CN103541998A - 具有单向离合器的机械系统和包括该系统的发电机 - Google Patents

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R.赖斯科雷尔
L.费纳扬
T.赫德曼
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H.莫里
J-M.格甘
J-L.贾德奥
A.格佐尔特
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Abstract

本发明涉及一种具有单向离合器的机械系统(1)，例如用于机动车发电机的滑轮，包括：第一元件(10)和第二元件(20)，其能够相对于彼此关于中心轴线旋转地移动，并沿中心轴线的径向界定出环形壳体(E1)；布置在环形壳体(E1)中的单向离合器设备(30)；以及布置在环形壳体(E1)中的至少一个滚动轴承(60;70)。该机械系统(1)的特征在于，滚动轴承(60;70)包括与单向离合器设备(30)的组成元件(10,11,31,32,50,52)不同的至少一个压环(61,62;71;72)。本发明还涉及一种发电机，包括构造为具有单向离合器的滑轮的这样的机械系统(1)。

Description

具有单向离合器的机械系统和包括该系统的发电机
技术领域
本发明涉及一种具有单向离合器的机械系统，例如用于机动车发电机的滑轮。本发明还涉及一种包括这样的机械系统的发电机，该机械系统构造为具有单向离合器的滑轮。
背景技术
在已知方式中，传动带驱动发电机滑轮的外部轮缘，从而驱动内部轮毂。尤其由于发动机的非循环特性，该滑轮在其工作期间经受速度和扭矩的许多变化。存在许多方式来缓和施加到滑轮的速度及扭矩的这些变化，例如通过在轮毂和轮缘之间安装已知的单向离合器(OWC)设备(还被称为飞轮)。在一个旋转方向上，单向离合器设备将扭矩从轮毂传送至滑轮的轮缘，而在另一旋转方向上，滑轮操作为飞轮。
WO-A-2011 079 963和FR-A-2 726 059均描述了用于机动车发电机的滑轮类型的机械系统，包括均布置在轮毂和轮缘之间的两个滚动轴承和单向离合器设备。
在WO-A-2011 079 963中，滚动轴承是径向接触滚珠轴承，它们的环被机加工而成。离合器设备包括凸部(cams)和直接形成在轮毂和轮缘上的离合器轨道。
在FR-A-2 726 059中，滚动轴承是径向接触滚柱轴承或滚珠轴承。该设备包括可直接形成在轮毂和轮缘上的离合器轨道。作为替代例，离合器轨道可形成在离合器设备和滚动轴承中常见的压环(pressed ring)上。在该情况下，环的多功能性减少，因为这些环在材料、光洁度(finish)、功能性和性能方面尤其不能适于离合器设备或滚动轴承。此外，当离合器设备和滚动轴承相邻但分开时，系统内部的轴向和径向间隙更加难以控制。
发明内容
本发明之目的是提供一种改进的机械系统。
为此，本发明的一个主题是具有单向离合器的机械系统，例如用于机动车发电机的滑轮，包括：第一元件和第二元件，能够相对彼此关于中心轴线旋转地移动，并沿中心轴线的径向界定出环形壳体；布置在环形壳体中的单向离合器设备；以及布置在环形壳体中的至少一个滚动轴承。该机械系统的特征在于，滚动轴承包括与单向离合器设备的组成元件不同的至少一个压环。
因此，本发明使得可改进机械系统的操作和耐久性，因为其组成元件中的每个均可以特别适于匹配其功能。特别地，至少一个压环与形成单向离合器设备的离合器轨道的一个或多个构件间隔开，其可具有施加到它们的特定光洁度，例如，它们可以被机加工或被表面涂覆。此外，与机加工环相比，所述压环具有低制造成本。此外，本发明改进了对系统内轴向间隙和轴向载荷的控制。
根据本发明的其它有利特征，单独或组合地考虑：
-压环与形成单向离合器设备的离合器轨道的一个或多个构件不同。
-单向离合器设备包括形成离合器轨道的、并与第一元件和第二元件不同的至少一个构件。
-第一元件和/或第二元件形成用于单向离合器设备的离合器轨道。
-机械系统还包括至少一个第二滚动轴承，该第二滚动轴承包括与单向离合器设备的组成元件不同的至少一个压环。
-机械系统配备的滚动轴承或滚动轴承中的至少一个是角接触轴承。
-机械系统配备的滚动轴承是角接触轴承，并沿中心轴线使一个布置在单向离合器设备的每一侧，尤其为O或X形结构。
-机械系统配备的滚动轴承或滚动轴承中的至少一个包括与单向离合器的组成元件不同的两个压环。
-滚动轴承配备的压环中的所述或至少一个包括大体沿径向的间断部(discontinuity)，形成了将该滚动轴承附接到第一元件或第二元件的装置。
-机械系统还包括用于压靠在压环上的压构件，压构件设计成控制配备有该压环的滚动轴承的内部间隙。
本发明的另一主题是发电机，包括构造成具有单向离合器的滑轮的这样的机械系统。
附图说明
在阅读以下仅作为非限制性示例给出并参考附图做出的说明的基础上，将更好地理解本发明，其中：
-图1是根据本发明的发电机滑轮类型的机械系统的轴向截面视图，包括均布置在轮缘和轮毂之间的滚动轴承和单向离合器设备；
-图2是图1的细节Ⅱ的较大比例视图；
-图3是根据本发明第二实施例的滑轮的与图2类似的视图；以及
-图4是根据本发明第三实施例的滑轮的与图2和3类似的视图。
具体实施方式
图1和2示出根据本发明的滑轮1。该滑轮1设计成安装到机动车发电机，为简化起见，未示出机动车发电机。
滑轮1对中于中心轴线X1，并包括外部轮缘10、内部轮毂20、单向离合器设备30、构件50、两个滚动轴承60和70以及两个侧向护罩(shroud)80和90。轮缘10和轮毂20关于轴线X1界定出具有环形轮廓的壳体E1。元件30、50、60、70、80和90布置在该壳体E1中。
轮缘10和轮毂20能够相对彼此关于中心轴线X1旋转地移动。轮缘10包括部分地构造成接收传动带的外部沟槽12，而轮毂20包括构造成接收发电机轴的内部孔21，为简化起见，未示出所述带和所述轴。轮缘10还包括内部柱形孔11，而轮毂20包括外部地带(land)22，轮缘10与轮毂20一起界定出壳体E1。地带22包括平行于轴线X1延伸的中央柱形表面24以及两个侧向柱形表面26和27，表面26和27具有比表面24的直径稍微更小的直径。表面26和27分别通过肩部28和29连接到该表面24，所述肩部沿轴线X1的径向延伸。
布置在壳体E1中的设备30允许轮缘10相对于轮毂20接合，轮毂20能够关于中心轴线X1沿第一旋转方向R1旋转，相反地，设备30允许轮缘10沿第二旋转方向R2脱离轮毂20，第二旋转方向R2与第一旋转方向相反。在图1和2的示例中，设备30包括围绕轴线X1的保持架(cage)31和由保持架31保持的凸部32。凸部32关于轴线X1分布，并活动连接成使它们能够各关于与轴线X1平行的轴线相对于保持架31旋转。为简化起见，图1仅示出一个定位在轴线X1上方的凸部32。离合器经由凸部32和离合器轨道之间的互相作用而接合，其与第一元件10或第二元件20作为一体旋转。在本发明的情况下，离合器轨道是形成离合器设备30的一体部分的元件的一部分。
文献WO-A-2011 079 963描述了单向离合器设备30的另一示例。
如图1和2所示，构件50构造成类似对中于轴线X1的环状环(annularring)。该构件50布置在壳体E1中的滚动轴承60和70之间，或者换言之，构件50与滚动轴承60和70不同。构件50包括内部柱形孔51以及对中于轴线X1的外部柱形表面52、53和54。在与滚动轴承60相同的一侧，构件50包括构造为径向环形表面并连接表面51和53的边缘56。在与滚动轴承70相同的一侧，构件50包括从表面51和54沿径向延伸远离轴线X1的部分57。构件50可以被压制而成，尤其通过压制片状金属而制成。具有不同直径的表面52、53和/或54可以被机加工而成。
滚动轴承60和70在壳体E1中定位在设备30旁边，沿中心轴线X1位于该设备30的每一侧。滚动轴承60具有外环61和内环62，由保持架64保持的滚珠类型的滚动元件63置于外环61和内环62之间。滚动轴承70包括外环71和内环72，由保持架74保持的滚珠类型的滚动元件73置于外环71和内环72之间。在图1和2的示例中，滚动轴承60和70是以X构造安装的角接触滚动轴承。作为替代例，滚动轴承60和70可以以O形结构布置。在本发明的情况下，环61、62、71和72被压制而成，尤其通过压制片状金属而制成。
而且，分别地，内环62和72均分别包括径向间断部65和75，形成将滚动轴承60或70附接至轮毂20的装置。间断部65压靠在肩部28上，而间断部75压靠在肩部29上。间断部65和75与肩部28和29之间的协作允许滚动轴承60和70沿轴线X1精确地定位。此外，该相互作用将滚动轴承60和70沿轴向保持到位，如下文结合护罩80和90详述。换言之，每个径向间断部65或75形成构建到环62或72中的轴向端止动件。因此，间断部65和75允许控制滚动轴承60和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形成设备30的离合器轨道，这些分别面向轴线X1和背向轴线X1。表面52是平滑的，并优选地具有耐磨涂层或适于本应用的一些其它表面处理。作为替代例，表面52可以成槽状或齿状，以增加摩擦并增加凸部32相对于离合器轨道的楔牢(wedging)。类似地，表面11在期望与凸部32接触的区域中可具有耐磨涂层。
在本发明的范围内，滚动轴承60和70的压环61、62、71和72与形成离合器轨道11和52的构件10和50不同。轨道11直接形成在轮缘10上，而轨道52通过与轮毂20不同的构件50形成。每个元件10、50、61、62、71和72可由此具有均适于其功能的形状、材料和布置，其中一些在轴承环和轴承滚道形成为一体和相同单个部件的现存系统中并非如此。
优选地，构件50仅与轴承60或70的一个环接触。在该特定情况下，边缘56不与滚动轴承60的环62接触，而部分57与滚动轴承70的环72接触。作为替代例，构件50不与环62或72接触。因此，构件50不会妨碍滚动轴承60和70的轴向间隙的设定，如下文详述。
与滚动轴承60和70相关联的侧向护罩80和90分别提供对这些滚动轴承60和70内和系统1内的轴向间隙的控制。为此，护罩80包括用于压靠在滚动轴承60上的受压表面81，而护罩90包括用于压靠在滚动轴承70上的受压表面91。当护罩80和90压靠在这些滚动轴承60和70上时，间断部65和75形成在轴向方向上保持滚动轴承60和70的装置。
护罩80布置在滚动轴承60上，位于壳体E1的外部，位于滚动轴承60的与设备30相对的另一侧。护罩80包括其上形成有表面81的U形外部部分82和连接到部分82并沿轴线X1的径向延伸的内部部分83。部分82安装在轮缘10的表面11上。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的位置可以被调整，以使由表面81施加到外环61的载荷可以被调整，使得可控制滚动轴承60内部的轴向间隙。同时，间断部65形成在平行于轴线X1的轴向方向上保持内环62的装置。
举例来说，护罩80的位置可以通过旋拧进轮缘10中而被调整，更确切地说，通过相对于表面11旋拧部分82，但是为了简化起见，图中未示出互补的螺纹和攻丝。在另一示例中，护罩80可被推入配合进轮缘10中，并通过轴向压力移动。一旦就位，护罩80便通过夹紧、卷曲、粘合或焊接来固定到轮缘10和/或环61。作为替代例，可通过任何适于本应用的装置而将护罩80调整和/或固定到位。
类似地，护罩90布置在滚动轴承70上，位于壳体E1的外部，并位于滚动轴承70的与设备30相对的另一侧。护罩90包括其上形成有表面91的U形外部部分92和连接到部分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的位置是可调整的，以使由表面91施加到外环71的载荷可以被调整，使得可控制滚动轴承70内部的轴向间隙。同时，间断部75形成在平行于轴线X1的轴向方向上保持内环72的装置。用于调整和固定护罩90的位置的装置可与护罩80的相当。
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中每个内部的轴向间隙关联。压环61和71是弯曲的，它们的凹侧分别形成用于滚珠63和73的滚道。受压表面81和91相对于径向部分83和93以及环61和71的凸形外部表面面向滚珠63和73而倾斜。因此，护罩80和90还可控制每个滚动轴承60和70内部的径向间隙以及轴向间隙。
而且，调整滚动轴承60和70内部的间隙使得可调整系统1内位于滚动轴承60和70的环61、62、71和72之间、设备30和构件50之间的轴向间隙。相反地，在包括离合器设备和滚动轴承中所常见的环的现存系统中，对轴向间隙的这样的调整是不可能的。
本发明不限于包括轮毂和轮缘的发电机滑轮。实际上，本发明可应用于任何类型的机械系统1，该机械系统包括能够相对彼此关于中心轴线X1旋转地移动的第一元件10和第二元件20，单向离合器设备30和至少一个滚动轴承60安装在第一元件10和第二元件20之间。通过设备30和由一构件形成的至少一个离合器轨道之间的协作来实现离合器接合，所述构件与第一元件10或与第二元件20作为一体旋转。
作为未示出的替代例，支撑凸部32的保持架31可固定到元件10或20之一。在该情况下，设备30所配备的凸部32仅与单个离合器轨道协作。
根据未示出实施例的另一替代形式，单向离合器设备30可构造成与涉及凸部的设备不同。
根据未示出实施例的另一替代形式，压靠在压环61、62、71或72上的压构件80和90可具有适于本应用的任何形状和/或布置。例如，在O型结构的情况下，受压表面81可定位在内环62上。
根据未示出实施例的另一替代形式，系统1不具有构件50，这意味着离合器轨道直接形成在轮缘10和轮毂20上。
根据未示出实施例的另一替代形式，径向间断部65或75可被限制在形成于地带22上的沟槽、凹槽或水平台阶(level step)中。
根据未示出实施例的另一替代形式，当滚动轴承60和70定位成O型结构时，径向间断部的一部分可设置在外环61和/或71上。
根据未示出实施例的另一替代形式，间断部65或75可相对于中心轴线X1的径向方向稍微倾斜例如0°和45°之间的角度。换言之，在该情况下，间断部65或75不是严格沿径向的，而可被认为是大体沿径向的间断部，设计成沿平行于中心轴线X1的轴向方向与轮缘10或轮毂20协作。
图3示出滑轮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的组成元件相同，并由相同标号表示。它们是元件10、20、50、60、70、89和99。
滑轮101的其它组成元件可与滑轮101的组成元件相当，并由相同标号加100来表示。它们是包括保持架131和凸部132的设备130以及包括受压表面181和191及部分182、183、192和193的护罩180和190。
滑轮101还包括可与构件50相当的构件140。构件140布置在壳体E1中，位于滚动轴承60和70之间，面向构件50。构件140构造成类似对中于中心轴线X1的环状环，并与滚动轴承60和70的环62和72不同。构件140包括对中于中心轴线X1的内部柱形孔141和外部柱形表面152。在与滚动轴承60相同的一侧，构件140包括沿径向延伸远离轴线X1的部分146。在与滚动轴承70相同的一侧，构件140包括构造成类似径向环形表面的边缘147。构件140可以通过压制制成。
实际上，表面52和141形成设备130的分别背向轴线X1和面向轴线X1的离合器轨道。表面52和141是平滑的，并优选地具有耐磨涂层。作为替代例，表面52和141可以是槽状或齿状的，以增加摩擦和凸部132在离合器轨道上的压紧(jamming)。根据本发明，滚动轴承60和70的压环61、62、71和72与形成离合器轨道52和141的构件50和140不同。
与第一实施例的护罩80和90相比，护罩180和190具有稍微不同的结构，但是具有类似的操作。护罩180和190显示为在它们的位置被调整和固定之前，远离滚动轴承60和70。外部部分182从径向内部部分183沿轴向延伸直到受压表面181。外部部分192从径向内部部分193沿轴向延伸到受压表面191。更确切地说，表面181和191的边缘角落会因它们的弯曲轮廓而压靠在环61和71上。而且，可通过与用于护罩80和90的那些装置相当的装置将护罩180和190调整和固定到位。
图4示出滑轮201的第三实施例。
滑轮201的某些组成元件与上述第一实施例的滑轮1的组成元件相同，并由相同标号表示。它们是元件10、20、50、60、70、89和99。
滑轮201的其它组成元件与上述第一实施例的滑轮1的组成元件相同，并由相同标号加200来表示。它们是配备有外部地带222的轮毂220、包括保持架231和凸部232的设备230、包括外环261、内环262、滚珠263和保持架264的滚动轴承260、包括外环271、内环272、滚珠273和保持架274的滚动轴承270以及密封件289和288。
与先前实施例的主要区别在于如下事实：滚动轴承260的环261和262形成离合器轨道；没有构件50和140；以及存在填密片(packing piece)290。而且，密封件289由固定到环261的支撑件288支承，而密封件299由固定到环271的支撑件298支承。与地带22相比，地带222是不具有平直水平(flat level)的柱形外部表面。滚动轴承260和270的环261、262、271和272通过压制而制成。滚动轴承260和270是O型结构的角接触滚动轴承。
外环261包括既形成用于设备230的离合器轨道又形成用于滚珠263的滚道的内表面261a。环261包括部分261b，该部分沿轴线X1的方向变形，或者换言之，该部分偏离轮缘10的表面11。环261还包括两个分别朝向壳体E1外部和滚动轴承270取向的边缘261c和261d。部分261b比环261的边缘261d更靠近边缘261c。内环262包括既形成用于设备230的离合器轨道又形成用于滚珠263的滚道的内表面262a。环262还包括两个分别朝向壳体E1外部和滚动轴承270取向的边缘262c和262d。边缘262c变形远离轴线X1，或者换言之，远离轮毂220的地带222。部分261b和边缘262c允许表面261a和262b具有弯曲轮廓，使滚动轴承260成为角接触轴承。
环272包括两个分别朝向滚动轴承260和壳体E1外部取向的边缘272c和272d。边缘272d变形远离轴线X1，或者换言之，偏离轮毂220的地带222。环271和272具有弯曲滚道，使得滚动轴承260成为角接触轴承。边缘272c朝向环262的边缘262d沿轴向延伸超出环271。优选地，如图4所示，边缘262d和272c不接触。
填密片290包括抵接边缘272d的受压表面291。填密片290的一部分能够容纳在地带222和环272之间。填密片290形成压靠在环271上、并设计成控制滚动轴承270内部的轴向和/或径向间隙的构件。填密片290的位置可通过与上述用于护罩80和90的那些装置相当的装置来调整和固定。
实际上，表面261a和262a形成用于设备230的分别面向和背向轴线X1的离合器轨道。根据本发明，滚动轴承270的压环271和272与配备有离合器轨道261a和262a的环261和262不同。
在未示出实施例的替换形式中，第一离合器轨道由环261或262之一形成，而另一离合器轨道形成在轮缘10、轮毂20或定位在滚动轴承260和270之间的构件上。
无论哪个实施例，机械系统1、101或201都包括至少一个滚动轴承60、70和/或270，该滚动轴承包含与单向离合器设备30、130或230的组成元件10、11、31、32、50、52、131、132、140、141、231、232、261、261a、262、262a不同的至少一个压环61、62、71、72、271和/或272。
而且，各实施例的技术特征的全部或一些可以彼此组合。因此，机械系统可在成本、功能性和性能方面相适应。

Claims (11)

1.一种具有单向离合器的机械系统(1;101;201)，包括：
-第一元件(10)和第二元件(20;220)，能够相对于彼此关于中心轴线(X1)旋转地移动，并沿所述中心轴线(X1)的径向界定出环形壳体(E1)，
-布置在所述环形壳体(E1)中的单向离合器设备(30;130;230)，以及
-布置在所述环形壳体(E1)中的至少一个滚动轴承(60;70;270)，
所述机械系统(1;101;201)的特征在于，所述滚动轴承(60;70;270)包括与所述单向离合器设备(30;130;230)的组成元件(10,11,31,32,50,52;50,52,131,132,140,141;231,232,261,261a,262,262a)不同的至少一个压环(61,62;71,72;271,272)。
2.如权利要求1所述的机械系统(1;101;201)，其特征在于，所述压环(61,62;71,72;271,272)与形成所述单向离合器设备(30;130;230)的离合器轨道(11,52;52,141;261a,262a)的一个或多个构件(10,50;50,140;261,262)不同。
3.如权利要求2所述的机械系统(1;101;201)，其特征在于，所述单向离合器设备(30;130)包括至少一个构件(50;50,140;261,262)，所述至少一个构件(50;50,140;261,262)形成离合器轨道(52;52,141;261a,262a)，并与所述第一元件(10)和所述第二元件(20;220)不同。
4.如权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于，所述第一元件(10)和/或所述第二元件(20)形成用于所述单向离合器设备(30;130)的离合器轨道(11)。
5.如权利要求1所述的机械系统(1;101)，其特征在于，所述机械系统还包括至少一个第二滚动轴承(60;70)，所述至少一个滚动轴承(60;70)包括与所述单向离合器设备(30;130)的组成元件(10,11,31,32,50,52;50,52,131,132,140,141)不同的至少一个压环(61,62;71,72)。
6.如前述权利要求1至5任一项所述的机械系统(1;101;201)，其特征在于，所述机械系统(1;101;201)配备的滚动轴承(60;70;270)或滚动轴承(60,70;260,270)中的至少一个是角接触轴承。
7.如前述权利要求1至5任一项所述的机械系统(1;101;201)，其特征在于，所述机械系统(1;101,201)配备的滚动轴承(60,70;260,270)是角接触轴承，并沿所述中心轴线(X1)使一个布置在所述单向离合器设备(30;130;230)的每一侧。
8.如前述权利要求1至5任一项所述的机械系统(1;101;201)，其特征在于，所述机械系统(1;101;201)配备的滚动轴承(60;70;270)或滚动轴承(60,70;260,270)中的至少一个包括与所述单向离合器设备(30;130;230)的组成元件(10,22,31,32,50,52;50,52,131,132,140,141;231,232,261,261a,262,262a)不同的两个压环(61,62;71,72;271,272)。
9.如前述权利要求1至5任一项所述的机械系统(1;101;201)，其特征在于，所述滚动轴承(60;70)配备的所述或至少一个压环(61,62;71,72)包括大体沿径向的间断部(65;75)，形成了将所述滚动轴承(60;70)附接至所述第一元件(10)或所述第二元件(20)的装置。
10.如前述权利要求1至5任一项所述的机械系统(1;101;201)，其特征在于，所述机械系统还包括用于压靠在所述压环(62;72;272)上的压构件(80;90;180;190;290)，所述压构件(80;90;180;190;290)设计成控制配备有所述压环(62;72;272)的滚动轴承(60;70;270)内部的间隙。
11.一种发电机，其特征在于，其包括如前述权利要求1至5任一项所述的机械系统(1;101;201)，所述机械系统(1;101;201)构造为具有单向离合器的滑轮。
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