CN115217905A - 一种双质量飞轮及车辆 - Google Patents

Abstract

为克服现有双质量飞轮中弹簧存在摩擦阻尼较大以及易磨损断裂的问题，本发明提供了一种双质量飞轮，包括主飞轮组件、次级飞轮组件、自润滑隔片和弹簧，所述主飞轮组件和所述次级飞轮组件之间形成有腔室，所述自润滑隔片和所述弹簧位于所述腔室中，所述自润滑隔片包括主体树脂以及设置于所述主体树脂中的纤维增强材料，所述主体树脂包括聚醚醚酮和聚四氟乙烯。同时，本发明还公开了包括上述双质量飞轮的车辆。本发明提供的双质量飞轮具有良好的自润滑性，大幅降低摩擦损失，提高扭矩传递效率，不需要加入润滑油脂，减低成本的同时也降低了双质量飞轮对于气密性的要求，提高双质量飞轮应对浸水工况的能力。

Description

一种双质量飞轮及车辆

技术领域

本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种双质量飞轮及车辆。

背景技术

随着油耗法规和排放法规的日益加严，动力总成混动化为一条重要的技术路线。双质量飞轮作为可以解决动力总成振动噪音问题(NVH)、提高车辆驾驶舒适性的零部件，也越来越多应用到混合动力车型的动力总成上，以提升整车的NVH水平。

双质量飞轮将传统的一个飞轮分成两个部分，一部分保留在原来发动机一侧的位置上，起到原来飞轮的作用，用于起动和传递发动机的转动扭矩，这一部分称为主飞轮，另一部分则放置在传动系变速器一侧，用于提高变速器的转动惯量，这一部分称为次级飞轮。两部分飞轮之间有一个环型的腔室，在腔内装有弹簧减振器，由弹簧减振器将两部分飞轮连接为一个整体。

由于腔室通常为铸造件结构，因此，其表面难以做到光滑，而为保证较好的抗拉强度、弹性极限和较高的疲劳强度，弹簧减震器材料一般为75SC中碳钢系列，弹簧减震器在压缩和伸展的过程中，其外侧与腔室的外侧内壁会产生摩擦，弹簧与腔室的摩擦作为双质量飞轮的阻尼的一部分，在加速工况时阻尼越大对减振越不利，同时也会对弹簧产生磨损效果，影响双质量飞轮的使用寿命，为降低阻尼和避免腔室内壁对弹簧减震器的磨损，通常在腔室中加入有润滑油脂，同时需要保持腔室的气密性，因为泡水后润滑油脂将流失，导致双质量飞轮弹簧与腔室之间干摩擦，易导致弹簧断裂失效。因此对主飞轮和盖板的激光焊接气密性要求非常高，并且需要气密性检测，生产成本较高。

发明内容

针对现有双质量飞轮中弹簧存在摩擦阻尼较大以及易磨损断裂的问题，本发明提供了一种双质量飞轮及车辆。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种双质量飞轮，包括主飞轮组件、次级飞轮组件、自润滑隔片和弹簧，所述主飞轮组件和所述次级飞轮组件可相互转动设置，所述主飞轮组件和所述次级飞轮组件之间形成有腔室，所述自润滑隔片和所述弹簧位于所述腔室中，所述弹簧抵接所述主飞轮组件和所述次级飞轮组件，所述自润滑隔片位于所述弹簧和所述腔室的内壁之间，所述自润滑隔片包括主体树脂以及设置于所述主体树脂中的纤维增强材料，所述主体树脂包括聚醚醚酮和聚四氟乙烯。

可选的，所述主体树脂包括以下重量组分：

聚醚醚酮50～90份，聚四氟乙烯10～50份。

可选的，以所述自润滑隔片的总质量为100％计，所述纤维增强材料的添加量为1％～50％。

可选的，所述纤维增强材料包括碳纤维、尼龙纤维和玻璃纤维中的一种或多种。

可选的，所述自润滑隔片为弧形片状结构，所述弹簧为弧形弹簧，所述弹簧位于所述自润滑隔片的内侧。

可选的，所述主飞轮组件包括有主飞轮和盖板，所述次级飞轮组件包括次级飞轮，所述盖板为环形结构，所述盖板位于所述主飞轮和所述次级飞轮之间，所述盖板的外圈与所述主飞轮的外圈连接，所述腔室形成于所述盖板与所述主飞轮之间，所述腔室呈环状，所述自润滑隔片和所述弹簧的数量均为多个，多个所述自润滑隔片在所述腔室的外侧内壁上间隔设置，多个所述弹簧一一对应地设置于多个所述自润滑隔片上，所述弹簧用于传递所述主飞轮和所述次级飞轮之间的扭矩。

可选的，所述次级飞轮组件还包括有驱动盘，所述驱动盘位于所述腔室的内圈中，所述次级飞轮为环状结构，所述次级飞轮的内圈朝所述主飞轮方向凸出并连接所述驱动盘，所述弹簧分别抵接所述驱动盘和所述主飞轮，所述腔室中设置有多个第一定位结构，所述驱动盘的外缘设置有多个第二定位结构，所述第一定位结构抵接于所述弹簧的一端部，所述第二定位结构抵接于所述弹簧的另一端部。

可选的，所述次级飞轮组件还包括有碟形弹簧和后端阻尼环，所述次级飞轮的内圈延伸至所述盖板和所述主飞轮之间，所述碟形弹簧位于所述次级飞轮和所述驱动盘之间，且所述碟形弹簧的内圈与所述次级飞轮的内圈连接，所述碟形弹簧的外圈通过所述后端阻尼环抵接于所述盖板的内圈上。

可选的，所述主飞轮组件还包括有曲轴螺栓垫盘，所述次级飞轮组件还包括有限扭摩擦轮和前端阻尼环，所述限扭摩擦轮的外圈与所述次级飞轮的内圈连接，所述限扭摩擦轮的内圈用于连接变速器，所述曲轴螺栓垫盘连接于所述主飞轮上朝向所述次级飞轮的一面，所述前端阻尼环位于所述限扭摩擦轮和所述曲轴螺栓垫盘之间。

可选的，所述双质量飞轮还包括有起动齿圈，所述起动齿圈套设于所述主飞轮的外周。

另一方面，本发明提供了一种车辆，包括如上所述的双质量飞轮。

根据本发明提供的双质量飞轮，在所述腔室中设置有自润滑隔片以隔离所述弹簧和所述腔室的内壁，避免所述弹簧在压缩和伸展时与腔室的内壁直接接触摩擦，所述自润滑隔片采用聚醚醚酮和聚四氟乙烯作为主体树脂，加入纤维增强材料，在满足足够的结构强度的同时，具有优异的低摩擦性能和抗磨损性能，尤其是，该自润滑隔片具有良好的自润滑性，自润滑隔片和弹簧之间的摩擦系数均为0.04左右，大幅降低摩擦损失，提高扭矩传递效率，不需要在腔室中加入润滑油脂，减低成本的同时也降低了双质量飞轮对于气密性的要求，提高双质量飞轮应对浸水工况的能力，降低双质量飞轮的动态阻尼，使得双质量飞轮隔振性能更优越，提升整车NVH表现。

附图说明

图1是本发明提供的双质量飞轮的立体剖视图；

图2是本发明提供的双质量飞轮的侧面剖视图；

图3是本发明提供的双质量飞轮的侧视图；

图4是本发明提供的双质量飞轮的正面视图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、主飞轮组件；11、主飞轮；111、第一定位结构；12、盖板；13、曲轴螺栓垫盘；2、次级飞轮组件；21、次级飞轮；22、后端阻尼环；23、碟形弹簧；24、驱动盘；241、第二定位结构；25、前端阻尼环；26、限扭摩擦轮；3、弹簧；4、自润滑隔片；5、腔室；6、起动齿圈。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1～图4所示，本发明实施例提供了一种双质量飞轮，包括主飞轮组件1、次级飞轮组件2、自润滑隔片4和弹簧3，所述主飞轮组件1和所述次级飞轮组件2可相互转动设置，所述主飞轮组件1和所述次级飞轮组件2之间形成有腔室5，所述自润滑隔片4和所述弹簧3位于所述腔室5中，所述弹簧3抵接所述主飞轮组件1和所述次级飞轮组件2，所述自润滑隔片4位于所述弹簧3和所述腔室5的内壁之间，所述自润滑隔片4包括主体树脂以及设置于所述主体树脂中的纤维增强材料，所述主体树脂包括聚醚醚酮和聚四氟乙烯。

所述双质量飞轮在所述腔室5中设置有自润滑隔片4以隔离所述弹簧3和所述腔室5的内壁，避免所述弹簧3在压缩和伸展时与腔室5的内壁直接接触摩擦，所述自润滑隔片4采用聚醚醚酮和聚四氟乙烯作为主体树脂，加入纤维增强材料，在满足足够的结构强度的同时，具有优异的低摩擦性能和抗磨损性能，尤其是，该自润滑隔片4具有良好的自润滑性，自润滑隔片4和弹簧3之间的摩擦系数均为0.04左右，大幅降低摩擦损失，提高扭矩传递效率，不需要在腔室5中加入润滑油脂，减低成本的同时也降低了双质量飞轮对于气密性的要求，提高双质量飞轮应对浸水工况的能力，降低双质量飞轮的动态阻尼，使得双质量飞轮隔振性能更优越，提升整车NVH表现。

在一些实施例中，所述主体树脂包括以下重量组分：

聚醚醚酮50～90份，聚四氟乙烯10～50份。

所述主体树脂中，以所述聚醚醚酮为主，加入聚四氟乙烯作为共混材料，具体的，可通过所述聚醚醚酮的粉末材料与所述聚四氟乙烯的粉末材料共混，然后熔融挤出成形，当聚醚醚酮和聚四氟乙烯处于上述含量比例范围时，其磨损率和摩擦系数较低，主要是由于聚醚醚酮颗粒在成型时受到聚四氟乙烯的阻碍，被困在聚四氟乙烯形成的网络纤维结构中，该互锁结构抑制原料在摩擦时的脱落，较大的聚醚醚酮颗粒也会起到阻止裂纹扩展的作用。当聚醚醚酮的含量过低时无法形成该结构；当聚醚醚酮的含量过高时，则自润滑隔片4的表面润滑效果不足，磨屑易脱落。

在一些实施例中，以所述自润滑隔片4的总质量为100％计，所述纤维增强材料的添加量为1％～50％。

通过在所述自润滑隔片4加入纤维增强材料，能够提高自润滑隔片4的力学强度要求，具体的，所述自润滑隔片4的拉伸强度≥240Mpa，压缩强度≥299Mpa，玻璃化转移温度≥150℃，熔点≥340℃，弯曲强度≥350Mpa，弯曲模量≥18800Mpa，吸水率％≤1，能够保证在长期的摩擦工况下的使用寿命。

在一些实施例中，所述纤维增强材料包括碳纤维、尼龙纤维和玻璃纤维中的一种或多种。

如图2所示，在本实施例中，所述自润滑隔片4为弧形片状结构，所述弹簧3为弧形弹簧，所述弹簧3位于所述自润滑隔片4的内侧。

将所述自润滑隔片4设置为弧形片状结构，一方面能够适应所述腔室5的内壁弧形结构设置，减少对于所述腔室5中的空间占用；另一方面也适应所述弹簧3的外形，减少所述弹簧3形变过程中的干涉。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述主飞轮组件1包括有主飞轮11和盖板12，所述次级飞轮组件2包括次级飞轮21，所述主飞轮11用于发动机的扭矩输入，所述次级飞轮21用于转化后的扭矩输出，所述盖板12为环形结构，所述盖板12位于所述主飞轮11和所述次级飞轮21之间，所述盖板12的外圈与所述主飞轮11的外圈连接，所述腔室5形成于所述盖板12与所述主飞轮11之间，所述腔室5呈环状，所述盖板12上朝背离所述主飞轮11的方向形成有第一环形凸起，所述主飞轮11上朝背离所述盖板12的方向形成有第二环形凸起，所述第一环形凸起和所述第二环形凸起合围形成所述腔室5，所述自润滑隔片4和所述弹簧3的数量均为多个，多个所述自润滑隔片4在所述腔室5的外侧内壁上间隔设置，多个所述弹簧3一一对应地设置于多个所述自润滑隔片4上，所述弹簧3用于传递所述主飞轮11和所述次级飞轮21之间的扭矩，将所述自润滑隔片4设置于所述腔室5的外侧内壁上主要是由于所述弹簧3在压缩和伸展时具有朝其径向外扩的压力，进而所述弹簧3与所述腔室5的接触位置主要在于所述腔室5的外侧内壁上，而所述腔室5的内圈由于需要供所述驱动盘24的外圈伸入的转动，因此所述腔室5的内圈需要是镂空设置。

具体的，在本实施例中，所述弹簧3的数量为2个，对应的，所述自润滑隔片4的数量也为2个。

在其他的实施例中，所述弹簧3可为单个或多个，可在单个所述弹簧3的外侧设置单个自润滑隔片4，或是在多个所述弹簧3的外侧设置单个自润滑隔片4。

在不同的实施例中，所述弹簧3可以是与所述次级飞轮21直接抵接，也可以通过其他部件与次级飞轮21形成扭矩传动，如驱动盘24。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述次级飞轮组件2还包括有驱动盘24，所述驱动盘24位于所述腔室5的内圈中，所述次级飞轮21为环状结构，所述次级飞轮21的内圈朝所述主飞轮11方向凸出并连接所述驱动盘24，所述弹簧3分别抵接所述驱动盘24和所述主飞轮11，所述腔室5中设置有多个第一定位结构111，所述驱动盘24的外缘设置有多个第二定位结构241，所述第一定位结构111抵接于所述弹簧3的一端部，所述第二定位结构241抵接于所述弹簧3的另一端部。

如图1所示，在本实施例中，所述第一定位结构111的数量为2个，所述第一定位结构111由所述主飞轮11和所述盖板12在对应位置同时朝所述腔室5方向凹陷得到，2个所述第一定位结构111位于同一径向上以将所述腔室5分隔成2个半环形腔体，2个所述弹簧3和2个所述自润滑隔片4分别位于2个所述半环形腔体中，所述第二定位结构241为形成于所述驱动盘24外圈的凸起结构，所述第二定位结构241的数量为2个，2个所述第二定位结构241分别位于2个所述第一定位结构111的位置，当所述主飞轮11和所述驱动盘24之间扭矩发生变化时，所述第二定位结构241与所述第一定位结构111产生相对转动位移，进而压缩或伸展所述弹簧3，形成缓冲作用，保证扭矩的平稳输出。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述次级飞轮组件2还包括有碟形弹簧23和后端阻尼环22，所述碟形弹簧23为在轴向上呈锥形并承受负载的特殊弹簧，所述次级飞轮21的内圈延伸至所述盖板12和所述主飞轮11之间，所述碟形弹簧23位于所述次级飞轮21和所述驱动盘24之间，且所述碟形弹簧23的内圈与所述次级飞轮21的内圈连接，所述碟形弹簧23的外圈通过所述后端阻尼环22抵接于所述盖板12的内圈上，通过所述碟形弹簧23对所述次级飞轮21和所述盖板12之间形成限位作用，避免所述次级飞轮21脱离所述盖板12，同时，所述蝶形弹簧支撑所述后端阻尼环22与所述盖板12抵接。

在本实施例中，所述主飞轮组件1还包括有曲轴螺栓垫盘13，所述次级飞轮组件2还包括有限扭摩擦轮26和前端阻尼环25，所述限扭摩擦轮26的外圈与所述次级飞轮21的内圈连接，所述限扭摩擦轮26的内圈用于连接变速器，以实现扭矩输出，具体的，所述限扭摩擦轮26的内圈设置有花键，所述曲轴螺栓垫盘13连接于所述主飞轮11上朝向所述次级飞轮21的一面，所述曲轴螺栓垫盘13用于固定所述发动机的曲轴，所述发动机的曲轴用于扭矩输入，所述前端阻尼环25位于所述限扭摩擦轮26和所述曲轴螺栓垫盘13之间。

所述次级飞轮21的内圈、所述碟形弹簧23的内圈、所述驱动盘24的内圈和所述限扭摩擦轮26的外圈通过铆钉固定为一体。

由于所述主飞轮组件1和所述次级飞轮组件2在发动机工作时会产生相对转动，所述前端阻尼环25和所述后端阻尼环22具有摩擦阻尼特性，与所述弹簧3的减振特性配合，完成对发动机-变速器的扭矩波动的衰减。

如图3和图4所示，在本实施例中，所述双质量飞轮还包括有起动齿圈6，所述起动齿圈6套设于所述主飞轮11的外周。

所述起动齿圈6用于起动机对发动机的启动驱动，在其他实施例中，当不设置起动机作为启动方式时，也可不设置所述起动齿圈6。

本发明的另一实施例提供了一种车辆，包括如上所述的双质量飞轮。

由于采用了所述双质量飞轮，所述车辆具有较稳定的扭矩输出性能和较好的NVH表现，同时由于不需要加入润滑油，对于双质量飞轮的气密性要求也降低，进而减少了生产和测试成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种双质量飞轮，其特征在于，包括主飞轮组件、次级飞轮组件、自润滑隔片和弹簧，所述主飞轮组件和所述次级飞轮组件可相互转动设置，所述主飞轮组件和所述次级飞轮组件之间形成有腔室，所述自润滑隔片和所述弹簧位于所述腔室中，所述弹簧抵接所述主飞轮组件和所述次级飞轮组件，所述自润滑隔片位于所述弹簧和所述腔室的内壁之间，所述自润滑隔片包括主体树脂以及设置于所述主体树脂中的纤维增强材料，所述主体树脂包括聚醚醚酮和聚四氟乙烯。

2.根据权利要求1所述的双质量飞轮，其特征在于，所述主体树脂包括以下重量组分：

聚醚醚酮50～90份，聚四氟乙烯10～50份。

3.根据权利要求1所述的双质量飞轮，其特征在于，以所述自润滑隔片的总质量为100％计，所述纤维增强材料的添加量为1％～50％。

4.根据权利要求1所述的双质量飞轮，其特征在于，所述纤维增强材料包括碳纤维、尼龙纤维和玻璃纤维中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的双质量飞轮，其特征在于，所述自润滑隔片为弧形片状结构，所述弹簧为弧形弹簧，所述弹簧位于所述自润滑隔片的内侧。

6.根据权利要求5所述的双质量飞轮，其特征在于，所述主飞轮组件包括有主飞轮和盖板，所述次级飞轮组件包括次级飞轮，所述盖板为环形结构，所述盖板位于所述主飞轮和所述次级飞轮之间，所述盖板的外圈与所述主飞轮的外圈连接，所述腔室形成于所述盖板与所述主飞轮之间，所述腔室呈环状，所述自润滑隔片和所述弹簧的数量均为多个，多个所述自润滑隔片在所述腔室的外侧内壁上间隔设置，多个所述弹簧一一对应地设置于多个所述自润滑隔片上，所述弹簧用于传递所述主飞轮和所述次级飞轮之间的扭矩。

7.根据权利要求6所述的双质量飞轮，其特征在于，所述次级飞轮组件还包括有驱动盘，所述驱动盘位于所述腔室的内圈中，所述次级飞轮为环状结构，所述次级飞轮的内圈朝所述主飞轮方向凸出并连接所述驱动盘，所述弹簧分别抵接所述驱动盘和所述主飞轮，所述腔室中设置有多个第一定位结构，所述驱动盘的外缘设置有多个第二定位结构，所述第一定位结构抵接于所述弹簧的一端部，所述第二定位结构抵接于所述弹簧的另一端部。

8.根据权利要求7所述的双质量飞轮，其特征在于，所述次级飞轮组件还包括有碟形弹簧和后端阻尼环，所述次级飞轮的内圈延伸至所述盖板和所述主飞轮之间，所述碟形弹簧位于所述次级飞轮和所述驱动盘之间，且所述碟形弹簧的内圈与所述次级飞轮的内圈连接，所述碟形弹簧的外圈通过所述后端阻尼环抵接于所述盖板的内圈上。

9.根据权利要求6所述的双质量飞轮，其特征在于，所述主飞轮组件还包括有曲轴螺栓垫盘，所述次级飞轮组件还包括有限扭摩擦轮和前端阻尼环，所述限扭摩擦轮的外圈与所述次级飞轮的内圈连接，所述限扭摩擦轮的内圈用于连接变速器，所述曲轴螺栓垫盘连接于所述主飞轮上朝向所述次级飞轮的一面，所述前端阻尼环位于所述限扭摩擦轮和所述曲轴螺栓垫盘之间。

10.根据权利要求6所述的双质量飞轮，其特征在于，所述双质量飞轮还包括有起动齿圈，所述起动齿圈套设于所述主飞轮的外周。

11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1～10中任意一项所述的双质量飞轮。

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