CN106461014B - 具有互锁隔离器的扭转减震器 - Google Patents

具有互锁隔离器的扭转减震器 Download PDF

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Abstract

具有隔离器构件的扭转减震器(曲轴减震器‑隔离器)被公开,其包括毂,限定环形容座、具有带接合面的带轮本体、设置于毂的最外径向表面和带轮本体之间的减震器组件、设置于毂的环形容座中的隔离器构件、设置于毂的外径向表面和带轮本体的套筒之间的滑动轴承。隔离器构件与毂和带轮本体接合,以在毂相对于带轮本体转动时以及在毂相对于带轮本体转动时随其转动。隔离器构件可以是弹性隔离器或者扭转弹簧隔离器。滑动轴承将带轮本体轴向固定于毂并且允许带轮本体相对于毂转动。

Description

具有互锁隔离器的扭转减震器
相关申请
本申请要求提交于2014年7月9日的美国临时申请No.62/009,443,和提交于2015年2月4日的美国临时申请No.62/1 11,844的优先权,其中它们都以整体通过参考并入本文中。
技术领域
本发明相关于用于车辆引擎的扭转减震器并且,更特别地,关于具有弹簧隔离器的扭转减震器,其中该弹簧隔离器不需要被模制、结合、或者粘附于另一部件。
背景技术
起初,曲轴驱动引擎的前端组件驱动(FEAD)系统。曲轴通过活塞的点火而被转动,其施加间歇的扭矩于曲轴上,而不是连续的。这种持续的施加和释放扭矩造成的振荡会将曲轴压至断裂点。所述另一种方式的曲轴就像一般的扭力杆,其具有质量和扭转弹簧率,这造成曲轴具有其自身的扭转共振频率。当其运行时,扭矩峰值和谷值加上来自往复运动部件加速度的惯性负载造成曲轴自身向前和向后(转动地)偏转。当那些脉冲接近于曲轴共振频率时,它们将造成曲柄不受控制地振动并且最终断裂。因此,扭转减震器(有时称为曲轴减震器)被安装于曲轴上,以通过抵消曲柄的扭矩(通过周期性的点火脉冲抵消置于曲轴上的扭矩扭转幅度)来解决这个问题,并且通常通过驱动环形功率传送带将转动运动传递进入FEAD系统。
尽管现有扭转减震器已经有效地延长了曲轴寿命和驱动FEAD系统,车辆引擎运行中的变化(比如引入起停系统以节省燃料消耗)向系统中加入了现有扭转减震器没有被设计来解决的复杂元件。例如,起停系统由于带在传统的扭转减震器中的弹性体-金属交界面中引入了潜在的滑移而引入了冲击力。另一个关注点是在金属部件之间维持好的轴向和径向的跳动(run-out)。
起和停也造成曲轴经受刚体模式的振动,该振动通过扭转减震器向FEAD传输。在起停条件期间,曲轴以更低转动速度(rpm)转动,该低转动速度具有在曲轴的自然频率范围内的频率。当曲轴的转动速度接近曲轴自身振动的自然频率时,转动频率放大/激发曲轴振动的自然频率,这引起共振条件。这个共振造成刚体模式振动。在没有隔离器的条件下,这些的刚体模式的振动被不必要地传输到FEAD,这可造成FEAD部件的磨损和损坏。
一些扭转减震器也包括隔离器系统来减少这些刚体模式的振动向FEAD的传输。这些隔离器系统中的一些将橡胶弹簧用于隔离以及用于减震器。通常,这些隔离器模制结合于扭转减震器的另一部件和/或涉及几个移动部件。模制结合由于需要专用装置和时间来完成模制流程使制造流程花费增加。减少这个步骤或需求将是有益的。另外,最小化扭转减震器-隔离器中的移动部件的数量并且减少扭动减震器-隔离器的总体花费是有益的。因此,对具有隔离器的扭转减震器的改良的设计是需要的。
发明内容
此处公开的扭转减震器具有隔离器构件,共同于此指作曲轴减震器-隔离器或减震器-隔离器,其更便宜且更易被制造和组装。一方面,曲轴减震器-隔离器包括:毂,具有外径向表面和最外径向表面径向,最外径向表面从外径向表面径向向外分隔并且由此限定其间的环形容座;带轮本体,具有与毂径向同轴的带接合部以及从带接合部径向向内延伸、终止于套筒的面罩,其中该套筒设置于毂的外径向表面周围;减震器组件,设置于毂的最外径向表面和带轮本体的带接合部之间;以及隔离器构件,设置于毂的环形容座中。隔离器构件与毂和面罩接合,以在毂和带轮本体以相同的转动速度转动时以及在毂相对于带轮本体转动时随其转动。曲轴减震器-隔离器还包括滑动轴承,其设置于毂的外径向表面和带轮本体的套筒之间。滑动轴承将带轮本体轴向固定于毂并且允许带轮本体相对于毂转动。
在之前任一实施例的另一方面,隔离器构件是弹性隔离器构件。在一个实施例中,弹性隔离器元件在毂的环形容座与带轮本体的面罩之间处于未压缩状态。在另一个实施例中,弹性隔离构件在毂的环形容座与带轮本体的面罩之间处于压缩状态。
在之前任一实施例的另一方面,弹性隔离元件在其前面和后面限定一个或者多个键槽。环形容座包括一个或多个键,该键的形状被设置为与弹性隔离器构件前面的一个或者多个键槽中的一个匹配,并且面罩包括一个或多个键,该键的形状被设置为与弹性隔离器构件后面的一个或者多个键槽中的一个匹配,并且与其匹配。在之前任一实施例的一方面,环形容座和面罩限定临近一个或多个凹口形状的键的一个或多个开窗,并且一个或多个开窗中的每一个将弹性隔离器构件的一部分接收于其中。
在第一个实施例的另一方面,隔离构件是扭转弹簧。在之前任一实施例的另一方面,扭转弹簧设置于毂的与其外径向表面径向同轴的环形容座中。
在之前两个实施例的另一方面,扭转弹簧进一步包括:第一端部,其与毂接合用于随之转动;以及第二端部,其与带轮本体接合用于随之转动。在之前任一实施例的一方面,扭转弹簧的第一端部被接收在毂的孔中。在一个实施例中,毂中的孔设置于板中,板在毂的外径向表面和最外径向表面之间延伸,并且第一端部从扭转弹簧轴向延伸并且穿过板中的孔。带轮本体中的孔设置于面罩中,并且第二端部从扭转弹簧轴向延伸并且穿过面罩中的孔。在另一个实施例中,扭转弹簧的第二端部被接收在带轮本体的孔中。
在另一个方面,曲轴减震器-隔离器具有隔离器构件,隔离器构件是扭转弹簧,毂包括第一邻接部,并且扭转弹簧的第一端部利用第一邻接部被安置。带轮本体进一步包括第二邻接部,并且扭转弹簧的第二端部利用第二邻接部被安置。
在之前任一实施例的另一方面,曲轴减震器-隔离器具有隔离器构件,隔离器构件是扭转弹簧,扭转弹簧是圆丝弹簧或平丝弹簧。在之前任一实施例的另一方面,毂包括弹簧固定特征,具有设置于其中的扭转弹簧的一部分。
在之前任一实施例的另一方面,减震器组件包括:弹性减震器构件,其被设置为与毂的外径向表面接触;和惯性构件,其抵靠弹性减震器构件设置,由此将惯性构件可操作地耦合于毂用于随之转动。
在之前任一实施例的另一方面,滑动轴承压配于毂上并且套筒相对于滑动轴承和毂可转动。在之前任一实施例的另一方面,滑动轴承包括锁定机构,其给曲轴减震器-隔离器提供轴向刚性。
在另一方面,前端附件驱动系统包括任一之前实施例中的曲轴减震器-隔离器,其安装于曲轴用于随之转动。
附图说明
本公开的很多方面可参考以下附图被更好地理解。附图中的部件不必须是按比例的,而是重点在于清晰描述本公开的发明概念。此外,在附图中,在各视图中相似的参考标记指定相应的部件。
图1是前端附件驱动的部件的透视图。
图2是具有互锁隔离器的扭动减震器通过且平行于转动轴截取的纵向截面图。
图3是图2中扭转减震器的分解、未装配的透视图。
图4是具有弹簧隔离器的扭转减震器的分解、未装配的透视图。
图5是图4扭动减震器的一部分的放大的分解、未装配的透视图。
具体实施方式
现在具体描述如附图中所示出的实施例。尽管只联系这些附图描述了几个实施例,应无意图来限制本文公开的一个或多个实施例的公开范围。相反,意在涵盖所有替换、修改、和等同体。
现在参照于图1,FEAD系统18的一个实施例的例子被示出(仅仅是为了描述的目的),其包括一体式壳体15,该壳体具有前表面30和后表面27。一体式壳体15的后表面27优选地安装至引擎。FEAD系统18可被用于任何引擎,包括车辆、船舶和固定引擎。一体式壳体15的形状和配置取决于其所要安装至的车辆引擎。因此,一体式壳体15和更特别的FEAD系统18可随着引擎驱动附件9的位置变化并仍然达到本发明的目标。应理解引擎驱动附件9的位置和数量可以是变化的。例如,真空泵、燃料喷射泵、油泵、水泵、动力转向泵、空调泵、和凸轮驱动装置是可以安装到一体式壳体15的其他引擎驱动附件9的例子,用于被包括于FEAD系统18中。引擎驱动附件9优选地通过螺钉或类似物在沿表面的位置处安装于一体式壳体15,其中该表面是工具可接近用于简易安装的并且也是检修可接近的。在图1中,一体式壳体15具有多个引擎驱动附件9,其包括交流发电机12和带张紧器21。
引擎驱动附件9被至少一个环形驱动带6驱动,环形驱动带可以在单面或双面是平带、圆带、V带、多槽带、多楔带等、或前述带的组合。环形驱动带6可是蛇形带。环形驱动带6可围绕引擎驱动附件9、交流发电机12、以及扭转减震器3周围,其中该减震器连接于曲轴8的鼻部10。
曲轴驱动扭转减震器3并且因此驱动环形驱动带6,其进而驱动剩余引擎驱动附件9和交流发电机12。带张紧器21在自动调节环形驱动带6的张力来使其在运行期间保持绷紧并且也防止磨损。
此处FEAD系统18的改进是新的曲轴减震器-隔离器,一般以图2和3中附图标记100和图4和5中的附图标记200表示。如图3相对于相对页面的附图定向所示,曲轴减震器-隔离器100从底部向顶部包括减震器组件110,用以抑制和/或吸收转动元件(例如曲轴)的振动频率;毂102;弹性隔离器构件112;滑动轴承114;以及带轮本体116。毂102可通过将曲轴接收穿过其中心孔103而安装至曲轴。
毂102具有外径向表面104和最外径向表面106,最外径向表面通过板105从外径向表面104向外径向分开,以由此限定两者之间的环形容座108。毂102可用已知或此后发展的技术被浇铸、纺成、锻造、机器加工、或者模制而成。适用于毂的材料包括但不仅限于铁、钢、铝、其它合适的金属、塑料、或其组合物,包括复合材料。如图3所示,板105可限定一个或多个孔或开窗109并且包括一个或多个键111,键也可以是相邻窗109间的格条。在曲轴减震器-隔离器组装之后,每个开窗109可能是弧形的,因为这些可接受弹性隔离器构件112的一部分,弹性隔离器构件是环形元件。尽管板105被描述为具有键111,板105可替换地具有用于与弹性隔离器构件112匹配和互锁的一个或多个键槽。
如图2所示,限定中心孔103的毂部102的部分可只在一个方向从板105轴向延伸。此处,板105限定曲轴减震器-隔离器100的前面FF,其将接受鼻部密封件10(图1),将曲轴减震器-隔离器100紧固于轴(比如曲轴)用于随之转动。因此,带轮本体116的面罩120限定曲轴减震器-隔离器100的背面BF。
仍参照于图2和3,带轮本体116包括带接合部分118和面罩120,该面罩从带接合部分向内径向延伸并且终止于套筒122。带接合部118包括外带接合表面119,其中该表面可是平的、轮廓设置为接受圆带、或具有用于与V肋带的V肋匹配V槽或任何其它需要轮廓的槽来与环形带匹配。面罩120可通过多个辐条124被附接于带接合部分118,其可减少材料成本。面罩120可在套筒122与辐条124之间的其部分中限定一个或多个孔或开窗126。面罩的这部分也包括一个或多个键128,其也可以是相邻窗126之间的格条。在组装曲轴减震器-隔离器之后,每个开窗126可以是弧形的,因为它们可接受弹性隔离器构件112的一部分,弹性隔离器构件是环形元件。尽管面罩120被描述为具有键128,面罩120可替换地具有用于与弹性隔离器构件112匹配和互锁的一个或多个键槽。
最好如图3所示,弹性隔离器元件112在其前面132和后面134包括或限定一个或多个键槽130。尽管键槽被描述为凹入弹性隔离构件件112的大致矩形凹口,但键槽不局限于此。键槽可具有任何适用于将弹性隔离器元件112与毂102和带轮本体116互锁的配置。此外,除了具有键槽,弹性隔离器构件112可替代地具有形状被设计成用于与毂102和带轮本体116的键槽匹配的一个或多个键。
弹性隔离器构件112可被用任何几何结构和/或材料构造,只要其提供了必需的扭转刚性以起到振动的隔离器的作用并且成功地与毂102和带轮本体116互锁。弹性隔离构件112自身不用被压缩,而是仅仅被互锁到位以执行隔离。在一个实施例中,弹性隔离构件112处于毂102的环形容座108与带轮本体116的面罩120之间的未压缩状态。在另一个实施例中,弹性隔离器构件112处于毂部102的环形容座108与带轮本体116的面罩120之间的压缩状态。
曲轴减震器-隔离器110还包括滑动轴承114,其设置在毂102的外径向表面104和带轮本体116的套筒122之间。滑动轴承114压配于毂102上并且套筒122相对于滑动轴承114和毂102可转动,但只能是弹性隔离构件112能允许的程度。滑动轴承114可包括给曲轴减震器-隔离器100提供轴向刚度的锁定机构。在一个实施例中,锁定机构可以是L形特征(未示出),其中“L”的一条腿被夹在毂102和带轮本体116(平行于轴A)之间并且另一条腿垂直并且邻接于带轮本体116。
仍参照于图2和图3,减震器组件110包括弹性减震器构件140和惯性构件142,弹性减震器构件被设置为与毂的最外径向表面106接触,惯性构件紧靠弹性减震器构件140安置,因此可操作地将惯性钩件142耦合至毂102用于随其转动。惯性构件142可由任何具有足够惯性的材料制成,例如铸铁、钢、或相似的密致材料。如图2所述,惯性构件142与毂同轴且从毂102径向向外间隔,从而使毂的最外径向表面106朝向惯性构件142的内表面146并且限定其间的缝隙。弹性减震器构件140可压配或注塑入这个缝隙来使毂102与惯性构件142非刚性地耦合。
弹性减震器构件140可以是任何适合的弹性体来吸收和/或抑制曲轴减震器-隔离器100所安装的转动轴产生的扭转振动。弹性构件(例如弹性减震器构件140和/或弹性隔离器构件112)可具有大致低的拉伸模量和高屈服应变。弹性体优选地是适合于车辆引擎应用的弹性体,例如,适合于承受引擎中经历的温度以及道路温度和条件。然而,弹性减震器构件140可公开于美国专利No.7,658,127,其整体通过引用并入此处。在一个实施例中,弹性构件(例如弹性减震器构件140和/或弹性隔离器构件112)可由丁苯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)、乙烯丙烯酸弹性体、氢化丁腈橡胶、和聚氯丁烯橡胶中的一种或多种或者包括它们。乙烯丙烯酸弹性体的一个例子是来自E.1.du Pont de Nemoursand Company的乙烯丙烯酸弹性体。弹性构件140、112可是复合材料,其中该复合材料可选择地包括分散在其中的多个纤维。纤维可以是连续的或者碎片的(切碎的)芳纶纤维,比如以纤维名称销售的纤维。在一个实施例中,弹性减震器构件140可以使用常规的用于减震系统的已知粘合剂附接于最外径向表面106。一些合适的粘合剂的例子包括由Lord Corporation、Henkel AG&Co.或Morton International IncorporatedAdhesives&Specialty Company销售的橡胶胶粘剂。
一旦被组装,如图2所示,减震器组件110设置于毂102的最外径向表面106和带轮本体116的带接合部分118之间,并且弹性隔离器构件112设置于毂102的环形容座108和带轮本体116的面罩120之间。当设置于毂102和带轮本体106之间时,弹性隔离器构件112可被毂102的环形容座108封装并且与毂102和带轮本体116互锁。带接合部分118还与毂102径向同轴,并且带轮本体的套筒122设置于毂102的外径向表面104周围,更尤其,套筒122设置于滑动轴承114周围,该滑动轴承压配于毂102的外径向表面104。如上描述,弹性隔离器构件112可以在将弹性隔离器构件112设置于毂的环形容座和带轮本体的面罩之间时处于未压缩状态或者处于压缩状态。
此处公开的曲轴减震器-隔离器消除了对于模制结合的需求并且减少了部件的数量,其尤其减少了制造减震器-隔离器的成本。
现在参照于图4和5,相对于对于页面的附图的定向,曲轴减震器-隔离器200如图4所示从左向右包括减震器组件210,其抑制和/或吸收转动构件(例如曲轴)的振动频率;毂202;扭转弹簧隔离器212;带轮本体216;和滑动轴承214。毂202可通过接受曲轴穿过其中心孔203被安装于曲轴。
毂202具有外径向表面204和最外径向表面206,最外径向表面通过板205径向从外径向表面204向外径向分隔,以由此限定两者之间的环形容座208。最外径向表面206可具有相反的内径向表面207来限定环形容座208的部分。毂202可用已知或此后发展的技术被浇铸、纺成、锻造、机器加工、或者模制而成。用于毂的合适的材料包括但不仅限于铁、钢、铝、其它合适的金属、塑料、或其组合物,包括复合材料。如图4和5所示,板205具有用于将扭转弹簧212与毂202接合的孔236。在一个实施例中,板205还可具有一个或多个尤其用于节省材料成本的辅助孔(未示出)。毂202还可具有与外径向表面204或内径向表面207结合用于与扭转弹簧212接合的结构或孔(未示出)。在一个实施例中(未示出),毂202可具有第一邻接部(此处指可替代弹簧接合表面)来接合扭转弹簧212。
如图5所示,板205可具有一个或多个弹簧固定特征250,其中该特征设置于毂202的环状容座208内。在一个实施例中,弹簧固定特征250除了其它功能之外可以将扭力弹簧212维持在大致与毂202的外径向表面204同轴的定向。在一个实施例中,弹簧固定特征250可包括通道252,扭力弹簧212设置于其内。弹簧固定特征250可以是耦合于板250的单独件或者可作为板205的一部分直接结合(浇铸、锻造、机器加工、模制)。在一个实施例中,弹簧固定特征250可耦合或结合于毂202的外径向表面204或内径向表面207,并且伸出进入毂202的环形容座208。
如图4所示,毂202限定中心孔203的部分可从板205只在一个方向轴向延伸。此处,板205限定曲轴减震器-隔离器200的前面FF,其将接受鼻部密封件10(图1),将曲轴减震器-隔离器200紧固至轴(比如曲轴),用于随其转动。因此,带轮本体216的面罩220限定曲轴减震器-隔离器200的背面BF。
参照于图4和5,带轮本体216包括带接合部218和面罩220,面罩从带接合部向内径向延伸并且终止于套筒222。带接合部218包括外带接合表面219,其中可以是平的、轮廓设置为用于接受圆带,或具有用于匹配V肋带V肋的V槽、或任何其它需要轮廓的槽来匹配环形带。带轮本体216具有用于与扭转弹簧212接合的孔238。用于与扭转弹簧212接合的孔328可被定位在带轮本体216的面罩220、套筒222、或带接合部218中。在一个实施例中,孔238设置于带轮本体216的面罩220中。在一个实施例中(未示出),带轮本体216可具有第二邻接部(此处在可作为弹簧接合表面的替换)来接合扭转弹簧212。面罩220可通过多个辐条224附接于带接合部218,这可减少材料成本。在具有将面罩220与带接合部218耦合的多个辐条224的带轮本体216中,用于接合扭力弹簧212的孔238可设置于多个辐条224中的一个中或面罩220在套筒222与多个辐条224之间的部分中。
仍参照于图4和5,扭转弹簧212(此处可替换地指弹簧212)设置于毂202的环形容座208内。弹簧212与毂202的外径向表面204大致径向同轴并且接合于毂202和带轮本体216用于随其转动。弹簧212可具有与毂202接合的第一端部232和与带轮本体216接合的第二端部234。在一个实施例中,第一端部232可以通过毂202的孔236接合于毂202并且通过带轮本体216的孔238接合于带轮本体216。毂202的孔236在第一端部与毂202的接合处将弹簧212的第一端部232保持到位。带轮本体216的孔238在第二端部与带轮本体216的接合处将第二端部234保持到位。在一个实施例中,在毂202中的孔236阻止弹簧212的第一端部232从毂202脱离并且独立于毂202移动,并且带轮本体216的孔238阻止弹簧212的第二端部234从带轮本体216脱离并且独立于带轮本体216移动。弹簧212与毂202和带轮本体216的接合允许弹簧212在毂202和带轮本体216以同样的转动速度转动时以及还有在毂202以相对于带轮本体216不同的速度转动时(例如,在曲轴8在启动和停止条件期间经历刚体模式振动时)随着毂202和带轮本体216转动。
弹簧212可被用任何几何结构和/或材料构造,只要其提供必需的扭转刚性来起到振动的隔离器的作用并且成功地接合于毂202和带轮本体216。在一个实施例中,弹簧212具有第一端部232,其被配置为接合于毂202;第二端部234,其被配置为接合于带轮本体216;和扭转部分230,其在第一端部232和第二端部234之间延伸。弹簧212可以是扭转弹簧,例如包括但不限于圆丝弹簧、方丝弹簧、或平丝弹簧。扭转部分230可包括绕螺旋弹簧212的中心轴的一个或多个整圈和/或一个或多个部分圈。在一个实施例中,扭转部分230可具有一个整圈和少于整圈的一个部分转。在另一个实施例中,弹簧212可具有不到一个整圈。第一端部232可从扭转部分230沿轴向以大致直角延伸用于与毂接合,并且第二端部234可以从扭转部分230沿与第一端部232相反的轴向以大致直角延伸用于与带轮本体216接合。第一端部232和第二端部234中的一个或两者还可从扭转部分230以大致直角径向向外或向内延伸来与毂202中的孔236和带轮本体216中的孔238的替换布置接合。
用于弹簧212的合适的材料可包括但不限于铁、钢、黄铜、铝、其它合适的金属、合金、塑料、或其组合物,包括复合材料。弹簧212可具有扭转弹簧率,其足够刚性来承受由曲轴产生在曲轴减震器-隔离器200上的扭矩,并且足够柔软来通过允许带轮本体216相对于毂202有效范围的转动而使弹簧212成为有效的隔离器。
如图4和5所示,弹簧212的第一端部232接合于毂202的孔236来使第一端部232随着毂202转动,从而允许弹簧212随着毂202转动。弹簧212的第二端部234接合于带轮本体216的孔238来使第二端部234随着带轮本体216转动,从而允许弹簧212随着带轮本体216转动。弹簧212可具有未卷绕的状态和卷绕状态,在未卷绕状态中,弹簧212没有受到扭转张力,在卷绕的状态中,扭转力作用于弹簧212上。
现在参照于图1、4、和5描述弹簧212将带轮本体216隔离于曲轴8和毂202的刚体模式振动的操作。当扭转减震器-隔离器200和曲轴8不转动时,弹簧212处于未卷绕状态。当曲轴8开始转动且施加转动能量于扭转减震器-隔离器200上时,毂202开始转动,而带轮本体216(其受到带轮本体216、带6、以及FEAD系统18的惯性)最初保持静止。通过接合于第一端部232,毂202施加扭转力于弹簧212上,该扭转力使弹簧212卷绕从而使得弹簧212处于卷绕状态。处于卷绕状态的弹簧212通过第二端部234与带轮本体216的孔238的接合将扭转力传递给带轮本体216。在弹簧212的临界卷绕状态,通过弹簧212的第二端部234施加于带轮本体216的扭转力克服带轮本体216和带6的惯性,并且带轮本体216开始以与毂202相同的方向转动。
带轮本体216和带6相对于毂202的惯性维持弹簧212在曲轴8转动的同时处于卷绕状态。在卷绕状态中,由于弹簧212试图返回其原未卷绕状态,弹簧212施加弹簧力于毂202和带轮本体216上。随着曲轴8的转动速度接近曲轴8振动的自然频率,转动频率放大或与曲轴8自身振动的自然频率共振,这将导致曲轴8的转动速度振荡的形式的刚体模式振动。这些振动/振荡通过毂与曲轴8的刚性接合传输至毂202。毂202的转动速度的振荡造成弹簧212振荡于卷绕条件和非卷绕条件之间。随着毂202的转动速度改变,毂202的转动加速度改变,这改变了毂202施加在弹簧212上的力,并且弹簧202卷绕程度改变。弹簧212的卷绕程度的变化改变了弹簧212施加的弹簧力。弹簧力的这些改变抵消了由曲轴8的刚体模式振动造成的毂202施加于弹簧212上的力的改变,因此将带轮本体216与曲轴8的刚体模式振动隔离。
一旦曲轴达到其运行速度,带轮本体216以大致相似于毂202转动速度的转动速度转动。虽然转动速度大致相同,但是带和带轮本体216的惯性造成弹簧212保持大致卷绕状态。弹簧212的卷绕程度由于引擎施加的间歇性的扭矩而在平衡卷绕状态周围振荡。平衡卷绕状态通常小于在曲轴8初始起动过程中经历的最大卷绕状态。在曲轴8减速过程中,曲轴8的转动速度减小,直到转动的频率再次接近曲轴8振动的自然频率。正如启动条件,响应于毂转速的振荡的弹簧212在卷绕和未卷绕条件之间的振荡改变弹簧的弹簧力,以抵消毂202施加在弹簧212上的力的振荡,由此将带轮本体216隔离于曲轴8刚体模式振动。
曲轴减震器-隔离器200还包括滑动轴承214,其设置于毂202的外径向表面204和带轮本体216的套筒222之间。滑动轴承214可压配于毂202之上,转动的程度取决于弹簧212可允许转动的范围。滑动轴承214可具有外径向表面260和内径向表面264。滑动轴承214可以具有凸缘261,其中该凸缘具有凸缘内表面262。滑动轴承214的横截面可以是L形,其中滑动轴承的径向表面260、264限定L的沿轴向的一个臂,并且凸缘261从外径向表面260沿径向向外、大致垂直于径向表面延伸。滑动轴承214可压配于毂202上,来使内径向表面264接合于毂202的外径向表面204并且凸缘261接合带轮本体216的面罩220。滑动轴承214的外径向表面260和凸缘内表面262可以是摩擦减小的表面,来促进套筒222相对于滑动轴承214的外径向表面260的移动并且促进带轮本体216相对于凸缘内表面262的转动。滑动轴承214可包括锁定机构,其给曲轴减震器-隔离器200提供轴向刚性。
仍参照于图4和5,减震器组件210包括弹性减震器构件240,其设置为与毂的最外径向表面206接触;和惯性构件242,其抵靠弹性减震器构件240安置,由此将惯性构件242可操作地耦合于毂202来随其转动。惯性构件242可由任何具有足够惯性的材料制成,通常是铸铁、钢、或相似的密致材料。如图4所述,惯性构件242与毂202同轴并且从毂202向外径向分隔,来使毂的最外径向表面206面向惯性构件242的内表面246并且限定其间的缝隙。弹性减震器构件240可压配于或注塑于这个缝隙来将毂202与惯性构件242非刚性地耦合。
弹性减震器构件240可以是任何合适的弹性体来吸收和/或抑制曲轴减震器-隔离器200所安装的转动轴产生的扭转振动。弹性构件可具有大致低的张紧模量和高的屈服应变。弹性体优选地是适合用于车辆引擎应用的弹性体,例如,适于承受引擎中经历的温度和道路温度与条件。然而,弹性减震器构件240可以是如美国专利No.7,658,127中公开的,其整体通过引用并入本文中。在一个实施例中,弹性构件可由丁苯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)、乙烯丙烯酸弹性体、氢化丁腈橡胶、和聚氯丁烯橡胶中的一种或多种制成或者包括它们。乙烯丙烯酸弹性体的一个例子是来自E.1.du Pont de Nemoursand Company的乙烯丙烯酸弹性体。弹性构件可以是复合材料,其中该复合材料可选择地包括分散在其中的多个纤维。纤维可以是连续的或者碎片的(切碎的)芳纶纤维,比如以纤维名称销售的纤维。在一个实施例中,弹性减震器构件240可以使用常规的用于减震系统的已知粘合剂附接于最外径向表面206。一些合适的粘合剂的例子包括被Lord Corporation、Henkel AG&Co.、或Morton International IncorporatedAdhesives&Specialty Company销售的橡胶胶粘剂。
如上解释的,一旦被组装,减震器组件210设置于毂202的最外径向表面206和带轮本体216的带接合部218之间,并且弹簧212设置于毂202的环形容座208中、被带轮本体216的面罩220封装于此、并且接合于毂202和带轮本体216。带接合部218也与毂202径向同轴并且带轮本体的套筒222设置于毂202的外径向表面204周围,更尤其,套筒222设置于压配至毂202的外径向表面204的滑动轴承214周围。
此处公开的曲轴减震器-隔离器减少部件的数量,除了其他益处之外,其尤其可减少制造的成本。
虽然本发明关于特定实施例被示出和被描述,但是对于所属领域技术人员而言,基于阅读和理解说明书,修改将是显而易见的,并且本发明包括所有类似的修改。

Claims (19)

1.一种曲轴减震器-隔离器,包括:
毂,具有外径向表面和最外径向表面,所述最外径向表面从所述外径向表面向外径向分隔,并且由此限定其间的环形容座;
带轮本体,具有带接合部,其与所述毂径向同轴;以及面罩,其从所述带接合部径向向内延伸,所述面罩终止于套筒,该套筒设置于所述毂的外径向表面周围;
减震器组件,设置于所述毂的最外径向表面和所述带轮本体的带接合部之间;
隔离器构件,设置于毂的环形容座中,其中所述隔离器构件与所述毂和所述面罩接合,以在所述毂和带轮本体以相同的转动速度转动时以及在所述毂相对于所述带轮本体转动时随其转动;和
滑动轴承,设置于所述毂的外径向表面和所述带轮本体的套筒之间,其中所述滑动轴承将所述带轮本体轴向保持到所述毂并且允许所述带轮本体相对于所述毂转动。
2.根据权利要求1所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述隔离器构件是弹性隔离器构件。
3.根据权利要求2所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述弹性隔离器构件在所述毂的环形容座与所述带轮本体的面罩之间处于未压缩状态。
4.根据权利要求2中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述弹性隔离器构件在所述毂的环形容座与所述带轮本体的面罩之间处于压缩状态。
5.根据权利要求2中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述弹性隔离器构件在其前面和后面限定一个或者多个键槽,并且环形容座包括一个或多个键,所述键的形状被设置为与所述弹性隔离器构件前面的一个或者多个键槽中的一个匹配,并且所述面罩包括一个或多个键,所述键的形状被设置为与所述弹性隔离器构件后面的一个或者多个键槽中的一个匹配。
6.根据权利要求5中所述的曲轴减震器-隔离器,其中环形容座和面罩中的每一个限定邻近一个或多个凹口形状的键的一个或多个开窗;其中一个或多个开窗中的每一个将所述弹性隔离器构件的一部分接收于其中。
7.根据权利要求1中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述隔离器构件是扭转弹簧。
8.根据权利要求7中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述扭转弹簧设置于所述毂的与其外径向表面径向同轴的环形容座中。
9.根据权利要求7中所述的曲轴减震器-隔离器,其中扭转弹簧进一步包括:
第一端部,其与所述毂接合用于随之转动;以及
第二端部,其与所述带轮本体接合用于随之转动。
10.根据权利要求9中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述扭转弹簧的第一端部被接收在所述毂的孔中。
11.根据权利要求10中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述毂中的孔设置于板中,所述板在所述毂的外径向表面和最外径向表面之间延伸,并且所述第一端部从所述扭转弹簧轴向延伸并且穿过所述板中的孔,并且其中所述带轮本体中的孔设置于所述面罩中,并且所述第二端部从所述扭转弹簧轴向延伸并且穿过所述面罩中的孔。
12.根据权利要求9中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述扭转弹簧的第二端部被接收在所述带轮本体的孔中。
13.根据权利要求9中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述毂进一步包括第一邻接部,并且所述扭转弹簧的第一端部利用所述第一邻接部被安置,并且其中所述带轮本体进一步包括第二邻接部,并且所述扭转弹簧的第二端部利用所述第二邻接部被安置。
14.根据权利要求7中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述扭转弹簧是圆丝弹簧或平丝弹簧。
15.根据权利要求7中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述毂进一步包括弹簧固定特征,其具有设置于其中的所述扭转弹簧的一部分。
16.根据权利要求1中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述减震器组件包括:
弹性减震器构件,其被设置为与所述毂的外径向表面接触;和
惯性构件,其抵靠所述弹性减震器构件设置,由此将所述惯性构件可操作地耦合于所述毂用于随之转动。
17.根据权利要求1中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述滑动轴承压配于所述毂上并且所述套筒相对于所述滑动轴承和所述毂可转动。
18.根据权利要求17中所述的曲轴减震器-隔离器,其中所述滑动轴承包括锁定机构,其给所述曲轴减震器-隔离器提供轴向刚性。
19.一种前端附件驱动系统,包括权利要求1所述的曲轴减震器-隔离器,其安装于曲轴用于随其转动。
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