改进的双质量飞轮的制作方法_2

文档序号:8303238阅读:来源:国知局
机E的最大设计扭矩的140%或低于140%,这由较大敞开节流条件来指明。甚至更优选地,加载去親弹簧单元5的最大扭矩设置成IC发动机E的最大设计扭矩的115%或低于115%。另外,能加载压缩弹簧4的全部最大扭矩高于加载去耦弹簧单元5的最大扭矩。优选地,加载压缩弹簧4的最大扭矩甚至是IC发动机E的最大扭矩的1.5至4倍。
[0028]在图3中示出的本发明的进一步实施例中,上面描述的飞轮I的结构被修改,压缩弹簧4被设置成基于副飞轮质量3关于弹簧加载器6的角位移提供变化的刚度。在优选实施例中,第一和第二组压缩弹簧4a和4b并联设置并且具有不同的弹簧刚度系数。具体地,转换为扭转刚度的弹簧组4a的弹簧刚度系数高于弹簧组4b的转换为扭转刚度的弹簧刚度系数。获得这种效果的优选方法是将弹簧组4b提供为一系列压缩弹簧4b’和4b”,它们中的每个具有不同的线性弹簧刚度系数,从而总扭转刚度低于弹簧组4a扭转刚度。
[0029]另外,设置周向间隔G3以加载压缩弹簧组4a并且设置周向间隔Gl以加载压缩弹簧组4b。优选地,间隔Gl被配置成在低于关闭间隔G3所需扭矩的扭矩下被关闭。另外,止动部20、21被配置成至少间隔Gl在低于所需扭矩的扭矩下被关闭,从而止动部20邻接止动部21。
[0030]仅作为解释性实施例,弹簧组4b包括两个轴向对称系列的弹簧,分别具有20牛/毫米和60牛/毫米的线性刚度,每组被间隔G2间隔开并且在安装后提供大约3牛米广的扭转刚度。
[0031]另外,弹簧组4a包括由间隔G3成角度地间隔开的两个轴向对称弹簧并且各具有220牛/米的线性刚度,这意味着在安装和与弹簧组4b结合后,即当间隔G2和G3被关闭后,大约80牛米/°的扭转刚度。
[0032]另外,根据两个实施例的飞轮可以包括与弹性构件5并联的另外的阻尼设备T3。由阻尼设备T3施加的阻尼扭矩低于由阻尼单元Tl和T2施加的扭矩。优选地,阻尼设备T3的阻尼扭矩在1-5牛米的范围内,阻尼单元T2的阻尼扭矩大于30牛米。
[0033]在使用中,当发动机E从中-低范围加速到较高速度范围,弹性构件5的螺旋弹簧隔绝了曲轴的角波动,因为其具有相对低的扭转刚度并且对于低于50°的角度止动部20、21并不邻接。在这种条件下,阻尼设备Tl、T2并不起作用或对有限范围起作用,从而提高了隔绝。这意味着,当止动部20、21并不邻接时阻尼设备T1、T2施加了摩擦扭矩,从而弹簧加载器6被角度地固定或者关于副飞轮质量3具有有限的动力特性。
[0034]驱动系还可能遭遇扭转共振条件,即在发动机E启动或在负载变化期间。负载变化通常在高速时,由于下面的组合而发生:IC发动机几乎空转,由于高速所以驱动系的惯性力很高并且趋于克服主飞轮质量2,飞轮上的扭矩为负(当主质量2驱动副质量3时是正扭矩),并且用户重下压加速踏板,从而飞轮上的扭矩切换到正和较高值。在这种条件下,驱动系由于齿轮的后冲而振动以及驱动系通过从负到正扭矩的突然切换所产生的扭矩冲击而被激励。
[0035]当扭转共振发生时,该扭矩可以达到非常高的值、甚至比发动机E的最大扭矩更高,并且压缩弹簧4和阻尼设备Tl、T2开始起作用,因为止动部20、21邻接:较高的扭矩通过止动部20、21被传递至压缩弹簧4并且扭转振动通过阻尼设备Tl、T2被抑制。另外,压缩弹簧4具有扭转刚度,以最小角位移来抵抗发生在上述起作用条件下的高扭矩峰值。
[0036]当压缩弹簧的扭转刚度是可变的时,弹簧组4b的初始较低刚度,甚至比螺旋弹簧的刚度更低,旨在将扭矩从弹性构件5传送至具有较高刚度的弹簧组4a并且避免重冲击。为此,间隔G2可以在比所需的扭矩更低的扭矩下关闭,从而止动部20邻接止动部21。
[0037]根据本发明的双质量飞轮的优点如下。
[0038]根据本发明的飞轮在低于预定转矩界限作为隔绝器起作用,并且在高于这样的界限作为阻尼器起作用,在该驱动系的整个工作范围显示了很好的性能。具体地,能够通过调整止动部20、21、间隔G2、G3以及弹性构件5和压缩弹簧4的刚度来优化每个阶段的设计。
[0039]具体地,止动部20、21限制施加于隔绝弹簧构件5的最大扭矩,从而在正扭矩存在或增加的IC发动机E的正常运行期间能够就隔绝功能优化该去耦弹簧构件5。的确,隔绝弹簧单元5具有与压缩弹簧4的弹簧刚度系数相比更低的弹簧刚度系数,并且能够储存相应于IC发动机C的最大转矩加上最小安全系数的最大弹性能量。以该方式,限制了存储的弹性能量,以便减小与在载荷变化后发生共振或振动特征相关联的振动幅度和能量。
[0040]为了减小振动条件下引入的能量,飞轮I还能提供有效的阻尼作用。阻尼设备Tl、T2的作用能被调整为在载荷变化后抑制扭转振动,当弹簧加载器6和副飞轮质量3相对旋转时该阻尼设备T1、T2的作用总是存在。此外,施加于飞轮I的转矩比IC发动机E的最大转矩更高,因为IC发动机E处于最大功率,并且此外,惯性趋于使驱动系过载,从而鉴于较高弹簧刚度系数和来自阻尼设备Tl、Τ2的阻尼作用的结合,压缩弹簧4有效地减小了振动幅度。
[0041]此外,压缩弹簧4能设计成优化过扭矩(overtorque)条件,即,启动IC发动机E或者负载变化,从而较高的弹簧刚度系数和由阻尼设备Tl、T2的预定阻尼水平能降低振动幅度和减小扭转振动在驱动系上的负面冲击。由于驱动系的惯性或在IC发动机E的曲轴扭转共振期间,作用在飞轮I上的扭矩可以高于IC发动机E的最大扭矩。
[0042]当双质量飞轮设有串联的两个弹性阶段时,连接至主飞轮质量的一个具有低于连接至该副飞轮质量的弹性阶段的最大一个的总扭转弹簧刚度系数,提高了隔绝性能,以避免较大扭转波动沿着驱动系被传送至曲轴下游、即变速箱。尤其是,不将这种较大扭转传送至压缩弹簧4提高了压缩弹簧4的功效和工作寿命。
[0043]另外,阻尼设备Tl、T2被设计成实质上独立于旋转速度,即,附加于由于离心加速度压缩弹簧4在相应壳体盒上的摩擦,从而较低的(即来自阻尼设备T2的阻尼)与扭转弹性构件5结合来作用,以优化该隔绝功能。具体地,较低弹簧刚度系数与作用在弹性构件5上的较低阻尼结合是重要的,以实现良好的隔绝功能,例如当该IC发动机以恒定速度运转或加速时。较低的阻尼水平必须在整个可能的最大旋转速度范围被维持,从而阻尼单元T2几乎独立于旋转速度。具体地,在启动IC发动机E时,旋转速度非常低,从而压缩弹簧4不被离心加速度很大地影响,并且相对性能实质上没有被压缩弹簧4在相对壳体盒上的径向摩擦影响。另外,在较高转速发生的载荷变化以及阻尼单元Tl的作用基本上对旋转速度不敏感的事实确保了在整个IC发动机E的其作用范围的优化阻尼性能。
[0044]另外,通过适当地设计阻尼单元Tl的间隔G2,而阻尼单元Tl的间隔G2(如果存在的话)有助于扭转波动的预定水平,这能被优化以仅在共振和负载变化的条件下有效地抑制振动,从而在其他条件下普遍有弹簧构件5的隔绝功能。具体地,在共振或负载变化时,需要优选独立于旋转速度、结合有较高弹簧刚度系数的阻尼。重要的是,注意与施加于压缩弹簧4视为离心加速度相关联的摩擦转矩总是低于对于IC发动机E的整个速度工作范围的至少阻尼单元Tl的阻尼水平。与施加于压缩弹簧4的离心加速度相关联的摩擦转矩可以通过飞轮I的数字模拟来计算。
[0045]另外,通过适当地调整间隔G1,能够降低与压缩弹簧4结合的弹簧构件5的总弹簧刚度系数,从而获得了飞轮的较低第一固有频率。以该方
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