CN103765027A - 隔离断开器 - Google Patents

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Abstract

一种隔离断开器，包括：轴(12)，与轴旋转接合的皮带轮(1)，在皮带轮与弹簧承载件(5)之间接合的螺旋弹簧(2)，弹簧承载件相对轴和皮带轮可移动，安装在轴上的单向离合器(8)；在弹簧承载件与单向离合器之间接合的第一扭簧(30)和第二扭簧(31)，第一扭簧和第二扭簧与单向离合器具有可释放的摩擦接合，第一扭簧和第二扭簧包括相邻平行的匝圈并具有大致相等的直径，第一扭簧和第二扭簧各自与皮带轮可接合，当第一扭簧或第二扭簧与皮带轮接合时，第一扭簧或第二扭簧将释放其与单向离合器的摩擦接合。

Description

隔离断开器
技术领域
本发明涉及隔离断开器，并且更具体的涉及这样的隔离断开器，包括接合在弹簧承载件与单向离合器之间的第一扭簧和第二扭簧，第一扭簧和第二扭簧与单向离合器摩擦接合，第一扭簧和第二扭簧与皮带轮可接合，当第一扭簧和第二扭簧与皮带轮接触时，第一扭簧和第二扭簧将释放与单向离合器的摩擦接合。
背景技术
由于燃油经济性更佳的优点，用于乘用车应用的柴油发动机有所增加。此外，汽油发动机在增加压缩率以提高燃油效率。因此，由于上述发动机中的变化，柴油和汽油发动机附件驱动系统必须克服来自曲轴的更大幅度的振动。
由于增加的曲轴振动以及高加速／减速率和高交流发电机惯性，由于皮带打滑发动机附件驱动系统经常出现皮带喳喳声。这同样会降低皮带的工作寿命。
曲轴隔离器／断开器和交流发电机断开器／隔离器已被广泛用于具有大角度振动的发动机，以在发动机运转速度范围内过滤掉振动。然而，尽管曲轴隔离器在发动机运转速度范围内能够起到相当不错的作用；在发动机启动或关闭期间由于隔离器本身的固有振动频率它仍存在问题。
本领域的代表是专利号为6083130的美国专利，其公开了一种用于机动车辆的蛇形皮带驱动系统，包括带有内燃机的驱动总成，内燃机具有输出轴，输出轴上带有可绕驱动皮带轮轴线旋转的驱动皮带轮。一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接合起来。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。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暂时性的相对弹性运动。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形成预定的负水平扭矩的范围时，允许轮毂机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。
需要一种隔离断开器，隔离断开器包括在弹簧承载件与单向离合器之间接合的第一扭簧和第二扭簧，第一扭簧和第二扭簧与单向离合器摩擦接合，第一扭簧和第二扭簧与皮带轮可接合，当第一扭簧和第二扭簧与皮带轮接触时，第一扭簧和第二扭簧将释放与单向离合器的摩擦接合。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，隔离断开器包括在弹簧承载件与单向离合器之间接合的第一扭簧和第二扭簧，第一扭簧和第二扭簧与单向离合器摩擦接合，第一扭簧和第二扭簧与皮带轮可接合，当第一扭簧和第二扭簧与皮带轮接触时，第一扭簧和第二扭簧将释放与单向离合器的摩擦接合。
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：轴，与轴旋转接合的皮带轮，在皮带轮与弹簧承载件之间接合的螺旋弹簧，相对轴和皮带轮可移动的弹簧承载件，安装在轴上的单向离合器，接合在弹簧承载件与单向离合器之间的第一扭簧和第二扭簧，第一扭簧和第二扭簧与单向离合器具有可释放的摩擦接合，第一扭簧和第二扭簧包括相邻平行的匝圈并具有大致相等的直径，第一扭簧和第二扭簧各自与皮带轮可接合，当其与皮带轮接合时，第一扭簧或第二扭簧将脱开与单向离合器的摩擦接合。
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是隔离断开器的截面图。
图2是隔离断开器的分解图。
图3是示出扭簧如何在设备中工作的剖视图。
图4是解释使用两个卷绕弹簧的自由体图。
图5是扭簧30的透视图。
图6是扭簧31的透视图。
图7是两个扭簧的透视图。
图8是弹簧承载件的透视图。
图9是弹簧承载件中的两个扭簧的透视图。
具体实施方式
本发明涉及交流发电机调谐设备，尤其涉及交流发电机隔离皮带轮，其具有用于隔离的扭簧和/或用于断开的单向离合器。为了尽量减小弹簧和单向离合器的物理尺寸，具有过载特征以防止传递到弹簧和／或单向离合器的扭矩超过预定的量是有益的。施加到弹簧和单向离合器之一的过大扭矩可导致弹簧和单向离合器中的任一部件的失效。需要滑动特征以当大约特定扭矩时允许两个锁定元件断开连接。
已知交流发电机的额定峰值扭矩小于当发动机启动时所观测到的峰值扭矩。例如，典型的车用交流发电机在发动机启动期间具有12Nm的额定峰值扭矩、0.00030kg m2的惯量、以及100，000rad／s2的交流发电机的加速度。在发动机启动时使用等式1，设备必须能够处理30Nm的扭矩，但在其他所有运行条件下不会遇到这样的高扭矩。
等式1：
Figure BPA0000184834160000031
其中：
T=扭矩
I=交流发电机的惯量
ω2=加速度
为了避免使用能够处理启动扭矩的尺寸过大的弹簧和单向离合器，本发明的设备使用在经过峰值额定转矩后断开连接的卷绕弹簧。
图1是隔离断开器的截面图。皮带轮1接合皮带(未示出)从而驱动设备，例如交流发电机。皮带轮1容纳有滚珠轴承6和滚针轴承10，从而允许轴12和皮带轮1之间的相对运动同时将径向载荷传递到轴12。皮带轮1还容纳有密封件11。密封件11是旋转密封件，用来密封设备中的润滑剂并防止污染物进入设备。
动力从皮带轮1流到螺旋弹簧2的一端21。螺旋弹簧2是减弱振动并提供设备的隔离功能的弹性构件。螺旋弹簧2的另一端22连接到弹簧承载件5。弹簧承载件5如图所示由塑料制成，但可由本领域已知的其他任何合适的材料制成，例如，金属或酚醛树脂。弹簧承载件5上压配合有加强环4，其在径向方向上保持螺旋弹簧2。两个扭簧30、31连接到弹簧承载件5。
扭簧30、31具有相同的直径。扭簧30、31的螺旋匝是平行的并且因此包括相邻平行的圈或匝。相比于串联布置的弹簧，扭簧30、31就其配置方面在弹簧承载件5与单向离合器8之间也是平行的。每个扭簧30、31的任一端部与弹簧承载件5中的另一对应弹簧端部相距180°的相位布置，从而使得扭簧30的载荷由另一扭簧31抵消，见图4。扭簧30的端部3b与弹簧承载收部分51接合。扭簧31的端部3d与弹簧承载件接收部分52接合。在弹簧承载件上的用于第一扭簧30的接收部分51与在弹簧承载件上的用于第二扭簧31的接收部分52相距180度的相位。
扭簧30和31摩擦地接合单向离合器8，从而驱动单向离合器8。接着，单向离合器8驱动轴12。当轴12旋转的速度比皮带轮1快时，单向离合器8允许轴12断开连接或超越。
两个扭簧30、31用于平衡或反作用于施加到单向离合器8的径向载荷，否则如果只有单一的扭簧摩擦接合到单向离合器8其将被施加到单向离合器8。在本领域中众所周知的是，单向离合器在没有轴承支撑来承受径向载荷的情况下不应承受相当大的径向载荷，因此本发明的设备设计来反作用于径向力，否则该径向力将由单个扭簧30被施加到单向离合器8。
扭簧30包括与皮带轮1上的止挡部1a相互作用的柄3a。扭簧30通过绕单向离合器8的外表面卷绕与单向离合器8摩擦地接合。两个组件一起移动直到柄3a接触止挡部1a。与止挡部1a的接触导致扭簧30退绕，从而增大了匝圈的直径，其相应地减小了与单向离合器8的摩擦接合。这限制了通过摩擦连接能够从扭簧30传递到单向离合器8的扭矩的量。限制通过扭簧30能够传递的最大扭矩防止了弹簧2和单向离合器8的过载。
扭簧31包括与皮带轮1上的止挡部1b相互作用的柄3c。扭簧30通过绕单向离合器8的外表面卷绕与单向离合器8摩擦地接合。两个组件一起移动直到柄3c接触止挡部1b。与止挡部1b的接触导致扭簧31退绕，从而增大了匝圈的直径，其相应地减小了与单向离合器8的摩擦接合。这限制了通过摩擦连接能够从扭簧31传递到单向离合器8的扭矩的量。限制通过扭簧31能够传递的最大扭矩防止了弹簧2和单向离合器8的过载。
当扭簧30和31被释放导致扭簧30和31与单向离合器8之间打滑时，止推垫圈9将单向离合器8保持在其恰当的轴向位置。止推垫圈9与滚针轴承10接触并将单向离合器8轴向地推到与弹簧承载件5相抵接的位置。
图2是隔离断开器的分解图。
图3是示出扭簧如何在设备中工作的剖视图。柄3a接合皮带轮1上的止挡部1a。随着转矩的增大，由于螺旋弹簧2在传递到皮带轮1的载荷下偏转，弹簧承载件5将相对于轴12旋转。最终，柄3a将接触止挡部1a。当这种情况发生时，扭矩的任何进一步的增加将导致扭簧30和31“退绕”，从而脱开扭簧30和31与单向离合器8之间的摩擦接合。摩擦释放将允许轴相对于皮带轮转动，从而减少传送到皮带轮和皮带的转矩。
图4是解释使用两个卷绕弹簧的自由体图。“弹簧1”是表示从弹簧承载件5传送到扭簧30的功率的矢量。“弹簧2”是表示从弹簧承载件5传送到扭簧31的功率的矢量。“反作用力1”是由扭簧30施加到单向离合器8上的径向力。“反作用力2”是由扭簧31施加到单向离合器8上的径向力。反作用力1抵消反作用力2。在皮带轮上的可与扭簧30相接合的止挡部1a与在皮带轮上的可与扭簧31相接合的止挡部1b相距180度的相位。
图5是扭簧30的透视图。
图6是扭簧31的透视图。
图7是两个扭簧的透视图。柄3b与柄3d相距180度的相位。柄3a与柄3c相距180度的相位。每个弹簧的匝圈相邻且平行。扭簧30的每个匝圈与相邻的扭簧31的匝圈相交错。
图8是弹簧承载件的透视图。接收部分51接收柄3b。接收部分52接收柄3d。
图9是弹簧承载件中的两个扭簧的透视图。螺旋弹簧2的一端支撑在表面53上。
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，在不背离此处描述的本发明的精神和范围的情况下可对零件的结构和关系进行各种变型。

Claims (10)

1.一种隔离断开器，包括：
轴；
与轴能够旋转接合的皮带轮；
在皮带轮与弹簧承载件之间接合的螺旋弹簧，弹簧承载件相对轴和皮带轮可移动；
安装在轴上的单向离合器；
在弹簧承载件与单向离合器之间接合的第一扭簧和第二扭簧，第一扭簧和第二扭簧与单向离合器具有可释放的摩擦接合；
第一扭簧和第二扭簧包括相邻平行的匝圈并具有大致相等的直径；
第一扭簧和第二扭簧各自与皮带轮可接合；
当第一扭簧或第二扭簧与皮带轮接合时，第一扭簧或第二扭簧将脱离与单向离合器的摩擦接合。
2.如权利要求1所述的隔离断开器，其中第一扭簧和第二扭簧是平行的。
3.如权利要求1所述的隔离断开器，其中弹簧承载件包括用于接收扭簧端部的接收部分。
4.如权利要求1所述的隔离断开器，还包括加强环。
5.如权利要求1所述的隔离断开器，其中皮带轮还包括用于与第一扭簧的端部接合的第一止挡部和用于与第二扭簧的端部接合的第二止挡部。
6.一种隔离断开器，包括：
轴；
与轴能够旋转接合的皮带轮；
在皮带轮与弹簧承载件之间接合的螺旋弹簧，弹簧承载件相对轴和皮带轮可移动；
安装在轴上的单向离合器；以及
与弹簧承载件相连接的第一扭簧和第二扭簧，并且第一扭簧和第二扭簧每个与单向离合器可释放摩擦接合，并且第一扭簧和第二扭簧每个能够与皮带轮可释放地接合。
7.如权利要求6所述的隔离断开器，其中第一扭簧和第二扭簧包括具有大致相等直径的相邻平行的匝圈。
8.如权利要求6所述的隔离断开器，其中第一扭簧和第二扭簧平行布置。
9.如权利要求6所述的隔离断开器，其中在弹簧承载件上的用于第一扭簧的接收部分与在弹簧承载件上的用于第二扭簧的接收部分相距180度的相位。
10.如权利要求10所述的隔离断开器，其中在皮带轮上的能与第一扭簧接合的止挡部与在皮带轮上的与第二扭簧接合的止挡部相距180度的相位。
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