具有扭矩限制器的隔离断开器的制造方法
【专利摘要】一种隔离断开器包括：带轮(5)；该带轮与轴(1)进行轴颈连接；扭转弹簧(6)，该扭转弹簧的一端(61)与带轮(5)接合，该扭转弹簧(6)可沿展开方向负载；单向离合器载体(8)；单向离合器(14)，该单向离合器布置在轴(1)和单向离合器载体(8)之间；缠绕弹簧(7)，该缠绕弹簧可与单向离合器载体(8)的内表面(81)接合，该缠绕弹簧(7)与扭转弹簧(6)连接；以及该缠绕弹簧可沿展开方向负载，以使得缠绕弹簧(7)能够通过摩擦而沿驱动方向与内表面(81)可锁定地接合。
【专利说明】具有扭矩限制器的隔离断开器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种隔离断开器，该隔离断开器有缠绕弹簧，该缠绕弹簧可与单向离合器载体的内表面接合，该缠绕弹簧与扭转弹簧联接，且该缠绕弹簧可沿展开方向负载，缠绕弹簧能够通过摩擦沿驱动方向与该内表面可锁定地接合。
【背景技术】
[0002]由于燃料经济性更佳的优点，用于乘用车用途的柴油发动机有所增加。而且，汽油发动机正在增加压缩率以提高燃料效率。因此，由于发动机中的上述变化，柴油和汽油发动机的附件驱动系统必须克服来自曲轴的更大幅度的振动。
[0003]由于增加的曲轴振动以及较高的加速/减速率和较高的交流发电机惯性,发动机附件驱动系统经常由于皮带滑移而出现皮带喳喳声噪音。这也将降低皮带的工作寿命。
[0004]曲轴隔离器/断开器和交流发电机断开器/隔离器已被广泛用于具有大角度振动的发动机，以便过滤掉在发动机运转速度范围内的振动。不过，尽管曲轴隔离器能够在发动机运转速度范围内非常好地工作，但是它在发动机起动或停机过程中仍然有问题(由于隔离器自身的自然频率)。
[0005]本领域的代表是美国专利8047920，该美国专利8047920公开了一种断开器，该断开器有输出部件、单向离合器、弹簧和弹簧限制器。弹簧布置在单向离合器的输出部分和输出部件之间，以便相对于输出部件以预定旋转方向偏压所述输出部分。弹簧限制器能够设置成将单向离合器的输出锁定在输出部件上，以便在弹簧不会预加应力超过预定点的情况下在单向离合器和输出部件之间传递旋转动力，和/或限制输出部分和弹簧的相关端部沿预定旋转方向相对于输出部件的旋转运动。还提供了用于操作断开器的方法。
[0006]需要一种隔离断开器，该隔离断开器有缠绕弹簧，该缠绕弹簧可与单向离合器载体的内表面接合，该缠绕弹簧与扭转弹簧联接，且缠绕弹簧可沿展开方向负载，以使得缠绕弹簧能够通过摩擦而沿驱动方向与内表面可锁定地接合。本发明满足这样的需求。
【发明内容】
[0007]本发明的主要方面是一种隔离断开器，该隔离断开器有缠绕弹簧，该缠绕弹簧可与单向离合器载体的内表面接合，该缠绕弹簧与扭转弹簧联接，且缠绕弹簧可沿展开方向负载，以使得缠绕弹簧能够通过摩擦而沿驱动方向与内表面可锁定地接合。
[0008]本发明的其它方面将由下面的本发明说明书和附图来指出或变得显而易见。
[0009]本发明包括一种隔离断开器，它包括:带轮，该带轮与轴进行轴颈连接；扭转弹簧，该扭转弹簧的一端与带轮接合，该扭转弹簧可沿展开方向负载；单向离合器载体；单向离合器，该单向离合器布置在轴和单向离合器载体之间；缠绕弹簧，该缠绕弹簧可与单向离合器载体的内表面接合，该缠绕弹簧与扭转弹簧联接，且该缠绕弹簧可沿展开方向负载，以使得缠绕弹簧能够通过摩擦而沿驱动方向与内表面可锁定地接合。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]包含在说明书中并形成说明书的一部分的附图表示了本发明的优选实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0011]图1是本发明装置的剖视图。
[0012]图2是图1中的装置的分解图。
[0013]图3是图1的详细剖视图。
[0014]图4是本发明装置的可选实施例的剖视图。
[0015]图5是图4中的装置的分解图。
[0016]图6是图4的详细剖视透视图。
[0017]图7是图4的详细剖视透视图。
[0018]图8是图4的详细剖视透视图。
【具体实施方式】
[0019]本发明涉及交流发电机调整装置，特别是涉及交流发电机隔离带轮，该交流发电机隔离带轮具有用于隔离的扭转弹簧和/或用于脱开的单向离合器。为了减小弹簧和单向离合器的物理尺寸，有利的是具有超载特征，该超载特征防止超过预定量的扭矩传递给弹簧和/或单向离合器。施加在弹簧或单向离合器上的过大扭矩将引起部件故障。需要一种滑移特征，当超过特定扭矩时，该滑移特征允许两个锁定的元件脱开。
[0020]已知交流发电机的额定峰值扭矩小于当起动发动机时观察到的峰值扭矩。例如，普通的汽车交流发电机将有12Nm的额定峰值扭矩，惯性矩为0.0030kgm2，而在发动机起动时交流发电机的加速度为8400rad/s2。利用公式1，在发动机起动时，装置必须能够处理25.2Nm的扭矩，但是在所有其它工作状态中将不会看见这样高的扭矩。
[0021]公式I:T = I α
[0022]T =扭矩
[0023]I =交流发电机惯性矩
[0024]α =加速度
[0025]为了避免需要使用能够处理起动扭矩的弹簧和单向离合器，所提出的装置使用缠绕弹簧，该缠绕弹簧在峰值额定扭矩之后脱开。
[0026]图1是本发明的装置的剖视图。带轮5与驱动皮带接合以便驱动该装置。皮带(未示出)可以包括本领域中已知的任意型面，包括多肋、有齿或扁平的型面。图1中表示用于带轮的型面51是多肋皮带。
[0027]带轮5通过滚针轴承4而与轴I进行轴颈连接。滚针轴承4允许在轴I和带轮5之间相对旋转运动，同时还能够向轴I传递径向负载。径向负载将随在驱动皮带上的预负载或拉伸力而变化。轴I也用于使得所述装置与从动附件(例如交流发电机)连接。
[0028]动力从皮带流向带轮5，然后流向扭转弹簧6的一端61。扭转弹簧6是弹性部件，它减弱了振动并提供所述装置的扭转振动隔离功能。扭转弹簧6的另一端62与弹簧载体9连接。弹簧载体9与缠绕弹簧7联接。缠绕弹簧7在缠绕弹簧端部71处与弹簧载体9接合。弹簧载体9在接收部分91中接收端部71。缠绕弹簧7具有正方形或矩形截面，以便优化可用于与离合器载体8的内表面81接触的表面。缠绕弹簧7容纳于单向离合器载体的宽度(W)内。
[0029]为了传递动力，缠绕弹簧7沿展开方向负载，这使它在操作过程中沿径向膨胀。这使得缠绕弹簧与离合器载体8的内表面81摩擦接合。摩擦接合将缠绕弹簧和离合器载体锁定在一起，以便高效地传递动力。
[0030]推力垫片2与凸起17的两侧接合。凸起17从轴I沿径向伸出。推力垫片2沿轴I沿轴向定位带轮5。
[0031]图2是图1中的装置的分解图。缠绕弹簧7能够相对于离合器载体8脱开或滑移，以便防止扭转弹簧6受到过大应力，从而避免单向离合器14超载。在操作中，在带轮5已经从负载(或驱动)位置角度偏移预定角度之后，缠绕弹簧7开始与离合器载体8的内表面81脱开。选择该预定角度，使得扭转弹簧6中的扭矩不会超过可能损坏扭转弹簧6或单向离合器14的点。在该实施例中用于该装置的预定角度是58度，不过，该数字并不是限制，其能够根据特定用途来调节。
[0032]在本发明装置中，缠绕弹簧7并不接触带轮，也不接触轴。缠绕弹簧7容纳于单向离合器载体8的宽度(W)内。
[0033]图3是图1的详细剖视图。为了使得缠绕弹簧7脱开或滑移，在带轮5上的止动器501接触在缠绕弹簧7上的柄脚701，从而使得缠绕弹簧7卷拢，因此沿径向向内收缩而离开离合器载体8内表面81。在缠绕弹簧和离合器载体之间产生相对滑移之前，缠绕弹簧7离开离合器载体8的径向向内运动降低了能够通过缠绕弹簧7的摩擦接合而传递给离合器载体8的扭矩量。
[0034]离合器载体8从缠绕弹簧7向单向离合器14传递扭矩。当轴I的速度大于带轮5的速度而使得轴I超越带轮5时，单向离合器14使得轴I能够与断开器脱开。
[0035]衬套12布置在离合器载体8内部，并允许在弹簧载体9和离合器载体8之间的相对运动。推力垫片13允许在离合器载体8和前盖10之间的相对运动,该前盖10刚性地固定在带轮5上。帽11通过防止碎屑进入而保护所述装置防止受到环境损害。有两个推力垫片2以便使得带轮5相对于轴I沿轴向定位并允许这两个部件之间的相对旋转运动。后盖3固定在带轮5上，并使得两个推力垫片都能够容纳于带轮5和轴I之间。
[0036]图4是本发明的装置的可选实施例的剖视图。在该可选实施例中，除了滚针轴承4，带轮5还通过球轴承15而与轴I进行轴颈连接。
[0037]图5是图4中的装置的分解图。图6是图4的详细剖视透视图。
[0038]在该实施例中，扭转弹簧端部62与带轮5接合，端部61与弹簧载体9接合。端部61在部分91处与弹簧载体接合。缠绕弹簧7接合在弹簧载体9和离合器载体8之间。保持环16使得弹簧载体9能够向缠绕弹簧7传递扭矩。扭矩从弹簧载体9通过在保持环16上的三个键162而传递给保持环16。然后，扭矩从保持环16传递给保持环16的凸出部分161，该凸出部分161与缠绕弹簧7的端部71接合，因此缠绕弹簧7在工作中负载(见图7)。
[0039]衬套12使得弹簧载体9能够与离合器载体8滑动地接合。衬套12使得离合器载体8能够与轴I滑动地接合。
[0040]在工作中，施加给带轮5的扭矩将沿展开方向向扭转弹簧6施加负载。该扭矩因此传递给弹簧载体9，该弹簧载体9再通过在端部71处的接触而沿展开方向向缠绕弹簧7施加负载。扭转弹簧6 “展开”的量随着所施加的扭矩而变化。向扭转弹簧6施加的扭矩的差将使得带轮5稍微领先于轴I的给出位置而旋转。
[0041]使得缠绕弹簧7沿展开方向负载将使得缠绕弹簧7沿径向膨胀。径向膨胀使得缠绕弹簧7与离合器载体8的内表面81摩擦接合。摩擦接合将缠绕弹簧7 “锁定”在离合器载体内表面81上，这能够向离合器载体8传递扭矩，直到预定的扭矩限制。单向离合器14也与轴I接合，从而转动轴I。
[0042]为了使得缠绕弹簧7脱开或滑移，带轮5在增加的扭矩的作用下旋转地前进，从而当输入预定过大扭矩时使得从带轮5向内凸出的止动器501与在缠绕弹簧7上的柄脚701接触。在正常操作过程中，止动器501并不接触端部701。带轮5的进一步运动使得缠绕弹簧7局部卷拢，从而沿径向向内收缩而离开离合器载体内表面81。在缠绕弹簧7和离合器载体8之间产生相对滑移之前，缠绕弹簧7离开离合器载体内表面81的径向向内运动减小了正常的力，因此减小了能够通过缠绕弹簧7而向离合器载体8传递的摩擦扭矩。该特征防止在过大扭矩工作状态下损坏该装置。
[0043]图7是图4的详细剖视透视图。
[0044]图8是图4的详细剖视透视图。
[0045]尽管这里已经介绍了本发明的一种形式，但是本领域技术人员显然知道，在不脱离这里所述的本发明精神和范围的情况下可以对部件的结构和关系进行变化。
【权利要求】
1.一种隔离断开器，包括: 带轮(5)； 该带轮与轴(I)进行轴颈连接； 扭转弹簧(6),该扭转弹簧(6)的一端(61)与所述带轮接合,该扭转弹簧能沿展开方向加载； 单向离合器载体⑶； 单向离合器(14)，该单向离合器布置在轴和单向离合器载体之间； 缠绕弹簧(7)，该缠绕弹簧能与单向离合器载体的内表面(81)接合，该缠绕弹簧与扭转弹簧联接；以及 该缠绕弹簧能沿展开方向加载，以使得缠绕弹簧能够通过摩擦而沿驱动方向与所述内表面可锁定地接合。
2.根据权利要求1所述的隔离断开器，还包括:弹簧载体(9)，该弹簧载体(9)接合在扭转弹簧和缠绕弹簧之间。
3.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中:带轮包括止动器(501)，该止动器能与缠绕弹簧接合，从而当输入预定扭矩时使得缠绕弹簧与所述内表面脱开。
4.根据权利要求1所述的隔离断开器，其中:带轮在滚针轴承(4)上与轴进行轴颈连接。
5.根据权利要求4所述的隔离断开器，其中:带轮还在球轴承上与轴进行轴颈连接。
6.一种隔离断开器，包括: 带轮(5)； 该带轮与轴(I)进行轴颈连接； 扭转弹簧(6),该扭转弹簧(6)的一端(61)与带轮接合,该扭转弹簧能沿展开方向加载； 单向离合器载体⑶； 单向离合器(14)，该单向离合器布置在轴和单向离合器载体之间； 缠绕弹簧(7)，该缠绕弹簧能与单向离合器载体的内表面(81)接合，该缠绕弹簧与扭转弹簧联接，该缠绕弹簧还包含在单向离合器载体的宽度(W)内；以及 该缠绕弹簧能沿展开方向加载，以使得缠绕弹簧能够通过摩擦而沿驱动方向与所述内表面可锁定地接合。
7.根据权利要求6所述的隔离断开器，还包括:弹簧载体，该弹簧载体接合在扭转弹簧和缠绕弹簧之间。
8.根据权利要求6所述的隔离断开器，其中:带轮包括止动器，该止动器能与缠绕弹簧接合，从而当输入预定扭矩时使得缠绕弹簧与所述内表面脱开。
9.根据权利要求6所述的隔离断开器，其中:带轮在滚针轴承上与所述轴进行轴颈连接。
10.根据权利要求9所述的隔离断开器，其中:带轮还在球轴承上与所述轴进行轴颈连接。
11.一种隔离断开器，包括: 带轮(5)； 该带轮通过滚针轴承(4)和球轴承(15)而与轴(I)进行轴颈连接； 扭转弹簧出)，该扭转弹簧(6)的一端￠1)与带轮接合，该扭转弹簧能在驱动条件下沿展开方向加载； 单向离合器载体⑶； 单向离合器(14)，该单向离合器布置在所述轴和单向离合器载体之间； 缠绕弹簧，该缠绕弹簧能与单向离合器载体的内表面(81)可释放地接合，该缠绕弹簧与扭转弹簧连接，该缠绕弹簧还包含在单向离合器载体的宽度(W)内；以及 该缠绕弹簧能沿展开方向加载，以使得缠绕弹簧沿驱动方向与所述内表面接合。
【文档编号】F16D41/20GK104160168SQ201380012736
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】P·沃德, A·塞科, I·阿里, D·施奈德 申请人:盖茨公司