CN109312789B - 皮带轮解耦器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种皮带轮解耦器(101，201，301，401)，用于将驱动力矩从辅助装置的皮带传动装置的皮带传递到辅助装置中一个的轴上的，具有：‑皮带轮(2)，‑要固定在轴上的套筒(4)，‑在皮带轮中抗旋转的第一套管(114，214，314，414)，‑在皮带轮中能旋转的第二套管(15)，‑和在皮带轮(2)和套筒(4)之间的驱动力矩流中布置的、由解耦器弹簧(12)和环绕带(111，211，311，411)构成的串联结构。环绕带端部将环绕带径向地扩展，环绕带在传递驱动力矩的情况下将两个套管抗旋转地相互连接。在此，两个套管中的一个套管应该具有周向延伸的狭槽(119，219)并且与这个套管连接的环绕带端部被设计成支臂(120，220)，将支臂沿着驱动力矩的旋转方向抗旋转地卡接在狭槽中且支臂与狭槽形状相配合。

Description

皮带轮解耦器
技术领域
本发明涉及一种皮带轮解耦器，用于将驱动力矩从辅助装置的皮带传动装置的皮带传递到辅助装置中的一个的轴上，皮带轮解耦器具有：
-皮带轮，
-要固定在该轴上的套筒，
-在皮带轮中抗旋转的第一套管，
-在皮带轮中能旋转的第二套管，
-和在皮带轮和套筒之间的驱动力矩流中布置的、由解耦器弹簧和环绕带构成的串联结构，环绕带沿着皮带轮解耦器的旋转轴线的方向延伸，且在径向上被布置在套管和解耦器弹簧之间。
在此，环绕带端部将环绕带径向地扩展，环绕带(在被扩展的状态下)在传递驱动力矩的情况下将两个套管抗旋转地相互连接。
背景技术
由内燃机的曲轴引入到其辅助装置的皮带传动装置的扭转振动和扭转不均匀性已知能够通过皮带轮解耦器来补偿，皮带轮解耦器在英语中通常被称为Decoupler(解耦器)或Isolator(隔离器)并且通常被设计成发电机-皮带轮。环绕带用作单向离合器，该单向离合器在接合状态下将驱动力矩从皮带轮传递到套筒上，其中，与环绕带串联连接的解耦器弹簧的弹性削减了源自于皮带传动装置的旋转不均匀性。当皮带轮延迟地旋转时，环绕带打开，其中，(此时相反地)不能将明显的扭矩能够从套筒传递到皮带轮上，因此靠惯性转动的发电机轴能够超越皮带轮。
由DE 10 2015 202 531 B3已知一种上述类型的皮带轮解耦器，其具有两个布置在皮带轮中的并且容纳环绕带的套管。以此为出发点，本发明所要解决的技术问题是提供一种该类型的皮带轮解耦器，其具有更紧凑的结构。
发明内容
该技术问题通过包含如下特征的技术方案解决。因此，两个套管中的一个套管应该具有沿周向延伸的狭槽，并且与这个套管连接的环绕带端部被设计成支臂，将支臂沿着驱动力矩的旋转方向抗旋转地卡接在狭槽中，并且支臂和狭槽形状相配合。
将环绕带端部中的一个通过形状配合来抗旋转地卡接在套管中的一个内能够替代通常的摩擦接触面，这种摩擦接触面至今为止是用于在套管和环绕带端部之间的作用力式地传递扭矩所需要的。由此，能够将抗旋转地卡接有环绕带端部的套管部段设计得非常短。因此，在解耦器的结构长度基本由套管的结构长度决定时，整个皮带轮解耦器能够在轴向上非常紧凑地构造。
在第一实施方式中，支臂应该逆着驱动力矩的旋转方向自锁地卡接在狭槽中。因此，在此情况下，环绕带的拖曳扭矩仅通过狭缝和被自锁地夹紧在其中的支臂之间的摩擦接触来传递，这种拖曳力矩在皮带轮解耦器的超越运行中产生并且将要驱动皮带轮。
在备选的第二实施方式中，支臂应该逆着驱动力矩的旋转方向形状配合式地卡接在狭槽中。在这种情况下，在狭槽和支臂之间的扭矩传递不仅沿着旋转方向而且逆着旋转方向通过形状配合连接的方式实现。
优选地，支臂抗旋转地与第一套管(即在皮带轮中抗旋转的套管)连接。
第二套管(即在皮带轮中能旋转的套管)的径向支承能够通过不同的方式实现：
·第二套管仅被支承在皮带轮中
·第二套管仅被支承在第一套管中
·第二套管不仅被支承在第一套管中而且被支承在皮带轮中。在该实施方案中，有利的是，第二套管被支承在滑动轴承套管中，该滑动轴承套管在径向上被支撑在皮带轮上并且在轴向上被支撑在滚动轴承上，该滚子轴承将皮带轮支承在套筒上。滑动轴承套管优选地由聚酰胺制成并且以稍微过大的尺寸压入皮带轮中，由此第二套管在滑动轴承套管中旋转。此外，在通常情况下，滚动轴承是深沟球轴承，此外，滑动轴承套管的轴向支撑应该这样地实现，即滑动轴承套管轴向地抵靠在深沟球轴承的外圈上。在滑动轴承套管被抗旋转地固定在皮带轮中的情况下，滑动轴承套管不会相对于轴承外圈产生涉及摩擦的相对旋转。
附图说明
本发明的其他特征将从以下的描述和附图中得出，其中示出了根据本发明的皮带轮解耦器的四个实施例，该皮带轮解耦器用于在内燃机的辅助装置的皮带传动装置中布置的发电机。除非另有说明，否则在此相同的或功能相同的特征或部件配有相同的附图标记。附图是：
图1是第一皮带轮解耦器的立体的纵向剖视图；
图2是第一皮带轮解耦器的分解图；
图3是第一皮带轮解耦器的第一套管的放大图；
图4根据图3的第一套管的标有尺寸的视图；
图5根据图3的第一套管的标有尺寸的视图；
图6是第二皮带轮解耦器的立体的纵向剖视图；
图7是第二皮带轮解耦器的分解图；
图8是第二皮带轮解耦器的第一套管的放大图；
图9是第三皮带轮解耦器的立体的纵向剖视图；
图10是第三皮带轮解耦器的分解图；
图11是第三皮带轮解耦器的第一套管的放大图；
图12是第四皮带轮解耦器的立体的纵向剖视图；
图13是第四皮带轮解耦器的分解图；
图14第四皮带轮解耦器的的第一套管的放大图。
具体实施方式
图1和图2以纵向剖视图和分解图示出了根据本发明的皮带轮解耦器101的第一实施例。中空圆柱形的皮带轮2由皮带沿着在图2中在皮带轮2上画出的旋转方向驱动，对应于皮带的多楔形状(多V形状)来构造皮带轮的被皮带缠绕的外周面3的轮廓。皮带轮2被能旋转地支承在套筒4上，该套筒与发电机轴通过螺纹牢固地连接。为此，套筒4具有内螺纹5并且在远离发电机的、前部的端部部段具有用作旋拧工具的接合轮廓的内细齿6。皮带轮2在套筒4上的支承在发电机侧的端部处径向地和轴向地通过滚动轴承7实现并且在远离发电机的端部处径向地通过滑动轴承8实现。滚动轴承7是单列的并且在两侧密封的深沟球轴承，并且滑动轴承8是由聚酰胺制成的径向轴承环，且为了将滑动轴承安装在套筒4上，在径向轴承环开有槽。皮带轮2的内周面在滑动轴承8和滚动轴承7之间的整个区域中具有恒定的内径，因此这个区域能够进行特别简单且低成本的车削加工。皮带轮4仅仅在远离发电机的端部处具有在直径上成阶梯状的扩展部9，在将皮带轮解耦器101安装到发电机上之后，保护罩10被卡扣到该扩展部中。
皮带轮解耦器101的重要的功能部件是被设计成环绕带111的单向离合器和(相对于从皮带轮2到套筒4的驱动力矩流)与环绕带111串联的、螺旋扭力弹簧形式的解耦器弹簧12。解耦器弹簧12和环绕带111在皮带轮解耦器101的旋转轴线13的方向上并且在当前情况下与皮带轮解耦器101的旋转轴线13同轴地延伸，其中，环绕带111在皮带轮2和解耦器弹簧12之间的径向环形空间中延伸。
环绕带111以矩形的线材横截面右旋地卷绕并且在它的外周面上被两个套管114和15包围。第一套管114被抗旋转地压在皮带轮2的内周面中并且第一套管具有在直径上成阶梯状的内周面116，该内周面在扩展的内径的区域中能旋转地支承第二套管15。能够清楚地看到，内周面116在未扩展内径区域中的长度远小于第二套管15的包围环绕带111的内径区域的长度。这两个内径区域的长度之差大致对应于皮带轮解耦器101相对于已知的解耦器被缩短的轴向尺寸。
第二套管15轴向地抵靠在由聚酰胺制成的滑动轴承环17上，该滑动轴承环17支撑解耦器弹簧12在滚动轴承7的内圈18上的轴向预紧力。
两个套管114，15被制成金属板成形件并且这样地设计其尺寸，使得两个套管通过相同尺寸的内径包围环绕带111。结合图3至图5清晰可见，第一套管114设置有周向延伸的狭槽119。在驱动力矩流中皮带轮2侧延伸的并且与第一套管114连接的环绕带端部被设计成支臂120，该支臂相对于环绕带111的在直径上恒定的卷绕体沿径向向外凸出并且被抗旋转地卡接在狭槽119中。与此相对地，在驱动力矩流中套筒4侧延伸的并且与第二套管15连接的环绕带端部没有支臂并且仅通过与第二套管的摩擦接触扩展环绕带111。
支臂120的抗旋转的卡接在第一皮带轮解耦器101中通过在驱动力矩的旋转方向上的形状配合式连接和通过逆着该旋转方向的自锁来实现，该旋转方向在图3中通过与轴线平行的箭头示出。为此，这样设计环绕带111和狭槽119的尺寸：环绕带矩形横截面的宽度与环绕带111的弹簧节距相同，其宽度为1.6mm，并且周向地延伸大约90°的狭槽119在驱动旋转方向上从1.2mm扩展至1.8mm。与环绕带111的弹簧节距适配的倾角为α＝89.3°，基于以下的公式：
Figure GDA0002298404300000051
其中，第一套管114的外径Da＝42.2mm。
当狭槽119的表面粗糙度为Rz10时，支臂120被自锁地夹紧在狭槽119中。在箭头方向上旋转的驱动力矩以形状配合连接的方式从狭槽119的较窄的端部部段传递到环绕带111的支臂120上。在皮带轮解耦器101的超越运行中，相反地，环绕带111的逆着该旋转方向作用的拖曳力矩由在支臂和狭槽的接触中的自锁结构来支撑，从而仅通过静摩擦与第二套管15连接的环绕带端部(在产生拖曳力矩的情况下)在第二套管15中滑转。
从驱动的皮带到发电机轴的驱动力矩流通过套管114和15相互抗旋转的连接来实现并且具体地经由皮带轮2-第一套管114-狭槽119/支臂120之间的形状配合连接-径向扩展的环绕带111-环绕带111/第二套管15之间的静摩擦-在第二套管15的弹簧座21上的(未示出的)台阶-解耦器弹簧12的周向端面22-径向扩展的解耦器弹簧12-解耦器弹簧12的周向端面23-在套筒4的弹簧座24上的(未示出的)台阶-套筒4来实现。
从超越的发电机轴到皮带的反向的驱动力矩流经由套筒4-在套筒4的弹簧座24上的(未示出的)凸出部-解耦器弹簧12的凹槽25-径向收缩的解耦器弹簧12-解耦器弹簧12的凹槽26-在第二套管15的弹簧座21上的(未示出的)凸出部-在第二套管15/环绕带111之间的滑动摩擦-环绕带111-在支臂120/狭槽119之间的自锁的静摩擦-第一套管114-皮带轮2来实现。
弹簧座21，24的在前面提到的(未示出的)的凸出部沿轴向接合到解耦器弹簧12的端侧的凹槽26及25中，以防止在皮带轮解耦器101的超越运行中因在此刻在第二套管15中打滑的环绕带111的滑动摩擦使得弹簧端部在弹簧座21，24上滑动或加速。这种防斜升机构(anti-ramp-up-mechanismus)从DE 20 2015 001 002 U1中已知并且防止解耦器弹簧12的端面22，23从沿轴向斜坡状上升的弹簧座21，24的(未示出的)台阶上离开、在斜坡上滑动或加速并且循环地回落到弹簧座21，24的在前面提到的(未示出的)台阶上。
图6和图7以纵向剖视图和分解图示出了根据本发明的皮带轮解耦器201的第二实施例。皮带轮解耦器201与在前面描述的第一实施例的不同之处在于环绕带211的抗旋转的卡接方式。在这种情况下，支臂220不仅沿着驱动力矩的旋转方向而且逆着驱动力矩的旋转方向(参见图3)通过形状配合来卡接在第一套管214的狭槽219中，该第一套管在图8中被放大地示出。抗旋转的卡接通过支臂220和狭槽219各自钩状地朝向旋转轴线13的弯折来实现。
图9和图10以纵向剖视图和分解图示出了根据本发明的皮带轮解耦器301的第三实施例。皮带轮解耦器301与在前面描述的第一实施例具有相同的、环绕带311在套管314中的卡接方式，这两个实施例的不同之处在于，在皮带轮2中能旋转的第二套管15的径向支承。第二套管不仅被支承在第一套管314的阶梯状的内周面316的扩展内径的区域中，而且被支承在由聚酰胺制成的滑动轴承套管27中，该滑动轴承套管在第一套管314旁边沿径向被支撑在皮带轮2中。在图11中放大示出的第一套管314的轴向构造相应较短。在该实施例中，解耦器弹簧12的轴向预紧力通过滑动轴承套管27被支撑在滚动轴承7的外圈28上。滑动轴承套管27以稍微过大的尺寸被固定在皮带轮2中，因此在皮带轮2中抗旋转的外圈28和抵靠在其上的滑动轴承套管27之间没有发生相对旋转。
图12和图13以纵向剖视图和分解图示出了根据本发明的皮带轮解耦器401的第四实施例。如在图14中放大示出，皮带轮解耦器401具有与在前面解释的第二实施例相同的、环绕带411在套管414中的形状配合式的卡接方式，并且皮带轮解耦器具有与在前面描述的第三实施例相同的、对在皮带轮2中能旋转的套管15的支承。

Claims (7)

1.一种皮带轮解耦器(101，201，301，401)，用于将驱动力矩从辅助装置的皮带传动装置的皮带传递到所述辅助装置中的一个的轴上，所述皮带轮解耦器具有：
-皮带轮(2)，
-要固定在所述轴上的套筒(4)，
-在所述皮带轮(2)中抗旋转的第一套管(114，214，314，414)，
-在所述皮带轮(2)中能旋转的第二套管(15)，
-和在所述皮带轮(2)和所述套筒(4)之间的驱动力矩流中布置的、由解耦器弹簧(12)和环绕带(111，211，311，411)构成的串联结构，所述环绕带沿着所述皮带轮解耦器(101，201，301，401)的旋转轴线(13)的方向延伸，并且在径向上被布置在所述套管(114，214，314，414，15)和所述解耦器弹簧(12)之间，
其中，环绕带端部将所述环绕带(111，211，311，411)径向地扩展，所述环绕带在传递驱动力矩的情况下将两个套管(114，214，314，414，15)相互抗扭地连接，其特征在于，所述两个套管(114，214，314，414，15)中的一个套管具有沿周向延伸的狭槽(119，219)，并且与所述套管(114，214，314，414)连接的环绕带端部被设计成支臂(120，220)，将所述支臂沿着所述驱动力矩的旋转方向通过形状配合来抗旋转地卡接在所述狭槽(119，219)中。
2.根据权利要求1所述的皮带轮解耦器(101，301)，其特征在于，所述支臂(120)逆着所述驱动力矩的旋转方向被自锁地卡接在所述狭槽(119)中。
3.根据权利要求1所述的皮带轮解耦器(201，401)，其特征在于，所述支臂(220)逆着所述驱动力矩的旋转方向被形状配合式地卡接在所述狭槽(219)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的皮带轮解耦器(101，201，301，401)，其特征在于，所述支臂(120，220)与所述第一套管(114，214，314，414)抗旋转地连接。
5.根据上述权利要求1-3中任一项所述的皮带轮解耦器(101，201，301，401)，其特征在于，所述第二套管(15)沿径向被支承在所述第一套管(114，214，314，414)中。
6.根据前述权利要求1-3中任一项所述的皮带轮解耦器(301，401)，其特征在于，所述第二套管(314，414)被支承在滑动轴承套管(27)中，所述滑动轴承套管径向地被支撑在所述皮带轮(2)上，并且轴向地被支撑在滚动轴承(7)上，所述滚动轴承将所述皮带轮(2)支承在所述套筒(4)上。
7.根据权利要求6所述的皮带轮解耦器(301，401)，其特征在于，所述滚动轴承(7)是深沟球轴承，并且所述滑动轴承套管(27)抵靠在所述深沟球轴承的外圈(28)上。
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