CN103541997A - 带有单向离合器的机械系统及包括这种系统的交流发电机 - Google Patents

带有单向离合器的机械系统及包括这种系统的交流发电机 Download PDF

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L.费纳扬
T.赫德曼
Y-A.里维拉托
H.莫里
J-M.格甘
J-L.贾德奥
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Abstract

本发明涉及一种带有单向离合器的机械系统（1），例如用于机动车交流发电机的滑轮，包括能够使一个相对于绕着中心轴线旋转的另一个移动并且沿中心轴线径向限定了环形壳体（E1）的第一元件（10）与第二元件（20）、布置在环形壳体（E1）中的单向离合器装置（30）和布置在环形壳体（E1）中的至少一个滚动轴承（60；70）。机械系统（1）的特征在于，滚动轴承（60；70）是角接触轴承并且包括至少一个压圈（62；72），压圈包括将滚动轴承（60；70）连接至第一元件（10）或第二元件（20）的构件（65；75）。本发明还涉及一种包括配置为带有单向离合器的滑轮的这种机械系统（1）的交流发电机。

Description

带有单向离合器的机械系统及包括这种系统的交流发电机
技术领域
本发明涉及一种带有单向离合器的机械系统，例如用于机动车交流发电机的滑轮（pulley）。本发明还涉及一种包括配置为带有单向离合器的滑轮的这种机械系统的交流发电机。
背景技术
在公知的方式中，传动带驱动交流发电机滑轮的外部轮辋（rim），这驱动内部轮毂。此滑轮在其使用当中经受速度与转矩的许多变化，特别是因为发动机的非循环特性。平滑施加至滑轮的速度与转矩的这些变化的方法有很多种，例如通过在轮毂与轮辋之间安装称之为单向离合器（OWC）的装置，也被称之为自由轮。在一个旋转方向上，单向离合器装置将转矩从滑轮的轮毂传送至轮辋，而在另一旋转方向上，滑轮作为自由轮工作。
WO-A-2011079963和FR-A-2726059每个描述了用于机动车交流发电机的滑轮类型的机械系统，其包括全都布置在轮毂与轮辋之间的两个滚动轴承和单向离合器装置。
在WO-A-2011079963中，该滚动轴承是径向接触滚珠轴承，并且它们的圈是机械加工制成的。该离合器装置包括凸轮和直接形成于轮毂与轮辋上的离合器轨道。
在FR-A-2726059中，滚动轴承是径向接触滚子或滚珠轴承。该装置包括可直接形成于轮毂与轮辋上的离合器轨道。作为替代，该离合器轨道可形成在对于离合器装置与对于滚动轴承是共有的压圈上。在这种情况下，该圈的多功能性得以降低，因为这些圈在材料、光洁度、功能以及性能方面特别不能适于离合器装置或滚动轴承。而且，该圈之一具有形成连接至轮毂的构件的径向间断。虽然圈变得更容易定位，但是系统内部的轴向间隙是很难控制的。
发明内容
本发明的目的是提出一种改进的机械系统。
为此，本发明的一个主题是一种带有单向离合器的机械系统，例如用于机动车交流发电机的滑轮，其包括能够使一个相对于绕着中心轴线旋转的另一个移动并且限定了沿所述中心轴线径向的环形壳体的第一元件与第二元件、布置在所述环形壳体中的单向离合器装置、以及布置在所述环形壳体中的至少一个滚动轴承。所述机械系统的特征在于，滚动轴承是角接触轴承并且包括至少一个压圈，所述压圈包括将滚动轴承连接至第一元件或第二元件的构件。
因此，因为角接触且因为连接的构件，所以本发明改进了对机械系统所配备的一个或多个滚动轴承内的轴向间隙与轴向载荷的控制。对于优选来说，至少一个压圈与形成单向离合器装置的离合器轨道的一个或多个部件分开，这可以使特定的光洁度被施加给它们，例如它们可以被机械加工或表面涂覆。在这种情况下，本发明使得可以改进机械系统的操作与耐久性，因为其组成元件中的每个可特别适于适合其功能。此外，与机械加工而成的圈相比，所述压圈具有低的制造成本。
根据本发明的其它有利特征，单独或结合地考虑：
-连接压圈的构件包括大体上是径向的间断，被设计成在平行于中心轴线的轴向方向上与第一元件或第二元件协作。
-滚动轴承包括不同于形成单向离合器装置的离合器轨道的一个或多个部件的至少一个压圈。
-所述机械系统还包括至少一个第二滚动轴承，该轴承包括不同于形成离合器轨道的一个或多个部件的至少一个压圈。
-滚动轴承或所述机械系统配备的滚动轴承中的至少一个包括不同于形成离合器轨道的一个或多个部件的两个压圈。
-单向离合器装置包括形成离合器轨道且不同于第一元件与第二元件的至少一个部件。
-第一元件和/或第二元件形成单向离合器装置的离合器轨道。
-所述机械系统包括两个角接触滚动轴承，该轴承沿着中心轴线布置在单向离合器装置的每一侧上，特别是以O或X结构，并且该轴承每个包括压圈，所述压圈包括将滚动轴承连接至第一元件或第二元件的构件。
-所述机械系统还包括用于压靠着压圈的按压部件，该按压部件被设计成控制设置有该压圈的滚动轴承的内部间隙。
本发明的另一主题是一种交流发电机，其包括配置为带有单向离合器的滑轮的机械系统。
附图说明
通过阅读下面的说明，将会更好地理解本发明，说明是仅通过非限制性示例的方式给出的并且参照附图，其中：
-图1是根据本发明的机械系统的轴向截面图，其是交流发电机滑轮类型的，包括全都布置在轮辋与轮毂之间的滚动轴承和单向离合器装置；
-图2是图1的细节Ⅱ的更大比例视图；以及
-图3是与根据本发明第二实施例的滑轮的图2相类似的视图。
具体实施方式
图1和2示出了根据本发明的滑轮1。该滑轮1被设计成安装至机动车交流发电机，为了简单起见，未示出机动车交流发电机。
滑轮1定心于中心轴线X1上，并且包括外部轮辋10、内部轮毂20、单向离合器装置30、部件50、两个滚动轴承60和70以及两个侧护罩80和90。轮辋10和轮毂20绕着轴线X1限定了环形轮廓的壳体E1。元件30、50、60、70、80和90布置在该壳体E1中。
轮辋10和轮毂20能够使一个相对于绕着中心轴线X1旋转的另一个移动。轮辋10包括部分地被配置成接收传动带的外槽12，而轮毂20包括配置成接收交流发电机轴的内孔21，为了简单起见，未示出所述带与轴。轮辋10还包括内部圆柱孔11，而轮毂20包括外部地带22，一起限定了壳体E1。地带22包括中央圆柱形表面24和具有的直径略小于表面24直径的两个侧圆柱形表面26与27，其平行于轴线X1。表面26与27分别通过台肩28与29连接至该表面24，所述台肩沿轴线X1的径向。
布置在壳体E1中的装置30允许轮辋10相对于能够绕着中心轴线X1沿第一旋转方向R1旋转的轮毂20而被接合，反之，允许轮辋10在与第一旋转方向R1相反的第二旋转方向R2上脱离轮毂20。在图1和2的示例中，装置30包括围绕着轴线X1的保持架31以及由该保持架31保持的凸轮32。凸轮32绕着轴线X1分布，并且是这样铰接的，也就是它们可以相对于保持架31旋转，每个绕着平行于轴线X1的轴线。为了简单起见，仅有位于轴线X1上方的一个凸轮32示出在图1中。离合器通过凸轮32与离合器轨道之间的相互作用而接合，所述离合器轨道与第一元件10或者与第二元件20作为一体旋转。在本发明的上下文中，所述离合器轨道形成了形成离合器装置30的不可分割组成部分的元件的一部分。
单向离合器装置30的另一示例描述在文献WO-A-2011079963中。
如图1和2所示，部件50配置成类似定心于轴线X1上的环形圈。该部件50布置在壳体E1中的滚动轴承60与70之间，或换句话说，其不同于滚动轴承60和70。部件50包括内部圆柱孔51、以及定心于轴线X1上的外圆柱表面52、53和54。在与滚动轴承60相同的一侧，部件50包括配置成径向环形表面且连接表面51和53的边缘56。在与滚动轴承70相同的一侧，部件50包括从表面51和54径向上远离轴线X1的部分57。部件50可以压制而成，特别是通过压制金属片而制成的。可以机械加工具有不同直径的表面52、53和/或54。
滚动轴承60和70定位壳体E1中装置30的旁边，沿中心轴线X1位于该装置30的每一侧上。滚动轴承60具有外圈61和内圈62，在所述内外圈之间插入有由保持架64保持的滚珠型滚动元件63。滚动轴承70包括外圈71和内圈72，在所述内外圈之间插入有由保持架74保持的滚珠型滚动元件73。滚动轴承60和70是安装在图1和2的示例中的X配置中的角接触滚动轴承。作为替代，滚动轴承60和70可以以O形结构布置。在本发明的上下文中，圈61、62、71和72是压制而成的，特别是通过压制金属片而制成的。
此外，内圈62和72每个分别包括径向间断65和75，所述径向间断形成将滚动轴承60或70连接至轮毂20的构件。间断65压靠着台肩28，而间断75压靠着台肩29。间断65和75与台肩28和29之间的协作允许滚动轴承60和70沿轴线X1被精确地定位。而且，这种相互作用保持滚动轴承60和70轴向上就位，如在下文中结合护罩80和90详述。换句话说，每个径向间断65或75形成内置在圈62或72中的轴向端部挡块。因此，间断65和75允许控制滚动轴承60与70之间的轴向间隙，以及施加到这些滚动轴承60和70的轴向载荷。
实际上，表面11和52形成装置30的离合器轨道，这些分别面向和远离轴线X1。表面52是光滑的，并且优选地具有耐磨涂层或适于本申请的一些其它表面处理。作为替代，表面52可以是带槽的或带齿的，以增加摩擦及增加抵靠着离合器轨道的凸轮32的楔入。同样，表面11可在期望与凸轮32接触的区域中具有耐磨涂层。
优选地，滚动轴承60和70的压圈61、62、71和72不同于形成离合器轨道11和52的部件10和50。轨道11直接形成于轮辋10上，而轨道52是由不同于轮毂20的部件50形成的。因此，每个元件10、50、61、62、71和72可具有全都适于其功能的形状、材料和布置，在轴承圈和轴承滚道形成为一体且相同单件的现有系统中情况并非如此。
对于优选来说，部件50与轴承60或70的仅一个圈接触。在该特定例子中，边缘56不与滚动轴承60的圈62接触，而部分57与滚动轴承70的圈72接触。作为替代，部件50不与圈62或72中的任何一个接触。因此，部件50不妨碍滚动轴承60和70的轴向间隙的设定，如下文详述。
分别地，与滚动轴承60和70相关联的侧护罩80和90提供在这些滚动轴承60和70内及在系统1内的轴向间隙的控制。为此，护罩80包括用于压靠着滚动轴承60的按压面81，而护罩90包括用于压靠着滚动轴承70的按压面91。间断65和75在护罩80和90压靠着这些滚动轴承60和70时形成在轴向方向上保持滚动轴承60和70的构件。
护罩80布置成抵靠着滚动轴承60，在壳体E1的外部，在从装置30的滚动轴承60的另一侧。护罩80包括在其上形成有表面81的U形外部部分82和连接至部分82并沿轴线X1径向延伸的内部部分83。部分82安装抵靠着轮辋10的表面11。部分83支撑布置成与轮毂20的表面26密封接触的密封件89。护罩80沿轴线X1的位置可以调节，以使得由表面81施加至外圈61的载荷可以调节，这使得可以控制滚动轴承60内部的轴向间隙。同时，间断65形成在平行于轴线X1的轴向方向上保持内圈62的构件。
通过示例，护罩80的位置可以通过拧入到轮辋10中被调整，更具体地，通过相对于表面11拧入部分82，但是为了简单起见，互补螺纹和攻丝未在图中示出。在另一示例中，护罩80可以被推装到轮辋10中，并且通过轴向压力而移动。一旦在原处，就可通过拧紧、压接、粘接或焊接将护罩80固定至轮辋10和/或圈61。作为替代，护罩80可以通过适于本申请的任何构件而被调整和/或固定就位。
同样地，护罩90布置成抵靠着滚动轴承70，在壳体E1的外部，和在从装置30的滚动轴承70的另一侧。护罩90包括在其上形成有表面91的U形外部部分92和连接至部分92并沿轴线X1的径向延伸的内部部分93。部分93支撑布置成与轮毂20的表面27密封接触的密封件99。护罩90沿轴线X1的位置是可以调节的，以使得由表面91施加至外圈71的载荷是可以调节的，这使得可以控制滚动轴承70内部的轴向间隙。同时，间断75形成在平行于轴线X1的轴向方向上保持内圈72的构件。用于调整和固定护罩90的位置的构件与护罩80的那些是相对等的。
因为滚动轴承60和70是角接触轴承，所以径向间隙与这些滚动轴承60和70中的每个的内部的轴向间隙有关。压圈61和71是弯曲的，带有分别形成用于滚珠63和73的滚道的它们的凹侧。按压面81和91相对于径向部分83和93以及圈61和71的凸外部表面倾斜，面对着滚珠63和73。因此，护罩80和90还可以控制每个滚动轴承60和70内部的径向间隙以及轴向间隙。
此外，调整滚动轴承60和70内部的间隙使得可以调整系统1内的滚动轴承60和70的圈61、62、71和72、装置30与部件50之间的轴向间隙。相反，在包括对于离合器装置与对于滚动轴承是共有的圈的现有系统中，不可能这样调整轴向间隙。
本发明并不局限于包括轮毂和轮辋的交流发电机滑轮。实际上，本发明可应用于包括第一元件10和第二元件20的任何类型的机械系统1，所述元件能够使一个相对于绕着中心轴线X1旋转的另一个移动，并且在它们之间安装有单向离合器装置30和至少一个滚动轴承60。离合器接合是通过装置30与由与第一元件10或与第二元件20作为一体旋转的构件形成的至少一个离合器轨道之间的协作来实现的。
作为未示出的替代，支撑凸轮32的保持架31可固定至元件10或20之一。在这种情况下，装置30所配备的凸轮32与仅一个单一离合器轨道协作。
根据未示出的另一替代形式的实施例，单向离合器装置30可配置成不同于包括凸轮的装置。
根据未示出的另一替代形式的实施例，压靠着压圈61、62、71或72的按压件80和90可具有适于本申请的任何形状和/或布置。例如，在O型结构的情况下，按压面81可被定位抵靠着内圈62。
根据未示出的另一替代形式的实施例，系统1没有部件50，这表示离合器轨道直接形成于轮辋10和轮毂20上。
在未示出的另一替代形式的实施例中，径向间断65或75可被限制在槽、凹部中或者在形成于地带22上的水平台阶上。
根据未示出的另一替代形式的实施例，所述径向间断的一部分在滚动轴承60和70以O型结构定位时可设置在外圈61和/或71上。
根据未示出的另一替代形式的实施例，间断65或75可相对于中心轴线X1的径向方向略微倾斜，例如以0°与45°之间的角度倾斜。换句话说，在这种情况下，间断65或75不是严格径向的，而是可被定性为大体上是径向的间断，其被设计成在平行于中心轴线X1的轴向方向上与轮辋10或轮毂20协作。
根据未示出的另一替代形式的实施例，滚动轴承60或70中的至少一个可包括形成用于装置30的轴承滚道的至少一个压圈61、62、71和/或72。根据特定示例，滚动轴承60或70之一的两个压圈中的每个可形成用于装置30的轴承滚道。
图3示出了滑轮101的第二实施例。
滑轮101的某些组成元件与上述第一实施例的滑轮1的组成元件是相同的，并且标有相同的标号。这些是元件10、20、50、60、70、89和99。
滑轮101的其它组成元件与滑轮101的组成元件是相对等的，并且标有增加了100的相同标号。这些是包括保持架131与凸轮132的装置130、以及包括按压面181和191及部分182、183、192和193的护罩180和190。
滑轮101还包括与部件50相对等的部件140。该部件140布置在滚动轴承60与70之间的壳体E1中，面对着部件50。部件140配置成类似定心于轴线X1上的环形圈，并且不同于滚动轴承60和70的圈62和72。部件140包括定心于轴线X1上的内部圆柱孔141和外圆柱表面152。在与滚动轴承60相同的一侧，部件140包括径向上延伸远离轴线X1的部分146。在与滚动轴承70相同的一侧，部件140包括配置成类似径向环形表面的边缘147。部件140可以通过压制而制成。
实际上，表面52和141形成分别远离和朝向轴线X1的装置130的离合器轨道。表面52和141是光滑的，并且优选地具有耐磨涂层。作为替代，表面52和141可以是带槽的或带齿的，以增加摩擦及在离合器轨道上的凸轮132的楔紧。有利地，滚动轴承60和70的压圈61、62、71和72不同于形成离合器轨道52与141的部件50和140。
与第一实施例的护罩80和90相比，护罩180和190具有略微不同的结构，但操作是类似的。示出的护罩180和190在它们的位置已被调整和固定之前远离滚动轴承60和70。外部部分182从径向内部部分183沿轴向延伸直至按压面181。外部部分192从径向内部部分193沿轴向延伸至按压面191。更具体地，由于它们的弯曲轮廓，表面181和191的边缘拐角将会压靠着圈61和71。此外，护罩180和190可通过与用于护罩80和90的那些相对等的构件被调整和固定就位。
无论什么实施例，机械系统1或101包括至少一个角接触滚动轴承60和/或70，该滚动轴承包括至少一个压圈61、62、71和/或72，该压圈包括将滚动轴承60或70连接至第一元件10或第二元件20的构件65和/或75。优选地，至少一个压圈61、62、71和/或72不同于形成单向离合器装置30或130的离合器轨道11、52或141之一的一个或多个部件10、50和/或140。
此外，各个实施例的技术特征的全部或一些可以相互结合。因此，所述机械系统可适于在成本、功能及性能方面。

Claims (10)

1.带有单向离合器的机械系统（1；101），其包括：
-第一元件（10）与第二元件（20），其能够使一个相对于绕着中心轴线（X1）旋转的另一个移动，并且沿所述中心轴线（X1）径向限定了环形壳体（E1），
-布置在所述环形壳体（E1）中的单向离合器装置（30；130），以及
-布置在所述环形壳体（E1）中的至少一个滚动轴承（60；70），
所述机械系统（1；101）的特征在于，滚动轴承（60；70）是角接触轴承并且包括至少一个压圈（62；72），所述至少一个压圈包括将所述滚动轴承（60；70）连接至所述第一元件（10）或第二元件（20）的构件（65；75）。
2.根据权利要求1所述的机械系统（1；101），其特征在于，连接所述压圈（62；72）的构件（65；75）包括大体上是径向的间断，所述间断被设计成在平行于所述中心轴线（X1）的轴向方向上与所述第一元件（10）或第二元件（20）协作。
3.根据权利要求1所述的机械系统（1；101），其特征在于，所述滚动轴承（60；70）包括不同于一个或多个部件（10、50；50、140）的至少一个压圈（61、62；71、72），所述一个或多个部件形成所述单向离合器装置（30；130）的离合器轨道（11、52；52、141）。
4.根据权利要求3所述的机械系统（1；101），其特征在于，其还包括至少一个第二滚动轴承（60；70），所述至少一个第二滚动轴承包括不同于形成所述离合器轨道（11、52；52、141）的一个或多个部件（10、50；50、140）的至少一个压圈（61、62；71、72）。
5.根据权利要求3所述的机械系统（1；101），其特征在于，所述滚动轴承（60；70）或所述机械系统（1；101）所配备的滚动轴承（60、70）中的至少一个包括两个压圈（61、62；71、72），所述两个压圈不同于形成所述离合器轨道（11、52；52、141）的一个或多个部件（10、50；50、140）。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的机械系统（1；101），其特征在于，所述单向离合器装置（30；130）包括至少一个部件（50；50、140），所述至少一个部件形成离合器轨道（52；52、141）且不同于所述第一元件（10）与第二元件（20）。
7.根据前述权利要求1至5中任一项所述的机械系统（1），其特征在于，所述第一元件（10）和/或第二元件（20）形成所述单向离合器装置（30；130）的离合器轨道（11）。
8.根据前述权利要求1至5中任一项所述的机械系统（1；101），其特征在于，其包括两个角接触滚动轴承（60、70），所述两个角接触滚动轴承沿着所述中心轴线（X1）布置在所述单向离合器装置（30；130）的每一侧上，并且所述两个角接触滚动轴承每个包括压圈（62；72），所述压圈包括将滚动轴承（60；70）连接至所述第一元件（10）或第二元件（20）的构件（65；75）。
9.根据前述权利要求1至5中任一项所述的机械系统（1；101），其特征在于，其还包括用于压靠着压圈（62；72）的按压部件（80；90；180；190），所述按压部件设计成控制配备有所述压圈（62；72）的滚动轴承（60；70）内部的间隙。
10.交流发电机，其特征在于，其包括根据前述权利要求1至5中任一项所述的配置为带有单向离合器的滑轮的机械系统（1；101）。
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