二弹簧3之间，三个丁字形拨块7的下部分别相对地装入次级飞轮4一柱体端外侧面的第一圆弧形外侧面上的槽内；盖板21为圆盘形，其盘体外侧面上均匀分布有环形凸台，盖板21的盘体密封地位于初级飞轮10的一端端面上，且盖板21的盘体外侧面上的环形凸台嵌入初级飞轮10一端表面的环形槽内，盖板21的轴向有一与端盖8一端配合的圆通孔，盖板21的盘底位于次级飞轮4一端端面上的孔内，盖板21的盘体位于筒形压板15内，压板15的轴向有一圆通孔，压板15、盖板21和初级飞轮10固定连接，盖板21、连接板19、端盖8与垫块9固定连接，盖板21、连接板19、端盖8与垫块9的同一圆周上均匀分布有圆通孔，圆柱形套圈12的轴向有圆通孔，初级飞轮10的另一端与套圈12一端端面上的圆孔过渡配合，该圆孔的孔底压紧左环14与右环13，次级飞轮4的另一端位于套圈12另一端的圆孔内。
本发明的工作原理是发动机通过启动齿圈11带动盖板21和初级飞轮10转动，当转过空转角θ时，装在次级飞轮4上的三个拨块7开始压缩三组第二弹簧3和第一弹簧1，实现第一级扭转刚度传动；当初级飞轮10转过一级扭转角Φ1，次级飞轮4外侧面上的直平面工作段与弹簧座2接触，第二弹簧3不再继续被压缩，仅第一弹簧1继续被压缩，第一弹簧1推动弹簧座2，弹簧座2再推动次级飞轮4外侧面上的直平面工作段，同时第二弹簧3作用于拨块7，推动次级飞轮4继续转动，双级摩擦式双质量飞轮以第二级扭转刚度传递工作扭矩。
本发明与现有技术相比具有的技术效果是采用二级传动增大了双质量飞轮的工作扭转角，其工作扭转角大于22°，超过了德国GAT公司的单级刚度双质量飞轮的最大扭转角，能自适应扭矩变化实现变刚度传动，第一级低扭转刚度使得发动机在低速轻载的条件下能运转平顺、启动柔和，第二级高扭转刚度在中高速大扭转角的条件下，进一步降低系统一阶固有频率使之大大低于发动机怠速时的激振频率和提高系统二阶固有频率使之高于发动机最高转速的激振频率，避免了共振，具有优良的减振效果。
在第二级扭矩传递过程中，作用于次级飞轮4的扭矩由两部分组成，第一部分为弹簧3作用在连接于次级飞轮4上的拨块7的恒定力Q1max对飞轮转动中心的力矩，第二部分为弹簧座2作用于次级飞轮4的周向直线工作段的全反力FR2对飞轮转动中心的力矩，该力矩随扭转角增大而增大。在双质量飞轮承受大扭矩的第二级扭转刚度的工作段，由于弹簧座2分别与初级飞轮10的内壁及次级飞轮4外侧面上的直平面接触，两接触工作面都将产生正压力和摩擦力，正压力和摩擦力合成为全反力FR1、FR2，由于相对扭转角增大和减小时，摩擦力方向不同，全反力大小方向亦不同，使得第二级扭转刚度条件下传递的扭矩不同，即当外载荷扭矩增大时，相对扭转角增大，摩擦力方向与相对运动方向相反，使能够传递的扭矩增大；当外载荷扭矩减小时，相对扭转角减小，摩擦力将反抗扭转角的减小，使得传递的扭矩减小。这种在大载荷下的第二级扭转刚度的自适应变扭矩的输出，更降低了扭转振动对传动系统及变速箱的冲击，摩擦特性进一步增强了第二级扭转刚度时的变反抗力矩的自适应变化，弹簧座2限位结构和次级飞轮4的形状设计，使得能有效地缓冲并能承受外载荷的突变，从而提高了抗冲击能力。同时，在二级扭矩传递过程中，由于弹簧3以被压缩后恒定不变的弹簧力Q1max沿弹簧轴线方向作用于弹簧座2，由图27可知，若没有弹簧3力Q1max的作用，线段
为弹簧座2与次级飞轮4间的全反力FR2，线段
为弹簧座2与初级飞轮10间的全反力FR1，由于弹簧3的作用力Q1max的存在，FR1和FR2分别减小了ΔFR1和ΔFR2，使初级飞轮内壁与弹簧座间以及次级飞轮4外侧面上的直平面工作段与弹簧座间的正压力减小，提高了弹簧座的强度和使用寿命。
本发明结构简单，便于装配和加工，容易保证加工精度。
图1为本发明的右视图。
图2为本发明的局部剖视图。
图3为图1中A—A旋转剖视图的放大图。
图4为图1中B—B局部剖视图的放大图。
图5为图1中C—C局部剖视图的放大图。
图6为图3中I处的放大图。
图7是图3中II处的放大图。
图8为压块的放大主视图。
图9为图8中的D-D剖视图。
图10为图8中的E-E剖视图。
图11为拨块的放大右视图。
图12为图11中的F-F剖视图。
图13为初级飞轮与启动齿圈的装配后的主视图。
图14为图13中的G-G剖视图。
图15为图13中的H-H剖视图。
图16为盖板的右视图。
图17为套圈的右视图。
图18为图16中I-I的剖视图。
图19为图17的J-J的剖视图。
图20为本发明未工作时的示意图。
图21为本发明转过空转角θ时的示意图。
图22为本发明双级摩擦式双质量飞轮第一级工作示意图。
图23为本发明转过一级扭转角的示意图。
图24为本发明第二级工作示意图。
图25为本发明在二级扭转时弹簧座2受力示意图。
图26为本发明在二级扭转时次级飞轮4受力示意图。
图27为本发明在二级扭转时弹簧座2受力平衡图。
在图1至图26中1、弹簧，2、弹簧座，3、弹簧，4、次级飞轮，5、垫圈，6、压块，7、拨块，8、端盖，9、垫块，10、初级飞轮，11、启动齿圈，12、套圈，13、右环，14、左环，15、压板，16、螺栓，17、密封垫，18、垫环，19连接板，20、销套，21、盖板，22、环形块，23、定位销。
在图8中，α6为压块6上第二环形凸台的圆心角，R61、R62分别为压块6上第二环形凸台的内、外半径。在图13中，R10、α10分别为初级飞轮10上第一环形凸台的内半径和圆心角，α11为环形槽的圆心角，R11、R12分别为环形槽的内、外半径。在图20中，α1为第一直平面的圆心角，α2、R3分别为第二圆弧形外侧面的圆心角和半径，α3、R1分别为第一圆弧形外侧面的圆心角和半径。
为第二弹簧3未工作时初始状态下第二弹簧3端面与Y轴夹角，γ为直平面一端和第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮4圆心之间的连线与直平面的夹角，η为次级飞轮工作段起始角，η＝∠JOY，R2为第一弹簧1和第二弹簧3的分布半径。在图20～图22中，θ为拨块7开始压缩第二弹簧3瞬时，双级摩擦式双质量飞轮转过的角度，即空转角，在图20～图23中，ψ02为第一弹簧1初始长度对回转中心的张角。在图20～图24中，ψ01为第二弹簧3初始长度对回转中心的张角，δ为弹簧座夹角。在图20～图25中，
为双级摩擦式双质量飞轮的扭转角，在图22中，
为双级摩擦式双质量飞轮的扭转角转过
角时第二弹簧3张角的改变值，
为双级摩擦式双质量飞轮的扭转角转过
角时第一弹簧1张角的改变值，在图22～图25中，Φ1为双级摩擦式双质量飞轮第一级扭转角，图23中
为第一弹簧1在双级摩擦式双质量飞轮转过第一级扭转角Φ1时的张角改变值。图23、图24中
为第二弹簧3在双级摩擦式双质量飞轮转过第一级扭转角Φ1时的张角改变值，亦即第二弹簧3张角的最大改变值，在图25中，N1为双级摩擦式双质量飞轮在二级扭转时初级飞轮10内壁对弹簧座2的支反力，N2为双级摩擦式双质量飞轮在二级扭转时次级飞轮4外侧面上的直平面对弹簧座2的支反力，在图26中LQ1为转动中心至弹簧力Q1的力臂，在图27中，α′为弹簧力Q1和弹簧力Q2作用线方向的夹角，Q12为弹簧力Q1和弹簧力Q2的合力，β′为弹簧力Q2和合力Q12的夹角，ψ为弹簧力Q2与全反力FR1作用线方向的夹角，ψ1为弹簧力合力Q12与全反力FR1作用线方向的夹角，ψ2为全反力FR1与全反力FR2作用线方向的夹角，ΔFR1、ΔFR2分别为双级摩擦式双质量飞轮相对现有结构的全反力FR1与全反力FR2的减小量，在图25～图27中，Q1为双级摩擦式双质量飞轮在二级扭转时第二弹簧3对弹簧座2的弹簧力，FR2为双级摩擦式双质量飞轮在二级扭转时次级飞轮4外侧直平面对弹簧座2的全反力，在图25、图26中，LR2为转动中心至全反力FR2的力臂，在图25、图27中，Q2为双级摩擦式双质量飞轮在二级扭转时第一弹簧1对弹簧座2的弹簧力，FR1为双级摩擦式双质量飞轮在二级扭转时初级飞轮10内壁对弹簧座2的全反力。
具体实施例方式 以图20中的转动中心为坐标原点，以X轴为横轴，Y轴为纵轴建立直角坐标系，以图示位置为转动起始位置。
1)
此过程次级飞轮转过空转角θ，双级摩擦式双质量飞轮传递扭矩T＝0(N·m)； 2)
此过程本发明双级摩擦式双质量飞轮工作在第一级，如图22所示。弹簧座2受第二弹簧3弹簧力Q1、第一弹簧1弹簧力Q2及初级飞轮10内壁的摩擦力作用，由力学分析可得出一级传递扭矩T1与飞轮扭转角
的关系。
第二弹簧3弹簧力Q1作用线方程 y＝kMN(x-xM)+yM(1) 式中xM—第二弹簧3端点M横坐标，
yM—第二弹簧3端点M纵坐标，
xN—第二弹簧3端点N横坐标，.
yN—第二弹簧3端点N纵坐标，
kMN—力Q1作用线斜率，
第一弹簧1弹簧力Q2作用线方程 y＝kBD(x-xB)+yB(2) 式中xB—第一弹簧1端点B横坐标，
yB—第一弹簧1端点B纵坐标，
xD—第一弹簧1端点D横坐标，
yD—第一弹簧1端点D纵坐标，
kBD—Q2作用线斜率，
初级飞轮10内壁对弹簧座2的全反力作用线斜率 式中xj—Q1作用线与Q2作用线交点横坐标， yj—Q1作用线与Q2作用线交点纵坐标 f1—弹簧座2与初级飞轮10内壁间的摩擦系数。
第二弹簧3弹簧力
式中k1—第二弹簧3线刚度； L01—第二弹簧3未被压缩时的初始长度。
L1—第二弹簧3在张角改变
时的长度。
由力三角形得 又
式中k2—第一弹簧1线刚度。
L02—第一弹簧1未被压缩时的初始长度。
L2—第一弹簧3在张角改变
时的长度。
第二弹簧3被压缩至允许长度LΦ1时，其最大张角改变值为
将其代入式(4)可求得第二弹簧3弹簧力Q1，联立求解式(5)和式(6)组成的非线性方程组，求得Q1与
的关系，由此可求得第一弹簧1张角相应改变值
则第一级扭转角
传递扭矩
其中
Q1由式(4)计算。
第一级最大扭矩为Q1max由式(4)计算，取
第一级扭转刚度
3)
此过程双级摩擦式双质量飞轮工作在第二级，如图24、25所示。Φ2为弹簧1被压至允许长度时初级飞轮的相对扭转角，即二级扭转角。
第二弹簧3被压缩至允许长度LΦ1，与次级飞轮4一起转动。次级飞轮4通过弹簧座2压缩第一弹簧1，弹簧座2与初级飞轮10内壁及次级飞轮4的外侧面上的直平面均存在摩擦，由力学分析可得出二级传递扭矩T2与飞轮扭转角的关系。
①第一弹簧1弹簧力Q2作用线方程 y＝kBD(x-xB)+yB (9) 式中xB—第一弹簧1端点B横坐标，
yB—第一弹簧1端点B点纵坐标，
xD—第一弹簧1端点D横坐标，
yD—第一弹簧1端点D纵坐标，
kBD—弹簧力Q2作用线BD斜率， 弹簧力
②设次级飞轮4外侧面上的直平面段与弹簧座2的接触点为C，点A为一相邻顶点，LAC＝b，直线AC方程 y＝kAC(x-xA)+yA (12) 式中kAC—直线AC斜率，
xA—A点横坐标，
yA—A点纵坐标，
以A为圆心LAC＝b为半径的圆的方程为(x-xA)2+(y-yA)2＝b2。 (14) ③弹簧座2与次级飞轮4外侧面上的直平面段的支反力N2作用线方程 式中
—支反力N2作用线的斜率，
由式(14)和式(15)可求得接触点C的坐标 xc—C点横坐标，
yC—C点纵坐标，
④弹簧座2与次级飞轮4外侧面上的直平面段的全反力FR2作用线方程 式中
—全反力FR2作用线斜率，
式中f2—弹簧座2与次级飞轮4外侧面上的直平面间的摩擦系数。
⑤弹簧座2与初级飞轮10内壁的全反力FR1作用线方程 式中
—全反力FR1所在直线斜率，
式中f1—弹簧座2与初级飞轮10内壁间的摩擦系数。
xE—E点横坐标， yE—E点纵坐标， E点为弹簧力Q2作用线与全反力FR2作用线的交点，如图25所示。
⑥第二弹簧3对弹簧座2的作用力Q1作用线方程 y＝kQ1(x-xE)+yE (20) 式中kQ1—Q1作用线的斜率，
Q1、Q2、FR1、FR2的平衡关系如图27所示，由力平衡关系式可求出各作用力的大小。
弹簧力Q1＝Q1max＝k1(L01-LΦ1)，方向由式(21)给出的方程给出； 弹簧力Q2大小由式(11)求出，方向由式(10)给出； 全反力FR1作用线的方向由式(19)给出； 全反力FR2作用线的方向由式(17)给出。
由此可求出 夹角合力 夹角 夹角 夹角ψ1＝ψ-β； 夹角 弹簧座2与次级飞轮4间全反力 ⑦传递力矩T2＝3FR2LR2+T1max (23) LR2—旋转中心到全反力FR2作用线的距离， 第二级扭转刚度
双级摩擦式双质量飞轮工作在第二级时，当双质量飞轮转过
角，第一弹簧1张角为
第一弹簧1被压缩的允许长度为LΦ2，双质量飞轮最大扭转角由式
计算，得
实施例1 2.0L小轿车发动机用双级摩擦式双质量飞轮，该双质量飞轮包括第一弹簧1、弹簧座2、第二弹簧3、次级飞轮4、垫圈5、压块6、拨块7、端盖8、垫块9、初级飞轮10、启动齿圈11、套圈12、右环13、左环14、压板15、密封垫17、垫环18、连接板19、销套20、盖板21和环形块22。初级飞轮10的轴向圆通孔内壁上均匀分布有三个圆心角α10均为56°，内半径R10均为100mm的第一环形凸台，三个第一环形凸台的表面中部各有一个圆心角α11为28°，内、外半径R11、R12分别为100mm、116mm的环形槽，三个第一环形凸台内开口均朝初级飞轮10中心的环形通槽的径向截面均由下部的矩形和上部的半圆弧形构成，该矩形长、高分别为17mm、6mm，该半圆弧形的半径为8.5mm；三个压块6一侧面上端的第一环形平台内、外半径和厚度分别为110mm、115.5mm和11mm，三个压块6的环形平台下方中部的第二环形凸台的圆心角α6均为16°，内、外半径R61、R62分别为107.5mm、110mm，每一个第二环形凸台的上表面为与环形通槽上部半径相同的圆弧形表面，三个压块6上的第二环形凸台下方及第二环形凸台两侧外的压块上的第二环形平台的厚度均为5.6mm，每一压块6的第二环形平台两端端面到该压块6上的第二环形凸台端面之间的压块上各有一径向截面半径8.5mm为圆弧形的对称环槽；与初级飞轮10轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台分别相对的次级飞轮4一柱体端外侧面上的第一圆弧形外侧面圆心角α3均为47°，半径R1均为94mm，该柱体端每两个第一圆弧形外侧面之间的外侧面依次为圆心角α1为19°的第一直平面，第一直平面一端和一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮4圆心之间的连线与第一直平面的夹角γ为70°，圆心角α2为35°和半径R3为88mm的第二圆弧形外侧面，圆心角α1为19°的第二直平面，第二直平面一端和另一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮4圆心之间的连线与第二直平面的夹角γ为70°。三组弹簧与弹簧座中每组弹簧与弹簧座中的每个第二弹簧3的簧丝直径为2.0mm，螺距为4.5mm，有效圈数7圈，中径13mm，剪切弹性模量为80000MPa，每组弹簧与弹簧座中的第一弹簧1的簧丝直径为3.0mm，螺距为5.5mm，有效圈数13圈，中径为14mm，剪切弹性模量为80000MPa，第一弹簧1与每个第二弹簧3的刚度之比为2.18；位于初级飞轮10轴向圆通孔内壁与次级飞轮4一柱体端外侧面之间的三组弹簧与弹簧座的分布半径R2为102mm；每组弹簧与弹簧座中的每个弹簧座2另一端的柱形凸台为圆柱形凸台，该凸台的直径、长分别为10mm、7mm；三个丁字形拨块7中的每一拨块7上部为长方体，该长方体的长、宽和高分别为36mm、8mm、12mm，每一拨块7上部上表面两端为倾角13°的对称斜面，每一拨块7下部为长、宽和高分别为17.5mm、5.5mm、8.5mm的长方体，次级飞轮4一柱体端外侧面中的三个第一圆弧形外侧面上装拨块7的槽为长方形槽，该槽的长、宽、高分别为18mm、6mm、8mm；盖板21盘体的内、外直径、厚度分别为229mm、245mm、9.0mm，该盘体外侧面上均匀分布有与盘体为一体且圆心角均为60°、外直径均为264.5mm、厚度均为7.5mm的三个环形凸台，在每个环形凸台与盘体的相交线上各有两个对称的螺纹通孔，在其中一个环形凸台与盘体的相交线与纵轴的相交处有定位通孔，盘体与盘体外侧面上的三个环形凸台的一端面为平面，与初级飞轮10的一端端面上相对的盖板21盘体的另一端面上有内、外直径、高度分别为174mm、229mm、0.6mm的圆环形阶梯平台；盖板21盘底直径、厚度分别为149mm、6.5mm，盖板21盘底的轴向有一与端盖8一端配合且直径为37.5mm的圆通孔，盖板21盘底直径为70mm的圆周上均匀分布有六个直径均为13mm的圆通孔，该圆周与纵轴的相交处有2个直径均为6.5mm的圆通孔，压板15的内、外直径、底厚和长度分别为265mm、268mm、1.5mm、10mm，压板15轴向有一直径为200mm的圆通孔，压板15、盖板21和初级飞轮10通过螺栓固定连接，套圈12的外直径288.5mm，套圈12轴向有一直径为240mm的圆通孔，初级飞轮10的另一端与套圈12一端端面上直径为260mm的圆孔过渡配合，次级飞轮4的另一端位于套圈12另一端直径为275mm的圆孔内。
表1—1 发动机参数 专利实施各参数如下 表1—2 扭矩参数
表1-3 系统固有频率及共振转速 实施例2 2.3L—2.4L小轿车发动机用双级摩擦式双质量飞轮，该双质量飞轮包括第一弹簧1、弹簧座2、第二弹簧3、次级飞轮4、垫圈5、压块6、拨块7、端盖8、垫块9、初级飞轮10、启动齿圈11、套圈12、右环13、左环14、压板15、密封垫17、垫环18、连接板19、销套20、盖板21和环形块22。初级飞轮10的轴向圆通孔内壁上均匀分布有三个圆心角α10均为56°，内半径R10均为100mm的第一环形凸台，三个第一环形凸台的表面中部各有一个圆心角α11为28°，内、外半径R11、R12分别为100mm、116mm的环形槽，三个第一环形凸台内开口均朝初级飞轮10中心的环形通槽的径向截面均由下部的矩形和上部的半圆弧形构成，该矩形长、高分别为18mm、6mm，该半圆弧形的半径为9mm；三个压块6一侧面上端的第一环形平台内、外半径和厚度分别为110mm、115.5mm和11mm，三个压块6的环形平台下方中部的第二环形凸台的圆心角α6均为16°，内、外半径R61、R62分别为107.5mm、110mm，每一个第二环形凸台的上表面为与环形通槽上部半径相同的圆弧形表面，三个压块6上的第二环形凸台下方及第二环形凸台两侧外的压块上的第二环形平台的厚度均为5.6mm，每一压块6的第二环形平台两端端面到该压块6上的第二环形凸台端面之间的压块上各有一径向截面半径9mm为圆弧形的对称环槽；与初级飞轮10轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台分别相对的次级飞轮4一柱体端外侧面上的第一圆弧形外侧面圆心角α3均为47°，半径R1均为94mm，该柱体端每两个第一圆弧形外侧面之间的外侧面依次为圆心角α1为19°的第一直平面，第一直平面一端和一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮4圆心之间的连线与第一直平面的夹角γ为70°，圆心角α2为35°和半径R3为88mm的第二圆弧形外侧面，圆心角α1为19°的第二直平面，第二直平面一端和另一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮4圆心之间的连线与第二直平面的夹角γ为70°。三组弹簧与弹簧座中每组弹簧与弹簧座中的每个第二弹簧3的簧丝直径为2.3mm，螺距为4.5mm，有效圈数7圈，中径14mm，剪切弹性模量为80000MPa，每组弹簧与弹簧座中的第一弹簧1的簧丝直径为3.2mm，螺距为5.5mm，有效圈数13圈，中径为14.4mm，剪切弹性模量为80000MPa，第一弹簧1与每个第二弹簧3的刚度之比为1.85；位于初级飞轮10轴向圆通孔内壁与次级飞轮4一柱体端外侧面之间的三组弹簧与弹簧座的分布半径R2为102mm；每组弹簧与弹簧座中的每个弹簧座2另一端的柱形凸台为圆柱形凸台，该凸台的直径、长分别为10mm、7mm；三个丁字形拨块7中的每一拨块7上部为长方体，该长方体的长、宽和高分别为36mm、8mm、12mm，每一拨块7上部上表面两端为倾角13°的对称斜面，每一拨块7下部为长、宽和高分别为17.5mm、5.5mm、8.5mm的长方体，次级飞轮4一柱体端外侧面中的三个第一圆弧形外侧面上装拨块7的槽为长方形槽，该槽的长、宽、高分别为18mm、6mm、8mm；盖板21盘体的内、外直径、厚度分别为229mm、245mm、9.0mm，该盘体外侧面上均匀分布有与盘体为一体且圆心角均为60°、外直径均为264.5mm、厚度均为7.5mm的三个环形凸台，在每个环形凸台与盘体的相交线上各有两个对称的螺纹通孔，在其中一个环形凸台与盘体的相交线与纵轴的相交处有定位通孔，盘体与盘体外侧面上的三个环形凸台的一端面为平面，与初级飞轮10的一端端面上相对的盖板21盘体的另一端面上有内、外直径、高度分别为174mm、229mm、0.6mm的圆环形阶梯平台；盖板21盘底直径、厚度分别为149mm、6.5mm，盖板21盘底的轴向有一与端盖8一端配合且直径为37.5mm的圆通孔，盖板21盘底直径为70mm的圆周上均匀分布有六个直径均为13mm的圆通孔，该圆周与纵轴的相交处有2个直径均为6.5mm的圆通孔，压板15的内、外直径、底厚和长度分别为265mm、268mm、1.5mm、10mm，压板15轴向有一直径为200mm的圆通孔，压板15、盖板21和初级飞轮10通过螺栓固定连接，套圈12的外直径288.5mm，套圈12轴向有一直径为240mm的圆通孔，初级飞轮10的另一端与套圈12一端端面上直径为260mm的圆孔过渡配合，次级飞轮4的另一端位于套圈12另一端直径为275mm的圆孔内。
发动机参数如下 表2—1 发动机参数 专利实施各参数如下 表2—2 扭矩参数
表2-3 系统固有频率及共振转速
权利要求
1.一种双级摩擦式双质量飞轮，包括第一弹簧(1)、弹簧座(2)、第二弹簧(3)、次级飞轮(4)、垫圈(5)、端盖(8)、垫块(9)、初级飞轮(10)、启动齿圈(11)、右环(13)、左环(14)、垫环(18)、连接板(19)、销套(20)和环形块(22)，其特征在于所述初级飞轮(10)的轴向圆通孔内壁上均匀分布有三个圆心角均为α10，内半径均为R10的第一环形凸台，三个第一环形凸台的表面中部各有一个环形槽，每一个环形槽的圆心角为α11，内、外半径均分别为R11、R12，三个第一环形凸台内各有一个开口均朝初级飞轮(10)中心的环形通槽，三个第一环形凸台内的环形通槽分别与对应的三个环形凸台的表面中部的环形槽相通，三个相同的压块(6)分别装入三个环形凸台的表面中部的环形槽内，使三个压块(6)一侧面上端的第一环形平台各与三个环形槽上端配合，三个压块(6)的第一环形平台下方中部的第二环形凸台分别位于三个第一环形凸台内的环形通槽槽底上，三个第二环形凸台的圆心角均α6，内、外半径分别为R61、R62，三个压块(6)上的第二环形凸台下方及第二环形凸台两侧外的压块上的第二环形平台分别与初级飞轮(10)的轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台内的环形通槽的一槽腰相对，每一压块(4)的第二环形平台两端端面到该压块(6)上的第二环形凸台端面之间压块上各有一径向截面为圆弧形的对称环槽；所述次级飞轮(4)一柱体端位于初级飞轮(10)轴向圆通孔内，与初级飞轮(10)轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台分别相对的次级飞轮(4)一柱体端外侧面为第一圆弧形外侧面，第一圆弧形外侧面圆心角均为α3、半径均为R1，该柱体端每两个第一圆弧形外侧面之间的外侧面依次为圆心角为α1的第一直平面，第一直平面一端和一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮(4)圆心之间的连线与第一直平面的夹角为γ，圆心角为α2和半径为R3的第二圆弧形外侧面，圆心角为α1的第二直平面，第二直平面一端和另一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮(4)圆心之间的连线与第二直平面的夹角为γ，第一直平面另一端和第二直平面另一端与第二圆弧形外侧面两端相交处分别光滑连接；三组相同的弹簧与弹簧座既分别位于初级飞轮(10)的轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台内每两个相邻的环形通槽之间，也位于初级飞轮(10)轴向圆通孔内壁与次级飞轮(4)一柱体端外侧面之间；每组弹簧与弹簧座包括两个相同的第二弹簧(3)、两个相同的弹簧座(2)和一个第一弹簧(1)，第一弹簧(1)的两端分别位于两个弹簧座(2)一端的盲孔内，两个第二弹簧(3)的一端分别套在两个弹簧座(2)的另一端的柱形凸台上，第一弹簧(1)与第二弹簧(3)的刚度之比为1.8～2.2；三个丁字形拨块(7)的上部分别位于三个第一环形凸台的环形通槽内的每相邻两组弹簧与弹簧座的第二弹簧(3)之间，三个丁字形拨块(7)的下部分别相对地装入次级飞轮(4)一柱体端外侧面的第一圆弧形外侧面上的槽内；盖板(21)为圆盘形，其盘体外侧面上均匀分布有环形凸台，盖板(21)的盘体密封地位于初级飞轮(10)的一端端面上，且盖板(21)的盘体外侧面上的环形凸台嵌入初级飞轮(10)一端表面的环形槽内，盖板(21)的轴向有一与端盖(8)一端配合的圆通孔，盖板(21)的盘底位于次级飞轮(4)一端端面上的孔内，盖板(21)的盘体位于筒形压板(15)内，压板(15)的轴向有一圆通孔，压板(15)、盖板(21)和初级飞轮(10)固定连接，盖板(21)、连接板(19)、端盖(8)与垫块(9)固定连接，盖板(21)、连接板(19)、端盖(8)与垫块(9)的同一圆周上均匀分布有圆通孔，圆柱形套圈(12)的轴向有圆通孔，初级飞轮(10)的另一端与套圈(12)一端端面上的圆孔过渡配合，该圆孔的孔底压紧左环(14)与右环(13)，次级飞轮(4)的另一端位于套圈(12)另一端的圆孔内。
2.根据权利要求1所述的双级摩擦式双质量飞轮，其特征在于2.0L小轿车发动机用双级摩擦式双质量飞轮中的初级飞轮(10)的轴向圆通孔内壁上均匀分布有三个圆心角α10均为56°，内半径R10均为100mm的第一环形凸台，三个第一环形凸台的表面中部各有一个圆心角α11为28°，内、外半径R11、R12分别为100mm、116mm的环形槽，三个第一环形凸台内开口均朝初级飞轮(10)中心的环形通槽的径向截面均由下部的矩形和上部的半圆弧形构成，该矩形长、高分别为17mm、6mm，该半圆弧形的半径为8.5mm；三个压块(6)一侧面上端的第一环形平台内、外半径和厚度分别为110mm、115.5mm和11mm，三个压块(6)的环形平台下方中部的第二环形凸台的圆心角α6均为16°，内、外半径R61、R62分别为107.5mm、110mm，每一个第二环形凸台的上表面为与环形通槽上部半径相同的圆弧形表面，三个压块(6)上的第二环形凸台下方及第二环形凸台两侧外的压块上的第二环形平台的厚度均为5.6mm，每一压块(6)的第二环形平台两端端面到该压块(6)上的第二环形凸台端面之间的压块上各有一径向截面半径8.5mm为圆弧形的对称环槽；与初级飞轮(10)轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台分别相对的次级飞轮(4)一柱体端外侧面上的第一圆弧形外侧面圆心角α3均为47°，半径R1均为94mm，该柱体端每两个第一圆弧形外侧面之间的外侧面依次为圆心角α1为19°的第一直平面，第一直平面一端和一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮(4)圆心之间的连线与第一直平面的夹角γ为70°，圆心角α2为35°和半径R3为88mm的第二圆弧形外侧面，圆心角α1为19°的第二直平面，第二直平面一端和另一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮(4)圆心之间的连线与第二直平面的夹角γ为70°；三组弹簧与弹簧座中每组弹簧与弹簧座中的每个第二弹簧(3)的簧丝直径为2.0mm，螺距为4.5mm，有效圈数7圈，中径13mm，剪切弹性模量为80000MPa，每组弹簧与弹簧座中的第一弹簧(1)的簧丝直径为3.0mm，螺距为5.5mm，有效圈数13圈，中径14mm，剪切弹性模量为80000MPa，第一弹簧(1)与每个第二弹簧(3)的刚度之比为2.18；位于初级飞轮(10)轴向圆通孔内壁与次级飞轮(4)一柱体端外侧面之间的三组弹簧与弹簧座的分布半径R2为102mm；每组弹簧与弹簧座中的每个弹簧座(2)另一端的柱形凸台为圆柱形凸台，该凸台的直径、长分别为10mm、7mm；三个丁字形拨块(7)中的每一拨块(7)上部为长方体，该长方体的长、宽和高分别为36mm、8mm、12mm，每一拨块(7)上部上表面两端为倾角13°的对称斜面，每一拨块(7)下部为长、宽和高分别为17.5mm、5.5mm、8.5mm的长方体，次级飞轮(4)一柱体端外侧面中的三个第一圆弧形外侧面上装拨块(6)的槽为长方形槽，该槽的长、宽、高分别为18mm、6mm、8mm；盖板(21)盘体的内、外直径、厚度分别为229mm、245mm、9.0mm，该盘体外侧面上均匀分布有与盘体为一体且圆心角均为60°、外直径均为264.5mm、厚度均为7.5mm的三个环形凸台，在每个环形凸台与盘体的相交线上各有两个对称的螺纹通孔，在其中一个环形凸台与盘体的相交线与纵轴的相交处有定位通孔，盘体与盘体外侧面上的三个环形凸台的一端面为平面，与初级飞轮(10)的一端端面上相对的盖板(21)盘体的另一端面上有内、外直径、高度分别为174mm、229mm、0.6mm的圆环形阶梯平台；盖板(21)盘底直径、厚度分别为149mm、6.5mm，盖板(21)盘底的轴向有一与端盖(8)一端配合且直径为37.5mm的圆通孔，盖板(21)盘底直径为70mm的圆周上均匀分布有六个直径均为13mm的圆通孔，该圆周与纵轴的相交处有2个直径均为6.5mm的圆通孔，压板15的内、外直径、底厚和长度分别为265mm、268mm、1.5mm、10mm，压板(15)轴向有一直径为200mm的圆通孔，压板(15)、盖板(21)和初级飞轮(10)通过螺栓固定连接，套圈(12)的外直径288.5mm，套圈(12)轴向有一直径为240mm的圆通孔，初级飞轮(10)的另一端与套圈(12)一端端面上直径为260mm的圆孔过渡配合，次级飞轮(4)的另一端位于套圈(12)另一端直径为275mm的圆孔内。
3.根据权利要求1所述的双级摩擦式双质量飞轮，其特征在于2.3L—2.4L小轿车发动机用双级摩擦式双质量飞轮中的初级飞轮(10)的轴向圆通孔内壁上均匀分布有三个圆心角α10均为56°，内半径R10均为100mm的第一环形凸台，三个第一环形凸台的表面中部各有一个圆心角α11为28°，内、外半径R11、R12分别为100mm、116mm的环形槽，三个第一环形凸台内开口均朝初级飞轮(10)中心的环形通槽的径向截面均由下部的矩形和上部的半圆弧形构成，该矩形长、高分别为18mm、6mm，该半圆弧形的半径为9mm；三个压块(6)一侧面上端的第一环形平台内、外半径和厚度分别为110mm、115.5mm和11mm，三个压块(6)的环形平台下方中部的第二环形凸台的圆心角α6均为16°，内、外半径R61、R62分别为107.5mm、110mm，每一个第二环形凸台的上表面为与环形通槽上部半径相同的圆弧形表面，三个压块(6)上的第二环形凸台下方及第二环形凸台两侧外的压块上的第二环形平台的厚度均为5.6mm，每一压块(6)的第二环形平台两端端面到该压块(6)上的第二环形凸台端面之间的压块上各有一径向截面半径9mm为圆弧形的对称环槽；与初级飞轮(10)轴向圆通孔内壁上的三个第一环形凸台分别相对的次级飞轮(4)一柱体端外侧面上的第一圆弧形外侧面圆心角α3均为47°，半径R1均为94mm，该柱体端每两个第一圆弧形外侧面之间的外侧面依次为圆心角α1为19°的第一直平面，第一直平面一端和一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮(4)圆心之间的连线与第一直平面的夹角γ为70°，圆心角α2为35°和半径R3为88mm的第二圆弧形外侧面，圆心角α1为19°的第二直平面，第二直平面一端和另一个第一圆弧形外侧面一端相交处与次级飞轮(4)圆心之间的连线与第二直平面的夹角γ为70°；三组弹簧与弹簧座中每组弹簧与弹簧座中的每个第二弹簧(3)的簧丝直径为2.3mm，螺距为4.5mm，有效圈数7圈，中径14mm，剪切弹性模量为80000MPa，每组弹簧与弹簧座中的第一弹簧(1)的簧丝直径为3.2mm，螺距为5.5mm，有效圈数13圈，中径14.4mm，剪切弹性模量为80000MPa，第一弹簧(1)与每个第二弹簧(3)的刚度之比为1.85；位于初级飞轮(10)轴向圆通孔内壁与次级飞轮(4)一柱体端外侧面之间的三组弹簧与弹簧座的分布半径R2为102mm；每组弹簧与弹簧座中的每个弹簧座(2)另一端的柱形凸台为圆柱形凸台，该凸台的直径、长度分别为10mm、7mm；三个丁字形拨块(7)中的每一拨块(7)上部为长方体，该长方体的长、宽和高分别为36mm、8mm、12mm，每一拨块(7)上部上表面两端为倾角13°的对称斜面，每一拨块(7)下部为长、宽和高分别为17.5mm、5.5mm、8.5mm的长方体，次级飞轮(4)一柱体端外侧面中的三个第一圆弧形外侧面上装拨块(6)的槽为长方形槽，该槽的长、宽、高分别为18mm、6mm、8mm；盖板(21)盘体的内、外直径、厚度分别为229mm、245mm、9.0mm，该盘体外侧面上均匀分布有与盘体为一体且圆心角均为60°、外直径均为264.5mm、厚度均为7.5mm的三个环形凸台，在每个环形凸台与盘体的相交线上各有两个对称的螺纹通孔，在其中一个环形凸台与盘体的相交线与纵轴的相交处有定位通孔，盘体与盘体外侧面上的三个环形凸台的一端面为平面，与初级飞轮(10)的一端端面上相对的盖板(21)盘体的另一端面上有内、外直径、高度分别为174mm、229mm、0.6mm的圆环形阶梯平台；盖板(21)盘底直径、厚度分别为149mm、6.5mm，盖板(21)盘底的轴向有一与端盖(8)一端配合且直径为37.5mm的圆通孔，盖板(21)盘底直径为70mm的圆周上均匀分布有六个直径均为13mm的圆通孔，该圆周与纵轴的相交处有2个直径均为6.5mm的圆通孔，压板(15)的内、外直径、底厚和长度分别为265mm、268mm、1.5mm、10mm，压板(15)轴向有一直径为200mm的圆通孔，压板(15)、盖板(21)和初级飞轮(10)通过螺栓固定连接，套圈(12)的外直径288.5mm，套圈(12)轴向有一直径为240mm的圆通孔，初级飞轮(10)的另一端与套圈(12)一端端面上直径为260mm的圆孔过渡配合，次级飞轮(4)的另一端位于套圈(12)另一端直径为275mm的圆孔内。
全文摘要
一种小轿车发动机与离合器变速箱之间的双级摩擦式双质量飞轮，包括第一弹簧、弹簧座、第二弹簧、次级飞轮、垫圈、端盖、垫块、初级飞轮、启动齿圈、右环、左环、垫环、连接板、销套和环形块。本发明提出了一种能实现二级变刚度传动的双质量飞轮，目的是克服单级周向短弹簧双质量飞轮扭转角较小、不能实现变刚度传动的缺点。本发明增大了双质量飞轮的扭转角；实现了二级变刚度传动；使得传动系的一阶固有频率大大低于发动机怠速的激振频率和二阶固有频率高于发动机最高转速的激振频率，避免了共振；弹簧座与初级飞轮和次级飞轮间的摩擦作用，使得扭转角增大和减小时，产生不同的扭矩特性；降低了对弹簧座的正压力，提高了弹簧座的使用寿命。
文档编号F16F15/134GK101446328SQ200810237259
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者刘世勇, 宋立权, 罗书明, 赵孝峰, 田宏艳 申请人:重庆光大产业有限公司, 重庆大学