Разъединитель изолятора с ограничителем крутящего момента

Разъединитель изолятора с ограничителем крутящего момента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к разъединителю изолятора, содержащему витую пружину, зацепляемую с внутренней поверхностью держателя односторонней муфты, витая пружина, соединенная с пружиной кручения, и витая пружина, нагружаемая в направлении разматывания так, что витая пружина с помощью трения способна фиксированно зацепляться с внутренней поверхностью в направлении привода.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Использование дизельных двигателей в легковых автомобилях увеличивается из-за лучшей экономии топлива. Кроме того, в бензиновых двигателях увеличивают степень сжатия, чтобы улучшить эффективность использования топлива. В результате системы привода агрегатов дизельных и бензиновых двигателей должны справляться с вибрациями большей величины от коленчатых валов из-за вышеупомянутых изменений в двигателях.

Из-за увеличенных вибраций коленчатого вала и высоких значений ускорения/торможения и высокой инерции генератора переменного тока система привода агрегатов часто испытывает шум стрекотания ремня из-за проскальзывания ремня. Это также снижает срок службы ремня.

Изоляторы/разъединители коленчатого вала и разъединители/изоляторы генератора переменного тока широко использовались в двигателях с высокой угловой вибрацией для отфильтровывания вибраций в рабочем диапазоне скоростей двигателя. Однако несмотря на то, что изолятор коленчатого вала может функционировать очень хорошо в рабочем диапазоне скоростей двигателя, он все еще представляет проблемы во время пуска или остановки двигателя из-за собственной частоты самого изолятора.

Типичным представителем данной области техники является патент США №8047920, который раскрывает разъединитель, содержащий выходной элемент, одностороннюю муфту, пружину и ограничитель пружины. Пружина расположена между выходной частью односторонней муфты и выходным элементом, чтобы смещать выходную часть в предопределенном направлении вращения относительно выходного элемента. Ограничитель пружины может быть сконфигурирован, чтобы блокировать выход односторонней муфты на выходном элементе, чтобы передавать энергию вращения между односторонней муфтой и выходным элементом, не нагружая пружину за пределами предопределенной точки, и/или чтобы ограничивать вращательное перемещение выходной части и связанного конца пружины относительно выходного элемента в предопределенном направлении вращения. Также предоставляется способ для управления разъединителем.

Необходим разъединитель изолятора, содержащий витую пружину, зацепляемую с внутренней поверхностью держателя односторонней муфты, при этом витая пружина соединена с пружиной кручения, причем витая пружина нагружается в направлении разматывания так, что витая пружина с помощью трения способна фиксированно зацепляться с внутренней поверхностью в направлении привода. Настоящее изобретение удовлетворяет эту необходимость.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Главным аспектом изобретения является разъединитель изолятора, содержащий витую пружину, зацепляемую с внутренней поверхностью держателя односторонней муфты, при этом витая пружина соединена с пружиной кручения, причем витая пружина нагружается в направлении разматывания так, что витая пружина с помощью трения способна фиксированно зацепляться с внутренней поверхностью в направлении привода.

Другие аспекты изобретения будут приведены или станут более очевидными из дальнейшего описания изобретения и сопроводительных чертежей.

Изобретение содержит разъединитель изолятора, содержащий шкив, поддерживаемый на валу с возможностью поворота, пружину кручения, содержащую конец, зацепленный со шкивом, при этом пружина кручения нагружается в направлении разматывания, держатель односторонней муфты, одностороннюю муфту, расположенную между валом и держателем односторонней муфты, и витую пружину, зацепляемую с внутренней поверхностью держателя односторонней муфты, при этом витая пружина соединена с пружиной

кручения и нагружается в направлении разматывания так, что она способна с помощью трения фиксированно зацепляться с внутренней поверхностью в направлении привода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи, которые включены в состав и формируют часть описания изобретения, иллюстрируют предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципов изобретения.

Фиг. 1 - поперечный разрез устройства согласно изобретению.

Фиг. 2 - покомпонентный вид устройства по фиг. 1.

Фиг. 3 - поперечный разрез части фиг. 1.

Фиг. 4 - поперечный разрез альтернативного варианта осуществления устройства согласно изобретению.

Фиг. 5 - покомпонентный вид устройства по фиг. 4.

Фиг. 6 - поперечный разрез в перспективе части фиг. 4.

Фиг. 7 - разрез в перспективе части фиг. 4.

Фиг. 8 - разрез в перспективе части фиг. 4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Данное изобретение относится к устройствам регулировки генератора переменного тока, в частности к шкивам для изоляции генератора переменного тока с пружинами кручения для изоляции и/или односторонним муфтам для разъединения. Чтобы минимизировать физический размер пружины и односторонней муфты, предпочтительно иметь элемент от перегрузки, который предотвращает передачу крутящего момента при превышении предопределенной величины, которая должна передаваться пружине и/или односторонней муфте. Чрезмерный крутящий момент, прикладываемый к пружине или к односторонней муфте, может вызвать отказ любого из компонентов. Необходим проскальзывающий элемент, который делает возможным разъединение двух закрепленных элементов, когда превышается определенный крутящий момент.

Известно, что номинальный максимальный крутящий момент генератора переменного тока меньше, чем максимальный крутящий момент, наблюдаемый при пуске двигателя. Например, обычный автомобильный генератор переменного тока будет иметь номинальный максимальный крутящий момент 12 Н·м, инерцию 0,0030 кг·м² и

величину ускорения генератора переменного тока 8,400 рад/с² во время пуска двигателя. Используя уравнение 1, при пуске двигателя устройство должно быть способно выдерживать момент 25,2 Н·м, но оно никогда не будет испытывать такой высокий крутящий момент во всех остальных рабочих условиях.

Уравнение 1: Т = Iα,

где Т = крутящий момент;

I = инерция генератора переменного тока;

α = величина ускорения.

Чтобы предотвратить необходимость использования пружины и односторонней муфты, которые могут справиться с пусковым крутящим моментом, предложенное устройство использует витую пружину, которая отсоединяется после максимального номинального крутящего момента.

Фиг. 1 - поперечный разрез устройства согласно изобретению. Шкив 5 зацепляется с приводным ремнем, чтобы приводить устройство в действие. Ремень (не показан) может содержать любой профиль, известный в данной области техники, включая в себя многореберный, зубчатый или плоский. Профиль 51, показанный для шкива на фиг. 1, предназначен для многореберного ремня.

Шкив 5 поддерживается на валу 1 с возможностью поворота посредством игольчатого подшипника 4. Игольчатый подшипник 4 позволяет относительное вращательное перемещение между валом 1 и шкивом 5, в то же время перенося радиальную нагрузку на вал 1. Радиальная нагрузка является функцией предварительной нагрузки или натяжения приводного ремня. Вал 1 также используется для соединения устройства с приводным агрегатом, таким как генератор переменного тока.

Энергия передается от ремня на шкив 5, а затем на один конец 61 пружины 6 кручения. Пружина 6 кручения является упругим элементом, который ослабляет вибрации и обеспечивает функцию изоляции вибраций кручения устройства. Другой конец 62 пружины 6 кручения соединяется с держателем 9 пружины. Держатель 9 пружины соединен с витой пружиной 7. Витая пружина 7 зацепляется с держателем 9 пружины в конце 71 витой пружины. Держатель 9

пружины принимает конец 71 в приемную часть 91. Витая пружина 7 имеет квадратное или прямоугольное поперечное сечение, чтобы оптимизировать поверхность, доступную для контакта с внутренней поверхностью 81 держателя 8 муфты. Витая пружина 7 содержится в пределах ширины (W) держателя односторонней муфты.

Чтобы переносить энергию, витая пружина 7 нагружена в направлении разматывания, что заставляет ее расширяться радиально во время работы. Это заставляет витую пружину зацепляться посредством трения с внутренней поверхностью держателя 8 муфты. Зацепление посредством трения сцепляет витую пружину и держатель муфты вместе, чтобы эффективно переносить энергию.

Упорные шайбы 5 зацепляются с обеими сторонами выступа 17. Выступ 17 радиально выступает из вала 1. Упорные шайбы 2 устанавливают шкив 5 по оси вдоль вала 1.

Фиг. 2 - покомпонентный вид устройства по фиг. 1. Витая пружина 7 может отсоединяться или проскальзывать относительно держателя 8 муфты, чтобы предотвратить перенапряжение пружины 6 кручения, тем самым избегая чрезмерной нагрузки на одностороннюю муфту 14. В действии витая пружина 7 начинает отсоединяться от внутренней поверхности 81 держателя 8 муфты после того как шкив 5 был повернут из положения нагрузки (или привода) на предопределенный угол. Этот предопределенный угол выбирается так, чтобы крутящий момент в пружине 6 кручения никогда не превышал точку, в которой пружина 6 кручения или односторонняя муфта 14 могут повреждаться. Предопределенный угол для устройства в данном варианте осуществления составляет 58 градусов, однако, это число не является ограничительным и может регулироваться в зависимости от конкретного применения.

За исключением упора 501 витая пружина 7 согласно изобретению не контактирует ни со шкивом, ни с валом. Витая пружина 7 содержится в пределах ширины (W) держателя 8 односторонней муфты.

Фиг. 3 - поперечный разрез части фиг. 1. Чтобы заставить витую пружину 7 отсоединиться или проскальзывать, упор 501 на шкиве 5 контактирует с хвостовиком 701 на витой пружине 7, тем

самым заставляя витую пружину 7 наматываться, и, таким образом, сжиматься радиально внутрь в сторону от внутренней поверхности 81 держателя 8 муфты. Радиально внутреннее перемещение витой пружины 7 в сторону от держателя 8 муфты снижает величину крутящего момента, который может передаваться через зацепление посредством витой пружины 7 с держателем 8 муфты перед тем как происходит проскальзывание между витой пружиной и держателем муфты.

Держатель 8 муфты переносит крутящий момент с витой пружины 7 на одностороннюю муфту 14. Односторонняя муфта 14 позволяет валу 1 отсоединяться от разъединителя, когда скорость вала 1 превышает скорость шкива 5, так что вал 1 обгоняет шкив 5.

Втулка 12 расположена внутри держателя 8 муфты и делает возможным относительное перемещение между держателем 9 пружины и держателем 8 муфты. Упорная шайба 13 делает возможным относительное перемещение между держателем 8 муфты и передней крышкой 10, которая жестко закреплена на шкиве 5. Крышка 11 защищает устройство от внешней среды посредством предотвращения попадания мусора. Имеется две упорные шайбы (2), чтобы располагать шкив 5 по оси относительно вала 1, в то же время делая возможным относительное вращательное перемещение между двумя компонентами. Задняя крышка 3 закреплена на шкиве 5 и позволяет обеим упорным шайбам содержаться между шкивом 5 и валом 1.

Фиг. 4 - поперечный разрез альтернативного варианта осуществления устройства согласно изобретению. В этом альтернативном варианте осуществления шкив 5 поддерживается на валу 1 посредством шарикового подшипника 15 в дополнение к игольчатому подшипнику 4.

Фиг. 5 - покомпонентный вид устройства по фиг. 4. Фиг. 6 - поперечный разрез в перспективе части фиг. 4.

В данном варианте осуществления конец 62 пружины кручения зацепляется со шкивом 5, а конец 61 зацепляется с держателем 9 пружины. Конец 61 зацепляется с держателем пружины в точке 91. Витая пружина 7 зацепляется между держателем 9 пружины и держателем 8 муфты. Удерживающее кольцо 16 позволяет держателю 9

пружины переносить крутящий момент на витую пружину 7. Крутящий момент с держателя 9 пружины переносится на удерживающее кольцо 16 через три ключа 162 на удерживающем кольце 16. Крутящий момент с удерживающего кольца 16 затем переносится на выступающую часть 161 удерживающего кольца 16, которая зацепляется с концом 71 витой пружины 7, за счет чего витая пружина 7 нагружается при работе (см. фиг. 7).

Втулка 12 позволяет держателю 9 пружины скользящим образом зацепляться с держателем 8 муфты. Втулка 12 позволяет держателю 8 муфты скользящим образом зацепляться с валом 1.

В действии, крутящий момент, прикладываемый к шкиву 5, прикладывает нагрузку к пружине 6 кручения в направлении разматывания. Этот крутящий момент соответственно, переносится на держатель 9 пружины, который, в свою очередь, прикладывает нагрузку к витой пружине 7 в направлении разматывания с помощью контакта в конце 71. Величина, на которую «разматывается» пружина 6 кручения, является функцией прикладываемого крутящего момента. Различия в крутящем моменте, прикладываемом к пружине 6 кручения, заставят шкив 5 повернуться немного вперед из заданного положения вала.

Нагрузка на витую пружину 7 в направлении разматывания заставляет витую пружину 7 радиально расширяться. Радиальное расширение заставляет витую пружину 7 зацепляться посредством трения с внутренней поверхностью 81 держателя 8 муфты. Зацепление посредством трения «блокирует» витую пружину 7 на внутренней поверхности 81 держателя муфты, что делает возможной передачу крутящего момента на держатель 8 муфты вплоть до предопределенного предела крутящего момента. Односторонняя муфта также зацепляется, тем самым поворачивая вал 1.

Чтобы заставить витую пружину 7 отсоединиться или проскальзывать, шкив 5 поворачивается под влиянием возрастающего крутящего момента, тем самым заставляя упор 501, выступающий внутрь из шкива 5, контактировать с хвостовиком 701 на витой пружине 7 после ввода предопределенного чрезмерного крутящего момента. Во время обычной работы упор 501 не контактирует с концом 701. Дальнейшее перемещение шкива 5 заставляет витую

пружину 7 частично наматываться, тем самым сжимаясь радиально внутрь в сторону от внутренней поверхности 81 держателя муфты. Радиально внутреннее перемещение витой пружины 7 в сторону от внутренней поверхности 81 держателя муфты снижает величину нормальной силы и, следовательно, крутящего момента трения, который может передаваться через витую пружину 7 на держатель 8 муфты перед тем как происходит проскальзывание между витой пружиной и держателем 8 муфты. Этот признак предотвращает повреждение устройства во время рабочего состояния чрезмерного крутящего момента.

Фиг. 7 - разрез в перспективе части фиг. 4.

Фиг. 8 - часть разрез в перспективе части фиг. 4.

Хотя форма изобретения была описана в материалах настоящей заявки, специалистам в данной области техники будет очевидно, что изменения могут производиться в конструкции и соотношении деталей без отклонения от сути и объема изобретения, описанного в материалах настоящей заявки.

1. Разъединитель изолятора, содержащий:шкив (5), поддерживаемый с возможностью поворота на валу (1);пружину (6) кручения, содержащую конец (61), зацепленный со шкивом, при этом пружина кручения выполнена нагружаемой в направлении разматывания;держатель (8) односторонней муфты;одностороннюю муфту (14), расположенную между валом и держателем односторонней муфты;витую пружину (7), зацепляемую с внутренней поверхностью (81) держателя односторонней муфты, при этом витая пружина соединена с пружиной кручения; ивитую пружину, нагружаемую в направлении разматывания так, что витая пружина с помощью трения способна фиксированно зацепляться с внутренней поверхностью в направлении привода.

2. Разъединитель изолятора по п. 1, дополнительно содержащий держатель (9) пружины, зацепленный между пружиной кручения и витой пружиной.

3. Разъединитель изолятора по п. 1, в котором шкив содержит упор (501), зацепляемый с витой пружиной и заставляющий витую пружину отсоединяться от внутренней поверхности после ввода предопределенного крутящего момента.

4. Разъединитель изолятора по п. 1, в котором шкив поддерживается на валу на игольчатом подшипнике (4).

5. Разъединитель изолятора по п. 4, в котором шкив дополнительно поддерживается на валу на шариковом подшипнике.

6. Разъединитель изолятора, содержащий:шкив (5), поддерживаемый на валу с возможностью поворота (1);пружину (6) кручения, содержащую конец (61), зацепленный со шкивом, и нагружаемую в направлении разматывания;держатель (8) односторонней муфты;одностороннюю муфту (14), расположенную между валом и держателем односторонней муфты;витую пружину (7), зацепляемую с внутренней поверхностью держателя односторонней муфты, при этом витая пружина соединена с пружиной кручения, причем витая пружина содержится в пределах ширины (W) держателя односторонней муфты, и выполнена нагружаемой в направлении разматывания так, что витая пружина с помощью трения способна фиксированно зацепляться с внутренней поверхностью в направлении привода.

7. Разъединитель изолятора по п. 6, дополнительно содержащий держатель пружины, зацепленный между пружиной кручения и витой пружиной.

8. Разъединитель изолятора по п. 6, в котором шкив содержит упор, зацепляемый с витой пружиной, заставляющий витую пружину отсоединяться от внутренней поверхности после ввода предопределенного крутящего момента.

9. Разъединитель изолятора по п. 6, в котором шкив поддерживается на валу на игольчатом подшипнике.

10. Разъединитель изолятора по п. 9, в котором шкив дополнительно поддерживается на валу на шариковом подшипнике.

11. Разъединитель изолятора, содержащий:шкив (5), поддерживаемый на валу (1) с возможностью поворота с помощью игольчатого подшипника (4) и шарикового подшипника (15);пружину (6) кручения, содержащую конец (61), зацепленный со шкивом, и нагружаемую в направлении разматывания в состоянии привода;держатель (8) односторонней муфты;одностороннюю муфту (14), расположенную между валом и держателем односторонней муфты;витую пружину, с возможностью отсоединения зацепляемую с внутренней поверхностью (81) держателя односторонней муфты, при этом витая пружина соединена с пружиной кручения, причем витая пружина содержится в пределах ширины (W) держателя односторонней муфты; ивитую пружину, нагружаемую в направлении разматывания так, что витая пружина зацепляется с внутренней поверхностью в направлении привода.