CN105612368B - 用于皮带驱动器的过滤皮带轮 - Google Patents
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Abstract
一种用于内燃机的附件驱动器的过滤皮带轮，包括：轮毂，其适合连接到发动机附件；环状轮周，其被提供构造为与驱动皮带配合的轮廓，在外部与轮毂共轴且以旋转自由方式支撑在轮毂上；螺旋弹簧其能够在轮周与轮毂之间传递扭矩；第一载体，其被限制到弹簧的第一端；以及第二载体，其被限制到弹簧的第二端；载体中的每一个与轮毂和轮周可旋转地耦合，相对于轮毂和轮周中的每一个相对旋转的可能性有限。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤皮带轮(filtering pulley)，尤其用于机动车内燃机的皮带驱动器的过滤皮带轮。
本发明优选地、但不排他地应用在交流发电机或者可逆电机的运行中，所述可逆电机具有交流发电机的功能以及内燃机的起止系统中的起动电动机的功能。
背景技术
在机动车中，已知使用用于通过附件驱动器皮带驱动交流发电机的过滤皮带轮。
该皮带轮包括适于被连接到交流发电机的转子的轮毂、被设有适于与皮带配合的轮廓的环状轮周、以及过滤单元，该过滤单元介于皮带轮轮毂与轮周之间以避免在存在驱动轴的扭转振动或发动机速度的快速变化的情况下皮带受到动态过负荷。
过滤单元通常包括弹簧，例如螺旋弹簧(螺旋形或螺旋状)，或者多个弹簧或其它沿周向布置在轮毂与轮周之间的其它弹性元件。
另外，由于交流发电机具有相对高的惯性且趋于在驱动轴速度瞬时下降期间驱动皮带轮，所以已知的是在过滤单元中并入飞轮，该飞轮能够将运动从所述轮周单向地传递到所述轮毂(正常运转条件)以及在扭矩反向的情况下使轮毂脱离轮周。飞轮能够例如通过弹簧压条来实现，弹簧压条由轮毂或轮周承载且能够根据扭矩方向扩展或收缩而与和轮毂或轮周中的另一个成一体的对应的环状摩擦表面配合或分离。
在起止系统中，交流发电机根据运转条件而由具有起动电动机或交流发电机的功能的可逆电机来替代，这种起止系统的引入使得不可能使用带有飞轮的过滤皮带轮，因为当机器提供动力时这将使得电机与皮带驱动器分离。
发明内容
本发明的目的是一种过滤皮带轮，所述过滤皮带轮能够被用在起止系统中，并且所述过滤皮带轮能够实现轮毂与轮周之间在两个方向上的相对旋转，从而基本上减少了皮带上的动态过负荷。
本发明的另一目的是提供一种结构紧凑且制造廉价的、具有前述功能的过滤皮带轮。
前述目的通过根据权利要求1的皮带轮来实现。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将纯粹地通过非限制性的示例以及参照附图描述优选的实施例，在所述附图中：
图1是根据本发明的过滤皮带轮的轴向横断面；
图2和图3是图1中的皮带轮沿相对的视角的分解立体图；
图4和图5分别是图1中的皮带轮的第一部件的前视图和后视图；
图6是沿着图4中线VI-VI的横断面；
图7和图8分别是图1中的皮带轮的第二部件的在相对的侧的立体图；
图9是图1中的皮带轮的第三部件的立体图；
图10和图11、和图12和图13是示出本发明的皮带轮的不同运行阶段的图；以及
图14示出图1中的皮带轮所传输的扭矩/相对旋转特性。
具体实施方式
参照图1、图2和图3，附图标记1整体地指示根据本发明的过滤皮带轮。
皮带轮1基本上包括管状轮毂2、管状轮周(crown)3和过滤单元6，管状轮周3在外部与轮毂2共轴并且以旋转自由的方式由一对端轴承4和5支撑在轮毂2上轮周，过滤单元6被置于轮毂2和轮周3之间，并且被容纳在径向地被包括在轮毂2和轮周3之间并且轴向地被包括在轴承4和5之间的空间中。
轮周3设有中间环状部7，其在外部具有适合与多V型皮带9(其一段示意性地显示在图1中)配合的多槽轮廓8。
轮毂1适于刚性地紧固到内燃机的辅助构件的轴(未示出)上，内燃机的辅助构件例如为起止系统中具有交流发电机和起动电动机的功能的可逆电机。
过滤单元6基本上包括弹性组件10以及彼此轴向相邻布置的阻尼组件11。
弹性组件10基本上包括矩形截面线的螺旋弹簧12以及与弹簧的相应的相对端15和16配合的一对弹簧载体13和14。
分别在图4-6以及图7和图8中进一步具体示出的载体13和14，优选地由塑料材料制成且各具有：内管状部17，该内管状部17以自由旋转方式装配在轮毂2上、且沿径向介于轮毂与弹簧12之间以使弹簧居中、且避免弹簧与轮毂之间的接触；以及法兰18，其从管状部15的轴向端沿径向向外延伸，且在轴向上与弹簧12的相应的端15或16配合。
出于该目的，载体13和14中的每一个的法兰18具有沿着法兰的周向部延伸且整体连接到内管状部17的轴向凸起19。
构成在前述凸起中且关于管状部17基本上成切向的直线座20，由弹簧12的端15或者相应的端16接合(图5和图8)。
弹簧12的端15和16略向内折叠，从而与相应的座20限定防旋转耦合且在正面是平坦的从而轴向地抵靠相应的法兰18。载体13和14因此与弹簧12的端成一体。
载体13(图4-6)具有一对凸起21，该一对凸起在与管状部17(以及弹簧12)相对的一侧从法兰18的周边部朝向装配在轮毂2上的驱动环22在轴向上延伸，与载体13在轴向上相邻地布置且形成阻尼组件11的部分。例如，驱动环22能够装有与轮毂2的相应的铣削区域24(图2)配合的两个内平坦部23。
载体13的凸起21设计成与轮周3的相应的内凸起25(两个成180°)以及与驱动环22的相应的凸起26(两个成180°)相互作用，如图11和图13中示意性地示出的。
通过这种方式，载体13以关于轮周3和轮毂2两者的略小于180°的自由旋转角与轮周3和轮毂2可旋转地耦合。
值得注意的是，轮周3上的凸起25关于驱动环22的凸起26在外部，使得轮周3上的凸起25不能直接与驱动环22的凸起26相互作用。
通过完全相同的方式，载体14(图7和图8)具有在与管状部17(以及弹簧12)相对的一侧从法兰18沿轴向延伸的一对凸起27。
载体14的凸起27设计成与轮周3的相应的内凸起28(两个成180°)以及与轮毂2的相应的外凸起29相互作用。轮周3的凸起28关于轮毂2的凸起29在外部，使得轮周3的内凸起28不能直接与轮毂2的凸起29相互作用(图10和图12)。
除了与轮毂2棱柱式耦合的驱动环22之外，阻尼组件11包括摩擦盘30，借助介于摩擦盘30与反作用环32之间的一对环状波形弹簧31，摩擦盘30与被抵靠驱动环22推动的轮周3棱柱式耦合，从而与其滑动，反作用环32也与轮周2棱柱式耦合且在垫圈33介于之间的情况下在轴向上抵靠轴承4的外环。
皮带轮1的操作如下。
在正常条件下，即，当由皮带9牵拉的皮带轮3驱动轮毂2以及因此趋于赶上(overtake)轮毂2时，轮周3的内凸起28移动到与载体14的凸起28相接触(图10)；载体14的凸起27拖曳与其一体的弹簧12和载体13旋转，直至载体13的凸起21抵接与轮毂2一体的驱动环22的凸起26(图11)。弹簧12的缠绕方向诸如总是使得线在压缩下工作，因此借助扭力弹性地加载且将负荷从轮周3传递到轮毂2，同时与阻尼组件11相结合而执行过滤扭转振动的功能。
在扭矩反向的情况下，例如在起动期间或者在发动机速度突然下降的情况下，当电机由于惯性而趋于赶上内燃机时，轮毂2的凸起29与载体14的凸起27配合；载体14的凸起27拖曳弹簧12和载体13旋转，载体13的凸起21作用于轮周3的凸起25上，驱动其旋转。
应当注意，在扭矩传递轮周的两个方向上(从轮周3到轮毂2或者反之亦然)，弹簧12总是在相同的方向上(即，在线压缩的方向上，这对应于弹簧的径向扩展)受到应力。
在每个扭矩反向暂态，在轮周3与轮毂2之间存在自由旋转角。当轮周3、载体13和14以及轮毂2之间的全部角游隙均已经恢复时，仅弹性地加载弹簧12。
结果获得如下在图14中示出的传递扭矩/相对旋转特性：在两个方向上的轮周-载体-轮毂角游隙的和所限定的角内存在自由相对旋转(没有阻尼组件11产生的摩擦扭矩)；对于较大的相对旋转角，特性是线性的。阻尼确定了曲线的滞后现象。
根据对所描述的过滤皮带轮1的特性的考察，其所提供的优点是显然的。
首先，如上所述，皮带轮使能提供在轮周3与轮毂2之间在两个方向上具有有限的相对旋转的扭矩传递，并且因此能够有效地用于起止类型的传递。
由于与弹簧12的相对端一体的两个载体的使用且两个载体以角游隙与轮周3和轮毂2耦合，能够获得高的自由旋转角。通过改变弹簧12的座20与每个载体的凸起21或27之间的角定相，能够根据需要来设定自由角的大小。
弹簧12的端15和16与载体13和14之间的棱柱式耦合避免了所谓的“斜坡上升”现象，即，当存在过滤皮带轮的扭矩反向和因此卡住时弹簧关于座“自身解螺旋”且相对于载体旋转的趋势。
弹簧12总是在两种操作模式下以相同方式受应力(线的压缩)。因此，减小了应力并减轻了疲劳。
最后，明显能够对本文所描述和图示说明的皮带轮1进行修改和变型，而不偏离权利要求中限定的范围。
尤其是，能够不同地实现载体13与14、轮毂2与轮周3之间的以角游隙的耦合。例如，轮毂2和轮周3的、载体13和14的凸起的数量可以不同(仅一个或者多于两个)；载体的凸起可以在径向上(例如，一个外部的和一个内部的)而不是轴向上。
Claims (14)
1.-一种用于内燃机的附件驱动器的过滤皮带轮，包括：轮毂(2)，其适合于连接到发动机附件；环状轮周(3)，其设有被构造为与驱动皮带(9)配合的轮廓(8)，在外部与所述轮毂(2)共轴且以旋转自由方式支撑在所述轮毂(2)上；以及过滤单元(10)，其介于所述轮毂(2)与所述轮周(3)之间且包括能够在所述轮周(3)与所述轮毂(2)之间传递扭矩的螺旋弹簧(12)，其特征在于，所述过滤单元(10)包括被限制到所述弹簧(12)的第一端(15)的第一载体(13)以及被限制到所述弹簧(12)的第二端(16)的第二载体(14)，所述第一和第二载体(13，14)中的每一个都与所述轮毂(2)和所述轮周(3)两者旋转地耦合，相对于所述轮毂(2)和所述轮周(3)中的每一个具有有限的相对旋转。
2.-根据权利要求1所述的皮带轮，其特征在于，所述弹簧的端被限制到相应的载体(13，14)以通过相对旋转来防止滑离。
3.-根据权利要求1所述的皮带轮，其特征在于，每个所述载体(13，14)支撑在所述轮毂(2)上且容纳在所述轮周(3)内。
4.-根据权利要求1所述的皮带轮，其特征在于，每个所述载体(13，14)、所述轮毂(2)与所述轮周(3)之间的旋转耦合、通过由所述载体(13，14)承载的至少一个凸起(21，27)和由轮毂(2)以及由所述轮周(3)承载的相应的止挡件(26，29；25，28)来获得。
5.-根据权利要求1所述的皮带轮，其特征在于，每个所述载体(13，14)、所述轮毂(2)与所述轮周(3)之间的旋转耦合，通过由所述轮毂(2)以及由所述轮周(3)承载的至少相应的凸起(26，29；25，28)和由所述载体(13，14)承载的至少一个止挡件(21，27)来获得。
6.-根据权利要求1所述的皮带轮，其特征在于，每个所述载体(13，14)、所述轮毂(2)与所述轮周(3)之间的旋转耦合通过由所述载体(13，14)承载的至少一个凸起(21，27)和由所述轮周(3)以及由所述轮毂(2)承载的至少相应的凸起(26，29；25，28)来获得。
7.-根据权利要求6所述的皮带轮，其特征在于，由所述轮毂(2)以及由所述轮周(3)承载的所述凸起(26，29；25，28)构造为，在所述轮毂(2)与所述轮周(3)之间相对旋转的过程中彼此不直接相互作用。
8.-根据权利要求6所述的皮带轮，其特征在于，每个所述载体(13，14)的凸起(21，27)在轴向上延伸，并且由所述轮毂(2)以及由所述轮周(3)承载的凸起是径向的，每个所述载体(13，14)的凸起(21，27)构造为，与所述轮周(3)的对应的凸起(25，28)和由所述轮毂(2)承载的对应的凸起(26，29)两者配合。
9.-根据权利要求6所述的皮带轮，其特征在于，每个载体(13，14)包括成180°布置的一对凸起(21，27)，一对对应的凸起(26，29)由所述轮毂(2)承载，并且另一对对应的凸起(25，28)由所述轮周(3)承载。
10.-根据权利要求9所述的皮带轮，其特征在于，由所述轮周(3)承载的所述凸起(25，28)与所述轮周(3)成一体，并且由所述轮毂(2)承载的凸起中的至少一个(26)与装配在所述轮毂(2)上的驱动环(22)成一体。
11.-根据权利要求10所述的皮带轮，其特征在于，所述过滤单元包括介于所述轮周(3)与所述轮毂(2)之间的阻尼组件。
12.-根据权利要求11所述的皮带轮，其特征在于，所述阻尼组件包括与所述轮毂(2)成一体的元件(22)、与所述轮周(3)成一体的元件(30)、以及弹性部件(31)，所述弹性部件(31)作用于所述元件(22，30)中的一个上，以保持所述元件(22，30)彼此轴向接触从而随着所述轮毂(2)和所述轮周(3)之间相对旋转而滑动。
13.-根据权利要求11所述的皮带轮，其特征在于，由所述轮周(3)承载的所述凸起(25，28)与所述轮周(3)成一体，并且由轮毂(2)承载的凸起中的至少一个凸起(26)与装配在轮毂(2)上的驱动环(22)成一体，所述阻尼组件包括与所述轮毂(2)成一体的元件(22)、与所述轮周(3)成一体的元件(30)、以及弹性部件(31)，所述弹性部件(31)作用于所述元件(22，30)中的一个上，以保持所述元件(22，30)彼此轴向接触从而随着所述轮毂(2)和所述轮周(3)之间相对旋转而滑动，与所述轮毂(2)成一体的所述元件是所述驱动环(22)。
14.-根据权利要求1所述的皮带轮，其特征在于，所述螺旋弹簧具有使得当所述轮周(3)趋于赶上所述轮毂(2)时以及当所述轮毂(2)趋于赶上所述轮周(3)时线总是受到压缩的缠绕方向。
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