ИЗОЛИРУЮЩИЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК F16D7/02 F16D41/20 F16H55/36 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к изолирующему разъединителю и, в частности, изолирующему разъединителю, содержащему первую торсионную пружину и вторую торсионную пружину, расположенные между держателем пружины и односторонней муфтой, при этом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина находятся во фрикционном зацеплении с односторонней муфтой, причем первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина приспособлены для зацепления со шкивом, при этом при контакте со шкивом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина выходят из фрикционного зацепления с односторонней муфтой.

Предпосылки создания изобретения

В связи с повышением экономичности топлива растет применение дизельных двигателей в легковых автомобилях. Кроме того, в бензиновых двигателях увеличиваются значения степени сжатия для повышения эффективности использования топлива. В результате системы привода агрегатов бензиновых и дизельных двигателей должны преодолевать вибрации большей величины коленчатых валов из-за вышеуказанных изменений в системах.

В связи с повышенной вибрацией коленчатого вала плюс большими величинами ускорения/замедления и большой инерцией генератора переменного тока в системе привода агрегатов двигателя часто возникает стрекочущий шум ремня из-за проскальзывания ремня. Это также приводит к уменьшению срока службы ремня.

Разъединители/изоляторы коленчатого вала и разъединители/изоляторы генератора переменного тока широко использовались для двигателей с большой угловой вибрацией для отфильтровывания вибраций в диапазоне рабочих чисел оборотов двигателя. Тем не менее, несмотря на то, что изолятор коленчатого вала может очень хорошо функционировать в диапазоне рабочих частот вращения двигателя, он по-прежнему создает проблемы во время запуска или остановки двигателя вследствие собственной частоты самого изолятора.

Характерным примером уровня техники является патент США №6083130, в котором раскрыт поликлиновой ремень системы привода для автомобильного транспортного средства, содержащий блок привода, включающий в себя двигатель внутреннего сгорания, имеющий выходной вал с ведущим шкивом на нем, приспособленный для поворота вокруг оси ведущего шкива. Каждый из цепи ведомых узлов имеет ведомый шкив, приспособленный для вращения вокруг оси, параллельной оси ведущего шкива, а также поликлиновой ремень, взаимодействующий с ведущим шкивом и ведомыми шкивами в цепи, которая соответствует цепи ведомых узлов согласно направлению движения ремня, вызывая вращение упомянутых ведомых шкивов в ответ на вращение ведущего шкива. Цепь ведомых узлов включает в себя узел генератора переменного тока, содержащий вал генератора переменного тока, установленный с возможностью вращения вокруг оси вала. Конструкция ступицы жестко поддерживается валом генератора переменного тока с возможностью вращения вокруг оси вала. Механизм пружины и односторонней муфты соединяет шкив генератора переменного тока с конструкцией ступицы. Механизм пружины и односторонней муфты содержит упругий пружинный элемент, выполненный отдельно от элемента односторонней муфты и последовательно соединенный с ним. Упругий пружинный элемент сконструирован и выполнен с возможностью передачи исполнительных вращательных движений шкива генератора переменного тока посредством поликлинового ремня на конструкцию ступицы, при этом вал генератора переменного тока вращается в том же направлении, что и шкив генератора переменного тока, и при этом способен выполнить мгновенные относительные упругие движения в противоположных направлениях относительно шкива генератора переменного тока во время его исполнительного вращательного движения. Элемент односторонней муфты выполнен и размещен так, чтобы позволить конструкции ступицы и, соответственно, валу генератора переменного тока вращаться со скоростью, превышающей скорость вращения шкива генератора переменного тока, когда скорость выходного вала двигателя уменьшается до степени, достаточной для создания крутящего момента между шкивом генератора переменного тока и конструкцией ступицы на заданном отрицательном уровне.

Существует потребность в изолирующем разъединителе, содержащем первую торсионную пружину и вторую торсионную пружину, расположенные между держателем пружины и односторонней муфтой, при этом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина находятся во фрикционном зацеплении с односторонней муфтой, причем первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина приспособлены для зацепления со шкивом, при этом при контакте со шкивом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина выходит из фрикционного зацепления с односторонней муфтой. Настоящее изобретение отвечает этой потребности.

Сущность изобретения

Основным объектом изобретения является создание изолирующего разъединителя, содержащего первую торсионную пружину и вторую торсионную пружину, расположенные между держателем пружины и односторонней муфтой, при этом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина находятся во фрикционном зацеплении с односторонней муфтой, при этом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина приспособлены для зацепления со шкивом, причем при контакте со шкивом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина выходят из фрикционного зацепления с односторонней муфтой.

Другие объекты изобретения будут указаны или станут понятными из последующего описания изобретения и сопровождающих чертежей.

Изобретение содержит изолирующий разъединитель, содержащий вал, шкив, находящийся во вращательном зацеплении с валом, спиральную пружину, расположенную между шкивом и держателем пружины, при этом держатель пружины приспособлен для перемещения относительно вала и шкива, одностороннюю муфту, установленную на валу, первую торсионную пружину и вторую торсионную пружину, расположенные между держателем пружины и односторонней муфтой, причем первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина находятся в разъемном фрикционном зацеплении с односторонней муфтой, при этом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина содержат смежные параллельные звенья и имеют, по существу, одинаковый диаметр, при этом и первая торсионная пружина, и вторая торсионная пружина приспособлены для зацепления со шкивом, причем первая торсионная пружина или вторая торсионная пружина выходят из фрикционного зацепления с односторонней муфтой при ее контакте со шкивом.

Краткое описание чертежей

Сопровождающие чертежи, которые включены в описание и составляют часть описания, иллюстрируют предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения.

Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе изолирующего разъединителя.

Фиг. 2 представляет собой вид с пространственным разделением деталей изолирующего разъединителя.

Фиг. 3 представляет собой вид с частичным разрезом, показывающий, как торсионная пружина работает в устройстве.

Фиг. 4 представляет собой вид в поперечном разрезе изолирующего разъединителя.

Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе торсионной пружины.

Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе торсионной пружины 31.

Фиг. 7 представляет собой вид в перспективе двух торсионных пружин.

Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе держателя пружины.

Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе обеих торсионных пружин в держателе пружины.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Настоящее изобретение относится к устройствам регулировки генератора переменного тока, в частности к изолирующим шкивам генератора переменного тока с торсионными пружинами для изолирующих и/или односторонних муфт для разъединения. Чтобы свести к минимуму физические размеры пружины и односторонней муфты, предпочтительно иметь элемент защиты от перегрузки, который предотвращает передачу крутящего момента, превышающего заданную величину, на пружину и/или одностороннюю муфту. Избыточный крутящий момент, приложенный либо к пружине, либо к односторонней муфте, может вывести из строя любой из этих компонентов. Поэтому необходим элемент проскальзывания, обеспечивающий разъединение двух заблокированных элементов при превышении определенного крутящего момента.

Известно, что номинальный пиковый крутящий момент генератора переменного тока меньше пикового крутящего момента, наблюдаемого при запуске двигателя. Например, типовой автомобильный генератор переменного тока будет иметь номинальный пиковый крутящий момент 12 Нм, инерцию 0,00030 кг м² и величину ускорения на генераторе переменного тока 100000 рад/с² при запуске двигателя. Используя уравнение 1 при пуске двигателя, устройство должно быть в состоянии обрабатывать крутящий момент 30 Нм, однако такой большой крутящий момент при любых других условиях эксплуатации не наблюдается.

Уравнение 1: Т=Iω²,

где

Т = крутящий момент,

I = инерция генератора переменного тока,

ω² = величина ускорения.

Чтобы избежать использования негабаритной пружины и односторонней муфты, способной отрабатывать пусковой крутящий момент, в устройстве использована накрученная пружина, которая отсоединяется после достижения номинального пикового крутящего момента.

Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе изолирующего разъединителя. Шкив 1 входит в зацепление с ремнем (не показан) для управления таким устройством, как генератор переменного тока. Шкив 1 вмещает в себя шариковый подшипник 6 и игольчатый подшипник 10, обеспечивающий относительное передвижение между валом 12 и шкивом 1 при переводе радиальной нагрузки на вал 12. Шкив 1 также содержит уплотнение 11. Уплотнение 11 представляет собой вращающееся уплотнение, используемое для уплотнения смазки в устройстве и предотвращения попадания загрязняющих частиц в устройство.

Мощность передается от шкива 1 на один конец 21 спиральной пружины 2. Спиральная пружина 2 представляет собой эластичный элемент, который ослабляет вибрацию и обеспечивает изолирующую функцию устройства. Другой конец 22 спиральной пружины 2 соединен с держателем 5 пружины. Показанный держатель 5 пружины выполнен из пластика, однако может быть изготовлен из любого другого пригодного материала, известного в данной области техники, например, из металла или фенола. Поверх держателя 5 пружины запрессовано кольцо 4 жесткости, удерживающее спиральную пружину 2 в радиальном направлении. С держателем 5 пружины соединены две торсионные пружины 30 и 31.

Торсионные пружины 30 и 31 имеют одинаковый диаметр. Витки каждой торсионной пружины 30 и 31 параллельны и поэтому содержат смежные параллельные звенья или проволоки. Торсионные пружины 30 и 31 также параллельны с точки зрения их конфигурации между держателем 5 пружины и односторонней муфтой 8, по сравнению с последовательно расположенными пружинами. Каждый конец каждой торсионной пружины 30 и 31 сдвинут по фазе на 180° относительно другого соответствующего конца пружины в держателе 5 пружины, при этом нагрузка от торсионной пружины 30 компенсируется другой торсионной пружиной 31, см. фиг. 4. Конец 3b торсионной пружины 30 входит в зацепление с приемным участком 51 держателя 5 пружины. Конец 3d торсионной пружины 31 входит в зацепление с приемным участком 52 держателя пружины. Приемный участок 51 на держателе пружины первой торсионной пружины 30 сдвинут по фазе на 180° относительно приемного участка 52 на держателе пружины второй торсионной пружины 31.

Торсионные пружины 30 и 31 находятся во фрикционном зацеплении с односторонней муфтой 8 и тем самым приводят в действие одностороннюю муфту 8. В свою очередь, односторонняя муфта 8 приводит в действие вал 12. Односторонняя муфта 8 обеспечивает разъединение или обгон вала 12, когда вал 12 вращается быстрее, чем шкив 1.

Две торсионные пружины 30 и 31 используются для уравновешивания или противодействия радиальной нагрузке, приложенной к односторонней муфте 8, которая, в противном случае, могла бы быть приложена, если бы только единственная торсионная пружина находилась во фрикционном зацеплении с односторонней муфтой 8. Как хорошо известно в данной области техники, односторонние муфты не должны подвергаться значительным радиальным нагрузкам при отсутствии несущих опор, воспринимающих радиальную нагрузку, поэтому предложенное устройство предназначено для противодействия радиальному усилию, которое, в противном случае, могло бы быть приложено к односторонней муфте 8 единственной торсионной пружиной 30.

Торсионная пружина 30 содержит хвостовик 3а, который взаимодействует со стопором 1а на шкиве 1. Торсионная пружина 30 находится во фрикционном зацеплении с односторонней муфтой 8 путем накручивания вокруг внешней поверхности односторонней муфты 8. Два компонента движутся вместе, пока хвостовик 3а не вступает в контакт со стопором 1а. Контакт со стопором 1а приводит к разматыванию торсионной пружины 30, тем самым увеличивая диаметр завитков, что, в свою очередь, уменьшает фрикционное зацепление с односторонней муфтой 8. Это ограничивает величину крутящего момента, который может передаваться от торсионной пружины 30 на одностороннюю муфту 8, через фрикционное соединение. Ограничение максимального крутящего момента, который может быть передан через торсионную пружину 30, препятствует перегрузке пружины 2 и односторонней муфты 8.

Торсионная пружина 31 содержит хвостовик 3с, который взаимодействует со стопором 1b на шкиве 1. Торсионная пружина 30 находится во фрикционном зацеплении с односторонней муфтой 8 путем накручивания вокруг внешней поверхности односторонней муфты 8. Два компонента движутся вместе, пока хвостовик 3с не вступает в контакт со стопором 1b. Контакт со стопором 1b приводит к разматыванию торсионной пружины 31, тем самым увеличивая диаметр завитков, что, в свою очередь, уменьшает фрикционное зацепление с односторонней муфтой 8. Это ограничивает величину крутящего момента, который может передаваться от торсионной пружины 31 на одностороннюю муфту 8, через фрикционное соединение. Ограничение максимального крутящего момента, который может быть передан через торсионную пружину 31, препятствует перегрузке пружины 2 и односторонней муфты 8.

Упорная шайба 9 удерживает одностороннюю муфту 8 в ее надлежащем осевом положении при высвобождении торсионных пружин 30 и 31, вызывающем скольжение между торсионными пружинами 30 и 31 и односторонней муфтой 8. Упорная шайба 9 находится в контакте с игольчатым подшипником 10 и прижимает одностороннюю муфту 8 в аксиальном положении к держателю 5 пружины.

Фиг. 2 представляет собой вид с пространственным разделением деталей изолирующего разъединителя.

Фиг. 3 представляет собой вид с частичным разрезом, показывающий, как торсионная пружина работает в устройстве. Хвостовик 3а входит в зацепление со стопором 1а на шкиве 1. При увеличении крутящего момента держатель 5 пружины будет вращаться относительно вала 12, при этом спиральная пружина 2 отклоняется под нагрузкой, передаваемой на шкив 1. В конечном счете, хвостовик 3а вступит в контакт со стопором 1а. Когда это происходит, любое дальнейшее увеличение крутящего момента будет вызывать «разматывание» торсионных пружин 30 и 31, тем самым высвобождая фрикционное зацепление между торсионными пружинами 30 и 31 и односторонней муфтой 8. Фрикционное высвобождение обеспечит вращение вала относительно шкива, тем самым уменьшая крутящий момент, передаваемый на шкив и ремень.

Фиг. 4 представляет собой вид в поперечном разрезе изолирующего разъединителя.

Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе торсионной пружины 30.

Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе торсионной пружины 31.

Фиг. 7 представляет собой вид в перспективе двух торсионных пружин. Хвостовик 3b смещен по фазе на 180 градусов относительно хвостовика 3d. Хвостовик 3а смещен по фазе на 180 градусов относительно хвостовика 3с. Витки каждой пружины смежные и параллельные. Каждый виток торсионной пружины 30 перемежается со смежным витком другой торсионной пружины 31.

Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе держателя пружины. Приемный участок 51 вмещает в себя хвостовик 3b. Приемный участок 52 вмещает в себя хвостовик 3d.

Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе торсионной пружины в держателе пружины. Конец спиральной пружины 2 опирается на поверхность 53.

Хотя здесь описана форма изобретения, специалистам в данной области техники понятно, что в конструкцию и соотношение деталей могут быть внесены изменения в пределах сущности и объема описанного здесь изобретения.

Изолирующий разъединитель содержит вал (12), шкив (1), находящийся во вращательном зацеплении с валом, спиральную пружину (2), расположенную между шкивом и держателем (5) пружины, который приспособлен для перемещения относительно вала и шкива, одностороннюю муфту (8), установленную на валу, первую торсионную пружину (30) и вторую торсионную пружину (31), расположенные между держателем пружины и односторонней муфтой. Первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина находятся в разъемном фрикционном зацеплении с односторонней муфтой. Первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина содержат смежные параллельные звенья и имеют одинаковый диаметр. Первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина приспособлены для зацепления со шкивом. Первая торсионная пружина или вторая торсионная пружина выходят из фрикционного зацепления с односторонней муфтой при ее зацеплении со шкивом. Повышается надежность устройства. 2 н. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Изолирующий разъединитель, содержащий вал, шкив, находящийся во вращательном зацеплении с валом, спиральную пружину, расположенную между шкивом и держателем пружины, при этом держатель пружины приспособлен для перемещения относительно вала и шкива, одностороннюю муфту, установленную на валу, первую торсионную пружину и вторую торсионную пружину, расположенные между держателем пружины и односторонней муфтой, причем первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина находятся в разъемном фрикционном зацеплении с односторонней муфтой, при этом первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина содержат смежные параллельные звенья и имеют, по существу, одинаковый диаметр, при этом и первая торсионная пружина, и вторая торсионная пружина приспособлены для зацепления со шкивом, причем первая торсионная пружина или вторая торсионная пружина выходят из фрикционного зацепления с односторонней муфтой при ее контакте со шкивом.

2. Изолирующий разъединитель по п. 1, в котором первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина параллельны.

3. Изолирующий разъединитель по п. 1, в котором держатель пружины содержит приемный участок, вмещающий в себя конец торсионной пружины.

4. Изолирующий разъединитель по п. 1, содержащий упрочняющее кольцо.

5. Изолирующий разъединитель по п. 1, в котором шкив дополнительно содержит первый стопор для зацепления конца первой торсионной пружины и второй стопор для зацепления конца второй торсионной пружины.

6. Изолирующий разъединитель, содержащий вал, шкив, находящийся во вращательном зацеплении с валом, спиральную пружину, расположенную между шкивом и держателем пружины, при этом держатель пружины приспособлен для перемещения относительно вала и шкива, одностороннюю муфту, установленную на валу, а также первую торсионную пружину и вторую торсионную пружину, соединенные с держателем пружины, причем каждая из них находится в разъемном фрикционном зацеплении с односторонней муфтой и каждая из них находится в разъемном зацеплении со шкивом.

7. Изолирующий разъединитель по п. 6, в котором первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина содержат смежные параллельные звенья, имеющие, по существу, одинаковый диаметр.

8. Изолирующий разъединитель по п. 6, в котором первая торсионная пружина и вторая торсионная пружина находятся в параллельной конфигурации.

9. Изолирующий разъединитель по п. 6, в котором приемный участок на держателе пружины для первой торсионной пружины находится в противофазе на 180 градусов относительно приемного участка на держателе пружины для второй торсионной пружины.

10. Изолирующий разъединитель по п. 6, в котором стопор на шкиве, приспособленный для зацепления с первой торсионной пружиной, находится в противофазе на 180 градусов относительно стопора на шкиве, приспособленного для зацепления со второй торсионной пружиной.