TW201305467A - 用於皮帶或鏈條驅動器的可解耦滑輪（一） - Google Patents

Abstract

一種滑輪，包含一轉轂，一冠狀輪設計成可與一無端的可撓元件共同操作，一帶彈簧用以選擇地呈旋轉耦接該轉轂和該冠狀輪，一制動表面，及一被控制元件至少藉由該帶彈簧扭轉地連接於該轉轂，並可在一第一位置與一第二位置之間活動，在第一位置時該轉轂和該冠狀輪係藉該帶彈簧呈旋轉固定，在第二位置時該制動表面會接觸該被控制元件並決定該帶彈簧本身之一第一端部與一第二端部間之一相對旋轉，用以當該轉轂旋轉時相對於該轉轂旋轉地解耦該冠狀輪。該滑輪更包含一消解器設在該被控制元件與該轉轂之間，並構製成當該轉轂與該被控制元件之間的扭力達到一比作用於該制動表面與在該第二位置的被控制元件之間的制動扭力更低的預設值時，可以相對於該被控制元件旋轉地解耦至少該轉轂。

Description

用於皮帶或鏈條驅動器的可解耦滑輪(一) 發明領域

本發明係有關一種可解耦的滑輪，特別是用於一馬達車輛之內燃引擎的皮帶驅動器者。

發明背景

一可解耦的滑輪包含一冠狀輪設計成可與一皮帶驅動器，例如一附機驅動器的皮帶共同操作；一轉轂設計成可被連接於一附機的輸入軸，及一聯結器用以將該轉轂選擇性地連接於該冠狀輪。當該聯結器關閉時，該滑輪和該轉轂會呈旋轉連接，且扭力會傳送於該皮帶與該輸入軸之間。當該聯結器放開時，該皮帶與該輸入軸之間沒有扭力的傳送。

該聯結器係藉由一致動器來操作，例如一電磁致動器，並藉由該內燃引擎的電子控制單元來控制。

該驅動器的操作可能會發生某些狀況，其中該皮帶具有一速度係與耦接於該冠狀輪的轉轂同樣高。若該聯結器在此等狀況下放開，則該高慣性負載會使該聯結器以一異常方式受到應力，而會造成損壞及/或故障，其會減少該滑輪的使用壽命。

發明概要

本發明的目的係為提供一種可解耦的滑輪，其將可免 於上述的缺點。

本發明的目的係可藉一依據申請專利範圍第1項之可解耦的滑輪來達成。

圖式簡單說明

本發明現將被參照所附圖式來說明，該等圖式示出其之一非限制性實施例，且其中：第1圖為一依據本發明之一第一實施例的可解耦滑輪之一縱向截面圖；及第2圖為一依據本發明之另一實施例的可解耦滑輪之一縱向截面圖。

較佳實施例之詳細說明

在該等圖式中，被以1標示為一整體者是一可解耦滑輪，包含一轉轂2設計成可被連接於一軸3，其會控制一用於馬達車輛及/或重型車輛的內燃引擎之一冷却迴路的水泵之葉輪4。

該滑輪1更包含一冠狀輪5設計成可被連接於一無端的可撓元件，較好為一多V形皮帶；一軸承6用以徑向地支撐至少該冠狀輪5，及一聯結器7用以控制該轉轂2與該冠狀輪5之間的扭轉耦接。

詳言之，該聯結器7包含一致動器8，及一帶彈簧9具有一端部10連接於該轉轂2，並有一端部11呈角度地連接於該致動器8而可追隨後者的角位移。該致動器8係可在一第一位置與一第二位置之間活動，在第一位置時該帶彈簧9會藉 該轉轂2和冠狀輪5之間的摩擦扭力傳動，而在第二位置時該冠狀輪5會相對於該轉轂2旋轉，且該葉輪4不會由該無端的可撓元件接受扭力。

該滑輪1更包含一軸襯12被該帶彈簧9的部份繞匝所包圍，且相對於該冠狀輪5係呈旋轉固定，及一元件固定於該轉轂2並包含一管狀壁13其會包圍該帶彈簧9的至少一縱長部份。

該致動器8會移動該帶彈簧9的端部11，而使後者會相對於該軸襯12固定，俾能藉摩擦將該運動傳送至該轉轂2；或相對於一元件固定，該元件係相對於該內燃引擎之一殼體固定。

更詳言之，當該致動器8在該第一位置時，該帶彈簧9會藉摩擦接觸該轉轂2之一外筒狀表面，並同時接觸該軸襯12之一外筒狀表面。該帶彈簧9的繞匝之捲繞方向係被設成，當該葉輪4由於一阻抗扭力而趨於減慢時，則該彈簧施於該轉轂2和該軸襯12上的壓力會增加。應要指出該葉輪4會恆以一相同方向旋轉，俾能在該內燃引擎中造成一冷却液體流。

較好是，該轉轂2和該軸襯12具有相同直徑且係同軸。

當該致動器8切換至第二位置時，藉由該葉輪的慣性，及該帶彈簧9的繞匝伸展開，該端部11會相對於該內燃引擎的殼體固定。緣是，其直徑會增加，而使該軸襯12能相對於該端部11轉動。詳言之，該帶彈簧9的繞匝之直徑會增加，直到該等繞匝接觸該管狀部13之一內表面14，並被定 位在離該軸襯12一距離處。該轉轂2、該軸襯12、及該內筒狀表面14之間的環形間隙係被定寸為，根據該帶彈簧9的截面，該葉輪4在被該內筒狀表面14上之彈簧繞匝的作用阻擋之前能夠進行一預設數目的迴轉。

該致動器8包含一活動元件15用以將該帶彈簧9的端部11耦接於該冠狀輪5，或一相對於該引擎的殼體固定的元件。該活動元件15包含一摩擦部16，其在當該致動器8分別在該第一位置或第二位置時，則會接觸或者被定位在離一相對於該冠狀輪5固定的表面17有一距離處。較好是，當該致動器8在第二位置時，該摩擦部16會被制動。例如，當該致動器8在第二位置時，該制動係由於該摩擦部16與固定於該內燃引擎之殼體的元件接觸所致。

該活動元件15更包含一銜接部18連接於該端部11，及一扭轉接頭19用以當該致動器8在第二位置時呈旋轉地解耦該摩擦部16與該銜接部18，並至少部份地消解該葉輪4的慣性作用。

詳言之，該扭轉接頭19能藉乾摩擦或者內摩擦，即藉一材料之變形的滯後現象來消解該葉輪4的慣性作用。較好是，該摩擦部16係干涉地裝在該扭轉接頭19上，而一旦由該扭轉接頭19與該摩擦部16及/或該銜接部18之間的靜摩擦係數所界定的極限扭力被克服時，則該摩擦部16和該銜接部18會彼此相對轉動。

較好是，該滑輪1包含一裝置20用以當該致動器8在第二位置時保持該帶彈簧9的繞匝與該軸襯12分開。詳言之， 該裝置20會反抗該轉轂2的旋轉，並執行一制動的功能。

該制動器20包含一彈簧21及一摩擦元件22被該彈簧21載壓用以施加一負載扭力於該轉轂2上。該制動器20係藉該彈簧21的軸向載壓及該摩擦元件22的摩擦係數所構成，而可當該致動器8在第二位置且該摩擦部16係相對於該內燃引擎的殼體固定時，反抗該帶彈簧9施加於該轉轂2上的彈性扭力。

較好是，該管狀部13係剛性地連接於一凸緣23，其具有一內徑固定於該轉轂2，及一面24藉由該彈簧21載壓俾使該摩擦部16保持對抵該表面17。以此方式，該致動器8會穩定地保持在該第一位置，且必須施一作用而來克服該彈簧21的載壓才能切換至該第二位置。

當該致動器8被切換至該第二位置時，在該轉轂2與該活動元件15之間的彈簧21之作用係大於該帶彈簧9的繞匝之展開所產生的扭力。且，以此方式，該帶彈簧9會徑向地定位在離該軸襯12一距離處。

較好是，該活動元件15與該轉轂2之間的摩擦扭力係低於該摩擦部16和銜接部18之間的扭力。以此方式，當該致動器8在第二位置，且該摩擦部16係被摩擦力制動，且特別是止動對抵該固定於內燃引擎之殼體的元件時，初始該銜接元件18亦會被阻擋。因此另一制動器20會反抗由該葉輪4上的慣性負載所產生之該二端部10和11的相對旋轉。只有在該帶彈簧9的繞匝相對該筒狀表面14完全地展開之後，該制動器20才會克服該二端部10和11之間的回復彈性扭力， 並保持該等繞匝與該軸襯12徑向地分開。在該葉輪4有殘留慣性負載的情況下，例如在高旋轉速度時，則該扭轉接頭19會滑動，而來呈摩擦地消解該慣性負載，且該管狀部13會與該轉轂2、該制動器20、及該帶彈簧9剛性地旋轉，直到該葉輪4的慣性作用被完全消解。

較有利的是，該摩擦元件22係以一針對旋轉呈剛性的的方式，並以一對該轉轂2可軸向活動的方式，例如藉一溝槽聯結器來與該管狀壁13連接。以此方式，該彈簧21、該摩擦元件22，和該凸緣23會在旋轉時剛性地連接。

依據本發明之一較佳實施例，該致動器8係為一沿該A軸的直線致動性，且該摩擦部16與該銜接部18皆可沿一平行於該A軸的方向活動。又，該銜接元件18會包圍該管狀部13，並能在該轉轂2的至少一部份與該軸襯12的一部份之間縱向地延伸。該銜接元件18能藉一承面24連接於該端部11，在該處該端部11之一凸齒25會被以形狀配合來套納。

該軸襯12較好係藉一凸緣26連接於該冠狀輪5，該凸緣會將該致動器8封閉在一至少由該軸襯12和該軸承6共同來界限的隔間內。

該表面17較好係由一例如藉膠劑剛性地連接於該凸緣26上的環來界定。

較有利的是，該致動器8為電磁式的，並包含一線圈27設在該摩擦部16和該軸承6之間。該線圈27包圍至少該制動器27及該轉轂2之一軸向部份，且係電磁地耦接於該摩擦部16，其係由一鐵磁材料製成，而因此會界定一被該線圈27 控制的元件。

較好是，該軸承6係裝在一管狀體28上，其係剛性地連接於該內燃引擎，例如藉由一螺紋式連接。特別是，該管狀體28會形成用以界定該葉輪4之一旋轉軸線A的定心元件。該線圈27係裝在該管狀體28上，並會當該致動器8在第二位置時形成接觸該摩擦部16的固定元件。

較好是，該線圈27的繞匝係共同成型於一聚合物樹脂中，其更會界定一制動表面29，而當該致動器8在第二位置時會直接地接觸該摩擦部16。

較有利的是，該凸緣23會由該管狀部13徑向地伸離，且係與後者一起由一單件製成。

該可解耦的滑輪1所提供的優點係如下所述。

當該致動器8切換至該第二位置時，該扭轉接頭19會消解該葉輪4的慣性作用。以此方式，當該滑輪係在高轉速，即高於3000r.p.m而被解耦時，則該凸齒25與該承面24之間的連接會較低負載。

此外，當該制動器20亦存在時，例如，當該帶彈簧9係以徑向干涉裝在該軸襯12上時，則後者會反抗且特別是克服該二端部10和11間之相對旋轉所決定的彈性反作用。當該帶彈簧9成為封圍該轉轂2和軸襯12時，該制動作用係低於該摩擦部16與該表面17間之接觸所產生的扭力。

當，取代地，該致動器8是在第二位置時，該制動器20會保持該帶彈簧9的繞匝穩定地定位在離該軸襯12一距離處，此情況被達成要歸功於該葉輪4的慣性負載。任何摩擦 會因此而減少，且其使用壽命會增加。

此外，該制動器20會有助於消解該葉輪4的慣性負載，因該轉轂2與該銜接部18之間有一相對旋轉，而使該帶彈簧9的全部繞匝皆會觸抵該管狀部13。針對甚至更高的慣性負載，唯獨地該扭轉接頭19會發生作用。

該滑輪1的構造在其軸向和徑向皆係更特別地精小。

最後，顯然修正或變化可被作成於所述並示出的可解耦滑輪，而不超出所附申請專利範圍所界定的保護範圍。

特別是，該帶彈簧9的端部10能被固定於該轉轂2，乃可藉徑向干涉或者藉一類似於該凸齒25之凸齒的形狀配合。

此外，一扭轉消解接頭，其具有如同接頭19的功能，能被安裝在與所示者不同的位置，例如，可想得知一解耦具有該端部10與該轉轂2之間的消解作用。

該後者實施例之一例係被示於第2圖中，其中相同於先前所示的標號會被用來標示功能相同於前述者的元件。

詳言之，該轉轂2係剛性地固定於該軸3並徑向地支撐該軸承6。該轉轂2包含一部份2a被該軸承6包圍，一凸緣26由該部份2a伸出並定位在該軸承6與該管狀體28之間，及一摩擦部2c剛性地連接於該凸緣2b。

該致動器8的活動元件15包含一中空體8a徑向地框納至少該帶彈簧9和該摩擦部2c，一鐵磁元件2b面對該線圈27並剛性地連接於該中空體8a，且該摩擦元件16會與該滑輪5選擇地共同操作。較好是，該活動元件15會界定一剛性體， 其較好係可在前述的第一和第二位置之間沿一軸向活動。

該帶彈簧9的端部10係耦接於該摩擦元件2c，而能在一旋轉方向自由地轉動，並會因在相反的旋轉方向之一直徑的變化而藉摩擦耦接，故可界定一自由輪。

該端部11係呈角度地連接於一徑向地定心於該轉轂2上並包圍著該軸承6的插嵌物30。特別是，該轉轂2包含一對抵表面31用以軸向地限止該插嵌物30。該對抵表面31較好係以徑向餘隙包圍該插嵌物30的一部份，使其能相對於該對抵表面31轉動。在第2圖的實施例中，該帶彈簧9和該軸襯12會包圍該軸承6，且該軸襯12具有實質上如同該摩擦部2c的外徑，而能藉與該帶彈簧9摩擦來耦接。

該彈簧21係框納於該中空體8a內，並被置設於該插嵌物30與該致動器8之間來使後者對抵該滑輪5。此外，該活動元件15係以一角度固定且軸向可動的方式連接於該轉轂2，較好是藉由一設在該中空體8a與該插嵌物30之間的溝槽式聯結器。該溝槽式聯結器係軸向地設在該彈簧21與該滑輪5之間，並包圍該軸承6。

當該致動器8在第一位置時，該插嵌物30會藉由該溝槽式聯結器旋轉地驅動該帶彈簧9，此會調變其直徑，具言之，此會窄縮其直徑，而藉該摩擦部2c上的摩擦來剛性地耦接。故該葉輪4會被驅動旋轉。

當該致動器8對抗該彈簧21的作用切換至第二位置時，該鐵磁元件8b會被該線圈27的制動表面29剎制，且該對抵表面31會由於該葉輪4的慣性而傾向於呈角度地越過 該插嵌物30。在此瞬間，該端部11會被作用於該致動器8與該線圈27之間的摩擦扭力減慢下來直到其停止，並有另一摩擦扭力會由於與該葉輪4一起滑動而作用在該端部10。

於所述的瞬間，該二端部10和11會被一扭力負載，該扭力會減降直到其穩定在一固定值，此時該插嵌物30不會再相對於該對抵表面31旋轉，且其足以在該二端部10、11之間產生一相對的角運動來供該帶彈簧9與該軸襯12解耦，使得該滑輪5能夠加速或減速而不會驅動該葉輪4。

詳言之，當該葉輪4被該彈簧21的作用止動時，該轉轂2的角位置和該徑向干涉係會施加一扭轉扭力於該螺旋彈簧上，故其會因此而變形並由該軸襯12釋脫。在此情況下，該帶彈簧9可能會或不會接觸該軸襯12。無論如何，該帶彈簧9的徑向壓力會因該彈簧21在該插嵌物30上的作用而減少。

在切換至該第二位置與被該葉輪4的摩擦制止之間的瞬間所消解的能量之量係取決於該端部10和該摩擦部2c之間的最初干涉套合，以及該彈簧21和該插嵌物30與對抵表面31之間的接觸表面等之機械特性。在任何情況下，該轉轂2與該致動器8之間的滑動扭力係低於該制動表面29與在第二位置的致動器8之間的摩擦扭力。

此外，在該致動器8已被切換至第二位置之後，該彈簧21對該插嵌物30的作用會剎止該葉輪4和該轉轂2。因此，該插嵌物30會執行該致動器8與轉轂2間之消解器的功能，及該端部11與轉轂2之間的制動功能。其原因係在第2圖的 實施例中，該端部11是以一角度固定的方式連接於該致動器8。

又，該滑輪1能被調變成當該致動器8在第一位置時，該帶彈簧9在一對由分別相對於該滑輪5和該轉轂2固定的元件所界定的內筒狀表面內作一徑向膨脹之後，將會使該滑輪5耦接於該轉轂2。

1‧‧‧可解耦滑輪

2‧‧‧轉轂

2a‧‧‧轉轂部份

2b，23，26‧‧‧凸緣

2c，16‧‧‧摩擦部

3‧‧‧軸

4‧‧‧葉輪

5‧‧‧冠狀輪

6‧‧‧軸承

7‧‧‧聯結器

8‧‧‧致動器

8a‧‧‧中空體

8b‧‧‧鐵磁元件

9‧‧‧帶彈簧

10，11‧‧‧端部

12‧‧‧軸襯

13‧‧‧管狀壁

14‧‧‧內表面

15‧‧‧活動元件

17‧‧‧固定表面

18‧‧‧銜接部

19‧‧‧扭轉接頭

20‧‧‧制動裝置

21‧‧‧彈簧

22‧‧‧摩擦元件

24‧‧‧面

25‧‧‧凸齒

27‧‧‧線圈

28‧‧‧管狀體

29‧‧‧制動表面

30‧‧‧插嵌物

31‧‧‧對抵表面

第1圖為一依據本發明之一第一實施例的可解耦滑輪之一縱向截面圖；及第2圖為一依據本發明之另一實施例的可解耦滑輪之一縱向截面圖。

1‧‧‧可解耦滑輪

2‧‧‧轉轂

3‧‧‧軸

4‧‧‧葉輪

5‧‧‧冠狀輪

6‧‧‧軸承

7‧‧‧聯結器

8‧‧‧致動器

9‧‧‧帶彈簧

10，11‧‧‧端部

12‧‧‧軸襯

13‧‧‧管狀壁

14‧‧‧內表面

15‧‧‧活動元件

16‧‧‧摩擦部

17‧‧‧固定表面

18‧‧‧銜接部

19‧‧‧扭轉接頭

20‧‧‧制動裝置

21‧‧‧彈簧

22‧‧‧摩擦元件

23，26‧‧‧凸緣

24‧‧‧面

25‧‧‧凸齒

27‧‧‧線圈

28‧‧‧管狀體

29‧‧‧制動表面

Claims (15)

1. 一種滑輪，包含一轉轂，一冠狀輪設計成可與一無端的可撓元件共同操作，一帶彈簧用以選擇地呈旋轉耦接該轉轂和該冠狀輪，一固定的制動表面，及一被控制的活動元件至少藉該帶彈簧扭轉地連接於該轉轂，並可在一第一位置與一第二位置之間移動，在該第一位置時該轉轂和該冠狀輪係藉該帶彈簧呈旋轉固定，在該第二位置時該制動表面會接觸該被控制的元件，並決定該帶彈簧之一第一端部與一第二端部間之一相對旋轉，用以當該轉轂旋轉時相對於該轉轂旋轉地解耦該冠狀輪；該滑輪係特徵在於：其包含一摩擦消解器設在該被控制元件和該轉轂之間，並構製成當該轉轂與該被控制元件之間的扭力達到一比作用於該制動表面與該被控制元件之間的制動扭力更低的預設值，且該被控制元件在該第二位置時，可以旋轉地解耦至少該轉轂與該被控制元件。
2. 依據申請專利範圍第1項之滑輪，特徵在於：該第一端部係相對於該轉轂固定，且該第二端部係連接於一可藉該被控制元件活動的銜接部，其中該消解器係設在該受控制元件和該銜接部之間。
3. 依據申請專利範圍第2項之滑輪，特徵在於：該消解器元件包含一環其係藉干涉裝在該銜接部與該摩擦部間之一處上。
4. 依據申請專利範圍第2或3項之任一項的滑輪，特徵在於：該帶彈簧係被一相對於該轉轂固定的管狀元件包 圍，且該銜接部包圍該管狀元件。
5. 依據申請專利範圍第1項之滑輪，特徵在於：該第一端部係連接於該轉轂而可藉摩擦界定一解耦。
6. 依據申請專利範圍第5項之滑輪，特徵在於：該帶彈簧會界定一自由論。
7. 依據以上申請專利範圍之任一項的滑輪，特徵在於：其包含一制動器設在該轉轂與該第二端部之間，並構製成當該被控制元件在該第二位置時，可反抗該轉轂與該第二端部間的相對旋轉。
8. 依據申請專利範圍第7項之滑輪，特徵在於：該制動器會施加一阻抗扭力低於一由該轉轂與該被控制元件之間的消解器所施加者。
9. 依據申請專利範圍第7項之滑輪，特徵在於：該制動器和該摩擦消解器係由單一的插嵌物所界定。
10. 依據申請專利範圍第7至9項之任一項的滑輪，特徵在於：該制動器包含一彈簧用以在該轉轂與該第二端部之間產生一摩擦扭力，並同時使該被控制的活動元件穩定地保持在該第一位置。
11. 依據申請專利範圍第10項之滑輪，特徵在於：該制動器包含一環以一對旋轉呈剛性方式且以一軸向可動方式耦接於該轉轂，並藉該彈簧壓抵該銜接部。
12. 依據申請專利範圍第10項之滑輪，特徵在於：該制動器係以一對角度呈剛性且軸向可動方式連接於該被控制元件，且該彈簧係設在該被控制元件與該制動器之間。
13. 依據申請專利範圍第7至12項之任一項的滑輪，特徵在於：該制動器係徑向地定心於該轉轂上。
14. 依據以上申請專利範圍之任一項的滑輪，特徵在於：其包含一軸襯相對於該冠狀輪固定，並被該帶彈簧的所述第二端部包圍。
15. 依據以上申請專利範圍之任一項的滑輪，特徵在於：其包含一電磁線圈會至少部份地包圍該帶彈簧，且係電磁地耦接於該被控制元件。