CN106255834A - 隔离断开器 - Google Patents

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D·施奈德
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Abstract

一种隔离断开器，包括：轴(1)；带轮(2)，该带轮与轴进行轴颈连接；扭转弹簧(10)，该扭转弹簧(10)接合在带轮和载体(9)之间，该扭转弹簧沿展开方向加载，卷绕弹簧(11)，该卷绕弹簧(11)接合在载体和轴之间，卷绕弹簧包括通过渐缩部分(155)来连接的柱形内部部分(94)和平面形外部部分(93)，该内部部分沿卷绕方向与所述轴摩擦地接合。

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卷绕弹簧的隔离断开器，该卷绕弹簧接合在载体和轴之间，该卷绕弹簧包括通过渐缩部分来连接的柱形内部部分和平面形外部部分，该内部部分沿卷绕方向与所述轴摩擦地接合。
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较高的加速度/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，以便滤除在发动机操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申请No.13/541216，其公开了一种隔离断开器，该隔离断开器有带轮，该带轮可与卷绕弹簧单向离合器的一端部沿展开方向暂时接合，因此，在卷绕弹簧单向离合器端部和带轮之间的暂时接触将暂时减少卷绕弹簧单向离合器与轴的摩擦接合。
需要一种包括卷绕弹簧的隔离断开器，该卷绕弹簧接合在载体和轴之间，该卷绕弹簧包括通过渐缩部分来连接的柱形内部部分和平面形外部部分，该内部部分沿卷绕方向与轴摩擦接合。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卷绕弹簧的隔离断开器，该卷绕弹簧接合在载体和轴之间，该卷绕弹簧包括通过渐缩部分来连接的柱形内部部分和平面形外部部分，该内部部分沿卷绕方向与所述轴摩擦接合。
本发明的其它方面将由本发明的下面说明和附图来指出，或者通过本发明的下面说明和附图而清楚。
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；卷绕弹簧，该卷绕弹簧接合在载体和轴之间，该卷绕弹簧包括通过渐缩部分来连接的柱形内部部分和平面形外部部分，该内部部分沿卷绕方向与轴摩擦接合。
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是装置的内部的透视图。
图5B是装置的透视剖视图。
图6是载体的后部透视图。
图7是载体的前部透视图。
图8是卷绕弹簧和带轮的透视图。
图9是卷绕弹簧的过渡部分的详图。
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。推力垫片3布置在带轮2和端帽5之间。推力垫片6布置在带轮2和轴1之间。扭转弹簧10接合在带轮2和载体9之间。卷绕弹簧11接合在载体9和轴1之间。推力垫片22布置在载体9和轴1的径向部件21之间。载体9由于扭转弹簧10在该载体9和带轮2之间的压缩而支承在推力垫片22上。载体9和卷绕弹簧11包括单向离合器组件50。图6是载体的后部透视图。图7是载体的前部透视图。
带轮2在推力垫片3和6之间沿轴向布置在轴1上，并通过端帽5而保持于其上。通过将装置安装在交流发电机(未示出)的轴上，端帽5夹在交流发电机轴承内座圈和轴1之间。这就沿轴向固定本发明装置100在交流发电机轴上的位置。轴1能够螺纹固定在交流发电机轴上。
图6是载体的后部透视图。图7是载体的前部透视图。单向离合器组件50包括载体9和卷绕弹簧11。载体9包括面77。扭转弹簧10的端部78支承在面77上。扭转弹簧10的另一端79与带轮2接合。
卷绕弹簧11包括外部平面形盘旋线圈部分93和内部柱形线圈部分94，见图8。图8是卷绕弹簧和带轮的透视图。平面形外部部分93和柱形内部部分94通过切向部分155而连接。部分155从内部部分94沿径向向外和切向延伸。部分93包括线圈，该线圈的半径沿径向向外增加，这样，线圈以沿径向向外盘旋的方式沿径向向外一个堆垛在另一个上，即，线圈在垂直于旋转轴线A-A延伸的平面内共面。卷绕弹簧端部85是扭矩限制，端部89用于接收扭矩输入。
卷绕弹簧11接合在载体9和轴1之间。内部部分94的卷绕弹簧部分110与轴1的轴表面53摩擦接合。卷绕弹簧外部部分93与载体9在接收部分91中接合。
在本发明装置中，扭矩沿带轮2的旋转方向从带轮2通过扭转弹簧10通过单向离合器组件50而传递给轴1。扭矩通过卷绕弹簧11而沿卷绕方向来传递。扭转弹簧10沿展开方向加载。在卸载或超出方向上，端部78可以与面77脱开或与带轮2脱开或者与两者脱开，但是这并不优选的，因为它可能引起噪音和对装置的损坏。
图9是卷绕弹簧的过渡部分的详图。在图9中的各区域的长度并不按比例。卷绕弹簧11包括沿弹簧线的轴向长度的可变截面。可变截面特征包括三个部分或区域：恒定截面区域110、可变或渐缩截面区域120以及恒定截面区域130。区域130的截面尺寸近似为1.5mm×2.5mm。区域110的截面尺寸近似为0.6mm×1.2mm。在本说明书中给出的数字值只是实例，并不用于限制本发明的范围。
区域130在端部89处从载体9获得负载。载体9在接触面77处与扭转弹簧10接触。区域130盘旋卷绕。区域130的盘旋特征用作能量吸收界面。例如，当带轮使得区域130的线圈旋转时，根据带轮的旋转或加速的方向而局部卷绕和展开。在全扭矩传递给轴1之前，区域130必须完全“卷绕”。这样，卷绕弹簧用作顺应部件，以便将交流发电机与可能由于突然的发动机速度变化而引起的冲击隔离。这也是扭转弹簧工作的方式，即，当发生发动机减速时允许交流发电机轴超出范围。
卷绕弹簧11包括恒定截面区域110和可变截面区域120。区域130在部分1213处与区域120连接。区域120在部分1112处与区域110连接。区域120是渐缩的，它的截面尺寸从在部分1213处的1.5mm×2.5mm变化至在部分1112处的0.6mm×1.2mm。截面的这种过渡从区域130的端部通过切向部分155而逐渐产生，并继续通过内部部分94的随后两个至三个线圈。图9是卷绕弹簧的过渡部分的详图。
交流发电机的最大扭矩在16-20N-m的范围内。在切向部分155和区域120之间的连接点处，操作拉伸将在区域120处产生大约16-20N-m的扭矩。在区域120和区域110之间的连接处1120，操作拉伸将产生比由扭转弹簧10传送的最大扭矩小约6.5至10倍的扭矩。
例如，在卷绕弹簧11中的拉伸能够通过以下公式来确定：
T1/T2＝eμФ
其中：
T1/T2＝拉伸率
μ＝在卷绕弹簧和轴之间的摩擦系数
Ф＝在卷绕弹簧和轴之间的接触角(弧度)。
对于给定实例，其中，摩擦系数为0.12，接触角表示3个线圈3*2*π＝18.85；拉伸率为9.6。当摩擦系数为0.10时，拉伸率为6.6。实际上，因为摩擦系数可以变化，因此合理的是预期拉伸率将在大约6.5至10的范围内。
减小的扭矩是因为区域120在轴1上产生17至18N-m的扭矩。在连接处1120，还保留在区域120内的拉伸负载，这在区域110中产生大约2至3N-m的扭矩。区域110的截面尺寸为大约0.6mm×1.2mm。区域110包括9-10个弹簧线圈。
在可变截面区域120和轴1之间没有干涉或者只有很小的干涉。这意味着可变截面区域120能够通过摩擦接合而仅仅传递1至2N-m的扭矩。区域110作为用于可变截面区域120的扳机或开关。区域110与轴1干涉配合，以便传递2-3N-m的扭矩。
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之间的相对距离将减小。一旦在预定扭矩输入下产生接触时，在凸片68和端部85之间的进一步按压接触(由于增加扭矩而引起)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对着端部85的进一步相对运动将使得卷绕弹簧11沿展开方向运动，这增加了卷绕弹簧11的直径，这将逐渐递增地使得卷绕弹簧11与轴表面53脱开。这种逐渐或递增的接触将使得在卷绕弹簧和轴之间的摩擦接合量通过来自带轮的递增压力而逐渐地减小。当过大扭矩负载增加时，卷绕弹簧越来越从轴上展开，从而使得带轮有更大自由度，以便滑过轴，这又“释放”高扭矩。这种扭矩释放功能将保护装置和从动部件而防止过大扭矩的情况。
卷绕弹簧11由弹簧线的连续件来制造。弹簧线由具有1.5mm×2.5mm的初始截面尺寸的线来制造，这也是区域130的截面。为了获得可变截面的区域120和更小截面的区域110，必须对各弹簧线进行处理。第一步骤是将弹簧线切割成一定长度。然后，将多个弹簧线装入固定装置中，以使得它们平行和定向而搁置在1.5mm的一侧上。然后，对弹簧线进行成组研磨，以便获得区域120的从2.5mm至1.2mm的渐缩形状以及区域110的1.2mm尺寸。然后，从固定装置中取出弹簧线并将它们布置在磁性台板上，并定向成使得它们平行和搁置在先前的2.5mm长度的一侧上(新研磨的1.2mm的一侧)。然后，对弹簧线进行成组研磨，以便获得沿区域120的从1.5mm至0.6mm的第二过渡以及用于区域110的0.6mm的最终厚度。然后，将机械加工的弹簧线在普通的弹簧制造卷绕设备上处理成卷绕弹簧11的卷绕形状。
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 (18)

1.一种隔离断开器，包括：
轴(1)；
带轮(2)，该带轮与所述轴进行轴颈连接；
扭转弹簧(10)，该扭转弹簧(10)接合在所述带轮和载体(9)之间，该扭转弹簧沿展开方向加载，
卷绕弹簧(11)，该卷绕弹簧(11)接合在所述载体和轴之间；
所述卷绕弹簧包括通过渐缩部分(155)而连接的柱形内部部分(94)和平面形外部部分(93)，以及
所述内部部分沿卷绕方向与所述轴摩擦地接合。
2.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述渐缩部分与所述内部部分相切地延伸。
3.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述内部部分包括多个线圈。
4.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述带轮能与所述内部部分暂时接合，以使得在所述内部部分和轴之间的摩擦接合的量通过由所述带轮的按压接触而逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述外部部分布置在载体接收部分内。
6.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中：所述内部部分的截面小于所述外部部分的截面。
7.一种隔离断开器，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，
卷绕弹簧，该卷绕弹簧接合在所述载体和轴之间；
所述卷绕弹簧包括沿轴向延伸的柱形内部部分和共面的外部部分，该外部部分通过渐缩部分而与所述内部部分连接，
该内部部分沿卷绕方向与所述轴摩擦地接合；以及
所述带轮能与所述内部部分暂时接合，以使得在所述内部部分和轴之间的摩擦接合的量通过向所述带轮施加的扭矩的增加而逐渐地减小。
8.根据权利要求7所述的隔离断开器，其中：所述渐缩部分与内部部分相切地延伸。
9.根据权利要求7所述的隔离断开器，其中：所述内部部分的截面在尺寸上小于所述外部部分。
10.一种隔离断开器，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，
卷绕弹簧，该卷绕弹簧接合在所述载体和轴之间；
所述卷绕弹簧包括通过切向部分而连接的柱形内部部分和平面形盘旋外部部分，
该内部部分沿内部部分的卷绕方向与所述轴摩擦接合；以及
所述内部部分能通过由所述带轮的按压接触而从与所述轴的摩擦接合逐渐地释放。
11.根据权利要求10所述的隔离断开器，其中：所述外部部分布置在载体接收部分内。
12.根据权利要求10所述的隔离断开器，其中：所述内部部分的截面在尺寸上小于所述外部部分。
13.根据权利要求10所述的隔离断开器，还包括：
第一推力部件和第二推力部件，该第一推力部件和第二推力部件将所述带轮沿轴向限制在所述轴上；以及
端部部件，该端部部件将所述带轮保持在所述轴上。
14.根据权利要求10所述的隔离断开器，其中：所述切向部分是渐缩的。
15.根据权利要求10所述的隔离断开器，其中：所述内部部分包括沿旋转轴线A-A延伸的多个线圈。
16.一种形成弹簧线的方法，包括：
将具有1.5mm×2.5mm的截面尺寸的弹簧线切割成预定长度；
将多个弹簧线装入固定装置中，其中，弹簧线平行并搁置在1.5mm的一侧上；
成组地研磨该弹簧线，以便获得具有从2.5mm至1.2mm的渐缩形状的部分；
从所述固定装置中取出弹簧线，并将所述弹簧线布置在磁性台板上，以使得所述弹簧线平行搁置在1.2mm的一侧上；
成组地研磨该弹簧线，以便获得具有从1.5mm至0.6mm的渐缩形状的第二部分；以及
将各弹簧线卷绕成最终形状。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
卷绕各弹簧线，以便构成通过切向部分而连接的内部部分和外部部分；
将所述内部部分设置成柱形；
将所述外部部分设置成共面；以及
所述共面部分布置成与所述内部部分的轴线A-A垂直。
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；
弹簧，该弹簧接合在所述带轮和载体之间，该弹簧沿展开方向加载，
卷绕弹簧，该卷绕弹簧接合在所述载体和轴之间；
卷绕弹簧包括柱形内部部分和共面的盘旋外部部分，该外部部分与所述载体接合，
该内部部分沿卷绕方向与所述轴摩擦接合；以及
所述内部部分的摩擦接合通过由所述带轮向内部部分施加递增压力而逐渐地从所述轴释放。
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