CN112503139A - 一种新型双质量飞轮扭转减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型双质量飞轮扭转减振器，包括：传动轴；主动飞轮；传动齿轮；从动飞轮，其同轴空套在传动齿轮上；传力装置，其用于将动力从主动飞轮传递至从动飞轮；第一储液腔和第二储液腔分别开设在从动飞轮内部，并且对称设置；第一齿条和第二齿条可移动的设置在从动飞轮内部，并且分别与传动齿轮啮合传动；两个第一活塞，其分别固定连接在第一齿条的两端；两个第二活塞，其分别固定连接在第二齿条的两端；其中，第一储液腔和第二储液腔的两端分别设置有第一活塞容纳腔和第二活塞容纳腔；两个第一活塞分别匹配设置在两个第一活塞容纳腔中，两个第二活塞分别匹配设置在两个第二活塞容纳腔中；励磁装置，其同轴空套在从动飞轮的外圆周上。

Description

一种新型双质量飞轮扭转减振器

技术领域

本发明属于汽车动力传动***中的扭转减振部件技术领域，特别涉及一种新型双质量飞轮扭转减振器。

背景技术

随着轻量化、低速大扭矩发动机和轿车柴油机等汽车新技术的发展与应用，由汽车发动机的转速波动所产生的动力传动系扭转振动越来越难以控制。传统汽车通过在离合器从动盘中安装扭转减震器来限制传动系的扭振，但由于受尺寸和布置空间的限制，离合器扭转减振器的弹性元件往往长度短、刚度大、相对转角小，导致扭转减振效果差，降低零部件的使用寿命，且难以满足舒适性需求。所谓双质量飞轮即将传统的飞轮分成两部分，并在中间加装扭转减震装置，由于布置空间大，允许的相对转角变大，因此可以将减振元件的刚度设计成很小，故而有效解决了汽车传动系扭振过大的问题，保证了零部件的疲劳寿命，提高了驾乘舒适性。

传统的双质量飞轮扭转减振器通常只设有弹性减振元件，扭转阻尼仅靠弧形弹簧与润滑脂的摩擦来提供，导致阻尼较小且不可控，难以快速衰减发动机端的扭振。新兴的半主动磁流变双质量飞轮可以通过外加磁场来控制磁流变液的粘性阻尼，从而在不同工况下改变双质量飞轮扭转减振器的阻尼，具有较好的扭转减振效果。在现有技术中，如中国专利CN103758923A公开的智能式磁流变液双质量飞轮，中国专利CN103758923A公开的半主动磁流变液双质量飞轮和中国专利CN109944906发明的基于磁流变液体的半主动控制变惯量装置飞轮。上述技术方案中存在，轴向尺寸较大、难以布置；重量过大，难以满足汽车轻量化需求；磁流变液用量多，不仅增加了生产制造的成本，同时对加工工艺与密封工艺也有较高的要求；电控变惯量***难以布线等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型双质量飞轮扭转减振器，其通过齿轮齿条机构与两个储液腔配合，实现了双质量飞轮的阻尼可调，能够有效降低双质量飞轮的扭振传递率；并且将磁流变液的半主动控制从旋转运动变为直线运动，减少了双质量飞轮的密封面积，从而能够有效提升阻尼控制效果，并且降低对密封技术的要求和加工、装配的精度要求。

本发明提供的技术方案为：

一种新型双质量飞轮扭转减振器，包括：

传动轴；

主动飞轮，其同轴固定安装在所述传动轴上；

传动齿轮，其同轴固定安装在所述传动轴上，并且与所述主动飞轮间隔设置；

从动飞轮，其与所述主动飞轮同轴设置，并且空套在所述传动齿轮上；

传力装置，其设置在所述主动飞轮和所述从动飞轮之间，用于将动力从所述主动飞轮传递至所述从动飞轮；

第一储液腔，其开设在所述从动飞轮内部；

第二储液腔，其开设在所述从动飞轮内部，并且与所述第一储液腔对称设置；

其中，所述第一储液腔和所述第二储液腔中分别充满磁流变液；

第一齿条，其可移动的设置在所述从动飞轮内部，并与所述传动齿轮啮合传动；

第二齿条，其可移动的设置在所述从动飞轮内部，并与所述传动齿轮啮合传动；

其中，所述传动齿轮位于所述第一储液腔、所述第二储液腔、所述第一齿条及所述第二齿条围合形成的区域内；

两个第一活塞，其分别固定连接在所述第一齿条的两端；

两个第二活塞，其分别固定连接在所述第二齿条的两端；

其中，所述第一储液腔和所述第二储液腔的两端分别设置有第一活塞容纳腔和第二活塞容纳腔；所述两个第一活塞分别匹配设置在两个所述第一活塞容纳腔中，所述两个第二活塞分别匹配设置在两个所述第二活塞容纳腔中；

励磁装置，其为环形，并且同轴空套在所述从动飞轮的外圆周上。

优选的是，所述的新型双质量飞轮扭转减振器，还包括两个变惯量装置；

其中，所述从动飞轮内对称开设有两个变惯量装置容纳腔，所述变惯量装置一一对应设置在所述变惯量装置容纳腔中；

所述变惯量装置包括：

直弹簧；

附加质量块，其为圆柱形，并且同轴固定连接在所述直弹簧的一端；

其中，所述直弹簧的另一端固定连接在所述变惯量装置容纳腔内靠近所述传动轴的端面上；

多个钢球弹簧容纳腔，其分别沿所述附加质量块的径向开设，并且沿所述附加质量块的外圆周均匀布置；

多个钢球；

多个钢球弹簧，其与所述多个钢球一一对应设置，所述钢球弹簧的一端固定连接在所述钢球上；

其中，所述钢球弹簧连同所述钢球一一对应设置在所述钢球弹簧容纳腔中；所述从动飞轮上开设有多个凹槽，所述凹槽与所述钢球一一对应设置；

初始状态时，所述钢球抵靠在所述凹槽上。

优选的是，所述励磁装置包括：

支架，其固定连接在发动机外壳体上；

磁轭，其为圆环形，并且固定安装在所述支架上；

励磁线圈，其为多匝圆环导线，并且固定安装在所述磁轭中；

其中，所述励磁线圈连接电源。

优选的是，所述第一储液腔和所述第二储液腔为相对设置的弧形空腔；

两个液流通道体，其分别匹配设置在所述第一储液空腔和所述第二储液空腔中；

其中，所述液流通道体包括：

壳体，其沿所述储液空腔的延伸方向固定设置在所述第一储液腔或所述第二储液腔中；

两个分液板，其分别沿所述壳体的延伸方向间隔设置在所述壳体中，所述分液板固定连接在所述壳体的内壁上；

其中，在所述两个分液板之间，及所述两个分液板与壳体内壁之间分别形成弧形流液通道。

优选的是，所述传力装置包括：

密封板，其固定安装在所述主动飞轮上；所述密封板的一侧呈中心对称间隔开设有两个第一弹簧安装槽；

传力板，其与所述从动飞轮同轴固定连接，并且所述传力板沿径向对称设置有两个向外延伸的侧耳板；

其中，所述主动飞轮内开设有传力板容纳腔；并且在所述主动飞轮上对应所述两个第一弹簧安装槽处分别开设有两个第二弹簧安装槽；所述两个第一弹簧安装槽和所述两个第二弹簧安装槽分别扣合组成两个弹簧安装腔；所述传力板的两个侧耳板分别设置在所述两个弹簧安装腔之间；

两个弧形弹簧，其一一对应设置在所述两个弹簧安装腔中；

其中，所述弧形弹簧的一端固定连接在所述侧耳板上，另一端抵靠在所述弹簧容纳腔的端部。

优选的是，所述弧形弹簧的节距由弹簧两端向中间逐渐增大。

优选的是，所述的新型双质量飞轮扭转减振器，还包括：

两个注液塞，其嵌入式设置在所述从动飞轮中，所述两个注液塞的一端分别通过通道与所述第一储液腔和所述第二储液腔连通；

其中，通过所述注液塞向所述第一储液腔和所述第二储液腔中注入磁流变液。

优选的是，所述主动飞轮包括相互间隔设置的多个第一圆环体和第二圆环体；

其中，所述第一圆环体和所述第二圆环体为同心圆环；并且所述第一圆环体采用45#钢，所述第二圆环体采用工程塑料材质；

所述传动齿轮与所述主动飞轮的组成形式相同；

所述传动轴包括沿轴向相互间隔设置的第一轴段和第二轴段；

其中，所述第一轴段采用45#钢，所述第二轴段采用工程塑料材质。

优选的是，所述的新型双质量飞轮扭转减振器，还包括：

连接法兰，同轴固定安装在所述传动轴上，并且所述连接法兰的端部与发动机曲轴固定连接。

本发明的有益效果是：

(1)通过引入磁流变液半动控制，实现了双质量飞轮的阻尼可调，可根据工况进行阻尼调节以有效降低扭振传递率。

(2)双质量飞轮扭转减震器可以很好的衰减发动机传来的不平衡扭矩和不稳定转速，相比传统的离合器扭转减震器具有更好的减震性能。

(3)通过齿轮齿条机构，将磁流变液的半主动控制从旋转运动变为直线运动，减少了双质量飞轮的密封面积，降低了对密封技术的要求和加工、装配的精度要求，使得磁流变液在双质量飞轮中更容易灌注、存储、密封和维护。

(4)通过将磁流变液工作腔由圆盘状变为柱状，减小了磁流变液工作腔的体积，从而减少了磁流变液的使用量，因此降低了制造成本和油液泄露的可能性。

(5)通过将相对扭转运动转变为相对直线运动，结构紧凑，缩短半主动控制磁流变液双质量飞轮的轴向尺寸，易于在实车上布置和实施。

(6)通过引入“栅栏”式液流通道体，使得磁流变液具有多间隙工作条件，并可以根据实际使用情况自行设计调整，结构变动成本低，可控性高。

(7)通过引入变节距弧形弹簧，实现了双质量飞轮刚度的非线性变化；即低频大刚度，高频小刚度；同时，弹簧的刚度随压缩量连续变化，没有突变，降低了传统多级刚度双质量飞轮由刚度突变造成的顺时振动冲击。

(8)通过将传动轴、主动飞轮和驱动齿轮设计成bragg声子晶体结构，有效降低了在特定频段由于发动机转矩不平衡带来的扭振激励，使得双质量飞轮在中高频段的减振性能进一步提升。

(9)通过在次级飞轮组中引入变惯量装置，使得双质量飞轮的惯量比自动升降，增加了汽车在高速行驶时的平顺性。

附图说明

图1为本发明所述的新型双质量飞轮扭转减振器的端面结构示意图。

图2为图1中A-A剖视示意图。

图3为图1中A-A的剖面结构示意图。

图4为本发明所述的新型双质量飞轮扭转减振器的总装配图。

图5为本发明所述的新型双质量飞轮扭转减振器的总装配***图。

图6为本发明所述的主动飞轮的结构示意图。

图7为本发明所述的传力板的结构示意图。

图8为本发明所述的密封板的结构示意图。

图9为本发明所述的变节距弧形弹簧的结构示意图。

图10为本发明所述的传动轴的结构示意图。

图11为本发明所述的传动齿轮的结构示意图。

图12为本发明所述的内从动飞轮的结构示意图。

图13为本发明所述的变惯量装置的结构示意图。

图14为本发明所述的齿条活塞机构的示意图。

图15为本发明所述的主动飞轮的声子晶体构成的端面示意图。

图16为本发明所述的主动飞轮的声子晶体构成的径向剖面示意图。

图17为本发明所述的传动齿轮的声子晶体构成示意图。

图18为本发明所述的传动轴的声子晶体构成示意图。

图19为本发明所述的第一半液流通道体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-19所示，本发明提供了一种新型双质量飞轮扭转减振器，其主要包括：启动齿圈1；主动飞轮2；主动飞轮弧形槽2a；连接法兰3；花键4；轴端卡簧5；传动轴6；滑动轴承7；传力板8；变节距弧形弹簧9；第一半液流通道体10；第二半液流通道体11；磁流变液12；注油塞13；内从动飞轮14；外从动飞轮15；轴肩卡簧16；传动齿轮17；密封端盖18；半圆键19；轴端卡簧20；第一齿条21a；第二齿条21b；连接螺栓22；滑动轴承23；直弹簧24；密封板25；密封板弧形槽25a；附加质量块26；钢球弹簧27；钢球28；缓冲垫29；密封垫30；励磁线圈31；磁轭32；固定支架33；第一活塞34a；第二活塞34b及活塞环35。

所述的新型双质量飞轮扭转减振器由初级飞轮组、次级飞轮组、弧形弹簧组、阻尼调节***、变惯量装置和声子晶体组件组成。弧形弹簧组安装在初级飞轮组与次级飞轮组之间，构成双质量飞轮本体；阻尼调节***包括阻尼调节装置和励磁装置；其中，阻尼调节装置和变惯量装置一同内嵌安装在次级飞轮组中，分别起阻尼和惯量作用；励磁装置固定于发动机外壳体上，围绕在次级飞轮组***；声子晶体组件存在于初级飞轮组中，用以降低特定频段范围的扭振传递率。

所述初级飞轮组包括主动飞轮2、启动齿圈1、连接法兰3、密封板25、传动轴6以及传动齿轮17。其中，启动齿圈1套装在主动飞轮2上，密封板25与主动飞轮2固定连接，传动轴6穿过主动飞轮2并在两端分别套装有传动齿轮17和连接法兰3。

主动飞轮2为圆盘类结构，主动飞轮2外的外圆周上套装有启动齿圈1，启动齿圈1的内圆柱面与主动飞轮2外圆周面为过盈配合；主动飞轮2内孔为开有矩形花键的通孔，用以插装带有相同尺寸矩形花键4的传动轴6；传动轴6轴肩右端为全长度矩形花键轴，从主动飞轮2左侧***主动飞轮2的矩形花键孔，并在左端以传动轴轴肩的右端面与主动飞轮2内圆环体端面轴向定位；连接法兰3为圆盘形结构，内开有与传动轴6外花键相配合的内矩形花键通孔，连接法兰3大直径端外圆面开有8个均布的螺栓孔，用以连接发动机曲轴端的法兰盘；连接法兰3以小直径端从传动轴6向外伸出主动飞轮2的一端套装在传动轴6上，并以小直径端端面和主动飞轮2外设小圆环体端面接触而轴向定位。传动轴6花键轴部分最外端开有环形槽套装轴端卡簧5，从而在轴向定位传动轴6、主动飞轮2和连接法兰3的装配位置。传动轴6的左端轴开有键槽，传动齿轮17通过键槽和半圆键19套装在传动轴6上，并通过安装在传动轴6上的轴肩卡簧16和安装在传动轴左端的轴端卡簧20定位轴向位置，避免轴向窜动。密封板25为圆盘类结构，外径尺寸等于主动飞轮2外径尺寸，内径套装并支撑在滑动轴承23上，所述滑动轴承23套装在传力板8的外圆环体上，并依靠传力板8的外圆环体支撑；密封板25右侧面紧贴主动飞轮2左侧端面，并通过在外圆周点焊与主动飞轮2固定连接，从而在密封板25与主动飞轮2之间形成的空间(传力板容纳腔)用以容纳传力板8、调整垫圈和两个弧形弹簧9；密封板25的右侧面向内侧冲压两个弧形凹槽25a；主动飞轮2的左侧面向内冲压两个弧形凹槽2a；两个弧形凹槽25a和两个弧形凹槽2a均为不连通凹槽，并且一一对应设置，当密封板25扣合在主动飞轮2上时，两个弧形凹槽25a分别与其对应的两个弧形凹槽2a组合形成两个弹簧安装腔，并且所述弹簧安装腔的尺寸大小与所述弧形弹簧9相配。

所述次级飞轮组包括传力板8、从动飞轮、密封垫30，以及安装在所述从动飞轮内的全部零件；其中，所述从动飞轮由同轴相对设置的内从动飞轮14和外从动飞轮15组成。传力板8布置在密封板25与主动飞轮2之间，内从动飞轮14布置在密封板25左侧并紧贴密封板25，外从动飞轮15布置在内从动飞轮14左侧；内从动飞轮14与外从动飞轮15均为圆盘类结构，外径尺寸与主动飞轮2相同，内径尺寸略大于传动齿轮17齿顶圆半径；内从动飞轮14与外从动飞轮15通过定位销确定装配位置并通过分布在外圆周的均布螺栓固联；传力板8与内从动飞轮14通过均布在内从动飞轮14小径周围的螺栓22固定连接。

所述传力板8为圆盘类结构，并在圆盘***对称伸出两个侧耳板8a，并向一侧延伸形成小直径端，所述小直径端内开有圆孔8b，圆孔8b内安装有滑动轴承7；传力板8与滑动轴承7、调整垫圈一同套装并支撑在主动飞轮2左端伸出的圆环体上；调整垫圈设置在主动飞轮2上的传力板容纳腔的底部，用以调整传力板8轴向位置使传力板8中面与所述弧形弹簧9的中心线同面。

所述弧形弹簧组包括两根完全相同的变节距弧形弹簧9。两根变节距弧形弹簧9对称安装在密封板25与主动飞轮2之间形成的两个弹簧安装腔中；弧形弹簧9一端同时抵靠弧形凹槽25a弧形凹槽2a同侧的端面上，另一端与传力板8的侧耳板8a焊接固定，用以完成主动飞轮与从动飞轮之间的扭矩传递和衰减扭振；变节距弧形弹簧9在两端的节距最小，中部节距为最大，节距从两端到中部依次均匀增加，具有非线性刚度特性，因此可以在高频小转角振动情况下提供较小的刚度，以有效缓解高频振动，提高传动系稳定性；在低频大转角冲击的情况下提供较大的刚度，以限制相对转角大小，缓解对传动系的冲击。

阻尼调节***由阻尼调节装置和励磁装置组成；阻尼调节装置由内从动飞轮14、外从动飞轮15、传动轴6、传动齿轮17、第一齿条21a、第二齿条21b、第一活塞34a、第二活塞34b活塞环35、第一半液流通道体10、第二半液流通道体11、磁流变液12、注油塞13和密封垫30组成。

其中，外从动飞轮15比内从动飞轮14在左端面多设置一个阶梯孔，用以安装和定位密封端盖18，用以密封从动飞轮；除此结构外，内从动飞轮14与外从动飞轮15完全相同；内从动飞轮14与外从动飞轮15在二者的接触面一侧均对称开有完全相同的半圆柱形凹槽，并通过二者配合形成圆柱形的变惯量装置容纳腔143用以容纳变惯量装置。内从动飞轮14与外从动飞轮15在二者的接触面一侧还对称开有弧型槽、两个活塞容纳槽和与所述活塞容纳槽连通的半圆柱细槽。如图12所示，以内从动飞轮14为例，作进一步说明如下：内从动飞轮14上对称开设有两个弧形凹槽144，两个弧形凹槽144的两端分别连接有半圆柱形的第一活塞容纳槽141和第二活塞容纳槽142；两个半圆柱细槽连接在相对应的两个第一活塞容纳槽141之间以及相对应的两个第二活塞容纳槽142之间，分别用于容纳第一齿条21a和第二齿条21b。其中，外从动飞轮15上的两个弧形凹槽与14上对称开设的两个弧形凹槽144扣合形成相互对称的第一储液腔和第二储液腔，所述第一储液腔和所述第二储液腔的截面均为圆形。两个第一活塞容纳槽141和与两个开设在外从动飞轮15上的(与第一活塞容纳槽141位置相对应的)活塞容纳槽组合形成第一活塞容纳腔；两个第二活塞容纳槽142和两个开设在外从动飞轮15上的(与第二活塞容纳槽142位置相对应的)活塞容纳槽组合形成第二活塞容纳腔。密封垫30布置在内从动飞轮14与外从动飞轮15之间，用以密封磁流变液12所在的液室防止磁流变液12泄露。

为便于安装，将每个液流通道体对应内从动飞轮14和外从动飞轮15分成第一半液流通道体10和第二半液流通道体11。两个第一半液流通道体10分别对称安装在两个弧形凹槽144，两个第二半液流通道体11分别对称安装在外从动飞轮15中与两个弧形凹槽144相对应的弧形凹槽中。第一半液流通道体10和第二半液流通道体11的结构完全相同，下面仅以第一半液流通道体10为例，作进一步说明。如图19所示，第一半液流通道体10包括：底板101，其截面为半圆环形；两个半分液板102、103，其分别沿底板101的延伸方向间隔设置在底板101中，两个半分液板102、103固定连接在底板101的内壁上。两个第二半液流通道体11和两个第一半液流通道体10一一对应扣合形成两个整体的液流通道体。底板101和其对应的第二半液流通道体11底板扣合形成液流通道体的壳体，两个半分液板102、103分别和其对应的第二半液流通道体11中的两个半分液板对接形成整体的分液板；两个分液板之间，及所述两个分液板与壳体内壁之间分别形成弧形流液通道。

弧形流液通道结构保证了磁流变液具有多工作间隙，通过设计和调节两个分液板之间及分液板与壳体内壁之间的间隙大小来调节流液的通过面积和工作间隙，使基于磁流变液的半主动控制处于理想状态。分液板与壳体内壁之间粘接或焊接。两个液流通道体为硅钢材料制成，硅钢具有高磁道性，在外磁场作用下，磁畴沿着外磁场方向规则排列形成一个叠加在外磁场上的附加磁场，因而具有引导磁场方向、增强局部磁场强度的作用，能够磁流变液工作区域磁场强度、减少能源消耗，改善阻尼控制效果。

两个注油塞13对称安装在外从动飞轮15的注油塞孔中，注油塞孔底部开有油道连接着磁流变液12的液室，磁流变液12通过注油塞13向液室注入；所述磁流变液12是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。

如图12、14所示，第一齿条21a和第二齿条21b均为圆柱形长条结构，在结构中部插成齿条状，两端部仍保持圆柱杆状并攻有外螺纹；第一活塞34a和第二活塞34b为短圆柱体，一端攻有螺纹孔，第一活塞34a和第二活塞34b的外圆柱面均套有两个活塞环35保证密封性，以防止油液泄露；第一齿条21a两端分别通过螺纹连接两个第一活塞34a，第二齿条21b两端分别通过螺纹连接两个第二活塞34b，形成两套双向活塞连杆机构；两个第一活塞34a对称布置在内从动飞轮14与外从动飞轮15之间的两个第一活塞容纳腔内；两个第二活塞34b对称布置在内从动飞轮14与外从动飞轮15之间的两个第二活塞容纳腔中。第一齿条21a和第二齿条21b的带齿部分均与传动齿轮17相啮合，从而保证每次初级飞轮组与次级飞轮组产生相对振动时，传动轴6通过键槽带动传动齿轮17转动，并通过齿轮齿条啮合带动位于第一齿条21a和第二齿条21b上的第一活塞34a和第二活塞34b往复平移运动，推动磁流变液沿着流液通道在第一储液腔和第二储液腔中来回流动。

阻尼调节***中所有结构均相对轴线中心对称布置与安装，保证阻尼调节机构无论处于任何工作位置时均能确保次级飞轮组的转动平衡。

所述励磁装置由励磁线圈31、磁轭32和支架组成。其中，磁轭32为圆环类结构，以螺栓固定连接在固定支架33上，其中，励磁装置的轴线与双质量飞轮中轴线同轴。固定支架33以螺栓固定连接在发动机外壳体上，保持不动；励磁线圈31为长导线围绕而成，为多匝圆环状，固定布置在磁轭32中；导线两段从磁轭32小孔接出并与外界电源相连，当电源接通时励磁装置将在整个双质量飞轮本体周围空间产生磁场，用以控制磁流变液的流动特性；所述励磁装置固定不动，不随双质量飞轮的转动而改变其圆周位置。

如图1、12-13所示，变惯量装置由附加质量块26、直弹簧24、钢球28、钢球弹簧27和缓冲垫29组成。惯量调节机构整体安装在内从动飞轮14与外从动飞轮15之间形成的变惯量装置容纳腔143内，并在两个变惯量装置容纳腔143内部对称开有与外界连通的通气孔以平衡气压；其中，直弹簧24一端焊接在变惯量装置容纳腔143内靠近传动轴6的端面上，另一端与附加质量块26焊接形成弹簧振子结构，弹簧振子可以在腔体内往复运动；附加质量块26为圆柱体结构，且在圆周面中部围绕圆周面的周向均匀向内开有4个尺寸略大于钢球弹簧的钢球弹簧容纳腔261，其为圆柱形深孔，用以安装钢球弹簧；向从动飞轮内部冲压有四个与钢球相配的圆弧形凹槽145，在初始状态(从动飞轮未发生转动时)，直弹簧处于少量拉伸状态，钢球在钢球弹簧的预压紧力作用下抵入凹槽145，但大部份仍处于附加质量块26的钢球弹簧容纳腔261中，从而限制了附加质量块26的初始位置以及初始运动条件，即：附加质量块26只有受到足以推动四颗钢球28及其预紧钢球弹簧27向内运动至钢球28完全缩入钢球弹簧容纳腔261的离心力时，才能改变初始位置并发生运动。可以通过改变钢球28的直径、凹槽145的深度、钢球弹簧27的刚度和预紧力来改变附加质量块26运动的初始条件。当从动飞轮转速提高，附加质量块26挣脱限位机构束缚向径外运动，最终停靠在变惯量装置容纳腔143靠大径一端端面，变惯量装置容纳腔143端面设有吸振材料制成的缓冲垫29以缓解质量块冲击减少附加震动和噪声；附加质量块26在其平衡位置时应仍保证与之连接的直弹簧具有一定的预紧拉力，从而保证附加质量块26的回位运动顺利完成。

如图15-18所示，声子晶体组是由具有周期性排列的复合结构即声子晶体结构的传动轴6、主动飞轮2和传动齿轮17所组成；三者通过矩形花键相连接，并传递发动机转矩。主动飞轮2和传动齿轮17在结构上均为圆盘类，其复合结构是由两种不同材料(45#钢和工程塑料)的同心圆环体交替组合而成，构成一维r型广义声子晶体圆板，其中主动飞轮的声子晶体结构仅存在于大圆环体内径与小圆环体外径之间无厚度突变的部分圆盘；传动轴6为轴类零件，其复合结构也由两种不同材料(45钢和工程塑料)的轴段组合而成，构成一维声子晶体轴；传动轴6、主动飞轮2和传动齿轮17一同构成一轴两板式声子晶体组配合工作。

所述的新型双质量飞轮扭转减振器的工作原理为：

当汽车发动机工作，发动机产生的扭矩和转速从曲轴端部的法兰传递到双质量飞轮右端的连接法兰3，连接法兰3通过矩形花键4将转速和扭矩传递到传动轴6上。传动轴6又通过其轴上的矩形花键4带动主动飞轮2和传动齿轮17旋转，主动飞轮2和密封板25焊接、齿圈1与主动飞轮2过盈配合，故而整个初级飞轮组保持同步旋转。主动飞轮2和密封板25通过弧形凹槽端部将转矩作用在变节距弧形弹簧9对上，变节距弧形弹簧9受压所并将扭矩通过侧耳板传给传力板8。传力板8与内从动飞轮14、外从动飞轮15通过螺栓固定连接，因此将带动整个次级飞轮组及安装在次级飞轮组上的其他零件共同旋转，从而次级飞轮组将接受的扭矩递到变速器输入端。在初级飞轮组与次级飞轮组产生相对转角时，由于变节距弧形弹簧9的作用，能够缓冲瞬时冲击，并根据转角变化(弹簧压缩量)调整自身的刚度，能够满足在小转角时小刚度、大转角时大刚度的需求，有效减少传递到次级飞轮组的扭振；

此外，当初级飞轮组与次级飞轮组产生相对转角时，由于传动齿轮17固联在传动轴6上与初级飞轮组共同旋转，而第一齿条21a、第二齿条21b、第一活塞34a和第二活塞34b安装在次级飞轮组上与次级飞轮组同步旋转，且因为次级飞轮组与整个传动系刚性连接，因此传动齿轮17与第一齿条21a、第二齿条21b之间也必将发生相对运动，即传动齿轮17带动第一齿条21a、第二齿条21b沿着第一活塞容纳腔和第二活塞容纳腔运动，第一活塞34a和第二活塞34b推动储存第一储液腔和第二储液腔中的磁流变液经过第一流液通道和第二液流通道的间隙在前、后液室来回流动，产生流液的粘性阻尼，用以衰减初级飞轮组传递到次级飞轮组上的扭振；磁流变液在没有外加磁场时具有牛顿流体特性，呈低粘度小阻尼状态；而当控制器根据工况调节输出到励磁线圈31电流从而在储液空腔与流液通道附近产生不同强度的磁场时，磁流变液中的极性粒子瞬间形成粒子链，其剪切屈服强度大大增加且与磁场强度呈比例，表现为高粘度、地流动性的Bingham流体特性，从而调节双质量飞轮扭转减振器的阻尼以适应当前工况，实现扭振的半主动控制。

由于在汽车高速行驶时，增加次级飞轮组相对初级飞轮组的惯量占比可以提升传动系的工作平稳性，降低振动冲击和微幅扭振的干扰；变惯量装置的附加质量块26随次级飞轮组旋转时将产生径向的离心力，迫使其沿着圆柱形的变惯量装置容纳腔143向外运动，但由于受到钢球28及钢球弹簧27的预紧和限位作用，在低速较小的离心力下，附加质量块26不会产生位移；当汽车转到高速行驶时，次级飞轮组转速提高，附加质量块26的离心力也相应增大，当离心力大于钢球28及钢球弹簧27产生的预紧力时，钢球27将被从凹槽145中顶出，缩入到附加质量块26的深孔中，而附加质量块26也将挣脱钢球束缚向外径运动，由于J＝mr²，故而次级飞轮组的转动惯量增加，保证汽车高速行驶平稳运行；当车速下降，次级飞轮组转速下降，附加质量块26由于离心力下降将被底部连接的直弹簧24拉回到原位，此时钢球28在钢球弹簧27的推理作用下被重新推入凹槽145，形成对附加质量块26的重新定位。

双质量飞轮工作时，声子晶体组件即传动轴6、主动飞轮2和传动齿轮17刚性连接共同旋转，扭矩将沿着声子晶体结构内部进行传递。发动机由于转速变化与转速不平衡导致传来的扭转振动的谐振分量遍布整个频带，而在处于声子晶体带隙内的弹性波由于找不到对应的振动模式将被局限在缺陷处从而无法传播，因此具有声子晶体结构的扭转传动件对特定频段范围内的扭振弹性波具有抑制其传递的作用，即特定频段的扭振将无法通过声子晶体组传递到传动***，通过对材料、尺寸、结构的合理选择，可以设计和调整声子晶体组的带隙，从而可以有针对性的衰减与传动系某阶模态相近的扭振激励，避免传动系扭转共振现象的出现。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，包括：

传动轴；

主动飞轮，其同轴固定安装在所述传动轴上；

传动齿轮，其同轴固定安装在所述传动轴上，并且与所述主动飞轮间隔设置；

从动飞轮，其与所述主动飞轮同轴设置，并且空套在所述传动齿轮上；

传力装置，其设置在所述主动飞轮和所述从动飞轮之间，用于将动力从所述主动飞轮传递至所述从动飞轮；

第一储液腔，其开设在所述从动飞轮内部；

第二储液腔，其开设在所述从动飞轮内部，并且与所述第一储液腔对称设置；

其中，所述第一储液腔和所述第二储液腔中分别充满磁流变液；

第一齿条，其可移动的设置在所述从动飞轮内部，并与所述传动齿轮啮合传动；

第二齿条，其可移动的设置在所述从动飞轮内部，并与所述传动齿轮啮合传动；

其中，所述传动齿轮位于所述第一储液腔、所述第二储液腔、所述第一齿条及所述第二齿条围合形成的区域内；

两个第一活塞，其分别固定连接在所述第一齿条的两端；

两个第二活塞，其分别固定连接在所述第二齿条的两端；

其中，所述第一储液腔和所述第二储液腔的两端分别设置有第一活塞容纳腔和第二活塞容纳腔；所述两个第一活塞分别匹配设置在两个所述第一活塞容纳腔中，所述两个第二活塞分别匹配设置在两个所述第二活塞容纳腔中；

励磁装置，其为环形，并且同轴空套在所述从动飞轮的外圆周上。

2.根据权利要求1所述的新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，还包括两个变惯量装置；

其中，所述从动飞轮内对称开设有两个变惯量装置容纳腔，所述变惯量装置一一对应设置在所述变惯量装置容纳腔中；

所述变惯量装置包括：

直弹簧；

附加质量块，其为圆柱形，并且同轴固定连接在所述直弹簧的一端；

其中，所述直弹簧的另一端固定连接在所述变惯量装置容纳腔内靠近所述传动轴的端面上；

多个钢球弹簧容纳腔，其分别沿所述附加质量块的径向开设，并且沿所述附加质量块的外圆周均匀布置；

多个钢球；

多个钢球弹簧，其与所述多个钢球一一对应设置，所述钢球弹簧的一端固定连接在所述钢球上；

其中，所述钢球弹簧连同所述钢球一一对应设置在所述钢球弹簧容纳腔中；所述从动飞轮上开设有多个凹槽，所述凹槽与所述钢球一一对应设置；

初始状态时，所述钢球抵靠在所述凹槽上。

3.根据权利要求2所述的新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，所述励磁装置包括：

支架，其固定连接在发动机外壳体上；

磁轭，其为圆环形，并且固定安装在所述支架上；

励磁线圈，其为多匝圆环导线，并且固定安装在所述磁轭中；

其中，所述励磁线圈连接电源。

4.根据权利要求3所述的新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，所述第一储液腔和所述第二储液腔为相对设置的弧形空腔；

两个液流通道体，其分别匹配设置在所述第一储液空腔和所述第二储液空腔中；

其中，所述液流通道体包括：

壳体，其沿所述储液空腔的延伸方向固定设置在所述第一储液腔或所述第二储液腔中；

两个分液板，其分别沿所述壳体的延伸方向间隔设置在所述壳体中，所述分液板固定连接在所述壳体的内壁上；

其中，在所述两个分液板之间，及所述两个分液板与壳体内壁之间分别形成弧形流液通道。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，所述传力装置包括：

密封板，其固定安装在所述主动飞轮上；所述密封板的一侧呈中心对称间隔开设有两个第一弹簧安装槽；

传力板，其与所述从动飞轮同轴固定连接，并且所述传力板沿径向对称设置有两个向外延伸的侧耳板；

其中，所述主动飞轮内开设有传力板容纳腔；并且在所述主动飞轮上对应所述两个第一弹簧安装槽处分别开设有两个第二弹簧安装槽；所述两个第一弹簧安装槽和所述两个第二弹簧安装槽分别扣合组成两个弹簧安装腔；所述传力板的两个侧耳板分别设置在所述两个弹簧安装腔之间；

两个弧形弹簧，其一一对应设置在所述两个弹簧安装腔中；

其中，所述弧形弹簧的一端固定连接在所述侧耳板上，另一端抵靠在所述弹簧容纳腔的端部。

6.根据权利要求5任意一项所述的新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，所述弧形弹簧的节距由弹簧两端向中间逐渐增大。

7.根据权利要求6所述的新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，还包括：

两个注液塞，其嵌入式设置在所述从动飞轮中，所述两个注液塞的一端分别通过通道与所述第一储液腔和所述第二储液腔连通；

其中，通过所述注液塞向所述第一储液腔和所述第二储液腔中注入磁流变液。

8.根据权利要求7所述的新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，所述主动飞轮包括相互间隔设置的多个第一圆环体和第二圆环体；

其中，所述第一圆环体和所述第二圆环体为同心圆环；并且所述第一圆环体采用45#钢，所述第二圆环体采用工程塑料材质；

所述传动齿轮与所述主动飞轮的组成形式相同；

所述传动轴包括沿轴向相互间隔设置的第一轴段和第二轴段；

其中，所述第一轴段采用45#钢，所述第二轴段采用工程塑料材质。

9.根据权利要求8所述的新型双质量飞轮扭转减振器，其特征在于，还包括：

连接法兰，同轴固定安装在所述传动轴上，并且所述连接法兰的端部与发动机曲轴固定连接。

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