附件驅動分離器的制造方法
【專利說明】附件驅動分離器
相關申請
[0001]本申請要求2012年6月20日提交的美國臨時申請號為61/661，962的優先權。
技術領域
[0002]本申請主要涉及帶輪，且更具體地涉及一種包括分離機構的帶輪組件。
【背景技術】
[0003]已知使用車輛發動機驅動各個汽車附件裝置，包括例如水泵、交流發電機/發電機、用于冷卻冷卻劑的風扇、助力轉向泵以及壓縮機。具體地，通過汽車的發動機軸致動的驅動帶輪驅動環形驅動帶，環形驅動帶又通過從動帶輪驅動附件組件。
[0004]例如通過內燃機點火會產生周期性的扭矩脈沖，其會產生顯著的速度變化，該速度變化會中斷從動元件的平穩運行。另外，與起動、停機、突然制動、換擋等等有關的慣性和從動速度的變化也會干擾從動元件的運行。這些變化可導致不期望的影響，如皮帶跳動、皮帶磨損、軸承磨損、噪音等等。
[0005]發動機、驅動帶系統以及從動附件均包括主要的和附加的驅動/從動速度和頻率。這些是該系統的特征，且在由帶驅動系統相對剛性地連接時通常會滿足期望的運行目標。然而，在某些運行點和/或情況下，這些速度和頻率會導致不期望的噪音，損害系統或元件完整性，或導致帶系統或單個元件的使用壽命變短。目前用于超越附件和其它的方案提供扭轉隔離，但需要進行改進使其更好，壽命更長且制造成本更低。
[0006]在傳統的單向離合器中，如楔塊離合器和滾柱離合器，鎖定功能依賴于多個小的楔塊或滾柱在內圈和外圈之間的楔作用。這種情況下的精度要求對每個元件使用高度精確的機加工表面。另外，該鎖定構造包括高比率的徑向力，以傳送要求的切向力或有用的扭矩。這樣，這些離合器必須由昂貴的、高質量的軸承鋼制成，這種軸承鋼已經被硬化以承受楔作用而產生的力。另外，在高超越速度、高接合速度以及振動的應用(所有這些在大部分那汽車環境中都一定程度地存在)中，傳統的單向離合器提供有限的作用和大大地減小負載能力。本發明將克服楔塊和滾柱的這些缺點。
【發明內容】
[0007]公開一種改進的從動帶輪組件，其利用扭矩敏感連接和分離以在從動附件的輸入軸和帶輪組件的外從動槽輪之間允許單向相對運動。當帶輪組件的槽輪沿旋轉的主更方向被驅動時，帶輪組件的離合機構接合且驅動附件輸入軸以提供期望的平穩旋轉。當例如由于從動速度變化而發生相對扭矩反轉時，所述帶輪組件的內部離合機構使從動附件軸與外從動槽輪斷開，從而使得從動軸繼續以沿主要旋轉方向的動量旋轉。
[0008]在一個方面，描述了一種用于驅動汽車發動機中的帶式從動附件的帶驅動組件，具體地是一種分離機構，用于允許帶從動附件以不同于帶驅動組件的速度臨時運行。
[0009]在一個實施例中，分離機構包括在帶輪組件中，以提供超越和分離能力，其超過了當前的性能且保持了汽車工業所要求的實用性水平。所述組件在旋轉元件之間可選擇地連接扭矩，且包括可旋轉的輸入元件和可旋轉的輸出元件，該可旋轉的輸入元件和可旋轉的輸出元件通過單向離合器可操作地互相連接用于一起沿主要方向旋轉。該組件還包括彈簧，其具有接合于單向離合器的第一端和接合于可旋轉的輸入元件的第二端。在單向離合器的非接合位置，彈簧沒有預加載且在正向扭矩情況期間與可旋轉的輸入元件一起旋轉，以使單向離合器的元件旋轉從而致動單向離合器進入接合位置。然后，當單向離合器處于接合位置時，彈簧徑向擴展，從而在可旋轉的輸入元件和可旋轉的輸出元件之間提供隔離。該組件還包括設置在可旋轉的輸入元件和可旋轉的輸出元件之間的摩擦環以提供庫侖阻尼。因此，該組件在彈簧提供的扭轉率(tors1n rate)下以由摩擦環提供的一定量的庫侖阻尼在可旋轉的輸入元件和可旋轉的輸出元件的旋轉之間提供隔離或阻尼，用于提高整體性能。
[0010]在一個實施例中，帶輪體是可旋轉的輸入元件，且轂或轂軸組件是可旋轉的輸出元件。在該結構中的隔離可被認為是帶輪體和轂或轂軸之間在受控的扭轉率下、具有由帶輪體內的摩擦元件提供的一定量庫侖阻尼的角位移。
[0011]本發明的其它優點和特征通過接下來特定實施例的描述和權利要求書而變得更加清楚。
【附圖說明】
[0012]圖1是附件驅動系統的實施例的示意圖。
[0013]圖2是能用于如圖1所示的附件驅動系統的組裝的帶輪的實施例的側透視圖。
[0014]圖3是圖2的帶輪組件的縱向橫截面。
[0015]圖4是圖3的帶輪組件的一個實施例的分解透視圖。
[0016]圖5是處于接合位置的包括在圖3和4的帶輪組件中的單向離合機械二極管的一部分的橫截面視圖。
[0017]圖6是處于縮回位置的單向離合機械二極管的一部分的橫截面視圖。
[0018]圖7是帶輪連接于輸入裝置和輸出裝置的示意圖。
[0019]圖8是可用于附件驅動系統的組裝的帶輪的代替實施例的縱向橫截面。
[0020]圖9是圖8的帶輪組件的分解透視圖。
【具體實施方式】
[0021]接下來的詳細描述將說明本發明的基本原理，本發明的例子在附圖中附加地示出。在附圖中，相同的附圖標記表示相同或功能相似的元件。
[0022]參考圖1，例如汽車的內燃機的附件驅動系統10包括用于驅動多個附件的環形帶30。各個附件在圖1中示意性地通過它們的帶輪組件表示。帶30包圍曲軸帶輪組件12、風扇/水泵帶輪組件14、助力轉向帶輪組件18、惰輪組件20以及張緊帶輪組件22。在一些實施例中，張緊帶輪組件22包括阻尼，如不對稱阻尼，其中摩擦阻尼器抵抗遠離帶30提升張緊器臂。
[0023]通過使用帶輪組件14、16、18、20和22驅動各個附件，且這些帶輪組件本身由帶30轉動。為了說明的目的，下面集中說明交流發電機的帶輪組件16。然而，應當注意到，一個或多個其它附件的其它帶輪組件也可以與帶輪組件16 —樣的方式操作。
[0024]圖2是帶輪組件16的側透視圖，其包括:帶輪體40，該帶輪體具有第一端42和第二端44;位于帶輪體中的孔46(見圖3);以及接合帶30(圖1)的外周邊帶接合表面48。帶輪體40的第一端42通過端蓋50封閉，該端蓋50接收容納在帶輪體40中的轂軸52的第一端54。在所示實施例中，帶接合表面48的外輪廓包括V形肋和凹槽以配合帶30上相應的肋和凹槽。其它的構造也是可能的，如嵌齒、平的或圓化的肋和凹槽。
[0025]帶輪組件16設計成將輸入轉矩從帶30通過與帶輪體40的接合而傳送至例如發電機或風扇的附件(圖1和圖3)的輸入軸87。這里公開的帶輪組件通過包括隔離彈簧72而使輸入軸87與相對反轉扭矩隔離。當這種相對反轉扭矩發生時，帶輪組件16的內部分離器系統用于使輸入軸87與反轉扭矩斷開，也就是所謂的超越情況(overrunningcondit1n)，從而允許附件輸入軸87繼續以沿主要運行方向的動量旋轉。繼續參考圖3，轂軸52可通過公知的半圓鍵與輸入軸87相配合，以防止轂軸52繞輸入軸自由旋轉。當然轂軸52和輸入軸87之間的其它連接方式也是可以的，包括如花鍵連接。
[0026]帶輪組件16的其它細節在圖3和4中示出。帶輪組件16包括轂軸52，滾子軸承56，單向離合機構60 (其包括具有凹穴63的第一盤62，當支柱處于其縮回位置時該凹穴63用于接收支柱)，支柱66，彈簧68，以及具有用于支柱接合的凹口 65的第二盤64，摩擦環70以及隔離彈簧72，它們均容納在帶輪體40的孔46中。第二盤64可用作端蓋50 (如圖2所示)或者可以是帶輪組件16的單獨的元件。滾子軸承56可定位在轂軸52和帶輪體40之間、鄰近帶輪體40的第二端44，以允許當非接合時帶輪體40相對于轂軸52穩定旋轉。滾子軸承56的內圈57與轂軸52相鄰且與其相連，而外圈59與帶輪體40相鄰且與其相連。滾子元件58定位在內圈和外圈57、59之間。滾子軸承的使用可提高組件的整體結構剛度，且通過減小當離合機構的元件相對于彼此旋轉時的磨損，可以延長組件的使用壽命。
[0027]如圖3所示，轂軸52布置在帶輪體40的孔46中，從而使得帶輪體可繞轂軸旋轉。單向離合機構60也可以布置在孔46中，與隔離彈簧72操作性地接合。隔離彈簧72也可操作性地與帶輪體40接合。在圖3所示的實施例中，隔離彈簧72定位在單向離合機構60和滾子軸承56之間。滾子軸承56可通過突入到帶輪體40的中心孔46內的凸出部74與隔離彈簧72分開。凸出部74包括用于隔離彈簧72的一端的座76。
[0028]隔離