CN106068414A - 隔离断开器 - Google Patents

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Abstract

一种隔离断开器，包括：轴；带轮，该带轮与轴进行轴颈连接；扭转弹簧，该扭转弹簧接合在带轮和载体之间，该扭转弹簧沿展开方向加载，该载体与第一弹簧环接合，第一弹簧环与第二弹簧环串联接合，第二弹簧环与卷绕弹簧串联接合，卷绕弹簧可与轴表面摩擦接合，第一弹簧环、第二弹簧环和卷绕弹簧各自沿展开方向加载；以及密封部件，该密封部件可在加速作用下沿径向膨胀，以便与带轮密封接合，该密封部件在并不处于加速作用下时与轴接合。

Description

隔离断开器
技术领域
本发明涉及一种隔离断开器，更特别是涉及一种包括密封部件的隔离断开器，该密封部件在加速作用下沿径向膨胀，以便与带轮密封地接触。
背景技术
柴油发动机由于更好的燃料经济性的优点而越来越多地用于客车用途。而且，汽油发动机在增加压缩比，以便提高燃料效率。因此，柴油和汽油发动机的附件驱动系统由于发动机中的上述变化而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加上高加速度/减速度和较高的交流发电机惯性，发动机附件驱动系统通常经受由于皮带滑移而引起的皮带间歇噪音。这也将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/隔离器已经广泛用于具有较高角度振动的发动机，以便滤除在发动机工作速度范围内的振动，还控制皮带间歇噪音。
现有技术的代表是美国专利No.8534438，该美国专利No.8534438公开了一种断开器，该断开器有从动和驱动部件、离合器、扭转振动阻尼器和润滑剂。离合器被接收于从动部件的孔中，并包括载体、卷绕弹簧和至少一个弹簧。卷绕弹簧由弹簧钢丝形成，具有布置在第一端和第二端之间的多个线圈，该第一端被接收于载体内的槽中。卷绕弹簧的在载体外部的部分具有外周弹簧表面，该外周弹簧表面抵靠所述孔的内周表面。该至少一个弹簧布置在载体和驱动部件之间，以便从驱动部件向载体传递旋转动力。扭转振动阻尼器与驱动部件联接，用于与该驱动部件一起旋转。润滑剂布置在卷绕弹簧的其余部分上。
需要一种包括密封部件的隔离断开器，该密封部件在加速作用下沿径向膨胀，以便与带轮密封地接触。本发明满足该需求。
发明内容
本发明的主要方面是一种包括密封部件的隔离断开器，该密封部件在加速作用下沿径向膨胀，以便与带轮密封地接触。
本发明的其它方面将由本发明的下面的说明和附图来指出，或者通过本发明的下面的说明和附图将更加清楚。
本发明包括一种隔离断开器，该隔离断开器包括：轴；带轮，该带轮与轴进行轴颈连接；扭转弹簧，该扭转弹簧接合在带轮和载体之间，该扭转弹簧沿展开方向加载，该载体与第一弹簧环接合，第一弹簧环与第二弹簧环串联接合，第二弹簧环与卷绕弹簧串联接合，卷绕弹簧可与轴表面摩擦接合，第一弹簧环、第二弹簧环和卷绕弹簧各自沿展开方向加载；以及密封部件，该密封部件在加速作用下径向膨胀，以便与带轮密封地接合，该密封部件在并不处于加速作用下时与轴接合。
附图说明
包含在说明书中并形成说明书的一部分的附图表示了本发明的优选实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是装置的透视图。
图2是装置的剖视图。
图3是装置的详细剖视图。
图4是装置的分解图。
图5A是过扭矩释放的详图。
图5B是过扭矩释放的详图。
图6A是离合器机构的详图。
图6B是离合器机构的详图。
图7是动态密封件的透视图。
图8是离合器机构的详细剖视图。
具体实施方式
图1是装置的透视图。图2是装置的剖视图。隔离断开器100包括带轮2，该带轮2通过轴承7而轴颈连接在轴1上。扭转弹簧10的端部78与带轮2接合。扭转弹簧10的另一端77与载体9在部分770处接合。扭转弹簧10沿展开方向加载。
带轮2保持在轴1上并在端帽5和端部部分52之间。推力垫片3布置在端帽5和带轮2之间。载体9支承在衬套22上。衬套22与端部部分52接合。卷绕弹簧11与轴部分50的内表面摩擦接合。弹簧环12与弹簧环13串联接合，其与卷绕弹簧11串联接合。
端帽5使得隔离断开器100相对于从动负载(例如交流发电机，未示出)而沿轴向定位。动态密封件33布置在带轮2和轴部分50之间。
扭矩从带轮2通过扭转弹簧10、通过单向离合器组件500而传递给轴1。单向离合器组件500包括载体9、弹簧环13、弹簧环12和卷绕弹簧11。
载体9在接触点770处接触扭转弹簧10的端部77。卷绕弹簧11、弹簧环12和弹簧环13安装在载体9中。卷绕弹簧11有两个端部。第一端部85是扭矩限制，端部89是扭矩接收。
卷绕弹簧11通过由于卷绕弹簧11向外膨胀至轴表面53内而引起的摩擦接合来传递扭矩。卷绕弹簧11沿展开方向负载。卷绕弹簧11布置在轴表面53的径向内部。卷绕弹簧11的径向向外膨胀由从带轮2通过扭转弹簧10通过载体9通过弹簧环13和弹簧环12(它们各自串联)而施加的负载来引起。在静止位置中，卷绕弹簧11与轴表面53进行轻微拖曳接合。
图5A是过扭矩释放的详图。图5B是过扭矩释放的详图。在正常操作中，卷绕弹簧11的端部85并不与带轮2接触。当通过带轮2向装置输入的扭矩增加时，在带轮2的凸片68与端部85之间的相对距离减小。一旦在预定扭矩输入下产生接触时，在凸片68和端部85之间的接触将使得卷绕弹簧11逐渐与轴表面53脱开，从而使得带轮2能够“滑过”轴1。这是因为凸片68的进一步相对运动使得卷绕弹簧11沿缠绕方向运动，这减小了卷绕弹簧11的直径，从而使得卷绕弹簧11逐渐与轴表面53脱开，从而逐渐减小在卷绕弹簧和轴之间的摩擦接合的幅值。这种释放功能保护所述装置防止过扭矩情况。
图6B是离合器机构的详图。载体9在部分91处与弹簧环13接合。弹簧环13的截面尺寸为近似1.4mm×1.4mm。弹簧环13包括小于一个整环，大约300度至360度。弹簧环13通过在弹簧环端部213处与载体部分91接触而负载，见图6A。弹簧环13的另一端212(输出端)与弹簧环12的输入端214接触。弹簧环12包括小于一个整环，大约300度至360度。
在端部212处，在环13和12之间的负载产生扭矩，该扭矩比由扭转弹簧10传送的最大扭矩小2至2.5倍(因为它的切向弹簧系数减小)。这是因为在弹簧环13和轴1之间的摩擦产生大约8-10Nm的扭矩。弹簧环12再从输出至输入端减小扭矩另外2至2.5倍(因为它的切向弹簧系数减小)。在弹簧环端部215和卷绕弹簧输入端89之间的接触处有压缩力，该压缩力产生大约2至3Nm的扭矩。
弹簧环12的截面尺寸为弹簧环13的截面尺寸的大约一半，具有大约0.7mm×1.4mm的尺寸。卷绕弹簧11的截面尺寸为大约0.5mm×1.0mm。卷绕弹簧11具有9至10个螺旋线圈，但是根据所希望的操作特征可以有更少或更多数目。因此，弹簧环13的切向弹簧系数比弹簧环12的切向弹簧系数更大。弹簧环12的切向弹簧系数比卷绕弹簧11的切向弹簧系数更大。弹簧环13、弹簧环12和卷绕弹簧11串联连接。
“切向弹簧系数”是指当力沿切向方向、与弹簧环共面和沿相反方向地施加给弹簧环的各端部(因此有将弹簧环的端部推开的效果)时该弹簧环的弹簧系数。
动态密封件33布置在带轮2的内表面51和轴1的部分50的外表面35之间。图7是动态密封件的透视图。动态密封件33包括螺旋密封部件39。带轮2包括槽34，该槽34有内表面51以及面对的表面41和表面42。密封部件39在面对表面41和面对表面42之间支承在轴部分50的外表面35上。
螺旋密封部件39包括多个螺旋线圈。部件39包括矩形截面，具有大约2:1的尺寸比率。这提供了沿径向方向的相对更大的刚性(相对于旋转轴线A-A)。螺旋密封部件39的静止半径小于表面35的半径，因此部件39支承在表面35上。螺旋密封部件39的端部与槽34的面对表面41、42接触。在操作过程中，当装置旋转时，螺旋密封部件39加速。物理学教导，沿圆周运动的物体即使在恒定速度或变化速率时都加速。在加速作用下，部件39径向膨胀，并与槽34的内表面51密封接触，同时还与轴外表面35脱开，从而在部件39和轴外表面35之间产生间隙。因为螺旋线圈在加速作用下局部“展开”，因此可以径向膨胀，从而增加密封部件的半径。当本发明的装置并不旋转，因此部件39并不加速时，部件39收缩，从而与带轮表面51脱开，并支承在表面35上。
密封部件的特征很有利。首先，在操作过程中，在轴1的任何表面上的任何摩擦都是不合适的(例如产生于密封件和密封表面之间)。通常，密封件和密封表面相对运动。摩擦产生热量，磨损部件，并产生污染碎屑。密封件和密封表面的脱开消除了当部件39保持与表面35接合时将会存在的摩擦。第二，在操作过程中，希望使得断开器的内部结构通气，以便排出磨损碎屑、污染物和其它颗粒。因此，所述装置包括独特的可运动密封件，该密封件在不操作的情况下防止污染，并在操作过程中允许装置的冷却通气。
尽管这里已经介绍了本发明的一种形式，但是本领域技术人员应当知道，在不脱离这里所述的本发明精神和范围的情况下可以对部件的结构和关系进行变化。

Claims (20)

1.一种隔离断开器，包括：
轴；
带轮，该带轮与所述轴进行轴颈连接；
扭转弹簧，该扭转弹簧接合在所述带轮和载体之间，该扭转弹簧沿展开方向加载，
该载体与第一弹簧环接合，
第一弹簧环与第二弹簧环串联接合，
第二弹簧环与卷绕弹簧串联接合，
所述卷绕弹簧能够与轴表面摩擦地接合，
所述第一弹簧环、第二弹簧环和卷绕弹簧各自沿展开方向加载；以及
密封部件，该密封部件能够在加速作用下沿径向膨胀，以便与所述带轮密封地接合，该密封部件在并不处于加速作用下时与所述轴接合。
2.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述带轮包括能够与所述卷绕弹簧的端部暂时接合的部件，这样，当施加给所述带轮的扭矩增加时，在所述卷绕弹簧和所述轴之间的摩擦接合的幅值逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述密封部件基本布置在所述卷绕弹簧的径向外部。
4.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述密封部件包括螺旋线圈。
5.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述第一弹簧环包括小于360度的环圈。
6.根据权利要求5所述的隔离断开器，其中：所述第二弹簧环包括小于360度的环圈。
7.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述密封部件在加速作用下与所述轴脱开。
8.一种隔离断开器，包括：
轴；
带轮，该带轮与所述轴进行轴颈连接；
扭转弹簧，该扭转弹簧接合在所述带轮和载体之间，该扭转弹簧沿展开方向加载，
该载体与第一弹簧环接合，
第一弹簧环与第二弹簧环串联接合，
第二弹簧环与卷绕弹簧串联接合，
所述卷绕弹簧能够与轴表面摩擦地接合，
所述第一弹簧环、第二弹簧环和卷绕弹簧各自沿展开方向加载；以及
密封部件，该密封部件能够在加速作用下径向膨胀，以便与所述带轮接触，该密封部件在并不处于加速作用下时与所述轴接合，
所述带轮包括能够在预定输入扭矩下与所述卷绕弹簧的端部暂时接合的部件，这样，当施加给所述带轮的预定输入扭矩增加时，在所述卷绕弹簧和轴之间的摩擦接合的幅值逐渐减小。
9.根据权利要求8所述的隔离断开器，其中：所述密封部件包括螺旋线圈。
10.根据权利要求9所述的隔离断开器，其中：所述第一弹簧环包括小于360度的环圈。
11.根据权利要求10所述的隔离断开器，其中：所述第二弹簧环包括小于360度的环圈。
12.根据权利要求8所述的隔离断开器，其中：所述密封部件在加速作用下与所述轴脱开。
13.一种隔离断开器，包括：
轴；
带轮，该带轮与轴进行轴颈连接；
扭转弹簧，该扭转弹簧接合在所述带轮和载体之间，该扭转弹簧沿展开方向加载，
该载体与第一弹簧环接合，
第一弹簧环与第二弹簧环串联接合，
第二弹簧环与卷绕弹簧串联接合，
所述卷绕弹簧能够与轴表面摩擦地接合，
第一弹簧环、第二弹簧环和卷绕弹簧各自沿展开方向加载；以及密封部件，该密封部件能够在加速作用下径向膨胀，以便与所述带轮接触，该密封部件在并不处于加速作用下时与所述轴接合，该密封部件在加速作用下时与所述轴脱开；
所述带轮包括能够在预定输入扭矩下与所述卷绕弹簧的端部暂时接合的部件，这样，当施加给所述带轮的预定输入扭矩增加时，在所述卷绕弹簧和轴之间的摩擦接合的幅值逐渐减小。
14.根据权利要求13所述的隔离断开器，其中：所述密封部件包括螺旋线圈。
15.根据权利要求13所述的隔离断开器，其中：第一弹簧环包括小于360度的环圈。
16.根据权利要求13所述的隔离断开器，其中：第二弹簧环包括小于360度的环圈。
17.根据权利要求13所述的隔离断开器，其中：所述卷绕弹簧布置在所述轴表面的径向内部。
18.一种隔离断开器，包括：
轴；
带轮，该带轮与所述轴进行轴颈连接；
扭转弹簧，该扭转弹簧接合在所述带轮和单向离合器机构之间，该扭转弹簧沿展开方向加载，
所述单向离合器机构与所述轴摩擦地接合；以及
密封部件，该密封部件能够在加速作用下径向膨胀，以便与所述带轮密封地接合和与所述轴脱开，该密封部件在并不处于加速作用下时与所述轴接合。
19.根据权利要求18所述的隔离断开器，其中：所述单向离合器机构包括：
载体，该载体与扭转弹簧和第一弹簧环接合，
第一弹簧环与第二弹簧环串联接合，
第二弹簧环与卷绕弹簧串联接合，
所述卷绕弹簧能够与轴表面摩擦接合，
第一弹簧环、第二弹簧环和卷绕弹簧各自沿展开方向加载；以及所述带轮包括能够在预定输入扭矩下与所述卷绕弹簧的端部暂时接合的部件，这样，当施加给所述带轮的预定输入扭矩增加时，在所述卷绕弹簧和轴之间的摩擦接合的幅值逐渐减小。
20.根据权利要求18所述的隔离断开器，其中：所述密封部件包括螺旋线圈。
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