CN104074951B - 一种单向离合器皮带轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单向离合器皮带轮，包括芯轴、皮带轮外壳和单向离合器，单向离合器包括承载外圈、承载弹簧和单向止推环；承载外圈采用过盈配合方式与皮带轮外壳固定连接；承载弹簧置于承载外圈内，底端悬置，顶端固定在单向止推环上；单向止推环与芯轴固定连接，并通过卡簧轴向定位。本发明利用承载弹簧的可变形的特点，通过承载外圈对承载弹簧不同的相对运动方向，驱使承载弹簧处于收缩或胀开状态，从而使承载外圈与承载弹簧解锁或锁定，实现芯轴与皮带轮外壳的离合。由于承载外圈对承载弹簧的相对运动所形成的是柔性摩擦，而非传统结构的硬摩擦，因此能够做到极低噪音，甚至无噪音，大大延长了离合器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种单向离合器皮带轮。
背景技术
发动机发电机单向离合器皮带轮可以避免逆向旋转时产生的逆电流以防止伤害车内的电子器件，提升发电机系统的寿命、降低一氧化碳排放。目前市场上的发动发电机单向器，其皮带轮大多采用滚动轴承传动。滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速运转时寿命低，声音较响。且滚动轴承对于轴承的要求较高，一般轴承装入工作位置后，往往由于制造造成安装和定位的不良，因此常因轴产生疲劳度和热膨胀等原因，例行轴承承受过大的载荷，引起早期的损坏。所以该轴承有很多缺点，滚动轴承的传动方式使得径向摆动大，从而导致摩擦较大，进一步引起运动时噪声大，且由于摩擦较高导致皮带轮的使用寿命减短、故障率高，因此滚动轴承的传动方式难于推广。
为解决上述问题，如中国专利ZL 200920144929.6公开的一种单向器皮带轮。参照图1，所述的单向器皮带轮包括皮带轮轴1’，所述的皮带轮轴1’上设有轴套2’，轴套2’上设有皮带轮外圈3’；所述轴套2’与皮带轮外圈3’之间设有滚柱单向离合器4’，滚柱单向离合器的两端分别设有含油轴承5’，其中一含油轴承5’的一端设有密封圈6’，另一含油轴承5’的一端设有的轴向的平面滑动轴承7’，平面滑动轴承7’的一侧设有轴向止推片8’；所述轴向止推片8’与皮带轮外圈3’之间设有防尘罩9’。上述结构的单向器皮带轮，一方面在径向和轴向都采用滑动轴承支撑，减少了摩擦，降低了噪声，使产生寿命得以提高；另一方面采用双向密封，使灰尘难以进入，从而降低了故障率。
然而，上述结构的单向器皮带轮，虽然在一定程度上解决了滚动轴承单向器皮带轮的缺点，但由于齿轮式止推片8’与皮带轮轴1’的硬性摩擦，增加了轴的疲劳度和热膨胀因素，使得轴承承受过大的载荷和单向离合器过早磨损致使皮带轮的使用寿命减短，故障率高，因此尚未从根本上解决这一问题。
发明内容
本发明要解决的是现有单向离合器皮带轮存在的硬摩擦、故障率高、噪音大的问题，旨在提供一种新型的单向离合器皮带轮。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种单向离合器皮带轮，包括芯轴和皮带轮外壳，在所述的芯轴和皮带轮外壳之间依次设有底部承载轴承、单向离合器、卡簧和顶部承载轴承，其特征在于所述的单向离合器包括承载外圈、承载弹簧和单向止推环；所述的承载外圈采用过盈配合方式与所述的皮带轮外壳固定连接；所述的承载弹簧置于所述的承载外圈内，底端悬置，顶端固定在所述单向止推环上，并且所述的承载弹簧自下而上的绕制方向与所述皮带轮外壳的转动方向相同；所述的单向止推环与所述的芯轴固定连接，并通过所述的卡簧轴向定位；所述的单向止推环与芯轴的周向配合面之间还设有一个抗变环。
当皮带轮外壳转速超过皮带轮芯轴转速时，假设此时皮带轮外壳为顺时针旋转，则皮带轮外壳相对于芯轴也作顺时针旋转。因承载外圈与皮带轮外壳通过盈配合固定连接，因此承载外圈与皮带轮外壳同步转动；单向止推环固定在芯轴上，因而与芯轴同步转动；承载弹簧的顶端固定在单向止推环上，又因为承载弹簧的绕制方向与所述皮带轮外壳的转动方向相同，因此承载外圈在转动过程中顶推承载弹簧的悬置端并使承载弹簧胀开。此时，承载外圈、承载弹簧、单向止推环和芯轴被锁住，芯轴与皮带轮外壳实现同向运动。
反之，当皮带轮外壳转速小于皮带轮芯轴转速时，或者所述带轮外壳反向转动时，则皮带轮外壳相对于芯轴也作逆时针旋转。承载外圈顺着承载弹簧悬置端的走向旋转，从而对该悬置端产生拉力而使承载弹簧收缩变形。此时，承载弹簧保持相对静止，与承载外圈解锁，芯轴与皮带轮外壳实现分离。
本发明利用承载弹簧的可变形的特点，通过承载外圈对承载弹簧不同的相对运动方向，驱使承载弹簧处于收缩或胀开状态，从而使承载外圈与承载弹簧解锁或锁定，实现芯轴与皮带轮外壳的离合。由于承载外圈对承载弹簧的相对运动所形成的是柔性摩擦，而非传统结构的硬摩擦，因此能够做到极低噪音，甚至无噪音，大大延长了离合器的使用寿命。
所述的承载弹簧与单向止推环可以采用不可拆卸方式连接，如焊接。然而这种连接方式不利于零件的维修和更换。并且，由于承载外圈和承载弹簧的配合非常精确，对焊接技术的要求非常高。
所述的承载弹簧与单向止推环也可以采用可拆卸方式连接，如插接方式。一个优化的实施方式，所述承载弹簧的顶端轴向外伸，并与所述单向止推环上开设的轴向插孔配合实现固定连接。这种连接方式简单易操作，但是连接处的受力面积较小。
作为本发明的改进，另一个优化的实施方式，所述承载弹簧的顶端形成以弹簧自身的坡度逐渐向轴心收拢的弯折段，该弯折段与所述单向止推环上开设的坡度插槽配合实现固定连接。这种连接方式同样简单易操作，然而连接处的受力面积较大，一方面能保护承载弹簧不会因局部受力过大而损坏，另一方面，能够更好地起到柔性传动的效果。更为重要的，承载弹簧与单向止推环之间的坡度的配合，承载弹簧的支撑强度可以达到最大化而不容易变形，承载弹簧头部更不会因为变形而造成承载弹簧轴向延长致使产生机械性过盈摩擦产生噪音甚至单向机构损毁。
所述顶端的弯折段可以是弧形段，也可以是直线段。后者结构时更有利于连接的牢固和稳定，不容易滑出。所述顶端的弯折段可以是单段或多段，优选为3段。
作为本发明的进一步改进，所述的底部承载轴承和顶部承载轴承为滚柱轴承，有利于提高芯轴运转时的稳定性。所述的底部承载轴承为轴向轴承。所述的顶部承载轴承为径向轴承，主要用于支撑芯轴重量及由于芯轴质量不平衡引起的离心力，并确定芯轴的径向位置，使其中心与皮带轮外壳中心保持一致。
作为本发明的再进一步改进，所述的单向止推环与芯轴的周向配合面之间还设有一个抗变环。在离合器承载巨大的负载时，承载弹簧端部会受到强大的径向及轴向的压力，我们在轴向的位置固定了它的端部使其无法窜动，但在径向留有空间时，它就会向有空间的位置产生变形直至承载弹簧损毁。所述的抗变环能有效地防止单向止推环与芯轴之间的径向空隙产生，保护承载弹簧不变形。
作为本发明的再进一步改进，所述的底部承载轴承和承载外圈之间还设有垫片。
所述单向止推环和芯轴的连接可以采用过盈配合方式固定，然而这种连接方式很难拆卸。一种优选的连接方式：所述的芯轴外圆周上开设有一对定位平面，所述的单向止推环内圆周上开设有一对定位平台，通过所述的定位平面和定位平台的配合实现所述单向止推环和芯轴的周向定位。
本发明还要提供另一种结构的单向离合器皮带轮，包括芯轴和皮带轮外壳，在所述的芯轴和皮带轮外壳之间依次设有底部承载轴承、单向离合器、卡簧和顶部承载轴承，其特征在于所述的单向离合器包括承载外圈、承载弹簧和单向止推环；所述的承载外圈采用过盈配合方式与所述的皮带轮外壳固定连接；所述的承载弹簧置于所述的承载外圈内，底端悬置，顶端固定在所述单向止推环上，并且所述的承载弹簧自下而上的绕制方向与所述皮带轮外壳的转动方向相同；所述的单向止推环与所述的芯轴固定连接，并通过所述的卡簧轴向定位；所述承载弹簧的顶端轴向外伸，并与所述单向止推环上开设的轴向插孔配合实现固定连接。
本发明还要提供再一种结构的单向离合器皮带轮，包括芯轴和皮带轮外壳，在所述的芯轴和皮带轮外壳之间依次设有底部承载轴承、单向离合器、卡簧和顶部承载轴承，其特征在于所述的单向离合器包括承载外圈、承载弹簧和单向止推环；所述的承载外圈采用过盈配合方式与所述的皮带轮外壳固定连接；所述的承载弹簧置于所述的承载外圈内，底端悬置，顶端固定在所述单向止推环上，并且所述的承载弹簧自下而上的绕制方向与所述皮带轮外壳的转动方向相同；所述的单向止推环与所述的芯轴固定连接，并通过所述的卡簧轴向定位；所述承载弹簧的顶端形成以弹簧自身的坡度逐渐向轴心收拢的弯折段，并与所述单向止推环上开设的坡度插槽配合实现固定连接。
附图说明
图1是现有单向器皮带轮的结构示意图。
图2是本发明单向离合器皮带轮的结构示意图。
图3是发明单向离合器皮带轮的爆炸图。
图4是本发明芯轴的结构示意图。
图5是图4的右视图。
图6是本发明单向止推环的第一种实施方式的结构示意图。
图7是图6的俯视图。
图8是发明单向止推环的第一种实施方式的立体图。
图9是本发明单向止推环的第二种实施方式的结构示意图。
图10是图9的俯视图。
图11是发明单向止推环的第二种实施方式的立体图。
图12是本发明承载弹簧第一种实施方式的结构示意图。
图13是本发明承载弹簧第二种实施方式的结构示意图。
图14是底部承载轴承的结构示意图。
图15是图14中A-A向的剖视图。
图16是底部承载轴承的滚柱。
图17是底部承载轴承的内外圈。
图18是顶部承载轴承的结构示意图。
图19是图18中B-B向的剖视图。
图20是顶部承载轴承的滚柱。
图21是顶部承载轴承的内外圈。
图22是本发明单向止推环与芯轴的另一种连接方式的结构示意图。
图23是图22的俯视图。
图24是图22实施方式的爆炸图。
具体实施方式
图1所示为现有单向器皮带轮的结构，其缺陷前面已经描述过了，在此不再赘述。
参照图2和图3，本发明的一种单向离合器皮带轮，包括芯轴1和皮带轮外壳9，在所述的芯轴1和皮带轮外壳9之间依次设有底部承载轴承2、单向离合器、卡簧7和顶部承载轴承8，所述的单向离合器包括承载外圈4、承载弹簧5和单向止推环6；所述的承载外圈4采用过盈配合方式与所述的皮带轮外壳9固定连接；所述的承载弹簧5置于所述的承载外圈4内，底端501悬置，顶端502固定在所述单向止推环6上，并且所述的承载弹簧5自下而上的绕制方向与所述皮带轮外壳9的转动方向相同；所述的单向止推环6与所述的芯轴1固定连接，并通过所述的卡簧7轴向定位。所述的底部承载轴承2和承载外圈4之间还设有垫片3。
需要说明的是，上面提到的顶部、底部、顶端和底端的相对位置描述，是基于图2所进行的。然而视图的方向可以根据绘图方式的改变而调整，包括本发明单向离合器皮带轮在实际使用过程中也可以改变方向，因此，相应的相对位置描述也可能变成左端或右端等。但是尽管如此，各部件之间的连接关系和相对位置关系是相同的。
参照图4和图5，芯轴1包括基座101、底部承载轴承装配段102、承载外圈装配段103、单向止推环装配段105、卡簧装配段106和顶部承载轴承装配段104。在单向止推环装配段105上开设有一对定位平台107，用于对单向止推环6进行周向定位。
参照图6-图8，所述单向止推环6的第一种实施方式。在单向止推环6内圆周上开设有一对定位平台603，与芯轴1上的一对定位平台107配合，实现周向定位。在单向止推环6上还开设有一个插孔601，用于固定承载弹簧5的顶端502。
参照图9-图11，所述单向止推环6的第二种实施方式。在单向止推环6内圆周上开设有一对定位平台603，与芯轴1上的一对定位平台107配合，实现周向定位。在单向止推环6上还开设有一个坡度插槽602，用于固定承载弹簧5的顶端502。所述坡度插槽602的形状与承载弹簧5的顶端502的折弯段形状相匹配。
参照图12，承载弹簧5的第一种实施方式。所述承载弹簧5的顶端502轴向外伸，并与所述单向止推环6上开设的轴向插孔601配合实现固定连接(参见图6-图8单向止推环6的第一种实施方式)。
参照图13，承载弹簧5的第二种实施方式。所述承载弹簧5的顶端502形成以弹簧自身的坡度逐渐向轴心收拢的弯折段，并与所述单向止推环6上开设的坡度插槽602配合实现固定连接(参见图9-图11单向止推环6的第二种实施方式)。。所述顶端502的弯折段由三段直线构成。
所述的底部承载轴承2和顶部承载轴承8均为滚柱轴承。
参照图14-图17，所述的底部承载轴承2为轴向轴承。
参照图18-图21，所述的顶部承载轴承8为径向轴承。
参照图22-24，本发明的又一种实施方式，在所述的单向止推环6与芯轴1的周向配合面之间还设有一个抗变环10。所述的抗变环10能够防止单向止推环6与芯轴1产生径向空隙，从而保护承载弹簧5不会因径向窜动而产生变形甚至损毁。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种单向离合器皮带轮，包括芯轴(1)和皮带轮外壳(9)，在所述的芯轴(1)和皮带轮外壳(9)之间依次设有底部承载轴承(2)、单向离合器、卡簧(7)和顶部承载轴承(8)，其特征在于所述的单向离合器包括承载外圈(4)、承载弹簧(5)和单向止推环(6)；所述的承载外圈(4)采用过盈配合方式与所述的皮带轮外壳(9)固定连接；所述的承载弹簧(5)置于所述的承载外圈(4)内，底端(501)悬置，顶端(502)固定在所述单向止推环(6)上，并且所述的承载弹簧(5)自下而上的绕制方向与所述皮带轮外壳(9)的转动方向相同；所述的单向止推环(6)与所述的芯轴(1)固定连接，并通过所述的卡簧(7)轴向定位；所述的单向止推环(6)与芯轴(1)的周向配合面之间还设有一个抗变环(10)。
2.如权利要求1所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述承载弹簧(5)的顶端(502)轴向外伸，并与所述单向止推环(6)上开设的轴向插孔(601)配合实现固定连接。
3.如权利要求1所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述承载弹簧(5)的顶端(502)形成以弹簧自身的坡度逐渐向轴心收拢的弯折段，并与所述单向止推环(6)上开设的坡度插槽(602)配合实现固定连接。
4.如权利要求3所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述顶端(502)的弯折段为直线段。
5.如权利要求4所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述顶端(502)的弯折段为3段。
6.如权利要求1所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述的底部承载轴承(2)和顶部承载轴承(8)为滚柱轴承。
7.如权利要求6所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述的底部承载轴承(2)为轴向轴承；所述的顶部承载轴承(8)为径向轴承。
8.如权利要求1所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述的底部承载轴承(2)和承载外圈(4)之间还设有垫片(3)。
9.如权利要求1-8任何一项所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述的芯轴(1)外圆周上开设有一对定位平面(105)，所述的单向止推环(6)内圆周上开设有一对定位平台(603)，通过所述的定位平面(105)和定位平台(603)的配合实现所述单向止推环(6)和芯轴(1)的周向定位。
10.一种单向离合器皮带轮，包括芯轴(1)和皮带轮外壳(9)，在所述的芯轴(1)和皮带轮外壳(9)之间依次设有底部承载轴承(2)、单向离合器、卡簧(7)和顶部承载轴承(8)，其特征在于所述的单向离合器包括承载外圈(4)、承载弹簧(5)和单向止推环(6)；所述的承载外圈(4)采用过盈配合方式与所述的皮带轮外壳(9)固定连接；所述的承载弹簧(5)置于所述的承载外圈(4)内，底端(501)悬置，顶端(502)固定在所述单向止推环(6)上，并且所述的承载弹簧(5)自下而上的绕制方向与所述皮带轮外壳(9)的转动方向相同；所述的单向止推环(6)与所述的芯轴(1)固定连接，并通过所述的卡簧(7)轴向定位；所述承载弹簧(5)的顶端(502)轴向外伸，并与所述单向止推环(6)上开设的轴向插孔(601)配合实现固定连接。
11.一种单向离合器皮带轮，包括芯轴(1)和皮带轮外壳(9)，在所述的芯轴(1)和皮带轮外壳(9)之间依次设有底部承载轴承(2)、单向离合器、卡簧(7)和顶部承载轴承(8)，其特征在于所述的单向离合器包括承载外圈(4)、承载弹簧(5)和单向止推环(6)；所述的承载外圈(4)采用过盈配合方式与所述的皮带轮外壳(9)固定连接；所述的承载弹簧(5)置于所述的承载外圈(4)内，底端(501)悬置，顶端(502)固定在所述单向止推环(6)上，并且所述的承载弹簧(5)自下而上的绕制方向与所述皮带轮外壳(9)的转动方向相同；所述的单向止推环(6)与所述的芯轴(1)固定连接，并通过所述的卡簧(7)轴向定位；所述承载弹簧(5)的顶端(502)形成以弹簧自身的坡度逐渐向轴心收拢的弯折段，并与所述单向止推环(6)上开设的坡度插槽(602)配合实现固定连接。
12.如权利要求11所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述顶端(502)的弯折段为直线段。
13.如权利要求12所述的单向离合器皮带轮，其特征在于所述顶端(502)的弯折段为3段。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |