CN110325766A - 过滤带轮 - Google Patents

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Abstract

一种过滤带轮(1)，包括适于固定到旋转轴的轮毂(2)、同轴且自由旋转地组装在轮毂(2)上的轮环(3)、至少一个弹性组件(40)，该至少一个弹性组件(40)相对于轮毂(2)和轮环(3)周向布置，并且每个弹性组件(40)插入在与所述轮毂(2)成一体的一对第一元件(50)之间以及插入在与所述轮环(3)成一体的一对第二元件(16，17)之间，至少一个弹性组件(40)包括至少一个弹性元件(41)，该至少一个弹性元件(41)具有从轮毂(2)与轮环(3)之间的相对旋转角度的预定阈值开始增大的渐进刚度。

Description

过滤带轮
优先权
本申请要求于2017年2月24日提交的第102017000021137号意大利专利申请的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种过滤带轮，优选地是用于内燃发动机的附属传动装置中的曲轴的带轮。
背景技术
众所周知，内燃发动机中的驱动轴由于气缸中的燃烧引起的周期性应力而受到扭转振动。所述振动在启动时和在低发动机速度下、以及在特定的结构方案(诸如使用双离合器变速箱或者启停系统)中特别强烈。
扭转振动导致附属传动装置的驱动带轮的旋转不规则，扭转振动通过驱动带传递到附属件，因此驱动带受到周期性的张力改变。
为了“过滤”通过曲轴传递到带的扭转振荡，过滤带轮通常用作驱动带轮，该驱动带轮设置有与驱动轴一体成形的轮毂、与带配合的轮环和一个或者多个弹性元件，扭矩通过弹性元件从轮毂传递到轮环。
为了有效地过滤振荡，弹性元件的刚度应该低；但是，附属件吸收的高负荷不允许将刚度降低到低于一定限度。因此，需要在该领域中开发出改进的过滤带轮，该过滤带轮能满足以上描述的矛盾的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种过滤带轮，其以简单且低成本的方式解决了上述技术问题。
通过根据权利要求1的过滤带轮实现上述目的。
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且参考附图描述优选实施例，其中：
图1是根据本发明的带轮的径向截面；
图2是根据图1的线III-III截取的截面；
图3是表示图1的带轮根据其旋转角度传递的扭矩的曲线图。
图4是根据本发明的带轮的第二实施例的另一截面图；
图5是表示图4的带轮根据其旋转角度传递的扭矩的曲线图。
图6a-图6b是表示不同类型刚度的曲线图。
具体实施方式
图1和图2示出了过滤带轮1，其包括具有轴线A的轮毂2以及轮环3，轮毂2适于连接到轴(未示出)，例如内燃发动机的曲轴，轮环3与轮毂2外部同轴并且借助于轴承4(优选地滚动轴承)以自由转动的方式支撑在轮毂2上。
轮环3包括环形部分5，环形部分5设置有适于与多楔带(a poly-V belt，未示出)配合的轮廓6。轮环3还包括径向壁7和具有轴线A的基本上圆柱形的内部壁8，径向壁7与环形部分5成一体并且优选地径向壁7与环形部分5形成为一个朝向轮毂2径向延伸的单个件。
轮环3承载与其成一体的闭合元件11，闭合元件11包括具有轴线A的外部圆柱形壁12、平坦的径向环形壁13和具有轴线A的内部圆柱形壁14，该内部圆柱形壁14从圆柱形壁12的相对侧的壁13悬臂延伸。闭合元件11压配合到轮环3中，以便形成环形腔室15，腔室15在壁12与壁8之间径向延伸并且由壁7和壁13轴向界定。
最后，闭合元件11包括两个径向相对的突起16，突起16从壁13开始在腔室15内轴向延伸(参见图2)。突起16将腔室15分成相等尺寸的两个部分15a、15b。
在壁7上设置另外两个突起17，所述突起17由所述壁固定，或者可替代地，与所述壁一体制成，优选地相对于突起16以180°布置，因此基本上沿着腔室15的相应部分15a、15b的一半。
带轮1还设置有包括圆盘21的动态阻尼器19和抗震环23，圆盘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，抗震环23通过由弹性材料制成的轮环25约束到圆盘21的周边凸缘24。
此外，带轮1可以包括位于闭合元件11的壁14与阻尼器19的轮毂部分22之间的防尘密封件26。
如图2中所示，带轮1还包括至少一个弹性组件40，例如两个弧形弹性组件40，其在由突起16界定的腔室15的相应部分15a、15b中周向自由地布置。
在图1和图2中所示的第一实施例中，弹性组件40在相应部分15a、15b中的行程由角间隙α限定，该角间隙α存在于布置成与突起16中的一个接触的每个弹性组件40和另一个突起16之间。
每个弹性组件40包括至少一个弹簧，在所描述的实例中，弹簧为组装在相应的端部滑块43之间的弧形螺旋弹簧41。
每个滑块43包括弧形部分45和头部46，弧形部分45在内部围绕相应弹簧41的端部部分，并且头部46为所述端部部分限定了轴向支撑。
每个弹性组件40还可以包括用于弹簧41的抗翘曲元件48，其基本上由聚合材料制成的弧形圆柱体构成，与弹簧41同轴并且轻微干涉地容纳在所述弹簧41内。
在弹簧41的挤压期间，抗翘曲元件48不允许弹簧41的线圈重叠。
有利地，弹簧41构造成具有渐进刚度，从弹簧处于自由状态时的0增大到理想地在弹簧被压缩时的无穷大。
参考图6b，对于渐进刚度，在本申请中是指具有连续增大值的刚度，优选地该刚度包括具有刚度K的第一直线部分和从预定压缩值xi开始，成指数级增长但是相对于第一部分连续的部分。
所述刚度基本上不同于非渐进式弹簧的刚度。例如，参考图6a，其中示出了串联的两个非渐进式弹簧的刚度，刚度首先是等于K1的常数，即具有较低刚度的弹簧的刚度值，然后当第一弹簧被压缩时，至常数值K2，即具有较高刚度的弹簧的值。
通过螺旋弹簧41可以获得渐进刚度，螺旋弹簧41在其线圈之间具有可变距离ε。优选地，距离ε沿着弹簧41的长度呈抛物线地改变，从最小初始端值增大到相对于弹簧41的整个长度基本上位于中间位置的最大值。
可替代地，上述特性可以通过可变金属丝弹簧41(未示出)或者可变金属丝和螺距的组合获得。
带轮1还包括致动器49，致动器49轴向插入在轮毂2与动态阻尼器19的圆盘21之间并且与它们成一体。致动器49具有两个辐条50，其在腔室15中沿周向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与所述弹性组件40之一接触，则在每个辐条50与每个弹性组件40之间的角度范围将等于σ。
下面参考图3的曲线图描述带轮1的操作，图3示出了由带轮1传递的扭矩作为轮环3与轮毂2之间的相对旋转角度的函数。
在第一操作阶段，在构成带轮1的正常操作的所述驱动模式中，当驱动轴驱动附属件时，轮毂2的速度趋于超过轮环3的速度。因此，一旦已经超过由所述角度α和σ之和确定的角度β，则致动器49的辐条50通过插入相应的弹性组件40将扭矩传递到突起16。
随着传递的扭矩增大，弹簧41的弹性变形增大；因此，扭矩与旋转角度之间的关系取决于弹簧41的线圈之间的间距。优选地，根据设计要求，所述特性基本上是线性的直到预定值，然后基本上成指数级地急剧增大。
如图3中的虚线曲线所示，抗翘曲装置48，如果存在，将以较低的扭矩值发挥其作用，指数级地增大由其吸收的能量。在所述能量吸收期间，通过压缩，该装置不允许弹簧41的线圈重叠。
上述情况对称地在超额定状态下发生，即当轮环3的速度趋于超过轮毂2的速度时。
在可能损坏弹性组件40的重要角度改变的情况下，突起17防止在轮毂2与轮环3之间过度的相对旋转。
图4示出了以上描述的带轮可能的变型的截面图，其中具有相同附图标记的元件是指与描述图1和图2的变型相同的元件，并且为了简洁起见不再重复。
在所述变型中，间隙σ、σ不存在或者至少具有允许弹性组件40和致动器49的组装不会产生干涉的宽度。
在所述变型中，弹性组件40包括第一弹簧60和第二弹簧61，两个弹簧60和61彼此同轴。有利地，第一弹簧60定位在第二弹簧61内。
优选地，弹簧60和61具有不同的刚度；内部弹簧60具有恒定的线性刚度，而外部弹簧61是渐进刚度类型，如前所描述的，在弹簧线圈之间具有可变的距离。
在这种实例中，弹簧60在其中不包括如前所描述的抗翘曲装置48；同时，弹簧60用作外部弹簧61的抗翘曲装置。
下面参考图5的曲线图描述带轮1的操作，图5示出了由带轮1传递的扭矩作为轮环3与轮毂2之间的相对旋转角度的函数。
在第一操作阶段中，即驱动模式和构建带轮1的正常操作，当驱动轴驱动附属件时，轮毂2的速度趋于超过轮环3的速度。由于这个原因，致动器49的辐条50通过插入相应的弹性组件40将扭矩传递到突起16。
随着传递的扭矩增大，弹簧60、61的弹性变形增大。在这种实例中，该特性具有第一部分以及第二部分，第一部分具有等于弹簧60、61的等效刚度Keq并且彼此并联定位的斜率，与先前的实例一样，第二部分包括指数级增长。
如果存在，如虚线曲线所示，抗翘曲装置48发挥其作用，如图1和图2的变型所示。
上述情况对称地在超额定状态下发生，即当轮环3的速度趋于超过轮毂2的速度时。
因此，根据本发明的带轮1的优点是显而易见的。
具有渐进刚度的弹簧41的存在以简单、紧凑和便宜的方式提供了同时具有用于高扭矩的高刚度和用于低扭矩的低刚度的弹簧。
通过改变弹簧41的线圈之间的距离，可以根据设计要求改变弹簧的特性。
弹性组件40还可以包括传统的弹簧61，其刚度可以与具有渐进刚度的弹簧41的刚度并联或者串联，从而增加了可以获得的特性的数量和类型。
使用抗翘曲装置可以提高系统的可靠性，防止弹簧41的任何翘曲。
最后，清楚的是，可以对所描述的带轮1进行不脱离由权利要求限定的保护范围的修改或者变型。
首先，带轮不仅可以用在内燃发动机的曲轴上，而且可以用于其附属件之一。
关于弹性组件40，滑块43和抗翘曲元件48可以在不改变它们的功能的情况下不同地制造，或者不存在。或者，同样可以有多个弹性组件40，例如，一共四组，每组两个。
如已经阐述的那样，可以存在多个弹簧，它们彼此串联或者并联定位，条件是它们中的至少一个是具有渐进刚度的弹簧。
动态阻尼器19可以不存在。最后，根据具体应用中的驱动轴的扭转动态性质，开口18和角间隔α、σ可以具有不同的宽度。
同样，可以存在一个或者多个阻尼装置，为了简洁起见，在上述实施例中没有对此进行描述，但是对于本领域技术人员而言是公知常识。

Claims (12)

1.一种过滤带轮(1)，包括：轮毂(2)，适于固定到旋转轴；轮环(3)，同轴且自由旋转地组装在所述轮毂(2)上；至少一个弹性组件(40)，相对于所述轮毂(2)和所述轮环(3)周向布置并且每个弹性组件(40)插入在与所述轮毂(2)成一体的一对第一元件(50)之间以及与所述轮环(3)成一体的一对第二元件(16，17)之间，其特征在于，至少一个所述弹性组件(40)包括至少一个弹性元件(41)，所述至少一个弹性元件(41)具有从所述轮毂(2)与所述轮环(3)之间的相对旋转角度的预定阈值开始增大的渐进刚度。
2.根据权利要求1所述的带轮，其特征在于，所述弹性元件是金属丝线圈弹簧(41)，所述金属丝线圈弹簧(41)具有沿着所述弹簧(41)的长度在所述金属丝的螺距和截面之间的至少一个变型。
3.根据权利要求1或2所述的带轮，其特征在于，所述变型具有抛物线趋势，从所述至少一个弹簧(41)的端部的最小值到所述至少一个弹簧(41)的中间区域的最大值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的带轮，其特征在于，至少一个所述弹性组件(40)包括至少两个相互同轴的弹簧(60，61)，所述弹簧(60，61)中的至少一个(61)具有所述渐进刚度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的带轮，其特征在于，至少一个所述弹性组件(40)包括抗翘曲装置(48)。
6.根据权利要求5所述的带轮，其特征在于，所述抗翘曲装置(48)包括由聚合材料制成，同轴地容纳在至少一个所述弹簧(41)内的元件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的带轮，其特征在于，所述第一元件包括至少两个辐条(50)，所述至少两个辐条(50)由与所述轮毂(2)成一体的致动器(49)承载。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的带轮，其特征在于，所述第二元件(16)是在与所述轮环成一体的元件(11)中获得的突起。
9.根据权利要求7和8所述的带轮，其特征在于，所述弹性组件(40)包括至少一个弹簧(41)，所述至少一个弹簧(41)在座(15)内周向滑动，所述座(15)形成于所述第一元件(16)和/或形成于所述第二元件(50)之间。
10.根据权利要求9所述的带轮，其特征在于，至少一个弹性组件(40)中的每个与所述第一元件(50)和与所述第二元件(16，17)形成相应的角间隙(σ，α)，所述轮环(3)和所述轮毂(2)具有等于所述角间隙(σ，α)的总和的相对旋转自由角(β)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括动态阻尼器(19)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括止动元件(17)，所述止动元件(17)在所述轮毂(2)与所述轮环(3)之间的一个一体承载。
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