CN107429816B - 过滤带轮 - Google Patents

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Abstract

一种过滤带轮，包括适于固定到旋转轴的轮毂、同轴地且可旋转地安装在轮毂上的带轮环、相对于轮毂和带轮环周向地布置的多个弹性组件，并且每个所述弹性组件夹设在与轮毂成一体的一对第一元件之间，并且在与带轮环成一体的一对第二元件之间，其中每个弹性元件与第一元件和与第二元件形成各自的角间隙，带轮环和轮毂具有等于以上提到的角间隙的总和的相对旋转的自由角。

Description

过滤带轮
技术领域
本发明涉及一种过滤带轮，优选地，本发明设涉及一种用于内燃机的辅助件传动装置中的曲柄轴的带轮。
背景技术
众所周知，内燃机中的驱动轴因为由气缸中的燃烧引起的周期性应力而受到扭转振动。这些振动在起动和在低速时以及在存在特别构造方案(诸如双离合变速器或起动-停止系统)时特别强烈。
所述扭转振动转化成辅助件传动装置驱动带轮的不规则旋转，所述不规则旋转通过驱动带传递到辅助件，驱动带因此受到周期性的张力变化。
为了“过滤”从曲柄轴传递到带的扭转振荡，过滤带轮通常用作驱动带轮，所述驱动带轮设置有与驱动轴一体的轮毂、与带配合的带轮环和一个或多个弹性元件，驱动扭矩通过所述弹性元件从轮毂传递到带轮环。
为了有效地过滤振荡，所述弹性元件的刚度应很低；然而，由辅助件吸收的高负载不允许将刚度降低到超过一定限度。因此，在所述领域中需要开发改进的满足上述矛盾需求的过滤带轮。
发明内容
本发明的目的是提供一种以简单廉价的方式解决上面提到的技术问题的过滤带轮。
上述目的通过根据权利要求1的过滤带轮来实现。
附图说明
为了更好地理解本发明，下面通过非限制性示例并参照附图来描述优选的实施例，其中：
图1是根据本发明的带轮的直径方向剖面图；
图2是图1的带轮的立体图，为了清楚起见，一些部件被去除；
图3是图1的带轮的前视图，为了清楚起见，一些部件被移除；
图4和图5是在带轮的各个操作阶段中沿着图1的线IV-IV的剖面图；
图6是根据图1的带轮的变型的弹性组件的分解立体图；
图7是图1的带轮主体的阻尼元件的立体图；
图8是示出了根据图1的带轮的旋转角度由图7的元件提供的阻尼扭矩的曲线图；
图9和图10是分别示出了在没有和具有阻尼的条件下，根据其图1的带轮的旋转角度而由图1的带轮所传递的扭矩的曲线图；
图11是本发明的带轮主体的另一变型的横向视图；和
图12是示出由图11的带轮根据其旋转角度传递扭矩的曲线图。
具体实施方式
图1至图3示出了过滤带轮1，过滤带轮1包括轮毂2和环形带轮环3，其中轮毂2具有轴线A，适于连接到轴(未示出)，例如内燃机的曲柄轴，环形带轮环3与轮毂2在外部同轴并且通过轴承4(优选滚动轴承)以自由旋转的方式支撑在轮毂2上。
带轮环3包括设置有被设计成与多个V形带(未示出)配合的轮廓6的环形部分5。带轮环3还包括径向壁7和具有轴线A的内部基本上为柱状壁8，径向壁7与环形部分5成一体并且优选地与环形部分5成为一个单一件，朝向轮毂2径向延伸。
带轮环3承载闭合元件11并与其一体化，所述闭合元件11包括具有轴线A的外柱状壁12、平坦的径向环形壁13和具有轴线A的内柱状壁14，内柱状壁14在柱状壁12的相对侧上从壁13突出。闭合元件11被压配合到带轮环3中，以形成径向包括在壁12和壁8之间并由壁7和壁13轴向界定的环形室15。最后，闭合元件11包括两个突起16、17和两个开口18，其中两个突起16、17沿直径方向相对地从壁13轴向延伸到室15中，两个开口18在壁14中获得，并且定位于在突起16、17之间的角距离的中间点。
带轮环3的壁7形成面向闭合元件11的突起16、17的相应突起(未显示)。
带轮1还设置有动力阻尼器19，所述动力阻尼器19包括盘21和抗震环23，其中所述盘21面向闭合元件11并且具有与轮毂2成一体的轮毂部分22，所述抗震环23通过由弹性体材料制成的环25固定到盘21的周边凸缘24。
带轮1包括被径向夹设在元件11的壁14和动力阻尼器19的盘21的轮毂部分22之间的摩擦阻尼器27。阻尼器27基本上包括C形衬套28和开口金属环29，其中所述C形衬套28与在轮毂部分22上获得的柱状面滑动地配合，所述开口金属环29径向驱动地安装在衬套28上并且通过一对径向突起30的方式可旋转地联接到衬套28上，所述径向突起30与环29(图7)中的相应的孔接合。
环29在其端部中的一个包括被沿周向方向具有运动自由度地收容在开口18内部的至少一个外径向突起31。
带轮1还包括多个(例如两个)拱形的弹性组件40，其中所述弹性组件40周向地自由地布置在由突起16和突起17界定的室15的相应部分15a、15b中。弹性组件40在相应部分15a、15b中的行程由在每个弹性组件40之间存在的角间隙α给出，弹性组件40布置成与突起16、17中的一个和另一个突起17、16接触。
每个弹性组件40包括一对拱形螺旋弹簧41、42，其中所述螺旋弹簧41、42彼此串联定位并安装在相应的端部滑块43和中间滑块44之间。弹簧41、42具有不同的刚度，更精确而言，如下文将进一步详细描述的较大的和较小的。每个滑块43包括内部围绕各个弹簧41、42的端部部分的拱形部分45和限定用于所述端部部分的轴向支撑的头部46。滑块44包括拱形部分47和中间径向分隔部48，其中拱形部分47在内部围绕各个弹簧41、42的相对的端部部分，中间径向分隔部48被构成在两个弹簧41、42之间。
最后，带轮1包括致动器49，致动器49轴向地夹设在轮毂2和动力阻尼器19的盘21之间并与它们成一体。致动器49具有两个辐条50，所述辐条在室15中在周向上自由移动并且适于与弹性组件40相互作用。假设致动器49布置成使得每个辐条50相对于弹性组件40等角度地间隔开，每个辐条50和每个弹性组件40之间组成的角度将等于σ/2，其中σ表示辐条50和弹性组件40之间的总角间隙。
下面首先参考图9的简化曲线图来描述带轮1的操作，图9显示了由带轮1根据带轮环3和轮毂2之间相对旋转的角度传递的扭矩，为简单起见假定不存在阻尼。
从曲线图中可以看出，存在角间隔β，在角间隔β中轮毂2和带轮环3可以相对于彼此旋转而没有任何扭矩传递。所述角间隔，或自由角，等于上述角间隙α和σ的总和。
在被称为驱动模式第一操作阶段中，当驱动轴驱动辅助件时构成带轮1的正常操作模式，轮毂2的速度趋于超过带轮环3的速度。因此，一旦自由角α被克服(如上所述，自由角α由辐条50和弹性组件40之间的角间隙σ以及后者的角运动α的总和构成)，致动器49的辐条50使用各个弹性组件40的夹设而将扭矩传递到突起16、17。
当传递的扭矩增加时，彼此串联定位的弹簧41、42的弹性变形增大；扭矩和相对旋转的角度之间的关系因此是线性的，其中第一梯度K1由串联的两个弹簧41、42的等效刚度限定。
当弹簧41被完全压缩时，弹性组件40的刚度等于弹簧42的刚度，并且因此从图9的曲线图的较高梯度K2的区段可以看出更大。当弹簧42也被完全压缩时，从图9的曲线图的垂直区段可以看出，弹性组件40表现得像刚性体。
已经对驱动模式做的描述的行为在超限运转状态下对称地发生，其中带轮环3的速度趋于超过轮毂2的速度。
阻尼器27与弹性组件40并行地在轮毂2和带轮环3之间起作用；效果在图8的曲线图中显示。阻尼器27在驱动模式和超限运转模式之间具有不对称的性状。
特别地，在驱动模式(图5)中，环29布置成使得突起31与开口18的面向旋转的方向的端部18a相接触。因此，环29与带轮环3成一体，并且在衬套28和盘18的轮毂部分之间发生滑动。
突起31和开口18的端部18a之间的接触力确定了趋于“打开”环29的扭矩。这确定了相对减小的阻尼值D1但是阻尼值D1大于阻尼值D0，其中阻尼值D0等于在没有阻尼器27的情况下将存在的阻尼，例如由与弹性组件40相关联的摩擦产生。在这个阶段期间，小于开口18的角度幅度的幅度振荡导致突起31从端部18a的脱离并且由于低阻尼值D0而被最佳地过滤。
当驱动模式和超限运转模式之间的扭矩反转时，环29相对于带轮环3旋转，使得突起31到达开口18的相对端部18b。在这个旋转期间，阻尼值等于D0。
在超限运转模式中，与端部18b配合的突起31生成趋于闭合轮毂部分22上的环29的扭矩，从而导致值大于D1的阻尼D2。同样在这种情况下，小于开口18的角度幅度的任何幅度振荡导致突起31从端部18b脱离，并且由于低阻尼值D0而被最佳地过滤。
图10类似于图9，但考虑到阻尼；因此曲线示出了由以上描述的阻尼产生的滞后。
图6显示了弹性组件40的实施例变型，这个弹性组件作为整体由数字52表示。弹性组件52包括设置有一对端部垫54的一个单个弹簧53，所述端部垫54适于与辐条50和与突起16、17配合。弹性组件52还包括用于弹簧53的防翘曲元件55，防翘曲元件55实质上由聚合物材料制成的、与弹簧53同轴并且具有轻微干涉地收容在弹簧内部的拱形圆筒组成。
在弹簧53的完全压缩期间，防翘曲元件55不允许弹簧53的线圈重叠。
图11示出带轮1的第二变型，其中弹性组件40由一个单个的拱形螺旋弹簧60组成，所述拱形螺旋弹簧60围绕室15的圆周定位，并且与突起16和突起17以及辐条50配合。
上述两种变型允许获得图12所示的扭矩。再次出现角间隔β，其中轮毂2和带轮环3可相对于彼此旋转而没有任何扭矩的传递；一旦超过了所述间隔，转矩的传递就沿具有独特梯度K3的线开始，直到弹性组件52或弹簧60被完全压缩为止，即图12的曲线图的垂直区段示出的情况。
因此，根据本发明的带轮1的优点是显而易见的。使用相对于突起16、17具有角间隙α的弹性组件40和相对于弹性组件40的具有角间隙σ的致动器49，允许获得非常高的自由角β，而所述自由角β允许轮毂2和带轮环3在存在高幅度的扭转振荡的情况下解除联接，例如在启动时发生的那些扭转振荡，从而使带和辅助件避免受到不期望的冲击载荷。
由于存在自由角β，弹簧42可以被设计成具有相对较高的刚度，对于扭矩的传递是最佳的，即使包括弹性组件40和角间隙α与σ的整个系统具有低的等效刚度。
阻尼器27仅因相对旋转大于开口18的幅度而被激活，因此，对于具有较小幅度的振荡，带轮1的过滤能力不受影响。在存在大幅度相对旋转的情况下，阻尼器27表现为不对称，在超限运转阶段具有更大的阻尼。
最后，很清楚地，可以对所描述的带轮1进行修改或变化，所述修改或变化不偏离权利要求限定的保护范围。
例如，相对于参考弹性组件40，滑块43、44和防翘曲元件55能够在不改变它们的功能的情况下被制成不同的。
动力阻尼器19可以不存在。最后，根据具体应用中的驱动轴的动态扭转表现，开口18和角间隔α，σ可以具有不同的幅度。

Claims (12)

1.一种过滤带轮(1)，包括：
适于固定到旋转轴的轮毂(2)；
带轮环(3)，同轴地且可自由旋转地安装在所述轮毂(2)上；
多个弹性组件(40)，相对于所述轮毂(2)和所述带轮环(3)周向地布置，并且所述弹性组件(40)中的每个弹性组件设置在与所述轮毂(2)成一体的一对第一元件(50)之间并且在与所述带轮环(3)成一体的一对第二元件(16，17)之间，
其特征在于，
所述多个弹性组件中的每个弹性组件与所述第一元件(50)和与所述第二元件(16，17)形成各自的角间隙(σ，α)，所述带轮环(3)和所述轮毂(2)具有相对旋转的自由角(β)，其中，在所述自由角(β)中所述轮毂(2)和所述带轮环(3)相对于彼此旋转而没有任何扭矩传递，并且自由角(β)等于所述角间隙(σ，α)之和，
其中，所述弹性组件(40)包括在由所述第一元件(16，17)和/或所述第二元件(50)形成的座内周向地滑动的至少一个拱形弹簧(41)，
其中，所述弹性组件(40)包括被施加到所述至少一个拱形弹簧(41)的各个端部并且在所述座中滑动的至少两个滑块(43，44)，并且每个所述滑块(43，44)包括围绕所述至少一个拱形弹簧(41)的侧部部分的拱形部分(45，47)和垂直于所述拱形部分(45，47)的头部(46，48)。
2.根据权利要求1所述的过滤带轮，其特征在于，所述第一元件包括由与所述轮毂(2)成一体的致动器(49)所承载的至少两个辐条(50)。
3.根据权利要求1所述的过滤带轮，其特征在于，所述第二元件(16，17)是在与带轮环(3)成一体的闭合元件(11)上获得的突起。
4.根据权利要求1所述的过滤带轮，其特征在于，所述弹性组件(40)包括彼此串联的至少两个弹簧(41，42)。
5.根据权利要求4所述的过滤带轮，其特征在于，所述至少两个弹簧(41，42)具有不同的刚度。
6.根据权利要求1所述的过滤带轮，其特征在于，所述弹性组件(40)包括用于所述至少两个弹簧(41，42)的防翘曲装置(55)。
7.根据权利要求6所述的过滤带轮，其特征在于，所述防翘曲装置(55)包括同轴地容纳在所述至少两个弹簧(41，42)内的聚合材料元件。
8.根据权利要求1所述的过滤带轮，其特征在于，所述过滤带轮包括阻尼器(27)，所述阻尼器构造成阻尼所述轮毂(2)和所述带轮环(3)之间的相对振荡。
9.根据权利要求8所述的过滤带轮，其特征在于，所述阻尼器(27)具有根据所述轮毂(2)和所述带轮环(3)之间相对旋转的方向的不对称阻尼。
10.根据权利要求8所述的过滤带轮，其特征在于，所述阻尼器(27)包括与所述轮毂(2)和所述带轮环(3)中的一个成一体的柱状面滑动地配合的C形衬套(28)、以及开口的金属环(29)，所述开口的金属环(29)径向驱动地安装在所述衬套(28)上并且旋转地联接在所述衬套(28)上，所述金属环(29)包括适于与所述轮毂(2)和所述带轮环(3)中另一个的开口(18)的端部(18a，18b)配合的突起(31)。
11.根据权利要求10所述的过滤带轮，其特征在于，所述过滤带轮包括动力阻尼器(19)。
12.根据权利要求11所述的过滤带轮，其特征在于，所述动力阻尼器(19)包括与所述轮毂(2)成一体的盘(21)，并且所述柱状面属于所述盘(21)。
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