CN116171353A - 皮带轮解耦器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在皮带传动装置的皮带(5)与和该皮带进行驱动连接的轴(4)之间传输扭矩的皮带轮解耦器(2)，该皮带轮解耦器包括：‑轮毂(11)，该轮毂紧固至轴，‑皮带轮(10)，该皮带轮以可旋转的方式安装在轮毂上，以及‑螺旋扭转弹簧(20)、缠绕带(19)和传动套筒(24)的串联回路，缠绕带利用径向间隙围绕螺旋扭转弹簧，传动套筒围绕缠绕带并在缠绕带与螺旋扭转弹簧之间传输扭矩，其中，缠绕带的外周缘与和皮带轮共同旋转的内侧向表面(22)摩擦接触，并且缠绕带的外周缘也与传动套筒的内侧向表面(23)摩擦接触，并且其中，螺旋扭转弹簧的端部与传动套筒的径向向内延伸的弹簧板(27)接触。传动套筒的内侧向表面的直径和缠绕带与螺旋扭转弹簧之间的径向间隙应随靠近与传动套筒的弹簧板接触的弹簧端部(26)而减小。

Description

皮带轮解耦器

技术领域

本发明涉及用于在皮带传动装置的皮带与和该皮带进行驱动连接的轴之间传输扭矩的皮带轮解耦器，该皮带轮解耦器包括：

-轮毂，该轮毂紧固至轴，

-皮带轮，该皮带轮以可旋转的方式安装在轮毂上，

-以及螺旋扭转弹簧、缠绕带和传动套筒的串联回路，串联回路布置在皮带轮与轮毂之间的扭矩流中，缠绕带利用径向间隙围绕螺旋扭转弹簧，传动套筒围绕缠绕带并在缠绕带与螺旋扭转弹簧之间传输扭矩。

缠绕带的外周缘与和皮带轮共同旋转的内侧向表面摩擦接触，并且缠绕带的外周缘也与传动套筒的内侧向表面摩擦接触，而且螺旋扭转弹簧的端部与传动套筒的径向向内延伸的弹簧板接触。

背景技术

众所周知，从内燃发动机的曲轴引入到辅助单元的皮带传动装置中的扭转振动和扭转不规则性可以通过皮带轮解耦器来补偿，该皮带轮解耦器也被简称为解耦器或隔离器，并且通常被设计为发电机皮带轮。缠绕带用作单向离合器，该单向离合器在关闭时将扭矩从皮带轮传输至轮毂，其中，与缠绕带串联连接的螺旋扭转弹簧的弹性使源自皮带传动装置的扭转不规则性变得平滑。当皮带轮延迟旋转时，缠绕带打开，其中——然后反之亦然——不会有明显的扭矩从轮毂传输至皮带轮，使得惰性发电机轴可以超过皮带轮。

通用的皮带轮解耦器例如从DE 10 2015 202 527 B3、DE 10 2015 224608A1、DE10 2016 211 558 A1或US 7,975,821 B1中是已知的。皮带轮解耦器的通常比曲轴的旋转速度高三倍到四倍的旋转速度意味着，即使螺旋扭转弹簧与旋转轴线的同轴度出现小的偏差也会在旋转的皮带轮解耦器中产生破坏性的不平衡。

作为该问题的解决方案，在也是通用的DE 10 2018 108 426 A1中提出，将传动套筒的侧部上延伸的缠绕带端部设计成具有偏离圆形形状的径向缺口，使得该缠绕带端部使在其中延伸的弹簧端部以相对较小的内套筒圆为中心。

本发明基于改进以上提及的类型的皮带轮解耦器的平衡的目的。

发明内容

本发明的解决方案从权利要求1的特征得到。因此，传动套筒的内侧向表面的直径以及缠绕带与螺旋扭转弹簧之间的径向间隙应随靠近与传动套筒的弹簧板接触的弹簧端部而减小。径向间隙的减小使得有可能借助于缠绕带的内周缘而使传动套筒的侧部上延伸的弹簧端部关于皮带轮解耦器的旋转轴线最佳地居中。以上提及的缠绕带的端部处的径向缺口可以省略，因为缠绕带卷绕成具有恒定的线材横截面和以下几何结构中的一者：

-缠绕带是完全筒形的。传动套筒的侧向表面的内径的减小迫使缠绕带的绕组适于具有对应减小的卷绕直径的驱动套筒的侧向表面的内径。

-缠绕带是完全筒形的，除了具有减小直径的一个或几个端匝。传动套筒的侧向表面的内径的减小迫使与端部绕组相邻的绕组适于具有对应减小直径的传动套筒的侧向表面的内径。端部绕组直径的减小使缠绕带更容易配装到传动套筒中，其中，这两个部件之间具有相对较大的交叠(压力)。

-缠绕带的卷绕直径在与传动套筒的轴向交叠区域内根据其内径减小。缠绕带在传动套筒中的组装相当简单。

传动套筒的内侧向表面的直径可以分阶段地减小，但优选地连续减小。在这种情况下，传动套筒的内侧向表面特别是锥形形状或抛物线形状。

附图说明

本发明的其他特征通过以下描述和附图来显现，其中示出了供布置在内燃机的辅助单元的皮带传动装置中的发电机所用的根据本发明的皮带轮解耦器的示例性实施方式。在附图中：

图1示出了皮带传动装置的示意图；

图2以纵向截面示出了皮带轮解耦器；

图3以从第一视角的分解立体图示出了皮带轮解耦器；

图4以从第二视角的分解立体图示出了皮带轮解耦器。

具体实施方式

图1中所示的内燃发动机的皮带轮1的辅助单元包括根据本发明的皮带轮解耦器2，该皮带轮解耦器布置在发电机3上并且驱动发电机的轴4。在所示方向上循环的皮带5由曲轴的皮带轮6驱动，并围绕偏转带轮7、空气调节压缩机的皮带轮8、皮带张紧器的张紧带轮9以及皮带轮解耦器2的皮带轮10缠绕。

图2至图4以不同表示示出了皮带轮解耦器2。皮带轮10是中空筒形的，并且具有根据皮带5的多个V形成型的外侧向表面。在图3中所示的旋转方向上由皮带5驱动的皮带轮10以可旋转的方式安装在轮毂11上，该轮毂牢固地旋拧至发电机3的轴4。为此，轮毂11在中央部分中具有内螺纹12，并且在远离发电机的前端部分处具有作为旋拧工具的接合轮廓的六角凹口13。皮带轮10在发电机端部处借助于滚动轴承径向地且轴向地安装在轮毂11上，并且在远离发电机的端部处借助于滑动轴承径向地安装在轮毂上。滚动轴承是两侧密封的单排滚珠轴承14，并且滑动轴承是由聚酰胺制成的径向轴承环15，该径向轴承环轴向地封围在轮毂11的周向凹槽16中，并与皮带轮10的内侧向表面直接滑动接触。皮带轮10在其远离发电机的端部处具有台阶状直径扩增部17，在已经将皮带轮解耦器2旋拧到轴4上之后，保护盖18卡入该台阶状直径扩增部中。

皮带轮解耦器2的功能所必需的部件是被设计为缠绕带19的单向离合器以及相对于从皮带轮10到轮毂11的扭矩流与缠绕带19串联连接的螺旋扭转弹簧20—该螺旋扭转弹簧理想地与带轮解耦器2的旋转轴线21同轴地延伸，以避免不希望的不平衡。缠绕带19径向地布置在皮带轮10与螺旋扭转弹簧20之间，并利用径向间隙封围螺旋扭转弹簧20。螺旋扭转弹簧20卷绕在左侧上，并具有梯形线材横截面。缠绕带19以完全筒形的方式卷绕在右侧上，并且具有在所有绕组上恒定的矩形线材横截面。

缠绕带19和螺旋扭转弹簧20在两侧上具有不带柄部的端部，这在扭矩传输期间径向加宽了缠绕带19或螺旋扭转弹簧20的绕组。缠绕带19的外周缘一方面与和皮带轮10共同旋转的内侧向表面22摩擦接触，并且另一方面与能够相对于皮带轮10旋转的传动套筒24的内侧向表面23摩擦接触，并且在传输扭矩的同时使其自身支承抵靠内侧向表面22、23。传动套筒24在扭矩流中与缠绕带19和螺旋扭转弹簧20串联连接，并将扭矩从缠绕带19传输至螺旋扭转弹簧20。内侧向表面22由压入到皮带轮10中的驱动套筒25形成，该驱动套筒——如在下面进一步说明——径向地支承传动套筒24，并且与传动套筒24一样，出于其表面耐磨的目的而进行热处理。然而，皮带轮10没有硬化。

缠绕带19使得发电机3的轴4和紧固至该轴的轮毂11能够相对于皮带轮10而被超过。在皮带轮解耦器2的这种超过操作中，缠绕带19在传动套筒24和/或驱动套筒25中滑动，并且可以被传输的扭矩限于两个滑动接触对之间的滑动摩擦扭矩。

螺旋扭转弹簧20的驱动侧弹簧端部26支承抵靠弹簧板27，该弹簧板是传动套筒24的一部分并从该传动套筒的内侧向表面23径向向内延伸。输出侧上的弹簧端部28抵靠弹簧板29搁置，该弹簧板不能与轮毂11一起旋转，并且在当前情况下还与轮毂11设计成一件式。螺旋扭转弹簧20在弹簧板27、29之间利用轴向预紧力被张紧。两个弹簧板27、29各自具有分别在周缘台阶部30或31处回弹的弹簧接触表面。从皮带轮10传输至轮毂11的扭矩分别经由弹簧端部26、28的周缘面与弹簧板27、29的台阶部30、31的压力接触来传输。

为了避免弹簧不平衡，螺旋扭转弹簧20关于旋转轴线21的理想同轴居中由弹簧板29在输出侧弹簧端部28上实现，该弹簧板利用窄的径向间隙围绕弹簧端部28。抵靠传动套筒24的弹簧板27搁置的驱动侧弹簧端部26由缠绕带19与螺旋扭转弹簧20之间同样窄的径向间隙居中。从驱动套筒25开始，该径向间隙随靠近弹簧端部26而减小，以使弹簧端部26、28之间的弹簧加载线圈留下足够的自由空间以在扭矩传输期间进行径向扩展。径向间隙的减小是通过使传动套筒24的内径锥形地减小而产生的，在这种情况下减小了约0.3mm，这迫使以过大尺寸支撑在传动套筒24中的缠绕带19的卷绕直径对应地减小。

作为当前情况下缠绕带的完全筒形形状的替代方案，其端部可以用减小的卷绕直径卷绕，以便更容易将缠绕带穿入到传动套筒24中。

传动套筒24的旋转安装一方面经由驱动套筒25径向地进行，并且另一方面经由***在传动套筒24与滚珠轴承14之间的由聚酰胺制成的滑动轴承环32径向且轴向地进行。由驱动套筒25形成的径向轴承是直径台阶部33，其形成在驱动套筒25的面向传动套筒24的端部部分上，并且其外侧向表面径向支承传动套筒24上的直径台阶部34的内侧向表面。滑动轴承环32在直径台阶部35的外侧向表面上将传动套筒24封围，以便使传动套筒24径向支承抵靠皮带轮10的内侧向表面36。滑动轴承环32使下述传动套筒24轴向支承抵靠滚珠轴承14的外环：该传动套筒能够受到螺旋扭转弹簧20的预张紧力的作用。

当前旋转轴承使得一方面能够在不与非硬化皮带轮10的内侧向表面36接触的情况下安装传动套筒24，并且另一方面使套筒壁厚度定尺寸成与驱动套筒25的壁厚大小大致相同且稳定。

与传动套筒24抵靠滚珠轴承14的内环的可能替代的轴向轴承和其抵靠轮毂11的径向轴承相反，滑动轴承环32上的相对运动仅在皮带轮解耦器2超限时发生。由于超限操作的时间部分明显小于(传输扭矩)正常操作，这种轴承设计有助于减少皮带轮解耦器2的操作上的摩擦损失。

Claims (3)

1.一种用于在皮带传动装置的皮带(5)与和所述皮带进行驱动连接的轴(4)之间传输扭矩的皮带轮解耦器(2)，所述皮带轮解耦器包括：

-轮毂(11)，所述轮毂紧固至所述轴(4)，

-皮带轮(10)，所述皮带轮以可旋转的方式安装在所述轮毂(11)上，

-以及螺旋扭矩弹簧(20)、缠绕带(19)和传动套筒(24)的串联回路，所述串联回路布置在所述皮带轮(10)与所述轮毂(11)之间的扭矩流中，所述缠绕带利用径向间隙围绕所述螺旋扭转弹簧(20)，所述传动套筒围绕所述缠绕带(19)并在所述缠绕带(19)与所述螺旋扭转弹簧(20)之间传输所述扭矩，

所述缠绕带(19)的外周缘与和所述皮带轮(10)共同旋转的内侧向表面(22)摩擦接触，并且所述缠绕带的所述外周缘也与所述传动套筒(24)的内侧向表面(23)摩擦接触，而且所述螺旋扭转弹簧(20)的端部与所述传动套筒(24)的径向向内延伸的弹簧板(27)接触，其特征在于，所述传动套筒(24)的所述内侧向表面的直径和所述缠绕带(19)与所述螺旋扭转弹簧(20)之间的所述径向间隙应随靠近与所述传动套筒(24)的所述弹簧板(27)接触的弹簧端部(26)而减小。

2.根据权利要求1所述的皮带轮解耦器(2)，其特征在于，所述传动套筒(24)的所述内侧向表面的直径连续地减小。

3.根据权利要求2所述的皮带轮解耦器(2)，其特征在于，所述传动套筒(24)的所述内侧向表面(23)为锥形形状或抛物线形状。

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