具有自由轮系统和减振机构的分离器的制造方法
【专利说明】具有自由轮系统和减振机构的分离器
[0001]本发明涉及一种具有自由轮系统和减振机构的分离器系统，该分离器系统可在应用于诸如车辆中的交流发电机中的机械连接。根据本发明的分离器机构具有故障-安全系统(fail-safe system)，并且还可构造成为以简单的方式操作的单向离合器。
【背景技术】
[0002]具有自由轮系统(free wheel system，飞轮系统，空转轮系统)的超交流发电机分离器(overrunning alternator decouplers) (OADs)在一些驱动连接的类型(诸如在机动车辆中的电交流发电机)中使用，以特别能够从驱动轴向从动轴传递动力，以使得从动轴能以比驱动轴更快的速度旋转或以不同的旋转方向旋转。在这些情况下，分离器允许在驱动轴和从动轴之间超限运行(overrunning)，该分离器设置允许两个轴彼此独立地旋转的自由轮系统。此外，分离器还允许改变内燃机的附件带系统的固有共振频率，整体减小系统的噪声和振动并增加一些关键部件(诸如带张紧器)的使用寿命。
[0003]在一些转矩传递联轴器中(该联轴器使用由带驱动的带轮以将转矩传递至轴)，离合器弹簧或缠绕(包裹，Wrap)弹簧布置在带轮内部直接与带轮内滚道接触。轴毂或从动轴布置于离合器弹簧内部，使得离合器弹簧执行转矩传递功能。在任何情况下，需要离合器弹簧与带轮的内表面之间的摩擦接触以使得驱动轴耦接至从动轴。该摩擦涉及高的压缩等级并可引起离合器的部件上(并且尤其是在带轮上)的强磨损。为了支持(support)高压力水平并为了提供系统的可接受的耐久性，带轮转轮(并且特别是带轮的内滚道)必须由非常耐磨的材料(诸如钢)制成，并且必须优选地进行热处理以增加材料的强度。这些需求增加了分离器的重量和成本，并且需要更复杂的生产过程。
[0004]此外，分离器机构应包括扭力弹簧(tors1n spring，扭转弹簧)或可显著地改变固有共振频率的其他等效器件(如前文提及的)，并且因此确保改善动力传输性能。通常，该弹簧布置在离合器弹簧的内部，在离合器弹簧与轴或轴毂之间。为了提供减振效果，扭力弹簧不需要施加与分离器的其他部件的接触摩擦。然而，弹簧越大，用于应用的所需要的转矩等级的强度就越大。然而，扭力弹簧的尺寸由离合器弹簧的减少的内部空间限制。
[0005]例如，文件W02012061936描述了一种分离器，该分离器能定位在轴(例如，用于交流发电机轴)与在发动机上的动力传递元件(例如，附件驱动带)之间。该分离器包括轴毂(该轴毂安装在皮带轮中，接合动力传递构件)和弹簧(该弹簧提供在毂与轴之间的隔离)。该分离器在预先设定值处在毂与带轮之间提供缓冲。该文件示出了离合器弹簧和扭力弹簧，离合器弹簧在带轮的内表面上与轨道接触以提供摩擦接合，扭力弹簧布置在弹簧离合器的内部，提供减振。
[0006]例如，文件W02012061930涉及一种分离器组件，该分离器组件用于在轴和驱动所述轴的元件之间使用。该分离器包括带轮、轮毂和螺旋扭力弹簧。弹簧的两端是能接合至(至少间接地)带轮与轮毂的以用于它们之间的转矩的传递。弹簧的至少一个端部接合于接合结构(在带轮或轮毂中的一个上)，该接合结构包括螺旋形轴向肩部和驱动器壁。弹簧通过驱动器壁(例如，当带轮比轮毂旋转的更快时)在一个方向上传递转矩，但该弹簧的端部不是固定地连接至驱动器壁。本发明既不允许同步的自由轮和抗振动抑制(ant1-vibrat1n damping)，在现有技术中的任何其他发明也未示出在采用这两个特征的同时还使用轻质材料的带轮体。
[0007]在分离器的现有技术(诸如在本文中提到的前面的文件)中发现的另一缺点是由于在分离器运转时产生的离心力而发生用于对离合器弹簧、扭力弹簧以及其他零件进行润滑的润滑剂的泄漏。如在这里引用的现有技术文件的分离器可以看出，轴毂或轴承通常正好在润滑剂被离心力抛出的区域中与带轮的内滚道直接接触。在轴毂带轮之间的这个接触区不是完全地无泄漏。密封件用于减少在这些零件之间的泄漏，但是密封件的结合意味着分离器组件中额外的部件，这增加了构造的复杂性及其成本。此外，该弹簧在分离器壳体的内部是不完全地隔离的，这也有助于润滑剂的泄漏。
[0008]此外，在OAD的现有技术中没有具有故障-安全设计的实例，故障-安全设计能够在扭力弹簧故障或断裂的情况下使分离器继续运转一段时间。在前面的分离器的所有实例中，当扭力弹簧断裂时，带轮丧失所有功能，不能将转矩传递到从动轴上。如果该分离器的应用是在汽车的交流发电机上，车辆将只是运转直到电池耗尽为止，并且然后因为交流发电机不再提供电能，所以由于电池放电(discharge)的车辆将完全停止。故障-安全机构将允许分离器像是刚性的带轮一样在至少在一段时间继续运转，直到损坏的带轮可以替换为止。
[0009]最后，具有结合的自由轮系统的分离器仅借助于简单的系统适配就可像自由轮系统一样运转，诸如不具有振动吸收器系统的单向离合器(单向离合器-owe)。
[0010]发明目的
[0011]本发明的第一目的在于提供一种分离器，该分离器执行自由轮和减振的功能，并且，在该分离器中，带轮可由没有表面处理的低强度材料制成，该分离器具有低成本和良好的耐久性。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种具有较大直径的扭力弹簧的分离器，从而在系统能利用的相同的空间中提供更高的转矩能力，从而最大限度地减少如果过载导致的扭转弹簧断裂的可能的故障。这个优点在不使用限制转矩并降低在扭力弹簧上的张力的额外的部件的情况下允许更大的转矩施加在扭力弹簧上。
[0013]本发明的又一目的在于提供一种具有简单构造的分离器，该分离器是防水的并能减少由于离心力造成的润滑剂的泄漏。
[0014]本发明的目的还在于提供一种具有故障-安全机构的分离器，该分离器即使在扭力弹簧或离合器弹簧故障或断裂的情况下也允许组件继续运转，确保继续传递转矩。
[0015]最后，本发明的目的在于提供一种分离器，该分离器可作为脱离的OAD操作，也可作为单向离合器操作，可作为简单的改变操作，也可作为组件的结构操作。
【发明内容】
[0016]本发明的目的是通过具有自由轮系统和减振机构的分离器实现，该分离器包括:带轮；轴，该轴由带轮驱动；轴毂，该轴毂具有第一毂件和第二毂件，该毂在带轮的内滚道与轴的外表面之间親接；至少一个轴颈元件，该至少一个轴颈元件在轴与带轮之间；扭力弹簧；离合器弹簧，其中，第一毂件以抗扭力的方式耦接在轴上，并且第二毂件围绕轴安装并可相对于该轴旋转，扭力弹簧布置在毂的外滚道和带轮的内滚道之间，该扭力弹簧具有第一端部和第二端部，第一端部可操作地耦接至带轮，第二端部可操作地耦接至第二毂件，并且离合器弹簧相对于扭力弹簧内部地布置并且该离合器弹簧能摩擦地耦接至毂以用于将转矩传递至轴。
[0017]在一个实施方式中，第二毂件可具有径向壁，该径向壁径向地延伸至带轮的内滚道，并且第一毂件和第二毂件布置成在它们之间具有间隙。
[0018]离合器弹簧可布置在轴的外表面与轴毂的内表面之间，与毂件的内表面摩擦地接合，或布置在轴毂的外表面与扭力弹簧的内表面之间，与轴毂的外表面摩擦地接合。
[0019]优选地，该轴具有第一端部区域、第二端部区域以及中央区域，第一端部区域与第一毂件的较小内径的部分配合，第二端部区域与轴承元件过盈配合，中央区域具有比第一和第二轴端部区域更小的外径。
[0020]优选地，至少一个轴承元件安装在带轮与第一轴毂件之间。至少一个轴承元件安装在带轮与轴之间，允许在带轮与轴之间相对的旋转运动。轴承元件可包括滚子轴承、支承衬套以及支承环中的至少一个。
[0021]带轮内滚道可包括与扭力弹簧第一端部配合的止动部，并且带轮外滚道可包括当带轮处于旋转运动时与扭力弹簧第二端部配合的止动部。
[0022]可替代地，带轮包括具有较小内径的第一部分和具有较大内径的中央部分，第一部分朝向轴毂径向地延伸，中央部分形成壳体腔侧部，扭力弹簧设置在壳体腔侧部中，通过含有泄漏的润滑脂的壁对该壳体腔侧部进行封闭，该容纳壁通过带轮较小内径与带轮较大内径的过渡形成，并且由第二毂件限定轴向相对的侧部。
[0023]可替代地，分离器包括支承环和支承衬套，该支承环安装至带轮内滚道，该支承衬套安装在第一毂件与支承环之间，其中，支承环具有止动部，该止动部当带轮处于旋转运动时配合扭力弹簧第一端部，并且其中，扭力弹簧设置在壳体腔内部，该壳体腔由支承环在轴向方向上界定并由第二毂件界定。
[0024]优选地，壳体腔具有比扭力弹簧轴向长度更小的轴向长度，以使得布置在壳体内的扭力弹簧在第二毂件上施加轴向力F1，并且当第二毂件相对于带轮旋转时，第二毂件至少在轴承元件上施加摩擦力Fat。
[0025]可替代地，第二毂件具有较大内径的部分和较小内径的部分，在较大内径的部分与较小内径的部分之间间设置腔，第一毂件具有较小内径的部分和较大内径的部分，较小内径的部分在轴上过盈配合，在较小内径的部分与较大内径的部分之间设置腔，设置在第二毂件中的腔布置成与设置在第一毂件中的腔邻接，并且离合器弹簧设置在第一毂件和第二毂件的腔内。
[0026]第一毂件和第二毂件各自均具有内端部，该内端部具有耦接器件，通过该耦接器件这两个毂件耦接在一起。
[0027]—个密封构件选择性地定位在第一毂件与第二毂件之间的间隙上。
[0028]分离器可包括垫圈，该垫圈通过与轴的过盈配合安装并且径向地延伸至带轮，垫圈布置成与第二毂件的径向壁的表面接触，垫圈在该垫圈的表面上具有与壁接触的肩部，并且该壁在该壁的表面上具有与垫圈接触的肩部，壁与垫圈定位成使得垫圈的肩部相对于壁的肩部呈角度地移动，以使得当过载施加至第二毂件时，垫圈的肩部旋转并与壁的肩部交迭，导致第