CN104514819A - 单向机械离合器系统及包括这种系统的交流发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单向离合器机械系统，特别是用于机动车交流发电机的带轮组件(1)，包括：内元件(20)和外元件(10)，它们绕着中心轴线(X1)相对于彼此旋转可动并且在它们之间限定环形腔。该系统还包括单向离合器装置(40)，其位于所述环形腔中；构件(60)，其抑制所述内元件和所述外元件和将扭矩传递至所述单向离合器装置的元件之间的相对旋转运动，该构件也位于所述环形腔中。与所述内元件和外元件中的第一元件(10)旋转地固定并且沿着所述中心轴线(X1)邻接于阻尼和扭矩传递构件(60)的圈(70)设有第一装置(764)，用于驱动所述构件以在所述内元件和外元件之间传递扭矩。属于所述单向离合器装置(40)且相对于所述第一元件(10)可旋转的套管(46)设有第二装置(464)，用于驱动所述阻尼和扭矩传递构件，以便在所述内外装置之间传递扭矩。所述单向离合器装置包括设置成抵靠着所述套管(46)的凸轮(42)，而所述第二驱动装置包括至少一个凸出部分(464)，其布置在该套管(46)的朝向所述阻尼和扭矩传递构件(60)的边缘(463)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有单向离合器的机械系统，比如用于机动车交流发电机的带轮组件。本发明还涉及一种包括配置成单向离合器带轮组件的这种系统的交流发电机。
背景技术
在驱动机动车交流发电机的领域，已知的是使用配备有形成单向离合器装置的自由轮的带轮组件。这种带轮组件可以在撞击位于该组件外侧上的冠的带和与交流发电机的轴旋转固定的内毂之间传递扭矩。这种组件的冠在使用时承受速度和扭矩方面的变化，特别是由于发动机的非周期性特性。为了缓和施加在带轮上的速度和扭矩变化，已知的是在带轮和毂之间使用单向离合器(OWC)装置，也称作自由轮。这种单向离合器装置将扭矩从带轮组件的冠传递至毂，但在毂比外冠更快旋转的时候不传递扭矩。
这样的带轮组件有时称作“超越交流发电机解耦器”(OAD)。
例如，这样的解耦器已知于US-A-2011/065537中，并且包括与自由轮相关的滚珠轴承，扭转弹簧位于该自由轮周围，该弹簧通过其端部与固定至该装置外冠的部分接合并且与跟自由轮接合的部分接合。这种材料相对复杂并且包括很多零件。此外，从外冠通过扭转弹簧传递到自由轮的扭矩经过可能因磨损而变形的两个半刚性的冲压零件，这减少了材料的可靠性。
从DE-A-102009052611中还已知的是使用由弹簧形成的自由轮以及位于所述自由轮和阻尼弹簧的任一侧上的分别具有U形和L形横截面的内外衬套。因此所构建的材料很庞大，并且扭矩的传递经过容纳在内衬套底部的滑板，从而不保证随着时间的持续运转。
可比较的缺点出现在用于其它领域的单向离合器机械系统中。
更特别地，本发明旨在通过提出一种径向体积得到更好控制的、新的单向离合器机械系统来解决这些缺点，同已知设备相比，其更不复杂且更加可
发明内容
为此，本发明涉及一种单向离合器机械系统，特别是用于机动车交流发电机的带轮组件，所述系统包括：内元件和外元件，它们绕着中心轴线相对于彼此旋转可动并且在它们之间限定环形腔；单向离合器装置，其位于所述环形腔中；阻尼和扭矩传递构件，其用于抑制所述内元件与所述外元件之间的相对旋转运动并且用于将扭矩传递到所述单向离合器装置，所述构件也位于所述环形腔中。与所述内元件和外元件中的第一元件旋转地固定并且沿着所述中心轴线邻接于阻尼和扭矩传递构件的圈设有第一装置，用于驱动所述构件以在所述内元件和外元件之间传递扭矩，并且相对于所述第一元件可旋转的套管设有第二元件，用于驱动所述阻尼和扭矩传递构件，以便在所述内外装置之间传递扭矩。根据本发明，所述套管属于所述单向离合器装置，而所述单向离合器装置包括设置成抵靠着所述套管的凸轮，而所述第二驱动装置包括至少一个凸出部分，其布置在套管的朝向所述阻尼和扭矩传递构件的边缘上。
由于本发明，所述阻尼和扭矩传递构件被可靠地驱动，这确保所述系统的持久运转。此外，没有必要设计复杂的冲压零件来与所述阻尼和扭矩构件相互作用。将所述第二驱动装置定位在转向所述阻尼和扭矩传递构件的所述套管的边缘上影响根据本发明所述的系统的良好紧凑性。
根据本发明有利的但可选的方面，这样的机械系统以任何机械可允许的组合合并以下特征中的一个或多个：
-所述圈具有带有扁平底部的U形径向截面，并且所述圈包括形成U底部的平的环形壁部以及形成U分支的两个内外圆柱形壁部。
-所述第一和第二驱动装置包括布置在所述圆柱形壁部其中之一的自由边缘上的至少一个凸出部分。
-所述阻尼和扭矩传递构件至少部分地容纳在所述圈的在其内外圆柱形壁部之间所限定的内部容积中。
-布置在所述套管的边缘上的凸出部分是设计成与制动弹簧的一个端部相互作用的肩部，其构成所述阻尼和扭矩传递构件，或者是旨在与属于圈的跟部相互作用的齿，其构成所述阻尼和扭矩传递构件。
-所述圈与所述内元件和外元件中的一个形成用于径向间隔所述元件的滑动轴承。
-所述系统包括插在所述套管和所述第一元件之间以控制所述套管和所述第一元件之间旋转振荡的配件。
-所述阻尼和扭矩传递构件沿着中心轴线相对于单向离合器装置是轴向偏移的。
-所述内元件和外元件中的限定所述环形腔的第二元件的径向表面是圆柱形的并且具有圆形截面和直线的几何形状。
-所述第一元件是所述外元件。可替代地，所述第一元件是所述内元件。
-所述阻尼和扭矩传递构件是通过由弹性可变形材料制成的杆所形成的制动弹簧，其中的两个端部被弯曲从而分别与所述第一驱动装置和第二驱动装置相互作用。
-所述阻尼和扭矩传递构件是由弹性可变形材料制成的圈，并且所述圈设有旨在分别与所述第一和第二驱动装置相互作用的跟部。
本发明还涉及一种交流发电机，其包括如上所述的机械系统，配置为具有单向离合器的带轮组件。
附图说明
本发明按照根据其原理所述的单向离合器机械系统的五个实施例的以下说明将得到更好的理解并且其中的其它优点将表现得更加清楚，各实施例仅以示例给出并且参考附图，其中：
-图1是根据本发明第一实施例的系统的轴向横截面结构图；
-图2是沿着图1中的线II-II的横截面视图；
-图3是图1系统的带有局部剖开的分解透视图；
-图4是处于安装配置的图1系统的带有局部剖开的放大透视图；
-图5和图6是用于根据本发明第二实施例的系统的分别类似于图1和图3的视图；
-图7和图8是用于根据本发明第三实施例的系统的分别类似于图1和图3的视图；
-图9和图10是用于根据本发明第四实施例的系统的分别类似于图1和图3的视图；
-图11和图12是用于根据本发明第五实施例的系统的分别类似于图1和图3的视图，但是图12不包括局部剖开。
为了附图清楚起见，剖面线仅包含在图1、5、9和11的上部。
具体实施方式
图1至4示出了根据本发明所述的带轮组件1，其适于装配机动车交流发电机(为了简化的目的，其仅在图4中通过驱动轴2以混合线示出)。
带轮组件1中心在轴线X1上并且包括外冠10和内毂20，在它们之间限定有环形腔30，该环形腔径向地限制在冠10的内径向表面12和毂20的外径向表面22之间。
冠10在其外径向表面14上设有沟槽16，从而允许它与齿形带4(为了附图清楚起见，其仅在图1中用混合线表示)配合。
内毂20配备有内齿24，从而允许绕着轴线X1将旋转扭矩有效地传递至轴2，其以相应的方式配置并且也围绕轴线X1旋转。
要注意的是，表面12和22每个都是圆柱形的，具有圆形基部和直母线。因此，易于采用具有特别吸引力的成本来制造这些表面。
单向离合器装置或“自由轮”40、滚珠轴承50、制动弹簧60和间隔圈70位于腔30内。
冠10和毂20可围绕轴线X1相对于彼此旋转。
自由轮40可以使冠10围绕中心轴线X1在第一旋转方向R1上与毂20旋转地接合，并且相反地，使冠10在与所述第一旋转方向R1相反的第二旋转方向R2上相对于毂20脱离。该自由轮或单向离合装置40可以按照WO-A-2011/079963的技术教导。它包括多个凸轮42，凸轮由保持架44引导从而通过合适的几何表面分别抵靠着毂20的外径向表面22和套管46的内径向表面462，具有围绕轴线X1相对于该冠旋转的可能性，其中该套管是自由轮40的一部分并且径向地安装在冠10内。
滚动轴承50包括内圈52、外圈54、成排的滚珠56和保持架58，该保持架用于将滚珠保持在所述圈52和54之间所限定的滚动保持架内的位置。滚动轴承50允许围绕轴线X1在元件10和20之间相对旋转。
弹簧60是由弹性可变形材料(例如钢)的杆构成的制动弹簧，具有的盘绕的直径基于将该杆的两个端部62、64更加靠近或进一步分开的力的方向而不同，所述两个端部径向地朝向弹簧60的外侧弯曲，如图3所示。
圈70与冠10的内径向表面12旋转地固定，例如粘合。圈70在与滚动轴承50相反的一侧上轴向地限制空间30，而滚动轴承50在与圈70相反的一侧上轴向地限制空间30。
圈70可以由合成材料或金属制成。在相对于轴线X1的径向横截面上，它完全是U形的，具有平的且垂直于轴线X1的环形底壁部76，以及两个侧壁部(分别为内壁部74和外壁部76)，它们形成圈70的U形横截面的分支并且每个都是圆柱形的且中心在轴线X1上。平行于轴线X1测量，分支74和76具有不同的轴向宽度。可替代地，这些长度可以是相等的。
壁部74、76在它们之间限定圈70的内部容积78，其中部分地容纳有弹簧60的盘绕66。
在示例中，壁部76对着冠10的表面12粘合，而壁部74滑动地抵靠着毂20的表面22。
壁部76的与底部72相对的边缘762配备有在平行于轴线X1的方向上相对于该边缘突出的齿764。该齿764旨在与弹簧60的端部622相互作用。
此外，转向圈70和弹簧60的套管46的边缘463设置有设计成与制动弹簧60的端部64相互作用的肩部464。
操作如下：当冠10在旋转方向R1上围绕轴线X1由带4驱动时，带10驱动圈70，其齿764在图3中箭头F1的方向上施加力于弹簧60的端部62上。旋转运动R1的持续首先致使弹簧60围绕壁部74旋转，这使得弹簧60的端部64与肩部464相接触。弹簧60的端部64朝向肩部644的运动在图3中由箭头F2表示。套管46抵抗R1方向上旋转的阻力致使端部62和64彼此更靠近，从而使弹簧60的盘绕围绕着壁部74径向地展开。这致使围绕轴线X1旋转地固定元件60和74。
然后，套管46在旋转方向R1上旋转并且在凸轮42(套管沿着轴线X1轴向地定位在其对面)上施力，从而促使它们在这些凸轮在表面462和22之间互相阻挡的配置中枢转，关键的是，它们将扭矩从套管46传递到内毂20。然后，内毂20在壁部74和表面22的交界面处在旋转方向R1上旋转，同时在沿着轴线X1的装置40的一侧上由滚动滚珠轴承50支撑并且在另一侧上由与毂20形成滑动轴承的间隔圈70支撑。
相反，如果外冠10在方向R1上比内毂20旋转得更慢，即，如果元件10和20倾向于在旋转方向R1上相对于彼此旋转，那么自由轮40防止在这些元件之间传递扭矩，使得内毂20可以在旋转方向R1上围绕轴线X1比另一冠10更快地旋转。在这种情况下，由于同凸出部分764和464的相互作用，弹簧60并不围绕壁部74而被径向压缩，使得在元件60和70之间没有旋转地固定。
因此，弹簧60可以一方面在冠10和自由轮40之间传递扭矩，另一方面减弱外冠10在旋转方向R1上相对于内毂20的加速期间的颠簸，因为旋转运动仅在弹簧的端部62和64与凸出部分764和464同时相互作用从而驱动套管46之后即在弹簧60已经弹性变形之后被传递。因此，弹簧60可以减弱启动时元件10和20之间的相对旋转运动并且可以将在外冠10的旋转方向R1上的扭矩传递至装置40。
由于弹簧60和圈70相对于装置40轴向地偏移，所以腔30的整个径向厚度e30可用于离合装置40，这就可以使用全都坚固耐用的凸轮42、保持架44和套管46。
类似地，腔30的整个径向厚度e30可用于容纳也很坚固耐用的间隔圈70，这是重要的，因为其参与维持元件10和20之间围绕轴线X1的径向隔开，同时形成径向间隔器，用作对滚动滚珠轴承50的补充。
此外，由于弹簧60和圈70沿着轴线X1位于装置40的一侧上，而滚动滚珠轴承50位于另一侧上，施加在装置40上的力总体上是平衡的，这有助于带轮组件1的适当的寿命。
在图5及后面所示的本发明的第二至第五实施例中，与第一实施例相似的元件使用相同的附图标记。在下文中，我们主要说明这些实施例和第一实施例之间的不同之处。
在图5和6的第二实施例中，由聚四氟乙烯(PTFE)制成的联接部(trim)90被径向地插在套管46的外径向表面466和冠10的内径向表面12之间。该联接部90用于减弱扭矩传递时的过渡阶段，即阻碍外冠10和套管46之间的相对旋转，而弹簧60不完全运转以在元件70和46之间传递扭矩。联接部90增加了零件10和46之间的摩擦系数，这在外冠10在旋转方向R1上比套管46旋转得更快时防止零件10和46旋转地围绕轴线X1相对于彼此振荡。换言之，出于动态稳定的目的并且为了避免如上所述的振荡，联接部90将一种迟滞引入零件10和46相对彼此的相对运动之中。
对于其它方面，本实施例与第一实施例相似。
在图7和8所示的第三实施例中，圈70由其内壁部74固定至内套管20。圈70可被粘合、强制安装或卷压在内套管20上。在这种情况下，壁部74的与底部72相对的边缘742配备有齿744，该齿设计成与弹簧60的一个端部62相互作用，该端部相对于该弹簧的盘绕66向外即反向于轴线X1弯曲。如在第一实施例中，套管46的朝向弹簧60的边缘463配备有设计成与弹簧60的第二端部64相互作用的肩部464。
在外冠10在旋转方向R1上倾向于比内套管20旋转得更快的情况下，冠10的内径向表面12直接作用在装置40的凸轮42上，以促使这些凸轮转换成扭矩传递配置，其中凸轮42旋转地围绕轴线X1在相同的方向上驱动套管46。然后，该套管通过其凸出部分464驱动套管60的端部64，从而致使径向收紧弹簧60的盘绕66并且在相同方向上旋转端部62，这推压在齿744上，从而在相同方向上驱动圈70。由于圈70与内套管20旋转地固定，所以其然后在相同的旋转方向R1上旋转该套管。弹簧60的盘绕66的收缩导致弹簧60以及圈70的壁部76的旋转固定。
在以相反方向旋转的情况下，同第一实施例一样，自由轮40并不传递扭矩。
在图9和10所示的第四实施例中，联接部90如在第二实施例中所使用，而带轮组件1的总体结构接近第三实施例。联接部10径向地插在套管46的内径向表面462和毂20的外径向表面22之间。
在上述的第一至第四实施例中，弹簧60不一定是如在附图中所示的那样的具有圆形盘绕的扭转弹簧类型。其可以具有其它的盘绕形状。例如，其可以是“时钟弹簧”。
在图11和12所示的第五实施例中，弹性圈160用作抑制元件10和20之间相对旋转的构件并且用作从冠10到自由轮40的扭矩传递构件。该圈160设置有四个凸齿162，这些凸齿在使用时围绕其与轴线X1组合的中心轴线规则分布的四个角扇区上相对于圈160径向地延伸。间隔圈70配备有接合在圈160的两个相邻凸齿162之间的两个齿79。在另一侧上，套管46配备有两个其它的齿469，它们相对于转向圈160的其边缘463突出并且设计成在通过齿79而自由的空间中接合在圈160的两个凸齿162之间。
加强圈170插在自由轮40和圈160之间，其具有的外直径小于齿469的内直径，从而使其在朝向装置40的轴线方向上限定圈160的变形，但不妨碍元件46和160之间的接合。
在元件70和46之间传递扭矩(其以与用于解释第一主体可比的方式发生)时，圈160的凸齿162通过剪切运作。用于圈160的材料的弹性性质允许其抑制元件70和46之间即元件10和20之间的相对旋转。该圈的相对硬度也允许其在这些元件70和46之间有效地传递扭矩。
可替代地，代替弹性体，可以使用另一种较少变形的合成材料来形成圈160。
可替代地，滚动轴承50可以是具有与滚动滚珠轴承不同类型的滚动体的滚动轴承，例如具有滚柱或滚针的滚动轴承。
在所有的实施例中，圈70或与内毂20或与外冠10形成滑动轴承。
在所有的实施例中，扭矩传递构件60或160沿着中心轴线X1相对于单向离合器40轴向偏移的事实意味着沿着该轴线，项目60和40或者项目160和40不重叠。
本发明并不限于用于交流发电机的带轮组件领域。
上述的实施例及替代方案可被组合以创建新的实施例。
Claims (14)
1.一种单向离合器机械系统，特别是用于机动车交流发电机的带轮组件(1)，所述系统包括：
-内元件(20)和外元件(10)，它们可绕着中心轴线(X1)相对于彼此转动并且在它们之间限定环形腔(30)，
-单向离合器装置(40)，位于所述环形腔中，
-阻尼构件(60；160)，用于阻尼所述内元件与所述外元件之间的相对转动并且用于将扭矩传递到所述单向离合器装置，所述阻尼构件也位于所述环形腔中，
其中，
-圈(70)，与所述内元件和外元件之中的第一元件(10；20)旋转固定并且沿着所述中心轴线(X1)与阻尼和扭矩传递构件(60；160)相邻，所述圈(70)设置有第一装置(744；764；79)，用于驱动所述构件以在所述内元件和外元件之间传递扭矩，
-相对于所述第一元件可旋转的套管(46)，该套管设置有第二装置(464；469)，用于驱动所述阻尼和扭矩传递构件，以便在所述内和外装置之间传递扭矩，
其特征在于：
-所述套管(46)属于所述单向离合器装置(40)，
-所述单向离合器装置(40)包括设置用来抵靠着所述套管(46)的凸轮(42)，
-所述第二驱动装置包括至少一个凸出部分(464；469)，其设置在套管(46)的朝向所述阻尼和扭矩传递构件(60；160)的边缘(463)上。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述圈(70)具有带有平底部的U形径向截面，并且所述圈包括形成U的底部的平的环形壁部(72)以及形成U的两支的两个内和外圆柱形壁部(74、76)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一驱动装置包括设置在所述圆柱形壁部(74、76)之一的自由边缘(742；762)上的至少一个凸出部分(744；764)。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述阻尼和扭矩传递构件(60；160)至少部分地容纳在所述圈(70)的、在其内和外圆柱形壁部(74、76)之间限定的内部容积(78)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，设置在所述套管的边缘(463)上的凸出部分是用以与构成所述阻尼和扭矩传递构件的制动弹簧(60)的一个端部(64)相互作用的肩部(464)，或者是旨在与属于构成所述阻尼和扭矩传递构件的圈(160)的缘(162)相互作用的齿(469)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述圈(70)与所述内元件和外元件(10、20)中的一个形成用于径向间隔所述各元件的滑动轴承。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，其包括插设在所述套管(46)和所述第一元件(10；20)之间、以控制所述套管(46)和所述第一元件之间的旋转振荡的配件(90)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述阻尼和扭矩传递构件(60；160)沿着中心轴线(X1)相对于单向离合器装置(40)轴向偏移开。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，限定所述环形腔(30)的、所述内元件和外元件中的第二元件(20；10)的径向表面(12、22)是圆柱形的并且具有圆形截面和直线几何形状。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一元件是所述外元件(10)。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一元件是所述内元件(20)。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述阻尼和扭矩传递构件是由弹性可变形材料制成的杆形成的制动弹簧(60)，其两个端部(62、64)被弯曲以便分别与所述第一驱动装置(744；764)和第二驱动装置(464)相互作用。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述阻尼和扭矩传递构件是由弹性可变形材料制成的圈(160)，并且设置有旨在分别与所述第一驱动装置(79)和第二驱动装置(469)相互作用的缘(162)。
14.一种交流发电机(2)，其特征在于，所述交流发电机包括配置为具有单向离合器的带轮组件的、根据前述权利要求中任一项所述的机械系统(1)。
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