CN216158235U - 一种具有过载保护的解耦皮带轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具有过载保护功能的曲轴解耦皮带轮，用于在带轮和传动轴之间传递转矩，包括：芯轴，该芯轴左端有向径向外的凸台和凹槽；带轮，该带轮左端有向径向内的凹槽和凸台，与该芯轴的凸台与该带轮的凹槽对应在一起形成一定角度的旋转空间；两个球轴承，该轴承左右支撑芯轴与带轮；第一涡卷弹簧，该第一涡卷弹簧位于该芯轴与带轮所形成的容纳空间内，该第一涡卷弹簧的第一端与该芯轴相结合，该第一涡卷弹簧的第二端与该带轮相结合；内侧垫，该内侧垫的内凸台与芯轴的凹槽相结合；外侧垫，该外侧垫的外凸台与带轮的凹槽相结合；弹性垫，该弹性垫位于涡卷弹簧之间；档圈，该档圈在右轴承与端盖之间；端盖，该端盖与右轴承和带轮内壁相结合。

Description

一种具有过载保护的解耦皮带轮

技术领域

本实用新型涉及一种交通工具的零部件，特别涉及一种内燃机前端轮系的曲轴解耦皮带轮及总成。

背景技术

发动机曲轴在运行的过程中，由于各缸间隔一定转角轮流做功这一特定的工作状况导致了发动机曲轴在运行时存在扭矩和转速波动的现象，这会导致和发动机前端轮系存在转速不稳定的现象，致使皮带的打滑，皮带抖动和张紧器摆幅过大，以及皮带驱动附件转速不稳定，从而造成NVH(振动、噪音和不平稳性)和轮系各部件早期失效等现象。

现有技术中所采用的曲轴解耦皮带轮如图1所示，该曲轴解耦皮带轮主要包括芯轴 1、带轮2、橡胶圈3和信号盘4。曲轴旋转过程中，橡胶圈把扭矩传递给皮带轮并吸收一部分转速波动的能量。但橡胶本身在不同温度和激振频率的情况下，其性能不稳定并容易产生老化，从而减小曲轴皮带轮的寿命。在过载时会产生打滑，长期使用时橡胶皮带轮失效。

发明人在201911358550.X中，涡卷弹簧式的曲轴解耦皮带轮能够起到缓冲隔振、解耦阻尼的效果，降低了前端轮系的NVH，解决了前端轮系各部件的可靠性问题。但在极限超负荷的情况，涡卷弹簧万一失效的情况下，曲轴解耦皮带轮会失效。

有鉴于此，现有技术中急需要一种新的具有过载保护功能的曲轴解耦皮带轮，能克服现有技术中所存在的一个或多个缺点。即使在涡卷弹簧失效的情况下，曲轴皮带轮仍然能够传递扭矩，保证发动机前端轮系能够工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有过载保护功能的曲轴解耦皮带轮，克服现有的曲轴解耦皮带轮的一些缺点，在任何情况下都能保证前端轮系的可靠性。为了实现上述实用新型目的，本实用新型公开一种具有过载保护功能的曲轴解耦皮带轮，用于在带轮和传动轴之间传递转矩，包括：芯轴，该芯轴左端有向径向外的凸台和凹槽；带轮，该带轮左端有向径向内的凹槽和凸台，与该芯轴的凸台与该带轮的凹槽对应在一起形成一定角度的旋转空间；两个球轴承，该轴承左右支撑芯轴与带轮；第一涡卷弹簧，该第一涡卷弹簧位于该芯轴与带轮所形成的容纳空间内，该第一涡卷弹簧的第一端与该芯轴相结合，该第一涡卷弹簧的第二端与该带轮相结合；内侧垫，该内侧垫的内凸台与芯轴的凹槽相结合；外侧垫，该外侧垫的外凸台与带轮的凹槽相结合；弹性垫，该弹性垫位于涡卷弹簧之间；挡圈，该挡圈在右轴承与端盖之间；端盖，该端盖与右轴承和带轮内壁相结合。

更进一步地，还包括芯轴左端有向径向外的至少一个凸台和凹槽。

更进一步地，还包括带轮左端有向径向内的至少一个凹槽和凸台，该带轮的凹槽与该芯轴的凸台对应在一起形成一定角度的旋转空间。

更进一步地，两个所述球轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承结合于所述芯轴与所述带轮之间，所述第二轴承结合于所述芯轴与所述端盖之间。

更进一步地，还包括第一弹性垫，所述第一弹性垫位于所述第一涡卷弹簧的弹簧圈之间，和/或位于所述第一涡卷弹簧与所述带轮之间，和/或位于所述第一涡卷弹簧与所述芯轴之间。

更进一步地，还包括第二涡卷弹簧，所述第二涡卷弹簧位于所述芯轴与带轮所形成的容纳空间内，所述第二涡卷弹簧的第一端与所述芯轴相结合，所述第二涡卷弹簧的第二端位于所述第一端的外侧并与所述带轮相结合，所述第一涡卷弹簧与第二涡卷弹簧的盘绕方向相同或相反，所述第一涡卷弹簧与第二涡卷弹簧的两边和中间都有垫片。

更进一步地，第一和第二涡卷弹簧的内挂脚芯轴的凹槽连接，第一和第二涡卷弹簧的外挂脚带轮的凹槽连接，并由内侧垫和外侧垫对涡卷弹簧实现径向限位。

更进一步地，第一和第二涡卷弹簧的弹簧圈之间有至少一段的弹性垫，所述弹性垫还向内延伸到芯轴外表面，向外延伸到带轮的内表面。

更进一步地，还包括垫圈，所述垫圈位于右轴承和端盖之间，用于保护轴承密封圈。

更进一步地，还包括端盖，所述端盖内壁与所述右轴承外壁结合且位于所述芯轴与所述带轮之间，并与所述芯轴、带轮形成相对封闭的容纳空间。

与现有技术相比较，本实用新型所提供的具有过载保护功能的曲轴解耦皮带轮可以避免车辆启停时摆动过大，避免增加NVH，并且在超负荷工作状态下甚至在涡卷弹簧失效的情况下也能使前端轮系正常传递扭矩，保证前端轮系及发动机的可靠性。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本实用新型，而不对本实用新型的范围构成任何限定。其中：

图1为现有技术中曲轴皮带轮之一的结构示意图；

图2为本实用新型较佳实施的曲轴皮带轮的剖视图；

图3为本实用新型较佳实施的曲轴皮带轮的爆炸图

图4为本实用新型所提供的带轮剖视图；

图5为本实用新型所提供的芯轴剖视图；

图6为本实用新型所提供的过载保护图；

图7为本实用新型所提供曲轴皮带轮的刚度曲线和过载保护示意图。

图中：1—带轮；2—芯轴；3—端盖；4—右轴承；5—垫片；6—弹性垫；7—中间垫；8—内侧垫；9—外侧垫；10—左轴承；11—挡圈；12—涡卷弹簧；101—带轮保护凸台；102 —带轮保护凹槽；201—芯轴保护凸台；202—芯轴保护凹槽。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”“上”“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本实用新型中所述的术语“外部”、“外侧”通常是指远离传动轴轴线的位置，“内部”、“内侧”通常是指靠近传动轴轴线的位置。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

本实用新型的目的在于提供一种具有过载保护功能的曲轴解耦皮带轮，解决现有的曲轴解耦皮带轮可靠性不高和/或极限负荷下失效的问题。

图2为本实用新型较佳实施例一的曲轴解耦皮带轮的剖视图。如图2所示，该曲轴解耦皮带轮，用于在带轮1和芯轴2之间传递转矩，包括：芯轴2，该芯轴2刚性固定在曲轴上；带轮1，该带轮1驱动发动机前端轮系的附件(发电机、压缩机、水泵、风扇等)；第一和第二涡卷弹簧12，该第一和第二涡卷弹簧12位于该芯轴2与带轮1所形成的容纳空间内，该第一和第二涡卷弹簧12的第一端与该芯轴2相结合，该第一和第二涡卷弹簧12的第二端位于该第一端的外侧并与该带轮1相结合；内侧垫8，该内侧垫8 的内凸台与芯轴的凹槽相结合；外侧垫9，该外侧垫9的外凸台与带轮的凹槽相结合，该内侧垫8和外侧垫9对涡卷弹簧12实现径向限位；弹性垫6，该弹性垫6位于涡卷弹簧12之间，吸收传递扭矩波动的变形能；挡圈11，该挡圈11在右轴承与端盖之间；端盖3，该端盖3与右轴承4和带轮1内壁相结合。涡卷弹簧，俗称发条弹簧，是用通常是钢带绕制而成，在使用过程中，其一端固定，另一端作用扭矩后，材料产生弯曲弹性变形，并对弹性垫产生挤压变形。当作用力消失后，弹簧积蓄的弹性势能和弹性垫的变形能释放使之回复到原始状态。在此压缩和释放过程中，垫片5和中间垫7与弹性垫6产生摩擦，形成阻尼。当芯轴2随曲轴旋转发生波动时，涡卷弹簧12和弹性垫6通过形变储能，再将吸收能量释放传递至带轮1，达到了减振的目的。其扭矩传递路径如图3所示。

如图4所示，带轮1左侧内壁上周向布置至少一个凸台101和凹槽102。

如图5所示，芯轴2左侧外壁上周向布置至少一个凸台201和凹槽202。

如图6所示，带轮1的凸台101与芯轴2的凸台在周向交错布置，形成过载保护角度。

在一种实施例中，如图7所示，曲轴解耦皮带轮的扭矩-角度曲线，过载保护扭矩和过载保护角度在扭矩-角度曲线的位置。过载保护扭矩的大小取决于前端轮系附件最大负载扭矩的大小，一般来讲，过载保护扭矩略大于前端轮系的最大负载扭矩。一旦过载保护扭矩确定，就可以在曲轴解耦皮带轮的扭矩-角度曲线上确定过载保护角度。

与现有技术相比较，本实用新型所提供的曲轴解耦皮带轮可以避免车辆启停时或冲击时摆动过大，降低NVH，并且在超负荷工作状态下甚至在涡旋弹簧失效时也能传递扭矩，保证发动机前端轮系的可靠性。与此同时，该技术方案工艺简单，用于车辆的前端轮系时能够减小皮带张力，降低皮带摩擦损耗功，同时使前段轮系各部件的转速波动幅度减小，降低了转动动能损坏，能节油降耗。本实用新型提供的减振器可以减少曲轴/传动轴的振动频率和振幅。同时应用了该曲轴解耦皮带轮和减振器的皮带轮总成，既可以减少来自于曲轴/传动轴的和振幅，又可以降低对前段轮系的影响，最大限度减少了NVH。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有过载保护的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，包括：芯轴，该芯轴左端有向径向外的凸台和凹槽；带轮，该带轮左端有向径向内的凹槽和凸台，与该芯轴的凸台与该带轮的凹槽对应在一起形成一定角度的旋转空间；两个球轴承，该轴承左右支撑芯轴与带轮；第一涡卷弹簧，该第一涡卷弹簧位于该芯轴与带轮所形成的容纳空间内，该第一涡卷弹簧的第一端与该芯轴相结合，该第一涡卷弹簧的第二端与该带轮相结合；内侧垫，该内侧垫的内凸台与芯轴的凹槽相结合；外侧垫，该外侧垫的外凸台与带轮的凹槽相结合；弹性垫，该弹性垫位于涡卷弹簧之间；挡圈，该挡圈在右轴承与端盖之间；端盖，该端盖与右轴承和带轮内壁相结合。

2.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，还包括芯轴左端有向径向外的至少一个凸台和凹槽。

3.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，还包括带轮左端有向径向内的至少一个凹槽和凸台，该带轮的凹槽与该芯轴的凸台对应在一起形成一定角度的旋转空间。

4.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，两个所述球轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承结合于所述芯轴与所述带轮之间，所述第二轴承结合于所述芯轴与所述端盖之间。

5.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，还包括第一弹性垫，所述第一弹性垫位于所述第一涡卷弹簧的弹簧圈之间，和/或位于所述第一涡卷弹簧与所述带轮之间，和/或位于所述第一涡卷弹簧与所述芯轴之间。

6.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，还包括第二涡卷弹簧，所述第二涡卷弹簧位于所述芯轴与带轮所形成的容纳空间内，所述第二涡卷弹簧的第一端与所述芯轴相结合，所述第二涡卷弹簧的第二端位于所述第一端的外侧并与所述带轮相结合，所述第一涡卷弹簧与第二涡卷弹簧的盘绕方向相同或相反，所述第一涡卷弹簧与第二涡卷弹簧的两边和中间都有垫片。

7.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，第一和第二涡卷弹簧的内挂脚芯轴的凹槽连接，第一和第二涡卷弹簧的外挂脚带轮的凹槽连接，并由内侧垫和外侧垫对涡卷弹簧实现径向限位。

8.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，第一和第二涡卷弹簧的弹簧圈之间有至少一段的弹性垫，所述弹性垫还向内延伸到芯轴外表面，向外延伸到带轮的内表面。

9.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，还包括垫圈，所述垫圈位于右轴承和端盖之间，用于保护轴承密封圈。

10.如权利要求1所述的曲轴解耦皮带轮，其特征在于，还包括端盖，所述端盖内壁与所述右轴承外壁结合且位于所述芯轴与所述带轮之间，并与所述芯轴、带轮形成相对封闭的容纳空间。

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