具有彈簧鎖的附件調整裝置的製作方法
2023-11-04 19:34:33 2
本發明涉及用於隔離的、具有扭轉彈簧的附件驅動器調整裝置，特別是，本發明涉及具有自接合扭轉彈簧鎖定特徵的裝置。
背景技術：
本發明涉及用於隔離振動的、具有扭轉彈簧的附件驅動器調整裝置。在本領域公知，這些裝置是交流發電機調整輪和曲軸調整裝置。這些裝置的實例是例如在美國專利No.8678157中所述的交流發電機隔離斷開器(「AID」)、如在美國專利No.7207910中所述的交流發電機隔離器帶輪(「AIP」)、曲軸隔離斷開器(「CID」)、如在美國專利申請No.2013/0098727中所述的超範圍交流發電機斷開器(「OAD」)、以及由Litens出售的商標名為Torqfiltr的曲軸隔離器輪。這些裝置可以有或者沒有單向離合器。在任一情況下，彈簧會有彈簧咔嗒聲。當彈簧能夠滑入和滑出它的袋穴或者離開它的止動器時將產生彈簧咔嗒聲。由於點火發動機的扭轉振動而導致的速度波動能夠使得彈簧沿與帶輪的旋轉方向相同或相反的方向滑出。彈簧重新接合至袋穴中或抵靠止動器會產生噪音，該噪音是消費者不可接受的。
技術實現要素：
本發明涉及的系統和方法提供了對於在附件驅動器調整裝置(例如斷開器或隔離器帶輪)中的扭轉彈簧咔嗒問題的解決方案。該方案被稱為「彈簧鎖」，並利用摩擦接合。獲得「彈簧鎖」的一種方法包括彈簧袋穴，該彈簧袋穴用於與彈簧端部楔入地接合。袋穴可以有楔形形狀，以使得彈簧端部在被偏壓至袋穴內時楔入該袋穴中。
在其它實施例中，彈簧端部可以是漸縮的，用於楔入袋穴中。袋穴和彈簧端部可以都是楔形形狀。
獲得「彈簧鎖」的另一方法是利用在彈簧內徑或外徑的至少一部分和相應袋穴表面之間的過盈配合來作為將彈簧保持就位的裝置。
扭轉彈簧的一端或兩端可以與相關袋穴接合。兩個彈簧端部都與它們的相應袋穴接合時，可以利用相同實施例或兩個不同實施例的摩擦接合的彈簧鎖。
前面所述內容相當廣義地概括了本發明的特徵和技術優點，以便可以更好地理解下面的本發明詳細說明。本發明的附加特徵和優點將在下文中介紹，它們形成本發明的權利要求的主題。本領域技術人員應當知道，所述的概念和特定實施例可以很容易地用作基礎來改變或設計用於實現本發明相同目的的其它結構。本領域技術人員還應當知道，這些等效結構並不脫離如附後的權利要求所述的本發明範圍。通過下面的詳細說明並結合附圖，將更好地理解被認為是本發明特徵的新穎特徵(對於它的結構和操作方法)以及其它目的和優點。不過應當明確知道，各附圖是只是為了示例說明的目的，而並不是限制本發明。
附圖說明
包含在說明書中並形成說明書的一部分的附圖(在附圖中，相同標號表示相同部件)表示了本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。附圖中：
圖1是根據本發明實施例的裝置的剖視圖；
圖2是圖1的裝置的分解透視圖；
圖3是彈簧載體的平面圖，該彈簧載體有楔形袋穴；
圖4是在圖3的彈簧載體中的彈簧的透視圖；
圖5在數學上表示了楔形件可以怎樣設置；
圖6表示了設置的楔形件可以怎樣抗釋放；
圖7表示了在沒有彈簧鎖特徵的情況下在裝置上的機械和噪音測量值；
圖8表示了根據本發明實施例的、具有楔形彈簧鎖特徵的裝置的機械和噪音測量值。
圖9是根據本發明實施例的、對彈簧內徑使用過盈配合以便將彈簧保持就位的裝置的剖視圖；
圖10是圖9的裝置的分解圖；
圖11表示了用於圖9的實施例的帶輪的更詳細視圖；
圖12表示了圖11的帶輪的剖視圖；
圖13表示了用於圖9的實施例的離合器載體的更詳細視圖；
圖14表示了圖13的離合器載體的剖視圖；
圖15是根據本發明實施例的、對彈簧外徑使用過盈配合以便將彈簧保持就位的裝置的剖視圖；
圖16表示了用於圖15的裝置的帶輪的更詳細視圖；
圖17表示了圖16的帶輪的剖視圖；
圖18表示了用於圖15的裝置的離合器載體的更詳細視圖；以及
圖19表示了圖18的離合器載體的剖視圖。
具體實施方式
本發明涉及用於隔離角度振動的、具有扭轉彈簧的附件驅動器調整裝置。所述裝置可以有或沒有單向離合器，但是在任意情況下，扭轉彈簧必須保持就位，以便防止彈簧咔嗒聲。當彈簧能夠滑入和滑出它的袋穴時將產生該彈簧咔嗒聲。由點火發動機的扭轉振動導致的速度波動能夠使得彈簧相對於帶輪的旋轉方向而以順時針和逆時針方向滑出。彈簧的重新接合會產生噪音，該噪音將是消費者不可接受的。需要一種鎖定方法，以便將扭轉彈簧的端部保持在它的袋穴中。為了使得彈簧端部的保持在製造上可行，鎖定方法需要自接合。
通常，這裡的「隔離器」是提供相對位移且同時仍然連接的彈簧功能，「斷開器」是提供連接或斷開的離合器功能。還有，通常，「扭轉振動」是指曲軸的扭轉(它通常由曲柄阻尼器來控制)，而角度振動是曲柄前端的剛性體運動，該曲柄前端實現附件皮帶驅動器系統(「ABDS」)。隔離斷開器優選是對輸入至ABDS的曲柄角度振動起作用，例如保護交流發電機，但是通常並不影響曲柄扭轉振動。
圖1是根據本發明實施例的附件驅動器調整裝置100的一個實例的剖視圖。圖2是圖1的裝置100的分解圖。在圖1和2中，扭轉彈簧4容納在帶輪5和彈簧載體6中。圖3是彈簧載體6的平面圖，表示了具有楔形漸縮部分612的彈簧袋穴610。圖4是在彈簧載體6中的楔形形狀中的彈簧4的透視圖。用於彈簧4的相對端的類似楔形袋穴可以包含在帶輪5中。圖5表示了怎樣根據設置力P(該設置力P將彈簧偏壓至袋穴內)來設置楔形件以及產生的楔入力Fy。圖6表示了在設置有設置力P之後的阻力R。所述阻力將保持所述彈簧而防止其運動離開楔形件。當R小於或等於Fy時，彈簧將不會自由地從楔形件中拉出。這種情況導致等式1。當滿足等式1時，楔形件將自鎖定，並將彈簧保持就位。
等式1：μ/tanθ≥1
θ＝楔形角
μ＝摩擦係數
圖1和2的示例裝置100的其它部件可以更詳細地介紹。帶輪5與皮帶(未示出)接合，以便驅動一裝置例如交流發電機。帶輪5容納滾珠軸承8和滾針軸承3，該滾針軸承8和滾針軸承3允許在軸1和帶輪5之間的相對運動，同時將徑向負載傳遞給軸1。帶輪5是向所述裝置的輸入，動力從帶輪5流向線圈彈簧4的一端，然後從彈簧4的另一端流向彈簧載體6。帶輪5和彈簧載體6各自有凹口或袋穴610，該凹口或袋穴610中機械加工有圓弧611，以便接收彈簧4。圓弧611的起點有徑向漸縮部分612，以便保持所述彈簧。徑向漸縮部分612的角度使得它是自鎖定楔形件。袋穴的端部614將是止動器(如果不是用於漸縮部分612的楔形效果)。所述裝置可以包括多種蓋、帽、密封件、間隔件、加強環等，例如圖1和2中的蓋9和2以及環7。其它可選的裝置特徵包括單向離合器10。
為了表示該結構怎樣工作，如圖3中所示，所示的楔形角為5o。當我們假設帶輪5和彈簧載體6以及彈簧4由鋼製造，並假設鋼表面進行潤滑，以使得摩擦係數為0.15，這時，這些條件滿足等式1，彈簧將保持就位，除非通過一些其它更大的力來將它拉出。
構成具有扭轉彈簧和具有彈簧載體的標準型隔離斷開器，該彈簧載體有楔形袋穴，在該楔形袋穴中進行機械加工，以便用作彈簧端部的止動器和捕獲器。所述裝置包括單向離合器裝置，並構成而用於測試本發明。在該標準型中解決了彈簧咔嗒問題。圖7和8表示了在有和沒有楔形袋穴的情況下的噪音、帶輪速度和轉子速度。圖7是沒有楔形袋穴，而圖8是有楔形袋穴。由兩個圖7和8來比較所測量的噪音水平(聲音壓力Pa)，顯然，在有楔形袋穴的情況下噪音更小。彈簧不會滑出的另一證據是轉子的速度。圖7和8都在帶輪處有相同輸入，轉子速度表示輸出。具有楔形袋穴的裝置與沒有楔形袋穴的裝置相比具有更高的轉子速度。該速度差是由於彈簧只在沒有楔形袋穴的裝置中滑入和滑出袋穴。
袋穴的一側或兩側可以成角度，以便形成楔形。彈簧端部也可以逐漸變小，但這並不是必須的。彈簧端部可以是逐漸變小的或楔形的，而不是袋穴。本發明的優點是它自接合和自鎖定，因此，當力增加時，彈簧端部脫開，接合力通常將增加，以便使得彈簧端部甚至比它滑出之前更緊地接合在楔形袋穴中，從而對於更高的力水平而言也鎖定它或穩定它。
圖9是附件驅動器調整裝置200的剖視圖，它表示了第二實施例，其中，與彈簧內徑的過盈配合用作將彈簧保持就位的裝置。圖10是裝置200的分解圖。在圖9-10中，部件標號1-3和7-10如上面對於第一實施例所述。如圖9、11和12中所示，帶輪15的外部柱形表面151的至少一部分的直徑大於彈簧14的內徑141。這將摩擦地限制彈簧14而防止其滑出圖11中所示的帶輪15的彈簧袋穴152。彈簧14的另一端可以以類似方式來保持。如圖9、13和14中所示，離合器載體16的外部柱形表面161的至少一部分的直徑大於彈簧14的彈簧內徑142。這將摩擦地限制彈簧14防止其滑出圖13中所示的彈簧袋穴162。
圖15是附件驅動器調整裝置300的剖視圖，它表示了第三實施例，其中，與彈簧外徑的過盈配合用作將彈簧保持就位的裝置。如圖15-17中所示，帶輪25的內部柱形表面251的至少一部分的直徑小於彈簧24的外徑241。這將保持彈簧24防止其滑出圖16中所示的帶輪25的彈簧袋穴252。彈簧24的另一端可以以類似方式或者通過這裡所述的一個其它實施例來保持。如圖15、18和19中所示，離合器載體26的內部柱形表面261的至少一部分的直徑小於彈簧24的彈簧外徑242。這將摩擦地限制彈簧24防止其滑出圖18中所示的彈簧袋穴262。
儘管已經詳細介紹了本發明和它的優點，但是應當知道，在不脫離由附後的權利要求確定的本發明範圍的情況下能夠進行多種變化、替換和改變。而且，本申請的範圍並不局限於在說明書中所述的處理、機器、製造、物質組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。如本領域技術人員由本發明的說明書很容易知道，根據本發明，目前存在或以後發展的、執行與這裡所述的相應實施例基本相同功能或獲得基本相同結果的處理、機器、製造、物質組分、裝置、方法和步驟也可以使用。因此，附加權利要求將在它們的範圍中包括這些處理、機器、製造、物質組分、裝置、方法和步驟。這裡所述的發明可以在沒有未在這裡特別公開的任何元件的情況下合適地實施。