一种解耦机构及包含该机构的张紧轮、隔振皮带轮的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种解耦机构及包含该机构的张紧轮、隔振皮带轮，所述解耦机构通过弧形滑块在弧形腔腔体内的相对转动与连通孔的位置关系，利用流体力学原理控制装置的连通与闭合，应用该解耦机构的张紧轮产生非对称阻尼，使传动系统更加平稳，而所述的隔振皮带轮体积和形状与发电机原皮带轮相似，把发电机从角振动中解除出来，同时也能大大降低自动张紧器的摇臂震动，从一定程度上降低了系统噪声，并且大大提高了系统的整体寿命。
【专利说明】一种解耦机构及包含该机构的张紧轮、隔振皮带轮
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发动机零部件，特别是涉及一种解耦机构、应用解耦机构的隔振皮带轮及张紧轮。
【背景技术】
[0002]在现有的使用发电机的汽车发动机附件轮系中，皮带的松紧边(松边是指张紧力相对较低的皮带股，紧边指张紧力相对较高的皮带股)固定不变。即在皮带进入发动机曲轴皮带轮的一侧为紧边，在皮带离开曲轴皮带轮的一侧为松边。
[0003]因为皮带的张紧力越高皮带的寿命越短，轮系的摩擦损耗也越高，只要保证皮带不打滑，皮带的张紧力越低越有利，这样为能提供最低能保证皮带不打滑的张紧力又要尽量降低轮系的张紧力，皮带张紧轮需要被安装在松边。
[0004]汽车发动机为了节能减排，常使用BSG或ISG代替现有的发电机而设计成为油电混合动力车。其附件皮带传动系统已没有固定的松紧边，即松紧边会随BSG或ISG的工作状况出现互换。当发动机曲轴为主动轮带动BSG或ISG时，进入曲轴皮带轮的皮带股为紧边，另一边为松边；当BSG或ISG为主动轮带动发动机曲轴转动时，离开发动机曲轴的皮带股为紧边，另一边为松边。因此，现有的附件轮系松边安装张紧轮的设计已不再适应社会的需求。
[0005]解决上述问题的方法是在发动机曲轴两侧各安装I个张紧轮，从而成为双张紧轮轮系。但是现有的双张紧轮轮系的性能还有张紧力过高和张紧轮摇臂振动幅度过大两大缺陷，这主要由现有张紧轮的结构和性能缺陷导致。现行张紧轮是依靠弹簧带动张紧轮摇臂转动压紧皮带，起到张紧皮带的作用，其输出扭矩与弹簧扭矩特性相同，即呈线性变化，且与张紧轮摇臂的转动角度成正比。
[0006]因此，我们总结出现有张紧轮在应用时有如下缺陷:
[0007]1、调节变化范围较大的张紧力时，张紧轮摇臂的转动幅度相应较大。这是由现有张紧轮的输出扭矩呈线性变化，输出扭矩的大小与张紧轮摇臂的转动位移成正比决定的。安装有BSG或ISG的油电混合动力车的双张紧轮轮系的皮带张紧力的变化范围较现有的松边固定轮系已变的非常大，所以现有张紧轮在应用时必然会随轮系的运行做大角度的摆动，而大角度的摆动不但会降低张紧轮自身的使用寿命，还会给轮系运行带来更多的不稳定性，造成噪音、皮带打滑等。
[0008]2、现有张紧轮应用在BSG或ISG的双张紧轮轮系时，会造成轮系的高张紧力.张紧轮摇臂的转动行程是有限的。为避免外力扭矩超出现有张紧轮的承受范围而损坏张紧轮，只能提高弹簧的弹性系数和名义扭矩，优先满足高扭矩状况的使用要求，轮系的张紧力随之提高而成为高张紧力系统，而高张紧力会降低皮带和其他辅机的使用寿命，也会使摩擦损耗增加，不利于节能减排。
[0009]3、现有张紧轮的阻尼是对称的。现有张紧轮的阻尼是由摩擦力而得到，由于通常情况下张紧轮加载时和卸载时的摩擦力相等，也就决定了获得的加载阻尼值和卸载阻尼值相等，即对称阻尼特性，而对称阻尼特性较非对称阻尼特性不利于轮系运行的平稳性。
[0010]另外，现在的汽车为了增加舒适度，减小整车震动，就在发动机上增加双质量飞轮，双质量飞轮在降低整车震动的同时，却增加了发动机的运转不均衡性，使曲轴的角振动加剧，继而影响了附件传动系统的稳定性，大大降低了附件系统寿命。比较高端的汽油机普遍采用增压、直喷等技术，这些技术给发动机带来性能提升的同时，也使发动机更加粗暴，曲轴不规则震动加剧，曲轴是附件系统的原驱动力，不规则的扭震和角振动给附件传动系统带来了不小的压力和难题。同时这个问题也在柴油机上被发现。发电机是附件系统中动态转动惯量最大的附件，并且带轮直径相比曲轴带轮直径是最小的，所以受曲轴角振动影响也最大。自动张紧轮也会有比较大的影响，张紧轮的摇臂震动大小是系统角振动大小的反映，角振动增大，张紧轮摇臂振动也相应增大，那么张紧轮自身负荷也大大增加，寿命也就相应降低了。
【发明内容】
[0011]本发明的目的之一是提供一种应用流体动力学理论实现控制的解耦机构，靠具有转动驱动关系的弧形腔和弧形滑块形成两个流体腔，通过控制两个流体腔的连通和封闭，实现弧形腔所连接部件和弧形滑块所连接部件的分离和接合，从而在设定的角度内，主动件只能单方向驱动从动件，将从动件从角振动中解除出来，同时，还可以通过调节流体由其中一个流体腔流向另一个流体腔时所流过通道的有效横截面积的大小调节流体对弧形腔和弧形滑块相对转动的阻尼的大小，也可以通过控制流体流动方向不同时所流过的通道不同，而实现非对称阻尼特性，从而使传动更加平稳。这里所说的流体流动方向是指流体由弧形腔和弧形滑块形成的两个流体腔之一流向另外一个流体腔，或者做相反的流动。
[0012]将本发明的解耦机构应用于张紧轮中，含有该解耦机构的张紧轮的对外扭矩靠主弹簧和该解耦机构共同提供，具有了非对称阻尼特性，当张紧轮摇臂的转动方向使所述解耦机构内部的单向阀机构开启时，解耦机构内流体对张紧轮摇臂在该方向转动的阻尼很小，主要靠张紧轮主弹簧提供对外扭矩，具体应用在皮带轮系中皮带张紧力变松时，张紧轮摇臂可以迅速弹出压紧皮带，可以通过调节主弹簧的扭矩调节张紧轮摇臂对皮带的压紧力，保证了皮带张紧力在所需要的最低值，总体上降低了皮带轮系的张紧力；当张紧轮摇臂的转动方向使所述解耦机构内部的单向阀机构关闭时，对外输出扭矩等于弹簧扭矩和所述解耦机构内流体对张紧轮摇臂的阻尼之和，具体应用在皮带轮系中皮带张紧力变紧压迫张紧轮摇臂转动时，张紧轮摇臂可以瞬时获得较高的抵抗扭矩，避免外力扭矩的突然变化引起张紧轮摇臂突然大幅度摆动，使轮系运行的平稳性高、张紧轮摇臂摆动幅度小、延长了张紧轮及辅助设备的使用寿命。
[0013]将本发明的解耦机构应用于原皮带轮上而成为隔振皮带轮，具有了在设定角度内单向离合特性和非对称阻尼特性，隔振皮带轮的体积和形状与发电机原皮带轮相似，它替代发电机原皮带轮来驱动发电机，使多楔带在设定的转动角度内只能单方向驱动发电机，把发电机从角振动中解除出来，就可以一定程度上解决震动过大这个问题，同时，在隔振皮带轮与发电机接合过程中而未完全接合之前，解耦机构中流体的阻尼会对发电机产生驱动作用，使发电机与皮带轮接合前有一段时间的加速过程，避免直接接合带来的冲击。对于发电机本身来讲，使发电机本身工作稳定性大大增加，对于整个系统而言，隔振皮带轮于多楔带传递曲轴角振动起到一个隔断的效果，所以能抑制多楔带抖动，同时也能大大降低自动张紧器的摇臂震动，从一定程度上降低了系统噪声，并且大大提高了系统的整体寿命。
[0014]为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0015]一种解耦机构，设置于基块的弧形腔腔体内，在基块的弧形腔腔体内设有可沿腔体前后转动的弧形滑块，所述的弧形滑块将腔体分割为第一流体腔和第二流体腔。优选的弧形滑块与弧形腔腔体紧密配合，弧形滑块与弧形腔腔体间形成密封结构。弧形滑块也可以设计为略小于弧形腔腔体，弧形滑块与弧形腔腔体间留有一定的间隙形成连通，间隙的大小根据实际的需要进行设计。所述的弧形滑块内部设有流体控制阀机构，通过所述流体控制阀机构可控制第一流体腔和第二流体腔的连通或封闭；所述的第一流体腔和第二流体腔通过连通孔连通，连通孔的空腔可以设置于弧形腔腔体周围的实体基块内，也可以通过导管外延的方式，连通孔的开口设于弧形腔腔体周围，且两开口间弧长大于弧形滑块弧长。
[0016]作为本发明所述的解耦机构的一种优选方案，所述的连通孔为弧形腔腔体上开设的凹槽，凹槽沿弧形滑块转动方向，凹槽弧长大于弧形滑块弧长且小于弧形腔腔体弧长，优选的连通孔开口设在弧形腔腔体的非两端位置，所述的凹槽为常见的任何形状，诸如四边形、圆弧形，根据具体的实际需要，凹槽的横截面积和截面形状可以是恒定不变的，也可以是随位置而变化的。
[0017]作为本发明所述的解耦机构的一种优选方案，所述的流体控制阀机构为一个单向阀或者两个开启端相对的单向阀。
[0018]作为本发明所述的解耦机构的一种优选方案，所述的流体控制阀机构由依次连通的第一连接腔、弹簧腔、限流腔、第二连接腔组成，第一连接腔连接面设带有通孔的端盖，端盖将一弹簧和小球限定在弹簧腔内，限流腔直径小于小球直径。
[0019]作为本发明所述的解耦机构的一种优选方案，所述的流体控制阀机构由沿中心孔左右对称设置的弹簧腔和第一连接腔组成，第一连接腔连接面设带有通孔的端盖，端盖将一弹簧和小球限定在弹簧腔内，所述的中心孔为三通状，两个直线分布的管口分别与第一弹簧腔和第二弹簧腔连通，且上述两管口直径小于小球直径，另一垂直管口朝向连通孔，与连通孔连通。
[0020]本发明还公开了一种张紧轮，包含上述任意一种解耦机构，还包括外力装置、张紧轮摇臂、主弹簧和基座，所述的解耦机构设置于张紧轮摇臂内，所述张紧轮摇臂分别与主弹簧、外力装置和基座连接，且可以饶基座转动；所述的主弹簧设置于基座和张紧轮摇臂形成的空间内，主弹簧一端与基座连接，另一端与张紧轮摇臂连接。
[0021]作为本发明所述的张紧轮的一种优选，所述的张紧轮摇臂包括张紧轮套筒和与之固定连接的直行臂，直行臂另一端与外力装置连接；所述的张紧轮套筒套装于基座外，张紧轮套筒上部开有若干弧形腔腔体，弧形腔腔体内壁设有连通孔，张紧轮套筒上端为带有弧形滑块的套筒盖，弧形滑块与弧形腔腔体的位置、数量均一一对应；张紧轮套筒下部设有与主弹簧适配的环形槽，环形槽内设有主弹簧固定孔位。
[0022]作为本发明所述的张紧轮的一种优选，所述的基座包括基座本体和位于中心的基座固定螺栓，所述的基座本体底面有定位轴，基座本体上设有弹簧固定孔位。
[0023]作为本发明所述的张紧轮的一种优选，所述的套筒盖与张紧轮套筒间设有套筒密封垫，所述的套筒密封垫上开有与弧形滑块结构相同的孔位。
[0024]作为本发明所述的张紧轮的一种优选，所述的基座本体与张紧轮套筒间设有基座衬套。
[0025]本发明还公开了一种隔振皮带轮，包含上述解耦机构，还包括壳体、转轮，所述转轮安装在壳体内，所述弧形滑块位于所述壳体与转轮形成的空间内，所述弧形滑块与壳体固定且与所述转轮发生相对转动。
[0026]作为本发明所述的隔振皮带轮的一种优选方案，所述的转轮包括旋转轴、与旋转轴固定安装的固定块、及贯穿旋转轴的中心螺栓，所述的壳体分为壳体上盖、壳体上腔和壳体下腔，所述的固定块位于在壳体上腔与壳体上盖形成的空间内，形成弧形腔腔体，弧形滑块安装在此弧形腔腔体内，所述旋转轴位于壳体下腔。
[0027]作为本发明所述的隔振皮带轮的一种优选方案，所述的固定块四周设有结构适配的固定块衬套。
[0028]作为本发明所述的隔振皮带轮的一种优选方案，所述的固定块上、下两侧均设有密封垫。
[0029]作为本发明所述的隔振皮带轮的一种优选方案，所述的壳体上腔内壁处设有耐磨衬套。
[0030]有益效果:
[0031]1.含有该解耦机构的张紧轮的摇臂在设定转动角度内依靠主弹簧对外输出扭矩，当超过设定角度后，依靠流体密封腔内流体阻力使张紧轮摇臂停止转动，摆动角度小、轮系运行的平稳性高、系统张紧力小，张紧轮及辅助设备寿命长、节能减排。
[0032]2、本发明所述的隔振皮带轮的体积和形状与发电机原皮带轮相似，它替代发电机原皮带轮来传递扭矩给发电机，使多楔带在设定的转动角度内只能单方向驱动发电机，把发电机从角振动中解除出来，就可以一定程度上解决震动过大这个问题。对于发电机本身来讲，使发电机本身工作稳定性大大增加，对于整个系统而言，隔振皮带轮于多楔带传递曲轴角振动起到一个隔断的效果，所以能抑制多楔带抖动，同时也能大大降低自动张紧器的摇臂震动，从一定程度上降低了系统噪声，并且大大提高了系统的整体寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是实施例1中一种解耦机构示意图(流体控制阀机构未画出)。
[0034]图2为实施例1中另一种解耦机构示意图(流体控制阀机构未画出)。
[0035]图3为实施例1中弧形滑块内部流体控制阀机构示意图。
[0036]图4为实施例2中解耦机构示意图(流体控制阀机构未画出)。
[0037]图5为实施例3中解耦机构示意图(流体控制阀机构未画出)。
[0038]图6为实施例3中弧形滑块内部流体控制阀机构示意图。
[0039]图7为实施例4所示张紧轮结构爆炸图。
[0040]图8为图7所示张紧轮使用状态剖面图。
[0041]图9为图7中套筒盖结构示意图。
[0042]图10为实施例5中隔振皮带轮结构爆炸图。
[0043]图11为实施例5中隔振皮带轮使用状态剖面图。
[0044]其中:1、解耦机构11、第一流体腔12、第二流体腔13、弧形滑块131、第一连接腔132、弹簧腔133、限流腔134、第二连接腔135、端盖136、弹簧137、小球138、中心孔14、连通孔2、张紧轮摇臂21、张紧轮套筒22、直行臂23、套筒盖24、套筒密封垫3、外力装置4、基座41、基座本体42、基座固定螺栓43、基座内衬套5、主弹簧6、壳体61、壳体上盖62、壳体上腔63、壳体下腔64、耐磨衬套65、轴承66、防尘盖67、密封垫68、固定块衬套7、转轮71、旋转轴72、固定块73、中心螺栓
【具体实施方式】
[0045]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]实施例1
[0047]如图1所示，一种解耦机构，在基块的弧形腔腔体内设有可沿腔体前后转动的弧形滑块13，弧形滑块13与弧形腔腔体无间隙紧密配合，弧形滑块13将腔体分割为第一流体腔11和第二流体腔12，在弧形腔内壁设有连通孔14，连通孔弧长大于弧形滑块弧长且小于弧形腔腔体弧长，此处所述的弧形腔内壁指的是弧形腔腔体半径较小的弧面。图2为连通孔14设在弧形腔腔体半径较大的弧面示意图，当然连通孔14也可设在弧形腔腔体上、下两个平面，因为原理相同，在此不一一赘述。
[0048]如图3所示，弧形滑块13内设有连通第一流体腔11和第二流体腔12的流体控制阀机构，该流体控制阀机构为一单向阀机构，流体控制阀机构由依次连通的第一连接腔131、弹簧腔132、限流腔133、第二连接腔134，第一连接腔连接面设带有通孔的端盖135，端盖135将一弹簧136和小球137限定在弹簧腔132内，限流腔直径小于小球直径，弹簧腔132顶端直径逐渐变小自然过渡到限流腔133。
[0049]在工作时所述的弧形腔腔体整体为密封状态，弧形腔腔体内充有一定量的流体，所述的流体可以但不限于液压油、传动油、空气等，当弧形滑块13处于弧形腔腔体中间位置时，第一流体腔11和第二流体腔12内的流体通过连通孔14连通。当弧形腔腔体固定，弧形滑块13在外力作用下向第一流体腔11方向转动，第一流体腔的容积变小，同时第二流体腔的容积变大，从而使第一流体腔流体压力增大，而第二流体腔内流体压力减小，在弹簧136和流体压力作用下使小球137紧紧顶住限流腔133从而使弧形滑块13内的单向阀机构处于关闭状态，第一流体腔内11的流体只能经连通孔14流入第二流体腔12，弧形滑块13继续转动至第一连接腔131封闭连通孔14靠近第一流体腔端的开口后，第一流体腔11与第一连接腔131、弹簧腔132形成一个封闭的区间，第二流体腔12和连通孔14以及限流腔133形成另一封闭区间，随着弧形滑块13继续向第一流体腔11转动，第一流体腔11内的流体由于容积变小效用压力变大，第二流体腔12内的流体由于容积变大效用而压力下降，作用在弧形滑块13上的流体的压力差越来越大，当弧形滑块13受到的流体压力作用与弧形滑块13受到的外力驱动力相平衡时，弧形滑块13受力平衡，停止转动，然后驱动弧形滑块13向第一流体腔11方向转动的力逐渐减小直至O的过程中，第一流体腔11和第二流体腔12内流体的压力差随外力的变化而变化，由于流体如液压油等的可压缩性非常低，流体压力变化时其体积变化非常小，弧形滑块13基本上保持静止不动。当弧形滑块13受到的外力方向变为驱动弧形滑块13向第二流体腔12方向转动后，弧形滑块13开始向第二流体腔12的方向转动，第二流体腔12内的流体既可以通过连通孔14流向第一流体腔11，也可以同时在第一流体腔11和第二流体腔12内流体的压力差足以将弧形滑块13内的单向阀打开时，经由弧形滑块13内的单向阀机构向第一流体腔11内流动，直到作用在弧形滑块13上的外力消失，弧形滑块13停止转动。如上所述，弧形滑块13向第一流体腔11方向转动时，弧形滑块13内的单向阀机构关闭，流体只能经由连通孔14由第一流体腔11流向第二流体腔12，流体对弧形滑块13的阻尼作用较大；弧形滑块13向第二流体腔12方向转动时，弧形滑块13内的单向阀机构开启，流体同时经由连通孔14和弧形滑块13内的单向阀机构由第二流体腔12流向第一流体腔11，流体对弧形滑块13的阻尼作用较小，即弧形滑块13向不同方向转动时，受到的流体阻尼是不相等的，这种特性就是本发明所说的非对称阻尼特性。当弧形滑块13固定，弧形腔腔体受外力相对弧形滑块13转动时的工作原理与上述过程相同，在此不一一赘述。
[0050]实施例2
[0051]一种解耦机构，如图4所示，其与实施例1的区别在于弧形滑块13的横截面积小于弧形腔腔体横截面积，即弧形滑块13与弧形腔腔体间并非紧密配合，而是留有间隙形成连通孔14，如图4所示的连通孔14为弧形滑块13与弧形腔腔体弧面间的间隙形成的，当然连通孔14也可以由弧形滑块13上下平面与弧形腔腔体的间隙形成，原理相同在此不一一赘述。
[0052]在工作时所述的弧形腔腔体整体为密封状态，弧形腔腔体内充有一定量的流体，所述的流体可以但不限于液压油、传动油、空气等，当弧形滑块13在弧形腔内某一位置，在外力作用下开始向第一流体腔11方向转动，第一流体腔11的容积变小，同时第二流体腔12的容积变大，从而使第一流体腔11内流体压力增大，而第二流体腔12内流体压力减小,在弹簧136和流体压力差作用下使小球137紧紧顶住限流腔133从而使弧形滑块13内的单向阀机构处于关闭状态，第一流体腔内11的流体只能经连通孔14流入第二流体腔12，直到作用在弧形滑块13上的外力消失，弧形滑块13停止转动，或者弧形滑块13转动至弧形腔腔体的末端，受弧形腔腔体壁的限位作用停止转动。当弧形滑块13处在弧形腔腔体内某一位置，在外力作用下向第二流体腔12方向转动，第二流体腔12内的流体通过连通孔14流向第一流体腔11，由于流体流经连通孔14时会产生压力损失，第二流体腔12内的流体压力大于第一流体腔11内的流体压力，且压力差随弧形滑块13转动速度的增加而增加，当弧形滑块13的转动速度超过设定的值后，第二流体腔12内流体和第一流体腔11内流体的压力差足以将弧形滑块13内单向阀机构的小球137顶开时，流体经由弧形滑块13内的单向阀机构流向第一流体腔11，直到外力消失弧形滑块13停止转动。如上所述，当弧形滑块13向第一流体腔11方向转动时，弧形滑块13内的单向阀机构关闭，流体只能从第一流体腔11经由连通孔14流向第二流体腔12，当弧形滑块13向第二流体腔12方向转动时，弧形滑块13内的单向阀机构开启，流体同时经由连通孔14和弧形滑块13内的单向阀机构由第二流体腔12流向第一流体腔11，因此，流体对弧形滑块13的阻尼作用为流体由第一流体腔11流向第二流体腔12时流体通道的有效截面积较小从而阻尼较大，流体由第二流体腔12流向第一流体腔11时流体通道的有效截面积较大从而阻尼较小，即弧形滑块13顺时针转动和逆时针转动时，受到的流体阻尼是不相等的，这种特性就是本发明所说的非对称阻尼特性。当弧形滑块13固定，弧形腔腔体受外力相对弧形滑块13转动时的工作原理与上述过程相同，在此不一一赘述。
[0053]实施例3
[0054]一种解耦机构，如图5及图6所示，在基块的弧形腔腔体内设有可沿腔体前后转动的弧形滑块13，所述的弧形滑块13将腔体分割为第一流体腔11和第二流体腔12，在弧形腔内壁设有连通孔14，连通孔弧长大于弧形滑块弧长且小于弧形腔腔体弧长，弧形滑块13内设有连通第一流体腔11和第二流体腔12的流体控制阀机构，且该流体控制阀机构为两个开启端相向连接的单向阀机构，具体的一种较佳实施方式由沿中心孔138左右对称设置的弹簧腔132和第一连接腔131组成，第一连接腔131连接面设带有通孔的端盖135，端盖135将一弹簧136和小球137限定在弹簧腔132内，所述的中心孔138为三通状，两个直线分布的管口分别于左右两边的弹簧腔132连通，且此管口直径小于小球137直径，另一垂直管口朝向连通孔14，与连通孔连通。
[0055]在工作时所述的弧形腔腔体整体为密封状态，弧形腔腔体内充有一定量的流体，所述的流体可以但不限于液压油、传动油、空气等，当弧形滑块13处于弧形腔腔体中间位置时，第一流体腔11和第二流体腔12内的流体通过连通孔14连通。流体可以通过连通孔14自由在第一流体腔11和第二流体腔12之间流动，从而弧形滑块13和弧形腔腔体可以相对自由转动，处于分离状态。当弧形滑块13在外力作用下向第一流体腔11方向转动，第一流体腔11内的流体经连通孔14流入第二流体腔12，当弧形滑块13的第一连接腔131封闭连通孔14靠近第一流体腔11端的开口后，第一流体腔11内的流体不能通过连通孔14进入第二流体腔12，第一流体腔11内流体压力大于第二流体腔12内流体压力，因此，此时流体和弹簧136对小球137的压力方向相同，都使小球137紧紧顶在中心孔138管口，这样第一流体腔11形成一个封闭的区间，第二流体腔12及连通孔14和中心孔138组成另一封闭的区间，弧形滑块13相对弧形腔腔体停止转动，此时，通过流体的压力作用，弧形滑块13可以将所受的外力传递给弧形腔腔体，弧形滑块13和弧形腔腔体接合。此时，当外力方向改为使弧形滑块13向第二流体腔12方向转动，由于第二流体腔12及连通孔14和中心孔138为一封闭空间，随着弧形滑块13的转动，第二流体腔12的容积变小，从而流体压力逐渐增大，当第二流体腔12内流体的压力大于第一流体腔11内流体的压力并能克服作用在小球上的弹簧的压力时，流体经连通孔14和中心孔138将封闭第一流体腔11的小球顶开，第二流体腔12内的流体逐渐流入第一流体腔11，直至连通孔14靠近第一流体腔11端的开口重新打开，第一流体腔11和第二流体腔12通过连通孔重新连通，弧形滑块13和弧形腔腔体重新可以相对自由转动，弧形滑块13和弧形腔腔体分离。
[0056]由于弧形滑块13内部结构左右对称，弧形滑块13受到向第二流体腔12方向转动的外力继续转动，直至将第二流体腔12封闭而使弧形滑块13与弧形腔腔体接合以及外力方向改变而使弧形滑块13和弧形腔腔体分离的过程与上述过程相同，在此不一一赘述。
[0057]实施例4
[0058]一种张紧轮，如图7、8所示，包括张紧轮摇臂2、外力装置3、基座4和主弹簧5，解耦机构设置于张紧轮摇臂2内，所述张紧轮摇臂2两端分别与主弹簧5和外力装置3连接，主弹簧5设置于基座4和张紧轮摇臂2形成的空间内，主弹簧5 —端与基座4连接，另一端与张紧轮摇臂2连接。
[0059]具体地，张紧轮摇臂2包括张紧轮套筒21和与之固定连接的直行臂22，直行臂22另一端与外力装置3连接；所述的张紧轮套筒21套装于基座4外，张紧轮套筒21上部开有2个弧形腔腔体，2个弧形腔腔体结构相同且均匀分布在张紧轮套筒21上的同一平面内，弧形腔腔体内壁设有连通孔，张紧轮套筒21上端为带有弧形滑块13的套筒盖23，如图9所示，弧形滑块13与张紧轮套筒内弧形腔腔体的位置、数量均一一对应，套筒盖23与张紧轮套筒21间设有套筒密封垫24，套筒密封垫24上开有与弧形滑块13结构相同的孔位；张紧轮套筒21下部设有与主弹簧5适配的环形槽，环形槽内设有主弹簧固定孔位。基座4由基座本体41和位于中心的基座固定螺栓42及位于基座本体41与张紧轮套筒21间的基座衬套43组成，在基座本体底面有定位轴。弧形滑块13将腔体分割为第一流体腔11和第二流体腔12，弧形滑块13及其内流体控制阀机构的结构与实施例1相同，如图3所示。
[0060]张紧轮在工作时原理如下:
[0061]通过基座上的定位轴和中心螺栓将基座4固定，带有弧形滑块13的套筒盖23与基座4为固定连接，张紧轮工作过程中保持固定不动，摇臂2与基座4为转动连接。安装主弹簧5时，预先按顺时针方向压缩主弹簧5，使主弹簧5产生一个恢复自身形状的沿逆时针方向的力矩，这样所述张紧轮摇臂2在正常工作时同时受到两个以基座4为旋转轴的力矩Tl和T2的作用，Tl是主弹簧5沿逆时针方向的恢复自身形状的力矩，摇臂2顺时针转动时，带动主弹簧5压缩量增加，从而Tl值变大，摇臂2逆时针转动时，带动主弹簧5的压缩量减小，从而Tl值变小；T2是外力作用在外力装置3上形成的沿顺时针方向的力矩，Tl和Τ2的方向各自始终保持不变，但Tl和Τ2的值随轮系运行工况的变化而变化，因此
[0062]当Tl = Τ2时，张紧轮摇臂2所受力矩平衡，静止不动；
[0063]当Tl < Τ2时，张紧轮摇臂2沿顺时针转动，直到所受力矩重新平衡；
[0064]当Tl > Τ2时，张紧轮摇臂2沿逆时针转动，直到所受力矩重新平衡。
[0065]具体当Tl > Τ2时，在不平衡力矩作用下张紧轮摇臂2沿逆时针方向旋转，转动过程中张紧轮主弹簧5的压缩量逐渐减小，从而Tl减小，当减小到等于Τ2时，张紧轮摇臂2所受力矩重新平衡，张紧轮摇臂2在阻尼作用下停止转动。此过程中第一流体腔11与第二流体腔12通过连通孔14连通。
[0066]当Τ2略大于Tl时，在不平衡力矩作用下张紧轮摇臂2沿顺时针方向转动，随主弹簧5的压缩量逐渐增大，Tl值逐渐增大，直到Tl与Τ2平衡。此过程中第一流体腔11与第二流体腔12通过连通孔14连通。
[0067]当Τ2远大于Tl时，由于主弹簧5所提供力矩有限已不能与Τ2相平衡，张紧轮摇臂2沿顺时针转动直到弧形滑块13的第一连接腔131将靠近第一流体腔的连通孔14开口封闭，第一流体腔内的流体不能通过连通孔14进入第二流体腔12，第一流体腔11内压力增大，流体压力和弹簧136将小球137紧紧顶在限流腔133管口，第一流体腔11与第一连接腔131、弹簧腔132形成一个封闭的区间，由于流体在密封时被压缩会产生很高的压力，张紧轮摇臂2在转动很小的角度内便可获得较高的抵抗力矩。这样由第一流体腔11流体压力产生的力矩和由主弹簧5产生的力矩Tl的共同作用与Τ2相抵消，张紧轮摇臂2重新处于力矩平衡状态，停止转动。当外力Τ2减小，并小于力矩Tl时，摇臂2开始逆时针转动，第一流体腔11的容积增大，流体的压力减小，第二流体腔12的容积减小，流体压力升高，直到流体的压力差克服弹簧136的压力将小球137顶起，第一流体腔11和第二流体腔12通过弧形滑块13内的单向阀机构重新连通，张紧轮摇臂2在不平衡力矩作用下沿逆时针方向转动，直到张紧轮摇臂2受力重新平衡。
[0068]如上所述，摇臂2顺时针转动时，流体由第一流体腔11经连通孔14流向第二流体腔12，弧形腔13内的单向阀机构关闭，摇臂2逆时针转动时弧形滑块13内的单向阀机构开启，流体同时经连通孔14和单向阀机构由第二流体腔12流向第一流体腔11，这样流体对摇臂2转动的阻尼作用在摇臂2顺时针转动时比摇臂2在逆时针转动时大，即阻尼具有非对称性。
[0069]本发明中所述的张紧轮包含但不限于应用在汽车发动机附件皮带传动轮系中，由中心螺栓将张紧轮基座4固定在发动机上，外力装置3为一滚轮与皮带接触，在张紧轮主弹簧5的带动下将皮带压紧，同时，在轮系运行中皮带会对外力装置3有反作用力，该反作用力既是上述对工作原理描述过程中所说的外力。本发明中所述的张紧轮，能够实现根据轮系运行的实际需要自动输出低张紧力和高张紧力，避免了皮带一直处在高张紧力下工作，总体上降低了皮带的张紧力，并且降低了张紧轮摇臂的摆动幅度，实现轮系运行平稳性的要求，延长了皮带和张紧轮的使用寿命；同时应用解耦装置的张紧轮还可产生非对称阻尼特性，进一步提高轮系运行的平稳性。
[0070]实施例5
[0071]一种隔振皮带轮，如图10、11所示，包括壳体6、转轮7，转轮7包括旋转轴71和与旋转轴固定安装的固定块72及贯穿旋转轴的中心螺栓73，壳体6分为壳体上盖61、壳体上腔62及壳体下腔63,壳体上腔62与壳体下腔63为一体式,壳体上腔62内壁处设有环形耐磨衬套64，耐磨衬套64与壳体上腔62紧密连接，有效保护壳体环形上腔62。固定块72安装于耐磨衬套64与壳体上盖形成的空间内，固定块四周设有结构适配的固定块衬套68，固定块72中部为圆形，对称的两边为扇形，扇形部分的外沿与耐磨衬套64内壁紧密接触，但固定块可以在耐磨衬套64内自由相对滑动，固定块72与壳体安装后形成两个弧形腔腔体，在此弧形腔腔体内分别安装弧形滑块13，在固定块72中部的圆弧侧壁上开设满足条件的连通孔14，弧形滑块13内流体控制阀机构与实施例3中相同。
[0072]具体地，弧形腔腔体内充有一定量的流体，流体可以但不限于液压油、传动油、空气等，所述的弧形滑块13上下表面各有两个柱状突起，在壳体对应位置有与之配合的凹槽，柱状突起插入凹槽与壳体上腔紧固连接，固定块72上下两侧均设有密封垫67，密封垫上预留了弧形滑块13上下表面柱状突起的孔位，密封垫上侧安装壳体上盖61，壳体上盖61上设有与柱状突起适配的凹槽，壳体上盖61与弧形滑块13通过柱状突起卡固在一起，用螺栓将壳体上盖61与壳体固定安装，这样弧形滑块13与壳体紧固连接，随着壳体转动而转动。在壳体下腔63内安装轴承65并通过卡簧固定，所述的中心螺栓73穿过轴承65，在中心螺栓73和轴承间设有防尘盖66。
[0073]在工作时，当弧形滑块13处于弧形腔腔体中间位置时，第一流体腔11与第二流体腔12通过连通孔14连通，流体可以自由地在第一流体腔11和第二流体腔12内流动，此时壳体6与转轮7为分离状态，可以各自独立转动，通过调节连通孔14横截面积大小来控制壳体6和转轮7相对转动时流体阻力大小，当壳体6与转轮7处于分离状态时，壳体6与转轮7可相对自由转过的最大角度为离合角，通过调节连通孔14的弧长，可以控制离合角的大小。当壳体6与转轮7发生相对转动，而使第一流体腔11或第二流体腔12形成封闭腔体时，壳体6和转轮7相对静止，隔振皮带轮接合。
[0074]如当壳体6为主动件顺时针转动，转轮为从动件时，且壳体6转速高于转轮7时，壳体6带动弧形滑块13顺时针转动并超越离合角，使第二流体腔12封闭，壳体6通过流体的压力带动转轮7沿顺时针转动，隔振皮带轮接合。
[0075]当主动件壳体6转速发生波动而降低时，从动件转轮7在自身惯性作用下继续按原速度转动，壳体6相对于转轮7逆时针转动，第一流体腔11内流体受到挤压而产生压力，当第一流体腔11内压力大于第二流体腔12内压力时，第一流体腔11内的流体经过连通孔14及中心孔138将与第二流体腔12连通的小球顶起，沿弹簧腔进入第二流体腔12，同时弧形滑块13相对固定块逆时针转动，直到第一流体腔11与第二流体腔12通过连通孔14连通，此过程为隔振皮带轮的壳体6和转轮7随主从动件转速变化自动分离的过程，发挥解耦隔振作用。当壳体6转速重新高于转轮7转速时，第二流体腔12重新形成封闭区间，壳体6重新可以通过流体的压力带动转轮7沿顺时针转动，隔振皮带轮重新接合。
[0076]当壳体6由外力带动与转轮7逆时针转动的情形与上述运动原理相同，在此不--赘述。
[0077]当转轮7为主动件，壳体6为从动件时，工作原理与上述相同，也可以实现隔振皮带轮的分离与接合，即转轮7和壳体6之间能够实现主、从动件之间的互换。
[0078]所述的隔振皮带轮包含但不限于应用在汽车发动机附件皮带传动轮系中，所述壳体6与皮带连接，所述转轮7通过中心螺栓的紧固与曲轴、发机电、BSG或ISG等需要安装皮带轮的元件的中心轴连接，能够隔离主动件的角振动和实现主从动件的互换，使附件系统中各个部件能够满足平稳性和寿命的要求，减少多楔带抖动，降低噪音，延长寿命，降低自动张紧器臂震动幅度，延长其使用寿命。
[0079]虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。凡是利用本发明说明书和附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种解耦机构，设置于基块的弧形腔腔体内，其特征在于:在基块的弧形腔腔体内设有可沿腔体前后转动的弧形滑块，所述的弧形滑块将腔体分割为第一流体腔和第二流体腔，所述的弧形滑块内部设有流体控制阀机构，通过所述流体控制阀机构可控制第一流体腔和第二流体腔的连通或封闭；所述的第一流体腔和第二流体腔通过连通孔连通，连通孔的开口设于弧形腔腔体周围，且两开口间弧长大于弧形滑块弧长。
2.根据权利要求1所述的解耦机构，其特征在于:所述的流体控制阀机构为一个单向阀或者两个开启端相对的单向阀。
3.根据权利要求2所述的解耦机构，其特征在于:所述的连通孔为弧形腔腔体上开设的凹槽，凹槽沿弧形滑块转动方向，凹槽弧长大于弧形滑块弧长且小于弧形腔腔体弧长。
4.根据权利要求2所述的解耦机构，其特征在于:所述的连通孔为弧形腔腔体与弧形滑块之间的配合间隙。
5.根据权利要求2所述的解耦机构，其特征在于:所述的流体控制阀机构由依次连通的第一连接腔、弹簧腔、限流腔、第二连接腔组成，第一连接腔连接面设带有通孔的端盖，端盖将一弹簧和小球限定在弹簧腔内，限流腔直径小于小球直径。
6.根据权利要求2所述的解耦机构，其特征在于:所述的流体控制阀机构由沿中心孔左右对称设置的弹簧腔和第一连接腔组成，第一连接腔连接面设带有通孔的端盖，端盖将一弹簧和小球限定在弹簧腔内，所述的中心孔为三通状，两个直线分布的管口分别与第一弹簧腔和第二弹簧腔连通，且上述两管口直径小于小球直径，另一垂直管口朝向连通孔，与连通孔连通。
7.一种张紧轮，其特征在于:包含权利要求1-6任一项所述解耦机构，还包括外力装置、张紧轮摇臂、主弹簧和基座，所述的解耦机构设置于张紧轮摇臂内，所述张紧轮摇臂分别与主弹簧、外力装置和基座连接，且可以饶基座转动；所述的主弹簧设置于基座和张紧轮摇臂形成的空间内，主弹簧一端与基座连接，另一端与张紧轮摇臂连接。
8.根据权利要求7所述的张紧轮，其特征在于:所述的张紧轮摇臂包括张紧轮套筒和与之固定连接的直行臂，直行臂另一端与外力装置连接；所述的张紧轮套筒套装于基座外，张紧轮套筒上部开有若干弧形腔腔体，弧形腔腔体内壁设有连通孔，张紧轮套筒上端为带有弧形滑块的套筒盖，弧形滑块与弧形腔腔体的位置、数量均一一对应；张紧轮套筒下部设有与主弹簧适配的环形槽，环形槽内设有主弹簧固定孔位，优选地，所述的基座包括基座本体和位于中心的基座固定螺栓，所述的基座本体底面有定位轴，基座本体上设有弹簧固定孔位，更优选地，所述的套筒盖与张紧轮套筒间设有套筒密封垫，所述的套筒密封垫上开有与弧形滑块结构相同的孔位。
9.一种隔振皮带轮，其特征在于:包含权利要求1-6任一项所述的解耦机构，还包括壳体、转轮，所述转轮安装在壳体内，所述弧形滑块位于所述壳体与转轮形成的空间内，所述弧形滑块与壳体固定且与所述转轮发生相对转动。
10.根据权利要求9所述的隔振皮带轮，其特征在于:所述的转轮包括旋转轴、与旋转轴固定安装的固定块、及贯穿旋转轴的中心螺栓，所述的壳体分为壳体上盖、壳体上腔和壳体下腔，所述的固定块位于在壳体上腔与壳体上盖形成的空间内，形成弧形腔腔体，弧形滑块安装在此弧形腔腔体内，所述旋转轴位于壳体下腔，优选地，所述的固定块四周设有结构适配的固定块衬套，固定块上、下两侧均设有密封垫，所述的壳体上腔内壁处设有耐磨衬
bo ^Z-
【文档编号】F01L1/348GK104373535SQ201410265066
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】曹连国 申请人:曹连国