為什麼要裝扭轉減振器?
我們知道,發動機的動力是經過離合器傳遞給變速器的。所謂離合器,顧名思義,它是負責發動機與變速箱之前分離與結合的裝置,是決定發動機動力能不能進行下一步傳輸的關鍵。當然,發動機的扭矩波動也會傳遞給它。因此,除了上述功能外,離合器還有一個很重要的作用——衰減發動機與變速器之間不平穩的扭轉振動,這就離不開動力傳遞中的一個重要部件——扭轉減振器(CTD)。各位看準了,這可不是我們經常說的DCT。
發動機-離合器-變速器的振動傳遞特性
什麼是扭轉減振器?
不同于電動機和渦輪機,發動機不能輸出恒定不變的轉矩。不斷變化的曲軸角速度引起振動,并經由離合器與變速器輸入軸将振動傳遞到變速器,由此産生了令人讨厭的噪聲。扭轉減振器就是用來使發動機與變速器之間振動最小化的裝置。
飛輪質量的不斷降低和現代汽車的輕型化趨勢使這種令人讨厭的噪聲更加嚴重。所以,現在每輛汽車都需要經過專門的發動機調整,這就産生了多種類型的減振器及不同結構。
離合器的安裝位置及基本結構
扭轉減振器應用于離合器從動盤上的不同結構分類
從動盤的結構是根據車輛形式和需求來選擇的。如果因為安裝空間不足或因财力有限,而使車輛不能配備雙質量飛輪或阻尼式飛輪離合器時,就可以考慮采用帶扭轉減振器的離合器從動盤,它是車輛傳動系中節省空間的扭轉振動解決方案。
下圖從左至右分别為:剛性從動盤、柔性從動盤、帶有預減振功能的從動盤、帶有主減振功能的從動盤、同時帶有預減振及主減振功能的從動盤,其中前三種用于雙質量飛輪上。
不同類型的離合器從動盤
帶扭轉減振器的離合器從動盤分類
現代車輛結構中,離合器扭轉振動的阻尼可根據不同客戶的不同需求而量身定做。可提供從簡單的、性價比高的、隻有一級的扭轉減振器,到複雜的、四級或五級扭轉減振器(可提供在各種載荷條件下的最優阻尼效果)。下圖為典型的帶兩級扭轉減振器和預減振器及阻尼可變的離合器從動盤。
它的組成元件是:離合器摩擦片①,被摩擦片鉚釘②鉚在波形彈簧片③上,而這些波形彈簧片則通過鉚釘被緊緊地固定在從動片⑰上。從動片⑰通過定位襯套㉒在盤毂上旋轉。
扭轉減振器的構成為:預減振器(帶彈簧⑩和⑪),主減振器(帶彈簧⑫和⑬)和阻尼控制盤總成(阻尼片⑧,阻尼控制盤⑳,蝶形彈簧⑦,及阻尼支承片⑨)。
帶扭轉減振器的離合器從動盤組成及類型
上圖右邊展示了三種不同形式的扭轉減振器。
右上的扭轉減振器是一個帶阻尼片的簡單阻尼裝置,它産生恒定的摩擦和兩級作用曲線。
右中的扭轉減振器與右上的基本相同,隻是多了兩個阻尼片。它們由有機材料或塑料制造。有機材料的阻尼片有更高的摩擦系數,而塑料阻尼片的摩擦系數較低,但耐磨損性能很好。
右下的扭轉減振器具有可随轉角改變的三級阻尼、兩級主減振器以及獨立的兩級預減振器。它主要用在柴油版汽車上。
基于工況的離合器扭轉減振器減振特性分析
離合器扭轉減振器工作過程可由下圖的“扭矩特性曲線”所示。扭轉減振器的旋轉角度與轉矩大小相對應,中間折線表示理論上的轉矩特性曲線,而帶陰影區域的則表示考慮到了摩擦(阻尼)的轉矩特性曲線。
離合器扭轉減振器扭矩特性曲線
驅動工況下扭轉減振器的作用:車輛在發動機驅動下正常行駛過程。此時,大多數發動機的轉速範圍為1000~2000rpm。該工況是扭轉減振器的主要工況,是主減振級的工作階段。為了有效的減小傳動系的固有頻率,主減振級需要較小的扭轉剛度,較大的旋轉角度。但受制于離合器的空間尺寸,其不可能獲得很大的轉角,一般最大取12°~15°。
怠速工況下減振器的作用:怠速工況指汽車停止不動,離合器處于結合狀态,發動機在無負荷下運轉,變速器處于空擋運轉。此時存在怠速噪聲。通過的預減振級結構,其剛度較小,其先于剛度較大主減振彈簧作用,從而有效降低怠速噪聲。
下圖顯示了發動機和變速器在怠速時的扭振行為。
有無扭轉減振器的作用對比
如果沒有扭振減振器,振動直接傳遞到變速器。
如果有扭振減振器,有些振動就會被扭振減振器吸收。
雙質量飛輪(DMF)的出現
随着現代發動機性能提升對傳動系統振動的影響越來越大,同時,由于沒有足夠大的内部空間,導緻傳統離合器從動盤的扭轉減振器已經不能滿足越來越高的性能需求,這就要求使用更高性能的扭轉減振器。
這時,雙質量飛輪DMF(Dual Mass Flywheel)出現了。
扭振亂不亂,DMF說了算!相比于DCT,它的知名度小多了。
問過身邊的非專業用車人士:“兄dei,DCT大家都很熟悉,那你知道DMF嗎?”他們都很禮貌的反問:“哥們,這**是個啥?”
實際上,正是這位叫做DMF的“大佬”在背後默默的付出,才會使得發動機的扭振問題得到了很好的改善,因此,我們将在後續還要同大家一起聊聊DMF。
傳統扭轉減振器的替代品——雙質量飛輪
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