CN1890479A - 用于超程去耦器的弹簧行程限制器 - Google Patents

用于超程去耦器的弹簧行程限制器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于在引擎驱动的轴和蛇形带之间传递旋转运动的去耦器组件。该去耦器包括构造成组装到该轴上的毂。该毂具有一个形成于其内的螺旋形的第一槽。一个带轮可旋转地耦合到该毂。一个支座安装到该毂上，并包括有一个形成于其内的螺旋形的第二槽，且一个防倾斜上移的凸起形成于其上。一个止推板固定到该毂上，并具有一个形成于其内的槽。一个扭转弹簧压紧在一个保持于该螺旋形的第一槽内的毂端和一个保持于螺旋形的第二槽内的支座端之间，用于在毂和支座之间传递扭矩。防倾斜上移凸起在形成于止推板中的槽中运行，以限制支座和止推板之间的转动，并防止扭转弹簧相对于毂和支座转动。

Description

用于超程去耦器的弹簧行程限制器
技术领域
本发明涉及一种机动车的驱动轴及带驱动部件，更具体地，涉及一种去耦器组件，该去耦器组件用于允许带驱动部件临时地以不同于驱动轴的速度运行，以将驱动部件与驱动轴去耦或机械地分开，并减小其间的扭转振动。
背景技术
众所周知，在机动车引擎中为了将一部分引擎输出传递到多个带驱动附件，使用环状蛇形带。典型地，各部件包括一个与该带驱动地接合的带轮，并且该带由直接耦合到引擎上的曲轴的输出带轮所驱动。该部件的带轮可转动地安装到驱动轴上。此类带驱动附件的一个例子是交流发电机。
内燃机用作脉冲系统，经常地加速减速从而引起引擎振动。由于这些变化的速度，由曲轴驱动的带驱动附件总是试图加速减速。这可由于很高的波动负载和振动而导致极大的噪音和振动，同时伴随着部件耐久度的降低。此外，快速的引擎加速和减速——例如在传动轴和引擎启动或关闭时——使得带由于和带轮之间的打滑而发出刺耳的声音并且在带上施加很大的冲击。
已知提供一个工作地耦合于带轮和例如交流发电机的带驱动附件之间的去耦器组件，以允许交流发电机的驱动轴可以“超程(overrun)”或以高于带轮的速度转动并允许带轮速度可以由于引擎速度的振荡而相对于交流发电机驱动轴的速度振荡。去耦器的例子在2000年7月4日授予Mevissen等的美国专利6,083,130和1992年8月18日授予Bytzek等的美国专利5,139,463中公开。
还已知提供一个位于带轮和带驱动附件之间的去耦器以隔离二者之间的振动，从而降低噪音和冲击负载。此类去耦器的例子在2000年4月4日授予Bytzek等的美国专利6,044,943中公开。
仍然希望提供一种去耦器，其与传统的去耦器设计相比，更易于制造并且具有更好的耐久性和操作性。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种去耦器组件，其用于在汽车发动机的驱动轴和环形驱动件之间传递扭矩。该去耦器组件包括一个毂，该毂构造成稳固地固定到轴上并在第一和第二端之间沿轴向延伸。带轮可转动地安装在该毂上，并适于与环形驱动件驱动地接合。一个支座环绕该毂的第二端安装并工作地耦合于该毂和带轮之间，以选择性地与其一起转动。该支座包括第一侧和第二侧以及一个从其中一侧凸出的防倾斜上移凸起。一个扭转弹簧在该毂和支座之间延伸，用于在其间传递扭矩。一个止推板稳固地安装在该毂的第二端，并带有一个形成于其内的槽，该槽在该第一端和第二端之间延伸，以用于容纳该防倾斜上移凸起。该防倾斜上移凸起在该槽内于第一端和第二端之间运动，以限制该支座和止推板之间的转动，同时选择性地防止扭转弹簧相对于该毂和支座转动。
附图说明
通过参照下面的详细说明并结合附图，将会很容易地同时更好地理解本发明的优点，其中：
图1是结合有根据本发明一个方面的去耦器组件的引擎的前视图；
图2是该去耦器组件的分解立体图；
图3是该去耦器组件的截面图；
图4是该去耦器组件的另一截面图；
图5是一个离合器元件的立体图；
图6是该去耦器组件的支座的立体图；
图7是装配到该支座上的离合器元件的立体图；
图8是开槽的止推板和带有防倾斜上移凸起的支座的分解立体图；
图9是止推板和支座在防倾斜上移位置中的立体图；
图10是止推板和支座在扭矩锁定位置中的立体图；
图11是去耦器组件另一实施方式的立体图；
图12是根据另一实施方式的带键止推板和带有防倾斜上移槽的支座的分解立体图；
图13是带键止推板和支座在扭矩锁定位置中的立体图；和
图14是带键止推板和支座在防倾斜上移位置中的立体图。
具体实施方式
参照图1，用于机动车的引擎的总体标为10。引擎10包括一个驱动环状蛇形带14的曲轴12，如本领域普通技术人员所公知的那样。引擎10还包括多个安装到驱动轴15上并由带14驱动的带驱动附件16，例如交流发电机、压缩机等。带轮50工作地耦合到各个带驱动附件16，用于通过带轮50的转动而驱动部件16。正如下面更详细地描述并在图2中示出的那样，去耦器组件20工作地装配到带14和带驱动附件16中的任意一个或多个之间，以在带轮14相对于部件16减速时自动地将部件16与带轮14分离，并允许带14的速度相对于驱动附件16的带的速度震荡。此外，去耦器组件结构和功能的详细描述可在于2000年7月4日授权给本申请人的美国专利6,083,130中看到，在此全文引入该文档以供参考。
参照图2～4，去耦器组件20包括一个毂22，该毂22带有相对的第一端24和第二端26以及一个在其间延伸的大致的圆柱体28。该圆柱体28包括在毂22的第一端24和第二端26之间延伸的相对的内表面30和外表面32。该内表面30包括多个邻近第一端24的内螺纹33，以将毂22稳固地固定到用于安装带驱动附件16的驱动轴15。一个直径减小部34形成在第一端24上。该直径减小部34包括一个外安装面36，该外安装面36的外径小于圆柱体28的外表面32的外径。与第二端26相对的抵靠面38在外安装面36和圆柱体28的外表面32之间大致径向地延伸。一个环形的止推板39支承在外安装面36上，并例如由压配合而稳固地固定在外安装面36上并抵住抵靠面38。该止推板39优选地包括一个槽或凹口43，该槽43形成于该止推板39的外缘上以与支座75配合，这一点将在下面更详细地介绍。
承口40形成于第二端26内，用于在其内容纳合适的工具以将毂22转动地拧到驱动轴15上，从而与驱动轴一起转动。环形的第一凸缘41从圆柱体28在邻近第二端26处沿径向向外地延伸。该第一凸缘41包括一个外凸缘面42，该外凸缘面42的外径大于圆柱体28的外表面32的外径。一个大致为螺旋形的第一槽46形成于外凸缘面42和圆柱体28之间，以在环形第一凸缘41内限定一个第一螺旋形倾斜定位面48，该定位面终止于抵靠壁49处并朝向毂22的第一端24。
一个大致为圆筒形的带轮50可转动地轴颈连接到毂22上。更具体地，带轮50在相对的第一端52和第二端54之间延伸。该带轮50包括一个在第一端52和第二端54之间延伸的内圆柱面56。该带轮50包括一个外周66，该外周66带有多个形成于其内的V形沟槽68，用于接合并引导带14。滚珠轴承元件57压配合并耦合于带轮50和毂22之间。轴承元件57包括稳固地固定到毂22的一部分外安装面36上的内座圈58和固定到与带轮50第一端52邻近的一部分内表面56上的外座圈59。多个滚珠轴承55坐落在轴承元件57的内外座圈58和59之间。在装配时，止推板39优选地在内座圈58和毂22之间轴向地固定在位。圆柱形轴衬60轴颈式地安装在带轮50的内表面56和毂22的外凸缘面42之间。
参照图2～7，单向离合器组件70工作地耦合在毂22和带轮50之间。离合器组件70包括工作地耦合到毂22上的支座75和离合器弹簧71。离合器弹簧71包括多个螺旋线圈72，所述线圈72在一个弯曲的钩形近端73和一个相对的远端74之间延伸。优选地，离合器弹簧71由未涂覆的弹簧钢材料制成，并具有非圆形截面以提高与带轮50的内表面56之间的摩擦接触。最优选地，离合器弹簧71的截面为矩形或正方形。离合器弹簧71装配成与带轮50的内表面56摩擦地接合。优选地，施加润滑剂以减小离合器弹簧71和带轮50内表面56之间的磨损。
参照图6～8，支座75大致为环形，并在相对的第一侧76和第二侧78之间轴向地延伸。防止倾斜上移的凸起77形成为从支座75的第一侧76向外地突出，并构造成在装配时与形成于止推板39内的槽43配合。钩形槽84形成于支座75的第二侧78上，并构造成保持住离合器弹簧71的钩形近端73。大致为螺旋形的第二槽86也形成于支座75的第二侧78上，以限定第二螺旋形倾斜定位面88，该定位面88终止于抵靠壁89并大致与形成于毂22中的第一定位面48相对。
参照图2～4，螺旋形扭转弹簧90在毂端92和支座端94之间延伸。扭转弹簧90轴向地压紧在第一定位面48和第二定位面88之间，用于在毂22和支座75之间传递扭矩。更具体地，扭转弹簧90的毂端92被保持在毂22的第一槽46内，并支承在配合的螺旋形倾斜定位面48上。类似地，扭转弹簧90的支座端94被保持在支座75的第二槽86内，并支承在配合的螺旋形倾斜定位面88上。扭转弹簧90还包括毂末端93和支座末端95。毂末端93抵靠住毂22中的抵靠壁49，支座末端95抵靠住支座75中的抵靠壁89，以在支座75和毂22之间传递扭矩。由于压紧扭转弹簧90而产生的轴向力使得支座75的第一侧76保持与止推垫圈39抵靠接合。扭转弹簧90还使得支座75和毂22之间可以相对移动，以适应由于引擎运行速度的通常的震荡变化而引起的带轮50的速度变化。扭转弹簧90和离合器弹簧71沿不同方向盘绕。
在去耦器的现有应用中，当引擎速度变化从而扭转弹簧90旋紧或松开时，弹簧90压紧在与形成于支座75中的槽86的抵靠壁89上，以传递来自于引擎的扭矩。当引擎的驱动力反向时——例如在超程运行情形下，弹簧90试图移离抵靠壁89和沿螺旋形表面88倾斜地上移(ramp up)，因为仅有的将弹簧保持在位的力是弹簧90和支座75之间的摩擦力、以及存在于压紧在支座75和毂22之间的弹簧90中的力。弹簧90的此类运动可引起支座75的过度磨损，并导致组件失效。此外，弹簧90压靠于抵靠壁89时的过载还可能使得弹簧90失效。
为了减轻上面概述的问题，防止倾斜上移的凸起77防止扭转弹簧90相对于支座75向上倾移或相对移动。特别地，当止推板39和支座75彼此相对地转动以适应带轮50的速度变化时，防止倾斜上移的凸起77在止推板39的槽43内行进。防止倾斜上移的凸起77在槽43的相对两侧之间行进，所述的槽限定了扭矩锁定位置和倾斜上移位置的边界。防止倾斜上移的位置在图9中示出，并定义为一个这样的位置：在该位置中，防止倾斜上移的凸起77接合形成于止推垫圈39内的槽43的第二侧47或防止倾斜上移侧，以防止弹簧90从支座75的抵靠壁89后缩。支座75和止推板39的扭矩锁定位置在图10中示出，并定义为一个这样的位置：弹簧90由于转动而产生的扭转弯曲因为防倾斜上移凸起77和形成于止推垫圈39内的槽43的第一侧45或扭矩限制侧的相互作用而停止。
组装时，弹簧90环绕毂22的圆柱体28放置，并压紧在毂的槽46的倾斜定位面48和支座75的槽86的倾斜定位面88之间，如上所述。支座75和止推板39对准，使得防倾斜上移凸起77坐落在止推垫圈39的槽43中。然后连接轴承元件57以将止推垫圈39相对于毂22保持在位。
第一盖98组装到带轮50的第一端52上、并且第二盖100组装到形成于带轮50第二端54处的凸缘102上，以密封并防止污物进入去耦器组件20并用于保持住去耦器组件20中的润滑剂。
运行时，引擎10启动，带轮50通过由引擎10驱动的带14而沿驱动方向加速并转动。带轮50相对于毂22在驱动方向上的加速和转动在带轮50的内表面56及优选为离合器弹簧71的所有线圈72之间产生了摩擦。需要理解的是，哪怕在开始时至少离合器弹簧71的端部线圈74摩擦地接合带轮50的内表面56，离合器弹簧71也会起作用。离合器弹簧71螺旋地盘绕，从而，带轮50的内表面56和至少端部线圈74之间的摩擦力将使得离合器弹簧71径向向外地朝带轮50的内表面56扩张并夹紧带轮50的内表面56。带轮50相对于毂22沿驱动方向的持续转动将使得由线圈72施加到内表面56上的径向向外的力大致呈指数级地增大，直到离合器弹簧71的所有线圈72与带轮50完全制动地接合。当离合器弹簧71完全与内表面56接合时，带轮50的转动被完全被导引到带驱动附件16的驱动轴15上从而使其转动。此外，离心力有助于使离合器弹簧71保持与带轮50的内表面56完全制动地接合。
支座75沿驱动方向的转动由扭转弹簧90传递到毂22，使得支座75、止推板39、毂22和带驱动附件16的驱动轴15与带轮50大致一起转动。当达到最大设计扭矩(或弹簧扭转角)时，防倾斜上移凸起77在上述的扭矩锁定位置上与止推垫圈39中的槽43的扭矩锁定侧45接合，以防止弹簧90中的过大扭矩和可能的失效。在正常运行时，扭矩锁定位置是凸起77在扭矩限制位置和防倾斜上移位置之间往复运动的界限。正常运行时，凸起77可有规律地接触防倾斜上移侧，而很少接触扭矩限制侧。此外，扭转弹簧90弹性地允许支座75和毂22之间的相对运动，以抑制或隔离带轮50因为引擎10运行速度的相应震荡而引起的速度震荡。
当带轮50减速时，由转动的驱动轴15和带驱动附件16的转动质量的惯性驱动的毂22将会首先“超越”或沿驱动方向继续以高于带轮50的速度转动。更具体地，毂22高于带轮50的转速致使离合器弹簧71相对于带轮50的内表面56径向地收缩。离合器弹簧71和带轮50之间的制动接合得以松开，从而允许毂22和带驱动附件16的驱动轴15相对于带轮50超程运行。支座75的防倾斜上移凸起77与形成于止推板39中的槽43的防倾斜上移侧47在上述的防倾斜上移位置中接合，防止了弹簧90与支座75的抵靠壁89分离，并选择性地防止弹簧90相对于支座75和毂22转动。当带轮50相对于离合器组件70和毂22减速时，线圈72可保持与内表面56摩擦地接合。当带轮50加速而超过毂22的速度时，离合器弹簧71的线圈72开始制动地重新接合内表面56。
参照图11～14，示出了本发明去耦器组件20的可选实施方式。除了支座175和止推板139之外，该可选实施方式在所有其它方面与第一实施方式相同。可选实施方式的支座175包括一个与形成于止推板139上的键143相配合的防倾斜上移槽177。槽177在第一扭矩锁定侧192和第二防倾斜上移侧193之间延伸，用于限制键143在其内的转动运动，从而限制支座175和弹簧90相对于止推板139的运动。大体上，第一实施方式中的止推板39上的槽43和支座75的凸起77与可选实施方式中的支座175的槽177和止推板139的键143正好反向。正如前面在第一实施方式中所描述的那样，键143和槽177具有如图13和14所示与如上所述相对应的扭矩锁定位置和防倾斜上移位置。
需要理解的是，去耦器组件可耦合在带轮和由环状蛇形驱动元件或带14驱动的任意附件16的驱动轴之间，该附件例如为交流发电机或压缩机。可选地，去耦器组件也可耦合于驱动轴和由引擎驱动的曲轴的带轮之间。
已经以图示的方式描述了本发明，并且需要理解的是使用的术语是指描述的词的本质而不是其限制。按照上述教导，本发明可有许多修改形式和变化形式。从而，需要理解的是，在所附带的权利要求的范围内，本发明能以特别描述的方式以外的方式实现。

Claims (22)

1.一种用于在汽车引擎的驱动轴和环形驱动元件之间传递扭矩的去耦器组件，所述去耦器组件包括：
一个毂，其构造成稳固地固定到所述的轴上，所述毂在第一和第二端之间沿轴向延伸；
一个带轮，其可旋转地安装在所述毂上，并适于与该环形驱动元件驱动地接合；
一个支座，其环绕所述毂的第二端安装并工作地耦合于所述毂和所述带轮之间而选择性地与其一起转动，所述支座包括第一侧和第二侧以及一个从所述两侧之一凸出的防倾斜上移凸起；
一个扭转弹簧，其在所述毂和所述支座之间延伸，用于在其间传递扭矩；和
一个止推板，其固定地安装在所述毂的第二端，并带有一个形成于其内的槽，该槽在第一端和第二端之间延伸，用于容纳所述的防倾斜上移凸起；所述防倾斜上移凸起在所述槽内于所述的第一端和第二端之间运动而限制所述支座和所述止推板之间的转动，同时选择性地防止所述扭转弹簧相对于所述毂和支座转动。
2.如权利要求1所述的去耦器组件，其中所述扭转弹簧沿轴向压紧在所述毂和所述支座之间。
3.如权利要求2所述的去耦器组件，其中所述毂包括一个形成于其内的螺旋形第一槽，该第一槽限定了一个终止于一抵靠壁的倾斜的第一定位面。
4.如权利要求3所述的去耦器组件，其中所述支座包括一个形成于其内的螺旋形第二槽，该第二槽限定了一个终止于一抵靠壁的倾斜的第二定位面。
5.如权利要求4所述的去耦器组件，其中所述扭转弹簧在一个保持在所述螺旋形第一槽内的毂端和一个保持在所述螺旋形第二槽内的相对的支座端之间沿轴向延伸。
6.如权利要求5所述的去耦器组件，其中所述扭转弹簧包括一个毂末端和一个支座末端，其中该毂末端扭转地接合所述毂的抵靠壁，而该支座末端扭转地接合所述支座的抵靠壁，从而在所述支座和毂之间传递扭矩。
7.如权利要求6所述的去耦器组件，还包括一个离合器元件，该离合器元件设置在所述毂和所述带轮之间，用于把扭矩选择性地从所述带轮传递到所述毂，并使得所述毂可以相对于所述带轮超程运行。
8.如权利要求7所述的去耦器组件，其中所述离合器元件包括多个与所述带轮摩擦接合的螺旋线圈以及一个耦合到所述支座的端部，所述离合器元件可扩张抵靠在所述带轮上而选择性地将所述毂和所述带轮耦合在一起。
9.如权利要求8所述的去耦器组件，其中所述带轮包括一个在第一和第二端之间延伸的内离合面，该内离合用于摩擦接合所述离合器元件的线圈，用于选择地在所述毂和所述带轮之间传递扭矩。
10.如权利要求9所述的去耦器组件，其中所述支座包括一个钩形的第一槽，用于容纳和保持所述离合器元件的所述端部。
11.如权利要求10所述的去耦器组件，还包括一个轴承组件，该轴承组件压紧在所述毂和所述带轮的内表面之间，用于可转动地将所述毂和所述带轮耦合在一起。
12.一种用于在汽车引擎的驱动轴和环形驱动元件之间传递扭矩的去耦器组件，所述去耦器组件包括：
一个毂，其构造成稳固地固定到所述轴上，所述毂在第一和第二端之间沿轴向延伸；
一个带轮，其可转动地安装在所述毂上，并适于与该环形驱动元件驱动地接合；
一个支座，其环绕所述毂的第二端安装并工作地耦合于所述毂和所述带轮之间而选择性地与其一起转动，所述支座包括第一侧和第二侧以及一个防倾斜上移的槽，该槽形成于所述两侧之一中并在第一和第二端之间延伸；
一个扭转弹簧，其在所述毂和所述支座之间延伸，用于在其间传递扭矩；和
一个止推板，其稳固地安装在所述毂的第二端上，并具有一个从其突出的键；所述键在所述第一端和第二端之间于所述防倾斜上移槽内运动，用于限制所述支座和所述止推板之间的转动，同时防止所述扭转弹簧相对于所述毂和支座转动。
13.如权利要求12所述的去耦器组件，其中所述扭转弹簧沿轴向压紧在所述毂和所述支座之间。
14.如权利要求13所述的去耦器组件，其中所述毂包括一个形成于其内的螺旋形第一槽，用于限定一个终止于一抵靠壁的倾斜的第一定位面。
15.如权利要求14所述的去耦器组件，其中所述支座包括一个形成于其内的螺旋形第二槽，用于限定一个终止于一抵靠壁的倾斜的第二定位面。
16.如权利要求15所述的去耦器组件，其中所述扭转弹簧在一个保持于所述螺旋形第一槽内的毂端和一个保持于所述螺旋形第二槽内的相对的支座端之间沿轴向延伸。
17.如权利要求16所述的去耦器组件，其中所述扭转弹簧包括一个毂末端和一个支座末端，其中该毂末端扭转地接合所述毂的抵靠壁，而该支座末端扭转地接合所述支座的抵靠壁，用于在所述支座和毂之间传递扭矩。
18.如权利要求17所述的去耦器组件，还包括一个离合器元件，该离合器元件设置在所述毂和所述带轮之间，用于选择地将扭矩从所述带轮传递到所述毂，并使得所述毂可以相对于所述带轮超程运行。
19.如权利要求18所述的去耦器组件，其中所述离合器元件包括多个与所述带轮摩擦接合的螺旋线圈以及一个耦合到所述支座的端部，所述离合器元件可扩张抵靠在所述带轮上，从而选择性地将所述毂和所述带轮耦合在一起。
20.如权利要求19所述的去耦器组件，其中所述带轮包括一个在第一和第二端之间延伸的内离合面，该内离合面用于摩擦接合所述离合器元件的线圈，用于选择性在所述毂和所述带轮之间传递扭矩。
21.如权利要求20所述的去耦器组件，其中所述支座包括一个钩形的第一槽，用于容纳和保持所述离合器元件的所述端部。
22.如权利要求21所述的去耦器组件，还包括一个轴承组件，该轴承组件压紧在所述毂和所述带轮的内表面之间，用于可转动地将所述毂和所述带轮耦合在一起。
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