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现代汽车新技术:双质量飞轮的分类

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:就双质量飞轮采用的轴承类型而言,有滚动轴承式、滑动轴承式和推力轴承式。图4-12橡胶弹簧式双质量飞轮图4-13空气阻尼双质量飞轮6.采用滑动轴承、推力轴承的双质量飞轮不同于大多数双质量飞轮使用滚动轴承,也有使用滑动轴承和推力轴承的双质量飞轮类型。但由于这种双质量飞轮结构比较复杂,且需要复杂的控制系统,应用比较少。图4-16液力双质量飞轮1—油路;2—液压泵。图4-17离心摆式双质量飞轮

现代汽车新技术:双质量飞轮的分类

为了满足更多车型的需要已经开发出了许多种类的双质量飞轮,主要由主飞轮、副飞轮以及弹簧阻尼系统组成。双质量飞轮相当于一个低通滤波器,通过重新分配弹性机构两侧的转动惯量,并引入低刚度环节和阻尼元件,实现对汽车动力传动系统扭转振动的综合控制,降低发动机扭转波动对动力传动系统的影响,降低汽车扭转噪声,改善汽车舒适性。按照弹性元件的类型、摩擦阻尼的类型以及支撑轴承的类型分类:

(1)就双质量飞轮采用的弹性元件而言,有螺旋弹簧式和橡胶弹簧式两种,螺旋弹簧式又可根据弹簧的布置分为径向弹簧式和周向弹簧式,其中周向弹簧式又有长曲线弹簧式和短轻直弹簧式之分。

(2)就双质量飞轮采用的摩擦阻尼类型而言,有干摩擦阻尼式、黏性摩擦阻尼式和空气阻尼式。

(3)就双质量飞轮采用的轴承类型而言,有滚动轴承式、滑动轴承式和推力轴承式。

现就几种常见的类型进行简单分析。

1.周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮(DMF-CS)

德国Luk公司于1989年研制的周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮是目前世界上最有代表性的双质量飞轮。如图4-9所示,一般选取两组或三组周向长弧形螺旋弹簧作为双质量飞轮的弹性机构。采用这种弹簧的双质量飞轮的两个飞轮之间可以具有较大的相对转角(一般可达45°,甚至60°),可以在有限设计空间内安装较低扭转刚度的减震器,解决了传统离合器式减震器的缺陷。弧形螺旋弹簧的设计和制造是DMF-CS减震器设计中的关键和难点。

图4-9 周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮

1—弧形弹簧;2—第二飞轮;3—传力板;4—第一飞轮。

2.周向短直弹簧双质量飞轮(DMF-CSS)

DMF-CSS在弹簧结构上与传统CTD减震器相差无几,如图4-10所示。不同之处在于弹簧的分布半径较大,在有限空间内能够装配多组弹簧,弹簧与弹簧之间利用弹簧帽和滑块形成串联关系。通过改变弹簧的刚度、每个弹簧起作用时间、弹簧的个数以及弹簧的组合方式,可以较好地实现非线性特性,以满足DMF在不同工况下的需求,获得更好的隔振能力。但是由于弹簧组数的增多,给生产和装配带来困难,结构上也很复杂,零部件的生产工艺要求较高。

图4-10 周向短直弹簧双质量飞轮

3.径向弹簧双质量飞轮(DMF-RS)

径向弹簧双质量飞轮的结构示意图如图4-11所示,其中减振弹簧为直弹簧,它们分别安装在由减震器侧板、从动板组成的沿飞轮径向的弹簧室中。通过传动销使侧板和从动板分别与第一质量和第二质量相连。

在减震器没有受到转矩时,弹性机构里的元件处于沿飞轮径向的初始位置;当减震器受到转矩作用时,两飞轮之间产生了相对角度,然而在这个过程中减振弹簧只产生简单的轴向压缩变形。这种安装方式使减震器扭转刚度可以随着扭矩的增加而逐渐增大,获得比较理想的非线性弹性特性。与弹簧周向布置的双质量飞轮相比,径向弹簧双质量飞轮减震器有着更为稳定的弹性特性和阻尼特性,受离心力的影响更小,结构也更为简单。

图4-11 径向弹簧双质量飞轮的结构示意图

1—副飞轮;2—弹簧室;3—主飞轮。

4.橡胶弹簧式双质量飞轮(DMF-RUS)

大多数双质量飞轮采用的都是干摩擦阻尼或黏性阻尼,这两种阻尼都很好实现。黏性阻尼一般都是将弹簧舱密封,并在里面注满黏性材料来实现的。干摩擦阻尼一般是在两个飞轮之间添加摩擦材料来实现的,如图4-12所示。(www.xing528.com)

5.空气阻尼双质量飞轮(DMF-AD)

通常DMF多采用干摩擦阻尼或黏性阻尼,而DMF-AD采用空气阻尼来实现减振。DMF-AD通常由3组行驶级弹簧和3组怠速级弹簧交叉布置。其中每组怠速级弹簧由两个端头、中间柱状橡胶块及两个弹簧组成,端头与柱状橡胶块形成封闭腔室,传递扭矩时封闭腔室受压,空气经端头中间的排气孔排出,起到阻尼的作用,具体结构如图4-13所示。

图4-12 橡胶弹簧式双质量飞轮

图4-13 空气阻尼双质量飞轮

6.采用滑动轴承、推力轴承的双质量飞轮

不同于大多数双质量飞轮使用滚动轴承,也有使用滑动轴承和推力轴承的双质量飞轮类型。如图4-14所示,由于采用滑动轴承,弹簧的安装空间变大,可以装有更多组或更大尺寸的弹簧,但尺寸的变大也增大了加工难度。如图4-15所示,采用推力轴承的双质量飞轮结构较滑动轴承双质量飞轮更为简单,生产制造也更为容易。

图4-14 采用滑动轴承的双质量飞轮

图4-15 采用推力轴承的双质量飞轮

7.采用液力的双质量飞轮

采用液力的双质量飞轮与传统的双质量飞轮工作原理不一样。如图4-16所示,它的两个飞轮通过油路连接,通过液压泵驱动油路。在不同的工况下,通过阀体工作状态的改变来改变弹性元件的阻尼大小,弹簧室的变化可以改变飞轮的极限转角,从而相应地衰减振动。但由于这种双质量飞轮结构比较复杂,且需要复杂的控制系统,应用比较少。

图4-16 液力双质量飞轮

1—油路;2—液压泵。

8.采用离心摆的双质量飞轮

离心摆式双质量飞轮如图4-17所示,通过在第二质量上安装离心摆结构,可以使双质量飞轮的减振性能得到进一步的提升。离心摆由摆锤、滑道和滚柱体组成。离心摆和第二质量的传力板上加工出弧形滑道,再通过可以在滑道内自由运动的滚柱体连接。当飞轮稳定运转时,离心摆与传力板同步运动;当飞轮不稳定运转时,离心摆会通过滚柱体与传力板发生相对运动,起到衰减振动的作用。

图4-17 离心摆式双质量飞轮

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