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技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种用于车辆的飞轮组件，具有该飞轮组件 的发动机和具有该发动机或该飞轮组件的车辆。

背景技术

相关技术中，发动机在点火的过程中，发动机转速由零逐渐上升至怠速转速(一般为 750转以上)，包括初级飞轮和次级飞轮的双质量飞轮通过两级飞轮之间的弹性元件衰减发 动机扭矩波动，且在整车状态下双质量飞轮的共振区间低于发动机怠速转速。使用双质量飞 轮的车辆在发动机点火起动、车辆短起动时，发动机转速会穿过双质量飞轮共振点，造成双 质量飞轮共振，影响整车NVH的舒适性和双质量飞轮的使用寿命，存在改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于车辆的飞轮组件，从而解决了发动机起动时，初级 飞轮与次级飞轮共振的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于车辆的飞轮组件包括：初级飞轮，所述初级飞轮适于固定在所述车辆的发动机 曲轴上；次级飞轮，所述次级飞轮与所述初级飞轮通过弹性元件相连且适于通过离合器与所 述车辆的变速器相连；切换装置，所述切换装置设置成可选择性地同步所述初级飞轮与所述 次级飞轮以使所述初级飞轮与所述次级飞轮同步转动。

进一步地，所述用于车辆的飞轮组件还包括：驱动组件，所述驱动组件与所述切换装置 相连以驱动所述切换装置同步所述初级飞轮与所述次级飞轮。

进一步地，所述切换装置包括：初级飞轮齿毂，所述初级飞轮齿毂设在所述初级飞轮上； 次级飞轮齿圈，所述次级飞轮齿圈设在所述次级飞轮上；接合齿环，所述接合齿环与所述初 级飞轮齿毂常内啮合，并且所述接合齿环可沿发动机曲轴的轴向移动以选择性地与所述次级 飞轮齿圈内啮合。

进一步地，所述驱动组件包括：驱动电机；推杆，所述推杆与所述驱动电机相连以在所 述驱动电机的驱动下沿所述轴向移动；拨叉，所述拨叉与所述推杆相连；滑块，所述滑块固 定在所述拨叉上且相对所述接合齿环可滑动，所述拨叉通过所述滑块推动所述接合齿环沿所 述轴向移动。

进一步地，所述接合齿环的外周面上设有沿接合齿环的周向延伸的凹槽，所述滑块可滑 动地设在所述凹槽内。

进一步地，所述驱动电机适于为所述车辆的发动机的起动电机；所述推杆上设有起动齿 轮；所述初级飞轮上设有适于与所述起动齿轮啮合的初级飞轮起动齿圈，所述初级飞轮起动 齿圈位于所述初级飞轮的远离所述次级飞轮的一侧，和所述初级飞轮齿毂位于所述初级飞轮 的邻近所述次级飞轮的一侧。

所述推杆可沿所述轴向在第一位置与第二位置之间移动，所述推杆位于所述第一位置 时，所述起动齿轮与所述初级飞轮起动齿圈啮合，且所述接合齿环与所述次级飞轮齿圈内啮 合；所述推杆位于所述第二位置时，所述起动齿轮与所述初级飞轮起动齿圈脱离，且所述接 合齿环与所述次级飞轮齿圈脱离。

进一步地，所述接合齿环的每个齿上均设有相对设置的接合齿环第一导向面和接合齿环 第二导向面，次级飞轮齿圈的每个齿上均设有与所述接合齿环第一导向面配合的次级飞轮齿 圈第一导向面和与所述接合齿环第二导向面配合的次级飞轮齿圈第二导向面。

相对于现有技术，本发明所述的用于车辆的飞轮组件具有以下优势：根据本发明实施例 的用于车辆的飞轮组件，通过设置切换装置以在发动机启动时同步初级飞轮和次级飞轮，避 免初级飞轮与次级飞轮产生共振，使整车的NVH性能提高且延长了飞轮组件的使用寿命。

本发明的另一目的在于提出一种发动机，所述发动机设置有上述的用于车辆的飞轮组 件。

所述发动机与上述的用于车辆的飞轮组件相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再 赘述。

本发明的又一目的在于提出一种车辆，所述车辆设置有上述用于车辆的飞轮组件或上述 发动机。

所述车辆与上述的用于车辆的飞轮组件和发动机相对于现有技术所具有的优势相同，在 此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及 其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的用于车辆的飞轮组件的爆炸图；

图2为本发明实施例所述的用于车辆的飞轮组件的分解结构示意图；

图3为本发明实施例所述的用于车辆的飞轮组件在所述初级飞轮与所述次级飞轮不同 步时的立体结构示意图；

图4为图3所示的用于车辆的飞轮组件的俯视图；

图5为本发明实施例所述的用于车辆的飞轮组件在所述初级飞轮与所述次级飞轮同步 时的立体结构示意图；

图6为图5所示的用于车辆的飞轮组件的俯视图；

图7为本发明实施例所述的用于车辆的飞轮组件的拨叉、滑块以及接合齿环的结构示意 图；

图8是接合齿环的齿与次级飞轮齿圈的齿配合的结构示意图；

图9为本发明实施例所述的用于车辆的飞轮组件的尺寸以及位置关系示意图。

附图标记说明：

100-用于车辆的飞轮组件；1-初级飞轮；11-初级飞轮起动齿圈；2-次级飞轮；3-切换 装置；31-初级飞轮齿毂；32-次级飞轮齿圈；321-次级飞轮齿圈第一导向面；322-次级飞轮 齿圈第二导向面；33-接合齿环；331-凹槽；332-接合齿环第一导向面；333-接合齿环第二 导向面；4-驱动组件；42-推杆；43-拨叉；431-连接部；4311-安装孔；432-第一叉形部； 433-第二叉形部；44-滑块；441-滑块本体；442-连接柱；45-起动齿轮；a-起动齿轮的宽度； b-推杆的可移动距离；c-推杆位于第二位置时，起动齿轮与初级飞轮起动齿圈之间的间隙； d-初级飞轮起动齿圈的宽度；L1-次级飞轮齿圈的宽度；L2-次级飞轮齿圈与初级飞轮齿毂之 间的间隙；L3-初级飞轮齿毂的宽度；L4-接合齿环上的齿的宽度；L5-推杆位于第二位置时， 接合齿环的邻近次级飞轮的一侧与初级飞轮齿毂的邻近次级飞轮的一侧之间的距离；L6-推 杆位于第二位置时，接合齿环的远离次级飞轮的一侧与初级飞轮齿毂的远离次级飞轮的一侧 之间的距离。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图1-图9并结合实施例来详细说明本发明的用于车辆的飞轮组件100。车 辆可以设置有发动机和变速器，发动机与变速器之间设置有离合器，也就是说，离合器用于 接合或分离发动机与变速器，发动机与变速器通过离合器接合时，发动机输出的动力可以传 递至变速器。

如图1-图9所示，根据本发明实施例的用于车辆的飞轮组件100包括初级飞轮1、次级 飞轮2和切换装置3。

初级飞轮1适于固定在车辆的发动机曲轴(图未示出)上以适于通过发动机曲轴起动发 动机或传递发动机的转动扭矩。次级飞轮2与初级飞轮1通过弹性元件相连，且次级飞轮2 适于通过离合器与车辆的变速器相连从而提高变速器的转动惯量。可以理解的是，初级飞轮 1与次级飞轮2同轴布置且两者之间通过弹性元件相连，该弹性元件包括多个扭转弹簧。

切换装置3设置成可选择性地同步初级飞轮1与次级飞轮2以使初级飞轮1与次级飞轮 2同步转动。可以理解的是，初级飞轮1和次级飞轮2可以沿发动机曲轴的轴向间隔开设置， 切换装置3同步初级飞轮1与次级飞轮2时，初级飞轮1与次级飞轮2作为一个整体同步转 动。

当车辆的发动机点火起动或者发动机短起动(利用钥匙起动发动机，但未完全起动的状 态)时，切换装置3同步初级飞轮1与次级飞轮2使初级飞轮1与次级飞轮2作为一个整体 转动，即此时的飞轮组件100可以作为单质量飞轮使用，且初级飞轮1与次级飞轮2之间的 弹性元件不起作用，此时离合器接合发动机与变速器，变速器的转速波动与发动机的转速波 动相同，从而避免了发动机转速穿过飞轮组件100的共振点，避免初级飞轮1与次级飞轮2 产生共振，提升了整车的NVH性能，延长了飞轮组件100的使用寿命。

简言之，根据本发明实施例的用于车辆的飞轮组件100，通过设置切换装置3以在发动 机启动时同步初级飞轮1和次级飞轮2，避免初级飞轮1与次级飞轮2产生共振，使整车的 NVH性能提高且延长了飞轮组件100的使用寿命。

下面参照图1-图9详细描述根据本发明用于车辆的飞轮组件100的一个具体实施例。 如图1-图9所示，用于车辆的飞轮组件100包括初级飞轮1、次级飞轮2、切换装置3和驱 动组件4。

初级飞轮1与次级飞轮2同轴设置，驱动组件4与切换装置3相连以驱动切换装置3动 作，从而使切换装置3可选择性地同步初级飞轮1与次级飞轮2以便初级飞轮1与次级飞轮 2同步转动。

参照图1-图6所示，切换装置3可以包括初级飞轮齿毂31、次级飞轮齿圈32和接合齿 环33。初级飞轮齿毂31设在初级飞轮1上，初级飞轮齿毂31与初级飞轮1可以采用硬性 连接，即初级飞轮齿毂31与初级飞轮1可以同步转动。

次级飞轮齿圈32设在次级飞轮2上，即次级飞轮齿圈32与次级飞轮2可以同步转动。

接合齿环33与初级飞轮齿毂31常内啮合，并且接合齿环33可沿发动机曲轴的轴向移 动以选择性地与次级飞轮齿圈32内啮合。接合齿环33、初级飞轮齿毂31以及次级飞轮齿 圈32三者的模数、齿形状、基圆半径相同。

也就是说，接合齿环33可以相对初级飞轮1沿发动机曲轴的轴向移动，且接合齿环33 可以随初级飞轮1一起转动，且当接合齿环33与次级飞轮齿圈32内啮合时，接合齿环33 同时与初级飞轮齿毂31以及次级飞轮齿圈32内啮合，从而同步初级飞轮齿毂31与次级飞 轮齿圈32同步，进而同步初级飞轮1与次级飞轮2。

具体而言，如图2-图5所示，接合齿环33在发动机曲轴的轴向上位于初级飞轮1与次 级飞轮2之间，且初级飞轮齿毂31设在初级飞轮1的朝向次级飞轮2的一侧，次级飞轮齿 圈32设在次级飞轮2的朝向初级飞轮1的一侧，接合齿环33在发动机曲轴的轴向移动的过 程中始终与初级飞轮齿毂31内啮合。通过接合齿环33的发动机曲轴的轴向移动可以实现接 合齿环33与次级飞轮齿圈32内啮合或分离。

为了便于接合齿环33与次级飞轮齿圈32内啮合，接合齿环33的每个齿上均设有相对 设置的接合齿环第一导向面332和接合齿环第二导向面333，次级飞轮齿圈32的每个齿上 均设有与接合齿环第一导向面332配合的次级飞轮齿圈第一导向面321和与所述接合齿环第 二导向面333配合的次级飞轮齿圈第二导向面322。可选地，接合齿环第一导向面332、接 合齿环第二导向面333、次级飞轮齿圈第一导向面321和次级飞轮齿圈第二导向面322可以 为平面或弧面。

可以理解的是，由于接合齿环33可随初级飞轮齿毂31转动，当需要接合齿环33与次 级飞轮齿圈32内啮合时，接合齿环33的齿与次级飞轮齿圈32的齿可能存在错位，例如图 8所示，次级飞轮齿圈32的齿位于相应的接合齿环33的齿的右侧，当接合齿环33沿发动 机曲轴的轴向移动时，通过接合齿环第一导向面332与次级飞轮齿圈第一导向面321的配合， 接合齿环33的齿被导向到与次级飞轮齿圈32的齿内啮合的位置。

反之，当次级飞轮齿圈32的齿位于相应的接合齿环33的齿的左侧，当接合齿环33沿 发动机曲轴的轴向移动时，通过接合齿环第二导向面333与次级飞轮齿圈第二导向面322的 配合，接合齿环33的齿被导向到与次级飞轮齿圈32的齿内啮合的位置。

通过上述描述可知，通过设置接合齿环第一导向面332、接合齿环第二导向面333、次 级飞轮齿圈第一导向面321以及次级飞轮齿圈第二导向面322，可以对接合齿环33起到导 向作用，从而使接合齿环33与次级飞轮齿圈32顺利地内啮合。

驱动组件4可以包括驱动电机(图未示出)、推杆42、拨叉43和滑块44。在本发明的 一些具体示例中，驱动电机可以为车辆的发动机的起动电机，起动电机用于起动发动机。也 就是说，用于车辆的飞轮组件100利用现有的起动电机，节省制造成本，且节约布置空间。

推杆42可以与驱动电机相连以在驱动电机的驱动下沿发动机曲轴的轴向移动，其中发 动机曲轴的轴向与推杆42的轴向相同。

拨叉43与推杆42相连，滑块44固定在拨叉43上，且滑块44相对接合齿环33可滑动， 拨叉43可以通过滑块44推动接合齿环33沿发动机曲轴的轴向移动。

参照图7所示，接合齿环33的外周面上可以设有沿接合齿环33的周向延伸的凹槽331， 滑块44可滑动地设在凹槽331内，也就是说接合齿环33可相对滑块44绕接合齿环33的中 心轴线转动。

在本发明的一个具体实施例中，如图7所示，拨叉43可以包括连接部431、第一叉形 部432和第二叉形部433，第一叉形部432和第二叉形部433均与连接部431相连，且第一 叉形部432和第二叉形部433关于连接部431对称设置。

如图1所示，拨叉43上设有安装孔4311，具体地，安装孔4311设在连接部431上。 推杆42固定在安装孔4311内，且一端伸出安装孔4311。在一些可选的实施例中，安装孔 4311可以为圆孔，相应地推杆42的一部分形成为与安装孔4311适配的圆柱，在另一些可 选的实施例中，安装孔4311可以为多边形孔，相应地推杆42的一部分形成为与安装孔4311 适配的横截面为多边形的柱状体。

如图7所示，滑块44可以包括滑块本体441和设在滑块本体441上且适于与拨叉43相 连的连接柱442。连接柱442螺纹连接或者焊接或者铆接在拨叉43上。

滑块44可以为两个，其中一个滑块44可以通过该滑块44的连接柱442连接在第一叉 形部432上，另一个滑块44可以通过该滑块44的连接柱442连接在第二叉形部433，且两 个滑块44之间的夹角为180度，也就是说，第一叉形部432和第二叉形部433将接合齿环 33的一半包围在第一叉形部432和第二叉形部433限定出的区域内。由此推杆42可以通过 滑块44更稳定地推动接合齿环33移动，使接合齿环33与次级飞轮齿圈32内啮合过程更平 稳。

参照图1和图2所示，推杆42上设有起动齿轮45，初级飞轮1上设有适于与起动齿轮 45啮合的初级飞轮起动齿圈11，初级飞轮起动齿圈11和初级飞轮齿毂31分别位于初级飞 轮1的两侧，例如图2所示，初级飞轮起动齿圈11位于初级飞轮1的远离次级飞轮2的一 侧，初级飞轮齿毂31位于初级飞轮1的邻近次级飞轮2的一侧。

参照图3-图6所示，起动电机与推杆42硬性连接，也就是说，起动电机驱动推杆42 移动，拨叉43与推杆42硬性连接，拨叉43通过推杆42在起动电机的带动下沿发动机曲轴 的轴向移动，同时拨叉43通过滑块44带动接合齿环33沿发动机曲轴的轴向移动。

在本发明的一个具体实施例中，推杆42可以沿发动机曲轴的轴向在第一位置与第二位 置之间移动，推杆42位于第一位置时，起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11啮合，且接合 齿环33与次级飞轮齿圈32内啮合。推杆42位于第二位置时，起动齿轮45与初级飞轮起动 齿圈11脱离，且接合齿环33与次级飞轮齿圈32脱离。也就是说，如图3和图4所示，当 发动机静止时，推杆42位于第二位置，接合齿环33与初级飞轮齿毂31内啮合，且此时接 合齿环33与次级飞轮齿圈32分离，同时推杆42上的起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11 也分离。

如图5和图6所示，当发动机点火时，推杆42沿发动机曲轴的轴向移动(例如向前移 动)，并带动起动齿轮45移动直到推杆42移动至第一位置时，推杆42上的起动齿轮45与 初级飞轮起动齿圈11外啮合，在推杆42移动的过程中，推杆42还推动拨叉43沿发动机曲 轴的轴向移动(例如向前移动)，从而带动接合齿环33移动，并在推杆42移动至第一位置 时，接合齿环33同时与初级飞轮齿毂31以及次级飞轮齿圈32内啮合，此时，次级飞轮2 与初级飞轮1同步进行转动，飞轮组件100为单质量飞轮状态。

当发动机起动完成，推杆42沿发动机曲轴的轴向反向移动(例如向后移动)，推杆42 上的起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11脱离啮合，同时推杆42拖动拨叉43沿发动机曲轴 的轴向反向移动(例如向后移动)，从而带动接合齿环33后退，使接合齿环33与次级飞轮 齿圈32脱离啮合，此后，恢复双质量飞轮性能。

通过上述的描述可知，起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11以及接合齿环33与次级飞 轮齿圈32同步啮合或同步分离，即起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11啮合时，接合齿环 33与次级飞轮齿圈32也啮合，起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11分离时，接合齿环33 与次级飞轮齿圈32也分离。

为了达到上述两套齿轮结构(其中，起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11为一套，接合 齿环33与次级飞轮齿圈32为另一套)的同步啮合和同步分离，可以合理设计推杆42的可 移动距离b，并且合理设计初级飞轮齿毂31、初级飞轮起动齿圈11、次级飞轮齿圈32、接 合齿环33、起动齿轮45的安装位置以及宽度，其中推杆42的可移动距离b为第一位置与 第二位置之间的距离。

如图9所示，a为起动齿轮45的宽度；b为推杆42的可移动距离；c为推杆42位于第 二位置时，起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11之间的间隙；d为初级飞轮起动齿圈11的 宽度；L1为次级飞轮齿圈32的宽度；L2为次级飞轮齿圈与初级飞轮齿毂之间的间隙；L3 为初级飞轮齿毂的宽度；L4为接合齿环33上的齿的宽度；L5为推杆42位于第二位置时， 接合齿环33的邻近次级飞轮2的一侧与初级飞轮齿毂31的邻近次级飞轮2的一侧之间的距 离；L6为推杆42位于第二位置时，接合齿环33的远离次级飞轮2的一侧与初级飞轮齿毂 31的远离次级飞轮2的一侧之间的距离。

为了达到上述两套齿轮结构(其中，起动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11为一套，接合 齿环33与次级飞轮齿圈32为另一套)的同步啮合和同步分离，a、b、c、d、L1、L2、L3、 L4、L5、L6，满足如下关系式：

(1)：L3＝L4+L5+L6；

(2)：L3＝(1.2～1.5)*L4；

(3)：b＝L5+L2+(1/3～2/3)*L4；

(4)：L1>1.2d；

(5)：a≥1.2d；

(6)：c+d<b<c+a。

优选地，L5＝L6＝(L3-L4)/2，b＝L5+L2+L4/2，由此在保证上述两套齿轮结构(其中，起 动齿轮45与初级飞轮起动齿圈11为一套，接合齿环33与次级飞轮齿圈32为另一套)的同 步啮合和同步分离的情况下，飞轮组件100的设计难度更低，结构更紧凑。

本发明还提出一种发动机，该发动机设置有上述实施例所述的用于车辆的飞轮组件100， 通过设置可选择性地同步飞轮组件100的初级飞轮1与次级飞轮2的切换装置3，从而在发 动机点火起动或短起动时，避免发动机与变速器发生共振，提升NVH性能，且飞轮组件100 使用寿命长。

本发明还提出一种车辆，该车辆设置有上述用于车辆的飞轮组件100或上述发动机，通 过设置可选择性地同步飞轮组件100的初级飞轮1与次级飞轮2的切换装置3，从而在发动 机点火起动或短起动时，避免发动机与变速器发生共振，提升NVH性能，且飞轮组件100使 用寿命长。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。