一种具有管形扭矩弹簧的单向减振解耦器

摘要

本发明公开一种具有管形扭矩弹簧的单向减振解耦器，包括：一皮带轮毂，该皮带轮毂的内表面形成一容纳空间；一芯轴，该芯轴内部固定一传动轴，该芯轴外表面向外凸起形成一挡板；一隔板，该隔板安装于该芯轴外表面，该隔板的一侧与芯轴凸起的档板相接触，另一侧与扭矩弹簧的第一端相接触；一扭矩弹簧，该扭矩弹簧的第一端内有一卡槽，用于安装摩擦弹簧第一端的挂脚，并与隔板相接触，第二端在内径方向有一内凸台，该内凸台固定于该芯轴外表面，该扭矩弹簧管壁上有圆周方向的相互交错的弧形缝隙或螺旋缝隙；一摩擦弹簧，该摩擦弹簧的第一端有一挂脚，位于扭矩弹簧第一端的卡槽内；一个或多个弧形隔片，位于扭矩弹簧的弧形缝隙之间。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有管形扭矩弹簧的单向减振解耦器，特别是一种安装在交流发电机传动轴上，其皮带轮外圈随发动机转速波动，但皮带轮芯轴的转速波动得到减小的交流发电机用单向减振皮带轮。

背景技术

传统的汽车发电机皮带轮都是与汽车发动机的转速同步运行，在发动机转速变化时，发电机的转速也将变化。发动机由于气缸的交替工作，其输出的扭矩和转速是不均匀的（一般呈现正弦波的形状），特别是当发动机突然加速或减速时，发电机皮带轮的转速也随着变速，但由于发电机转子转动惯量较大，造成发电机转子转速与发动机转速瞬间不同步，传动带与皮带轮之间会形成冲击和打滑，产生噪音，从而降低皮带寿命，造成整个发动机前端轮系寿命降低，由于这些振动、噪音和不平顺性（NVH），使整车的舒适性大大降低；当发动机停止工作前的瞬间，发动机曲轴有一个短暂的正反方向摆动，转子中的励磁线圈受离心力影响而造成损伤，降低发电机的寿命。

为提高发动机轮系和发电机的寿命，现有技术有些许关于皮带轮结构方面的改进。如CN100335808中所公开的技术方案，该技术方案包括轮毂，轮毂固定安装在传动轴上。轮毂具有对置的第一端和第二端以及在两者之间轴向延伸的大体呈圆柱形的体部，一环形的第一凸缘邻近于第二端从体部径向地向外延伸。第一凸缘包括外凸缘表面，该凸缘表面的外直径大于体部，一环形表面在体部与外凸缘表面之间大体上径向地延伸，与第二端相对。在环形表面内形成一大体上螺旋形的第一槽。一保持架可旋转地安装在轮毂上。保持架包括形成于其内的螺旋形的第二槽。一扭转弹簧延伸轮毂端与保持架端之间，用以在轮毂与保持架之间传递扭矩，其中，轮毂端被保持在螺旋形的第一槽内，用以防止扭转弹簧的轮毂端与轮毂之间相对运动，保持架端被保持在螺旋形的第二槽内，用以防止扭转弹簧的保持架端与保持架之间相对运动。一皮带轮可旋转地连接至轮毂。皮带轮包括一外表面，该外表面设计得与驱动皮带摩擦啮合。所述皮带轮具有形成于其中的内表面。一离合器弹簧紧固在保持架上并具有许多螺旋形的簧圈，这些簧圈与皮带轮的内表面摩擦啮合，以选择性连接轮毂与皮带轮。扭转弹簧和离合器弹簧沿相反的方向盘绕，使得在皮带轮相对于轮毂加速的期间，离合器弹簧扩张而与内表面夹紧啮合，以及在皮带轮相对于轮毂减速的期间，离合器弹簧收缩而脱离与内表面夹紧啮合。该技术方案中保持架会受到扭转弹簧的力，长期使用会加速保持架的老化。

现有技术中另一种保持架如图1所示，保持架5上设置两个凹槽，分别用于容纳摩擦弹簧2和扭矩弹簧3。由于现有技术中的保持架为塑料材料制成，因此需要摩擦弹簧2和扭矩弹簧3的一端接触，以传递发动机的驱动力。该技术方案的优点在于摩擦弹簧2和扭矩弹簧3在制动过程中所产生的力分别由扭矩弹簧3和摩擦弹簧2承担，保持架5不会受到来自摩擦弹簧2和扭矩弹簧3的挤压力。该技术方案同时也存在缺点，摩擦弹簧2和扭矩弹簧3的接触端面必须光滑，无毛刺或缺口，否则在车辆高速运转时，摩擦弹簧2和扭矩弹簧3的接触端面容易打滑，导致解耦器失效。另外，当皮带轮张紧轮不足和/或皮带与皮带轮由于各种原因进入液体时，皮带与皮带轮的摩擦力减小，皮带与皮带轮出现打滑现象，使得皮带轮温度急剧升高，造成塑料保持架熔化，皮带轮产生双向打滑而失效。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，提供可以实现单向超越并且安全可靠的单向减振解耦器。

本发明的另一目的是通过改进单向减振解耦器的结构，进一步降低单向减振解耦器的加工难度与加工成本。

为了解决上述现有技术问题，本发明提供一种单向减振解耦器，包括：一皮带轮毂，该皮带轮毂的内表面形成一容纳空间；一芯轴，该芯轴内部固定一传动轴，该芯轴外表面向外凸起形成一挡板；一隔板，该隔板安装于该芯轴外表面，该隔板的一侧与芯轴凸起的档板相接触，另一侧与扭矩弹簧的第一端相接触；一扭矩弹簧，该扭矩弹簧的第一端内有一卡槽，用于安装摩擦弹簧第一端的挂脚，并与隔板相接触，第二端在内径方向有一内凸台，该内凸台固定于该芯轴外表面，该扭矩弹簧管壁上有圆周方向的相互交错的弧形缝隙；一摩擦弹簧，该摩擦弹簧的第一端有一挂脚，位于扭矩弹簧第一端的卡槽内；一个或多个弧形隔片，位于扭矩弹簧的弧形缝隙之间。

更进一步地，该芯轴外表面向外凸起形成一挡板。

更进一步地，该挡板的一侧靠近该保持架，另一侧靠近一滚动轴承。

更进一步地，该芯轴与该挡板一体成型制成。

更进一步地，该隔板由塑料或具有摩擦系数较小涂层的金属材料制成。

更进一步地，该扭矩弹簧的第一端内有一卡槽，用于安装摩擦弹簧第一端的挂脚，并与隔板相接触，第二端在内径方向有一内凸台，该内凸台固定于该芯轴外表面。

更进一步地，该扭矩弹簧是用以管材加工形成，在管壁上有圆周方向的相互交错的弧形缝隙。

更进一步地，该隔片位于所述扭矩弹簧的弧形缝隙之间。

更进一步地，该扭矩弹簧的内凸台与所述芯轴过盈配合。

更进一步地，该摩擦弹簧，该摩擦弹簧的第一端有一挂脚，位于扭矩弹簧第一端的卡槽内。

更进一步地，该单向减振解耦器，其特征在于，右端的球轴承也可以是一与所述芯轴过盈配合环形端架，该端架外壁上有一沟槽，该沟槽还包括一托环，所述托环位于所述端架的外表面与所述皮带轮毂的内表面。

与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案有如下优势：

第一、本发明中所使用的技术方案是把摩擦弹簧与扭矩弹簧不通过保持架连接，而把摩擦弹簧的挂脚直接放置在扭矩弹簧的沟槽内，解决了现有技术中保持架老化使单向减振解耦器失效的问题；两个弹簧均为金属材料可以耐高温，避免了现有技术中因塑料保持架高温熔化而使皮带轮双向打滑而失效问题。

第二、本发明技术方案中所使用的挡板与芯轴一体成型设计，并且该挡板的设计较现有技术增厚，极大地增加了挡板的强度，解决了挡板因变形而导致的单向减振解耦器失效的技术问题。

第三，本发明技术方案中所使用的隔板由塑料或具有摩擦系数较小涂层的金属材料制成，起到润滑作用，使磨损减少到最小。同时，该隔板起到止推作用，防止摩擦弹簧挂脚从扭矩弹簧沟槽2中轴向脱出。

第四、本发明技术方案中所使用的扭矩弹簧第二端的内凸台与芯轴过盈配合装配，与现有技术中的一体式芯轴相比较，生产成本有所降低。

附图说明：

图1是现有技术中所使用的保持架的结构示意图；

图2是本发明涉及的单向减振解耦器的主视图;

图3是本发明涉及的单向减振解耦器的A-A剖视图；

图4是本发明涉及的单向减振解耦器的爆炸图；

图5和图6是本发明涉及的扭矩弹簧的视图；

图7是本发明涉及的芯轴的侧视图；

图8是本发明涉及的隔板的主视图；

图9是本发明涉及的隔片的主视图；

图10是本发明涉及的具有环形端架和托环支撑的单向解耦器剖视图。

主要图示说明：

1-传动轴 10-皮带轮毂 20-摩擦弹簧 30-扭矩弹簧

40-芯轴 41-挡板 50-隔板 60-左滚动轴承

70-右滚动轴承 71-环形端架 72-托环 80-隔片 90-密封盖。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

为了解决上述现有技术问题，本发明公开一种单向减振解耦器，包括：一皮带轮毂，所述皮带轮毂的内表面形成一容纳空间；一芯轴，所述芯轴内部固定一传动轴，所述芯轴外表面向外凸起形成一挡板；一隔板，该隔板安装于该芯轴外表面，该隔板的一侧与芯轴凸起的档板相接触，另一侧与扭矩弹簧的第一端相接触；一扭矩弹簧，该扭矩弹簧的第一端内有一卡槽，用于安装摩擦弹簧第一端的挂脚，并与隔板相接触，第二端在内径方向有一内凸台，该内凸台固定于该芯轴外表面，该扭矩弹簧管壁上有圆周方向的相互交错的弧形缝隙3和4；一摩擦弹簧，该摩擦弹簧的第一端有一挂脚，位于扭矩弹簧第一端的卡槽内；一个或多个弧形隔片，位于扭矩弹簧的弧形缝隙之间。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中所使用的“内”一词主要指靠近传动轴的方向；“外”一词主要指远离传动轴的方向；“轴向”一词主要指与传动轴平行的方向，“径向”一词主要指与传动轴垂直的方向。

本发明所提供的单向减振皮带轮的结构如图3 所示，图3是本发明所提供的单向减振皮带轮的剖视图。该单向减振皮带轮包括位于轴心的传动轴1以及位于转轴外侧与转轴相连接的芯轴40。芯轴40的外侧包括摩擦弹簧20以及位于摩擦弹簧20内部空间中的扭矩弹簧30。

摩擦弹簧20的一端卡接在扭矩弹簧一端的沟槽2内，并沿着轴向螺旋延伸形成另一自由端，且使得摩擦弹簧20的外圈与皮带轮毂10的轴孔内壁相接触，即摩擦结合。这样，通过摩擦弹簧20的外圈膨胀和缩小就可卡住和脱开皮带轮毂10，进而起到较佳的单向离合作用。具体地，当皮带轮毂10比转轴转速高的时候，摩擦弹簧20的外圈胀大卡住皮带轮毂10，把转轴1和皮带轮毂10 结合成一体，使得转轴和皮带轮毂10同步旋转，传递驱动力功率。当皮带轮毂10 比转轴转速低的时候，摩擦弹簧20的外圈缩小，在皮带轮毂10 的轴孔内开始打滑，把转轴1和皮带轮毂10 脱开，使得转轴1和皮带轮毂10 各自旋转，起到单向超越的作用。扭矩弹簧30的一端的沟槽2衔接摩擦弹簧的挂脚，另一端的内凸台与芯轴过盈配合，传递扭矩，其弹性吸收和释放扭矩波动能量，起到减振的作用。

与现有技术相区别的是，本发明中的摩擦弹簧和扭矩弹簧直接连接。如图3所示，发动机的扭矩传递过程通过皮带传动到皮带轮，再通过摩擦力把扭矩传动到摩擦弹簧20，再由摩擦弹簧20直接传递给扭矩弹簧30。不通过现有技术中的保持架来实现连接，使得单向减振解耦器的安全性可以极大提升。与此同时，由于摩擦弹簧20和扭矩弹簧30之间不需要端面对端面，对摩擦弹簧20的端面以及扭矩弹簧30的端面的加工精度要求大大降低，减少了单向减振解耦器的加工难度及生产成本。另一方面，摩擦弹簧20和扭矩弹簧30均为金属材料，耐高温，不会出现现有技术中塑料保持架熔化现象，使单向减振耦合器的可靠性提高。

图4是本发明的解耦器的爆炸图。

图5和图6分别是本发明的两种扭矩弹簧的视图。

图7是本发明的芯轴的侧视图。如图7所示，芯轴40的中间是内螺纹，用于与传动轴紧连接，芯轴40的外侧包括向外凸起的挡板41。挡板41与芯轴40一体成型，可以用车床加工而成。现有技术中挡板是与芯轴过盈配合，但是单向减振解耦器在运动过程中通常会产生较大的压力，使挡板变形进而脱落，导致单向减振解耦器失效。本发明将芯轴与挡板一体成型可以增加挡板的强度，使挡板不易变形。本发明的挡板厚度可以比现有挡板增加，因此，进一步增加了挡板的强度，保证了即使车辆高速长期运转，单向减振解耦器的使用寿命依然可靠。

挡板41的一面靠近隔板50，并通过隔板50对摩擦弹簧20和扭矩弹簧30起到止推作用。隔板50由塑料或具有摩擦系数较小涂层的金属材料制，其目的是把与档板41的接触面和与扭矩弹簧30的接触面的磨损减少到最小。挡板41的另一面靠近滚动轴承60。

在本发明另一种实现方式的结构如图10所示，环形端架71上设置一卡槽，用于限制托环72的轴向位移，并且保证周向旋转运动自如，起到球轴承一样的作用。环形端架71是一个独立的零部件，在装配时与芯轴40之间过盈配合。该设计的好处在于降低了环形端架71上的加工难度，使单向减振解耦器的成本降低。

环形托环72与滚动轴承60把芯轴40与皮带轮轮毂10连接在一起，形成径向支撑，并保证芯轴40与皮带轮轮毂10有周向相对移动，通过扭矩弹簧30起到单向减振的作用。

本发明所涉及的单向减振解耦器装配完成后，扭矩传递的路径与现有技术有了根本区别，现有技术中是发电机带动皮带轮旋转，摩擦弹簧外表面与皮带轮内表面啮合，皮带轮带动摩擦弹簧旋转。摩擦弹簧一端与扭矩弹簧卡接在保持架上带动保持架以及扭矩弹簧，扭矩弹簧再带动芯轴旋转。本发明所涉及的单向减振解耦器，扭矩从皮带轮毂10内壁传递给摩擦弹簧20，摩擦弹簧20把扭矩直接传递给扭转弹簧30，再通过扭转弹簧30另一端的内凸台5传递给芯轴40。这样既增加了可靠性，又降低了生产成本。

综上所述，本发明所公开的技术方案与现有技术相比较具有以下优点：

第一、本发明技术方案中所使用的方案是把摩擦弹簧与扭矩弹簧不通过保持架连接，而把摩擦弹簧的挂脚直接放置在扭矩弹簧的沟槽2内，解决了现有技术中保持架老化使单向减振解耦器失效的问题；两个弹簧均为金属材料可以耐高温，避免了现有技术中因塑料保持架高温熔化而使皮带轮双向打滑而失效问题。

第二、本发明技术方案中所使用的挡板与芯轴一体成型设计，并且该挡板的设计较现有技术增厚，极大地增加了挡板的强度，解决了挡板因变形而导致的单向减振解耦器失效的技术问题。

第三，本发明技术方案中所使用的隔板由塑料或具有摩擦系数较小涂层的金属材料制成，起到润滑作用，使磨损减少到最小。同时，该隔板起到止推作用，防止摩擦弹簧挂脚从扭矩弹簧沟槽2中轴向脱出。

第四、本发明技术方案中所使用的扭矩弹簧第二端的内凸台与芯轴过盈配合装配，与现有技术中的一体式芯轴相比较，生产成本有所降低。