摘要:通过国内某知名汽车企业发动机前端附件系统改款项目的动态测试,结合发电机用单向离合器—OAP和OAD的原理介绍,从惰轮和张紧轮的受力、张紧器的摆幅和皮带抖动及发电机内外圈转速变化等方面进行分析,对比使用单向离合器后系统动态性能的改善,并对发电机用单向离合器对前端附件系统的优化作用进行了总结。
前端附件皮带传动系统(FEAD )是发动机和整车正常工作的重要组成部分,曲轴输出的部分动能,通过多楔带驱动着水泵(发动机散热)、交流发电机(整车充电)、空调压缩机和助力转向泵等关键部件。随着现代汽车电子电气附件的需求加大,整车用电量在增加,发电机的功率也随之有增大的趋势。
发电机的核心—转子是一个体积大、质量重的电磁体,转子旋转和磁化后才能发电,其惯性质量大,并且转速为曲轴转速的2~3倍,因而曲轴转速的波动会使发电机转子的振动放大,进而导致较大的皮带张紧力变化,产生带的疲劳破坏,容易使发动机前端产生噪声,发电机用单向离合器OAP和OAD就是为了解决这一问题而发明的。
1 OAP和OAD工作原理
OAP是Overrunning Alternator Pulley(发电机内装离合器皮带轮)的缩写,结构如图1所示。单向离合单元由带槽坡形滚道冲压内圈、带弹簧保持架和滚针组成,保持架固定在内圈的槽内,静态时弹簧推着滚针在坡道的顶部,此时滚针受力类似轴承,将内外圈完美结合,使带轮和内轴转速一致;当发动机减速,内外圈动态转速差出现时(一般是轴比带轮要快),离合滚针在惯性力矩作用下,给弹簧施加压力将弹簧回压,同时也随着坡形滚道落到底部,此时内圈和外圈脱离,由轴两端的支撑轴承保持内外圈自由的转动。OAP单向离合单元剖面图如图2所示。
OAD是Overrunning Alternator Decoupler(发电机内装解藕器皮带轮)的缩写,与OAP的结构不同,它的单向离合单元是由扭簧及尼龙支持座和限位环组成。图3为OAD内部剖面图。当带轮驱动发电机运转时,内轴的速度比外圈要慢,隔离弹簧将受到的力矩传递给单向离合中的扭簧,通过形变将内外圈张紧,使内外转速同步;当发电机转子的负扭矩出现时,隔离弹簧不受力,单向离合单元回到自然状态,内外圈不结合,外圈在后端轴承和前端轴套的支撑下旋转,与内轴不同步。由于扭簧结构的灵活性,当外圈比内圈要慢时,OAD还能提供额外的阻尼进行矫正,达到祸合效果。