專利名稱：可分離式皮帶輪裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及飛輪領域。
背景技術：
更具體地說，本發明涉及裝有并使用飛輪(freewheel)的可分離式皮帶 輪領域，例如，汽車發電機主動皮帶輪。
這種可分離式皮帶輪本身已經公知并且越來越多地用于克服內燃機中 出現的非周期運轉或發動機突然減速導致的有害效果，特別是在發動機低速 以及更具體地說在柴油機中。
將出現下述情況，通過曲軸皮帶輪連接至發動機的傳動皮帶會快速減 速，而從動帶輪，例如發電機帶輪，由于慣性作用，會具有繼續以相同速度 轉動的趨勢。
如果曲軸皮帶輪與發電機軸之間采用剛性連接，那么皮帶就會在速度突 然變化的過程中承受很大的應力。
這種變化具有有害的效果，例如皮帶的非正常疲勞和斷裂的危險，皮帶 在皮帶輪上的打滑，或者也可能，皮帶輪的各股在皮帶輪之間振動。
為了減少這種現象，已經將飛輪結合在從動帶輪和從動軸之間，如果所 述皮帶輪突然減速，那么允許皮帶輪臨時與軸脫離接合。
這種可分離式皮帶輪已經公知，特別如文件JP2005-282856所示，并通 常由兩個滾動軸承和飛輪組成，其中每個滾動軸承定位在皮帶輪的每側，飛 輪安裝在兩個滾動軸承之間，并設置有多個鎖止凸輪以及由用于容納所述凸 輪的多個孔組成的保持架。
為了限制這些凸輪的磨損，前述文件考慮在從動軸上固定安裝保持架， 從而以相同的角速度驅動保持架和軸。這樣，當皮帶輪處于作為飛輪的非接 合位置時，滑動只發生在凸輪和位于皮帶輪內的滑軌之間，由于離心力趨向 于將潤滑劑向外甩出，從而進行正確地潤滑。
然而，對于如這樣的皮帶輪，保持架相對于從動軸沒有角度自由度。申
請人公司已經發現那樣會對飛輪的可靠性造成損害，尤其可能在凸輪樞轉時 導致凸輪與保持架的孔的邊緣之間的干涉的風險。
從文件FR-A-2 856759也可知，可分離式皮帶輪帶有兩個同軸保持架， 用于保持鎖止凸輪，在該可分離式皮帶輪中，內部保持架包括與從動軸接觸 的摩擦元件。其外部保持架包括以卡夾形式制造的與皮帶輪接觸的摩擦元 件。
在非接合或者空轉位置，摩擦元件與皮帶輪之間的摩擦扭矩趨于相對于 外部保持架減慢內部保持架。形成在內部保持架中的孔的邊緣因此與鎖止凸 輪接觸，使得它們進行樞轉。凸輪因此不與從動軸接觸。
這種裝置的缺點在于使用兩個保持架，其中一個設置有以卡夾形式制造 的摩擦元件，增加了整個裝置的成本價格。
此外，在飛輪操作過程中，由于凸輪不再與從動軸接觸，所以在特定應 用中，該裝置缺乏從空轉操作快速切換至扭矩傳遞操作所需的響應性。特別 是在發電機的應用中，非周期性運轉導致發動機轉速的極快速變化。
鑒于上述內容，因此本發明的目的就是要克服上述的缺陷。
發明內容
本發明的一個特定目的是提供一種可分離式皮帶輪，可以實現從空轉位 置比較快速地切換到扭矩傳遞位置，以及進行反向切換。
本發明的另一個目的是提供一種可分離式皮帶輪，由制造和安裝都很經 濟的部件組成。
本發明的最后目的是提供一種十分可靠的可分離式皮帶輪。 可分離式皮帶輪裝置由安裝在內部傳動元件上的皮帶輪和裝配有多個 鎖止元件的飛輪組成，例如安裝在皮帶輪滑軌和內部傳動元件的滑軌之間的
該裝置具有鎖止元件保持架，在保持架和內部傳動元件的滑軌之間設置 有至少一個環形摩擦元件從而利用摩擦來連接保持架和內部傳動元件，至少 一個彈性恢復元件位于至少一個鎖止元件和保持架之間，該彈性恢復元件趨 于在飛輪處于接合位置與非接合位置時保持鎖止元件與滑軌之間的接觸。
換句話說，彈性恢復元件位于鎖止元件和保持架之間，該保持架由內置 的傳動元件經由摩擦元件驅動。
具體地說，申請人公司已經確定彈性恢復元件和保持架的相對位置尤其 允許在接合位置和非接合位置保持該裝置的滑軌之間的永久接觸。摩擦元件 的存在， 一方面，保持架上的彈性恢復元件的位置，另一方面，趨于在鎖止
元件和內部傳動元件之間保持永久無滑動(slip-free)接觸。
因此，彈性恢復元件、保持架以及摩擦元件之間的協作增強了皮帶輪的 操作可靠性。
設置在保持架和內部傳動元件滑軌之間的環形摩擦元件趨于經由所述 保持架以與內部傳動元件相同的速度驅動飛輪，只要鎖止元件與皮帶輪滑軌 摩擦51起的阻力扭矩小于摩擦元件與其所抵靠的組成部件之間的摩擦扭矩， 這些組成部件，即保持架或者內部傳動元件。
在這些條件下，形成在內部傳動元件上的滑軌和鎖止件之間的相對滑動 受到限制。因此，滑動基本上產生在鎖止件和皮帶輪滑軌之間，這樣的滑動 在離心作用下得以很好的潤滑。滑動因此造成較弱的阻力扭矩，使鎖止元件 的磨損最小化。
保持架和內部傳動元件之間的摩擦接合也允許保持架相對于內部元件 輕微轉動，例如，如果鎖止元件在其樞轉時將其本身壓靠到槽或者孔的邊緣。 在這種條件下就會發生這樣的情況，鎖止元件趁于轉動保持架，保持架會相 對于內部傳動元件角向移動。這于是會防止鎖止元件被保持架鎖止定位，或 者還可以避免對所述保持架的損害。這將促使飛輪的正確操作。
環形摩擦元件從與至少一個鎖止元件關聯的彈性恢復元件分離。
此外，摩擦元件的使用能夠在待驅動的組件上提供大體平的接觸平面， 該接觸面不需要其他的元件來形成需要在裝配時調整的凸出嚙合齒。
有利地，皮帶輪包括鎖止元件的單個保持架。優選地，保持架被制成為 一個部件。飛輪沒有不同于保持架半徑的附加保持架，并能夠從接合位置樞 轉凸輪。
在一個實施例中，摩擦元件在周向上是連續的。 有利地，內部傳動元件趨于通過摩擦元件和保持架來以大體相同的速度 驅動飛輪。
在一個實施例中，環形摩擦元件安裝在保持架上。
在一個實施例中，至少一個彈性恢復元件位于每個鎖止元件和保持架之間。
優選地，彈性恢復元件徑向位于保持架和內部傳動元件之間。 在一個實施例中，飛輪包括"嚙合"凸輪。
在一個實施例中，在其上鎖止件可以滑動的內部傳動元件的滑軌由所述 內部傳動元件的外表面直接形成。
在一個實施例中，用于鎖止元件的皮帶輪上的滑軌由所述皮帶輪上的孔 直接形成。
環形摩擦元件可包括彈性的徑向朝向內部傳動元件外表面的區域。 在 一個實施例中，環形摩擦元件位于保持架的徑向部分上。 在另 一實施例中，環形摩擦元件位于保持架的軸向部分上。 在一個實施例中，環形摩擦元件包括摩擦體以及用于摩擦接觸摩擦體的
夾持環。可選擇地，環形摩擦元件包括徑向彈性區支撐的摩擦唇邊。在另一
實施例中，該摩擦元件由摩擦體構成。
該摩擦元件可連接到保持架。該摩擦元件與保持架分離。也可以使摩擦
元件與保持架形成一個部件。
在一個實施例中，該裝置包括至少兩個滾動軸承，飛輪軸向位于兩個滾
動軸7"R之間。
為了驅動所述發電機，可分離式皮帶輪裝置可以安裝在發電機軸上。皮 帶輪尤其可通過自由輪安裝在中心軸上。驅動軸可安裝在發電機軸上。發動 機驅動的驅動帶將抵靠皮帶輪的外周。
借助飛輪，在發動機加速或者大體勻速或者非常平穩減速時，皮帶輪驅 動中心軸。如果發動機減速并因此皮帶輪減速，那么可分離式皮帶輪裝置的
防止驅動皮帶的過載。
借助本發明，當飛輪處于接合和非接合位置時鎖止元件趨于與滑軌保持 永久性接觸，這尤其將幾乎瞬時從空轉位置切換到扭矩輸出位置以及反向切 換。該發動機也可限制鎖止元件的磨損，鎖止元件主要沿著皮帶輪的外側軌 道滑動，在該裝置轉動時皮帶輪的外側軌道得以很好潤滑。
通過閱讀下面的一些作為非限定性例子的實施例以及附圖的說明，將會
對本發明有更好的理解，其中
圖1是根據第一實施例的可分離式皮帶輪裝置的半剖視圖2是圖1的II - II的半軸向剖視圖3是根據第二實施例的可分離式皮帶輪裝置的半軸向剖視圖；和 圖4是根據第三實施例的可分離式皮帶輪裝置的半軸向剖視圖。
具體實施例方式
如圖1和2所示，可分離式皮帶輪裝置1包括皮帶輪2、內部傳動元 件3例如空心軸、二個滾動軸承4和5以及飛輪6。
軸7的皮帶輪2具有外表面，在該外表面上設置有具有環形凹槽的凹槽 區域2a和在凹槽區域2a的軸向端形成的軸向區域2b。皮帶輪2包括在皮帶 輪2的整個長度上延伸的圓柱孔2c，除了位于每個軸向端處的倒角2d和2e, 及兩個徑向4黃斷面2f和2g。
該內部傳動元件3采用空心軸的形式，具有圓柱軸向外表面3a，其上各 軸向端部具有倒角(未標出)。該內部傳動元件3還具有孔3b,該孔的部分 3c上具有螺紋，以便于交流電機軸固定在該端部并受到驅動(沒有示出)。
該滾動軸承4，與軸7同軸，包括內環8和外環9，在其間容納有一行 滾動元件10,在這里以滾珠形式制造；保持滾動元件10的周向間隔的保持 架11,以及密封環12。
內環8包括圓柱狀孔8a,其被推置于內部傳動元件3的外表面3a上， 并由兩個相對的徑向側表面8b和8c限定，還包括階形外圓柱表面8d,在其 上形成了環形槽8e，該環形槽的橫截面具有凹入的內部輪廓，能夠形成滾動 元件10的滾道，所述圓周槽向外導向。
外環9包括外部圓柱表面9a,其被推置入皮帶輪2的孔2c中并由橫截 面9b和9c限制，還包括圓柱狀臺階孔9d，在其上形成有環形槽9e，該環 形槽在橫截面上具有凹入的內部輪廓，能夠形成滾動元件10的滾道并向內 部導向。這里的孔9d包括兩個環形槽(未標出)，這兩個環形槽相對于穿過 滾動元件10中心的平面是相互對稱的。密封環12位于軸承4的外側上的環 形槽的內部，該密封環12與內環8的圓柱形外表面8d摩擦接合從而實現密 封。密封環12徑向定位在內環8和外環9之間，并且軸向安裝在滾動元件 10與環8和9的徑向表面8b和9b之間。所述表面與皮帶輪2的徑向橫截表 面2g軸向平齊地定位。
類似地，軸承5,與軸7同軸，包括內環13,其被推置于內部傳動元件
3的外表面3a上，外環14推置入皮帶輪2的孔2c內，在內外環之間容納有 一行滾動部件15,這里采用滾珠形式制造，保持滾動部件15的周向間隔的 保持架16，和金屬密封件17。軸承5與軸承4相同，并對于穿過皮帶輪2 的中心的徑向平面相對于后者對稱布置。軸承5因而位于與皮帶輪2的徑向 橫截表面2f軸向平齊的位置。
軸承4和5因此分別位于皮帶輪2的兩軸向端，飛輪6軸向安裝于該兩 軸承之間。飛輪6由此獲得保護，防止了外部物體進入軸承4和5以及特別 是防止進入密封環12和17。
飛輪6包括多個鎖止元件或者凸輪19,其位于兩個滑軌20和21之間并 且其形狀為旋轉的缸。凸輪19采用"嚙合"類型，采用這樣的形式，在飛 輪旋轉產生的離心力的作用下，趨于沿促使它們鎖定在兩個滑軌20和21之 間的方向樞轉，從而更容易幾乎同時從空轉操作切換到扭矩傳送操作。
滑軌20由皮帶輪2的孔2c形成。滑軌21由軸3的軸向外表面3a形成。
換句話說，皮帶輪2制造為具有特別簡單形狀的內表面，該簡單形狀除 了端部倒角2d和2e之外，整體為軸向的。皮帶輪2因此造價比較低。這個 內表面組成了凸輪19的外部支承表面，或者大直徑支承表面。
在相對側上，滑軌21形成在軸3的外部表面3a上。軸3的旋轉外輪廓 在整個長度上具有相同的直徑。在研磨機上進行一次簡單操作即可拋光，并 且允許相應于飛輪6的凸輪19的小直徑滑軌21或者內部支承表面可以低價 地大量制造。
飛輪6也包括整體為圓環狀的采用金屬制造的保持架22，特別是鋼，或 者采用例如聚酰胺(polyamide)的合成材料來代替制造。
保持架22包括兩個徑向部分24和25的軸向部分23。徑向部分24是位 于軸承4附近的部分23的軸向端的徑向向外延伸部，徑向部分25是位于軸 承5附近的部分23的軸向端的徑向向內延伸部。徑向部分24和25的自由 端分別位于皮帶輪2的孔2c附近和內部傳動元件3的外部表面3a附近。換 句話說，徑向部分24與孔2c保持距離，徑向部分25與外部表面3a保持距 離。
保持架22還包括在軸向部分23中形成并且形成凸輪19的殼體的多個 孔26。孔26在周向方向上均一間隔地設置。保持架22以均一周向間隔保持
凸輪19。
飛輪6還包括彈簧27，該彈簧27由纏繞在自身上的環形金屬帶的形式 制成，首尾相接或者局部重疊。彈簧27安裝在保持架22內部，更具體地在 內部傳動元件3的外表面3a與保持架22的軸向部分23之間徑向定位。彈 簧27軸向設置于保持架22的徑向部分24和25之間。
彈簧27包括槽或者孔28,其與保持架22相對應以便與凸輪19配合。 因此，孔28沿周向均一地間隔。
彈簧27也相應于每個凸輪19設置至少一個彈性恢復元件29,制造為凸 片的形式，設計用于壓靠相關凸輪19的特制表面，從而施加樞轉扭矩，該 扭矩趨于保持凸輪19與滑軌20和21的接觸。在靜止位置，恢復元件29施 加指向皮帶輪2的力。
作為替換，與每個凸輪關聯的單個恢復元件施加趨于保持與滑軌20和 21的持續接觸的力。即，例如，對于每個凸輪19，可以在凸輪19和保持架 22之間安裝彈性恢復彈簧。
為了利用摩擦將保持架22和內部傳動元件3連接，飛輪6也通常包括 環形摩擦元件30 ，其位于保持架22和內部元件3的外表面3a之間。這里 該摩擦元件30與保持架22連接，但是作為替換，摩擦元件30安裝在內部 傳動元件3的外表面3a上。
該環形摩擦元件30包括摩擦體31和相應于該摩擦體的彈性夾持環32， 環繞與內部傳動元件3摩擦接觸的部分摩擦體。
該環形摩擦體31由合成材料制成，如采用彈性體(elastomer )。在保持 架22的徑向部分25的自由端安裝有徑向部分(未標出)，第一傾斜部分(未 標出)向內朝向傳動元件3和凸輪19延伸其徑向部分，第二傾斜部分(未 標出)向外延伸第一傾斜部分的小直徑邊緣。第一和第二傾斜部分會合區域 的外表面與傳動元件3的外表面3a摩擦接觸。摩擦體31有利地直接過模至 保持架22的徑向部分25上從而獲得一個整體件，并且具有大摩擦系數使得 傳動元件3可被旋轉地驅動。
彈性夾持環32由金屬材料制成。其安裝為抵靠第一和第二傾斜面會合 區域的外表面。其形成彈簧并能夠相對于內部傳動元件3的外表面3a預加 載摩擦體31,從而可以保持兩個部件的相互接觸并且補償磨損。
飛輪6的工作方式如下發動機處于勻速或者當皮帶輪2處于加速時， 在離心力以及與滑軌20和21接觸的作用下，凸輪19趨于在第一方向上樞 轉，通過在兩個滑軌之間支承，允許與皮帶輪2和內部傳動元件3的兩個滑 軌20和21鎖定在一起。飛輪6在扭矩傳動或接合的模式下操作，并且在皮 帶輪2和內置元件3之間傳遞扭矩。
相比較地，當皮帶輪2迅速減速時，凸輪19趨于在與第一方向相反的 第二方向上樞轉，使得凸輪19解鎖或者變得自由活動。飛輪6不再傳送任 何扭矩，并暫時允許皮帶輪2相對于內部傳動元件3相對轉動。飛輪6因此 在皮帶輪2和傳動元件3之間形成單向接合。
在這種非接合位置，位于單個保持架22和凸輪19之間的彈性恢復元件 29趨于保持屬于皮帶輪2的優良潤滑滑軌20與所述凸輪19之間滑動接觸。 在從接合位置切換到非接合位置的轉變階段，或者相反階段，申請人公司已 經確定，彈性恢復元件29和保持架22的相對布置允許凸輪19和滑軌20和 21之間的接觸得以有效地保持。
在非接合位置，設置在保持架22和內部傳動元件3的滑軌21之間的環 形摩擦元件30趨于通過摩擦經由所述保持架以相同于內部傳動元件3的速 度驅動飛輪6的旋轉。因此，內部傳動元件3和保持架22—體旋轉，形成 在內部傳動元件3上的滑軌21與凸輪19之間的任何相對滑動由此被消除或 受到限制。凸輪19和內部傳動元件3是接觸的，但是幾乎沒有或者根本沒 有相對的滑動。
只要由于凸輪19相對于皮帶輪2的滑軌20的摩擦造成的阻力扭矩小于 摩擦元件30和內部傳動元件3的外表面3a之間的摩擦扭矩，則該旋轉驅動 就會起作用。在該情況下，于是凸輪19與滑軌21之間的接觸存在滑動。在 摩擦體31與所述外表面3a摩擦產生的任何可能磨損的情況下，彈性夾持環 32使傾斜部徑向向內會合的區域發生形變從而保持該元件30和內部傳動元 件3之間的摩擦接觸。換句話說，夾持環32能夠獲得補償磨損的摩擦元件。
圖3所示的實施例不同之處在于飛輪6設置有環形摩擦元件35和邊緣 部37，該摩擦元件35包括具有徑向彈性區域的摩擦體36,邊緣部37與內 部傳動元件3摩擦接觸。摩擦元件35作為一個單獨零件制造，由合成材料 制成，例如聚酰胺或者彈性體。
這里，徑向彈性區域包括固定至保持架22的徑向部25的第一環形軸向 部分(未標出)，其通過朝向彈簧27向內延伸的第一傾斜部分向內延伸，其
自身通過向內朝向軸承5延伸的第二傾斜部分延伸至小直徑邊緣。
摩擦體36因此以交替的凹角和凸角形成了虛線，提供足量的徑向彈性 并補償操作中唇緣部37的任何磨損。所述唇緣部37與摩擦體36的第二傾 斜區域連接。唇緣部37沿著內部傳動元件3的外表面3a軸向延伸，并與該 所述表面摩擦連接。其具有大摩擦系數，使得傳動元件3可被旋轉驅動。唇 緣部37與所述外部表面3a摩擦接觸。
在這個實施例中，保持架22可由金屬材料制造，特別是鋼，或者是采 用例如聚酰胺的合成材料制成。可選擇地，殼體保持架22和摩擦元件35形 成為一體，并采用模制合成材料來生產，例如采用聚酰胺，特別是Nylon-4， 6。
在另一替換實施例中，摩擦元件35安裝在內部傳動元件3的外表面3a 上，并與保持架22摩擦接觸。
圖4所示的實施例不同之處在于，飛輪6具有由主體41組成的環形摩 擦元件40。該主體41有利地由合成材料制成例如聚酰胺，并過模至保持架 22的徑向部分25上。摩擦體41,具有整體環形形狀，包括與內部傳動元件 3的外表面3a摩擦接觸的孔。其具有大摩擦系數，使得傳動元件3可被旋轉 驅動。作為替換，摩擦元件40安裝在內部傳動元件3的外表面3a上并與保 持架22摩擦接觸。
在汽車交流發電機驅動皮帶輪的應用中，在飛輪的作用下，當發動機加
軸。如果發動機突然減速并因此皮帶輪突然減速，那么可分離式皮帶輪裝置 的中心軸可以借助飛輪繼續比實際皮帶輪轉動得更快，因此保護皮帶輪防止 過載。此外，飛輪允許從空轉操作到扭矩傳送操作實際上的瞬時切換，重復 使用十分可靠。
權利要求
1、可分離式皮帶輪裝置，包括安裝在內部傳動元件(3)上的皮帶輪(2)，和設置有安裝在皮帶輪滑軌(20)與內部傳動元件滑軌(21)之間的多個鎖止元件(9)的飛輪(6)，所述飛輪用于在皮帶輪(2)與內部傳動元件(3)之間形成單向接合，其特征在于，該裝置設置有用于鎖止元件的保持架(22)，在內部傳動元件的滑軌(21)和保持架(22)之間設置至少一個環形摩擦元件(30，35，40)，從而利用摩擦來連接保持架和所述內部元件，至少一個彈性恢復元件(29)定位在至少一個鎖止元件和保持架之間，當飛輪處于接合位置和非接合位置時，彈性恢復元件(29)趨于保持鎖止元件與滑軌(20，21)接觸。
2、 如權利要求l所述的裝置，包括用于鎖止部件的單個保持架(22)。
3、 如權利要求1或2所述的裝置，其中，在非接合位置，內部傳動元 件(3)趨于通過摩擦元件(30, 35， 40)和保持架(22)以大體相同的速 度驅動飛輪(6)。
4、 如前述任一權利要求所述的裝置，其中，環形摩擦元件(30， 35, 40)安裝在保持架(22)上。
5、 如前述任一權利要求所述的裝置，包括位于每個鎖止元件和保持架 之間的至少一個彈性恢復元件(29)。
6、 如前述任一權利要求所述的裝置，其中，彈性恢復元件(29)徑向 定位在保持架和內部傳動元件之間。
7、 如前述任一權利要求所述的裝置，其中，環形摩擦元件(30, 35, 40)位于保持架(22)的徑向部上。
8、 如前述任一權利要求所述的裝置，其中，環形摩擦元件(30, 35, 40)包括彈性的徑向朝向內部傳動元件(3)的外表面的區域。
9、 如前述任一權利要求所述的裝置，其中，摩擦元件(30)包括摩擦 體(31)和用于摩擦接觸摩擦體的夾持環(32)
10、 如權利要求1-8中任一權利要求所述的裝置，其中，環形摩擦元 件(35)包括由徑向彈性區支承的摩擦唇緣部(37)。
11、 如權利要求1 - 8中任一權利要求所述的裝置，其中，摩擦元件(40) 包括摩擦體(41)。
12、發電機，包括軸和安裝在所述軸上的根據前述任一權利要求所述的可分離式皮帶輪裝置。
全文摘要
本發明涉及一種可分離式皮帶輪裝置，該裝置包括安裝在內部傳動元件(3)上的皮帶輪(2)，和設置有安裝在皮帶輪滑軌(20)與內部傳動元件滑軌(21)之間的多個鎖止元件(9)的飛輪(6)。該裝置具有用于鎖止元件的保持架(22)，在內部傳動元件的滑軌(21)和保持架(22)之間設置至少一個環形摩擦元件(30，35，40)，從而利用摩擦來連接保持架和所述內部元件，至少一個彈性恢復元件(29)定位在至少一個鎖止元件和保持架之間，當飛輪處于接合位置和非接合位置時，彈性恢復元件(29)趨于保持鎖止元件與滑軌(20，21)接觸。
文檔編號F16D41/07GK101178099SQ200710194468
公開日2008年5月14日 申請日期2007年10月8日 優先權日2006年10月4日
發明者弗朗西斯·克勞德, 讓-盧克·加德勒, 貝努瓦·阿諾特 申請人:Skf公司