用於超程去耦器的彈簧行程限制器的製作方法
2023-07-24 12:18:56 2
專利名稱：用於超程去耦器的彈簧行程限制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機動車的驅動軸及帶驅動部件，更具體地，涉及一種去耦器組件，該去耦器組件用於允許帶驅動部件臨時地以不同於驅動軸的速度運行，以將驅動部件與驅動軸去耦或機械地分開，並減小其間的扭轉振動。
背景技術：
眾所周知，在機動車引擎中為了將一部分引擎輸出傳遞到多個帶驅動附件，使用環狀蛇形帶。典型地，各部件包括一個與該帶驅動地接合的帶輪，並且該帶由直接耦合到引擎上的曲軸的輸出帶輪所驅動。該部件的帶輪可轉動地安裝到驅動軸上。此類帶驅動附件的一個例子是交流發電機。
內燃機用作脈衝系統，經常地加速減速從而引起引擎振動。由於這些變化的速度，由曲軸驅動的帶驅動附件總是試圖加速減速。這可由於很高的波動負載和振動而導致極大的噪音和振動，同時伴隨著部件耐久度的降低。此外，快速的引擎加速和減速——例如在傳動軸和引擎啟動或關閉時——使得帶由於和帶輪之間的打滑而發出刺耳的聲音並且在帶上施加很大的衝擊。
已知提供一個工作地耦合於帶輪和例如交流發電機的帶驅動附件之間的去耦器組件，以允許交流發電機的驅動軸可以「超程(overrun)」或以高於帶輪的速度轉動並允許帶輪速度可以由於引擎速度的振蕩而相對於交流發電機驅動軸的速度振蕩。去耦器的例子在2000年7月4日授予Mevissen等的美國專利6,083,130和1992年8月18日授予Bytzek等的美國專利5,139,463中公開。
還已知提供一個位於帶輪和帶驅動附件之間的去耦器以隔離二者之間的振動，從而降低噪音和衝擊負載。此類去耦器的例子在2000年4月4日授予Bytzek等的美國專利6,044,943中公開。
仍然希望提供一種去耦器，其與傳統的去耦器設計相比，更易於製造並且具有更好的耐久性和操作性。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種去耦器組件，其用於在汽車發動機的驅動軸和環形驅動件之間傳遞扭矩。該去耦器組件包括一個轂，該轂構造成穩固地固定到軸上並在第一和第二端之間沿軸向延伸。帶輪可轉動地安裝在該轂上，並適於與環形驅動件驅動地接合。一個支座環繞該轂的第二端安裝並工作地耦合於該轂和帶輪之間，以選擇性地與其一起轉動。該支座包括第一側和第二側以及一個從其中一側凸出的防傾斜上移凸起。一個扭轉彈簧在該轂和支座之間延伸，用於在其間傳遞扭矩。一個止推板穩固地安裝在該轂的第二端，並帶有一個形成於其內的槽，該槽在該第一端和第二端之間延伸，以用於容納該防傾斜上移凸起。該防傾斜上移凸起在該槽內於第一端和第二端之間運動，以限制該支座和止推板之間的轉動，同時選擇性地防止扭轉彈簧相對於該轂和支座轉動。
通過參照下面的詳細說明並結合附圖，將會很容易地同時更好地理解本發明的優點，其中圖1是結合有根據本發明一個方面的去耦器組件的引擎的前視圖；圖2是該去耦器組件的分解立體圖；圖3是該去耦器組件的截面圖；圖4是該去耦器組件的另一截面圖；圖5是一個離合器元件的立體圖；圖6是該去耦器組件的支座的立體圖；
圖7是裝配到該支座上的離合器元件的立體圖；圖8是開槽的止推板和帶有防傾斜上移凸起的支座的分解立體圖；圖9是止推板和支座在防傾斜上移位置中的立體圖；圖10是止推板和支座在扭矩鎖定位置中的立體圖；圖11是去耦器組件另一實施方式的立體圖；圖12是根據另一實施方式的帶鍵止推板和帶有防傾斜上移槽的支座的分解立體圖；圖13是帶鍵止推板和支座在扭矩鎖定位置中的立體圖；和圖14是帶鍵止推板和支座在防傾斜上移位置中的立體圖。
具體實施例方式
參照圖1，用於機動車的引擎的總體標為10。引擎10包括一個驅動環狀蛇形帶14的曲軸12，如本領域普通技術人員所公知的那樣。引擎10還包括多個安裝到驅動軸15上並由帶14驅動的帶驅動附件16，例如交流發電機、壓縮機等。帶輪50工作地耦合到各個帶驅動附件16，用於通過帶輪50的轉動而驅動部件16。正如下面更詳細地描述並在圖2中示出的那樣，去耦器組件20工作地裝配到帶14和帶驅動附件16中的任意一個或多個之間，以在帶輪14相對於部件16減速時自動地將部件16與帶輪14分離，並允許帶14的速度相對於驅動附件16的帶的速度震蕩。此外，去耦器組件結構和功能的詳細描述可在於2000年7月4日授權給本申請人的美國專利6,083,130中看到，在此全文引入該文檔以供參考。
參照圖2～4，去耦器組件20包括一個轂22，該轂22帶有相對的第一端24和第二端26以及一個在其間延伸的大致的圓柱體28。該圓柱體28包括在轂22的第一端24和第二端26之間延伸的相對的內表面30和外表面32。該內表面30包括多個鄰近第一端24的內螺紋33，以將轂22穩固地固定到用於安裝帶驅動附件16的驅動軸15。一個直徑減小部34形成在第一端24上。該直徑減小部34包括一個外安裝面36，該外安裝面36的外徑小於圓柱體28的外表面32的外徑。與第二端26相對的抵靠面38在外安裝面36和圓柱體28的外表面32之間大致徑向地延伸。一個環形的止推板39支承在外安裝面36上，並例如由壓配合而穩固地固定在外安裝面36上並抵住抵靠面38。該止推板39優選地包括一個槽或凹口43，該槽43形成於該止推板39的外緣上以與支座75配合，這一點將在下面更詳細地介紹。
承口40形成於第二端26內，用於在其內容納合適的工具以將轂22轉動地擰到驅動軸15上，從而與驅動軸一起轉動。環形的第一凸緣41從圓柱體28在鄰近第二端26處沿徑向向外地延伸。該第一凸緣41包括一個外凸緣面42，該外凸緣面42的外徑大於圓柱體28的外表面32的外徑。一個大致為螺旋形的第一槽46形成於外凸緣面42和圓柱體28之間，以在環形第一凸緣41內限定一個第一螺旋形傾斜定位面48，該定位面終止於抵靠壁49處並朝向轂22的第一端24。
一個大致為圓筒形的帶輪50可轉動地軸頸連接到轂22上。更具體地，帶輪50在相對的第一端52和第二端54之間延伸。該帶輪50包括一個在第一端52和第二端54之間延伸的內圓柱面56。該帶輪50包括一個外周66，該外周66帶有多個形成於其內的V形溝槽68，用於接合併引導帶14。滾珠軸承元件57壓配合併耦合於帶輪50和轂22之間。軸承元件57包括穩固地固定到轂22的一部分外安裝面36上的內座圈58和固定到與帶輪50第一端52鄰近的一部分內表面56上的外座圈59。多個滾珠軸承55坐落在軸承元件57的內外座圈58和59之間。在裝配時，止推板39優選地在內座圈58和轂22之間軸向地固定在位。圓柱形軸襯60軸頸式地安裝在帶輪50的內表面56和轂22的外凸緣面42之間。
參照圖2～7，單向離合器組件70工作地耦合在轂22和帶輪50之間。離合器組件70包括工作地耦合到轂22上的支座75和離合器彈簧71。離合器彈簧71包括多個螺旋線圈72，所述線圈72在一個彎曲的鉤形近端73和一個相對的遠端74之間延伸。優選地，離合器彈簧71由未塗覆的彈簧鋼材料製成，並具有非圓形截面以提高與帶輪50的內表面56之間的摩擦接觸。最優選地，離合器彈簧71的截面為矩形或正方形。離合器彈簧71裝配成與帶輪50的內表面56摩擦地接合。優選地，施加潤滑劑以減小離合器彈簧71和帶輪50內表面56之間的磨損。
參照圖6～8，支座75大致為環形，並在相對的第一側76和第二側78之間軸向地延伸。防止傾斜上移的凸起77形成為從支座75的第一側76向外地突出，並構造成在裝配時與形成於止推板39內的槽43配合。鉤形槽84形成於支座75的第二側78上，並構造成保持住離合器彈簧71的鉤形近端73。大致為螺旋形的第二槽86也形成於支座75的第二側78上，以限定第二螺旋形傾斜定位面88，該定位面88終止於抵靠壁89並大致與形成於轂22中的第一定位面48相對。
參照圖2～4，螺旋形扭轉彈簧90在轂端92和支座端94之間延伸。扭轉彈簧90軸向地壓緊在第一定位面48和第二定位面88之間，用於在轂22和支座75之間傳遞扭矩。更具體地，扭轉彈簧90的轂端92被保持在轂22的第一槽46內，並支承在配合的螺旋形傾斜定位面48上。類似地，扭轉彈簧90的支座端94被保持在支座75的第二槽86內，並支承在配合的螺旋形傾斜定位面88上。扭轉彈簧90還包括轂末端93和支座末端95。轂末端93抵靠住轂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和轂22之間傳遞扭矩。由於壓緊扭轉彈簧90而產生的軸向力使得支座75的第一側76保持與止推墊圈39抵靠接合。扭轉彈簧90還使得支座75和轂22之間可以相對移動，以適應由於引擎運行速度的通常的震蕩變化而引起的帶輪50的速度變化。扭轉彈簧90和離合器彈簧71沿不同方向盤繞。
在去耦器的現有應用中，當引擎速度變化從而扭轉彈簧90旋緊或鬆開時，彈簧90壓緊在與形成於支座75中的槽86的抵靠壁89上，以傳遞來自於引擎的扭矩。當引擎的驅動力反向時——例如在超程運行情形下，彈簧90試圖移離抵靠壁89和沿螺旋形表面88傾斜地上移(ramp up)，因為僅有的將彈簧保持在位的力是彈簧90和支座75之間的摩擦力、以及存在於壓緊在支座75和轂22之間的彈簧90中的力。彈簧90的此類運動可引起支座75的過度磨損，並導致組件失效。此外，彈簧90壓靠於抵靠壁89時的過載還可能使得彈簧90失效。
為了減輕上面概述的問題，防止傾斜上移的凸起77防止扭轉彈簧90相對於支座75向上傾移或相對移動。特別地，當止推板39和支座75彼此相對地轉動以適應帶輪50的速度變化時，防止傾斜上移的凸起77在止推板39的槽43內行進。防止傾斜上移的凸起77在槽43的相對兩側之間行進，所述的槽限定了扭矩鎖定位置和傾斜上移位置的邊界。防止傾斜上移的位置在圖9中示出，並定義為一個這樣的位置在該位置中，防止傾斜上移的凸起77接合形成於止推墊圈39內的槽43的第二側47或防止傾斜上移側，以防止彈簧90從支座75的抵靠壁89後縮。支座75和止推板39的扭矩鎖定位置在圖10中示出，並定義為一個這樣的位置彈簧90由於轉動而產生的扭轉彎曲因為防傾斜上移凸起77和形成於止推墊圈39內的槽43的第一側45或扭矩限制側的相互作用而停止。
組裝時，彈簧90環繞轂22的圓柱體28放置，並壓緊在轂的槽46的傾斜定位面48和支座75的槽86的傾斜定位面88之間，如上所述。支座75和止推板39對準，使得防傾斜上移凸起77坐落在止推墊圈39的槽43中。然後連接軸承元件57以將止推墊圈39相對於轂22保持在位。
第一蓋98組裝到帶輪50的第一端52上、並且第二蓋100組裝到形成於帶輪50第二端54處的凸緣102上，以密封並防止汙物進入去耦器組件20並用於保持住去耦器組件20中的潤滑劑。
運行時，引擎10啟動，帶輪50通過由引擎10驅動的帶14而沿驅動方向加速並轉動。帶輪50相對於轂22在驅動方向上的加速和轉動在帶輪50的內表面56及優選為離合器彈簧71的所有線圈72之間產生了摩擦。需要理解的是，哪怕在開始時至少離合器彈簧71的端部線圈74摩擦地接合帶輪50的內表面56，離合器彈簧71也會起作用。離合器彈簧71螺旋地盤繞，從而，帶輪50的內表面56和至少端部線圈74之間的摩擦力將使得離合器彈簧71徑向向外地朝帶輪50的內表面56擴張並夾緊帶輪50的內表面56。帶輪50相對於轂22沿驅動方向的持續轉動將使得由線圈72施加到內表面56上的徑向向外的力大致呈指數級地增大，直到離合器彈簧71的所有線圈72與帶輪50完全制動地接合。當離合器彈簧71完全與內表面56接合時，帶輪50的轉動被完全被導引到帶驅動附件16的驅動軸15上從而使其轉動。此外，離心力有助於使離合器彈簧71保持與帶輪50的內表面56完全制動地接合。
支座75沿驅動方向的轉動由扭轉彈簧90傳遞到轂22，使得支座75、止推板39、轂22和帶驅動附件16的驅動軸15與帶輪50大致一起轉動。當達到最大設計扭矩(或彈簧扭轉角)時，防傾斜上移凸起77在上述的扭矩鎖定位置上與止推墊圈39中的槽43的扭矩鎖定側45接合，以防止彈簧90中的過大扭矩和可能的失效。在正常運行時，扭矩鎖定位置是凸起77在扭矩限制位置和防傾斜上移位置之間往復運動的界限。正常運行時，凸起77可有規律地接觸防傾斜上移側，而很少接觸扭矩限制側。此外，扭轉彈簧90彈性地允許支座75和轂22之間的相對運動，以抑制或隔離帶輪50因為引擎10運行速度的相應震蕩而引起的速度震蕩。
當帶輪50減速時，由轉動的驅動軸15和帶驅動附件16的轉動質量的慣性驅動的轂22將會首先「超越」或沿驅動方向繼續以高於帶輪50的速度轉動。更具體地，轂22高於帶輪50的轉速致使離合器彈簧71相對於帶輪50的內表面56徑向地收縮。離合器彈簧71和帶輪50之間的制動接合得以鬆開，從而允許轂22和帶驅動附件16的驅動軸15相對於帶輪50超程運行。支座75的防傾斜上移凸起77與形成於止推板39中的槽43的防傾斜上移側47在上述的防傾斜上移位置中接合，防止了彈簧90與支座75的抵靠壁89分離，並選擇性地防止彈簧90相對於支座75和轂22轉動。當帶輪50相對於離合器組件70和轂22減速時，線圈72可保持與內表面56摩擦地接合。當帶輪50加速而超過轂22的速度時，離合器彈簧71的線圈72開始制動地重新接合內表面56。
參照圖11～14，示出了本發明去耦器組件20的可選實施方式。除了支座175和止推板139之外，該可選實施方式在所有其它方面與第一實施方式相同。可選實施方式的支座175包括一個與形成於止推板139上的鍵143相配合的防傾斜上移槽177。槽177在第一扭矩鎖定側192和第二防傾斜上移側193之間延伸，用於限制鍵143在其內的轉動運動，從而限制支座175和彈簧90相對於止推板139的運動。大體上，第一實施方式中的止推板39上的槽43和支座75的凸起77與可選實施方式中的支座175的槽177和止推板139的鍵143正好反向。正如前面在第一實施方式中所描述的那樣，鍵143和槽177具有如圖13和14所示與如上所述相對應的扭矩鎖定位置和防傾斜上移位置。
需要理解的是，去耦器組件可耦合在帶輪和由環狀蛇形驅動元件或帶14驅動的任意附件16的驅動軸之間，該附件例如為交流發電機或壓縮機。可選地，去耦器組件也可耦合於驅動軸和由引擎驅動的曲軸的帶輪之間。
已經以圖示的方式描述了本發明，並且需要理解的是使用的術語是指描述的詞的本質而不是其限制。按照上述教導，本發明可有許多修改形式和變化形式。從而，需要理解的是，在所附帶的權利要求的範圍內，本發明能以特別描述的方式以外的方式實現。
權利要求
1.一種用於在汽車引擎的驅動軸和環形驅動元件之間傳遞扭矩的去耦器組件，所述去耦器組件包括一個轂，其構造成穩固地固定到所述的軸上，所述轂在第一和第二端之間沿軸向延伸；一個帶輪，其可旋轉地安裝在所述轂上，並適於與該環形驅動元件驅動地接合；一個支座，其環繞所述轂的第二端安裝並工作地耦合於所述轂和所述帶輪之間而選擇性地與其一起轉動，所述支座包括第一側和第二側以及一個從所述兩側之一凸出的防傾斜上移凸起；一個扭轉彈簧，其在所述轂和所述支座之間延伸，用於在其間傳遞扭矩；和一個止推板，其固定地安裝在所述轂的第二端，並帶有一個形成於其內的槽，該槽在第一端和第二端之間延伸，用於容納所述的防傾斜上移凸起；所述防傾斜上移凸起在所述槽內於所述的第一端和第二端之間運動而限制所述支座和所述止推板之間的轉動，同時選擇性地防止所述扭轉彈簧相對於所述轂和支座轉動。
2.如權利要求1所述的去耦器組件，其中所述扭轉彈簧沿軸向壓緊在所述轂和所述支座之間。
3.如權利要求2所述的去耦器組件，其中所述轂包括一個形成於其內的螺旋形第一槽，該第一槽限定了一個終止於一抵靠壁的傾斜的第一定位面。
4.如權利要求3所述的去耦器組件，其中所述支座包括一個形成於其內的螺旋形第二槽，該第二槽限定了一個終止於一抵靠壁的傾斜的第二定位面。
5.如權利要求4所述的去耦器組件，其中所述扭轉彈簧在一個保持在所述螺旋形第一槽內的轂端和一個保持在所述螺旋形第二槽內的相對的支座端之間沿軸向延伸。
6.如權利要求5所述的去耦器組件，其中所述扭轉彈簧包括一個轂末端和一個支座末端，其中該轂末端扭轉地接合所述轂的抵靠壁，而該支座末端扭轉地接合所述支座的抵靠壁，從而在所述支座和轂之間傳遞扭矩。
7.如權利要求6所述的去耦器組件，還包括一個離合器元件，該離合器元件設置在所述轂和所述帶輪之間，用於把扭矩選擇性地從所述帶輪傳遞到所述轂，並使得所述轂可以相對於所述帶輪超程運行。
8.如權利要求7所述的去耦器組件，其中所述離合器元件包括多個與所述帶輪摩擦接合的螺旋線圈以及一個耦合到所述支座的端部，所述離合器元件可擴張抵靠在所述帶輪上而選擇性地將所述轂和所述帶輪耦合在一起。
9.如權利要求8所述的去耦器組件，其中所述帶輪包括一個在第一和第二端之間延伸的內離合面，該內離合用於摩擦接合所述離合器元件的線圈，用於選擇地在所述轂和所述帶輪之間傳遞扭矩。
10.如權利要求9所述的去耦器組件，其中所述支座包括一個鉤形的第一槽，用於容納和保持所述離合器元件的所述端部。
11.如權利要求10所述的去耦器組件，還包括一個軸承組件，該軸承組件壓緊在所述轂和所述帶輪的內表面之間，用於可轉動地將所述轂和所述帶輪耦合在一起。
12.一種用於在汽車引擎的驅動軸和環形驅動元件之間傳遞扭矩的去耦器組件，所述去耦器組件包括一個轂，其構造成穩固地固定到所述軸上，所述轂在第一和第二端之間沿軸向延伸；一個帶輪，其可轉動地安裝在所述轂上，並適於與該環形驅動元件驅動地接合；一個支座，其環繞所述轂的第二端安裝並工作地耦合於所述轂和所述帶輪之間而選擇性地與其一起轉動，所述支座包括第一側和第二側以及一個防傾斜上移的槽，該槽形成於所述兩側之一中並在第一和第二端之間延伸；一個扭轉彈簧，其在所述轂和所述支座之間延伸，用於在其間傳遞扭矩；和一個止推板，其穩固地安裝在所述轂的第二端上，並具有一個從其突出的鍵；所述鍵在所述第一端和第二端之間於所述防傾斜上移槽內運動，用於限制所述支座和所述止推板之間的轉動，同時防止所述扭轉彈簧相對於所述轂和支座轉動。
13.如權利要求12所述的去耦器組件，其中所述扭轉彈簧沿軸向壓緊在所述轂和所述支座之間。
14.如權利要求13所述的去耦器組件，其中所述轂包括一個形成於其內的螺旋形第一槽，用於限定一個終止於一抵靠壁的傾斜的第一定位面。
15.如權利要求14所述的去耦器組件，其中所述支座包括一個形成於其內的螺旋形第二槽，用於限定一個終止於一抵靠壁的傾斜的第二定位面。
16.如權利要求15所述的去耦器組件，其中所述扭轉彈簧在一個保持於所述螺旋形第一槽內的轂端和一個保持於所述螺旋形第二槽內的相對的支座端之間沿軸向延伸。
17.如權利要求16所述的去耦器組件，其中所述扭轉彈簧包括一個轂末端和一個支座末端，其中該轂末端扭轉地接合所述轂的抵靠壁，而該支座末端扭轉地接合所述支座的抵靠壁，用於在所述支座和轂之間傳遞扭矩。
18.如權利要求17所述的去耦器組件，還包括一個離合器元件，該離合器元件設置在所述轂和所述帶輪之間，用於選擇地將扭矩從所述帶輪傳遞到所述轂，並使得所述轂可以相對於所述帶輪超程運行。
19.如權利要求18所述的去耦器組件，其中所述離合器元件包括多個與所述帶輪摩擦接合的螺旋線圈以及一個耦合到所述支座的端部，所述離合器元件可擴張抵靠在所述帶輪上，從而選擇性地將所述轂和所述帶輪耦合在一起。
20.如權利要求19所述的去耦器組件，其中所述帶輪包括一個在第一和第二端之間延伸的內離合面，該內離合面用於摩擦接合所述離合器元件的線圈，用於選擇性在所述轂和所述帶輪之間傳遞扭矩。
21.如權利要求20所述的去耦器組件，其中所述支座包括一個鉤形的第一槽，用於容納和保持所述離合器元件的所述端部。
22.如權利要求21所述的去耦器組件，還包括一個軸承組件，該軸承組件壓緊在所述轂和所述帶輪的內表面之間，用於可轉動地將所述轂和所述帶輪耦合在一起。
全文摘要
本發明提供一種用於在引擎驅動的軸和蛇形帶之間傳遞旋轉運動的去耦器組件。該去耦器包括構造成組裝到該軸上的轂。該轂具有一個形成於其內的螺旋形的第一槽。一個帶輪可旋轉地耦合到該轂。一個支座安裝到該轂上，並包括有一個形成於其內的螺旋形的第二槽，且一個防傾斜上移的凸起形成於其上。一個止推板固定到該轂上，並具有一個形成於其內的槽。一個扭轉彈簧壓緊在一個保持於該螺旋形的第一槽內的轂端和一個保持於螺旋形的第二槽內的支座端之間，用於在轂和支座之間傳遞扭矩。防傾斜上移凸起在形成於止推板中的槽中運行，以限制支座和止推板之間的轉動，並防止扭轉彈簧相對於轂和支座轉動。
文檔編號F16D41/20GK1890479SQ200480036753
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月9日 優先權日2003年12月9日
發明者克裡斯蒂安·詹森, 約翰·安特恰克 申請人:利滕斯汽車合夥公司