可变惯性飞轮的制作方法
【专利说明】
[oow] 相关申请
[0002] 本申请要求保护在2013年3月12日提交的美国临时申请No. 61/777, 281的权益， 该临时申请W全文引用的方式并入到本文中。
技术领域
[0003] 本发明设及内燃机，并且更具体而言，设及用于内燃机的可变惯性飞轮。
【背景技术】
[0004] 由于内燃机技术的近来的改进，存在减小车辆中所用的内燃机大小的趋势。运种 改进也导致更高效的车辆，同时维持类似的性能特征和消费者喜爱的车辆形状因素。 阳〇化]用于内燃机的一种常见的改进是添加增压器或满轮增压器。通常，添加增压器或 满轮增压器用来提高在排量和发动机缸数量上减少的发动机的性能。运种改进通常导致发 动机增加的扭矩势能，允许在车辆变速器中使用更长齿轮比。在变速器中更长的齿轮比允 许车辆减速。发动机减速是W较低操作速度来操作发动机的行为。运种改进通常导致改进 的燃料经济性，与常规发动机相比接近其最高效率水平操作持续更长时间和减少的发动机 排放。
[0006] 然而，在某些设计中，发动机减速可能导致在发动机低操作速度，扭矩波动不合需 要地增加。例如，当发动机W低怠速操作时，显著增加的扭矩波动可能出现在发动机输出， 扭矩波动是熟知的发动机动态，其由于内燃机操作循环的每个动力冲程期间扭矩并不恒定 地但周期性地递送而造成。图1是示出发动机四冲程循环期间发动机的扭矩输出的曲线 图。在四冲程循环中，对于发动机的每个缸而言，曲轴每两转发生一次扭矩波动。因此，四 缸发动机将在每次曲轴转动时具有两次扭矩波动，而=缸发动机将在每两次曲轴转动时具 有=次波动。
[0007] 扭矩波动的振幅也随着发动机的操作速度和施加到发动机的负荷而变化。扭矩波 动的相位随着操作速度和施加到发动机的负荷而变化。扭矩波动可能造成发动机附近的车 辆部件的许多问题，诸如，但不限于：部件上增加的应力、部件增加的磨损和部件向剧烈震 动暴露。运些问题可能会损坏车辆的动力系并且导致车辆较差的可驾驶性。为了减轻运 些问题的影响、使发动机平稳操作并且改进发动机的总性能，可W使用发动机平衡方法来 补偿扭矩波动。许多已知的方案可用于多缸配置W减小或排除扭矩波动所造成的应力和振 动。
[0008] 扭矩波动补偿器装置是本领域中熟知的，已知的装置具有许多缺点。在许多常规 装置中，使用至少一个飞轮来补偿扭矩波动。图2示出了常规的基于飞轮的阻尼系统。在 其它应用中，可W使用双质量飞轮系统。飞轮的惯性阻尼曲轴的旋转移动，运便于W基本上 恒定速度运行的发动机操作。飞轮也可W组合其它阻尼器和吸收器使用。
[0009] 然而，飞轮重量可能变成运种扭矩波动补偿装置中的因素。较轻飞轮更快加速但 也更快地失去速度，而与较轻飞轮相比，较重飞轮更好地保持速度，但较重飞轮更难减速。 然而，较重飞轮提供更平稳的动力递送，但使得相关联的发动机响应性较差，并且减弱了精 确地控制发动机的操作速度的能力。
[0010] 主要扭矩波动W二阶发生。具有内部凸轮轮廓的双质量离屯、摆是已知的装置，其 生成相反的二阶扭矩波动来抵消二阶主要扭矩波动。运些装置和其局限性在下文中进一步 描述。
[0011] 在本领域中已知双质量离屯、摆装置。已知双质量离屯、摆装置的一部分的旋转质量 生成离屯、力。离屯、力导致生成扭矩，生成的扭矩向发动机输出轴施加从而抵消发动机生成 的扭矩波动。凸轮表面通常是非圆形轮廓，当滚轮遵循凸轮表面的形状从发动机输出轴在 径向向内和向外移动时，凸轮表面在发动机输出轴上生成可变扭矩。
[0012] 除了运种装置增加的重量之外，已知可变惯性和阻尼系统的根本问题在于缺少适 应性。运种装置被设计用于最糟糕的操作情况并且必须具有足够的质量来阻尼较低操作速 度的振动。因此，已知的装置通常被设计成用于较高操作速度并且具有抑制车辆性能和降 低发动机反应性的倾向性。
[0013] 补偿扭矩波动振幅的已知可变惯性和阻尼系统并未补偿发动机生成的扭矩波动 的变化的相位。扭矩波动的相位也基于发动机的旋转速度和向发动机施加的负荷而变化。
[0014] 有利地开发一种可变惯性飞轮，其能动态地适应扭矩波动的振幅和相位同时最小 化对内燃机操作的干设。
【发明内容】
[0015] 令人吃惊地发现，本发明目前提供一种可变惯性飞轮，其能动态地适应扭矩波动 的振幅和相位同时最小化对内燃机操作的干设。
[0016] 在一实施例中，本发明设及一种用于内燃机的可变惯性飞轮。可变惯性飞轮包括 至少两个转动接头组件、滚轮引导件和第一促动器。至少两个转动接头组件与内燃机的输 出成驱动接合。转动接头组件中每一个包括：构件组件，其与内燃机的输出成驱动接合并且 从内燃机的输出在径向向外延伸；W及，滚轮，其可旋转地联接到构件组件。滚轮引导件绕 转动接头组件安置。滚轮引导件的内表面与转动接头组件的滚轮中的每一个成滚动接触。 第一促动器与滚轮引导件和转动接头组件之一接合。第一促动器向滚轮引导件和转动接头 组件之一施加力从而使滚轮引导件和转动接头组件之一沿着内燃机的输出限定的轴线移 动。
[0017] 在另一实施例中，本发明设及一种用于内燃机的可变惯性飞轮。可变惯性飞轮包 括至少两个转动接头组件、滚轮引导件和第一促动器。至少两个转动接头组件与内燃机的 输出成驱动接合。转动接头组件中每一个包括：联接到内燃机的输出的第一构件；枢转地 联接到第一构件的第二构件；W及旋转地联接到第二构件的滚轮。滚轮引导件绕转动接头 组件安置。滚轮引导件具有基本上中空圆锥形状。滚轮引导件的内表面限定至少两个凸轮 轮廓并且与转动接头组件的滚轮中的每一个成滚动接触。第一促动器与滚轮引导件和转动 接头组件之一接合。第一促动器向滚轮引导件和转动接头组件之一施加力从而使滚轮引导 件和转动接头组件之一沿着内燃机的输出限定的轴线移动。
[0018] 在又一实施例中，本发明设及一种用于内燃机的可变变量惯性飞轮。可变惯性飞 轮包括至少两个转动接头组件、滚轮引导件、第一促动器和第二促动器。至少两个转动接头 组件与内燃机的输出成驱动接合。转动接头组件中每一个包括：联接到内燃机的输出的第 一构件；枢转地联接到第一构件的第二构件；W及旋转地联接到第二构件的滚轮。滚轮引 导件绕转动接头组件安置。滚轮引导件具有基本上中空圆锥形状。滚轮引导件的内表面限 定至少两个凸轮轮廓并且与转动接头组件的滚轮中的每一个成滚动接触。第一促动器与滚 轮引导件和转动接头组件之一接合。第二促动器与滚轮引导件接合。第二促动器向滚轮引 导件施加力从而使滚轮引导件绕内燃机的输出限定的轴线旋转。第一促动器向滚轮引导件 和转动接头组件之一施加力从而使滚轮引导件和转动接头组件之一沿着内燃机的输出限 定的轴线移动。
[0019] 当结合附图来阅读时，通过下文优选实施例的详细描述，本发明的各种方面将对 于本领域技术人员显而易见。
【附图说明】
[0020] 对于本领域技术人员而言，当结合附图来考虑时，通过下文的详细描述，本公开的 上述W及其它的优点将会变得显而易见：
[0021] 图1是在发动机四冲程循环期间发动机的扭矩输出的曲线图；
[0022] 图2是现有技术中已知的基于飞轮的阻尼系统的截面图；
[0023] 图3A是根据本发明的实施例的可变惯性飞轮的示意图；
[0024] 图3B是在图3A中示出的可变惯性飞轮的截面图；
[00对图4A是根据本发明的另一实施例的可变惯性飞轮的示意图；W及阳0