在上世纪90年代,国外的双质量飞轮DMF减振器技术已经相当成熟,那时出现了大量专利产品和研究论文,同时产量也迅速增长。目前,这些公司中的许多,如GM、Ford、VW、Daimler、BMW、Toyota、Honda、Nissan、Renault、PSA、Hyundai和Fiat等,都将DMF减振器装备在他们的乘用车和商用车上。
然而,由于国内制造加工水平有限,以及关键工序如激光焊接等技术限制,到现在为止,DMF在国内仍未进入批量生产阶段。因此,在国内中高档轿车上装备的DMF几乎都是进口产品。
为了满足不同尺寸发动机与整车匹配的需要,有约300多种不同的DMF减振器形式产生,它们可以分为螺旋弹簧式和橡胶弹簧式两大类。而螺旋弹簧式又可以根据弹簧布置分为径向弹簧式和周向弹簧行为,其中周向弹簧行为又有长弧形弹簧式和短轻直弹簧式;阻尼类型则包括干摩擦阻尼式、三明治阻尼(粘性阻尼)及空气阻尼;而轴承方面,则有滚动轴承式滑动轴承式推力轴承。
周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮(DMF-CS)是当前世界上最具代表性的双质量飞轮,由德国Luk公司于1989年研制。这款设备通常由两组或三组周向长弧形螺旋弹丝构成,每一组内外嵌套不同直径与弯曲长度的弯曲螺旋丝,以实现多级刚度特性。普通结构基础之上,可以增加功能,比如在传递板安装短直线型固定件与长弯曲螺旋丝共同构成多极刚度特性;或者在第一飞轮或第二飞轮安装离心摆,以改变两者转动惯量比,从而形成性能更优越复合型DMF,这也是其广泛应用的一个原因。
周向短线型双质量飞轮(DMF-CSS)沿用传统CTD扭矩减震器概念,为保证能提供足够大的转矩,通常由数个串联工作的小型固体材料制成,每一个小部分通过滑块连接以形成连续效果;为了获得良好的非线性特性,设计每一部分具有不同的刚度,使得作用时间不同时有效以满足各种工作条件下的需求。
径向双质量飞轮(DMF-RS)的主要特点是在使用固体材料制作较短且紧密排列的一系列小片段,并将这些片段分散均匀地分布于从动板上的圆环空间内部,而这两个圆环分别通过两个传送杆连接到第一、二个质点。此结构使得随着扭矩逐渐增加,其扭转刚度也有所提高,从而达到理想非线性的柔韡特征。相对于采用同样方式布置固定件但方向相反的是带有固定件朝圆圈方向布置的情况,即所谓的“自适应”系统,其优势包括:(1)更稳定的可塑性能及吸收能力。(2)对高速运动影响较少。(3)简化设计结构。但缺点是受限于自身尺寸空间,小片段数量有限只能用于小幅度活动以及配合发电机较低功率输出情况下使用范围受到限制。
关于如何优化二次质点之间转动惯量比J2/J1,当其值接近或完全等于1时,最小化系统固有频率,即最低共振速度,因此当共振速度尽可能低时,传递效率最高。在此基础之下,可以通过调整第一、二次质点各自含有的物质来确保整个系统前后间隔值接近或完全相同。在实际应用中由于汽车运行环境复杂多变,所以往往采取一种称作“层级”柔韤属性来进行处理——即设定至少三个以上不同层级柔韤属性以适应各种运行状况:
在怠速状态下,要确保第一次跳跃临界频率远离发电机怠速转速。
确保怠速模式能够覆盖发电机输出角幅并保持操作安全。
试图最大限度利用允许的手势区间去扩大怠静模式并避免危险一次跳跃发生。
尽可能缩小静态阈值与行驶阈值之间差异,并保持它们的一致性。
最后,对抗冲击力的表现还涉及至今仍未被充分理解,但已有一些经验法则指导我们的选择策略:首先,在共振峰位处提供巨大的抵抗力以快速消除能量,然后,在平常行驶过程中尽可能节省能耗选择弱抵抗力策略。这就要求我们既要面对理论挑战,也要依赖实验数据加深理解。
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