具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的皮带轮解耦器的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

根据本发明的实施例，提供了一种安装在发动机前端附件驱动系统中的交流发电机皮带轮解耦器。图1示出了根据本发明的一个实施例的皮带轮解耦器的剖视图。如图1所示，该皮带轮解耦器包括同轴布置的皮带轮1、芯轴2、解耦弹簧3、套筒4和扭矩弹簧5。皮带轮1和芯轴2整体上分别呈中空的圆柱状，皮带轮1在轴向两端处分别通过轴承7和支撑垫圈10可转动地支撑在芯轴2的径向外侧。芯轴2具有一体形成的主体部段21、支撑部段22和连接部段23，主体部段21和支撑部段22分别轴向延伸，支撑部段22同轴地布置在主体部段21的径向外侧，连接部段23在主体部段21和支撑部段22的相应端部之间大致径向延伸，从而将三个部段连接成一个整体。主体部段21和支撑部段22从连接部段23向着同一侧轴向延伸，主体部段21的轴向长度远远大于支撑部段22的轴向延伸长度。皮带轮1的一端通过轴承7支撑在主体部段21上，另一端通过支撑垫圈10支撑在支撑部段22上。

皮带轮1在轴向中部处具有沿径向向内凸起的环形凸缘11。凸缘11可以是通过过盈配合固定在皮带轮1的主体部分的径向内侧的独立部件，或者也可以是与皮带轮1的主体部分一体形成的部分。凸缘11在轴向上位于支撑部段22与轴承7之间。套筒4在径向上同轴地安装在皮带轮1与芯轴2的主体部段21之间，并且在轴向上位于凸缘11与轴承7之间。套筒4具有径向部段41和轴向部段42。径向部段41朝向轴承1的一侧通过环形的止推垫圈6沿轴向抵接在轴承7上。轴向部段42从径向部段41的外周缘背向轴承7沿轴向延伸。螺旋弹簧形式的解耦弹簧3安装在轴向部段42的径向内侧并且贴合轴向部段42的内表面。

如图2所示，解耦弹簧3的远离轴承7的线圈端部沿着盘绕方向延伸到解耦弹簧3的主体部分的径向外侧，从而形成挂脚31。在凸缘11上形成有与挂脚31形状对应的挂脚槽12，挂脚31形状配合地插入挂脚槽12中。挂脚槽12至少能够在周向和径向上约束挂脚31，因此皮带轮1的转动能够通过挂脚槽12与挂脚31的配合而传递到解耦弹簧3。

当皮带轮1的转速在逆着解耦弹簧3的盘绕方向上超过套筒4时，皮带轮1将逆着盘绕方向推动挂脚31，使得解耦弹簧3弹性变形而扩张半径。此时，解耦弹簧3紧密地贴合轴向部段42的内表面，二者之间较大的摩擦力使得套筒4随着解耦弹簧3同步转动，因此扭矩通过解耦弹簧3传递到套筒4。而当皮带轮1的转速在逆着解耦弹簧3的盘绕方向上低于套筒4时(即发生延迟或超越)，皮带轮1将顺着盘绕方向拖曳挂脚31，使得解耦弹簧3弹性变形而收缩半径。此时，解耦弹簧3对轴向部段42的内表面的径向挤压力减小，二者之间的摩擦力不足以维持解耦弹簧3与套筒4之间的同步转动，因此解耦弹簧3与套筒4之间能够发生相对转动，不能将明显的扭矩从套筒4传递到解耦弹簧3。解耦弹簧3和套筒4由此构成选择性地传递扭矩的单向离合器。

扭矩弹簧5同样为螺旋弹簧的形式。扭矩弹簧5同轴地布置在解耦弹簧3与芯轴2的主体部段21之间。扭矩弹簧5的一端沿轴向抵接在轴向部段41的背向轴承7的一侧，另一端沿轴向抵接在连接部段23的朝向轴承7的一侧。如图3所示，套筒4在径向部段41上形成有接合特征部43。接合特征部43是在套筒4的薄壁材料上冲压形成的结构，其在朝向轴承7的一侧上呈现为沿轴向凹入的部分，而在朝向扭矩弹簧5的一侧上相应地呈现为沿轴向凸起的部分。接合特征部43具有平坦的周向端面，当解耦弹簧3带动套筒4转动时，接合特征部43的周向端面将沿周向抵接到扭矩弹簧5的线圈端部上，从而推动扭矩弹簧5随着套筒4同向转动。为此，扭矩弹簧5与解耦弹簧3具有相反的线圈盘绕方向。相应地，在芯轴2的连接部段23上也形成有类似的凸起特征部(未示出)。当套筒4推动扭矩弹簧5转动时，扭矩弹簧5的另一端的线圈端部将沿周向抵接到该凸起特征部的周向端面上，从而推动芯轴2随着扭矩弹簧5同向转动。因此，当皮带轮1的转速在逆着解耦弹簧3的盘绕方向上超过套筒4时，皮带轮1的扭矩能够依次通过解耦弹簧3、套筒4和扭矩弹簧5而传递到芯轴2。扭矩弹簧5能够通过自身的弹性变形来缓冲传递到芯轴2的扭矩振动。

该皮带轮解耦器还包括通过过盈配合固定在主体部段21的径向外侧的限位圈8。限位圈8在同一径向平面内安装在止推垫圈6的径向内侧。限位圈8与止推垫圈6同轴布置并且能够相对转动。图4分别示出了套筒4、止推垫圈6和限位圈8三者的分解状态和组装状态的示意图。如图所示，止推垫圈6在径向内侧形成有沿周向部分地延伸的限位槽61，并且在朝向套筒4的轴向端面上形成有轴向凸起62。轴向凸起62具有与接合特征部43的凹入侧相对应的形状。轴向凸起62沿轴向插入相应的接合特征部43中，从而将套筒4与止推垫圈6抗扭连接。限位圈8在径向外侧上形成有向着径向外侧延伸出的径向凸起81。径向凸起81沿径向插入限位槽61中，并且径向凸起81的周向长度小于限位槽61的周向长度。因此，通过径向凸起81和限位槽61的配合，能够限制止推垫圈6和限位圈8的相对转动范围。

当皮带轮1的转速在逆着解耦弹簧3的盘绕方向上超过套筒4时，皮带轮1的扭矩通过解耦弹簧3、套筒4和扭矩弹簧5而传递到芯轴2，径向凸起81和限位槽61在周向上不接合。而当皮带轮1的转速在逆着解耦弹簧3的盘绕方向上低于套筒4时，皮带轮1的扭矩不能通过解耦弹簧3及套筒4明显传递到套筒4及芯轴2，芯轴2的转速超越皮带轮1。此时，扭矩弹簧5的线圈端部不能沿周向抵接套筒4的接合特征部43，因此套筒4可能相对于扭矩弹簧5及芯轴2反向转动。当套筒4相对于芯轴2的反向转动进行到一定程度时，径向凸起81和限位槽61将沿周向相互抵接，使得套筒4开始通过限位圈8与芯轴2保持同步转动。因此，在发生超越时，套筒4相对于芯轴2的反向转动受到限制，使得扭矩弹簧5的线圈端部不会在周向上远离接合特征部43的接合端面。这样，在超越现象消除后，当皮带轮1的扭矩再次通过解耦弹簧3传递到套筒4时，扭矩弹簧5的线圈端部可以迅速地抵接到接合特征部43上，从而避免了扭矩传递的延迟。

在上述实施例中，由于通过限位圈8上的径向凸起81与止推垫圈6上的限位槽61的配合来约束发生超越时套筒4相对于芯轴2的反向转动，因此不需要在扭矩弹簧5的端部形成凹槽来与套筒4或芯轴2上的凸起配合。这减少了对扭矩弹簧5的结构强度的影响，使得扭矩弹簧的尺寸可以缩小。此外，由于皮带轮1和解耦弹簧3通过挂脚31来传递扭矩，因此在皮带轮1与解耦弹簧3之间不需要设置摩擦接触面，这使得解耦弹簧3的轴向长度可以大大缩短，相应地，皮带轮1和芯轴2的轴向长度也可以大大缩短，从而实现了皮带轮解耦器的整体紧凑性。

图5示出了根据本发明的另一实施例的皮带轮解耦器的部分结构。该实施例的皮带轮解耦器与图1至图4的皮带轮解耦器的差别在于，图5的皮带轮解耦器没有设置限位圈8，而是设置了限位键9。限位键9大致具有金属板或金属片式的构造。主体部段21在安装轴承7的一端具有轴向延伸的键槽24。限位键9形状配合地插入键槽24中，从而固定在芯轴2的主体部段21上。安装在键槽24中的限位键9在与止推垫圈6沿轴向对准的位置处具有向径向外侧延伸的径向凸起91，径向凸起91沿径向插入止推垫圈6上的限位槽61中。限位键9的其余部分可以与键槽24的形状互补，因此当限位键9安装在键槽24中时，限位键9的除径向凸起91之外的部分与芯轴2一起构成完整的周向表面。

需要注意的是，本发明的技术方案旨在通过与芯轴2抗扭连接的限位凸起和限位槽61的配合来限制套筒4相对于芯轴2的反向转动，因此限位凸起还可以具有不同于上述实施例的其他形式。例如，限位凸起可以是与芯轴2一体形成的部分，或者通过其他方式或其他部件固定在芯轴2上的部件。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

1 皮带轮

11 凸缘

12 挂脚槽

2 芯轴

21 主体部段

22 支撑部段

23 连接部段

24 键槽

3 解耦弹簧

31 挂脚

4 套筒

41 径向部段

42 轴向部段

43 接合特征部

5 扭矩弹簧

6 止推垫圈

61 限位槽

62 轴向凸起

7 轴承

8 限位圈

81 径向凸起

9 限位键

91 径向凸起

10 支撑垫圈