CN115769002A - 改进的过滤带轮 - Google Patents

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M·阿姆斯特
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Abstract

一种过滤带轮(1)，包括：轮毂(2)，配置为固定至绕轴线(A)旋转的轴；冠状部(3)，同轴并且旋转自由地安装在所述轮毂(2)上；多个弹性组(20)，相对于所述轮毂(2)和所述冠状部(3)周向地布置，并且每个所述弹性组(20)夹设于与所述轮毂(2)成一体的一对第一元件之间并且夹设于与所述冠状部(3)成一体的一对第二元件之间，所述第一元件包括由致动器(30)承载的至少两个辐条(31)，其中，所述致动器(30)由两个部分(32，33)组成，所述两个部分在它们之间选择性地啮合，以选择性地连接冠状部(3)和轮毂(2)。

Description

改进的过滤带轮
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月28日递交的意大利专利申请第102020000009289号的优先权，该专利申请的全部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，尤其涉及用于内燃机的辅助传动装置中的曲轴的带轮。
背景技术
众所周知，内燃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。这些振动在起动和在低发动机转速下以及当存在特别的设计方案(例如使用双离合变速箱、起停系统或混合动力系统)时特别强烈。
扭转振动导致辅助传动装置的驱动带轮的不规则旋转，所述不规则旋转经由传送带传递至辅助件，传送带因此受到张力的周期性变化影响。
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、与带配合的冠状部(crown)和一个或多个弹性元件，驱动扭矩通过所述一个或多个弹性元件从轮毂传递到冠状部。
此外，在混合动力系统中，认为需要使曲轴与传动装置的其余部分脱离。这种需求的一个示例是使用空调系统，即使在发动机关闭的情况下，其压缩机联接至传动装置，并由一个或多个电动机发电机驱动，所述电动机发电机配置为产生扭矩而不是像通常那样吸收扭矩。在这种情况下，热内燃机的惯性会导致被动负载，因此往往会通过消耗能量来降低传动系统的效率。
已知的系统是，当电动机处于活动状态且内燃机未使用时使带轮与内燃机的曲轴脱离。
然而，这些系统特别复杂和笨重，因此成本高。此外，这些系统涉及使用盘式离合器，其不能精确地控制带轮与曲轴的联接和脱离。或者存在纯粹的单向续流系统。
本发明的目的是提供一种以简单且廉价的方式解决上面提到的技术问题的过滤带轮。
发明内容
上述目的借助于根据所附权利要求书所述的过滤带轮和传动系统来实现。
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是根据本发明的一个方面的传动系统的示意图；
图2是根据本发明的带轮的立体图和局部剖视图，为了清楚起见，去除了部分部件；
图3是图2中的带轮的一部分的立体图，为了清楚起见，去除了部分部件；
图4是图1中的带轮的前视图，为了清楚起见，去除了部分部件；
图5是根据本发明的带轮的一部分在第一操作状态下的径向剖视图；以及
图6是根据本发明的带轮的一部分在第一操作状态下的径向剖视图。
具体实施方式
图1描绘了车辆的传动系统100，基本上包括内燃机101、至少一个电动机/发电机102和至少一个辅助元件103(例如，车辆空调电路的压缩机或水泵)。
内燃机101、电动机/发电机102和辅助元件103中的每一个包括相应的轴101’、102’、103’以及相应的例如已知的带轮104、105，所述相应的轴101’、102’、103’与带轮联接，尤其是根据本发明的用于内燃机101的带轮1，所述相应的带轮104、105用于电动机/发电机102和辅助元件103。
传动系统100包括环形传动元件106(例如带107)，优选为多楔(poly-V)或齿形带，已知配置为与带轮1、104和105配合以允许在内燃机101、电动机102和辅助元件103之间传递扭矩。
图2至4示出过滤带轮1，所述过滤带轮1包括：具有轴线A的轮毂2，设计成与轴101’，即内燃机101的曲轴相连；以及环形冠状部3，其与与轮毂2在外部同轴并且通过滚动装置4(例如轴承，优选滚动轴承)以自由旋转的方式支撑在轮毂2上。
冠状部3包括设置有设计成与多楔带(未示出)配合的轮廓6的环形部分5。冠状部3还包括径向壁7和具有轴线A的基本上圆柱形的内壁8，所述径向壁7与环形部分5成一体并且优选地与环形部分5成一个单一件，朝向轮毂2径向延伸。
冠状部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的外圆柱形壁12和平坦的径向环形壁13，所述平坦的径向环形壁13从壁12朝向轴线A径向延伸并悬空(cantilevered)。
闭合元件11被压配合到冠状部3中，以形成环形室15，所述环形室15径向夹设于一个壁12和另一壁8之间，并由一个壁7和另一壁13轴向界定。最后，闭合元件11包括两个径向相对的突起16、17，它们在室15内从壁13轴向延伸。
冠状部3的壁7形成对应于并且面向闭合元件11的突起16、17的突起(未示出)。
带轮1也可以设置有动态阻尼器，其为已知类型且未示出，与轮毂2成一体且为简洁起见未描述。此外，带轮1包括多个(例如两个)周向地地自由布置在由突起16和17界定的室15的相应部分15a、15b中的拱形弹性组20。弹性组20在相应部分15a、15b中的行程由每个弹性组20之间的角间隙α给定，所述弹性组20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20优选地包括一对拱形螺旋弹簧21、22，有利地但不是必须地，彼此串联放置。
甚至更优选地，每个弹性组20安装在相应的端部衬垫23和可选的中间衬垫24之间。
如果有两个弹簧21、22，它们具有不同的刚度，更精确而言，如下文将进一步详细描述的较大的和较小的刚度。
衬垫23优选地每个包括内部围绕相应的弹簧21、22的端部部分的拱形部分25和限定用于所述端部部分的轴线支撑的头部46。衬垫44包括拱形部分47和中间径向分隔部48，其中拱形部分47在内部围绕弹簧21、22的各个相对的端部部分，中间径向分隔部48被配置在两个弹簧21、22之间。
最后，带轮1包括由轮毂2承载的致动器30，如下所述。致动器30具有两个辐条31，所述辐条31在室15中在周向上自由移动并且设计成与弹性组20相互作用。假设致动器30布置成使得每个辐条31相对于弹性组20等角度地间隔开，每个辐条31和每个弹性组20之间组成的角度将等于σ/2，其中σ表示辐条31和弹性组20之间的总角间隙。
因此，轮毂2和冠状部3可以在没有任何扭矩传递的情况下在角度范围或自由角中相对于彼此旋转，所述自由角等于上述角间隙α和σ的总和。
此外，如在图5和6中示出，辐条31被放置成与滚动装置4径向重合并且也有利地与部分6的中心线重合，以最小化带轮1中的倾斜扭矩。
根据本发明的一个方面，致动器30包括由轮毂2承载的联接部分32和承载如上所述的辐条31的致动部分33。联接部分32和致动部分33配置为使得它们可以选择性地联接，以便在第一操作状态下，由轮毂2驱动的联接部分32与致动部分33一体地联接，使后者也由轮毂驱动，以便在第二操作状态下，联接部分32在操作上与致动部分33分离，使得致动部分33不能相对于轮毂2传递扭矩。
有利地，联接部分32配置为相对于轮毂2沿轴线A移动，但相对于后者的旋转固定，而致动部分33配置为绕轴线A自由旋转地承载在冠状部3上，但相对于沿着后者的移动固定。
致动部分33优选为基本上是环形的，从而限定了辐条31从中突出的外表面和直径大于壁8以在径向上围绕壁8的内表面。
与所描述的实施例一致，致动部分33至少在径向上由一个壁8并且至少在轴向上由另一个壁13自由旋转地支撑。这种旋转自由支撑有利地通过相应的支撑装置34(例如旋转塑料支撑衬套或环，分别夹设于致动部分33与一个壁8之间以及致动部分33与另一个壁13之间)实现。
有利地，联接部分32通过在轮毂2与联接部分32之间制成的带槽联接件35在轮毂2上自由移动。后者优选地具有绕轴线A的基本上环形的形状，其内径的尺寸使得其在外部围绕轮毂2。
带槽联接件35因此在联接部分32的内表面与轮毂2的外表面之间制作，使得从联接部分32或轮毂延伸的多个齿与在另一个后者中制成的相应座配合。在所描述的实施例中，轮毂2限定了齿的数量，而联接部分32限定了齿可以在其中配合的座的数量。
根据本发明的一个方面，联接部分32和致动部分33通过形状联接件选择性地配合，形状联接件可以是在第一状态下啮合并且在第二状态不能啮合，在第一状态下，联接部分32放置在相对于辐条31的轴向位置的最小距离处，在第二状态下，联接部分32放置在相对于辐条31的轴向位置的最大距离处。
有利地但不是必须地，形状联接件是在联接部分32与致动部分33之间的带槽联接件36。在所描述的情况下，前者限定的一些数量的齿可以选择性地与后者中制造的相应的座啮合。优选地，所述齿根据它们在绕轴线A的数量在角度上彼此等距，相应的座也如此。此外，齿或联接元件可以制成具有固定形状的侧面以优化接合，例如通过具有棱柱截面的齿。
联接部分32通过由弹性装置37赋予的力保持在第一状态，优选地轴向夹设于轮毂2与联接部分32之间。这些弹性装置可以有利地包括贝氏垫圈。
联接部分32由致动装置38致动其在轮毂2上沿轴线A的移动，所述致动装置38配置为赋予比由弹性装置37施加的力更大的力。
这些致动装置38优选地包括磁性吸引装置(例如电磁铁39，其电连接到例如电池(未示出)的电源或者电动机-发电机102)。因此，脱离部分32由意味着受电磁铁39的磁场影响的材料(例如铁磁材料)制成。
致动装置38还电连接至电子单元40，电子单元40配置为控制致动装置38的操作以使联接部分能够在两个状态之间改变。
电子单元40可以是车辆ECU或内燃机101，并且电连接至电动机/发电机102、配置为检测内燃机101的操作参数的传感器(未示出)和/或元件103。
电子单元40包括处理装置，该处理装置配置为：从与处理装置电连接的元件检测信号；处理这些信号，可能是通过存储这些信号或使用以前存储在处理装置中的数据来实现的；并基于前面提到的处理，为上述元件发送控制信号。
致动装置38有利地由轮毂2承载，轮毂2优选地由彼此刚性地连接的两个部分2a、2b制成，例如一个平铺在另一个的顶部。根据图示的实施例，轮毂部分2a支撑滚动装置4和致动器30，而部分2b配置为支撑致动装置38。
轮毂2的部分2a、2b优选地彼此形状基本类似；此外，部分2b包括从部分2b的环形体端部边缘径向悬空延伸的凸缘2c。该端部边缘是与部分2a接触配合以实现其刚性连接的边缘。
根据如上所述的配置，如上所述的弹性装置37有利地轴向夹设于凸缘2c与联接部分32之间，而致动装置38总是由凸缘2c承载但是相对于弹性装置37位于相对侧。为此，凸缘2c限定了座41，有利地是环形的，配置为容纳也有利地是环形的电磁铁39。
根据如上所述的配置，因此，脱离部分32在上述第一操作状态下放置在相对于凸缘2c的最大距离处，而在第二状态下，联接部分32放置在相对于凸缘2c的最小距离处，与凸缘2c更好地接触。
此外，带轮1包括盖42，所述盖42配置为在冠状部3和轮毂2之间以接触的方式配合以防止与如上所述的元件的外部连通。根据所述实施例，除电磁铁2外的所有描述的功能元件都通过盖42与外部环境隔离，使得带轮1内部包含的用于润滑上述元件的油不会污染/渗漏到外部。
有利地，盖42例如通过压力固定在冠状部3上，同时被支撑在轮毂2上滑动。尤其是，盖42可以包括与冠状部3的部分5接触配合的环形壁43和从环形壁43的内部径向边缘悬空延伸并配置为与轮毂2的凸缘2c配合、滑动的圆柱形壁44。滑动配合可以通过旋转密封环45来实现。
带轮1还可以包括阻尼器，该阻尼器配置为阻尼轮毂2与冠状部3之间的相对振荡，但为了简洁起见，在此不作额外描述。
如上所述的根据本发明的带轮1的操作如下。
在联接部分32可操作地连接至致动部分33的第一状态下，轮毂2与冠状部3之间的扭矩可以根据不同的系统100操作阶段传递。这种配置可以用于正常的系统操作100，其中内燃机101为整个系统或混合动力操作提供扭矩，其中一些扭矩通过电动机/发电机102吸收或额外提供。
在该配置下，电磁铁39被去激活，因此，联接部分32通过弹性装置37的力保持在其可操作地连接至致动部分33的位置。
在第一操作阶段，称为“驱动模式”并构成正常带轮1操作模式，当驱动轴101’驱动带107时，轮毂2的速度趋向于超过冠状部3的速度。因此，致动器30的辐条31一旦超过如上所述的由辐条31与弹性组20之间的角间隙σ和弹性组20的角行程α之和构成的自由角α，就会通过相应的弹性组20的介入将扭矩传递至突起16、17，因此限定带轮1的传递特性。
对于驱动模式所述的情况在称为“过度运转”的情况下对称地发生，在这种情况下，冠状部3的速度趋向于超过轮毂2的速度。
在联接部分32可操作地从致动部分33分离的第二状态下，轮毂2与冠状部3之间的扭矩不能传递。如果希望在完全/主要是电动模式下操作系统100，即内燃机101关闭或空转，并且电动机/发电机102向系统100提供扭矩，则该状态可能是有用的。
在该配置中，电磁铁39被激活，并且因此联接部分32被由电磁铁39施加的电磁力吸引，从而克服弹性装置37的力。该力使得其压缩弹性装置37并将联接部分32携带至靠近凸缘2c的位置，从而使得带槽联接件36脱离，并且因此从致动部分33断开连接。
致动装置的控制是通过电子单元40实现的，电子单元40处理从电动机/发电机102、功能元件103和内燃机101接收的数据以控制致动装置38并且因此控制电磁铁39。
根据本发明的带轮1的优点因此变得明显。
通过所述带轮1，可以根据系统100的状态以紧凑、稳定和快速的方式提供冠状部3相对于轮毂2的脱离。
实际上，通过诸如带槽联接件的形状联接件将分离成的两个元件联接，使得能够以紧凑的方式在冠状部3与轮毂2的联接与脱离之间切换，而不需要添加诸如离合器的附加元件。
同样，使用电磁装置的控制是简单的、廉价的，并且可以使用配置为控制整个系统100的电子单元来容易地控制。
最后，清楚的是，在不背离权利要求书限定的保护范围的情况下，可以对所描述的带轮1进行修改和变化。
很明显，所描述的元件的形式可以在下面包括的权利要求的范围内变化。同样清楚的是，示出的弹性组20、弹性装置37、支撑和阻尼元件可以用具有相同功能的设备代替。
同样，很明显，驱动装置38可以在类型以及致动器31的部分32、33的相互布置和联接方面相对于已经描述的内容变化。
或者，如上所述，带槽联接件35、36可以用类似形状的联接件代替。
同样，致动装置38可以包括不同类型的致动器，例如机械的(例如螺旋式的)、气动的或液压的。

Claims (16)

1.一种过滤带轮(1)，包括：
轮毂(2)，配置为固定至绕轴线(A)旋转的轴；
冠状部(3)，同轴并且旋转自由地安装在所述轮毂(2)上；
多个弹性组(20)，相对于所述轮毂(2)和所述冠状部(3)周向地布置，并且每个所述弹性组(20)夹设于与所述轮毂(2)成一体的一对第一元件之间并且夹设于与所述冠状部(3)成一体的一对第二元件(16，17)之间，所述第一元件包括由致动器(30)承载的至少两个辐条(31)，
其特征在于，所述致动器(30)包括联接部分(32)和致动部分(33)，所述联接部分(32)由所述轮毂(2)滑动地承载但相对于所述轴线(A)旋转地固定，所述致动部分(33)限定所述辐条(31)并且由所述冠状部(3)旋转自由但固定至相对于所述轴线(A)平移，所述联接部分(32)和所述致动部分(33)配置为限定第一配置和第二配置，在所述第一配置中，所述联接部分(32)和所述致动部分(33)配合以使得所述冠状部(3)可操作地连接至所述轮毂(2)，在所述第二配置中，所述联接部分(32)和所述致动部分(33)可操作地分离使得所述冠状部(3)可操作地与所述轮毂(2)断开连接。
2.根据权利要求1所述的带轮，其中，所述联接部分(32)通过形状联接件(35)联接至所述轮毂(2)。
3.根据权利要求1或2所述的带轮，其中，所述联接部分(32)和所述致动部分(31)限定具有根据所述联接部分(32)相对于所述轮毂(2)的位置的齿轮形状的联接件。
4.根据权利要求2所述的带轮，其中，所述形状联接件是带槽联接件(36)。
5.根据如前所述的权利要求中任一项所述的带轮，包括致动装置(38)，所述致动装置(38)配置为允许所述致动器(30)的所述部分(32，33)从所述第一状态改变到所述第二状态。
6.根据权利要求5所述的带轮，其中，所述致动装置(38)包括电磁铁(39)。
7.根据如前所述的权利要求中任一项所述的带轮，包括弹性装置(37)，所述弹性装置(37)配置为在所述联接部分(32)上施加力以将其保持在所述第一操作状态。
8.根据权利要求7所述的带轮，其中，所述弹性装置(37)轴向地夹设于所述联接部分(32)与所述轮毂(2)之间。
9.根据如前所述的权利要求中任一项所述的带轮，包括用于将所述致动部分(33)支撑在所述冠状部(3)上的滑动支撑装置(34)。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的带轮，包括配置为控制所述致动装置(38)的电子单元(40)。
11.根据如前所述的权利要求中任一项所述的带轮，包括盖(42)和旋转支撑装置(45)，所述盖(42)包括与所述冠状部(3)和所述轮毂(2)之间的一个配合的边缘以及与所述旋转支撑装置(45)配合的第二边缘，所述旋转支撑装置(45)夹设于所述第二边缘和所述冠状部(3)与所述轮毂(2)之间的另一个之间，所述盖(42)将所述致动器(30)和所述成组的弹性带(20)从外侧隔离。
12.根据如前所述的权利要求中任一项所述的带轮，其中，所述轮毂(2)由彼此刚性地连接的两个部分制成，第一部分(2a)配置为支撑所述冠状部(3)和所述致动部分(31)，并且第二部分(2b)配置为支撑所述联接部分(32)。
13.根据如前所述的权利要求中任一项所述的带轮，其中，每个弹性组(20)与所述第一元件和所述第二元件(16，17)形成各自的角间隙(σ，α)，所述冠状部(3)和所述轮毂(2)具有等于所述角间隙(σ，α)之和的相对旋转自由角(β)。
14.根据如前所述的权利要求中任一项所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括阻尼器，所述阻尼器配置为阻尼所述轮毂(2)与所述冠状部(3)之间相对振荡。
15.根据如前所述的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)。
16.一种用于车辆的传动系统(100)，包括：内燃机(101)和至少一个电动机/发电机(102)，所述内燃机(101)和所述至少一个电动机/发电机(102)中的每一者包括各自的带轮(1，105)，所述带轮(1，105)配置为与环形传动装置(106)的用于在所述内燃机(101)和所述至少一个电动机/发电机(102)之间传递扭矩的元件配合，至少所述内燃机(101)的所述带轮(1)根据如前所述的权利要求中任一项制造。
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