CN105431649B - 曲轴隔离断开器 - Google Patents

Abstract

一种隔离断开器，其包括：毂，其用于连接到驱动轴；皮带轮，其轴颈连接到毂并且具有皮带接合表面；弹簧，其接合在毂与弹簧支架之间并且能够沿加载方向径向扩展；单向离合器弹簧，其径向地设置在与弹簧支架接合的弹簧的内部并且能够沿与弹簧的加载方向相反的加载方向与皮带轮摩擦接合，单向离合器弹簧能够与毂接合，由此能够沿卸载方向逐渐释放单向离合器弹簧与皮带轮的摩擦接合；和惯性构件，其通过阻尼构件与毂接合。

Description

曲轴隔离断开器

技术领域

本发明涉及一种隔离断开器，所述隔离断开器包括卷绕弹簧，所述卷绕弹簧径向地设置在与弹簧支架接合的扭转弹簧的内部，并且能够沿与扭转弹簧的加载方向相反的加载方向与皮带轮摩擦接合，卷绕弹簧能够与毂接合，由此能够释放与皮带轮的摩擦接合。

背景技术

由于更好的燃油经济性的优点，柴油发动机在客车应用中的使用日益增加。此外，汽油发动机正在增加压缩比，以便提高燃料效率。结果，柴油和汽油发动机附件驱动系统必须克服因发动机的上述变化导致的来自曲轴的更大幅度的振动。

由于增大的曲轴振动以及高的加速/减速比和高的交流发电机惯性，发动机附件驱动系统常常出现因皮带打滑导致的皮带啁啾噪声。这还会缩短皮带的工作寿命。

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高角振动的发动机，以便滤除发动机工作速度范围内的振动，并且还对皮带啁啾噪声进行控制。

该技术的代表是美国专利No.7591357，其公开了一种断开器，所述断开器用于在发动机从动曲轴与蛇形皮带之间传递旋转运动。断开器具有旋转驱动构件和旋转从动构件，所述旋转从动构件与驱动构件同轴安装用于与其一起相对旋转运动。断开组件在驱动构件与从动构件之间延伸。当驱动构件沿第一联接方向相对于从动构件旋转时，断开组件选择性地使驱动构件和从动构件联接。当驱动构件沿与第一方向相反的第二方向相对于从动构件旋转时，断开组件使驱动构件从从动构件上断开。安装扭转振动阻尼器，用于与驱动构件和从动构件中的一个一起旋转，以便消除由发动机产生的振动中的一部分。

需要一种隔离断开器，所述隔离断开器包括卷绕弹簧，所述卷绕弹簧径向地设置在与弹簧支架接合的扭转弹簧的内部，并且能够沿与扭转弹簧的加载方向相反的加载方向与皮带轮摩擦接合，卷绕弹簧能够与毂接合，由此能够释放与皮带轮的摩擦接合。本发明满足这种需要。

发明内容

本发明的主要方面在于一种隔离断开器，所述隔离断开器包括卷绕弹簧，所述卷绕弹簧径向地设置在与弹簧支架接合的扭转弹簧的内部并且能够沿与扭转弹簧的加载方向相反的加载方向与皮带轮摩擦接合，卷绕弹簧能够与毂接合，由此能够释放与皮带轮的摩擦接合。

本发明的其它方面会通过本发明以下描述和附图而被指明或变得显而易见。

本发明包括一种隔离断开器，所述隔离断开器包括：毂，其用于连接到驱动轴；皮带轮，其轴颈连接(journalled)到毂并且具有皮带接合表面；弹簧，其接合在毂与弹簧支架之间并且能够沿加载方向径向扩展；单向离合器弹簧，其径向地设置在与弹簧支架接合的弹簧的内部并且能够沿与弹簧的加载方向相反的加载方向与皮带轮摩擦接合，单向离合器弹簧能够与毂接合，由此能够沿卸载方向逐渐释放单向离合器弹簧与皮带轮的摩擦接合；和惯性构件，其通过阻尼构件与毂接合。

附图说明

并入说明书并形成说明书的一部分的附图示出了本发明的优选实施例，并且与说明书内容一起用于解释本发明的原理。

图1是装置的前部。

图2是装置的后视图。

图3是装置的分解图。

图4是装置的横截面图。

图5是示出了卷绕弹簧连接到毂上的横截面图。

图6是离合器支架的详图。

图7是离合器支架的详图。

图8是扭转振动阻尼器的详图。

图9是毂和扭转弹簧的详图。

具体实施方式

图1是装置的正视图。装置包括毂6、惯性构件2和皮带轮24。毂6能够用于将装置附接到发动机曲轴(未示出)上。阻尼器4设置在毂6与惯性构件2之间。阻尼器4包括适于减弱惯性构件的振荡的弹性体材料。皮带轮24具有适于接合动力传递带(例如，v带或多肋带)的轮廓。惯性阻尼器4减弱因发动机气缸点火事件引起的曲轴振荡。

图2是装置的后视图。惯性构件2的直径与皮带轮24的直径大致相同，从而使装置紧凑。

图3是装置的分解图。毂6包括外部圆筒形部分61和径向部分62。扭转弹簧18的端部180与径向部分62上的止动部65接合。扭转弹簧18的另一端部182接合离合器支架20。离合器支架20在衬套22上轴颈连接到皮带轮24上。衬套22接合皮带轮24的内部圆筒形部分240。

卷绕弹簧16的端部160接合离合器支架20。卷绕弹簧16的另一端部161能够与毂6暂时地接合，参见图5。套筒8压配合到圆筒形部分240上。圆筒形部分240通过衬套14轴颈连接到毂6上。卷绕弹簧16包括螺旋弹簧。

保持环12接合毂6中的槽63。止推垫圈10支承在环12上，从而使套筒8和皮带轮24保持在毂6上的合适位置。套筒8和皮带轮24通过衬套14轴颈连接到毂6上。在替代实施例中，衬套14可以由滚珠轴承、滚针轴承、滚柱轴承或在本领域中已知的任何其它合适的轴承替代。

支架20连同衬套22安装在皮带轮部分240的外径上，从而每个都通过套筒8保持在合适位置上。支架20和衬套22能够相对于皮带轮24自由旋转。套筒8压配合到皮带轮部分240上。止推垫圈10安装在套筒8与保持环12之间，从而将皮带轮24保持在毂6上。皮带轮24只能以保持环12、止推垫圈10、用于保持环12的毂6上的槽63之间的空隙以及套筒8与皮带轮部240之间的空间的量相对于毂6轴向移动。

卷绕弹簧16缠绕在支架20的毂21周围，并且端部160抵靠突出部23固定，参见图6。卷绕弹簧16用约两圈或三圈簧圈将卷绕弹簧16摩擦锁定在支架20的毂21周围。卷绕弹簧端部160与离合器支架20由于连接而不能相对于彼此移动。卷绕弹簧16径向地位于扭转弹簧18的内部，从而设置在扭转弹簧18与毂6之间。卷绕弹簧16径向地设置在扭转弹簧18与皮带轮24之间。

离合器支架20容纳扭转弹簧18。在工作期间，扭转弹簧18沿退绕方向加载，这意味着簧圈趋向于在负载情况下径向扩展。卷绕弹簧16利用过盈配合安装到套筒8上，也就是说，卷绕弹簧的内径与套筒的外径之间的直径差在尺寸上不同，从而导致约0.3至0.5毫米的过盈量。用于套筒8的材料选择成在锁定和超限模式期间适当地支撑卷绕弹簧。

图4是装置的横截面图。当扭矩例如由发动机曲轴(未示出)施加到毂6时，扭转弹簧18沿退绕方向加载，从而驱动离合器支架20。沿退绕方向加载意味着扭转弹簧18的径向直径随扭转弹簧的簧圈扩展而增加。继而，离合器支架20使卷绕弹簧16围绕套筒8缠绕。卷绕弹簧16沿与扭转弹簧的加载方向相反的方向加载，即，卷绕弹簧16沿卷绕方向加载。沿卷绕方向加载意味着卷绕弹簧16的径向直径随簧圈加载而趋向于减小。随着负载增加，卷绕弹簧16通过逐渐增加的摩擦接合而夹紧套筒8，因卷绕弹簧簧圈围绕套筒8的顺序接合而导致所述逐渐增加的摩擦接合。卷绕弹簧16的夹紧使套筒8(因此使皮带轮24)与毂6一致地旋转。在这种工作状态下，在离合器支架20与皮带轮24之间几乎没有或没有相对运动，尽管由于负载变化可能存在一些振荡。

当发动机减速时，曲轴速度减慢，其中，由于由接合皮带轮24的皮带驱动的皮带驱动系统中的惯性(皮带系统未示出)，皮带轮24可能暂时比毂6转得更快。在减速状态下，皮带轮24和套筒8暂时比毂6和卷绕弹簧16转得更快。这使卷绕弹簧16退绕，从而引起卷绕弹簧16的直径径向增加，从而释放与套筒8的摩擦夹紧。这允许皮带轮24暂时地超过毂6。在超限状态下，衬套14、止推垫圈10和衬套22均发生一些相对运动。

图5是示出了卷绕弹簧连接到毂上的横截面图。如果在工作期间扭转弹簧18上的加载扭矩超过预定大小，那么，毂6会继续相对于皮带轮24成角度地前进。这样一来，卷绕弹簧槽64的端部66会与卷绕弹簧16的端部161接触(图5)。这种接触使得卷绕弹簧16随着负载增加而部分地退绕，从而部分地扩展卷绕弹簧16的径向直径。例如在极度发动机加速期间，随着输入扭矩增加，卷绕弹簧16的部分退绕逐渐释放与套筒8和皮带轮24的摩擦接合力(“夹紧”)。卷绕弹簧16的夹紧的部分释放允许毂6部分地超过皮带轮24，从而允许过大的扭矩放出。这进一步限制加载，从而保护装置和由装置驱动的部件免受因过载情况造成的可能损坏。

图6是离合器支架的详图。离合器支架20包括部分25a、25b、25c，其支撑扭转弹簧18的螺旋部。每个部分25a、25b、25c相对于离合器支架的高度不同，以便支撑卷绕弹簧的螺旋形式。卷绕弹簧16的端部160接合构件23。部分25c也用作扭转弹簧止动部。在工作期间，扭转弹簧端部182支承在扭转弹簧止动部25c上。

图7是离合器支架的详图。在驱动状态下，扭转弹簧18的端部182接合止动部25c。卷绕弹簧16的端部160与构件23接合。

图8是扭转振动阻尼器的详图。碎屑通道200允许碎屑在阻尼器2与皮带轮24之间离开装置。通道200的迷宫形式阻止碎屑进入阻尼器与皮带轮之间的空间。

图9是毂和扭转弹簧的详图。扭转弹簧18的端部180接合毂6上的止动部65。在工作期间，扭转弹簧18沿退绕方向加载，使得端部180支承在止动部65上。

所述装置的优点：包括皮带轮连接到卷绕弹簧上并且支承支撑件和惯性构件主要位于装置的外壳(envelope)内。本发明的另一个优点在于，与沿退绕方向加载的类似卷绕弹簧相比，卷绕弹簧16能够承受显著更高的负载。例如，US7591357公开的卷绕弹簧必须基于材料强度和刚度进行选择，因此卷绕弹簧在压缩情况下(退绕方向)会保持其形式和形状。如果在某些负载情况下设计不当，现有技术的卷绕弹簧能够“扣住”。另一方面，本发明的卷绕弹簧在加载期间只受到拉力，从而允许显著更高的应力。

虽然在本文中描述了本发明的形式，但对本领域技术人员来说，在部件的结构和关系上显然可以进行变型，而不脱离本文所述的发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种隔离断开器，包括：

毂，所述毂用于连接到驱动轴上；

皮带轮，所述皮带轮轴颈连接到所述毂上，并且具有皮带接合表面；

弹簧支架，所述弹簧支架在衬套上轴颈连接到所述皮带轮上，所述弹簧支架和衬套能够相对于所述皮带轮自由旋转，

扭转弹簧，所述扭转弹簧接合在所述毂与弹簧支架之间，并且能够沿加载方向径向扩展；

卷绕弹簧，所述卷绕弹簧径向地设置在与所述弹簧支架接合的所述扭转弹簧的内部，从而设置在所述扭转弹簧与毂之间，并且能够沿与所述扭转弹簧的加载方向相反的加载方向与所述皮带轮摩擦接合；

所述卷绕弹簧的一端与所述弹簧支架接合而不能相对于彼此移动，所述卷绕弹簧的另一端能够通过所述毂中的卷绕弹簧槽而与所述毂暂时地接合，

当所述扭转弹簧上的加载扭矩超过预定大小时，所述卷绕弹簧槽的端部与所述卷绕弹簧的端部接触，从而使得所述卷绕弹簧随着负载增加而部分地退绕，从而部分地扩展所述卷绕弹簧的径向直径，由此能够沿卸载方向逐渐释放所述卷绕弹簧与所述皮带轮的摩擦接合；以及

惯性构件，所述惯性构件通过阻尼构件与所述毂接合。

2.如权利要求1所述的隔离断开器，其中，所述阻尼构件包括弹性体材料。

3.如权利要求1所述的隔离断开器，其中，所述皮带轮在衬套上轴颈连接到所述毂上。

4.如权利要求1所述的隔离断开器，其中，所述扭转弹簧沿退绕方向加载。

5.如权利要求1所述的隔离断开器，其中，所述卷绕弹簧沿卷绕方向加载。