[發明專利]柔性膜隔離器

在審

• 申請號: 202110296333.3
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113431676A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 李娜;斯科特·威利斯
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F02B67/04
• 分類號: F02B67/04;F02B67/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 董巍

本公開提供了“柔性膜隔離器”。提供了用于隔離器的方法和系統。在一個示例中，系統可以包括隔離器，所述隔離器包括柔性層疊膜，所述柔性層疊膜包括非線性扭轉剛度以用于補償驅動軸與離合器之間的軸向、橫向和角位移。

技術領域

本說明書總體上涉及一種隔離器，所述隔離器被配置為減少交流發電機和/或帶傳動集成式起動機-發電機(BISG)的噪聲和振動。

背景技術

多楔帶(Poly-wedge belt)附件驅動系統已廣泛用于發動機前端附件驅動(FEAD)系統。FEAD系統可以包括曲軸帶輪、多楔帶、張緊器、惰輪以及一些傳動帶輪(如交流發電機或BISG帶輪、空氣壓縮機帶輪、水泵帶輪、動力轉向帶輪、風扇傳動帶輪等)中的一者或多者。FEAD系統的動態特性可以包括帶輪的振動和張緊器臂的擺、每個帶跨度(belt span)的張力波動、帶與帶輪之間的打滑等。

增加張緊器阻尼和/或增加初始帶張力可以改善FEAD系統的動態特性。然而，較高的張緊器阻尼和較高的材料性能可能導致較高的制造成本。較高的帶初始張力可以提高每個帶跨度的固有頻率，并避免在發動機正常旋轉范圍內產生共振；較高的帶初始張力可能會縮短帶壽命，并增加每個帶輪的輪轂負載，這可能會導致疲勞以及軸承和附件軸的加速劣化。

在FEAD系統中，交流發電機或BISG的轉子慣性相對較大，并且其轉速通常是曲軸轉速的2至3倍。交流發電機或BISG帶輪比其他FEAD系統部件振動更大，并且帶輪與帶之間的打滑速率通常最大，由此纏繞在交流發電機或BISG帶輪上的帶可能會最快劣化。因此，為了減少來自交流發電機或BISG的動態特性影響，在交流發電機或BISG帶輪與交流發電機或BISG的轉子之間安裝了超越交流發電機分離器(overrunning alternator decoupler，OAD)。

OAD旨在改善FEAD系統動態特性：當交流發電機或BISG帶輪相對于交流發電機軸加速時，單向離合器接合，并且被傳輸到交流發電機帶輪的動力將依次被傳輸到以下部件：離合器外環、離合器內環、交流發電機軸、柔性層疊膜和交流發電機轉子。帶輪和轉子將一起旋轉。然而，當帶輪相對于交流發電機或BISG軸減速時，單向離合器脫離接合，并且交流發電機轉子及其軸將超越并自由旋轉。為了減少交流發電機或BISG的振動，帶和交流發電機或BISG帶輪的打滑以及交流發電機或BISG對FEAD系統的沖擊，交流發電機或BISG與FEAD系統之間的振動將要分離。這需要合適的扭轉彈簧剛度和阻尼。

在示例性OAD結構中，扭轉彈簧被安裝在滑架中，所述滑架限制了扭轉彈簧的內徑并且需要較高的制造工藝設計。通過減小扭轉彈簧的內徑并維持彈簧橫截面積，可以實現更大的扭轉剛度。然而，這可能無法改善交流發電機或BISG與FEAD系統之間的隔離。OAD結構的其他示例具有相同的螺距、相同的彈簧內徑和相同的橫截面積，這將提供恒定的(例如，線性的)扭轉剛度(例如，線性扭轉剛度曲線)。因此，OAD只能在小的頻率范圍內分離。

Choi等人在美國專利申請號2019/0010995中示出了一種示例性方法。其中，楔塊(sprag)輪轂和楔塊限制器結合使用以允許軸輪轂基于帶輪移動而沿一個方向旋轉。通過這樣做，可以減小在帶輪與交流發電機之間產生的振動和噪聲。

然而，發明人已經認識到上文描述的方法的一些問題。例如，在交流發電機或BISG的使用壽命期間可能會發生軸向、橫向和角位移，這可能會導致有害的噪音和振動。先前示例的分離器由于其剛性而可能不適用于補償交流發電機幾何形狀的這些變化，從而導致不良的用戶體驗。

發明內容

作為一個示例，柔性層疊分離器可以包括非線性扭轉剛度，所述非線性扭轉剛度可以允許它在比上述先前示例更大的范圍內減輕振動和噪聲。分離器可以通過沿期望方向彎曲以減小驅動軸與單向離合器之間的錯位而補償驅動軸與單向離合器之間的軸向、橫向和角位移，否則會非期望地增加噪聲和振動。