ИЗОЛИРУЮЩИЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ
ISOLATING DISCONNECTOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к изолирующему разъединителю, и более конкретно, к изолирующему разъединителю, в котором торсионная пружина взаимодействует между шкивом и односторонней муфтой для упругого соединения шкива с валом, при этом шкив является неупруго непосредственно соединяемым с валом во временном заданном нагруженном состоянии.
Предшествующий уровень техники
Серпантинные приводные системы вспомогательных устройств регулярно используются в автомобильных транспортных средствах для приведения в движение вспомогательных устройств двигателя. Типичная серпантинная приводная система включает в себя ведущий шкив на коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, группу ведомых шкивов для вспомогательных устройств и многореберный ремень, натянутый вокруг ведущего и ведомых шкивов. Преимущество серпантинного привода заключается в том, что благодаря обеспечению на ремне автоматического натяжного устройства для ремня, вспомогательные устройства могут быть жестко смонтированы.
Ведущий шкив создает высоко динамическую нагрузку на ремне. Эта высокая динамическая нагрузка имеет место вследствие варьируемых характеристик выходного крутящего момента двигателей внутреннего сгорания. При этом обстоятельстве, натяжное устройство не может приспосабливать все варьируемые характеристики крутящего момента и изменения нагрузки ремня, вызванные варьируемым крутящим моментом. Результатом может быть шум и уменьшенный срок службы ремня вследствие мгновенного проскальзывания ремня.
Примером области техники является патент США №6083130 (2000), который раскрывает серпантинную ременную приводную систему для автомобильного транспортного средства, содержащую приводной узел, включающий в себя двигатель внутреннего сгорания, имеющий выходной вал с ведущим шкивом на нем, вращаемым вокруг оси ведущего шкива. Последовательность ведомых узлов каждая имеет ведомый шкив, вращаемый вокруг оси, параллельной оси ведущего шкива, и поликлиновой ремень, смонтированный во взаимодействии с ведущим шкивом и с ведомыми шкивами в последовательности, которая соответствует последовательности ведомых узлов, когда относится к направлению перемещения ремня, для побуждения указанных ведомым шкивов вращаться в ответ на вращение ведущего шкива. Последовательность ведомых узлов включает в себя узел генератора, включающий в себя вал генератора, смонтированный для вращения вокруг оси вала. Конструкция ступицы жестко поддерживается валом генератора для вращения с ним вокруг оси вала. Механизм пружины и односторонней муфты соединяет шкив генератора с конструкцией ступицы. Механизм пружины и односторонней муфты содержит упругий пружинный элемент, отдельно образованный от и соединенный последовательно с элементом односторонней муфты. Упругий пружинный элемент выполнен и расположен для передачи ведомых вращательных движений шкива генератора посредством поликлинового ремня на конструкцию ступицы, таким образом вал генератора вращается в том же направлении, что и шкив генератора, при этом будучи способным на мгновенные относительные упругие движения в противоположных направлениях относительно шкива генератора во время его ведомого вращательного движения. Элемент односторонней муфты выполнен и расположен так, чтобы позволить конструкции ступицы и, следовательно, валу генератора, вращаться со скоростью свыше частоты вращения шкива генератора, когда скорость выходного вала двигателя уменьшена до степени, достаточной для создания крутящего момента между шкивом генератора и конструкцией ступицы с заданным отрицательным уровнем.
Требуется изолирующий разъединитель, содержащий торсионную пружину, взаимодействующую между шкивом и односторонней муфтой для упругого соединения шкива с валом, и шкив, неупруго непосредственно соединяемый с валом во временном заданном нагруженном состоянии. Настоящее изобретение удовлетворяет эту потребность.
Краткое изложение сущности изобретения
Первостепенный аспект изобретения заключается в обеспечении изолирующего разъединителя, содержащего торсионную пружину, взаимодействующую между шкивом и односторонней муфтой для упругого соединения шкива с валом, и шкив, неупруго непосредственно соединяемый с валом во временном заданном нагруженном состоянии.
Другие аспекты изобретения будут указаны или станут очевидными благодаря нижеследующему описанию изобретения и прилагаемым чертежам.
Изобретение содержит изолирующий разъединитель, содержащий шкив, вал, втулку, взаимодействующую со скольжением со шкивом и взаимодействующую со скольжением с валом, при этом шкив установлен на валу посредством подшипника, одностороннюю муфту, закрепленную на валу и взаимодействующую с втулкой, посредством чего втулка согласовано вращается с односторонней муфтой, торсионную пружину, взаимодействующую между шкивом и односторонней муфтой для упругого соединения шкива с валом, при этом шкив является неупруго непосредственно соединяемым с валом во временном заданном нагруженном состоянии.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, которые включены и составляют часть описания изобретения, показывают предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и, вместе с описанием, служат для объяснения идей изобретения.
Фиг.1 представляет собой сечение изолирующего разъединителя.
Фиг.2 представляет собой вид с разнесением деталей изолирующего разъединителя.
Фиг.3 представляет собой перспективный вид втулки.
Фиг.4 представляет собой вид сбоку изолирующего разъединителя.
Фиг.5 представляет собой перспективный вид фиг.4.
Фиг.6 представляет собой перспективный вид удерживающего элемента для пружины.
Фиг.7 представляет собой перспективный вид держателя муфты.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Фиг.1 представляет собой сечение изолирующего разъединителя. Изолирующий разъединитель 100 содержит шкив 3, имеющий многореберную поверхность 31. Шкив 3 смонтирован с возможностью вращения на наружном кольце 81 шарикового подшипника 8. Подшипник 8 также может иметь втулочную, скользящую, игольчатую или другую подходящую форму подшипника.
Удерживающий элемент 6 для пружины запрессован в шкив 3. Конец 41 торсионной пружины 4 взаимодействует с удерживающим элементом 6 для пружины. Другой конец 42 торсионной пружины 4 взаимодействует с пластмассовой втулкой 2. Втулка 2 расположена между шкивом 3 и валом 11.
Односторонняя муфта 7 представляет собой муфту роликового типа, имеющую корпус и внутреннее и наружное кольцо. Внутренний диаметр односторонней муфты образован валом 11. Держатель 5 муфты запрессован на наружном кольце 71 односторонней муфты.
Держатель 5 муфты содержит два язычка 51, которые отходят радиально от держателя в направлении, перпендикулярном относительно оси А-А вращения. Каждый язычок 51 совместно входит в зацепление с углублением 22 во втулке 2, посредством чего передается крутящий момент. Зацепление язычков 51 с углублениями 22 вызывает, таким образом, вращательное движение втулки 2, управляемой односторонней муфтой 7, следовательно, втулка 2 согласовано вращается с держателем 5 муфты и односторонней муфтой 7.
Втулка 2 зафиксирована в осевом направлении на валу 11 между крышкой 1 и пружиной 42. Пружина 42 прижимает держатель 5 муфты и тем самым язычки 51 во втулку 2. Другой конец пружины 42 взаимодействует с удерживающим элементом 6 для пружины. Изолирующий разъединитель закрыт внешней концевой крышкой 1 для предотвращения попадания грязи в устройство. Осевое положение шкива на валу (AS) генератора может регулироваться посредством регулировочной шайбы 9. Втулка 2 может содержать любой пластиковый материал с низким коэффициентом трения, известный в данной области техники.
Крутящий момент передается от ремня (не показан) на шкив 3. От шкива 3 крутящий момент передается на удерживающий элемент 6 для пружины, затем на торсионную пружину 4, затем на втулку 2 и затем на держатель 5 односторонней муфты, затем на одностороннюю муфту 7, затем на вал 11 и в конце на вал вспомогательного устройства, такой как вал AS генератора.
При работе крутящий момент упруго передается посредством пружины 4, торсионно нагружаемой в направлении разматывания. Во время изменений направления крутящего момента вследствие инерции приведенного в движение вспомогательного устройства, ведомый вал 11 будет иметь тенденцию обгонять шкив 3. До того как возникнет существенный обгон, торсионная пружина 4 разгрузится в свое нейтральное (ненагруженное) положение. Как только пружина 4 разгружена, вал вспомогательного устройства, который соединен с валом 11, отсоединяется от держателя 5 муфты посредством односторонней муфты 7.
Торсионная пружина 4 не может нагружаться в противоположном направлении (скручивания) со стороны направления нагрузки, так как каждый конец 41, 42 пружины 4 был бы выведен из его соответствующего зацепления с частью 26 и частью 64.
Торсионная пружина 4 незначительно предварительно нагружена или сжата между удерживающим элементом 6 для пружины и втулкой 2 для образования предварительно определенного значения демпфирования для ограничения относительного движения между составными частями устройства.
Односторонняя муфта 7 представляет собой одностороннюю муфту роликового типа, которая не имеет подшипниковой опоры между внутренним и наружным кольцами. Отсутствие подшипниковой опоры между внутренним и наружным кольцами делает конструкцию меньше, дешевле и легче. Например, односторонняя муфта 7 доступна от Корпорации SBF или NTN, находящейся по адресу 1-3-17, Kyomachibori, Nishi-ku, Osaka-shi, Осака 550-0003, Япония, использующая муфты серии HF или HFL. В настоящем варианте осуществления, производителем является Сучжоусский Подшипниковый Завод (СПЗ), а номер детали - HF2016.
Более того, втулка 2 имеет внутреннюю 24 и внешнюю 21 опорные поверхности трения. Внешняя опорная поверхность 21 взаимодействует со скольжением с поверхностью 32 шкива 3. Поверхность 21 работает во время изолирующего режима, то есть, когда торсионная пружина 4 нагружена, шкив 3 с удерживающим элементом 6 для пружины, и тем самым шкив 3, имеет возможность перемещаться относительно втулки 2.
Поверхность 16 крышки фрикционно взаимодействует с поверхностью 27 втулки. Фрикционное взаимодействие между поверхностью 16 и поверхностью 27 обеспечивает предварительно определенное значение демпфирования, таким образом во время изменения направления крутящего момента пружина 4 остается установленной между частью 64 и частью 26. Это в свою очередь предотвращает шум, который иначе может возникать от относительного перемещения пружины в устройстве между втулкой 2 и удерживающим элементом 6 для пружины.
Во время режима обгона (изменения направления крутящего момента), внутренняя опорная поверхность 24 втулки 2 имеет скользящее взаимодействие с валом 11, таким образом вал 11 может "обгонять" втулку 2 и тем самым шкив 3. Таким образом, вал 11 и втулка 2 имеют относительное вращательное движение. Разделение поверхностей трения таким образом уменьшает нагрузку от сил трения, изнашивание и теплообразование в изолирующем разъединителе.
Устройство дополнительно содержит ограничители, которые ограничивают разматывание пружины во время нагруженной работы, для предотвращения перегрузки пружины. Ограничители расположены между держателем 5 муфты и удерживающим элементом 6 для пружины, а именно, язычки 61 удерживающего элемента для пружины совместно входят в зацепление с язычковыми частями 52 в перегруженном состоянии. При нормальном нагружении и нормальных рабочих условиях крутящего момента, ни один язычок 61 не находится в контакте с язычком 52. Однако, во время чрезмерного нагружения пружина 4 разматывается, и каждый язычок 61 входит в зацепление с язычком 52, тем самым непосредственно и неупруго соединяя шкив 3 с валом 11, в сущности, обходя пружину 4 и одностороннюю муфту 7. Например, такие перегруженные состояния могут иметь место во время режимов ускорения двигателя.
Пружина 4 также предварительно нагружается на небольшой угол для предотвращения схода пружины 4 с ее посадочного места 25 на втулке 2 и из удерживающего элемента 6 для пружины. Угол предварительной нагрузки составляет, приблизительно, 5 градусов, что равняется крутящему моменту, приблизительно, 1-2 Н-м. В этом "ненагруженном" состоянии, язычок 61 упирается в язычок 52, см. фиг.5, следовательно, вызывая предварительную нагрузку.
Фиг.2 представляет собой вид с разнесением деталей изолирующего разъединителя. Внешняя поверхность 21 взаимодействует со скольжением с внутренней поверхностью 32 шкива 3. Конец 41 упирается в концевую часть 64.
Стопорное кольцо 10 удерживает втулку 2 на вале 11. Крышка 1 напрессована на край 33 шкива 3.
Фиг.3 представляет собой перспективный вид втулки. Внутренняя поверхность 24 взаимодействует со скольжением с внешней поверхностью вала 11. Каждое углубление 22 размещает язычок 64. Виток пружины 4 опирается на поверхность 25. Конец 42 опирается на концевую часть 26.
Фиг.4 представляет собой вид сбоку изолирующего разъединителя. Язычки 61 в удерживающем элементе 6 для пружины входят в зацепление с взаимодействующими размещающими частями, или пазами, 53 в держателе 5 муфты. Удерживающий элемент 6 для пружины является перемещаемым с возможностью вращения относительно держателя 5 муфты для того, чтобы приспособить нормальные колебания нагрузки, а также изменения направлений крутящего момента.
Фиг.5 представляет собой перспективный вид фиг.4. Язычок 61 показан опирающимся на язычок 52 в ненагруженном состоянии вследствие незначительной предварительной нагрузки пружины. Когда изолятор нагружается и пружина 4 разматывается, язычок 61 будет перемещаться от язычка 52, с которым он сцепляется в ненагруженном состоянии. В случае перегруженного состояния, каждый язычок 61, посредством относительного поворачивания удерживающего элемента 6 для пружины относительно держателя 5 муфты, войдет в контакт со следующим соседним язычком 52. Каждый язычок 61 перемещается в пазу 53 между язычками 52. А именно, первый язычок 61 и второй язычок 52 являются совместно сцепляемыми, посредством чего поворотный диапазон перемещения удерживающего элемента 6 для пружины относительно держателя 5 односторонней муфты ограничен между первым ненагруженным положением и вторым перегруженным положением, в котором шкив является способным временно непосредственно соединяться с валом в состоянии максимальной перегрузки посредством непосредственного контакта язычка 61 с язычком 52.
Фиг.6 представляет собой перспективный вид удерживающего элемента для пружины. Удерживающий элемент для пружины содержит язычки 61, которые выступают радиально внутрь. Элемент 62 содержит выступающую поверхность, которая поддерживает виток пружины. Наклонная часть 63 поддерживает виток пружины 4. Конец 41 пружины 4 опирается на концевую часть 64.
Фиг.7 представляет собой перспективный вид держателя муфты. Держатель 5 муфты напрессован на наружное кольцо односторонней муфты 7. Держатель 5 муфты содержит язычковые части 52, которые выступают в осевом направлении.
Размещающие части 53 расположены между и образованы язычковыми частями 52. Окружная длина CL каждой части 53 больше, чем ширина W каждого язычка 61. Это допускает некоторое относительное вращательное перемещение между удерживающим элементом 6 для пружины и держателем 5 муфты во время нормальной работы и изменениях направлений крутящего момента, то есть, первый язычок 52 и второй язычок 61 совместно сцепляются, посредством чего поворотный диапазон перемещения держателя 5 односторонней муфты относительно удерживающего элемента 6 для пружины ограничен. Более того, эта конструкция обеспечивает возможность для торсионной пружины 4 быть ротационно временно расцепляемой от односторонней муфты 7 между первым положением и вторым положением, как определено сцеплением язычков 52 и 61. Во время устойчивого состояния, работы с нулевым ускорением, каждый язычок 61, по существу, расположен по центру в каждом углублении 53 между каждым язычком 52.
Несмотря на то, что здесь был описан один вариант выполнения изобретения, для специалистов в данной области будет очевидным, что изменения могут быть выполнены в конструкции и относительно частей, не отступая от идеи и объема изобретения, описанного здесь.