一种超越解耦器的制作方法

本发明涉及一种超越解耦器，特别是一种安装在机动车发动机前段轮系中发电机上的超越解耦器,该超越解耦器可以将发动机传递到发电机上的速度波动幅度通过扭矩弹簧来减小，并通过一限制器对扭矩弹簧进行渐进性保护，从而避免扭矩弹簧在发动机起动时或急加速时受到过载负荷，进而使发动机前段轮系的寿命和可靠性得到提高。

背景技术：

机动车的发动机前段轮系使用皮带将发动机的一部分输出传递给多个传动部件。超越解耦器安装在发电机上。超越解耦器主要用于减少由于发动机各汽缸工作给前端轮系的传递速度、传递扭矩以及皮带张紧力波动，提高前端轮系各零部件寿命；减少前端轮系的转速波动，降低前端轮系的噪音；其单向功能避免反向冲击，有效保护前段轮系中各部件(发电机、空调压缩机、水泵等)；降低发动机前段轮系因各部件的速度波动和皮带摆动所造成的噪声、振动和不平稳性，以及所引起的能量消耗，从而达到节能减排的目的。

如cn100587285所公开的技术方案，该发明提供一种转矩受限式分离器,该分离器包括扭簧和离合器弹簧,离合器弹簧位于扭簧的内部,当离合器弹簧扩张时与扭簧的内表面紧密结合。在扭簧和离合器弹簧之间还设置一个转矩限制器。当转矩增加时，扭簧向外扩张，因为转矩限制器的存在阻止了扭簧的张大，因此可以利用转矩限制器来避免扭簧过度张大。该技术方案虽然通过转矩限制器来限制扭簧的扩张范围，避免了在发动机强启动的方式下导致的扭簧过度扩张，但是该转矩限制器的结构为套筒或金属丝线圈，没有缓冲效果，无法减少扭簧的振动幅度。当车辆的承载力过大时，特别是当该转矩受限式分离器使用在需要大功率发电机的商用车上时，容易出现扭簧振动过大导致断裂的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种超越解耦器，该超越解耦器既能实现单向解耦，又能减少振动，使发动机前段轮系工作平稳。该超越解耦器对扭矩弹簧的渐进性保护，使得该超越解耦器的传递扭矩增加，特别适用于需要大功率发电机的商用车上，尤其是客车上。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种超越解耦器，用于在皮带轮和转轴之间单向传递转矩，其特征在于，包括：芯轴，该芯轴用于容纳该转轴并与该转轴的相对位置固定；摩擦弹簧，该摩擦弹簧与该皮带轮的内表面摩擦结合以传递转矩；扭矩弹簧，该扭矩弹簧位于摩擦弹簧和芯轴之间，用于将摩擦弹簧的转矩传递至芯轴；限制器，该限制器位于该扭矩弹簧与摩擦弹簧之间，该限制器径向受力时直径增加。

更进一步地，该限制器由多个结构单元组成，该限制器径向受力时，该相邻结构单元的距离增加和/或结构单元发生形变。

更进一步地，该结构单元由“u”字形或“v”字形或“s”字形组成。

更进一步地，该限制器由金属片或金属丝制成。

更进一步地，该金属丝的横截面为圆形或椭圆形或矩形。

更进一步地，该扭矩弹簧的一端设置一缺口，该摩擦弹簧与该扭矩弹簧的连接端位于该缺口内。

更进一步地，该超越解耦器还包括一挡圈，该挡圈与该芯轴连接。

更进一步地，该芯轴包括一台阶，该挡圈肩部的厚度与该台阶高度相等。

更进一步地，该扭矩弹簧由梯形线材绕制而成。

更进一步地，该扭矩弹簧的外圈侧面长度与内圈侧面长度相同。

更进一步地，该限制器具有一开口，该限制器受力时，该开口变大。

本发明同时公开一种超越解耦器，用于在皮带轮和转轴之间单向传递转矩，包括：芯轴，该芯轴用于容纳该转轴并与该转轴的相对位置固定；摩擦弹簧，该摩擦弹簧与该皮带轮的内表面摩擦结合以传递转矩；扭矩弹簧，该扭矩弹簧位于摩擦弹簧和芯轴之间，用于将摩擦弹簧的转矩传递至芯轴；该扭矩弹簧的一端设置一缺口，该摩擦弹簧与该扭矩弹簧的连接端位于该缺口内。

本发明同时公开一种超越解耦器，用于在皮带轮和转轴之间单向传递转矩，包括：芯轴，该芯轴用于容纳该转轴并与该转轴的相对位置固定；摩擦弹簧，该摩擦弹簧与该皮带轮的内表面摩擦结合以传递转矩；扭矩弹簧，该扭矩弹簧位于摩擦弹簧和芯轴之间，用于将摩擦弹簧的转矩传递至芯轴；该扭矩弹簧的外圈侧面长度与内圈侧面长度相同。

本发明同时公开一种超越解耦器，用于在皮带轮和转轴之间单向传递转矩，包括：芯轴，该芯轴用于容纳该转轴并与该转轴的相对位置固定；摩擦弹簧，该摩擦弹簧与该皮带轮的内表面摩擦结合以传递转矩；扭矩弹簧，该扭矩弹簧位于摩擦弹簧和芯轴之间，用于将摩擦弹簧的转矩传递至芯轴；该超越解耦器还包括一挡圈，该挡圈与该芯轴过盈配合连接；该芯轴包括一台阶，该挡圈肩部的厚度与该台阶高度相等。

更进一步地，该挡圈与该芯轴过盈配合连接。与现有技术相比较，本技术方案的优点在于：

第一、本发明所提供的技术方案在扭转弹簧扩张时，可以通过限制器渐进地限制扭转弹簧的外径扩张，进而能够有效实现加速渐进减振的技术效果；该超越解耦器对扭矩弹簧的渐进性保护，使得该超越解耦器的传递扭矩增加，可以有效保障摩擦弹簧和扭矩弹簧的扭矩传递，保障了大型商用车(尤其是大型客车)的行驶安全；

第二、本发明所提供的技术方案在承载力较大的情况下，尤其是扭矩瞬间真大的情况下，保障摩擦弹簧和扭矩弹簧的有效接触，避免因打滑所导致的解耦器失效；

第三、本发明所提供的技术方案无需在合金的芯轴端部进行加工处理，因此结构简单，零件制造工艺不复杂，生产效率高和生产成本低；

第四、本发明所提供的扭矩弹簧能增加空间利用率，其线材在绕制前是梯形截面，绕制后其外径受拉内径受压而成为矩形截面，这样扭矩弹簧能增加解耦器的空间利用率，可以承受更高传递扭矩。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是本发明所提供的超越解耦器的剖视图；

图2是本发明所提供的超越解耦器的分解示意图；

图3是本发明所提供的限制器的第一实施方式结构示意图；

图4是本发明所提供的限制器的第二实施方式结构示意图；

图5是本发明所提供的限制器的第三实施方式结构示意图；

图6是本发明所提供的限制器的第四实施方式结构示意图；

图7是本发明所提供的超越解耦器的扭转弹簧的立体结构示意图；

图8是本发明所提供的超越解耦器的扭转弹簧的俯视图；

图9是本发明所提供的超越解耦器的扭转弹簧绕制前的截面示意图；

图10是本发明所提供的超越解耦器的扭转弹簧的剖视图；

图11是本发明所提供的超越解耦器的芯轴的结构示意图；

图12是本发明所提供的超越解耦器的挡圈的结构示意图。

主要图示说明

1-皮带轮2-芯轴3-挡圈

4-扭转弹簧5-摩擦弹簧6-滚动轴承

7-密封盖8-限制器41-缺口

21-挡板22-台阶9-保持架

31-颈部32-肩部4a-第一侧面

4b-第二侧面4a’-外圈侧面4b’-内圈侧面

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当两个元件长度、高度相同或相等时，它可以不是数学意义上的绝对相等，而是在可以接受的误差范围内的几乎相同或几乎一致。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中所使用的“内”一词主要指靠近发电机驱动轴的方向；“外”一词主要指远离发电机驱动轴的方向；“轴向”一词主要指发电机驱动轴平行的方向，“径向”一词主要指与发电机驱动轴垂直的方向。

本发明所提供的超越解耦器的结构如图1、2所示，该超越解耦器包括皮带轮1、芯轴2，位于芯轴2和皮带轮1之间的扭矩弹簧4和摩擦弹簧5。扭矩弹簧4和摩擦弹簧5沿相反的方向盘绕，使得在皮带轮1相对于轮毂加速的期间，摩擦弹簧5扩张而与内表面夹紧耦合，以及在皮带轮1相对于轮毂减速的期间，摩擦弹簧5收缩而脱离与内表面解除耦合。芯轴2与转动轴连接，芯轴2的两端分别设置一个滚动轴承6，皮带轮本体设置在滚动轴承6的外侧。芯轴2与挡圈3过盈配合，扭矩弹簧4位于芯轴2及挡圈3所形成的表面上。

当皮带带动皮带轮1旋转，即皮带轮1相对于轮毂加速期间，由于摩擦弹簧5扩张与皮带轮1的内表面夹紧耦合，摩擦弹簧5将扭矩从皮带轮1传递至扭转弹簧4。经保持架9的作用是维持摩擦弹簧、扭矩弹簧和芯轴三者的相对空间位置。扭转弹簧4在获得扭矩后，再经挡圈3传递至芯轴2，从而实现了扭矩从皮带轮1传递至传动轴。

扭转弹簧4的外侧设置了限制器8，限制器8位于扭转弹簧4的外表面和摩擦弹簧5的内表面所形成的空间之中，限制器8主要用于渐进式地限制扭转弹簧4的受力增加，从而实现缓冲。限制器8能够实现径向受力后直径增加。如图3所示，图3是本发明所提供的限制器的第一实施方式结构示意图。该限制器8位于扭转弹簧4的外侧，其结构类似于波浪型，或者类似其他的首尾相接的形状。限制器8在径向受力后，直径随受力的增大而变大。与现有技术中的套筒式的限制器相比较，当扭转弹簧4因瞬间转矩过大而发生扩张时，限制器8对扭转弹簧4的外径进行限制，阻止其进一步扩张，因为该限制器8本身径向受力后直径能够增加，因此可以实现渐进式缓冲保护，避免了扭转弹簧4瞬间受力过大所导致的塑形变形和受损。

图3至图5是限制器8的不同实施方式。图3所涉及的限制器由金属一体冲压所形成，单个单元呈“u”字形，多个“u”字形单元首尾相连。当扭转弹簧4发生径向扩张时，由于弹簧受力程度不一致，每一圈的扩张程度也不一致，通过多个结构单元的设计，当扭转弹簧4的某一圈过分扩张时，可以利用多个结构单元彼此远离，从而实现对扭转弹簧4的缓冲保护。

图4所示的限制器8由金属丝绕制而成，相邻的两段金属丝几乎平行，金属丝的截面形状可以是圆形或矩形。该限制器8安装在扭转弹簧4的外侧，当扭转弹簧4发生形变时，相邻的金属丝受力张开。该金属丝绕制而成的限制器8可以不完全覆盖扭转弹簧4的外表面，限制器8具有一个开口，即该限制器8的俯视图呈“c”字形，这样做可以增加限制器8的形变空间。当限制器8受力时，开口变大，从而实现对扭转弹簧4的缓冲保护。

图5所示的限制器8由多个“v”字形的结构单元组成，功能与图3中所涉及的类似。

图6所示的限制器8同样由金属丝绕制而成，当该限制器8径向受力时，金属丝绕制而成的形状被撑开，限制扭转弹簧4的过度扩张。

图7是本发明所提供的超越解耦器的扭转弹簧的立体结构示意图，图8是本发明所提供的超越解耦器的扭转弹簧的俯视图。如图7、8所示，该扭转弹簧与摩擦弹簧5的连接端具有一缺口41。摩擦弹簧5的一端位于保持架9中，并且与扭转弹簧4接触形成一连接端，通过该连接端可以将摩擦弹簧5的扭矩传递至扭转弹簧4。与现有技术相比，扭转弹簧的连接端上增设缺口41用来保证扭矩瞬间增加的情况下，摩擦弹簧5和扭矩弹簧4还能有效接触，因此该超越解耦器尤其适用于承载力较大的车辆或类似车辆的设施。

图9是本发明所提供的超越解耦器的扭转弹簧绕制前的截面示意图。现有技术中的扭转弹簧在绕制前横截面呈矩形，本发明所提供的扭转弹簧4在绕制前横截面类似一个梯形，即第一侧面4a的长度略大于第二侧面4b的长度。如图10所示，本发明所提供的扭转弹簧4是由一根横截面为梯形的金属线材绕制而成，其中第一侧面4a在绕制后形成扭转弹簧4的外圈侧面，第二侧面4b绕制后形成扭转弹簧4的内圈侧面。因为绕制过程中外圈侧面与内圈侧面的受力不同，绕制后所形成的扭转弹簧4的外圈侧面4a’的受力大于内圈侧面4b’，因此绕制后的扭转弹簧的外圈侧面4a’的长度与内圈侧面4b’的长度几乎相等，这样就能有效地增加扭转弹簧的空间利用率。在相同长度的芯轴上可以增加扭转弹簧的圈数，可以承受更高的传递扭矩，使该超越解耦器能适用于需要较大大功率发电机的商用车上。

图11是本发明所提供超越解耦器的芯轴结构示意图，图12是挡圈的结构示意图。如图11、12所示，该芯轴包括挡板21和台阶22。挡板21与芯轴2一体成型。挡圈3包括颈部31和肩部32。安装时，台阶22与挡圈3紧配合，台阶22的高度与挡圈的颈部31的厚度几乎相等，因此当挡圈3安装在芯轴2上时，肩部32的外侧面与芯轴22外侧面的高度一致，扭转弹簧位于挡圈3及芯轴2上，并且位于挡圈3的肩部32与挡板21所形成的空间之中。与现有技术中一体成型的芯轴相比较，本技术方案采用芯轴2和挡圈3的紧配合方式，能极大地降低芯轴的加工难度，降低超越解耦器的制造成本。

与现有技术相比，本技术方案的优点在于：

第一、本发明所提供的技术方案在扭转弹簧扩张时，可以通过限制器渐进地限制扭转弹簧的外径扩张，进而能够有效实现加速渐进减振的技术效果；该超越解耦器对扭矩弹簧的渐进性保护，使得该超越解耦器的传递扭矩增加，可以有效保障摩擦弹簧和扭矩弹簧的扭矩传递，保障了大型商用车(尤其是大型客车)的行驶安全；

第二、本发明所提供的技术方案在承载力较大的情况下，尤其是扭矩瞬间真大的情况下，保障摩擦弹簧和扭矩弹簧的有效接触，避免因打滑所导致的解耦器失效；

第三、本发明所提供的技术方案无需在合金的芯轴内壁进行加工处理，因此结构简单，零件制造工艺不复杂以及生产装配难度较小；

第四、本发明所提供的扭矩弹簧能增加空间利用率，可以承受更高传递扭矩。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。