CN101900181A - 飞轮、带有飞轮的内燃机以及由内燃机和待驱动的机器构成的***、该***的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种飞轮(10)，用于安装到内燃机(110)上并与待驱动的机器(120)特别是电的机器如发电机等耦联，具有：飞轮凸缘(1)；和用于耦联待驱动的机器(120)特别是发电机的耦联机构(3)。根据本发明，设有与飞轮凸缘(1)连接的传动凸缘(2)，其中传动凸缘(2)和飞轮凸缘(1)彼此电绝缘。本发明还涉及一种带有飞轮的内燃机(110)以及由内燃机(110)和待驱动的机器(120)构成的***、以及该***的应用。

Description

飞轮、带有飞轮的内燃机以及由内燃机和待驱动的机器构成的***、该***的应用 
技术领域
本发明涉及一种飞轮，用于安装到内燃机上并与待驱动的机器耦联，具有：飞轮凸缘和用于耦联待驱动的机器的耦联机构。本发明还涉及一种带有飞轮的内燃机以及一种由内燃机和待驱动的机器构成的***。本发明还涉及该***的一种应用。 
背景技术
内燃机通常与参考电位电连接，例如通过装设在曲轴箱上的接地电缆(Massekabel)进行连接。在具有待驱动的机器例如发电机、电动机-发电机单元的***的范围内使用内燃机时，发电机例如通过离合器盘与传动机构(Antrieb)耦联。为此，特别是可以使得安装在内燃机曲轴上的离合器盘以合适的方式与发电机的发电机轴耦联。 
由于在待电驱动的机器的轴上产生的电磁感应，对于通常导电地设计的耦联机构而言，在曲轴上会产生所谓的波电压，所述波电压(Wellenspannung)也施加在曲轴的轴承上。这会产生问题，因为这样会因电侵蚀而在轴承上产生损毁。其原因可能是由所施加的波电压引起的穿透位于轴承中的薄润滑膜的电击穿，这导致轴承面的材料剥蚀或偏移。在严重的情况下，会在曲轴轴承或内燃机的其它部分上产生过早的大量损毁。 
本申请人在DE 10 2004 025 665 B4中记载了一种解决方案，用于避免波电压和与此相关的在曲轴、壳体和参考电位之间的泄漏电流，根据该解决方案，给泄漏电流提供电阻很小的电流电路。为此，DE 102004 025 665 B4规定了一种受电器(Stromabnehmer)，其具有抗扭地与曲轴连接的转子和位置固定地与内燃机曲轴箱连接的定子，其中设有一种导电性良好的引导装置，用于将电流从转子引导至定子中的参考电位。该引导装置例如用炭精棒制成。由于转子和定子之间的动态接触，这种引导装置会基本上会受到磨损，且要经常维护。 
本申请人例如在DE 10 2004 037 178 A1中记载了一种备选的解 决方案。其中针对开头部分所述的内燃机使用一种开头部分所述的飞轮，该飞轮-系一体制成-作为耦联轮(Kupplungsrad)的一部分具有通过法兰固定在飞轮上的离合器盘。耦联轮的离合器盘用于连接待被内燃机驱动的机器，例如发电机。在这里，法兰和/或离合器盘由不导电的材料制成，使得内燃机的曲轴与待驱动的机器电绝缘。然而在某些情况下已表明，这种本已不错的解决方案成本比较高昂，或者仍需改进。 
希望能有一种解决方案，以避免内燃机的波电压，同时使用结构比较简单却电绝缘的飞轮。 
发明内容
在此，本发明的目的在于，说明一种装置和一种方法，借此能采用比较简单的方式避免内燃机的波电压。为此特别是要说明一种有利的电绝缘的飞轮，其用于使得内燃机与待驱动的机器耦联，同时结构比较简单。该飞轮的制造成本低廉。 
根据本发明，有关装置的目的通过一种开头部分所述类型的飞轮得以实现，其中根据本发明，设有一种与飞轮凸缘连接的传动凸缘，特别是用于安装在内燃机上，其中传动凸缘和飞轮凸缘彼此电绝缘。 
本发明还涉及一种内燃机，其具有根据本发明的设计方案的飞轮。 
在这里，飞轮的传动凸缘特别是被构造用于直接安装在内燃机的曲轴上。 
本发明还涉及一种由内燃机和待驱动的机器构成的***。待驱动的机器特别是一种电的机器，如发电机等。该***采用特别优选的方式被构造成柴油-电机组的形式。 
已表明，可以采用特别有利的方式将根据本发明设计方案的***用作备用发电机组或传动机构，优选用作车辆传动机构。 
本发明基于如下构思：电绝缘的飞轮以优选的方式基本上适用于避免电压和/或泄漏电流传递到内燃机上，特别是避免其传递到内燃机的曲轴上。所述电压和/或泄漏电流可能由待驱动的机器特别是电的机器，通过与内燃机的耦联而产生。根据一种构思，给按照DE 10 2004037 178 A1的一体结构的飞轮设有电绝缘的法兰和/或电绝缘的离合 器盘，与该构思不同，本发明已认识到，最好将电绝缘的机构设计成飞轮本身的一部分。 
简单地说，考虑到此点，本发明的设计方案规定了一种两组件或多组件的飞轮，其中设有彼此电绝缘的飞轮凸缘和传动凸缘。 
这特别是具有如下优点：用于使得飞轮与待驱动的机器耦联的连接部件例如法兰或离合器盘这种设计方案不因电绝缘措施而受到限制。更确切地说，本发明的设计方案使得实际上可使用任意电的机器，特别是发电机-例如在标准化的所谓的SAE连接的范围内-用于与飞轮耦联。换句话说，可以按照SAE连接的标准来设计用于耦联待驱动的机器的耦联机构的结构和几何形状-这具有如下优点：待驱动的电的机器的制造商不必预先规定允许的波电压或应使用的绝缘部件。 
传动凸缘被设置用于安装在内燃机上，优选直接安装在曲轴上。为此，传动凸缘特别是与曲轴适配。另外，飞轮凸缘被构造用于支撑耦联机构。本发明的设计方案已认识到，可以采用比较简单且成本低廉的方式，来使得飞轮凸缘和传动凸缘彼此电绝缘。因此，绝缘的功能被集成到本来就位于电动机上的部件-即飞轮-中，使得不必为了实现在内燃机(例如：电动机)上的或者在电的机器(例如：发电机)的连接机构上的电绝缘而额外地进行安装或采取措施或进行预先规定。 
本发明的其它有利的改进可从从属权利要求中得到，并以各个有利的方案的形式给出，使得能实现在所提出的目的范围内的上述设计方案以及其它优点。 
根据一种特别优选的改进，飞轮凸缘和传动凸缘通过连接机构相互连接，同时形成多个接触面。连接机构优选是一种元件，例如是螺钉连接机构等连接元件。接触面的数量特别是包括飞轮凸缘和传动凸缘之间的面。 
另外，-附加地或替代地-接触面也系指连接机构和飞轮凸缘之间的面和/或连接机构和传动凸缘之间的面。在此，概念“接触面”不仅是形成贴靠的部件的直接接触的面，而且是形成间隙的对置部件的相对面。就此而言，概念“接触面”应做广义理解，且包括飞轮凸缘、传动凸缘和连接机构之间的面，所述面在它们连接时相互接触，而在形成间隙时仍在工作引起的负荷范围内产生接触，只要它们相互贴 靠。 
根据本发明的一种特别优选的改进，在所述接触面中的至少一部分接触面上设有电绝缘，因而具有多个绝缘面。附加地，还可以在至少另一部分接触面上通过如下措施来形成电绝缘，即使得所述另一部分接触面裸露，也就是说，使得间隔于对置的接触面的间隙体积足够大且必要时固定。 
前述电绝缘的绝缘面优选可以由接触面上的绝缘层来构成，例如由传动凸缘的和/或飞轮凸缘的绝缘层构成。根据一种改进，用于形成绝缘面的另一种有利的方案是，设有一种单独的绝缘体，特别是在连接机构与传动凸缘之间的和/或在连接机构与飞轮凸缘之间的绝缘体。这有利地涉及到如下接触面，即在连接机构穿引到飞轮凸缘和传动凸缘的下凹中时设置的接触面。其例如是螺钉连接机构，或者是其它栓状的或销状的连接机构。 
具体而言，已表明有利的是，绝缘面具有一个或多个选自一组下述面的面：在传动凸缘和飞轮凸缘之间的支撑面 
Figure GSA00000110060900041
传动凸缘的中央束腰面和/或飞轮凸缘相对于中央束腰的止挡面 
Figure GSA00000110060900042
在传动凸缘和/或飞轮凸缘上的与连接机构接触的面、特别是连接机构的穿引面、连接机构面。 
根据本发明的一种优选的改进，使得在传动凸缘和/或飞轮凸缘上的与连接机构接触的面裸露。这特别是涉及到连接机构的穿引面 
Figure GSA00000110060900043
和连接机构面。 
本发明的其它优选的改进涉及对用于形成绝缘面的绝缘层的设计和/或对用于形成绝缘面的单独的绝缘体的设计。所述绝缘层优选可以通过氧化铝层来形成，氧化铝层优选可以通过等离子喷镀来涂敷。这种氧化铝表面可以具有微孔，这些微孔优选具有树脂层。为了保持平整度或配合度，对封上的氧化铝层进行打磨。 
根据一种改进，可以给在多个接触面的区域内的间隙空间设有密封机构，所述密封机构的形式例如为漆、聚合密封物(Polymerdichtung)等。 
附图说明
下面借助附图来说明本发明的实施例。所述附图不一定尺寸精准 地反映实施例，更确切地说，用于阐述的附图以示意性的和/或略微失真的形式而绘制。有关由附图可直接得到的教导的补充内容，参见相关现有技术。在此要考虑到，在不偏离本发明的通用构思的前提下，可以对实施方式的形式和细节进行各种改型和改变。在说明书、附图以及权利要求书中所公开的发明特征，无论是单独地，还是任意组合地，都对发明的改进具有重要意义。另外，在说明书、附图和/或权利要求书中公开的至少两个特征的所有组合都落入到本发明的范围内。本发明的通用构思并不局限于下面所示的和所述的优选实施方式的确切形式或细节，也不局限于相比于权利要求书中要求保护的主题受限的主题。 
就给出的测量范围而言，在所提到的极限范围内的值作为极限值被公开，且可任意使用，并受到权利保护。本发明的其它优点、特征和细节可由下面对优选实施例的说明以及借助附图而得到。 
图中具体示出： 
图1为用于安装到内燃机上并与发电机耦联的飞轮的一个优选实施方式的沿着该飞轮的直径的横剖视图； 
图2示出图1的优选实施方式的方法的细节部分A。 
具体实施方式
图1局部地象征性地示出以柴油-电机组的形式构造的***100，该***由象征性地示出的内燃机110和待驱动的机器120构成，所述内燃机在当前的形式为柴油机，所述机器在当前的形式为发电机。在这里，飞轮10被构造用于安装到内燃机110上和用于与待驱动的机器120耦联。为此，内燃机110具有未详细示出的曲轴箱，该曲轴箱具有支撑在那里的曲轴111，飞轮10在当前直接装配到该曲轴上。因而，在当前直接利用内燃机110的曲轴111使得飞轮10围绕轴线113做旋转运动112。当前，在同样的轴线113上设有形式为发电机的待驱动的机器120的轴121，该轴通过同样象征性地示出的配合离合器盘(Gegenkupplungsscheibe)122与飞轮10的耦联机构3即飞轮10的离合器盘耦联。柴油机的轴111的旋转运动112因而通过飞轮10传递到发电机的轴121上。 
根据本发明的设计方案，飞轮10在当前经过适当设计，使得可 能在发电机中产生的电压或泄漏电流不会传递到内燃机110上，或者在很大程度上能够抑制这种并非所愿的电压或泄漏电流传递到内燃机110的曲轴111上。为此，飞轮10具有飞轮凸缘1和与该飞轮凸缘连接的传动凸缘(Mitnehmerfansch)2，其中采用下面示范性地说明的方式使得所述传动凸缘2和飞轮凸缘1彼此电绝缘。 
在飞轮凸缘1上安装有用于耦联待驱动的机器120的耦联机构3，该耦联机构在当前的形式为离合器盘。在当前，离合器盘与配合离合器盘122配合作用，使得曲轴111的旋转112传递到待驱动的机器120的轴121上。为此，传动凸缘2直接安装到曲轴111上，且具有相应地精确配合的面向内燃机110的套管2.1。另外，传动凸缘2的沿径向离开套管2.1延伸的部分2.2被设计用于在传动凸缘2和飞轮凸缘1之间形成电绝缘，下面对照图1和图2中放大的细节部分A来介绍所述部分2.2。 
在当前，飞轮1的与内部的圆周面1.1紧邻的圆周区域1.2贴靠在传动凸缘2的径向延伸的部分2.2上。当前，传动凸缘2的相对于飞轮凸缘1径向延伸的支撑面32以及传动凸缘2的中央束腰(Zentrierbund)6的横向于径向延伸的中央束腰面4用作接触面，所述中央束腰贴靠地与飞轮凸缘1的止挡面5相对。 
中央束腰6横向于传动凸缘2的径向延伸的部分2.2延伸。为了形成接触面5，飞轮凸缘1的圆周区域1.2具有沿着内部的圆周面1.1在圆周方向上延伸的小桥状的***部分7。 
如此形成的接触面-其形式为传动凸缘2上的支撑面32以及传动凸缘2的中央束腰面4-在当前具有未详细示出的绝缘面，绝缘面的形式为位于所述接触面上的绝缘层。当前，仅在传动凸缘2的所述接触面上构造有绝缘面。附加地或替代地，根据这里未示出的另一实施方式，相应的对置的接触面-在当前即为飞轮1上的止挡面5和飞轮1上的与支撑面32对置的支撑面32-也可以设有绝缘面。 
在当前构造有形式为氧化铝层的绝缘层，其被设置用于形成绝缘面的电绝缘。氧化铝层具有电绝缘层的功能，所述电绝缘层在当前还能提高附着作用。 
在支撑面32和中央面4上的氧化铝层在当前采用等离子喷镀方法来涂敷。这种等离子喷镀方法形成氧化铝层，所述氧化铝层足以使 得飞轮凸缘1相对于传动凸缘2电绝缘。另外，采用等离子喷镀方法涂敷的氧化铝层的表面可以具有微孔。为了防止有损于电绝缘的湿气侵入，还规定，为了进一步形成绝缘面上的绝缘，接下来用树脂来处理氧化铝层，也就是说，在当前要涂敷上形式为环氧树脂层的另一层。氧化铝层的表面微孔中含有环氧树脂，另外，为了保持中央束腰6区域的平整度(Planlauftoleranz)和配合度(Passung)，最好对所述表面进行打磨，在当前用金刚石砂轮进行打磨。 
当前，在作为连接机构20的螺钉和飞轮凸缘1与传动凸缘2之间，构造有设有绝缘面的其它接触面。形式为螺钉的连接机构20在当前具有螺钉杆21和螺钉头22。螺钉头22的底面与螺钉杆21的紧邻的区域22一起形成了成型的绝缘面23，该绝缘面被构造用于通过单独的绝缘体24来产生电绝缘。因而在当前，绝缘体24在螺钉下面在飞轮凸缘1与螺钉之间被构造成垫片的形式。为此，垫片的径向外侧区域***到飞轮凸缘1的弯角区段25中，而其径向内侧区域则靠于飞轮凸缘的径向延伸的面26上。通过这种方式，利用单独的绝缘体24就使得螺钉与飞轮凸缘1电绝缘，否则螺钉会与传动凸缘2导电地连接。形式为垫片的单独的绝缘体24被构造成带有氧化铝层的钢片。钢片上的氧化铝层还有附着层的功能，其表面微孔封有环氧树脂。可以而非必须对所述氧化铝层进行打磨。 
飞轮凸缘的其它接触层没有绝缘面，但采用如下方式与连接机构20电绝缘：利用间隙28使得所述接触层裸露。换句话说，在当前，利用间隙28使得螺钉杆21明显地与飞轮凸缘1的接触面27间隔一定距离。 
为了间隙28避免在飞轮10工作时闭合，在当前，将形式为螺钉的连接机构20的位置固定。此点在当前通过如下措施即可得到保证，即在传动凸缘2和飞轮凸缘1之间的-由图1可见的-另一位置处，将定位销30***到传动凸缘2的规定的下凹中，并利用电绝缘的套管31将所述定位销保持在飞轮凸缘1的对置的下凹中。电绝缘的套管31在当前由聚酰胺制成。 
因而在当前采用如下措施来避免绝缘的间隙28闭合：首先在接触面27上开出足够大的裸露部分，此外使得面23、26和绝缘体24与连接机构20之间的附着摩擦足够大，最后，用至少一个带有绝缘 套管31的定位销30确保连接机构20精确地定位。 
最后，为了防止绝缘面上的如此设计的电绝缘机构在接触面32、4、23、26、27、31的区域中跨接，另外规定，在飞轮凸缘1和传动凸缘2之间给向外伸展的间隙、开口等设有合适的密封机构。这种密封机构例如可以***到在飞轮凸缘1和传动凸缘2之间的未详细示出的间隙或适当的位置中，所述密封机构的形式例如为聚氨基甲酸乙酯密封物质。附加地或替代地，也可以给飞轮凸缘1的面向传动凸缘2的侧面以及给传动凸缘2-即使在相互装配之后-设有绝缘漆层。 
总之，所提出的在飞轮凸缘1、传动凸缘2和连接机构20以及当前附加的定位销30之间的电绝缘使得能够可靠且比较简单地实现两组件结构的飞轮10的两个部分之间的电绝缘。综上所述，本发明根据其设计方案已认识到，能以有利的方式给用于安装到内燃机110和耦联到待驱动的机器120上的飞轮10设有飞轮凸缘1和用于耦联待驱动的机器120的耦联机构3，其中根据本发明的设计方案可以有利地规定，使得与飞轮凸缘1连接的传动凸缘2相对于飞轮凸缘1电绝缘。 
附图标记和缩写 
1        飞轮凸缘 
1.1      圆周面 
1.2      圆周区域 
2        传动凸缘 
2.1      套管 
2.2      沿径向离开延伸的部分 
3        耦联机构 
4        中央束腰面 
5        止挡面 
6        中央束腰 
7        小桥状的***部分 
10       飞轮 
20      连接机构 
21      螺钉杆 
22      螺钉头 
23      成型的绝缘面 
24      单独的绝缘体 
25      弯角区段 
26      面 
27      接触面 
28      间隙 
30      定位销 
31      色缘套管 
32      支撑面 
100     *** 
110     内燃机 
111     曲轴 
112     运动 
113     轴线 
120     机器 
121     轴 
122     配合离合器盘 

Claims (17)

1.一种飞轮(10)，用于安装到内燃机(110)上并与待驱动的机器特别是电的机器(120)如发电机等耦联，具有：
-飞轮凸缘(1)；和
-用于耦联待驱动的机器特别是发电机的耦联机构(3)，其特征在于，还具有
-与飞轮凸缘(1)连接的传动凸缘(2)，其中传动凸缘(2)和飞轮凸缘(1)彼此电绝缘。
2.如权利要求1所述的飞轮(10)，其特征在于，传动凸缘(2)被构造用于安装在内燃机(110)上，飞轮凸缘(1)被构造用于支撑耦联机构(3)。
3.如权利要求1或2所述的飞轮(10)，其特征在于，飞轮凸缘(1)和传动凸缘(2)通过连接机构(20)相互连接，同时形成多个接触面。
4.如权利要求1至3中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，多个接触面包括在飞轮凸缘(1)和传动凸缘(2)之间的面和/或在连接机构(20)和飞轮凸缘(1)之间的面和/或在连接机构(20)和传动凸缘(2)之间的面。
5.如权利要求1至4中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，在多个接触面中的至少一部分接触面上设有电绝缘机构，所述电绝缘机构具有多个绝缘面，和/或使得多个接触面中的至少一部分接触面裸露。
6.如权利要求1至5中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，用于电绝缘的绝缘面通过在特别是传动凸缘(2)和/或飞轮凸缘(1)的接触面上的绝缘层形成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，用于电绝缘的绝缘面通过单独的绝缘体形成，特别是在连接机构(20)和传动凸缘(2)之间和/或在连接机构(20)和飞轮凸缘(1)之间形成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，绝缘面具有一个或多个选自一组下述面的面：在传动凸缘(2)和飞轮凸缘(1)之间的支撑面、传动凸缘的中央束腰面(4)和/或飞轮凸缘的相对于中央束腰(6)的止挡面(5)、在传动凸缘(2)和/或飞轮凸缘(1)上的与连接机构(20)接触的面、特别是连接机构(20)的穿引面、连接机构面。
9.如权利要求1至8中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，使得在传动凸缘(2)和/或飞轮凸缘(1)上的与连接机构(20)接触的面(26)裸露，特别是使得连接机构的穿引面和连接机构面裸露。
10.如权利要求1至9中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，接触面上的绝缘层具有氧化铝层，特别是通过等离子喷镀而涂敷在接触面上的氧化铝层。
11.如权利要求1至10中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，接触面上的绝缘层具有树脂-特别是环氧树脂-层。
12.如权利要求1至11中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，构造有单独的绝缘体(24)，其形式为带有绝缘层的片，特别是带有氧化铝层的片。
13.如权利要求1至12中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，设有用于使得连接机构(20)相对于在传动凸缘(2)和/或飞轮凸缘(1)上的接触面(27)位置固定的机构。
14.如权利要求1至13中任一项所述的飞轮(10)，其特征在于，给在多个接触面的区域内的间隙空间，特别是给在飞轮凸缘(1)和传动凸缘(2)之间的和/或在连接机构(20)和飞轮凸缘(1)之间的和/或在连接机构(20)和传动凸缘(2)之间的面(26)，设有密封机构，所述密封机构的形式特别是漆、聚合密封物等。
15.一种内燃机(110)，具有根据权利要求1至14中任一项的飞轮(10)，特别是具有直接安装在内燃机(110)的曲轴(111)上的传动凸缘(2)。
16.一种由根据权利要求15的内燃机(110)和待驱动的机器构成的***(100)，待驱动的机器特别是电的机器(120)如发电机，该***尤其是柴油-电机组。
17.根据权利要求16的***作为备用发电机组或传动机构特别是车辆传动机构的应用。
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