Изолирующее устройство отсоединения
Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к изолирующим устройствам отсоединения. Устройство содержит вал (10), установленные на нем шкив (30) и водило муфты (50), установленное посредством односторонней муфты (60), торсионную пружину (40), зацепленную между шкивом и водилом муфты. Торсионная пружина нагружена в направлении раскручивания. Торсионная пружина и шкив имеют предварительно заданный зазор между поверхностью наружного диаметра торсионной пружины и поверхностью внутреннего диаметра шкива, в результате чего поверхность наружного диаметра торсионной пружины и поверхность внутреннего диаметра шкива входят в постепенное фрикционное зацепление за счет радиального расширения торсионной пружины в зависимости от нагрузки крутящим моментом. Достигается повышение надежности за счет постепенного фрикционного зацепления. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники
Изобретение относится к изолирующему устройству отсоединения, имеющему торсионную пружину и шкив, имеющий предварительно заданный зазор между поверхностью наружного диаметра торсионной пружины и поверхностью внутреннего диаметра шкива, в результате чего поверхность наружного диаметра торсионной пружины и поверхность внутреннего диаметра шкива входят в постепенное фрикционное зацепление за счет радиального расширения торсионной пружины в зависимости от нагрузки крутящим моментом.
Уровень техники
Использование дизельных двигателей для вариантов применения в легковых автомобилях увеличивается вследствие более хорошей топливной экономичности. Кроме того, бензиновые двигатели увеличивают коэффициенты сжатия для улучшения топливной эффективности. В результате вспомогательные системы привода дизельных и бензиновых двигателей должны преодолевать вибрации большей величины от коленчатых валов вследствие упомянутых выше изменений в двигателях.
Вследствие повышенной вибрации коленчатого вала плюс высокой интенсивности торможения/ускорения и высокой инерции генератора переменного тока вспомогательная система привода двигателя часто сталкивается со стрекочущим шумом ремня вследствие проскальзывания ремня. Это также будет уменьшать срок службы ремня.
Изоляторы/устройства отсоединения коленчатого вала и устройства отсоединения/изоляторы генератора переменного тока широко используются для двигателей с высокой угловой вибрацией для фильтрования вибрации в диапазоне рабочих скоростей двигателя, а также для регулирования стрекота ремня.
Характерным для уровня техники является патент США № 7766774, который раскрывает узел устройства отсоединения, обеспечивающий возможность приведения во вращательное движение генератора переменного тока с помощью поликлинового ремня в двигателе механического транспортного средства и обеспечивающий возможность колебания скорости ремня относительно генератора переменного тока. На приводном валу от генератора переменного тока неподвижно содержится ступица для вращения с ним. На ступице установлен шкив с возможностью вращения от шарикоподшипникового узла. Незакрытая спиральная пружина муфты функционально соединена между ступицей и шкивом для передачи вращательного движения от шкива на ступицу в процессе ускорения шкива относительно ступицы за счет поликлинового ремня и для предоставления возможности перебрасывания ступицей шкива в процессе замедления шкива относительно ступицы. Ограничитель крутящего момента, предпочтительно пружина или муфта, обернут вокруг торсиона, ограничивая расширение торсиона наружу, изолируя торсионную пружину от крутящих моментов выше предварительно заданного предела.
Необходимо изолирующее устройство отсоединения, имеющее торсионную пружину и шкив, имеющий предварительно заданный зазор между поверхностью наружного диаметра торсионной пружины и поверхностью внутреннего диаметра шкива, в результате чего поверхность наружного диаметра торсионной пружины и поверхность внутреннего диаметра шкива входят в постепенное фрикционное зацепление за счет радиального расширения торсионной пружины в зависимости от нагрузки крутящим моментом. Представленное изобретение соответствует данной потребности.
Сущность изобретения
Главным аспектом изобретения является изолирующее устройство отсоединения, имеющее торсионную пружину и шкив, имеющий предварительно заданный зазор между поверхностью наружного диаметра торсионной пружины и поверхностью внутреннего диаметра шкива, в результате чего поверхность наружного диаметра торсионной пружины и поверхность внутреннего диаметра шкива входят в постепенное фрикционное зацепление за счет радиального расширения торсионной пружины в зависимости от нагрузки крутящим моментом.
Другие аспекты изобретения будут указаны или станут очевидными за счет следующего описания изобретения и прилагаемых чертежей.
Изобретение содержит изолирующее устройство отсоединения, содержащее вал, шкив, установленный на валу, водило муфты, установленное на валу посредством односторонней муфты, торсионную пружину, зацепленную между шкивом и водилом муфты, при этом торсионная пружина нагружается в направлении раскручивания, торсионная пружина и шкив имеют предварительно заданный зазор между поверхностью наружного диаметра торсионной пружины и поверхностью внутреннего диаметра шкива, посредством чего поверхность наружного диаметра торсионной пружины и поверхность внутреннего диаметра шкива входят в постепенное фрикционное зацепление за счет радиального расширения торсионной пружины в зависимости от нагрузки крутящим моментом.
Краткое описание чертежей
Сопровождающие чертежи, которые включены в описание и образуют его часть, иллюстрируют предпочтительные варианты осуществления представленного изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения.
На чертежах приведено:
фиг. 1 - вид в поперечном разрезе устройства изобретения;
фиг. 2 - вид с разнесением деталей;
фиг. 3 - вид сбоку устройства изобретения;
фиг. 4 - детальный чертеж водила муфты;
фиг. 5 - детальный чертеж упорной втулки; и
фиг. 6 - вид в перспективе упорной втулки и стопоров водила муфты.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Фиг. 1 представляет собой вид в поперечном разрезе устройства изобретения. Изолирующее устройство отсоединения содержит вал 10. На валу 10 установлен шкив 30 с помощью игольчатого подшипника 20, расположенного между шкивом 30 и валом 10. Между шкивом 30 и водилом 50 муфты зацеплена торсионная пружина 40. На валу 10 посредством односторонней муфты 60 установлено водило 50 муфты. Например, коэффициент жесткости пружины 40 составляет приблизительно 0,27 Нм/град, хотя пользователь может выбрать другие коэффициенты жесткости пружины в соответствии с рабочими требованиями устройства.
На валу 10 посредством подшипника 70 дополнительно установлен шкив 30, который расположен между шкивом 30 и валом 10.
Между водилом 50 муфты и подшипником 70 расположена упорная втулка 80. Пылезащитная крышка 90 предотвращает попадание мусора в устройство. На шкив 30 запрессована крышка 33. Конец пружины 40 зацепляет приемный участок 34 крышки 33.
При работе либо во время ускорения двигателя, либо при постоянной скорости пружина 40 нагружена в направлении раскручивания, а односторонняя муфта 60 заблокирована. Мощность передается от ремня (не показано) на шкив 30 через пружину 40, водило 50 муфты и одностороннюю муфту 60 на вал 10. В то время, как она нагружена в направлении движения, пружина 40 пытается раскручиваться, в результате поверхность 42 наружного диаметра (OD) пружины расширяется радиально наружу за счет увеличения радиуса спирали каждой пружины (R). Максимальная степень раскручивания пружины 40 ограничена, как и поверхность наружного диаметра 42 спирали каждой пружины 40, которая постепенно входит в контакт с поверхностью 32 внутреннего диаметра (ID) шкива 30. Степень раскручивания зависит от прикладываемой нагрузки крутящим моментом, следовательно, по мере того, как нагрузка крутящим моментом увеличивается, постепенно увеличивается величина поверхности 42 пружины в контакте с поверхностью 32, а по мере того, как нагрузка крутящим моментом уменьшается, постепенно уменьшается величина поверхности 42 пружины в контакте с поверхностью 32.
Зазор между наружным диаметром пружины и внутренним диаметром (C) шкива определяет и ограничивает раскручивающее радиальное расширение пружины 40, которое, в свою очередь, защищает пружину 40 от чрезмерной нагрузки. При полной блокировке, то есть когда поверхность 42 пружины полностью расширяется в контакт с поверхностью 32, пружина 40 полностью заключена в пределах поверхности 32 шкива, предотвращая за счет этого повреждение, даже если прикладываемая нагрузка крутящим моментом продолжает увеличиваться.
В состоянии замедления двигателя приводной ремень (не показано) будет замедляться, и также будет замедляться шкив 30, но вследствие своей инерции генератор переменного тока (не показано), соединенный с валом 10, в большинстве случаев не будет ронять обороты так же быстро, как шкив 30. В действительности генератор переменного тока будет пытаться приводить в действие двигатель (не показано), а поток мощности будет изменять направление на обратное. Это может форсировать систему и вызывать стрекот ремня, когда ремень проскальзывает на шкиве. С использованием устройства изобретения разница интенсивности торможения будет заставлять одностороннюю муфту разъединять вращающийся чрезмерно вал 10 от шкива 30. Генератор переменного тока и вал 10 будут продолжать замедляться со своей собственной скоростью до тех пор, пока она приблизительно не совпадет со скоростью шкива 30, причем в это время односторонняя муфта 60 будет повторно включаться. Разъединение таким образом предотвращает прикладывание ударов к ременной системе, когда двигатель ускоряется и замедляется в процессе нормального использования.
Фиг. 2 представляет собой изображение в разобранном виде. Упорная втулка 80 запрессована во внутренний диаметр шкива 30. Подшипник 70 зацепляет заплечик 11 вала 10. Пылезащитная крышка 90 защелкивается на шкив 30. Односторонняя муфта 60 имеет осевую скользящую посадку на валу 10 и будет блокироваться при изменении направления крутящего момента. Водило 50 муфты запрессовано на одностороннюю муфту 60. Спирали торсионной пружины 40 имеют прямоугольное поперечное сечение. Прямоугольное поперечное сечение увеличивает площадь поверхности, доступной для контакта с внутренним диаметром шкива. Подшипник 20 имеет скользящую посадку на вал 10.
Для предотвращения осевого передвижения шкива 30 и водила 50 муфты упорный подшипник 80 сцеплен с подшипником 70.
Фиг. 3 представляет собой вид сбоку устройства изобретения. Зацепляющая поверхность 31 шкива представляет собой поверхность с множеством ребер, но может включать любую форму поверхности, включая зубчатую, гладкую или с единственным V-образным желобком.
Фиг. 4 представляет собой детальный чертеж водила муфты. Приемный участок 52 пружины принимает конец 41 торсионной пружины, когда устройство работает в направлении движения.
Фиг. 5 представляет собой детальный чертеж упорной втулки. Упорная втулка 80 содержит стальное кольцо, которое запрессовано во внутренний диаметр шкива. Упорная втулка 80 содержит пластмассовое изделие 81, сформованное методом многослойного литья на стальном кольце 82.
Поверхность 81 скольжения упорной втулки содержит стопоры 83, которые входят в зацепление со стопорами 51 на водиле 50 муфты. Когда напряженная пружина освобождается в процессе работы, упорная втулка будет ограничивать обратное движение пружины и водила муфты за счет контакта между стопорами 83 и стопорами 51, предотвращая за счет этого выскальзывание конца 41 пружины из прорези 52 для соединения пружины в водиле 50 муфты. Кроме того, зацепление стопоров ограничивает относительное вращение водила муфты и за счет этого торсионной пружины относительно шкива.
Устройство изготавливают следующим образом. ID шкива имеет допуск +/-0,015 мм. OD пружины шлифуют с допуском +/-0,03 мм. В процессе сборки между OD 42 пружины и ID 32 шкива для смягчения зацепления стопоров 51 и 83 наносят смазку. Например, заданный OD пружины = 42 мм, во время запуска OD пружины будет расширяться приблизительно на 0,024 мм на градус.
В процессе сборки упорную втулку 81 устанавливают таким образом, что стопоры 83 входят в зацепление со стопорами 51 водила муфты. Функция стопоров 83, 51 состоит в предотвращении выскальзывания конца 41 пружины из участка 52 в процессе высвобождения энергии пружины или перемены нагрузки. Стопоры не предполагают давать какую-либо предварительную нагрузку на пружину 40 и не находятся в контакте во время состояния без нагрузки для устройства. Однако вследствие отклонений в процессе сборки, собранное устройство может иметь незначительную предварительную нагрузку или очень маленький зазор между стопорами 83, 51 или участком приема конца пружины, который можно регулировать в процессе сборки.
Во время запуска водило 50 муфты и стопор 51 водила муфты будут отклоняться приблизительно на 60 градусов от своего ненагруженного положения зацепления со стопором 83 упорной втулки.
Фиг.6 представляет собой перспективное изображение упорной втулки и стопоров водила муфты.
Несмотря на то, что в данной заявке была описана форма изобретения, квалифицированным специалистам в данной области будет очевидно, что в конструкции и в соотношении частей могут быть сделаны изменения без выхода за пределы сущности и объема правовых притязаний изобретения, описанного в данной заявке.
1. Изолирующее устройство отсоединения, содержащее:
вал;
шкив, установленный на валу;
водило муфты, установленное на валу посредством односторонней муфты, взаимодействующей с валом;
торсионную пружину, зацепленную между шкивом и водилом муфты;
упорную втулку, прикрепленную к шкиву и расположенную между водилом муфты и валом, при этом упорная втулка имеет стопор упорной втулки, а водило муфты имеет стопор водила муфты, причем стопор упорной втулки и стопор водила муфты взаимодействуют при состоянии без нагрузки таким образом, что торсионная пружина не выходит из взаимодействия с водилом муфты;
при этом торсионная пружина нагружена в направлении раскручивания;
торсионная пружина и шкив имеют заданный зазор между поверхностью наружного диаметра торсионной пружины и поверхностью внутреннего диаметра шкива;
в результате чего поверхность наружного диаметра торсионной пружины и поверхность внутреннего диаметра шкива входят в постепенное фрикционное зацепление за счет радиального расширения торсионной пружины в зависимости от нагрузки крутящим моментом.
2. Изолирующее устройство отсоединения по п. 1, в котором шкив установлен на валу через игольчатый подшипник.
3. Изолирующее устройство отсоединения, содержащее:
вал;
шкив, установленный на валу;
водило муфты, установленное на валу посредством односторонней муфты;
торсионную пружину, взаимодействующую со шкивом и водилом муфты;
упорную втулку, соединенную со шкивом и расположенную между водилом муфты и валом, при этом упорная втулка содержит стопор;
причем водило муфты содержит стопор, который выполнен с возможностью вхождения в совместное взаимодействие со стопором упорной втулки для ограничения относительного вращения водила муфты относительно шкива таким образом, что во время состояния сброса нагрузки торсионная пружина не будет расцепляться с водилом муфты;
торсионную пружину, зацепленную между шкивом и водилом муфты;
торсионная пружина нагружена в направлении раскручивания;
торсионная пружина и шкив имеют заданный зазор между поверхностью наружного диаметра торсионной пружины и поверхностью внутреннего диаметра шкива;
в результате чего поверхность наружного диаметра торсионной пружины и поверхность внутреннего диаметра шкива входят в постепенное фрикционное зацепление за счет радиального расширения торсионной пружины в зависимости от нагрузки крутящим моментом.
