專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)用慣性飛輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的尤其是避免這些缺點(diǎn)，并且提出一種解決減小曲柄 軸中應(yīng)力的簡(jiǎn)單、有效且經(jīng)濟(jì)的方法。 根據(jù)一實(shí)施變型，所述聯(lián)接部件包括臂，這些臂在一垂直于所述 轉(zhuǎn)軸的平面中相對(duì)于一徑向方向傾斜。臂的傾斜所導(dǎo)致的臂的最大長(zhǎng)度會(huì) 減小軸向剛性，且有利于一扭轉(zhuǎn)方向，這樣可以更好地過濾不對(duì)稱的扭轉(zhuǎn) 振動(dòng)。 有利地，慣性飛輪包括一扭轉(zhuǎn)和/或彎曲振動(dòng)緩沖部件。該緩沖部 件可以包括一盤形環(huán)圏，該環(huán)圏在聯(lián)接部件與慣性質(zhì)量體之間被軸向地預(yù) 加應(yīng)力，或者作為變型，所述緩沖部件包括爪，這些爪在所述聯(lián)接部件的 柔性板材中切割而成，它們?cè)谠撊嵝园寮拈_口中延伸，且支靠在所述慣 性質(zhì)量體上，或者在另一變型中，所述緩沖部件包括一環(huán)圏，所述環(huán)圏與 聯(lián)接部件連在一起，并包括一系列爪，這些爪平行于所述轉(zhuǎn)軸地彎曲且它 們帶彈性預(yù)應(yīng)力地徑向支靠在所述慣性質(zhì)量體的一孔的柱形壁上。
20根據(jù)本發(fā)明的一有利特征，正常運(yùn)轉(zhuǎn)并固定在慣性飛輪上的曲柄 軸的固有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率大于300Hz?！獔D7是一包括一緩沖部件的扭轉(zhuǎn)柔性飛輪的剖面圖；—圖ll是圖IO飛輪的緩沖環(huán)圏的透視圖。
具體實(shí)施例方式
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圖1的原理圖表示一剛性慣性飛輪6，其一般由鑄鐵制成并且固 定在一內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、特別是機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸4上。該飛輪一般 包括一帶來(lái)大慣性的厚度更大的徑向外部5、和一在該徑向外部5與曲柄 軸4之間的聯(lián)接部件7。該聯(lián)接部件7通過一些未示出的螺釘固定在曲柄 軸4的一端上，這些螺釘沿一對(duì)中于轉(zhuǎn)軸上的圓進(jìn)行布置。 柔性環(huán)圏24對(duì)中，并通過一系列規(guī)則分布在環(huán)圏24周邊上的固 定部件26如螺釘或鉚釘被剛性地固定在所述慣性環(huán)冠22上。柔性環(huán)圏24 包括一中心孔30，該中心孔被一系列規(guī)則分布的孔眼28包圍。環(huán)圏通過 與曲柄軸端部的突肩配合的孔30對(duì)中，并且通過一些在孔眼28中通過的
螺釘被固定在曲柄軸上。 開口 38還使環(huán)圏24具有扭轉(zhuǎn)柔性，因?yàn)楫?dāng)環(huán)圏24繞轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn) 變形時(shí)，臂32也沿它們的寬度發(fā)生彎曲，并且成"S，，形變形。作為一級(jí) 近似，所述臂32的寬度以三次方起作用，而它們的厚度以一次方起作用， 從而主要是臂的寬度決定飛輪13的抗扭剛度。臂的連接半徑34、 36是很 重要的，因?yàn)樗鼈兛梢栽谂まD(zhuǎn)變形時(shí)確定在臂32中產(chǎn)生基本恒定應(yīng)力的剖 面。
[50臂32的長(zhǎng)度也在環(huán)圏24的彎曲和抗扭剛度計(jì)算中起作用。根據(jù) 上面闡述的計(jì)算原理，臂32的厚度和寬度構(gòu)成兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，它們可以 根據(jù)所考慮的理論值確定環(huán)圏24的兩個(gè)彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度。
[51符合本發(fā)明的飛輪13的環(huán)圏24的厚度優(yōu)選為2mm到6mm，并 包括5到9個(gè)寬度為4mm到30mm的臂?？梢酝ㄟ^改變開口 38與柔性板 件24的外輪廓之間的最小徑向距離來(lái)調(diào)節(jié)臂的長(zhǎng)度，并且該長(zhǎng)度優(yōu)選為
5mm到20mm之間。對(duì)于一組件——其由固定在飛輪13上的正常運(yùn)行的 曲柄軸形成一一的為500Hz的固有扭轉(zhuǎn)頻率而言，其計(jì)算例子達(dá)到9個(gè)臂， 所述臂的厚度為4mm,寬度為10mm，且最小徑向尺寸為15mm。
[52符合本發(fā)明的飛輪的一重要優(yōu)點(diǎn)為它的制造簡(jiǎn)單，因?yàn)榕c圖2的 彎曲柔性飛輪相比，它不需要任何輔助的零件。同一板材環(huán)圏起著柔性連 接的作用，并且還由于切割的附加開口 38而具有扭轉(zhuǎn)柔性功能。
[53為了保持等效的彎曲柔性，由于開口 38增加的柔性，板件的厚 度更大，且例如從2.5mm到4mm或5mm。這個(gè)更大的厚度是一優(yōu)點(diǎn)，因 為在某些情況下，它可以避免使用一厚度墊塊，該墊塊在板件厚度稍小時(shí) 通常插置在環(huán)圏24與曲柄軸上的固定螺釘頭部之間，以便保證螺釘?shù)牧己?固定。
54由符合本發(fā)明的扭轉(zhuǎn)柔性飛輪13帶來(lái)的曲柄軸中的應(yīng)力、特別 是剪應(yīng)力的減小，對(duì)于同一曲柄軸而言，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，或者對(duì) 于相等性能而言則可以簡(jiǎn)化曲柄軸的制成，可減輕曲柄軸，或使用一種更 經(jīng)濟(jì)的材料例如鑄鐵而不是鍛鋼?？梢酝ㄟ^計(jì)算確定所述應(yīng)力，或者通過 為扭轉(zhuǎn)柔性飛輪裝配應(yīng)變儀來(lái)確定該應(yīng)力。
[55圖5表示柔性環(huán)圏的一實(shí)施變型。和前面的實(shí)施例一樣，該環(huán)圏 50包括一些被單分支型臂32分開的開口 38、一中心孔30和一些使固定螺 釘通過的孔眼28。
[56該環(huán)圏50的外周邊包括一些用于固定慣性環(huán)冠的孔眼52。這些 孔眼52相對(duì)于每個(gè)開口的軸線成對(duì)對(duì)稱地形成在朝轉(zhuǎn)軸取向、且突起在開 口 38中的凸邊緣上。
57與圖4的環(huán)圏24不同的是，環(huán)圏50包括兩對(duì)徑向延伸在轉(zhuǎn)軸兩 側(cè)的雙型臂54。每對(duì)雙型臂54包括兩個(gè)平行的臂，這兩個(gè)臂被一帶圓形 端部的徑向隙口 56分開。
[58包括環(huán)圏50的扭轉(zhuǎn)及彎曲柔性飛輪結(jié)合了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和文件 FR-A-2849683的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上，由于所述飛輪的單型臂32或雙型臂54， 該飛輪因而是扭轉(zhuǎn)柔性的。彎曲時(shí)，該飛輪有一優(yōu)先振動(dòng)軸線，該軸線垂 直于飛輪的轉(zhuǎn)軸，由所述雙型臂54確定抗繞該軸線彎曲的剛度更小，且 抗繞一垂直軸線彎曲的剛度更大，因?yàn)樵谶@種情況下，在抵抗一更大阻力的雙型臂處會(huì)產(chǎn)生更大的變形。
[59根據(jù)上述文件的教導(dǎo)，該優(yōu)先軸線相對(duì)于曲柄軸呈角度地定位在 一由固定螺釘通過孔眼28確定的位置，以便使飛輪根據(jù)曲柄軸軸頸的位置 具有更大的彎曲柔性。通過同一切割板材以簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方式得到的這個(gè) 組合有扭轉(zhuǎn)柔性的優(yōu)點(diǎn)。
[60圖6表示柔性環(huán)圏的另一實(shí)施變型。根據(jù)該變型，聯(lián)接部件的環(huán) 圏62包括一些被臂60分開的開口 64、 一中心孔30、 一些在曲柄軸上進(jìn)行 固定的螺釘?shù)耐ㄟ^孔眼28和在一環(huán)形質(zhì)量體即慣性環(huán)冠22上進(jìn)行固定的 部件26。
[61臂60分別通過半徑34和36連接至板件62的徑向內(nèi)部分和徑向 外部分。與圖4的環(huán)圏24的臂不同的是，臂60在一垂直于轉(zhuǎn)軸的橫向平 面中相對(duì)于一徑向方向傾斜。這種傾斜可以形成更長(zhǎng)的臂60，這樣使該飛 輪具有更小的抗彎和喘振剛度。另外，抗扭剛度曲線可以根據(jù)施加一正的 或負(fù)的扭矩而不同。曲線中小的不對(duì)稱性可以使該剛性適應(yīng)于一發(fā)動(dòng)機(jī)釭 內(nèi)燃燒所提供的扭矩峰值，該扭矩峰值本身也是不對(duì)稱的。人們另外注意 到，臂60的傾斜形狀可以減小這些臂60中的來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的應(yīng)力。
621 —般地， 一扭轉(zhuǎn)及彎曲柔性飛輪可以與一彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)緩沖部 件進(jìn)行組合。圖7表示這種由一盤形環(huán)圏(rondelle Belleville) 70構(gòu)成的 緩沖部件的第一實(shí)施例，環(huán)圏70的徑向內(nèi)周邊支靠在板件24上，且它的 徑向外周邊支靠在慣性環(huán)冠22上。該盤形環(huán)圍被軸向地施加預(yù)應(yīng)力。彎曲 和喘振振動(dòng)導(dǎo)致支靠點(diǎn)徑向移動(dòng)，并且扭轉(zhuǎn)振動(dòng)產(chǎn)生角位移，這導(dǎo)致摩擦， 而所述摩擦產(chǎn)生有效的緩沖，特別對(duì)于限制大的游間行程和減小板件24 中的應(yīng)力是有效的。
[63圖8和9表示緩沖部件的一變型。在該變型中，慣性環(huán)冠22由 一彎曲和扭轉(zhuǎn)柔性板件80支承，板件80包括一些開口84，其中每個(gè)開口 包括一徑向爪82，所述徑向爪與所述開口的內(nèi)周邊連接并向外延伸。每個(gè) 爪在一轉(zhuǎn)軸通過的平面中略成拱形，從而它的自由端86帶彈性預(yù)應(yīng)力地支 靠在環(huán)冠22的一表面上。
[64和第一實(shí)施例一樣，彎曲、喘振和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)導(dǎo)致徑向爪86的端 部88在慣性環(huán)冠22上摩擦，這樣產(chǎn)生緩沖作用。
[65圖10和11表示緩沖部件的另一變型。慣性環(huán)冠22由一包括開 口的彎曲和扭轉(zhuǎn)柔性環(huán)形板件90支承。 一緩沖環(huán)圏92包括一平坦徑向部 分98，該部分支靠在板件90上并且被螺釘保持，所述螺釘使用與板件90 上的孔眼對(duì)齊的固定孔眼94，以l更把這兩個(gè)組成零件固定在曲柄軸的端部 上。在另一實(shí)施例中，在曲柄軸螺釘?shù)念^部、環(huán)形板件90、和環(huán)圏92的 平坦徑向部分98之間加入一墊塊。
[66環(huán)圏92的所述平坦部分的外周邊包括一系列規(guī)則地呈圓周分布 的、且平行于轉(zhuǎn)軸地彎曲的爪96。這些爪帶有彈性預(yù)應(yīng)力地支靠在慣性環(huán) 冠22的中心孔100的柱形壁上。當(dāng)彎曲、喘振或扭轉(zhuǎn)振動(dòng)之后，在板件 卯的轂部與慣性環(huán)冠22之間存在一相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該徑向支靠產(chǎn)生摩擦， 且因此產(chǎn)生緩沖。該實(shí)施例的一優(yōu)點(diǎn)是沒有任何附加的軸向負(fù)荷在板件90 上施加以應(yīng)力，否則這些應(yīng)力會(huì)添加在因振動(dòng)而產(chǎn)生的應(yīng)力中。
67符合本發(fā)明的扭轉(zhuǎn)柔性飛輪可以用作一支承一離合機(jī)構(gòu)的單飛 輪，或者用作一雙緩沖飛輪的第一飛輪?？傊?，扭轉(zhuǎn)柔性連接環(huán)圏24、 50 可以用于在一曲柄軸與一任何旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量體之間進(jìn)行的連接中，所述旋 轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量體例如為一驅(qū)動(dòng)一 自動(dòng)傳動(dòng)裝置的流體動(dòng)力扭矩轉(zhuǎn)換器。另外， 扭轉(zhuǎn)柔性聯(lián)接部件可以不釆用切割板件制成，而例如由 一 包括帶適配截面 的臂的鑄鐵零件形成。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)用慣性飛輪，該飛輪包括一環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)慣性質(zhì)量體(22)，所述質(zhì)量體通過一聯(lián)接部件(14)固定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸(4)的一端，其特征在于，所述聯(lián)接部件(14)的抗扭剛度小于單一曲柄軸(4)的抗扭剛度，從而固定于所述飛輪(1)的所述曲柄軸(4)的固有扭轉(zhuǎn)頻率減小，同時(shí)該固有扭轉(zhuǎn)頻率仍保持大于發(fā)動(dòng)機(jī)缸中一系列燃燒所產(chǎn)生的第一頻率。
2. 如權(quán)利要求1所述的慣性飛輪，其特征在于，所述聯(lián)接部件(14) 由切割板材(24、 50)制成。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的慣性飛輪,其特征在于，所述聯(lián)接部件(24、 50)是一環(huán)圏，所述環(huán)圏形成有一系列呈圓周分布的開口 (38)。
4. 如權(quán)利要求3所述的慣性飛輪，其特征在于，所述環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)慣性質(zhì) 量體(22)在位于所述聯(lián)接部件(14)的每個(gè)開口 (38)與其外周邊之間 的區(qū)域被固定至所述聯(lián)接部件(14)。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的慣性飛輪，其特征在于，所述開口 (38) 被徑向的臂(32、 54)呈圓周地分開，這些臂(32、 54)可在一垂直于所 述飛輪轉(zhuǎn)軸的平面中彎曲變形。
6. 如權(quán)利要求4和5—起所述的慣性飛輪，其特征在于，所述的環(huán)形 慣性質(zhì)量體固定區(qū)域至少部分地位于一半徑上，該半徑小于所述臂(32、 54)的最大半徑。
7. 如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的慣性飛輪，其特征在于，所述聯(lián) 接部件(24、 50)包括5到9個(gè)開口。
8. 如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的慣性飛輪，其特征在于，所述的 由切割板材制成的聯(lián)接部件(24、 50)的厚度介于2mm到6mm之間；并 且，所述臂(32、 54)的寬度介于4mm到30mm之間。
9. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的慣性飛輪，其特征在于，該飛輪包 括一垂直于所述轉(zhuǎn)軸的優(yōu)先振動(dòng)軸線，該軸線相對(duì)于所述曲柄軸(4)呈角 度地定位，所述飛輪的剛性較小，以便繞該軸線進(jìn)行彎曲。
10. 如權(quán)利要求9所迷的慣性飛輪，其特征在于，該飛輪包括兩個(gè)雙 型臂(54)，這兩個(gè)雙型臂沿所述優(yōu)先振動(dòng)軸線對(duì)齊，并徑向地延伸在所 述轉(zhuǎn)軸的各側(cè)。
11. 如權(quán)利要求10所述的慣性飛輪，其特征在于，所述雙型臂(54) 包括一徑向隙口 (56)，所述隙口的徑向尺寸基本等于所述開口 (38)的 徑向尺寸。
12. 如權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的慣性飛輪，其特征在于，所述 聯(lián)接部件(62)包括臂(60)，這些臂在一垂直于所述轉(zhuǎn)軸的平面中相對(duì) 于一徑向方向傾斜。
13. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的慣性飛輪，其特征在于，該飛輪 包括一扭轉(zhuǎn)和/或彎曲振動(dòng)緩沖部件(70、 82、 92)。
14. 如權(quán)利要求13所述的慣性飛輪，其特征在于，所述振動(dòng)緩沖部件 包括一盤形環(huán)團(tuán)(70)，所述盤形環(huán)圍在所述聯(lián)接部件(24)與所述慣性 質(zhì)量體(22)之間被軸向地預(yù)加應(yīng)力。
15. 如權(quán)利要求13所述的慣性飛輪，其特征在于，所述振動(dòng)緩沖部件 包括爪(82)，這些爪在所述聯(lián)接部件(80)中切割而成，且它們?cè)谠撀?lián) 接部件的開口 (84)中突出，以便支靠在所述慣性質(zhì)量體(22)上。
16. 如權(quán)利要求13所述的慣性飛輪，其特征在于，所述振動(dòng)緩沖部件 包括一環(huán)圏(92)，所述環(huán)圏(92)包括一系列彎曲的爪(96)，這些爪 平行于所迷轉(zhuǎn)軸地延伸，且它們帶彈性預(yù)應(yīng)力地支靠在所述慣性質(zhì)量體(22)的一孔(100)的柱形壁上。
17. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的慣性飛輪，其特征在于，正常運(yùn) 行且固定于所述慣性飛輪(1)的所述曲柄軸(4)的固有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率大 于300Hz。
18. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的慣性飛輪，其特征在于，該飛輪 構(gòu)成一單飛輪，或者構(gòu)成一雙緩沖飛輪的第一飛輪。
19. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的慣性飛輪，其特征在于，該飛輪 安裝在一由鑄鐵制成的曲柄軸上。
全文摘要
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)用的慣性飛輪(1)，該飛輪包括一環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)慣性質(zhì)量體(22)，所述質(zhì)量體通過一聯(lián)接部件(14)固定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸(4)的一端，所述聯(lián)接部件(14)的抗扭剛度小于單一曲柄軸(4)的抗扭剛度，從而固定在所述飛輪(1)上的所述曲柄軸(4)的固有扭轉(zhuǎn)頻率減小，同時(shí)該固有扭轉(zhuǎn)頻率保持大于發(fā)動(dòng)機(jī)缸中一系列燃燒所產(chǎn)生的第一頻率。
文檔編號(hào)F16D3/79GK101099051SQ200680001760
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2006年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月3日
發(fā)明者H·馬埃, R·韋霍格 申請(qǐng)人:Valeo離合器公司