CN111917230A - 带传动启动发电机和扭转振动减振器 - Google Patents

带传动启动发电机和扭转振动减振器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带传动启动发电机和扭转振动减振器。公开了一种用于带传动启动发电机的扭转振动减振器，包括：第一扭转元件，用于抗扭转地连接到带传动启动发电机的转动轴；第二扭转元件，用于抗扭转地连接到带传动启动发电机的转子，第一扭转元件和第二扭转元件在周向上可相对扭转；和两个或多个能量储存单元，其设置在第一扭转元件和第二扭转元件之间，用于在第一扭转元件和第二扭转元件之间传递扭矩，并且在第一扭转元件和第二扭转元件相对扭转时，能量储存单元能够被压缩并且能量储存单元的周向端部能够被支撑在第一相对扭转元件和/或第二相对扭转元件上。

Description

带传动启动发电机和扭转振动减振器
技术领域
本发明涉及车辆的扭转振动减振器，更具体地涉及用于带传动启动发电机的扭转振动减振器。
背景技术
在机动车的传统皮带传动系统中，交流发电机仅具有发电功能，整个皮带传动系统沿一个方向运行。从发动机的曲轴引入到皮带传动系统中的扭转振动和转速不均匀性可以通过单向皮带轮解耦器来补偿，例如发电机超越皮带轮(OAP)、发电机超越解耦器(OAD)或有源功率解耦器(APD)等。但是，具有启停功能的皮带传动系统需要带传动启动发电机(BSG)。BSG电机一方面在作为电动机运行时可以启动发动机，并且另一方面在作为发电机运行时可以产生用于车用电路的充电电流。这意味着带传动启动发电机的皮带轮应当随着工作模式的切换而在顺时针方向和逆时针方向都具有解耦功能。当前的解耦器例如OAP、OAD或APD等仅具有单向解耦功能，这不能满足用于带传动启动发电机的皮带传动系统的需求。如果带传动启动发电机的皮带轮没有解耦功能，皮带传动系统对于高功率和高性能发动机会更糟。例如，用于带传动启动发电机的皮带传动系统中的皮带预张紧力和张紧器的载荷会很高，这会影响张紧器的强度和寿命。张紧器的振动和摩擦损失大。皮带的滑动较多并且会引起异常噪声。如果采用用于发动机曲轴的皮带轮解耦器(PYD)来解决上述问题，则系统成本会很高。
为此，需要一种用于带传动启动发电机的扭转振动减振器。
发明内容
本发明的一个目的是提供降低扭转振动的用于带传动启动发电机的扭转振动减振器。本发明的另一目的是提供提高皮带传动系统的动态性能的用于带传动启动发电机的扭转振动减振器。本发明的另一目的是提供成本有益的用于带传动启动发电机的扭转振动减振器。
本发明的一个方面提供一种用于带传动启动发电机的扭转振动减振器，包括：第一扭转元件，用于抗扭转地连接到带传动启动发电机的转动轴；第二扭转元件，用于抗扭转地连接到带传动启动发电机的转子，第一扭转元件和第二扭转元件在周向上可相对扭转；和两个或多个能量储存单元，其设置在第一扭转元件和第二扭转元件之间，用于在第一扭转元件和第二扭转元件之间传递扭矩，并且在第一扭转元件和第二扭转元件相对扭转时，能量储存单元能够被压缩并且能量储存单元的周向端部能够被支撑在第一相对扭转元件和/或第二相对扭转元件上。
根据本发明的实施例，能量储存单元是弧形弹簧。
根据本发明的实施例，第一扭转元件包括法兰部和沿法兰部的外周均匀分布的两个或多个第一止挡部，第一止挡部从法兰部至少沿径向延伸并且能够在第一扭转元件和第二扭转元件相对扭转时支撑能量储存单元的周向端部。
根据本发明的实施例，第二扭转元件包括沿轴向朝向第一扭转元件突出的两个或多个第二止挡部，第二止挡部沿周向均匀分布并且能够在第一扭转元件和第二扭转元件相对扭转时支撑能量储存单元的周向端部。
根据本发明的实施例，扭转振动减振器还包括盖，其连接到第二扭转元件以形成容纳空间，第一扭转元件的第一止挡部和能量储存单元设置在容纳空间中。
本发明的另一方面提供一种带传动启动发电机，包括：转动轴；转子，其可扭转地设置在转动轴上；根据本发明实施例的扭转振动减振器，其中，第一扭转元件抗扭转地连接到转动轴，第二扭转元件抗扭转地连接到转子。
根据本发明的实施例，带传动启动发电机还包括带轮，其抗扭转地设置在转动轴上，并且转动轴、第一扭转元件和带轮连接成彼此不可相对扭转。
根据本发明的实施例，带传动启动发电机还包括轴承，其沿径向设置在转动轴和转子之间。
根据本发明的实施例，转动轴包括沿径向延伸的法兰，第一扭转元件通过法兰抗扭转地连接到转动轴。
根据本发明的实施例，带传动启动发电机还包括定位键，其设置在第二扭转元件和转子之间以使得第二扭转元件抗扭转地连接到转子。
根据本发明的实施例，扭转振动减振器可以减少来自发动机曲轴的转速不均匀性和皮带传动系统的振动对带传动启动发电机的影响。扭转振动减振器通过能量储存单元可以使扭矩变化曲线相对平滑，提高皮带传动系统的动态性能。通过将扭转振动减振器集成在带传动启动发电机中，可以改善皮带张紧力和张紧器的载荷，提高张紧器的使用寿命。带传动启动发电机中的扭转振动减振器可以降低张紧器的摆动，减少摩擦损失；并且可以减少皮带的滑动并且降低引起异常噪声的风险。本发明的扭转振动减振器的尺寸小于现有的皮带轮解耦器并且结构更简单，可以成本有益地提供双向解耦功能。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的带传动启动发电机的分解示意图。
图2是根据本发明的实施例的用于带传动启动发电机的扭转振动减振器的分解示意图。
图3是根据本发明的实施例的带传动启动发电机的截面图。
具体实施方式
下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的系统和方法的示例。
图1是根据本发明的实施例的带传动启动发电机的分解示意图。图2是根据本发明的实施例的用于带传动启动发电机的扭转振动减振器的分解示意图。图3是根据本发明的实施例的带传动启动发电机的截面图。
如图1至图3所示，根据本发明的实施例的带传动启动发电机包括转动轴10、转子20和扭转振动减振器30。在示例性实施例中，带传动启动发电机还可以包括带轮40、第一外壳50、第二外壳60和定子(未示出)等。
转子20可转动地设置在转动轴10上。在示例性实施例中，带传动启动发电机还包括沿径向设置在转动轴10和转子20之间的轴承71，例如滑动轴承。如图1和图3所示，两个轴承71分别在转子20的轴向两端布置在转子20和转动轴10之间。
根据本发明的实施例，扭转振动减振器30包括第一扭转元件31、第二扭转元件32和两个或多个能量储存单元33。在示例性实施例中，扭转振动减振器30还可以包括盖34、密封圈35和垫圈36。第一扭转元件31和第二扭转元件32设置成在周向上可相对扭转。能量储存单元33设置在第一扭转元件31和第二扭转元件32之间。
在示例性实施例中，第一扭转元件31构造成法兰盘形式。第一扭转元件31可以包括中心孔，以使得转动轴10能够从中穿过。在一些实施例中，如图2所示，第一扭转元件31包括法兰部311和沿法兰部311外周均匀分布的两个或多个止挡部312。止挡部312从法兰部311至少沿径向延伸。
第一扭转元件31用于抗扭转地连接到带传动启动发电机的转动轴10。在示例性实施例中，如图1和图3所示，转动轴10包括沿径向延伸的法兰11。第一扭转元件31的法兰部经由法兰11抗扭转地设置在转动轴10上，例如通过定位销37。
在示例性实施例中，第二扭转元件32构造成半壳体形式。第二扭转元件32可以包括中心孔，以使得转动轴10能够从中穿过。在一些实施例中，如图3所示，第二扭转元件32包括沿轴向朝向第一扭转元件31突出的两个或多个止挡部321。止挡部321沿周向均匀分布。
第二扭转元件32用于抗扭转地连接到带传动启动发电机的转子20。在一些实施例中，第二扭转元件32和转子20通过过盈配合彼此连接。例如，如图3所示，转子20的一部分可以伸入到第二扭转元件32的中心孔中。在一些实施例中，如图1和图3所示，在第二扭转元件32和转子20之间可以设置定位键38，例如半月键，以增强第二扭转元件32和转子20之间的连接。
能量储存单元33用于在第一扭转元件31和第二扭转元件32之间传递扭矩。第一扭转元件31的止挡部312和第二扭转元件32的止挡部321用于在第一扭转元件31和第二扭转元件32相对扭转时支撑能量储存单元33的周向端部。在示例性实施例中，能量储存单元33构造成弹簧形式，例如弧形弹簧。能量储存单元33的周向端部能够在周向上被第一扭转元件31的止挡部312和/或第二扭转元件32的止挡部321支撑。由此，每个能量储存单元33在周向上被限制在第一扭转元件31的止挡部312和第二扭转元件32的止挡部321之间。在第一扭转元件31和第二扭转元件32相对扭转时，能量储存单元33被相应的止挡部312和止挡部321支撑并且压缩。
扭转振动减振器30的盖34可以连接到第二扭转元件32以形成容纳空间。第一扭转元件31的止挡部312和能量储存单元33可以设置在该容纳空间中。盖34可以通过过盈配合连接到第二扭转元件32，例如第二扭转元件32的径向内表面。
转动轴10通过轴承72和轴承73分别被可转动地支撑在第一外壳50和第二外壳60上。轴承72可以通过过盈配合连接到第一壳体50。轴承73可以通过过盈配合连接到第二壳体60。第一外壳50和第二外壳60可以围成一个容纳空间，转子20和扭转振动减振器30等可以设置在该容纳空间中。
带轮40抗扭转地设置在转动轴10上。带轮40可以通过皮带传动连接到发动机的曲轴。转动轴10、第一扭转元件31和带轮40连接成彼此不可相对扭转。在示例性实施例中，如图3所示，带轮40、轴承72、垫圈36和第一扭转元件31通过螺母74固定在一起并且能够一起旋转。密封圈35沿轴向被设置在垫圈36和第一扭转元件31之间。
在一些实施例中，在转子20的轴向两端还可以分别设置轴承75和76，例如轴向滑动轴承。轴承75可以安装在转动轴10的法兰11和转子20的一个轴向端面之间。轴承76可以安装在转子20的另一轴向端面和轴承73之间。在一些实施例中，还可以在轴承76和轴承73之间设置垫圈77，用于调节转子20的轴向运动。
带传动启动发电机在作为启动机(电动机)运行时，转子20的扭矩可以经由扭转振动减振器30的第二扭转元件32、能量储存单元33和第一扭转元件31传递到转动轴10，然后经由带轮40驱动皮带并继而启动发动机。带传动启动发电机在作为发电机运行时，带轮40将经由皮带从发动机接收的扭矩传递到转动轴10，再经由扭转振动减振器30的第一扭转元件31、能量储存单元33和第二扭转元件32传递到转子20，从而随着转子20转动而产生电流。
在带传动启动发电机运行时，当转动轴10超越转子20或者转子20超越转动轴10时，第一扭转元件31(与转动轴10抗扭转连接)和第二扭转元件32(与转子抗扭转连接)中的一者通过能量储存单元32抵抗另一者的加速或减速，能量储存单元33能够在两个转动方向上被第一扭转元件31和第二扭转元件32的止挡部压缩。能量储存单元33从第一扭转元件31和第二扭转元件32的一者吸收能量并且延迟地将能量传递给另一者。扭转振动减振器30可以减少发动机曲轴的转速不均匀性和皮带传动系统的振动对带传动启动发电机的影响。扭转振动减振器30通过能量储存单元32可以使扭矩变化曲线相对平滑，提高皮带传动系统的动态性能。
上文描述第一扭转元件31抗扭转地连接到转动轴10而第二扭转元件32抗扭转连接到转子20。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，第一扭转元件31可以抗扭转地连接到转子20，并且第二扭转元件32可以抗扭转连接到转动轴10。
上文描述第一扭转元件31通过法兰11抗扭转地连接到转动轴10。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，第一扭转元件31还可以通过其他方式抗扭转地连接到转动轴10，例如过盈配合、一体成型等。
上文描述第二扭转元件32通过过盈配合抗扭转地连接到转子20。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，第二扭转元件32还可以通过其他方式抗扭转地连接到转子20，例如螺纹连接、一体成型等。
上文描述的第一扭转元件31的止挡部312和第二扭转元件32的止挡部321仅作为示例。本发明不限于此。根据本发明的实施例，第一扭转元件31和第二扭转元件32的止挡部还可以采用其他形式，只要能够在第一扭转元件31和第二扭转元件32相对扭转时支撑和压缩能量储存单元33即可。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于带传动启动发电机的扭转振动减振器，包括：
第一扭转元件，用于抗扭转地连接到所述带传动启动发电机的转动轴；
第二扭转元件，用于抗扭转地连接到所述带传动启动发电机的转子，所述第一扭转元件和所述第二扭转元件在周向上可相对扭转；和
两个或多个能量储存单元，其设置在所述第一扭转元件和所述第二扭转元件之间，用于在所述第一扭转元件和所述第二扭转元件之间传递扭矩，并且在所述第一扭转元件和所述第二扭转元件相对扭转时，所述能量储存单元能够被压缩并且所述能量储存单元的周向端部能够被支撑在所述第一相对扭转元件和/或所述第二相对扭转元件上。
2.根据权利要求1所述的扭转振动减振器，其中，所述能量储存单元是弧形弹簧。
3.根据权利要求1或2所述的扭转振动减振器，其中，所述第一扭转元件包括法兰部和沿所述法兰部的外周均匀分布的两个或多个第一止挡部，所述第一止挡部从所述法兰部至少沿径向延伸并且能够在所述第一扭转元件和所述第二扭转元件相对扭转时支撑所述能量储存单元的所述周向端部。
4.根据权利要求3所述的扭转振动减振器，其中，所述第二扭转元件包括沿轴向朝向所述第一扭转元件突出的两个或多个第二止挡部，所述第二止挡部沿周向均匀分布并且能够在所述第一扭转元件和所述第二扭转元件相对扭转时支撑所述能量储存单元的所述周向端部。
5.根据权利要求4所述的扭转振动减振器，还包括盖，其连接到所述第二扭转元件以形成容纳空间，所述第一扭转元件的所述第一止挡部和所述能量储存单元设置在所述容纳空间中。
6.一种带传动启动发电机，包括：
转动轴；
转子，其可扭转地设置在转动轴上；
根据权利要求1至5中任一项所述的扭转振动减振器，其中，所述第一扭转元件抗扭转地连接到所述转动轴，所述第二扭转元件抗扭转地连接到所述转子。
7.根据权利要求6所述的带传动启动发电机，还包括带轮，其抗扭转地设置在所述转动轴上，并且所述转动轴、所述第一扭转元件和所述带轮连接成彼此不可相对扭转。
8.根据权利要求6或7所述的带传动启动发电机，还包括轴承，其沿径向设置在所述转动轴和所述转子之间。
9.根据权利要求6或7所述的带传动启动发电机，其中，所述转动轴包括沿径向延伸的法兰，所述第一扭转元件通过所述法兰抗扭转地连接到所述转动轴。
10.根据权利要求6或7所述的带传动启动发电机，还包括定位键，其设置在所述第二扭转元件和所述转子之间以使得所述第二扭转元件抗扭转地连接到所述转子。
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