CN104653751A - 发电机单向皮带轮 - Google Patents

Abstract

一种发电机单向皮带轮，包括：皮带轮外壳；位于所述皮带轮外壳内的芯轴；及紧配合在所述皮带轮外壳和芯轴之间的单向轴承。所述皮带轮外壳包括：外壳内圈；固定于所述外壳内圈外圆周面上、材料包含塑料的外壳外圈，所述外壳外圈的外圆周面设有若干用于与传动带配合的第一环形凹槽。解决了现有发电机单向皮带轮的表面需额外增加抗腐蚀电镀层，且发电机单向皮带轮的寿命有限的问题，以及现有发电机单向皮带轮质量较大的问题。

Description

发电机单向皮带轮

本申请要求2013年11月14日提交中国专利局、申请号为201310565833.8、发明名称为“发电机单向皮带轮”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及皮带轮，特别是涉及一种发电机单向皮带轮（OverrunningAlternator Pulley，简称OAP）。

背景技术

汽车发动机启动后，发动机的曲轴皮带盘通过传动带带动发电机皮带轮转动，发电机皮带轮又带动发电机转子转动，从而使汽车发动机带动发电机发电。现有汽车上所采用的发电机皮带轮多为发电机单向皮带轮，它的优点在于：提高发电机和传动带的使用寿命；降低振动、减少噪音、降低油耗。

如图1所示，现有一种发电机单向皮带轮包括：皮带轮外壳1；位于皮带轮外壳1内的芯轴2，芯轴2用于与发电机转子（未图示）螺纹连接；紧配合在皮带轮外壳1和芯轴2之间的单向轴承3；与皮带轮外壳1的内圆周面紧配合的限位片4和密封圈5。单向轴承3包括轴承外圈31、位于轴承外圈31内的轴承内圈32、以及位于轴承外圈31和轴承内圈32之间的滚动体33，轴承外圈31和轴承内圈32只能沿一个方向发生相对转动。

通过以下方式使发电机皮带轮带动发电机转子转动：发动机的曲轴皮带盘通过传动带带动皮带轮外壳1转动，皮带轮外壳1带动芯轴2转动，芯轴2带动发电机转子转动。

但是，现有发电机单向皮带轮存在以下不足：1）皮带轮外壳的材料为钢，由于钢在工作环境中很容易被腐蚀（如生锈），造成皮带轮外壳无法继续使用，故会在皮带轮外壳的表面额外增加一层抗腐蚀电镀层，但是，该抗腐蚀电镀层的寿命是有限的，导致发电机单向皮带轮的寿命也是有限的；2）皮带轮外壳的材料为钢，使发电机单向皮带轮的质量较大，导致发电机单向皮带轮的转动惯量较大，在发动机由高速向低速转换时，会造成传动带打滑。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有发电机单向皮带轮的表面需额外增加抗腐蚀电镀层，且发电机单向皮带轮的寿命有限。

本发明要解决的另一问题是：现有发电机单向皮带轮的质量较大。

为解决上述问题，本发明提供了一种发电机单向皮带轮，包括：

皮带轮外壳；

位于所述皮带轮外壳内的芯轴；及

紧配合在所述皮带轮外壳和芯轴之间的单向轴承；

所述皮带轮外壳包括：

外壳内圈；及

固定于所述外壳内圈外圆周面上、材料包含塑料的外壳外圈，所述外壳外圈的外圆周面设有若干用于与传动带配合的第一环形凹槽。

可选的，所述外壳外圈通过嵌入成型方法固定于所述外壳内圈的外圆周面上。

可选的，所述外壳内圈的外圆周面设有环绕所述外壳内圈轴线的第二环形凹槽。

可选的，所述外壳内圈的外圆周面设有：滚花；或者，

多个沿轴向延伸、并沿周向间隔排列的第三凹槽；或者，

多个沿轴向延伸、并沿周向间隔排列的第三凹槽，以及与所述第三凹槽沿轴向间隔排列的滚花。

可选的，所述外壳内圈的材料为钢；或者，所述外壳内圈为粉末冶金件。

可选的，所述单向轴承包括：轴承外圈、轴承内圈及位于轴承外圈和轴承内圈之间的滚动体，所述轴承外圈与所述外壳内圈之间过盈配合，所述轴承内圈和芯轴之间也为过盈配合；或者，

所述单向轴承包括：轴承内圈，及位于所述轴承内圈和外壳内圈之间、并与所述外壳内圈接触的滚动体，所述外壳内圈的材料为轴承钢，所述轴承内圈和芯轴之间也为过盈配合。

可选的，还包括与外壳内圈的一端紧配合且位于单向轴承一端的限位片，及与外壳内圈的另一端紧配合且位于单向轴承另一端的密封圈。

可选的，所述塑料为机械性能等级等于或高于PA系列塑料的热塑性塑料；或者，所述塑料为机械性能等级等于或高于PF塑料的热固性塑料。

可选的，所述热塑性塑料为PA46、PA66、PPS系列塑料或PEEK系列塑料。

可选的，所述外壳外圈的材料还包含：改性剂，所述改性剂至少包括玻璃纤维、碳纤维、石墨中的一种。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

皮带轮外壳包括外壳内圈和材料包含塑料的外壳外圈，无需在外壳外圈的表面增加抗腐蚀电镀层，不会出现因该抗腐蚀电镀层寿命有限而导致发电机单向皮带轮寿命有限的问题。

进一步地，外壳外圈的材料包含塑料、外壳内圈的材料为钢或者外壳内圈为粉末冶金件，使得皮带轮外壳质量比现有技术更轻一些。

附图说明

图1是现有一种发电机单向皮带轮的剖面结构示意图，发电机单向皮带轮的中心轴线位于该剖面上；

图2是本发明的一个实施例中发电机单向皮带轮的剖面结构示意图，发电机单向皮带轮的中心轴线位于该剖面上；

图3是图2所示发电机单向皮带轮中外壳内圈的立体图；

图4是图2所示发电机单向皮带轮中外壳外圈的立体图；

图5是沿图3中AA截面的局部剖面图；

图6是本发明的一个实施例中设置在外壳内圈外圆周面上的多个沿周向间隔排列的第三凹槽的截面图，所述截面垂直于外壳内圈轴线；

图7是本发明的另一个实施例中设置在外壳内圈外圆周面上的多个沿周向间隔排列的第三凹槽的截面图，所述截面垂直于外壳内圈轴线。

具体实施方式

如前所述，现有发电机单向皮带轮存在质量较大，以及现有发电机单向皮带轮的表面具有抗腐蚀电镀层，导致发电机单向皮带轮的寿命有限的问题。

针对上述两个问题有提出一种解决方案：将皮带轮外壳的材料由钢替换为质量更轻、综合机械性能较好的塑料。但是，这样又会带来第三个问题：继续参照图1所示，发电机单向皮带轮组装完成之后，无法保证皮带轮外壳1、单向轴承3、芯轴2三者之间具有足够的夹紧力，以致单向轴承3无法紧配合在皮带轮外壳1和芯轴2之间；也无法保证皮带轮外壳1和限位片4之间、以及皮带轮外壳1和密封圈5具有足够的夹紧力，以致限位片4和密封圈5无法与皮带轮外壳1的内圆周面紧配合。

为了在解决上述两个问题的同时，还避免所述第三个问题的发生，本发明提供了一种改进的发电机单向皮带轮，该发电机单向皮带轮的皮带轮外壳包括：材料为钢的外壳内圈、和固定于外壳内圈外圆周面上、材料包含塑料的外壳外圈。这样一来，本发明技术方案在使发电机单向皮带轮的寿命不会受到电镀层寿命的影响、以及减小皮带轮外壳质量的同时，还能保证单向轴承紧配合在皮带轮外壳和芯轴之间，限位片、密封圈均与皮带轮外壳的内圆周面紧配合。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图2所示，本实施例的发电机单向皮带轮包括：

皮带轮外壳100，皮带轮外壳100包括：材料为钢的外壳内圈110；固定于外壳内圈110外圆周面上、材料包含塑料的外壳外圈120，外壳外圈120的外圆周面设有若干用于与传动带（未图示）配合的第一环形凹槽121。

位于皮带轮外壳100内的芯轴200，芯轴200的内表面设有一圈螺纹（未标识），使得发电机转子（未图示）能够与芯轴200实现螺纹连接。

紧配合在皮带轮外壳100与芯轴200之间的单向轴承300，单向轴承300包括：轴承外圈310；位于轴承外圈310内的轴承内圈320；位于轴承外圈310和轴承内圈320之间的滚动体330。其中，轴承外圈310和外壳内圈110之间为过盈配合，轴承内圈320和芯轴200之间也为过盈配合。

由上述可知，本实施例的技术方案中，皮带轮外壳100包括外壳内圈110和外壳外圈120。由于外壳外圈120的材料包含塑料而不是钢，因而无需在外壳外圈120的表面增加抗腐蚀电镀层，不会出现因该抗腐蚀电镀层寿命有限而导致发电机单向皮带轮寿命有限的问题。

另外，外壳内圈110的材料为钢、外壳外圈120的材料包含塑料，而现有技术中的皮带轮外壳是一体成型、且材料为钢。比较可知，本技术方案中的皮带轮外壳质量更轻一些，因而能够减小发电机单向皮带轮的转动惯量，在发动机由高速向低速转换时，不容易造成传动带打滑。

在本实施例中，外壳外圈120通过嵌入成型（insert molding）方法固定于外壳内圈110的外圆周面上。所述嵌入成型方法为：将外壳内圈110固定在模具内后，向模具的型腔内注入熔融的塑料，待冷却后即可在外壳内圈110的外圆周面形成外壳外圈120。在其他实施例中，也可以利用其他方法将外壳外圈120固定于外壳内圈110的外圆周面上。

在本实施例中，结合图3所示，外壳内圈110的外圆周面设有：环绕外壳内圈110轴线的第二环形凹槽111。第二环形凹槽111的作用在于：防止发电机单向皮带轮使用一段时间之后，外壳内圈110和外壳外圈120之间会产生轴向相对移动。

在具体实施例中，第二环形凹槽111的深度占外壳内圈110厚度的16%至30%，使得用于形成第二环形凹槽111的机械加工工艺更容易进行。

在本实施例中，结合图2、图3和图5所示，第二环形凹槽111的底面112设有滚花113，且滚花113的截面形状为锯齿形。滚花113的作用在于：增大外壳内圈110和外壳外圈120之间的结合力。当然，滚花113的形状并不能仅局限于所给实施例，也可以为其他形状。需说明的是，图5中仅显示出第二环形凹槽底面112中部分位置的滚花113，其余位置的滚花形状同图5所示。

在本实施例中，外壳内圈110的外圆周面仅设有一圈滚花，在其他实施例中，也可以在外壳内圈110的外圆周面设置两圈或以上的滚花，相邻两圈滚花沿轴向间隔排列，以进一步增强外壳内圈110和外壳外圈120之间的结合力。

在本实施例中，外壳内圈110的外圆周面不仅包括第二环形凹槽111的底面112和侧面（未标识），还包括第二环形凹槽111以外的与外壳外圈120接触的面。在其他实施例中，滚花113也可以不设置在第二环形凹槽111的底面112，而是设置在外壳内圈110的外圆周面中第二环形凹槽111以外的面。

在其他实施例中，也可以通过在外壳内圈110的外圆周面设置多个沿轴向延伸、并沿周向间隔排列的第三凹槽，来达到增大外壳内圈110和外壳外圈120之间的结合力的目的。如图6所示，第三凹槽114的截面（该截面垂直于发电机单向皮带轮轴线）形状可以为矩形；或者，如图7所示，第三凹槽114的截面（该截面垂直于发电机单向皮带轮轴线）形状也可以为燕尾槽形。

在其他实施例中，也可以通过同时在外壳内圈110的外圆周面设置多个沿轴向延伸、并沿周向间隔排列的第三凹槽，以及滚花来达到增大外壳内圈110和外壳外圈120之间的结合力的目的。在这种情况下，所述第三凹槽和滚花沿轴向间隔排列。

结合图3和图4所示，由于外壳外圈120是通过嵌入成型（insert molding）方法固定于外壳内圈110的外圆周面上，故外壳外圈120的内圆周面在对应第二环形凹槽111的位置形成有凸起（结合图2所示）、在对应滚花的位置形成有对应的花纹。

在本实施例中，所述塑料为机械性能等级等于或高于PA（Polyamide，聚酰胺，也称为尼龙）系列塑料的热塑性塑料，使得外壳外圈120具有优良的综合机械性能以及耐磨性，增加发电机单向皮带轮的寿命。所述机械性能包括：机械强度和韧性。

例如，所述机械性能等级等于或高于PA系列塑料的热塑性塑料可以为PA46或PA66；或者为PPS（Phenylenesulfide，聚苯硫醚)系列塑料；或者为PEEK（Polyetheretherketones，聚醚醚酮）系列塑料。当然，也可以为其他机械性能等级等于或高于PA系列塑料的热塑性塑料，在本实施例中不一一列举。

为了提高外壳外圈120的综合机械性能，外壳外圈120的材料除了包括塑料之外，还可以包括：改性剂，例如，所述改性剂至少包括玻璃纤维、碳纤维、石墨中的一种。所述玻璃纤维和碳纤维均可以提高塑料的机械强度。

当外壳外圈120的材料包含碳纤维或石墨时，还可以使得外壳外圈120具有导电性。这样一来，当传送带与外壳外圈120之间产生静电时，外壳外圈120能够将静电及时导走，防止静电会损伤传送带，延长传送带的寿命。

外壳外圈120中各个组分的含量会影响外壳外圈120的机械性能、以及传送带的寿命。

在其他实施例中，外壳外圈120也可以采用机械性能等级等于或高于PF（Phenolic Resin，酚醛树脂）塑料的热固性塑料来制作，并可以向该塑料材料中添加合适的改性剂，以此来使外壳外圈120具有导电性、且进一步改善外壳外圈120的综合机械性能。

在本实施例中，单向轴承300采用三列滚动体330的形式，且三列滚动体330均为滚针。其中中间的一列滚动体330使得轴承外圈310和轴承内圈320只能沿一个方向相互转动，两边的两列滚动体330起支撑作用。

在其他实施例中，单向轴承也可以仅采用一列滚动体、且滚动体为滚针，然后在单向轴承300的两边均设置深沟球轴承，位于中间一列的滚针使得轴承外圈310和轴承内圈320只能沿一个方向相互转动，位于两边的深沟球轴承起支撑作用。

在其他实施例中，单向轴承300也可以采用两列滚动体、且滚动体为滚针，然后在单向轴承300的一边设置深沟球轴承，位于中间一列的滚针使得轴承外圈310和轴承内圈320只能沿一个方向相互转动，位于一边的深沟球轴承起支撑作用。

在本实施例中，发电机单向皮带轮还包括：继续参照图2所示，与外壳外圈120的外圆周面紧配合的防尘盖400；与外壳内圈110的一端紧配合且位于单向轴承300一端的限位片500，具体地，限位片500与外壳内圈110的内圆周面紧配合；与外壳内圈110的另一端紧配合且位于单向轴承300另一端的密封圈600，具体地，密封圈600与外壳内圈110的内圆周面紧配合。

需说明的是，在其他实施例中，所述单向轴承中也可以没有轴承外圈，而是由外壳内圈来实现轴承外圈的功能。为了实现该目的，应使外壳内圈的材料为轴承钢，且外壳内圈的内圆周面形成有滚动体的滚道，单向轴承中的滚动体位于外壳内圈和轴承内圈之间，且滚动体与外壳内圈直接接触。

在其他实施例中，外壳内圈110也可以为粉末冶金件。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种发电机单向皮带轮，包括：

皮带轮外壳；

位于所述皮带轮外壳内的芯轴；及

紧配合在所述皮带轮外壳和芯轴之间的单向轴承；

其特征在于，所述皮带轮外壳包括：

外壳内圈；及

固定于所述外壳内圈外圆周面上、材料包含塑料的外壳外圈，所述外壳外圈的外圆周面设有若干用于与传动带配合的第一环形凹槽。

2.根据权利要求1所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，所述外壳外圈通过嵌入成型方法固定于所述外壳内圈的外圆周面上。

3.根据权利要求1所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，所述外壳内圈的外圆周面设有环绕所述外壳内圈轴线的第二环形凹槽。

4.根据权利要求3所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，所述外壳内圈的外圆周面设有：滚花；或者，

多个沿轴向延伸、并沿周向间隔排列的第三凹槽；或者，

多个沿轴向延伸、并沿周向间隔排列的第三凹槽，以及与所述第三凹槽沿轴向间隔排列的滚花。

5.根据权利要求1所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，所述外壳内圈的材料为钢；或者，所述外壳内圈为粉末冶金件。

6.根据权利要求1所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，所述单向轴承包括：轴承外圈、轴承内圈及位于轴承外圈和轴承内圈之间的滚动体，所述轴承外圈与所述外壳内圈之间过盈配合，所述轴承内圈和芯轴之间也为过盈配合；或者，

所述单向轴承包括：轴承内圈，及位于所述轴承内圈和外壳内圈之间、并与所述外壳内圈接触的滚动体，所述外壳内圈的材料为轴承钢，所述轴承内圈和芯轴之间为过盈配合。

7.根据权利要求1所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，还包括与外壳内圈的一端紧配合且位于单向轴承一端的限位片，及与外壳内圈的另一端紧配合且位于单向轴承另一端的密封圈。

8.根据权利要求1至7任一项所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，所述塑料为机械性能等级等于或高于PA系列塑料的热塑性塑料；或者，所述塑料为机械性能等级等于或高于PF塑料的热固性塑料。

9.根据权利要求8所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，所述热塑性塑料为PA46、PA66、PPS系列塑料或PEEK系列塑料。

10.根据权利要求8所述的发电机单向皮带轮，其特征在于，所述外壳外圈的材料还包含：改性剂，所述改性剂至少包括玻璃纤维、碳纤维、石墨中的一种。