用于皮带或者链条传动器的可分离带轮的制作方法
【专利摘要】一种带轮，包括轮毂（2）、设计为与环状柔性件配合的冠状轮（5）、用于选择性地将轮毂（2）和冠状轮（5）旋转耦接的板簧（9）、制动表面（27）、以及受控元件（15），该受控元件至少通过板簧（9）能够扭转地连接到轮毂（2）并能够在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，轮毂（2）和冠状轮（5）通过板簧（9）旋转地固定，在第二位置，制动表面（29）接触受控元件（16）并且确定板簧（9）的第一端部（10）和第二端部（11）之间的相对旋转，以便轮毂转动时使冠状轮（5）相对于轮毂（2）转动地分离。带轮进一步包括制动器（20），制动器设置在轮毂（2）和第二端部（11）之间并且构造用于当受控元件（16）在第二位置时阻止轮毂（2）和第二端部（11）之间的相对旋转。
【专利说明】用于皮带或者链条传动器的可分离带轮
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种，尤其用于机动车的内燃机的皮带传动器的可分离带轮(decouplable pulley)。
【背景技术】
[0002]可分离带轮包括:设计为与皮带传动器，例如附件传动器，的皮带配合的冠状轮；设计为连接到附件的输入轴的轮毂；以及用于将轮毂选择性地连接到冠状轮的联接器。当联接器闭合时，带轮和轮毂转动连接，并且扭矩在皮带和输入轴之间传递。当联接器打开时，皮带和输入轴之间没有扭矩传递。
[0003]联接器由通过内燃机的电子控制单元控制的致动器，例如，电磁致动器，操作。
[0004]当联接器包括板簧(或带型弹簧)时，由于板簧的匝圈(turn)改变其直径，轮毂耦接到冠状轮/从冠状轮分离。
[0005]当所述联接器打开时，它有利于将板簧保持在稳定位置以防止固定匝圈和与冠状轮一起旋转的表面之间的过度摩擦造成的不可预见的闭合和/或损坏。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种能够满足上述指定要求的可分离带轮。
[0007]本发明的目的通过根据权利要求1的可分离带轮来实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]本发明现将参照示出其实施例的非限制性示例的附图描述，其中:
[0009]图1为根据本发明的第一实施例的可分离带轮的纵截面；以及
[0010]图2为根据本发明的另一实施例的可分离带轮的纵截面。
【具体实施方式】
[0011]在图中，由I指定作为一个整体的是可分离带轮，其包括设计为与控制机动车和/或重型车辆的内燃机的冷却回路的水泵的叶轮4的轴3连接的轮毂2。
[0012]带轮进一步包括设计为与环状柔性件(优选地多楔带)连接的冠状轮5、用于径向支撑至少冠状轮5的轴承6、以及用于控制轮毂2和冠状轮5之间的扭转耦接的联接器7。
[0013]特别是，联接器7包括致动器8和板簧9，板簧具有连接到轮毂2的端部10以及成角度地连接到致动器8的端部11以便跟随致动器的角度位移。致动器8在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，板簧9通过轮毂2和冠状轮5之间的摩擦扭矩移动，在第二位置，冠状轮5相对于轮毂2旋转，并且叶轮4不接收来自环状柔性件的扭矩。
[0014]带轮I进一步包括被板簧9的部分匝圈所环绕并且相对于冠状轮5可转动地固定的轴套12以及固定到轮毂2且包括至少环绕板簧9的纵向部的管状壁13的元件。
[0015]致动器8移动板簧9的端部11以便使板簧9相对于轴套12固定(以通过摩擦将运动传送到轮毂2)或者相对于一元件固定，该元件相对于内燃机的壳体固定。
[0016]更详细地，当致动器8位于第一位置时，板簧9同时与轮毂2的外圆柱面和轴套12的外圆柱面摩擦接触。板簧9的阻圈的缠绕方向使得当叶轮4由于阻力矩(resistanttorque)趋于减缓的时候由板簧施加到轮毂2和轴套12上的压力增加。应当指出的是，叶轮4总是在同一个方向旋转以引起内燃机中的冷却液的流动。
[0017]优选地，轮毂2和轴套12具有相同的直径并且是同轴的。
[0018]当致动器8切换到第二位置时，端部11通过叶轮的惯性相对于内燃机的壳体固定，并且所述板簧9的匝圈释放。因此，直径以轴套12可相对于端部11转动的方式增加。特别是，板簧9的匝圈的直径增加，直到匝圈接触管状部分13的内表面14，并且匝设置在离轴套12—定距离的位置。轮毂2、轴套12和内圆柱面14之间的环状间隙的尺寸形成为，根据板簧9的横截面，叶轮4在被内圆柱表面14上的弹簧的匝圈的动作阻塞前可进行预设数量的旋转。
[0019]致动器8包括用于将板簧9的端部11耦接到冠状轮5或耦接到相对于发动机的壳体固定的元件的移动元件15。移动元件15包括摩擦部16,在致动器8分别在第一位置或者第二位置时，摩擦部接触相对于冠状轮5固定的表面17或者也可以设置在离该表面一定距离处。优选地，当致动器8在第二位置时，摩擦部16制动。例如，该制动是因为致动器8在第二位置时摩擦部16与固定到内燃机的壳体的元件接触。
[0020]移动元件15进一步包括连接到端部11的接合部18以及扭转接头19，该扭转接头在转动中将摩擦部16从接合部18分离并且当致动器8在第二位置时至少部分地消散叶轮14的惯性作用。
[0021]特别是,扭转接头19可通过干摩擦(dry friction,或静摩擦)或者内摩擦(或内耗)，即，材料的变形滞后性，消散叶轮4的惯性作用。优选地，摩擦部16以干涉的方式安装在扭转接头19上，并且，一旦克服扭转接头19和摩擦部16和/或接合部8之间的静摩擦(static friction)系数所定义的极限扭矩,摩擦部16和接合部18相对彼此转动。
[0022]优选地，带轮I包括当致动器8在第二位置时保持板簧9的匝圈与轴套12分离的装置20。特别是，装置20阻止轮毂2的旋转并且执行制动器的功能。
[0023]制动器20包括弹簧21以及由弹簧21加载以在轮毂2上施加摩擦扭矩的摩擦元件22。制动器20由弹簧21的负载和摩擦元件22的摩擦系数配置以阻止当致动器8在第二位置并且摩擦部16相对于内燃机的壳体固定时板簧9施加到轮毂2上的弹性扭矩。
[0024]优选地，管状部13刚性连接到具有固定到轮毂2的内径的凸缘23和通过弹簧21加载的表面24上，以保持摩擦部16抵靠于表面17。通过这种方式，致动器8稳定地保持在第一位置并且为了切换到第二位置必须施加一动作以克服弹簧21的负载。
[0025]当致动器8被切换到第二位置时，轮毂2和移动元件15之间的弹簧21的作用大于板簧9松开匝圈产生的扭矩，并且，通过这种方式，板簧9径向设置在离轴套12 —定距离的位置。
[0026]优选地，移动元件15和轮毂2之间的摩擦扭矩小于摩擦部16和接合部8之间的扭矩。通过这种方式，当致动器8在第二位置且摩擦部16由摩擦制动并且特别是停止抵靠于固定到内燃机的壳体的元件时，最初啮合元件18也被阻挡。因此进一步制动器20阻止由叶轮4上的惯性负载产生的端部10和11的相对旋转。只有当板簧9的匝圈完全从圆柱表面14松开之后，制动器20克服端部10和11之间的返回弹性扭矩并且保持匝圈与叶轮4径向分离。在叶轮4的剩余惯性负载的情况下，例如在高速旋转下，扭转接头19滑动以消散摩擦中(in friction)的惯性负载，并且管状部13与轮毂2、制动器20以及板簧9刚性旋转直到叶轮4的惯性作用完全消散。
[0027]有利地，摩擦元件22例如通过具有管状壁13的带槽联接器，关于旋转以刚性方式并以轴向移动地方式，连接到所述轮毂2。通过这种方式，弹簧21、摩擦元件22和凸缘23以旋转的方式刚性连接。
[0028]根据本发明的优选实施例，致动器8是沿着轴线A的线性致动器，并且摩擦部16和接合部18均可在平行于轴线A的方向上移动。另外，接合部18环绕管状部13并可在轮毂2的至少一部分和轴套12的一部分之间纵向延伸。接合部18可通过底座24连接到端部11，端部11的齿25通过形状配合收容在底座中。
[0029]优选地，轴套12通过凸缘26连接到冠状轮5，该凸缘将致动器8封闭在至少由轴套12和轴承6所确定的分隔室中。
[0030]表面17优选地由刚性地，例如通过胶合，连接到凸缘26上的环所限定。
[0031]有利地，致动器8是电磁性的并且包括设置在摩擦部16和轴承6之间的线圈27。线圈27环绕至少制动器20和轮毂2的轴向部，并且电磁耦接到摩擦部16，摩擦部由铁磁材料制成并因此限定由线圈27控制的元件。
[0032]优选地，轴承6安装在刚性连接到内燃机的管状体28上，例如，通过螺纹连接。特别是，管状体28限定用于限定叶轮4的旋转轴线A的定心元件(或对中元件)。线圈27安装在管状体28上并且限定当致动器8在第二位置时与摩擦部16接触的固定元件。
[0033]优选地，线圈27的匝圈用聚合树脂共同模制，从而，限定当致动器8在第二位置时直接接触摩擦部16的制动表面29。
[0034]有利地，凸缘23径向退出管状部13并且与管状部制成一个整体。
[0035]可分离带轮I提供的优点在下文中描述。
[0036]制动器20阻止并且特别是克服端部10和11之间的相对旋转所确定的弹性反应(elastic reaction)。当板簧9将要被封闭在轮毂2和轴套12周围时,制动作用小于摩擦部16和表面17之间的接触产生的扭矩。
[0037]相反，当致动器8在第二位置时，制动器20保持离轴套12 —定距离设置的板簧9的匝圈，由于叶轮4的惯性负载而达到了所述条件。从而减少任何摩擦，并增加使用寿命。
[0038]另外，制动器20有利于消散用于轮毂2和接合部18之间的相对旋转的叶轮4的惯性负载，使得板簧9的所有匝圈均接触抵靠于管状部13。
[0039]而且，带轮I的配置在轴向方向和径向方向上均特别紧凑。
[0040]最后，很显然，可对此处描述和说明的可分离带轮作出修改或改变，而不脱离所附权利要求所定义的保护范围。
[0041]特别是,板簧9的端部10可通过径向干涉(radial interference)或通过类似于齿25的齿的形状配合固定到轮毂2上。
[0042]另外，与接头19具有相同功能的扭转消散接头可安装在图示位置以外的位置。例如，可以设想端部10和轮毂2之间的具有消散的分离器(decoupling)。
[0043]后一个实施例的一个示例在图2中示出，其中与前面提到的参考标号相同的参考标号用于指定与前面介绍过的功能上相同的元件。
[0044]特别是，轮毂2刚性地固定到轴3并且径向地支撑轴承6。轮毂2包括轴承6所包围的部分2a、从部分2a伸出并且设置在轴承6和管状体28之间的凸缘2b、以及刚性地连接到凸缘2b的摩擦部2c。
[0045]致动器8的移动元件15包括径向容纳至少板簧9和摩擦部2c的中空体8a、面对线圈27并且刚性连接到中空体8a的铁磁元件2b、以及选择性地与带轮5配合的摩擦元件
16。优选地，移动元件15限定优选地在前面描述的第一位置和第二位置之间在轴向方向移动的刚性体。
[0046]板簧9的端部10耦接到摩擦元件2c，以便在一个旋转方向上自由转动并且沿相反的旋转方向通过直径变化产生的摩擦而耦接，从而限定自由轮。
[0047]端部11成角度地连接到沿径向置于轮毂2中心上并且环绕轴承6的插入件30。特别是，轮毂2包括用于插入件30的轴向阻止的对比表面(contrast surface) 31。对比表面31优选地以具有径向间隙的方式环绕插入件30的可相对于对比表面31转动的一部分。在图2的实施例中，板簧9和轴套12环绕轴承6，并且轴套12的外径与摩擦部2c的外径基本上相同，使得和板簧9通过摩擦耦接。
[0048]弹簧21容纳在中空体8a中并且定位于插入件30和致动器8之间以保持致动器8抵靠带轮5。另外，移动元件15以成角度地固定和轴向移动的方式，优选地通过中空体8a和插入件30之间的带槽的联接器，连接到轮毂2。带槽的联接器径向设置在弹簧21和带轮5之间并且环绕轴承6。
[0049]当致动器8在第一位置时，插入件30通过带槽的联接器驱动改变自身直径的板簧9旋转(in rotation),特别是,它缩小自身的直径,通过摩擦部2c上的摩擦刚性地连接。因此，驱动叶轮4旋转。
[0050]当致动器8切换到抵抗弹簧21作用的第二位置时，铁磁元件Sb由线圈27的制动表面29制动，并且对比表面31由于叶轮4的惯性趋向于成角度地超过插入件30。在这一瞬间，端部11通过作用在致动器8和线圈27之间的摩擦扭矩减缓直至其停止，并且由于与叶轮4的滑动进一步的摩擦扭矩作用在端部10上。
[0051]在所述瞬间，端部10和11通过扭矩加载，当插入件30不再相对于对比表面31旋转时扭矩下降直到稳定在恒定值，并且这足以在端部10和11之间产生用于将板簧9从轴套12分离的相对角运动使得带轮5可不通过驱动叶轮4加速或者减速。
[0052]特别是，当叶轮4通过弹簧21的作用停止时，轮毂2的角位置和径向干涉可在相应地变形并脱离轴套12的螺旋弹簧上施加扭转扭矩。在这种条件下，板簧9可能会或可能不会接触轴套12。无论如何，板簧9的径向压力通过弹簧21对插入件30的作用而减小。
[0053]在切换到第二位置和通过叶轮4的摩擦阻止的瞬间消散的能量的量取决于端部10和摩擦部2c之间的初始过盈配合，以及取决于弹簧21的机械特性以及在插入件30和对比表面31之间接触的表面的机械特性。无论如何，轮毂2和致动器8之间的所述滑动扭矩小于在第二位置的制动表面29和致动器8之间的摩擦扭矩。
[0054]另外，在致动器8已经切换到第二位置后，弹簧21在插入件30上的作用使叶轮4制动从而使轮毂2制动。因此，插入件30可同时实现致动器8和轮毂2之间的消散器的功能和端部11和轮毂2之间的制动器的功能。其原因是，在图2的实施例中，端部11通过成角度固定的方式连接到致动器8。
[0055]而且，带轮I可以修改使得当致动器8在第一位置时板簧9将带轮5耦接到轮毂2，该第一位置紧跟着分别通过相对于带轮5和轮毂2固定的元件所限定的一对内圆柱表面中的径向膨胀。
【权利要求】
1.一种带轮，包括轮毂(2)、设计为与环状柔性件配合的冠状轮(5)、用于选择性地将所述轮毂(2)和所述冠状轮(5)旋转耦接的板簧(9)、固定的制动表面(29)、以及受控移动元件(15)，所述移动元件至少通过所述板簧(9)能够扭转地连接到所述轮毂(2)并能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述轮毂(2)和所述冠状轮(5)通过所述板簧(9 )旋转地固定，在所述第二位置，所述制动表面(29 )接触所述受控元件(16 )并且确定所述板簧(9)的第一端部(10)和第二端部(11)之间的相对旋转，以便在所述轮毂转动时使所述冠状轮(5 )相对于所述轮毂(2 )转动地分离，其特征在于，所述带轮包括制动器(20，30)，所述制动器设置在所述轮毂(2)和所述第二端部(11)之间并且构造成用于当所述受控元件(16)在所述第二位置时阻止所述轮毂(2)和所述第二端部(11)之间的相对旋转。
2.根据权利要求1所述的带轮，其特征在于，所述制动器(20)包括弹簧(21)，所述弹簧用于在所述轮毂(2 )和所述第二端部(11)之间产生摩擦负载并且同时将所述致动器(8 )稳定地保持在所述第一位置。
3.根据权利要求2所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括连接到所述第二端部(11)并且通过所述受控元件(16 )移动的接合部(18 )。
4.根据权利要求3所述的带轮，其特征在于，所述制动器(20)包括环(22)，所述环对于旋转以刚性的方式以及以轴向移动的方式耦接到所述轮毂(2)，并借助所述弹簧(21)通过抵靠所述接合部(18)而被加载。
5.根据权利要求4所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括环绕所述板簧(9)并且径向地支撑所述环(22)的管状元件(13)。
6.根据权利要求3所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括成角度地连接到所述第二端部(11)并且以成角度地固定和轴向移动的方式耦接到所述受控移动元件(15)的插入件(30)。
7.根据权利要求6所述的带轮，其特征在于，所述第一端部(10)限定自由轮。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的带轮，其特征在于，所述插入件(30)轴向施压于所述轮毂(2)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括用于支撑所述冠状轮(5)的轴承，并且在于所述插入件(30)环绕所述轴承(6)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括相对于所述冠状轮(5)固定并且由所述板簧(9)的所述第二端部(11)环绕的轴套(12)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的带轮，其特征在于，所述制动器(20;30)包括相对于所述轮毂(2)径向居中的至少一个插入件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的带轮，其特征在于，所述带轮包括电磁线圈(27 )，所述电磁线圈至少部分地环绕所述板簧(9 )并且电磁耦接到所述受控元件(16 )。
【文档编号】F16D27/00GK103765049SQ201280025672
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年4月2日 优先权日:2011年4月1日
【发明者】詹卢卡·卡里恰, 费代里科·多梅尼科·利卡塔 申请人:戴科欧洲有限公司