飛輪裝置的製作方法

2023-05-27 12:39:32 2

本申請涉及一種機動車驅動系裝置，尤其是一種飛輪裝置。

背景技術：

為了降低發動機旋轉的不均衡性而造成傳動系的扭轉振動，早期在離合器中採用扭轉減振器來達到減振目的。但一方面，該扭轉減振器無法將整個動力傳遞系統的固有頻率降低到發動機怠速以下，因此在整個發動機運行過程中仍然存在著共振現象；另一方面由於受到扭轉減振器彈簧安裝半徑限制和傳遞扭矩需要，在實際設計中很難通過降低彈簧剛度來減少扭振，因此在發動機實用轉速範圍(1000-2000r/min)之間，難以通過降低減振彈簧剛度來得到更大的減振效果。

雙質量飛輪(Double Mass Flywheel，簡稱DMFW)，是20世紀80年代末在汽車動力傳動系中應用的新型結構，可較為有效地隔離發動機曲軸的扭振，有利於改善汽車的使用性能。

現有的雙質量飛輪包括發動機一側的第一質量和放置在傳動系變速器一側的第二質量，第一質量用於起動和傳遞發動機的轉動扭矩，第二質量用於提高變速器的轉動慣量。兩部分質量之間有一個環型的油腔，在油腔內裝有彈簧減振器，由彈簧減振器將兩部分質量連接為一個整體。其中的第二質量能在不增加飛輪的慣性矩的前提下提高傳動系的慣性矩，降低共振轉速，使得共振轉速在發動機允許的駕駛轉速範圍之外。但在發動機怠速工況下，彈簧減振器通常尚未發揮減振作用，此時的減振效果仍需進一步改善。

技術實現要素：

本申請要解決的技術問題是機動車飛輪裝置在怠速工況下隔振較差的問 題。

為解決上述問題，本申請提供一種飛輪裝置，該飛輪裝置包括位於驅動側的第一組件以及位於從動側的第二組件，所述第一組件和第二組件通過滑動摩擦提供靜態阻尼，所述第一組件和/或第二組件採用以下至少一種方式以降低靜態阻尼：摩擦面塗覆塗層；或，採用包含樹脂的材質製成。

可選地，所述第一組件為與所述驅動側的第一質量抗扭連接的蓋板，所述第二組件為與所述從動側的法蘭抗扭連接的膜片彈簧。

又可選地，所述第一組件為與所述驅動側的蓋板抗扭連接的膜片彈簧，所述第二組件為從動側的法蘭。

較佳地，所述第一組件為通過蓋板與所述驅動側的第一質量抗扭連接的介質環，所述第二組件為與所述從動側法蘭連接的膜片彈簧。

優選地，所述第一組件為所述驅動側的蓋板，所述第二組件為通過膜片彈簧與所述從動側的法蘭抗扭連接的介質環。

可選地，所述介質環利用定位凸起和/或定位卡扣實現抗扭連接。

進一步地，所述塗層包括以下至少一種自潤滑樹脂：聚醚醚酮樹脂，聚四氟乙烯樹脂或四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物樹脂。

可選地，所述材質包括以下至少一種自潤滑樹脂：聚醚醚酮樹脂，聚四氟乙烯樹脂或四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物樹脂。

具體地，所述飛輪裝置還包括減振器。

優選地，所述減振器為彈簧減振器。

較佳地，所述飛輪裝置還包括位於所述驅動側的第一質量和位於所述從動側的第二質量。

本申請飛輪裝置中的位於驅動側的第一組件和位於從動側的第二組件通過滑動摩擦提供靜態阻尼，並採用摩擦面塗覆塗層或採用包含樹脂的材質製成的方式降低靜態阻尼，從而可以在怠速工況下，減振器尚未被施壓並發揮減振作用時，實現驅動側第一組件和從動側第二組件可以相對彼此產生小角度轉動，從而消耗掉部分能量，達到降低扭振、提高減振效果的功能。

附圖說明

圖1為本申請實施例一的飛輪裝置的剖面結構示意圖；

圖2為本申請實施例一中蓋板的立體結構示意圖；

圖3為本申請實施例一中膜片彈簧的立體結構示意圖；

圖4為本申請實施例二的飛輪裝置的剖面結構示意圖；

圖5為本申請實施例二中的介質環的立體結構示意圖。

具體實施方式

實施例一

本申請實施例一的飛輪裝置100如圖1所示，包括第一質量11、減振器12、第二質量13、法蘭14、蓋板15以及膜片彈簧16，其中，該第一質量11與機動車的內燃機的曲軸(圖未示)抗扭地連接，二者之間可以藉助螺栓連接或其他形式如嚙合實現抗扭連接。第一質量11和第二質量13機械耦合，減振器12設置在第一質量11和第二質量13之間，該減振器12可以消除曲軸的轉動不均勻性，實現減振的效果。

本申請中飛輪裝置100的減振器12採用弧形彈簧實現，優選地，該減振器12包括第一弧形彈簧121以及設在第一弧形彈簧121內部的第二弧形彈簧122，第二弧形彈簧122作為附加的減振件。在優選的實施方式中，減振器12設置兩個這樣構造的單個第一弧形彈簧121或兩個包括第一弧形彈簧121和套設在第一弧形彈簧121內部的第二弧形彈簧122的弧形彈簧組件。

法蘭14與第二質量13抗扭地連接，優選地，採用鉚接或螺栓連接方式。第一弧形彈簧121在周向上延伸，在初始位置時，該第一弧形彈簧121周向上的兩端與第一質量11的軸向突出部(圖未示出)以及法蘭14的徑向突出部(圖未示出)機械耦合或基本機械耦合，運行過程中，法蘭14的擺動可以傳遞到減振器12的弧形彈簧，從而驅動減振器12的弧形彈簧發生變形，將扭矩從驅動側的第一質量11傳遞到從動側的第二質量13。

蓋板15與第一質量11在軸向上相對設置，二者之間形成減振器12的容納空間，如圖2所示，該蓋板15呈環盤狀結構，一般通過衝壓工藝成型，其 包括沿徑向由內而外依次排布的內緣環151、配合部152以及外緣環153，該外緣環153與第一質量11抗扭轉的連接，優選地可採用焊接的方式實現連接，配合部152包括兩段用於容納減振器12的弧形凹槽1521以及用於止擋減振器12的弧形彈簧121、122的端部的凸起1522，最終在第一質量11和蓋板15之間形成環形腔，該環形腔可以通過填充液壓油的方式減小減振器12與第一質量11以及蓋板15之間的阻尼，提高減振效果。

如圖1所示，膜片彈簧16在軸向上位於法蘭14和蓋板15之間，並抗扭轉地連接在法蘭14臨近蓋板15的一側，比如可以通過鉚接實現。通過法蘭14與第二質量13之間的連接以及法蘭14與膜片彈簧16的連接，膜片彈簧16與蓋板15之間產生貼靠關係。如圖3所示，該膜片彈簧16整體呈環狀，包括位於徑向內部的連接部161以及位於徑向外部的抵靠部162，該連接部161上設有用於與法蘭14連接的連接孔，如圖1所示，該抵靠部162與蓋板15的內緣環151貼靠。

現有技術中，在怠速工況下，減振器12尚未發揮減振作用，膜片彈簧16與蓋板15之間靜態阻尼較大，以致於第一質量11與第二質量13之間形成基本剛性的連接，驅動側和從動側無隔振，一般地，膜片彈簧16和蓋板15均採用金屬材質製成，在現有製造工藝下，很難將二者之間的靜態阻尼控制在較小範圍內，且難以實現良好的穩定性。為了改善怠速工況下飛輪裝置的減振問題，本申請中，蓋板15和/或膜片彈簧16的相對接觸面塗覆塗層，該塗層用於減小二者之間的靜態阻尼，採用本申請技術方案後，在怠速工況下，一般地，減振器12尚未被施壓，未發揮減振作用，因驅動側的第一質量11與從動側的第二質量13之間的較小的靜態阻尼，二者可以相對彼此產生小角度轉動，從而消耗掉部分能量，達到降低扭振、提高減振效果的功能。

需要注意的是，當蓋板15和膜片彈簧16之間的阻尼過小時，在車輛啟動和熄火的過程中，第二質量13的擺動加速度會變大，進而產生敲擊噪聲。因此，在實際應用時，需要結合具體的飛輪裝置和應用環境選用合適的塗層材料，從而在改善怠速工況下減振效果的情況下，合理控制發動起啟動和熄火時的振動。

該合理大小的靜態阻尼可以通過僅在蓋板15的、與膜片彈簧16接觸的 部分塗覆塗層，或者僅在膜片彈簧16的、與蓋板15接觸的部分塗覆塗層，又或者在蓋板15以及膜片彈簧16的相對接觸面都塗覆塗層。

根據不同的飛輪裝置應用需求，可以選擇不同的塗層材料來控制飛輪裝置的靜態阻尼。塗層的應用使得靜態阻尼值很容易降低並且保持穩定。與此同時，增強了接觸面的耐磨性能。

一般地，塗層可通過添加至少一種自潤滑樹脂來實現，自潤滑樹脂可以是聚醚醚酮(PEEK)樹脂，聚四氟乙烯(PTFE)樹脂或四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)樹脂，這三種樹脂自身的摩擦係數都比較低，和PTFE材料相比，PEEK的硬度和壓力速度(PV)值更高。優選地，可採用以下塗層配方：配方固體含量為36.7％，其餘為各種溶劑。固體中PEEK約佔70％，PTFE約佔20％，PFA約佔10％。

實施例二

如圖4所示，本申請實施例二的飛輪裝置200包括第一質量21、減振器22、第二質量23、法蘭24、蓋板25以及膜片彈簧26，與實施例一相比，其區別在於，該飛輪裝置200還包括介質環27，該介質環27置於膜片彈簧26與蓋板25之間，如圖5所示，該介質環27呈環狀，採用包含樹脂的材質製成，所述材質可以包括以下至少一種自潤滑樹脂：聚醚醚酮樹脂，聚四氟乙烯樹脂或四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物樹脂，優選地採用上文中的塗層配方注塑成型。該介質環27採用連接結構與蓋板25抗扭轉地連接，具體地，該實施例中，介質環27在面向蓋板25的一側設有沿周向交替排布的定位凸起271和定位卡扣272，相應地，蓋板25上具有與上述定位凸起271以及定位卡扣272配合的通孔或盲孔(未示出)，以實現二者之間的抗扭連接，介質環27面向膜片彈簧26的一側與膜片彈簧26牴觸貼靠。

該介質環27與膜片彈簧26之間的靜態阻力因介質環27本身材質的原因相對於現有技術中直接接觸的蓋板與膜片彈簧之間的靜態阻力有所減小，從而可以減小了怠速工況下的扭振，提高了駕駛者的舒適感，優化靜態車況隔振效果。

相較於實施例一，因介質環27本身採用表面摩擦阻尼較小的塑料材質， 如聚醚醚酮(PEEK)塑膠材料，其耐磨性高於塗覆在法蘭14和/或膜片彈簧16上的塗層，因此可以在飛輪裝置200產品生命周期內達到更穩定的摩擦性能及更長的使用壽命。

當然，可變換地，該實施例二中，如果介質環27本身採用的材質未能將阻尼減小到合理的範圍，也可以同時在蓋板25與介質環27牴觸摩擦的區域塗覆用於降低阻尼的塗層。

實施例一中，在怠速工況下，相互間產生靜態阻尼的兩個組件分別是與驅動側的第一質量11抗扭連接的蓋板15以及與從動側的法蘭14抗扭連接的膜片彈簧16；實施例二中，在怠速工況下，相互間產生靜態阻尼的兩個組件分別是與驅動側的第一質量21及蓋板25抗扭連接的介質環27以及與從動側的法蘭24抗扭連接的膜片彈簧26。

另外，可理解地，在實施例一技術方案基礎上可以通過改變與膜片彈簧16抗扭連接的組件以在不同的組件間產生靜態阻尼，例如，膜片彈簧16與蓋板15抗扭連接，膜片彈簧16與法蘭14的相對面抵靠摩擦，則在可以產生靜態阻尼的膜片彈簧16和/或法蘭14的抵靠區域塗覆塗層，以降低怠速工況下的扭振，提高減振效果。

在實施例二技術方案基礎上也可以通過改變各組件之間的抗扭連接關係以在不同的組件間產生靜態阻尼，如介質環27通過膜片彈簧26與蓋板25以及第一質量21抗扭連接，介質環27與法蘭24的相對對面抵靠摩擦，依據具體情況，在介質環27採用塑料材質製成的情況下，確定法蘭24與介質環27抵靠摩擦的表面區域是否塗覆塗層，又或者膜片彈簧26和蓋板25分別與一個介質環抗扭連接，在兩個介質環之間產生抵靠摩擦，以提供較小的靜態阻尼，降低怠速工況下的扭振，提高減振效果。

可理解地，本申請技術方案也可適用於從動側無第二質量的飛輪裝置中，法蘭與從動側連接，基於本申請的技術方案，只要處於從動側的組件與處於驅動側的組件之間的滑動摩擦面採用減小阻尼的方式，即可有效降低怠速工況下的扭振問題。

現有飛輪裝置的蓋板與膜片彈簧件的摩擦力矩較大，且存在不穩定的情況，通常摩擦係數在0.1-0.27之間，因此飛輪裝置的靜態阻尼通常很難降低並且穩定控制。為了驗證本申請技術方案的有效性，申請人進行了一組實驗，該組實驗中，採用質量塊施壓的方式對膜片彈簧和蓋板塗覆塗層前後的摩擦力矩進行了5次測量，塗覆塗層前，5次測量的摩擦力矩平均值分別為：3.50、3.27、3.16、3.17和3.20，而僅在蓋板上塗覆塗層後，摩擦力矩降低為2.03，僅在膜片彈簧上塗覆塗層則摩擦力矩降低為1.54，當在膜片彈簧以及蓋板上均塗覆塗層後，兩者之間的摩擦力矩降低為1.18，採用介質環後，三次測量的摩擦力矩分別為1.57、1.54、1.55。

根據上述實驗測量結果可以證明，在提供靜態阻尼的兩者之間的接觸面上塗覆塗層，可以有效降低兩者之間的摩擦力矩，即減小靜態阻尼。

相較於現有技術，本申請飛輪裝置中的位於驅動側的第一組件和位於從動側的第二組件通過滑動摩擦提供靜態阻尼，並採用摩擦面塗覆塗層或採用包含樹脂的材質製成的方式以降低靜態阻尼，從而可以在怠速工況下，減振器尚未被施壓並發揮減振作用時，實現驅動側第一組件和從動側第二組件可以相對彼此產生小角度轉動，從而消耗掉部分能量，達到降低扭振、提高減振效果的功能。

雖然本發明僅就某些示範性實施方式進行描述，這些描述應該僅作為示例而不構成限制。在所附權利要求書記載的範圍內，在不脫離本發明精神和範圍情況下，各種變化均是可能的。