改进的过滤带轮

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2021年7月21日提交的申请号为102021000019376的意大利专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种过滤带轮，特别是用于机动车辆的内燃机的带驱动装置的过滤带轮。

本发明优选地但非排他地应用于内燃机交流发电机的驱动带轮。在下文中将通过示例的方式参考本申请，清楚的是，本发明的带轮既可以用作连接到曲轴的驱动带轮，也可以用作从动带轮，从动带轮用于拖动发动机本身的任何其他附属部件，例如，具有发电机和马达功能的可逆电机。

背景技术

在机动车辆中，已知使用过滤带轮来通过附属传动带拖动交流发电机。

这个带轮包括轮毂、环形冠部、以及过滤单元，轮毂适于连接到交流发电机转子，环形冠部设置有适于与带配合的轮廓，过滤单元插置在轮毂与带轮冠部之间，以避免在存在曲轴的扭转振动或发动机本身的速度的快速变化的情况下将带暴露于动态过载。

过滤单元通常包括弹簧，例如螺旋弹簧或螺簧，或者周向地布置在轮毂与冠部之间的多个弹簧或其他弹性构件。

由于交流发电机具有相对较高的等效惯量，并在曲轴速度立即降低的情况下倾向于拖动带轮，所以已知的是，在过滤单元中结合自由轮，该自由轮适于将冠部的运动单向地传递到轮毂(正常工作状态)，但是在扭矩反转的情况下将轮毂与冠部脱离联接。

使用具有取决于工作状态的起动马达或交流发电机的功能的可逆电机的起动-停止系统的引入使得不可以使用具有自由轮的过滤带轮，因为当电机是驱动电机时，这将使电机与带传动装置脱离联接。

为了解决这个问题，已经提出了这样的解决方案，其中，过滤单元包括弹簧，该弹簧在其端部处被约束到相应的构件，这些构件以预先确定的幅度的相对旋转自由度分别联接到轮毂和带轮。

在WO 2015/198277 A1中例示了这个问题的已知解决方案的示例。然而，这个解决方案尚未被充分优化以保证期望的技术性能。而且，这个解决方案在径向和轴向上是庞大的。

因此，需要提供既能用于起动-停止系统又能用于常规传动系统的过滤带轮，其允许解决已知过滤带轮的上述问题。

本发明的另一个目的是提供一种生产起来紧凑且经济的过滤带轮。

发明内容

上述目的通过如所附独立权利要求中所述的带轮来实现。

本发明的其他优选实施例根据从属权利要求或与前述独立权利要求相关地实施。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面通过非限制性示例并参考附图来描述优选实施例，其中：

·图1是根据本发明的带轮的纵向剖视图；

·图2是图1的带轮的分解透视图；

·图3和图4是分别从不同角度观察的图1的带轮的透视图，其中，为了清楚起见去除了一些零件；

·图5和图6是形成根据本发明的带轮的一部分的相应的构件的透视图；

·图7是表示根据根据本发明的带轮的两个构件之间的相对旋转角度变化的传递的扭矩的曲线图。

具体实施方式

参考图1和图2，示出了带轮1，该带轮1基本上包括管状轮毂2、在外部与轮毂2同轴并以自由旋转的方式支撑在轮毂2上的管状冠部3、以及可操作地插置在轮毂2与冠部3之间的用于传递扭矩的过滤单元4。轮毂2和冠部3围绕纵向轴线A同轴。

轮毂2适于刚性地固定到内燃机的附属构件的轴(未示出)，附属构件例如为交流发电机或具有起动-停止系统中的交流发电机和起动马达的功能的可逆电机。

特别地，轮毂2包括管状圆柱形部分2a，该管状圆柱形部分2a在内部限定联接部分2c，其中，前述轴在圆柱形部分2a的第一端部2a’与第二端部2a”之间。轮毂2还包括凸缘部分(flanged portion)2b，凸缘部分2b从端部部分中的一者2a”朝向冠部3径向地延伸，并设置有垂直于轴线A延伸的径向部分2b’和从径向部分2b’平行于轴线A朝向轮毂2的另一端部2a’悬臂延伸的纵向部分2b”。

冠部3基本上包括环形部分3a，该环形部分3a具有具有多个凹槽的轮廓3b，该具有多个凹槽的轮廓3b适于与5-多楔形带(其剖面在图1中示意性地描绘出)配合。轮廓3b形成在冠部3的外部表面3’上，该外部表面3’与与过滤单元4配合的内部表面3”相对。

冠部3通过滚动/滑动支撑装置支撑在轮毂2上。特别地，带轮1包括径向地插置在冠部3与轮毂2的第一端部2a’之间的滚动轴承6，例如滚珠轴承。特别地，由于需要组装带轮1，滚动轴承6通过设置在第一端部2a’上的顶盖构件7支撑在轮毂2上。

另一方面，带轮1包括滑动轴承8，例如由减小摩擦的材料制成的环，滑动轴承8径向地插置在冠部3与轮毂2的第二端部2a”之间，即在纵向部分2b”与冠部3的内表面3”之间。

因此，在冠部3与轮毂2之间，限定了在冠部3的内部表面3”与轮毂2的圆柱形部分2a的外部表面之间径向地界定且在上述滚动/滑动支撑装置之间轴向地界定的空间9。

带轮1还可以包括盖10，该盖10配置成轴向地界定带轮1的端部中的一个端部，并有利地配置成容纳在冠部3内部，即，与冠部3径向地接触配合。

过滤单元4容纳在空间9中，并基本上包括扭转弹簧11、与弹簧11的一个端部配合的弹簧保持构件12(在下文中称为托架)、以及轴向地插置在托架与顶盖构件7之间的阻尼环13。

托架12通过滑动而接触配合，即，托架12与顶盖构件7在接触时轴向地滑动。参考图1和图5，托架12是环形形状的，并限定与轴线A同轴的环形壁12’和从环形部分12’的轴向边缘开始朝向轴线A径向地延伸的径向壁12”。

这个径向壁12”配置为从第一侧与顶盖7滑动地配合，而从与前一侧相对的第二侧，这个径向壁12”限定内部径向突起14，该内部径向突起14配置成容纳弹簧保持构件15。特别地，弹簧保持构件15包括轴向突出部16，该轴向突出部16沿着轴线A从内部径向突出部14轴向地延伸并配置成与弹簧11的一个端部接触配合。

环形壁12’还限定轴向突出部17，该轴向突出部17从与径向壁12”相对的环形部分12’的轴向边缘沿着轴线A轴向地延伸，轴向突出部17的功能将在下面进行描述。特别地，轴向突出部17围绕轴线A周向地延伸，以角度α离开自由座17’，角度α包括在20°至180°之间，有利地在45°至50°之间，并且更优选地为47°。

如图3至图6所示，轮毂2的纵向部分2b”限定相对于纵向部分2b”沿着轴线A朝向托架11轴向地延伸的突出部18。特别地，轴向突出部8围绕轴线A周向地延伸，以角度β离开自由座18’，角度β包括在20°至180°之间，有利地在45°至50°之间，并且更优选地为47°。

弹簧11优选地是具有矩形剖面线材的螺旋弹簧，并包括围绕轴线A在托架12与轮毂2的凸缘部分2b之间卷绕的多个线圈。如上所述，弹簧11的端部部分与弹簧保持件15接触配合，而相对的一端部与形成在凸缘部分2b中的相应的看不见的弹簧保持件接触配合。因此，凸缘部分2b配置成将弹簧11部分地卷绕在外部。

阻尼器13基本上包括由聚合物材料制成的环形构件19，该环形构件19具有“L”形剖面，并因此设置有径向地插置在托架12与冠部3的内表面3”之间的纵向部分19’和轴向地插置在托架12与顶盖7之间的轴向部分19”。环形构件19通过摩擦或通过形状联接而联接到托架12，并因此围绕轴线A与托架12成一体。

带轮1还包括扭矩限制接头20，该扭矩限制接头20基本上包括带状弹簧21(图3至图6)，该带状弹簧21容纳在空间9中，并配置成在冠部3与轮毂2之间的两个相对旋转方向上同时执行惯性滑行(freewheeling)功能。有利地，这种惯性滑行效应在不同水平的扭矩下提供，不同水平的扭矩可以在轮毂2与冠部3之间在相对于另一个方向的一个方向上传递。

特别地，扭矩限制接头20的尺寸被设计成与轮毂2和托架12接触配合以脱离联接冠部3。特别地，限制接头21与冠部3的内部表面3”在接触时被容纳在空间9中。

更详细地，带状弹簧21基本上具有开口环的形状，该开口环具有两个界定端部部分21’、21”，在它们之间界定空间22。带状弹簧21径向过盈地安装在冠部3的径向内部表面3”内部，特别是在机加工区域23中。特别地，区域23进行机加工以限定具有“百万射线(millerays)”型尺寸的凹槽/波状表面，该凹槽/波状表面适于允许带状弹簧21与冠部3之间的预定义摩擦。

带状弹簧21在其整个周向延伸部上具有基本上恒定的轴向尺寸，并优选地具有矩形剖面。

然而，两个端部部分21”中的一者21’限定至少一个突出部24、25、26。特别地，根据所描述的实施例，

-第一突出部24在圆周方向上从端部部分21’开始朝向空间22内部的相对的端部部分21”延伸

-第二突出部25沿着轴线A从带状弹簧21的轴向边缘朝向托架12轴向地延伸；以及

-第三突出部26沿着轴线A从带状弹簧21的轴向边缘朝向轮毂2的凸缘部分2b轴向地延伸。

第二突出部25的轴向尺寸被设计成在圆周方向上与由托架12限定的突出部17接触配合，而第三突出部26的轴向尺寸被设计成在圆周方向上与由轮毂2限定的突出部18接触配合。

扭矩限制接头20还包括致动器构件27，该致动器构件27容纳在空间22中并配置成与突出部17、18接触配合，以在致动器构件与突出部17、18一起工作时增大或减小带状弹簧21的开口。

有利地，致动器构件27包括金属杆28，该金属杆28容纳在空间22中并周向地插置在带状弹簧21的端部部分21’、21”之间，并配置成周向地与突出部24和端部部分21”接触配合，并在轴向方向上延伸以分别与托架12和轮毂2的突出部17和18在周向接触时配合。

特别地，杆28具有梯形形状，其中，梯形形状平面在圆周方向上并且厚度在相对于轴线A的径向方向上。因此，特别地，杆28包括基本上矩形形状的中央部分28’和一对有利地彼此相等的锥形侧面部分28”。

优选地，侧面部分28”相对于中央部分28’的倾斜角度包括在20°至40°之间，优选为30°。

此外，带轮1包括阻尼装置30，该阻尼装置30配置成根据在冠部3与轮毂2之间传递的载荷而施加可变阻尼。

特别地，阻尼装置30由滑动轴承8承载。更详细地，阻尼装置30包括突出部31，该突出部31沿着角度γ周向地且朝向扭转弹簧11径向地延伸。

为此目的，轮毂2的凸缘部分2b，特别是纵向部分2b’，具有座32，该座32穿过凸缘部分2b并配置成允许突出部31通过并相对于其内表面以预先确定的距离H离开突出部31。

距离H和角度γ分别是预先确定的，以选择要施加由阻尼装置30提供的阻尼的扭矩及其值。

有利地，突出部31具有基本上矩形的剖面，并且由聚合物材料制成并与滑动轴承8制成单件。

上述根据本发明的带轮1的实施例的操作如下。

在正常情况下，即，当由带4拖动的冠部3驱动轮毂2并因此倾向于超越它(“驱动模式”)时，弹簧21与冠部3一体地旋转，并且轮毂2进行抵抗。

通过设想致动器28的侧面部分28”中的一者与突出部18接触的起始状态，带状弹簧21由冠部3拖动将倾向于相对于轴线A顺时针移动。致动器28在座18’内移动(图5)，直到(图6)弹簧21的突出部26与突出部18形成接触。从这个状态开始，杆28在其被突出部17与相对的侧面部分28”之间的推力切向地推动在部分21’、21”之间时倾斜。以这种方式，开口增加，增加了后者(即相对的侧面部分28”)与冠部3的内部表面之间的粘附力。在这种移动期间，突出部25与顶盖构件7的突出部17在接触时工作。以这种方式，弹簧11被扭转地加载并将扭矩传递到被约束在相对的凸缘部分2b中的轮毂2。如果由冠部3传递的扭矩继续增加，则在某一点处，带状弹簧21相对于冠部3的内部表面3”滑动，从而缺乏必要的粘附性，并因此使冠部3和轮毂2脱离联接。

另一方面，如果轮毂2倾向于超越冠部3(“超越”)，则弹簧21与冠部3一体地旋转并相对于轮毂2进行抵抗。

通过设想上述的脱离联接状态，冠部3将倾向于相对于轮毂2逆时针旋转，从而使杆28与突出部18脱离联接。在这种情况下，弹簧11将趋于卸载，并且由冠部3承载的带状弹簧21，由与座17’内部的突出部25接触的突出部17拖动，将继续逆时针旋转。这种状态一直持续到杆28的侧面部分28”与座17的另一侧上的突出部17接触并趋向于闭合滑动弹簧21。

如果不存在杆28，则操作是类似的，并且在驱动扭矩状态下，联接直接在突出部17、18与突出部25、26之间发生。

在展开期间，在两个方向上，扭转弹簧12倾向于根据扭矩传递值径向地向外展开，即朝向冠部3展开。在凸缘部分2b的区域中，在一定的径向展开之后，扭转弹簧与突出部31接触配合。由于弹簧12与突出部21之间的滑动接触，弹簧与突出部31之间的接触产生阻尼。

图7示出了根据冠部3与轮毂2之间的相对旋转角度变化的传递的扭矩的曲线图。

在“驱动模式”中，可以看出，特性根据由于扭转弹簧11的刚度引起的倾斜度K线性地增加，直到上面定义的最大扭矩值T1，经过表示冠部3与轮毂2之间的直接联接的台阶。在相反的方向上，仍然存在倾斜度K的线性特性，但是在比之前的情况更低的扭矩值T2处具有解耦。

显然，在耦合K之前，存在等于突出部26与突出部18之间的自由滑动距离的角度间隙。

还可以看出，驱动模式特性的端部部分由于阻尼装置30而趋于弯曲。特别地，随着扭转弹簧的展开越大，由阻尼装置本身提供的阻尼越大，曲线呈指数增长。

从上面可以看出，根据本发明的带轮1的优点是明显的。

与提供自由轮的使用的已知解决方案相比，配备有扭矩限制接头20的本发明允许至少在预先确定的扭矩范围内获得轮毂与带轮之间的双向联接，使得可以在起停系统中使用带轮。

特别地，由于阻尼系统30，可以仅在由于扭矩本身而增加的大的施加扭矩值下提供附加阻尼。以这种方式，带轮1的过滤被显著地改善。

此外，阻尼系统30与滑动轴承8集成的事实允许以紧凑且经济的方式提供阻尼。

此外，突出部的H根据需要可变的事实允许设定使阻尼以通用且容易实现的方式起作用的扭矩值。

此外，对于所描述的解决方案，角度限制功能直接由大小被适当设计的扭矩限制接头20执行。特别地，由于不同的角度间隔α、β，可以优化驱动扭矩与超越之间的这些值。

特别地，特别地减小角度β，以便一旦检测到超越状态就保证弹簧的滑动，从而避免引起噪声并降低带轮1的工作寿命的冲击。

此外，特别地优化杆28的梯形形状，以便同时保证弹簧21的开口和足够的结构强度。

通常，这里示出的过滤带轮具有小的径向尺寸和轴向尺寸，并具有有限数量的构件。因此，其制造是经济的，并且其组装是便利的。

最后，清楚的是，可以对根据本发明的带轮1进行修改和变化，然而这些修改和变化不脱离由权利要求限定的保护范围。

特别地，弹簧21可以联接到轮毂2而不是冠部3。

此外，突出部31或座32的形状和距离H可以根据设计要求而变化。

如上所述，如果在驱动模式中弹簧21与冠部3(或轮毂2)的表面3”之间的粘附性足以传递所需的扭矩，则可以省略杆28。

带轮可以用作曲轴上的驱动带轮，而不是交流发电机上的驱动带轮，也可以用在常规交流发电机或任何其他附属部件上。