Изолирующий разъединитель

Изолирующий разъединитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к изолирующему разъединителю, имеющему шкив, временно зацепляемый с концом пружинной обгонной односторонней муфты в направлении размотки, причем временный контакт между концом пружинной обгонной односторонней муфты и шкивом будет временно уменьшать фрикционное зацепление пружинной обгонной односторонней муфты с валом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение относится к устройствам настройки генератора, особенно к шкивам изолирующего разъединителя генератора (AID) с торсионными пружинами для изоляции. Функция и полезность устройств настройки генератора широко известна. Имеющиеся в продаже сегодня устройства AID имеют изолирующую пружину, обгонную муфту, подшипник(и), шкив и некоторые другие компоненты. Необходимость каждого из этих компонентов обычно требует диаметра общего размера устройства для достижения требований промышленности. С сегодняшними постоянно уменьшающимися размерами автомобильных двигателей и постоянно увеличивающимися требованиями к эффективности использования топлива имеется необходимость устройств AID, которые имеют уменьшенный диаметр шкива при достижении требуемой функциональности.

Характерным для данной области техники является патент США №7153227, который раскрывает разъединитель для шкива генератора в серпантинной приводной системе, имеющий упругий спиральный пружинный элемент, который соединяет шкив генератора с конструкцией ступицы с помощью пружинного удерживающего элемента. Втулка расположена между пружинным удерживающим элементом и конструкцией ступицы для облегчения скользящего зацепления между ними. Кольцевой муфтообразный элемент расположен между пружинным элементом и шкивом генератора для облегчения скользящего зацепления между ними. Пружинный элемент соединен на одном его конце с конструкцией ступицы и соединен на его противоположном конце с пружинным удерживающим элементом. Упругий пружинный элемент передает ведомые вращательные перемещения шкива генератора посредством серпантинного ремня конструкции ступицы так, что вал генератора вращается в том же направлении, что и шкив генератора, при этом являясь способным на мгновенные относительные упругие перемещения в противоположных направлениях относительно шкива генератора во время ведомого вращательного перемещения.

Необходим изолирующий разъединитель, имеющий шкив, временно зацепляемый с концом пружинной обгонной односторонней муфты в направлении размотки, причем временный контакт между концом пружинной обгонной односторонней муфты и шкивом будет временно уменьшать фрикционное зацепление пружинной обгонной односторонней муфты с валом. Настоящее изобретение удовлетворяет эту необходимость.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Главный аспект изобретения представляет собой изолирующий разъединитель, имеющий шкив, временно зацепляемый с концом пружинной обгонной односторонней муфты в направлении размотки, причем временный контакт между концом пружинной обгонной односторонней муфты и шкивом будет временно уменьшать фрикционное зацепление пружинной обгонной односторонней муфты с валом.

Другие аспекты изобретения будут определены или станут очевидными из следующего описания изобретения и сопровождающих чертежей.

Изобретение содержит изолирующий разъединитель, содержащий шкив, вал, причем шкив установлен на валу на втулке с низким коэффициентом трения, держатель пружины, расположенный внутри шкива, торсионную пружину, соединенную между шкивом и держателем пружины, пружинную обгонную одностороннюю муфту, намотанную вокруг вала и имеющую фрикционное зацепление с ним, причем пружинная обгонная односторонняя муфта соединена с держателем пружины, пружинная обгонная односторонняя муфта расположена радиально внутри торсионной пружины, и шкив является временно зацепляемым с концом пружинной обгонной односторонней муфты в направлении размотки, причем временный контакт между концом пружинной обгонной односторонней муфты и шкивом будет временно уменьшать фрикционное зацепление пружинной обгонной односторонней муфты с валом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопровождающие чертежи, которые включены и образуют часть описания, иллюстрируют предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения и вместе с описанием использованы для объяснения принципов изобретения.

Фиг. 1 представляет собой разобранный вид устройства.

Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном сечении устройства.

Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе в разрезе устройства.

Фиг. 4 представляет собой вид в поперечном сечении альтернативного варианта выполнения.

Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе в разрезе альтернативного варианта выполнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ

Фиг. 1 представляет собой изображение в разобранном виде устройства. Изобретение содержит шкив 10, изолирующую торсионную пружину 20, держатель 30 пружины, пружинную обгонную одностороннюю муфту 40, втулки 50, 51, 52, 53, 55 с низким коэффициентом трения, упорное кольцо 54, пылезащитную крышку 60 и вал 70.

В частности, шкив 10 установлен на валу 70 на втулках 50 и 55. Втулки используются вместо других типов подшипников, например игольчатых подшипников или шариковых подшипников, так как втулки позволяют устройству иметь меньший общий диаметр. В этом варианте выполнения шкив 10 имеет многореберный профиль для зацепления ленты на переднем вспомогательном приводе (FEAD) двигателя транспортного средства.

Пружинная обгонная односторонняя муфта 40 представляет собой пружину со спиральной намоткой и намотана вокруг внешней периферийной поверхности 71 вала 70. Зацепление между пружинной обгонной муфтой 40 и поверхностью вала 71 является фрикционным. Конец 41 пружинной обгонной односторонней муфты 40 соединен с принимающим участком 32 держателя пружины. Пружинная обгонная односторонняя муфта 40 расположена радиально внутри торсионной пружиной 20 между торсионной пружиной 20 и валом 70.

Изолирующая торсионная пружина 20 соединена между шкивом 10 и держателем 30 пружины. При функционировании торсионная пружина 20 нагружена в направлении размотки посредством шкива 10. В альтернативном варианте выполнения торсионная пружина 20 нагружена в направлении намотки. В этом варианте выполнения торсионная пружина 20 имеет прямоугольное поперечное сечение, см. фиг. 2.

Пылезащитная крышка 60 предотвращает попадание продуктов износа в устройство и загрязнение втулки. Упорное кольцо 54 запрессовано на конце шкива 10. Втулка 53 расположена между фланцем 72 вала и упорным кольцом 54. Втулка 51 расположена между держателем 30 пружины и фланцем 72 вала. Втулка 52 расположена между шкивом 10 и фланцем 72 вала.

Передача крутящего момента в устройстве изобретения происходит от шкива 10 изолирующей торсионной пружине 20, держателю 30 пружины, пружинной обгонной муфте 40, валу 70. При функционировании пружинная обгонная односторонняя муфта 40 нагружена в направлении намотки. Это позволяет витой пружине 4 0 зажимать вал 70.

Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном сечении устройства. Упорное кольцо 54 запрессовано в конец шкива 10. Держатель 30 пружины является вращательно перемещаемым на втулке 51 относительно вала 70.

Известно, что номинальный пиковый крутящий момент генератора меньше, чем пиковый крутящий момент, наблюдаемый при запуске двигателя. Например, типичный автомобильный генератор будет иметь номинальный пиковый крутящий момент 12 Нм, инерцию 0,0030 кг/м² и степень ускорения генератора 8,400 рад/с² во время запуска двигателя. Используя формулу 1 при запуске двигателя устройство должно быть способно обрабатывать крутящий момент 25,2 Нм, но такой высокий крутящий момент не будет достигаться во время всех других условий функционирования.

Формула 1: Т=Iα

Т = крутящий момент

I = инерция генератора

α = степень ускорения

Т=(0,0030)*8400=25,2 Нм

Для оптимизации изолирующей торсионной пружины 20 целесообразно иметь компонент перегрузки, который предотвращает чрезмерный крутящий момент, например крутящий момент, который может быть осуществлен во время запуска, передаваемый от шкива 10 изолирующей торсионной пружине 20. Чрезмерный крутящий момент, прикладываемый к изолирующей торсионной пружине 20, может вызывать перенапряжение изолирующей торсионной пружины 20, вызывая преждевременный отказ. Устройство изобретения выполнено таким образом, что когда шкив 10 пытается передать крутящий момент, который превышает заданный уровень, обеспечивается компонент перегрузки.

Пружинные обгонные муфты являются известными. Они функционируют посредством натяжения витой пружины, вызывая затягивание витой пружины вокруг вала в направлении намотки. Натяжение создает нормальную силу между витой пружиной и валом. Нормальная сила создает трение между витой пружиной и валом, которое обеспечивает передачу крутящего момента валу. Освобождение натяжения витой пружины уменьшает или устраняет нормальную силу, тем самым уменьшая или освобождая витую пружину как функцию муфты.

Шкив 10 в устройстве изобретения содержит зацепляющую поверхность 11 для зацепления конца 42 пружинной обгонной односторонней муфты 40. Шкив 10 зацепляет пружинную обгонную одностороннюю муфту, контактируя с концом 42, и при этом пружинная обгонная односторонняя муфта 40 разматывается с вала 10. Результат этой размотки представляет собой устранение натяжения пружинной обгонной односторонней муфты 40, что приводит к освобождению пружинной обгонной односторонней муфты с поверхности 71 вала.

Описанный компонент перегрузки освобождает пружинную обгонную одностороннюю муфту 40, позволяя ей скользить по поверхности 71, что эффективно устраняет инерцию генератора из Формулы 1 и, таким образом, уменьшает передаваемый крутящий момент, в свою очередь, исключая воздействие торсионной пружины 20 на чрезмерный крутящий момент. Расцепление витой пружины 40 и зацепляющей поверхности 71 возникает, когда при заданном крутящем моменте отклонение изолирующей торсионной пружины 20 позволяет вращение шкива 10, достаточное, чтобы вызывать зацепление стороны 11 зацепляющей поверхности с концом 42, смотри фиг. 3. Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе в разрезе устройства. Шкив 10 является временно зацепляемым с концом 42 пружинной обгонной односторонней муфты в направлении размотки витой пружины, причем временный контакт со шкивом 10 частично или целиком освобождает фрикционное зацепление пружинной обгонной односторонней муфты 40 с поверхностью 71 вала, что в свою очередь позволяет скольжение вала и тем самым вращение относительно пружинной обгонной односторонней муфты.

Изолирующая торсионная пружина 20 установлена так, что она нагружена в направлении размотки. Конец 21 пружины 20 зацепляет поверхность 13 шкива 10. Торсионная пружина 20 размещена так, что она имеет посадку с натягом на внутреннем диаметре с каждой из ее двух сопрягаемых частей; внутренней поверхностью 12 шкива 10 и внутренней поверхностью 31 держателя 30 пружины. Этот натяг поддерживает угловое положение этих компонентов при условиях, когда вал 7 0 обгоняет шкив 10, например, во время переключений передач транспортного средства. Во время нормальной нагрузки изолирующей торсионной пружины 20 концы передают торсионные силы от шкива держателю пружины. Поддержание контакта между торсионной пружиной 20 и шкивом 10 и держателем 30 пружины необходимо для предотвращения отделения этих компонентов и в связи с этим исключения соответственного потенциального образования шума, когда нормальная функция возобновляет соединение этих компонентов снова вместе после возникновения условия обгона. Посадка с натягом вызывает действие изолирующей торсионной пружины 20 как витой пружины при условиях обгона, что поддерживает надлежащий контакт компонентов.

Фиг. 4 представляет собой вид в поперечном сечении альтернативного варианта выполнения. В этом альтернативном варианте выполнения втулки 50, 55 заменены подшипниками 90, 91. Фланец 72 отсутствует, так как подшипники 90, 91 используются для расположения шкива относительно вала 700, тем самым исключая упорное кольцо 54. Подшипник 90 содержит игольчатый подшипник, а подшипник 91 содержит шариковый подшипник.

Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе в разрезе альтернативного варианта выполнения. Конец 41 витой пружины 40 возвращается в держатель 30 пружины 30 штифтом 31. Конец 41 имеет крюкообразную форму для зацепления штифта 31. Держатель 30 пружины имеет щель 32 для приема конца 41.

Хотя формы изобретения описаны здесь, специалисту в области техники будет очевидно, что могут быть выполнены изменения в конструкции и в отношении частей без отклонения от замысла и объема охраны изобретения, описанного здесь.

1. Изолирующий разъединитель, содержащий:шкив;вал;причем шкив установлен на валу на втулке с низким коэффициентом трения;держатель пружины, расположенный внутри шкива;торсионную пружину, соединенную между шкивом и держателем пружины;пружинную обгонную одностороннюю муфту, намотанную вокруг вала и имеющую фрикционное зацепление с ним, причем пружинная обгонная односторонняя муфта соединена с держателем пружины;пружинная обгонная односторонняя муфта расположена радиально внутри торсионной пружины; ишкив является временно зацепляемым с концом пружинной обгонной односторонней муфты в направлении размотки, причем временный контакт между концом пружинной обгонной односторонней муфты и шкивом временно уменьшает фрикционное зацепление пружинной обгонной односторонней муфты с валом.

2. Изолирующий разъединитель по п. 1, содержащий упорное кольцо между шкивом и валом.

3. Изолирующий разъединитель по п. 1, в котором торсионная пружина нагружена в направлении размотки.

4. Изолирующий разъединитель, содержащий:шкив;вал;причем шкив установлен на валу;держатель пружины, расположенный внутри шкива;торсионную пружину, соединенную между шкивом и держателем пружины;пружинную обгонную одностороннюю муфту, намотанную вокруг вала и имеющую фрикционное зацепление, причем пружинная обгонная односторонняя муфта соединена с держателем пружины;пружинная односторонняя муфта расположена радиально внутри торсионной пружины; и шкив является временно зацепляемым с концом пружинной обгонной односторонней муфты в направлении размотки, причем временный контакт между концом пружинной обгонной односторонней муфты и шкивом может временно освобождать фрикционное зацепление пружинной обгонной односторонней муфты с валом.

5. Изолирующий разъединитель по п. 4, в котором торсионная пружина нагружена в направлении размотки.

6. Изолирующий разъединитель, содержащий:шкив;вал;причем шкив установлен на валу;держатель пружины, расположенный внутри шкива;торсионную пружину, соединенную между шкивом и держателем пружины;пружинную обгонную одностороннюю муфту, намотанную вокруг вала и имеющую фрикционное зацепление с ним, причем пружинная обгонная односторонняя муфта соединена с держателем пружины;пружинная обгонная односторонняя муфта расположена радиально внутри торсионной пружины; ишкив является временно зацепляемым с концом пружинной обгонной односторонней муфты, причем контакт с концом в направлении размотки временно уменьшает фрикционное зацепление пружинной обгонной односторонней муфты с валом.

7. Изолирующий разъединитель по п. 6, в котором торсионная пружина нагружена в направлении размотки.