CN108317235B - 一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，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后支撑轴承、单向离合器和前支撑轴承，其特征在于所述的单向离合器包括耦合止位环、开口轴套、单向弹簧、单向弹簧座和止位片；所述的耦合止位环由一对半圆环基片组合构成圆环结构，圆环的外圆周上嵌置有C形弹簧。本发明的耦合止位环分担了单向弹簧所承受的所有的载荷，使单向部分更具耐冲击性，减轻了单向弹簧的磨损，因此达到双耦合的目的，令单向皮带轮达到高使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明涉及离合器领域，尤其涉及离合器皮带轮领域，具体地说是一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮。
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，中国专利ZL201410332306.7公开了一种单向离合器皮带轮。其结构如图1所示，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。
该技术方案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。然而，由于芯轴与皮带轮外壳的离合是在极短时间内完成的，在这个过程中，承载弹簧会承受很强的冲击力，使用寿命会受到很大的影响。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述技术问题，旨在提供一种低噪音、寿命长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：一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，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后支撑轴承、单向离合器和前支撑轴承，其特征在于所述的单向离合器包括耦合止位环、开口轴套、单向弹簧、单向弹簧座和止位片；所述的耦合止位环由一对半圆环基片组合构成圆环结构，圆环的外圆周上嵌置有C形弹簧；所述的开口轴套具有一个轴向贯通开口和一个与单向弹簧座上的施力面相抵的周向受力面，所述的开口轴套部分置于所述的耦合止位环内，在张开时顶推所述耦合止位环张开，使耦合止位环与皮带轮外壳形成过盈配合；所述的单向弹簧套装在所述的开口轴套上，单向弹簧的一端固定在所述的单向弹簧座上，另一端悬置，所述的单向弹簧在静态时其外侧与皮带轮外壳的内壁过盈配合，所述的单向弹簧的绕制方向与所述的皮带轮外壳的旋转方向相反；所述的止位片置于所述的单向弹簧座前端，限定单向弹簧座的轴向运动，并限定单向弹簧座在一定角度内作周向运动。
本发明的双耦合式汽车发电机单向皮带轮，当汽车发电机皮带轮启动及顺时针运动时，单向皮带轮外壳的转速高于单向弹簧的转速；单向项皮带轮与单向弹簧处过盈耦合状态，使单向弹簧座得到了一个顺时向下的扭转力。顺时扭转力通过开口轴套传递到由两个基片和C形弹簧组合的耦合止位环上，使耦合止位环的两个基片产生开口并与皮带轮外壳发生过盈耦合。这样耦合止位环就分担了单向弹簧所承受的所有的载荷，使单向部分更具耐冲击性，减轻了单向弹簧的磨损，因此达到双耦合的目的，令单向皮带轮达到高使用寿命的目的。
当单向皮带轮外壳的转速低于单向弹簧时，单向弹簧固定座随芯轴作相对于单向皮带轮外壳的顺时针转动，单向弹簧收缩，单向弹簧与单向皮带轮外壳处分离状态，开口轴套和单向弹簧固定座也处于分离状态，因此耦合止位环失去下压的扭转力而处闭合状态，耦合止位环与单向皮带轮外壳也处分离状态，使单向皮带轮实现单向运动。
本发明在结构上增加了开口轴套与耦合止位环等组件，加大了耦合式单向皮带轮内部的吸能作用，是产品更具减震的功能；双耦合部件也大大地增加了汽车发电机单向皮带轮的使用寿命，使产品更具实用价值。
根据本发明，所述耦合止位环的一对半圆环基片的外圆周上开设有嵌置所述C形弹簧的凹槽。
根据本发明，所述的耦合止位环具有一个基底环，所述基底环的孔径小于耦合止位环的主体部分的孔径；所述基底环的孔壁与开口轴套的外壁相接触或留有微小间隙；所述基底环的孔壁还具有一个与芯轴配合的定位平面。
根据本发明，所述的开口轴套由一长方形的钢板弯折成C形结构，两个端部沿轴向分别背向拉伸，前端在错开处形成的径向面构成周向受力面。
根据本发明，所述的单向弹簧内还设有保护弹簧。保护弹簧可防止离合器动作时单向弹簧变形过大而造成永久变形，起到对单向弹簧的保护作用。
根据本发明，所述单向弹簧的固定端向内弯折，并与单向弹簧座上开设的插槽插接。
根据本发明，所述单向弹簧的固定端为弧形段或直线段。
根据本发明，所述的单向弹簧座朝向单向弹簧的表面设有逐渐隆起的凸块，所述的凸块上开设连接所述单向弹簧5的插槽；所述凸块的径向端面构成周向受力面。
根据本发明，所述的单向弹簧座背向单向弹簧的表面设有与所述的止位片相对配置的定位块。
根据本发明，所述的止位片上开设有与所述单向弹簧座的定位块相对配置的弧形缺口，该弧形缺口的角度E以110度±10度为宜。
根据本发明，所述芯轴的后端还设有防尘盖。
附图说明
图1是现有单向离合器皮带轮的结构示意图。
图2是本发明一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮的结构示意图。
图3是本发明一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮的爆炸图。
图4是本发明芯轴的结构示意图。
图5是图4的A-A向剖视图。
图6是本发明芯轴的轴测图。
图7是本发明耦合止位环的结构示意图。
图8是图7的B-B向剖视图。
图9是本发明耦合止位环的轴测图。
图10是本发明耦合止位环的C形弹簧的结构示意图。
图11是本发明开口轴套的结构示意图。
图12是本发明单向弹簧的结构示意图。
图13是本发明单向弹簧座的结构示意图。
图14是图13的C-C向剖视图。
图15是本发明单向弹簧座的轴测图。
图16是本发明止位片的结构示意图。
图17是图16的D-D向剖视图。
图18是本发明止位片的轴测图。
图中，1-芯轴，2-后支撑轴承，3-保护弹簧，4-开口轴套，5-单向弹簧，6-单向弹簧座，7-止位片，8-前支撑轴承，9-皮带轮外壳，10-防尘盖，11-耦合止位环基片，12-C形弹簧，
41-开口轴套的轴向贯通开口，42-开口轴套的周向受力面；
51-单向弹簧的固定端；
61-单向弹簧座的施力面，62-单向弹簧座的插槽，63-凸块，64-定位块；
101-底座，102-定位平面，103-耦合止位环安装段，104-开口轴套安装段，105-单向弹簧座安装段，106-止位片安装段，107-前支撑轴承安装段；
111-凹槽，112-开口，113-基底环，114-定位平面，115-内孔壁。
具体实施方式
图1所示为现有单向离合器皮带轮的结构，其缺陷前面已经描述过了，在此不再赘述。
参照图2和图3，本发明的一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，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之间依次设有后支撑轴承2、单向离合器和前支撑轴承8，所述的单向离合器包括耦合止位环、开口轴套4、单向弹簧5、单向弹簧座6和止位片7；所述的耦合止位环由一对半圆环基片11组合构成圆环结构，圆环的外圆周上嵌置有C形弹簧12；所述的开口轴套4部分置于所述的耦合止位环内，在张开时顶推所述耦合止位环张开，使耦合止位环与皮带轮外壳9形成过盈配合；所述的单向弹簧5套装在所述的开口轴套4上，单向弹簧5的一端固定在所述的单向弹簧座6座上，另一端悬置，所述的单向弹簧5在静态时其外侧与皮带轮外壳9的内壁过盈配合，所述的单向弹簧5的绕制方向与所述的皮带轮外壳9的旋转方向相反；所述的止位片7置于所述的单向弹簧座6前端，限定单向弹簧座6的轴向运动，并限定单向弹簧座6在一定角度内作周向运动。
所述的单向弹簧5内还设有保护弹簧3。保护弹簧3可防止离合器动作时单向弹簧5变形过大而造成永久变形，起到对单向弹簧5的保护作用。
所述芯轴1的后端还设有防尘盖10。
参照图4-图6，所述的芯轴1具有底座101，底座101的后端安装后支撑轴承。底座101的前端依次为耦合止位环安装段103、开口轴套安装段104、单向弹簧座安装段105、止位片安装段106和前支撑轴承安装段107。在耦合止位环安装段103上还开设有定位平面102。
参照图5-图10，所述耦合止位环的一对半圆环基片11的外圆周上开设有嵌置所述C形弹簧12的凹槽111。耦合止位环不受力时，一对半圆环基片11封闭成一个圆环。当C耦合止位环时，一对半圆环基片11向外张开，在对合处形成缺口112。
所述的耦合止位环具有一个基底环113，所述基底环113的孔径小于耦合止位环的主体部分的孔径；所述基底环113的孔壁115与开口轴套4的外壁相接触或留有微小间隙，在开口轴套4受力张开后能顶推到基底环113，进而带动一对半圆环基片11张开，使耦合止位环与皮带轮外壳9胀紧后产生联动。所述基底环113的孔壁还具有一个与芯轴1的定位平面102配合的定位平面114。
参照图11，所述的开口轴套4具有一个轴向贯通开口41和一个与单向弹簧座6上的施力面61相抵的周向受力面42。
所述的开口轴套4由一长方形的钢板弯折成C形结构，两个端部沿轴向分别背向拉伸，前端在错开处形成的径向面构成周向受力面42。
参照图12，所述单向弹簧5为圆柱扭簧，能适任扭转负荷。当扭力与单向弹簧5旋向一致时，单向弹簧5收缩；反之，当扭力与单向弹簧5旋向相反时，单向弹簧5张开。单向弹簧5位于前端的固定端51向内弯折，与单向弹簧座6上开设的插槽62插接固定。所述单向弹簧5的固定端51为弧形段或直线段。单向弹簧5的弹簧线的横截面为方形，可提高整体强度。
参照图13-图15，所述的单向弹簧座6为圆环结构，朝向单向弹簧5的表面设有逐渐隆起的凸块63，所述的凸块63上开设连接所述单向弹簧5的插槽62；所述凸块63的径向端面构成周向受力面42。
所述的单向弹簧座6背向单向弹簧5的表面设有与所述的止位片7相对配置的定位块64。
参照图16-图18，所述的止位片7上开设有与所述单向弹簧座的定位块64相对配置的弧形缺口71，该弧形缺口71的角度E以110度±10度为宜。
本发明的工作原理如下：
当汽车发电机皮带轮启动及顺时针运动时，单向皮带轮外壳9的转速高于单向弹簧5；单向皮带轮与单向弹簧5处过盈耦合状态。由于单向弹簧5的一端与单向弹簧座6插接固定，使单向弹簧座6得到了一个顺时向下的扭转力。单向弹簧座6上的施力面61作用于开口轴套4的周向受力面42，使开口轴套4张开，推动耦合止位环的两个基片11向外张开形成开口112，并与皮带轮外壳9发生过盈耦合。这样耦合止位环就分担了单向弹簧5所承受的载荷，使单向部分更具耐冲击性，减轻了单向弹簧的磨损，因此达到双耦合的目的，使单向皮带轮达到高使用寿命的目的。
当单向皮带轮外壳9的转速低于单向弹簧5的转速时，单向弹簧座6随芯轴1作相对于单向皮带轮外壳9的顺时针转动，单向弹簧5收缩，单向弹簧与单向皮带轮外壳处分离状态，开口轴套4和单向弹簧座6也处于分离状态，因此耦合止位环失去下压的扭转力而处闭合状态，耦合止位环与单向皮带轮外壳9也处分离状态，单向皮带轮实现单向运动。
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 (8)
1.一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，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）之间依次设有后支撑轴承（2）、单向离合器和前支撑轴承（8），其特征在于所述的单向离合器包括耦合止位环、开口轴套（4）、单向弹簧（5）、单向弹簧座（6）和止位片（7）；所述的耦合止位环由一对半圆环基片（11）组合构成圆环结构，圆环的外圆周上嵌置有C形弹簧（12）；所述的开口轴套（4）具有一个轴向贯通开口（41）和一个与单向弹簧座（6）上的施力面（61）相抵的周向受力面（42），所述的开口轴套（4）部分置于所述的耦合止位环内，在张开时顶推所述耦合止位环张开，使耦合止位环与皮带轮外壳（9）形成过盈配合；所述的单向弹簧（5）套装在所述的开口轴套（4）上，单向弹簧（5）的一端固定在所述的单向弹簧座（6）座上，另一端悬置，所述的单向弹簧（5）在静态时其外侧与皮带轮外壳（9）的内壁过盈配合，所述的单向弹簧（5）的绕制方向与所述的皮带轮外壳（9）的旋转方向相反；所述的止位片（7）置于所述的单向弹簧座（6）前端，限定单向弹簧座（6）的轴向运动，并限定单向弹簧座（6）在一定角度内作周向运动；所述单向弹簧（5）的固定端（51）向内弯折，并与单向弹簧座（6）上开设的插槽（62）插接；所述的单向弹簧座（6）朝向单向弹簧（5）的表面设有逐渐隆起的凸块（63），所述的凸块（63）上开设连接所述单向弹簧（5）的插槽（62）；所述凸块（63）的径向端面构成周向受力面（42）。
2.如权利要求1所述的一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，其特征在于所述耦合止位环的一对半圆环基片（11）的外圆周上开设有嵌置所述C形弹簧（12）的凹槽（111）。
3.如权利要求2所述的一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，其特征在于所述的耦合止位环具有一个基底环（113），所述基底环（113）的孔径小于耦合止位环的主体部分的孔径；所述基底环（113）的孔壁与开口轴套（4）的外壁相接触或留有微小间隙；所述基底环（113）的孔壁还具有一个与芯轴（1）配合的定位平面（114）。
4.如权利要求1所述的一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，其特征在于所述的开口轴套（4）由一长方形的钢板弯折成C形结构，两个端部沿轴向分别背向拉伸，前端在错开处形成的径向面构成周向受力面（42）。
5.如权利要求1所述的一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，其特征在于所述的单向弹簧（5）内还设有保护弹簧（3）。
6.如权利要求1-5任何一项所述的一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，其特征在于所述的单向弹簧座（6）背向单向弹簧（5）的表面设有与所述的止位片（7）相对配置的定位块（64）。
7.如权利要求6所述的一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，其特征在于所述的止位片（7）上开设有与所述单向弹簧座的定位块（64）相对配置的弧形缺口（71）。
8.如权利要求1所述的一种双耦合式汽车发电机单向皮带轮，其特征在于所述芯轴（1）的后端还设有防尘盖（10）。
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