CN102498307B - 隔离断开器 - Google Patents

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Abstract

一种隔离断开器，包括：皮带轮(3)；轴(11)；滑动地与所述皮带轮(3)接合且滑动地与所述轴(11)接合的衬套(2)，所述皮带轮通过轴承(8)轴颈安装于所述轴(11)；单向离合器(7)，该单向离合器(7)固定于所述轴(11)且与所述衬套(2)接合由此所述衬套(2)与单向离合器(7)一起旋转；扭转弹簧(4)该扭转弹簧(4)被接合在所述皮带轮(3)和所述单向离合器(7)之间以便将所述皮带轮(3)弹性地联结至所述轴(11)；并且，所述皮带轮(3)在暂时的预定载荷状态下可被非弹性地直接联结至所述轴(11)。

Description

隔离断开器
技术领域
本发明涉及一种隔离断开器，且更具体地涉及这样一种隔离断开器，其中被接合于皮带轮和单向离合器之间的扭转弹簧将皮带轮弹性地联结至轴，并且在暂时的预定载荷状态下皮带轮可非弹性地直接联结至轴。
背景技术
蛇形附件驱动系统常规地使用于机动车中以驱动发动机附件。典型的蛇形驱动系统包括车辆内燃机曲轴上的驱动皮带轮、一系列用于附件的从动皮带轮以及绕在驱动皮带轮和从动皮带轮上的多楔皮带。此蛇形驱动系统的一个益处是：通过在皮带上设置自动皮带张紧器可将附件固定地安装。
驱动皮带轮在皮带上建立高动态的载荷。这种高动态载荷起因于内燃机的可变扭矩输出特性。在这种状态下，张紧器不能吸收所有的可变扭矩特性以及由该可变扭矩引起的皮带载荷变化。结果由于瞬时的皮带打滑会产生噪声且减少皮带寿命。
本领域的代表是2000年的美国专利6,083,130，其公开了一种机动车用蛇形皮带驱动系统，该驱动系统包括带有内燃机的驱动总成，其中内燃机具有输出轴，在输出轴上带有可绕驱动皮带轮轴线旋转的驱动皮带轮。一个系列的从动总成各自具有可绕平行于驱动皮带轮轴线的轴线旋转的从动皮带轮和以与驱动皮带轮和各从动皮带轮依次相配合的关系安装的蛇形皮带，与各从动皮带轮依次相配合的顺序是：当与皮带的运动方向相关时，与该系列的从动总成相对应从而使得上述从动皮带轮随着驱动皮带轮的旋转而旋转。该一系列的从动总成包括交流发电机总成，交流发电机总成包括以可绕轴的轴线旋转的方式安装的交流发电机轴。轮毂结构固定地设置在交流发电机轴上以便用其绕轴线旋转。弹簧和单向离合器机构将交流发电机皮带轮与轮毂结构联结起来。该弹簧和单向离合器机构包括与单向离合器构件分开形成且与单向离合器构件相连的弹性弹簧构件。该弹性弹簧构件被如此构造且配置：通过蛇形皮带将交流发电机皮带轮的从动旋转运动传递至轮毂结构，这样交流发电机轴被沿着与交流发电机皮带轮相同的方向转动，同时，在其从动旋转运动期间能够相对于交流发电机皮带轮在相反方向上作临时的相对弹性运动。该单向离合器构件被如此构造且配置：当发动机的输出轴减速至足以在交流发电机皮带轮和轮毂结构之间建立预定的负水平扭矩的范围时，允许轮毂结构且由此而允许交流发电机轴以超过交流发电机皮带轮的旋转速度的速度旋转。
需要的是一种隔离断开器，其包括扭转弹簧，该扭转弹簧接合于皮带轮和单向离合器之间以将皮带轮弹性地联结至轴，并且该皮带轮在暂时的预定载荷状态下可非弹性地直接联结至轴。本发明满足这样的需求。
发明内容
本发明的主要方面是提供一种隔离断开器，包括：被接合于皮带轮和单向离合器之间将皮带轮弹性地联结至轴的扭转弹簧，以及在暂时的预定载荷状态下可非弹性地直接联结至轴的皮带轮。
通过下文本发明的说明书及其附图，本发明的其他方面将被指出或变得显而易见。
本发明包括一种隔离断开器，包括：皮带轮；轴；滑动地与所述皮带轮接合且滑动地与所述轴接合的衬套，所述皮带轮通过轴承轴颈安装至所述轴；单向离合器，该单向离合器固定于所述轴且与所述衬套接合，所述衬套与单向离合器一起旋转；扭转弹簧，该扭转弹簧被接合在所述皮带轮和所述单向离合器之间以便将所述皮带轮弹性地联结至所述轴；并且，所述皮带轮在暂时的预定载荷状态下可被非弹性地直接联结至所述轴。
附图说明
附图包含于说明书并形成说明书的一部分，示出了本发明的优选实施例，且与描述一起，用于解释本发明的原理。
图1是隔离断开器的横截面图。
图2是隔离断开器的分解图。
图3是衬套的立体图。
图4是隔离断开器的端面图。
图5是图4的立体图。
图6是弹簧限位器的立体图。
图7是离合器托架的立体图。
具体实施方式
图1是隔离断开器的横截面图。隔离断开器100包括具有多楔表面31的皮带轮3。皮带轮3被可旋转地安装于滚珠轴承8的外圈81。轴承8也可包括套筒、衬套、滚针或其他合适形式的轴承。
弹簧限位器6被压配合在皮带轮3中。扭转弹簧4的一端部41与弹簧限位器6接合。扭转弹簧4的另一端部42与塑料衬套2接合。衬套2被布置于皮带轮3和轴11之间。
单向离合器7是具有保持架以及内圈和外圈的滚柱式离合器。单向离合器的内径由轴11形成。离合器托架5被压配合在单向离合器外圈71上。
离合器托架5包括以垂直于旋转轴线A-A方向从离合器托架径向延伸的两个突起部51。每个突起部51与衬套2内的凹部22相配地接合，借此传递扭矩。以这样的方式把突起部51接合到凹部22内使得衬套2的旋转运动由单向离合器7控制，因此衬套2与离合器托架5和单向离合器7一起旋转。
衬套2被轴向锁定于轴11上且位于盖1和弹簧42之间。弹簧42按压离合器托架5，由此将突起部51压入衬套2内。弹簧42的另一端与弹簧限位器6接合。该隔离断开器由外端盖1覆盖以防止碎屑进入装置。皮带轮在交流发电机轴(AS)上的轴向位置可由垫片9调节。衬套2可由本领域公知的任何低摩擦塑料材料构成。
扭矩被从皮带(未图示)传递至皮带轮3。扭矩从皮带轮3传递至弹簧限位器6，接着传递至扭转弹簧4，接着传递至衬套2并且接着传递至单向离合器托架5然后传递至单向离合器7，接着传递至轴11并且最后传递至附件轴，例如交流发电机轴AS。
在运转中，扭矩通过处于在解旋方向上扭转加载的弹簧4弹性地传递。在扭矩反转期间，由于从动附件的惯性，从动轴11将倾向于超越皮带轮3。在出现明显的超越之前，扭转弹簧4将卸载至其中立(不被加载的)位置。一旦弹簧4被卸载，连接于轴11的附件轴通过单向离合器7与离合器托架5断开。
扭转弹簧4不能被从与载荷方向相反的(绕组)方向加载，因为如果那样弹簧4的各端部41和42就会从各自与部分26和64的接合处脱开接合。
扭转弹簧4被轻微地预加载或被压缩在弹簧限位器6和衬套2之间以生成用于限制装置组件的相对移动的预定的阻尼量。
单向离合器7是在内圈和外圈之间没有轴承座的滚柱式单向离合器。内圈和外圈之间没有轴承座使得设计更小、更经济且更轻。例如，单向离合器7可从SBF公司或坐落在日本大阪府大阪市西区京町堀1-2-17，邮政编码为550-0003的NTN公司(SBF or NTN Corporationlocated at 1-3-17，Kyomachibori，Nishi-ku，Osaka-shi，Osaka 550-0003Japan)获得，使用HF或HFL型离合器。在本实施方式中，制造商是苏州轴承厂(SBF)而零件号码是HF2016。
此外，衬套2具有内轴承摩擦表面24和外轴承摩擦表面21。外轴承表面21与皮带轮3的表面32滑动地接合。表面21在隔离模式期间(即当扭转弹簧4由皮带轮3通过弹簧限位器6加载时)起作用，使得允许皮带轮3相对于衬套2移动。
盖表面16摩擦地接合衬套表面27。表面16和表面27之间的摩擦接合提供预定的阻尼量，以致在扭矩反转期间弹簧4保持固定在部分64和部分26之间。这相应地防止了原本可能会由弹簧在装置内衬套2和弹簧限位器6之间的相对运动引起的噪声。
在超越运行模式(扭矩反转)期间，衬套2的内轴承表面24与轴11的滑动接合以致轴11能够“超越”衬套2从而“超越”皮带轮3。这样轴11和衬套2具有相对旋转运动。这样将摩擦表面分开减少了摩擦载荷、磨损以及积蓄在隔离断开器上的热量。
该装置进一步包括在加载运转期间限制弹簧解旋以防止弹簧过载的挡块。挡块位于离合器托架5和弹簧限位器6之间，即，在过载状态下弹簧限位器突起部61与突起部部分52相配地接合。在正常载荷和正常运转的扭矩状态下，每个突起部61都不与突起部52接触。然而，在过载期间弹簧4解旋且每个突起部61与突起部52接合，由此直接地且非弹性地将皮带轮3联结至轴11，实际上是联结至旁通弹簧4和单向离合器7。例如，这样的过载状态可出现在发动机加速状态下。
弹簧4也被预加载小的角度以防止弹簧4从其在衬套2上的座部25以及弹簧限位器6离开。预加载角度为大约5度，其等同于大概1-2N-M的扭矩。在这样“空载”的状态下，突起部61压向突起部52，见图5，由此引起预载。
图2是隔离断开器的分解图。外表面21与皮带轮3的内表面32滑动地接合。端部41顶在端部分64上。
止动环10将衬套2保持在轴11上。盖1被压配合在皮带轮3的边缘33的上面。
图3是衬套的立体图。内表面24与轴11的外表面滑动地接合。每一个凹部22容纳突起部64。弹簧4的螺旋部压在表面25上。端部42压在端部分26上。
图4是隔离断开器的端面图。弹簧限位器6的突起部61与离合器托架5内的配合容纳部分或者间隙53接合。弹簧限位器6相对于离合器托架5可旋转移动以接纳正常载荷变化以及扭矩反转。
图5是图4的立体图。图中显示出由于微小的弹簧预加载在空载状态下突起部61压向突起部52。随着隔离器被加载且弹簧4被解旋，突起部61将从在空载状态下与其接合的突起部52处离开。倘若发生过载状态，由于弹簧限位器6相对于离合器托架5的相对旋转，每个突起部61将和接下来相继的突起部52接触。每一个突起部61在突起部51之间的间隙53内移动。即，第一突起部61和第二突起部52是可相配地接合的，借此相对于单向离合器托架5的弹簧限位构件6移动的旋转范围被限定于第一空载位置和第二过载位置之间，在第二过载位置处皮带轮在最大过载状态下能够通过突起部61与突起部52的直接接触而暂时直接地与轴联结。
图6是弹簧限位器的立体图。弹簧限位器包括径向向内延伸的突起部61。构件62包括支撑弹簧的螺旋部的突出表面。斜面部分63支撑弹簧4的螺旋部。弹簧4的端部41压向端部分64。
图7是离合器托架的立体图。离合器托架5被压配合于单向离合器7的外圈上。离合器托架5包括轴向延伸的突起部部分52。容纳部分53被布置于突起部部分52之间并由其限定。每一个部分53的圆周长度CL大于每一个突起部61的宽度W。这样允许在正常运转和扭矩反转期间在弹簧限位器6和离合器托架5之间有一些相对旋转运动，即，第一突起部52和第二突起部61相配地接合，借此限制相对于弹簧限位器6的单向离合器托架5运动的旋转范围。此外，这样结构允许扭转弹簧4在由突起部53和61的接合所确定的第一位置和第二位置之间可暂时旋转脱开接合单向离合器7。在稳定状态、零加速运转期间，每个突起部61大体上位于每个突起部52之间的每个凹部53的中央。
虽然此处描述了本发明的一种形式，对本领域技术人员而言，显而易见的是在不脱离此处描述的本发明的精神和范围的状态下可对零件的结构和关系进行各种变型。

Claims (4)

1.一种隔离断开器，包括：
皮带轮(3)；
轴(11)；
衬套(2)，所述衬套与所述皮带轮滑动地接合且与所述轴滑动地接合；
所述皮带轮通过轴承(8)轴颈安装至所述轴(11)；
单向离合器(7)，所述单向离合器固定于所述轴且与所述衬套接合，并且所述衬套与所述单向离合器一起旋转；
扭转弹簧(4)，所述扭转弹簧被接合在所述皮带轮和所述单向离合器之间以将所述皮带轮弹性地联结至所述轴；以及
所述皮带轮在暂时的预定载荷状态下能非弹性地直接联结至所述轴。
2.如权利要求1所述的隔离断开器，其特征在于：所述扭转弹簧被沿着解旋方向扭转地加载。
3.如权利要求1所述的隔离断开器，进一步包括：
单向离合器托架，所述单向离合器托架被可操作地接合在所述衬套和所述单向离合器之间，所述单向离合器托架具有第一突起部；
弹簧限位构件，所述弹簧限位构件连接于所述皮带轮且与所述扭转弹簧接合，所述弹簧限位构件具有第二突起部；
所述第一突起部和所述第二突起部能相配地接合，其中相对于所述单向离合器托架的所述弹簧限位构件的移动的旋转范围被限定于第一空载位置和第二过载位置之间，在所述第二过载位置处所述皮带轮在最大载荷状态下能够暂时直接地与所述轴联结。
4.如权利要求1所述的隔离断开器，其特征在于：所述暂时的预定载荷状态是弹簧过载状态。
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