PL201147B1 - Połączenie napędowego koła pasowego z wirnikiem wirującej maszyny elektrycznej - Google Patents

Abstract

1. Po laczenie nap edowego ko la pasowego z wirnikiem wiruj acej maszyny elektrycznej dla samochodu, zw laszcza alternatora albo roz- rusznika - alternatora, zawieraj ace z jednej strony, wa l trzymaj acy wirnik i lo zysko kulkowe przednie, a z drugiej strony, ko lo pasowe za- wierajace obwodowy obszar funkcjonalny prze- znaczony do wspó lpracy z pasem nap edowym i piast e srodkow a zawieraj ac a otwór osiowy dla przej scia wa lu wirnika, znamienne tym, ze ko lo pasowe (30) zawiera odcinek wewn etrzny row- kowany (95) dla jego laczenia na wcisk z kom- plementarnym odcinkiem zewn etrznym rowko- wanym wa lu (18) wirnika zawieraj acym na swo- im obwodzie zewn etrznym u lozone przemiennie osiowe rowki (76) i osiowe z eby (77), a rowko- wany odcinek wewn etrzny (95) ko la pasowego (30) jest utworzony z u lo zonych przemiennie osiowych rowków (76') i osiowych z ebów (77'). PL PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201147 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 370985 ⁽¹³⁾ (22) Data zgłoszenia: 24.03.2003 ^{(51) Int.Cl.}

H02K 7/10 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: F16D 1/06 (2006.01)

24.03.2003, PCT/FR03/00918 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

02.10.2003, WO03/081063 PCT Gazette nr 40/03 (54) Połączenie napędowego koła pasowego z wirnikiem wirującej maszyny elektrycznej

	(73) Uprawniony z patentu: VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES
(30) Pierwszeństwo:	MOTEUR,Creteil,FR
22.03.2002,FR,02/03803	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Guy Faucon,Lyon,FR
13.06.2005 BUP 12/05	Virginie Leroy,Vincennes,FR Karine Stofleth,Paris,FR
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.03.2009 WUP 03/09	(74) Pełnomocnik:
	Słomczyńska Elżbieta, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

⁽⁵⁷⁾ 1. Połączenie napędowego koła pasowego z wirnikiem wirują cej maszyny elektrycznej dla samochodu, zwłaszcza alternatora albo rozrusznika - alternatora, zawierające z jednej strony, wał trzymający wirnik i łożysko kulkowe przednie, a z drugiej strony, koło pasowe zawierające obwodowy obszar funkcjonalny przeznaczony do współpracy z pasem napędowym i piastę środkową zawierającą otwór osiowy dla przejścia wału wirnika, znamienne tym, że koło pasowe (30) zawiera odcinek wewnętrzny rowkowany (95) dla jego łączenia na wcisk z komplementarnym odcinkiem zewnętrznym rowkowanym wału (18) wirnika zawierającym na swoim obwodzie zewnętrznym ułożone przemiennie osiowe rowki (76) i osiowe zęby (77), a rowkowany odcinek wewnętrzny (95) koła pasowego (30) jest utworzony z ułożonych przemiennie osiowych rowków (76') i osiowych zębów (77').

PL 201 147 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest połączenie napędowego koła pasowego z wirnikiem wirującej maszyny elektrycznej połączenie napędowego koła pasowego z wirnikiem wirującej maszyny elektrycznej zwłaszcza dla samochodu, przy czym koło w pasowe umożliwia obrotowe napędzanie wirnika alternatora za pomocą pasa napędowego.

Przedmiotem wynalazku jest zwłaszcza połączenie koła pasowego alternatora, samochodu, pozbawionego urządzenia rozłączającego typu wolne koło takie urządzenie umożliwia przenoszenie momentu obrotowego tylko w kierunku obrotów.

W tym celu, znane są połączenia typu, w którym koło pasowe zawiera obwodowy obszar funkcjonalny przeznaczony do współpracy z pasem napędowym i piastę środkową zawierającą otwór osiowy dla przejścia wału wirnika.

Aby dołączyć obrotowo koło pasowe do wału wirnika, piasta środkowa koła pasowego jest zamontowana swobodnie na końcu wału, to znaczy, że ten ostatni zawiera gładki odcinek, który przechodzi przez komplementarny odcinek osiowego otworu piasty koła pasowego, a piasta środkowa jest ściśnięta albo uchwycona osiowo pomiędzy pierścieniem wewnętrznym łożyska prowadzącego obrotowo wał wirnika i nakrętką dociskowa, która jest zamontowana śrubowo na gwintowanym odcinku wolnego końca wału wirnika.

Podkładka może być umieszczona osiowo pomiędzy kołem pasowym i nakrętką, a wartość momentu przeciwstawiającego się ślizganiu koła pasowego na wale zależy od wartości momentu ściskającego nakrętki.

Jednakże, wartość tego momentu jest ograniczona przez wytrzymałość materiałów, na ściskanie albo wydłużanie, różnych elementów składowych połączenia, jak również stany powierzchni części stykających się elementów składowych.

Stwierdzono jednakże zjawiska luzowania koła pasowego w przypadku pewnych zastosowań w których bardzo duż y moment ma być przenoszony przez połączenie i/lub jest ono poddane bardzo dużym naprężeniom powodowanym przez naciąg pasa napędowego.

Takie luzowania mogą także powstawać w przypadku nieokresowości przenoszonego momentu spowodowanej działaniem silnika spalinowego. Koła pasowe wyposażone w urządzenia z wolnym daleko mniej wrażliwe na te zjawiska luzowania ze względu na swoją konstrukcję która dopuszcza przenoszenie momentu obrotowego tylko w jednym kierunku.

Alternator umożliwia przekształcanie ruchu obrotowego wzbudnika wirnika, napędzanego przez silnik cieplny pojazdu, w prąd elektryczny indukowany w uzwojeniach stojana. Alternator może także być odwracalny i stanowić silnik elektryczny; jego stojan stanowi wówczas wzbudnik a jego wirnik twornik umożliwiający napęd obrotowy, poprzez wał wirnika, silnika cieplnego pojazdu. Taki alternator odwracalny jest nazywany rozrusznik - alternator i umożliwia przekształcanie energii mechanicznej w energię elektryczną i na odwrót. W taki sposób alternator - rozrusznik moż e uruchamiać silnik samochodu, stanowić silnik pomocniczy dla napędzania na przykład sprężarki klimatyzatora albo także, pracować jako silnika dla napędzania samochodu. Na ogół stojan zawiera trzy uzwojenia tak, że alternator jest typu trzyfazowego. W odmianie alternator jest typu sześciofazowego i może być uzwojony prętami przewodzącymi tworzącymi szpilki. Gdy rozrusznik - alternator pracuje jako rozrusznik albo jako silnik, przekazuje on do silnika cieplnego bardzo duży moment. W takim trybie pracy, przenoszenie momentu przez tarcie okazuje się niewystarczające i obserwuje się zjawiska ślizgania a nawet luzowania koła pasowego.

Dokument USA 5,418, 400 opisuje alternator-rozrusznik w którym koło pasowe jest zamontowane na wale moletowanym. Jednakże, przenoszenie momentu za pośrednictwem koła pasowego mocowanego za pomocą moletowania przewidzianego w tym celu na wale wymaga dodania dodatkowej nakrętka dla przenoszenia zwiększonego momentu. Rzeczywiście, mocowanie za pomocą samego moletowania okazuje się niewystarczające.

Celem wynalazku jest opracowanie połączenia napędowego koła pasowego z wirnikiem wirującej maszyny elektrycznej o prostej konstrukcji i niezawodnym działaniu.

Połączenie napędowego koła pasowego z wirnikiem wirującej maszyny elektrycznej dla samochodu, zwłaszcza alternatora albo rozrusznika - alternatora, zawierające z jednej strony, wał trzymający wirnik i łożysko kulkowe przednie, a z drugiej strony, koło pasowe zawierające obwodowy obszar funkcjonalny przeznaczony do współpracy z pasem napędowym i piastę środkową zawierającą otwór osiowy dla przejścia wału wirnika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że koło pasowe zawiera

PL 201 147 B1 odcinek wewnętrzny rowkowany dla jego łączenia na wcisk z komplementarnym odcinkiem zewnętrznym rowkowanym wału wirnika zawierającym na swoim obwodzie zewnętrznym ułożone przemiennie osiowe rowki i osiowe zęby, a rowkowany odcinek wewnętrzny koła pasowego jest utworzony z ułożonych przemiennie osiowych rowków i osiowych zębów.

Korzystnie, piasta środkowa zawiera występ poprzeczny przeznaczony do oparcia się o powierzchnię poprzeczną pierścienia wewnętrznego łożyska kulkowego prowadzącego obrotowo wał wirnika.

Korzystnie, wał zawiera odcinek pośredni przedłużony przez odcinek cylindryczny gładki do przyjęcia łożyska kulkowego.

Korzystnie, odcinek cylindryczny gładki przedłuża się przez odcinek zewnętrzny rowkowany wolnego końca zawierający na swoim obwodzie zewnętrznym ułożone przemiennie osiowe rowki i osiowe zę by.

Korzystnie, odcinek zewnętrzny rowkowany wolnego końca ma średnicę zewnętrzną stopniowaną.

Korzystnie, odcinek zewnętrzny rowkowany wolnego końca zawiera krótki odcinek zawierający zęby o średnicy zewnętrznej równej średnicy zewnętrznej odcinka cylindrycznego.

Korzystnie, łożysko kulkowe jest zamontowane jednocześnie na odcinku cylindrycznym gładkim i na krótkim odcinku rowkowanym.

Korzystnie, wolny koniec przedni zębów zawiera skos do ułatwienia montażu koła pasowego.

Korzystnie, wolny koniec wału zawiera końcówkę prowadzącą do ułatwienia montażu koła pasowego.

Korzystnie, końcówka prowadząca zawiera skos do ułatwienia montażu koła pasowego.

Korzystnie, średnica zewnętrzna końcówki prowadzącej jest w przybliżeniu równa średnicy wewnętrznej zębów koła pasowego.

Korzystnie, wolny koniec wału zawiera wewnętrzny ślepy otwór gwintowany współosiowy z osią X-X wału do montażu koła pasowego.

Korzystnie, uzębienie jest stożkowe w taki sposób, aby grubość zęba zmieniała się liniowo na całej albo części długości przeznaczonej do montażu przez łączenie na wcisk.

Korzystnie, dla łączenia na wcisk koła pasowego z wałem, stykają się ze sobą tylko boki zębów koła pasowego i wału.

Korzystnie, dla łączenia na wcisk koła pasowego z wałem, luz ujemny wynosi pomiędzy 50 i 200 mikronów.

Korzystnie, koło pasowe jest mocowane za pomocą urządzenia do mocowania osiowego.

Korzystnie, wolny koniec wału ma krawędź tnącą na całym obwodzie uzębienia, podczas gdy koło pasowe ma piastę pierścieniową gładką dla wykonania rowków koła pasowego przez wycinanie wiórów podczas łączenia wału na wcisk.

Korzystnie, wał i koło pasowe są wykonane z materiałów, których współczynniki rozszerzalności są bliskie albo identyczne dla zapewnienia zaciśnięcia koła pasowego na wale.

W ten sposób dzięki rozwiązaniu według wynalazku, moment maksymalny, który może być przenoszony przez połączenie nie jest już zależny od zbieżności osiowej koła pasowego, to znaczy momentu dociskającego nakrętki, ze stanu i techniki. W ten sposób, według wynalazku, jest możliwe uzyskanie alternatora-rozrusznika albo alternatora bez nakrętki dociskającej koła pasowego.

Sposób montażu połączenia opisanego powyżej polega na tym, że wychodząc od koła pasowego wyposażonego w poprzeczne dno przednie, przedłużenia pierścieniowego o orientacji osiowej zawierającego występ poprzeczny i wybranie środkowe przednie, montuje się przez wkręcanie pręta gwintowany w otwór gwintowany wewnętrznie wału wirnika, doprowadza się przedłużenie pierścieniowe o orientacji osiowej koła pasowego na poziomie końcówki prowadzącej wału, ustawia się koło pasowe umieszczając jego rowki naprzeciw zębów wału, montuje się wkładkę dystansową, w otworze wewnętrznym i na tylnym końcu rurowym, z przodu w wybraniu środkowym koła pasowego, powierzchnia tylna końca rurowego wkładki dystansowej opiera się o poprzeczne dno przednie koła pasowego, podczas gdy pręt gwintowany przechodzi swobodnie wewnątrz otworu wkładki dystansowej, nakręca się nakrętkę na pręt gwintowany, w styku z przednią powierzchnią wkładki dystansowej w taki sposób aby ustawić i utrzymać koło pasowe na końcówce prowadzącej wolnego końca przedniego wału, blokuje się pręt gwintowany, kontynuuje się nakręcanie do tyłu nakrętki wzdłuż pręta gwintowanego dla osadzenia koła pasowego na zewnętrznym rowkowanym odcinku wału, dla napędzania wału, zatrzymuje się operację wkręcanie gdy występ poprzeczny koła pasowego opiera się o przedni koniec

PL 201 147 B1 osiowy pierścienia wewnętrznego przedniego łożyska kulkowego maszyny elektrycznej, cofa się pręt gwintowany niosący wkładkę dystansową jak również nakrętkę.

W ten sposób, realizuje się sposób montażu prosty, pewny i ekonomiczny połączenia według wynalazku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok w częściowym przekroju osiowym alternatora, fig. 2 przedstawia widok osiowy wału wirnika alternatora według wynalazku, fig. 3 przedstawia widok osiowy koła pasowego alternatora według wynalazku, fig. 4 przedstawia widok osiowy koła pasowego alternatora zamontowane na wał wirnika według wynalazku, fig. 5a, 5b i 5c przedstawiają widoki opisujące sposób montażu koła pasowego na wał wirnika według wynalazku, fig. 6 jest odmiana wykonania wynalazku z fig. 2, fig. 7 przedstawia widok prostopadły do osi X-X wału wirnika alternatora według wynalazku, fig. 8 przedstawia widok prostopadły do osi X-X koła pasowego alternatora według wynalazku.

Dla ułatwienia zrozumienia opisu i zastrzeżeń, przyjęto (w sposób nie ograniczający) orientację z przodu do tył u od prawej do lewej.

Na fig. 1 pokazano alternator wielofazowy, tu trójfazowy, dla samochodu, utworzony zasadniczo z obudowy 12 mającej dwie części 15, 17 połączony z masą samochodu i mający wewnątrz dwa zasadnicze człony, którymi są stojan 14 i wirnik 16, jak opisano na przykład w dokumencie EP B 0 515 259 do którego należy się odnieść dla większej dokładności. Części 15, 17 zawierają łapy dla zamontowania do stałej części pojazdu.

Stojan 14 obejmuje wirnik 16, który jest zamocowany na wale 18 wirnika na tylnym końcu, do którego są przymocowane dwa pierścienie zbiorcze 20, podczas gdy koło pasowe 30 jest przymocowane na przednim końcu wału 18. To koło pasowe, tu żłobkowane, jest przeznaczone do przyjęcia pasa napędowego w kształcie komplementarnym, stanowiącego część urządzenia do przenoszenia ruchu, napędzanego przez silnik spalinowy samochodu.

Stojan 14 jest złożony z korpusu 22, który jest tu utworzony zasadniczo przez zestaw osiowy poprzecznych blach z miękkiego żelaza.

Powierzchnia pierścieniowa wewnętrzna korpusu 22 zawiera żłobki osiowe, które biegną promieniowo na zewnątrz i które przyjmują osiowe odcinki uzwojeń elektrycznych 32.

Żłobki są otwarte do wewnątrz jak pokazano na przykład w dokumencie FR A 2 603 429.

Każde uzwojenie elektryczne 32 jest na przykład utworzone przez zwój w postaci pętli elektrycznego elementu przewodzącego, tu przewodu miedzianego, który jest pokryty co najmniej jedną warstwą materiału izolującego elektrycznie na przykład poliestru dwoma warstwami jedna typu poliimidu, druga typu poliamidu imidowego.

Odcinki osiowe są przedłużone przez poprzeczne odcinki łączące, które tworzą pętle (nie oznaczone) wystające z jednej i drugiej strony korpusu 22 stojana 14, zgodnie z fig. 1.

W odmianie, zastosowano elementy przewodzące w postaci prętów takich jak szpilki, o przekroju kolistym lub prostokątnym zamontowane w żłobkach osiowych stojana 14 jak opisano w dokumencie WO-92/06527. W odmianie cztery elementy elektrycznie przewodzący są zamontowane promieniowo nałożone w żłobkach jak opisano w dokumencie zgłoszeniowym FR 01 04770 złożonym 05/04/2001.

Wirnik 16 jest tu wirnikiem z uchwytami wyposażonym w wzbudzające uzwojenie elektryczne 62 cylindryczne, które jest zamontowane pomiędzy dwoma płytami 64 i 66 metalowymi, z których każda zawiera na swoim obrzeżu zewnętrznym uchwyty, które biegną osiowo w kierunku drugiej płyty 66 i 64. Końce uzwojenia 62 są połączone z pierścieniami 20 w znany sposób za pomocą połączeń przewodowych. Płyty 66, 64 są tu przedłużone na obrzeżu wewnętrznym przez część cylindryczną dla trzymania uzwojenia 62. W odmianie rdzeń cylindryczny jest zamontowany na wale 18 i jest wstawiony pomiędzy dwie płyty aby nieść uzwojenie 62.

Każdy zespół płyta-uchwyty tworzy koło biegunowe tu ze stali magnetycznej. Każde koło biegunowe jest mocowane na W wale na części moletowanej wału 18. Uchwyty są łączone kątowo od jednego koła do drugiego w taki sposób, że uchwyt płyty 64 jest włączony pomiędzy dwoma sąsiednimi uchwytami płyty 66, i na odwrót. Dla dokładniejszego wyjaśnienia należy się odnieść do dokumentu EP-B-0.515. 259 przedstawiającego również inne elementy składowe alternatora. Alternator ma więc wentylację wewnętrzną, każda płyta 64, 66 niesie wentylator odpowiednio 102, 104 w pobliżu części 15, 17 wchodzących w skład obudowy.

Każda część 15, 17 obudowy 12 jest wyposażona w otwory dla przepływu powietrza i ma w środku łożyska kulkowe 26, 28 dla wspierania końca przedniego i tylnego wału 18 w ruchu obrotoPL 201 147 B1 wym. W ten sposób jedna z części jest nazywana tarczą łożyskową przednią 15 (w pobliżu koła pasowego 30), a druga tarczą łożyskową tylną 17. Tarcza łożyskowa tylna 17 niesie układ prostowniczy 23 prądu przemiennego wytwarzanego przez stojan i obsadę szczotek 25, szczotki w niej umieszczone współpracują z pierścieniami kolektorów 20.

Przewidziano ponadto osłonę ochronną 27 połączoną z tarczą łożyskową tylną 17 i osłaniającą, z jednej strony, obsadę szczotek 25, połączoną w znany sposób z urządzeniem regulacyjnym dla regulowania prądu i napięcia uzwojenia 62, a z drugiej strony, układ prostowniczy 23, wyposażony w diody zamontowane tu w układzie odwrotnie równoległym jak pokazano na fig. 1. Układ prostowniczy 23 zawiera tarczę łożyskową tylną 17 niosącą diody zwane ujemnymi, radiator metalowy dodatni niosący diody zwane dodatnimi i łącznik pomiędzy tarczą łożyskową tylną i radiatorem dodatnim dla łączenia zwłaszcza diod, jak opisano w dokumencie FR A 2 734 425, do którego należy się odnieść dla dokładniejszego wyjaśnienia.

Tarcze łożyskowe przednia 15 i tylna 17 są metalowe, tu na bazie aluminium, będąc w kształcie wydrążonym ograniczonym przez kołnierze poprzeczne niosące łożyska kulkowe 26, 28 i przez obrzeże zewnętrzne o orientacji osiowej, które ma tu występ wewnętrzny dla niesienia zestawu blach korpusu stojana za pomocą śruby 29 opierającej się o pierścień należący do wkładki dystansowej pierścieniowej (nie oznaczona) z zakładką oporową na tarczy łożyskowej 15 dla ściśnięcia korpusu 22 pomiędzy pierścieniem i wspomnianym występem. W odmianie tarcza łożyskowa 17 ma również występ tak aby korpus 22 był ściśnięty pomiędzy dwoma występami tarcz łożyskowych 15, 17.

Kołnierze i obrzeża, w znany sposób, mają otwory dla przepływu powietrza. W ten sposób obrzeża mają otwory na przeciw końców osiowych uzwojenia 32, zwanych czołami, wystającymi osiowo w stosunku do korpusu 22 stojana 14, podczas gdy kołnierze mają otwory na przeciw łopatek wentylatorów 102, 104. Te tarcze łożyskowe są mocowane za pomocą śrub albo kotew jak pokazano na przykład na fig. 1 wspomnianego dokumentu EP B 0 515 259. W odmianie pojedynczy wentylator jest umieszczony na zewnątrz na poziomie koła pasowego. W odmianie tarcze łożyskowe 15, 17 są wyposażone wewnętrznie w kanały dla przepływu płynu chłodzącego, takiego jak płyn chłodzący silnika samochodu.

Koło pasowe 30 jest wewnętrznie puste dla umieszczenia przedniego gwintowanego końca 40 wału 18, nakrętki 41 i podkładki oporowej 42 wprowadzonej pomiędzy poprzeczne dno 43 koła pasowego 18 i nakrętka 41 nakręconej na końcu gwintowanym 40. W dnie jak również w pierwszej wkładce dystansowej pierścieniowej 44 i drugiej wkładce dystansowej pierścieniowej 45 na środku znajduje się otwór 43, dla przejścia wału 18. Pierścień wewnętrzny 50 łożyska kulkowego 26 jest zamontowany na wcisk na gładkim odcinku 70 wału 18; wkładki dystansowe 44, 45 są zamontowane z jednej i drugiej strony pierścienia 50. Pierścień zewnętrzny 51 łożyska 26 jest zamontowany w gnieździe znajdującym się na obwodzie wewnętrznym kołnierza poprzecznego 19 przedniej tarczy łożyskowej 15, to znaczy w środku tarczy łożyskowej przedniej 15.

Gniazdo jest ograniczone przez oparcie pierścieniowe o orientacji osiowej 52 przedłużone promieniowo do wewnątrz przez ściankę poprzeczną 53 obejmującą przy małym luzie pierwszą wkładkę dystansową 44. Powierzchnia przednia pierścienia 51 jest oparta o obwód zewnętrzny części 53, podczas gdy powierzchnia tylna pierścienia 51 styka się z podkładką 55 mocowaną za pomocą śrub do kołnierza 19 nad oparciem 52 stykając się z obwodem zewnętrznym pierścienia zewnętrznego 51 Pierścień 51 jest więc zaciśnięty pomiędzy podkładką i ścianką 53. Pierwsza wkładka dystansowa pierścieniowa 44 jest umieszczona osiowo pomiędzy dnem 43 koła pasowego 30 i pierścieniem wewnętrznym 50 łożyska kulkowego 26.

W znany sposób pierścienie 50, 51 mają bieżnie dla kulek 54 znajdujących się promieniowo pomiędzy pierścieniami 50, 51 Łożysko 26 jest korzystnie smarowane klasycznie za pomocą smaru, a uszczelnienia są połączone z pierścieniem zewnętrznym 51 są przewidziane na każdym końcu osiowym łożyska aby uniknąć wyciekania smaru tak aby łożysko 26 było szczelne. Koszyk jest przewidziany dla trzymania kulek 54. Uszczelnienia (nie oznaczone) łożyska 26 pokazano kreskami. Te uszczelnienia są cofnięte w stosunku końców osiowych łożyska 26. Uszczelnienia są połączone z pierścieniem zewnętrznym 51 łożyska i stykają się z obwodem zewnętrznym pierścienia wewnętrznego 50.

Pierwsza wkładka dystansowa 44 jest w kształcie rurowym mającym na przednim końcu obrzeże pierścieniowe o orientacji poprzecznej dla styku z dnem 43. W odmianie pierwsza wkładka dystansowa jest wykonane jako jeden element z dnem 43 ale jest grubsza. Druga wkładka dystansowa 45 jest w kształcie rurowym i jest umieszczona osiowo pomiędzy pierścieniem wewnętrznym 50 łożyska 26

PL 201 147 B1 i płytą 64 sąsiedniego koła biegunowego. Wał 18 jest pogrubiony na poziomie powierzchni tylnej płyty 66 drugiego koła biegunowego.

W ten sposób ściskając nakrętkę 41 opierającą się na podkładce 42, unieruchamia się osiowo, za pośrednictwem wkładek dystansowych 44, 45, koło pasowe 43, pierścień 50 i płyty 64, 66 zamocowane obrotowo dzięki moletowaniu wału 18 twardszemu niż płyty 64, 66 dla wycięcia rowków podczas mocowania wciskowego wału 18 w otworach środkowych płyt 66, 64.

Koło pasowe 30 jest więc przymocowane obrotowo do wału 18 dzięki wykonanemu ściśnięciu. Pierścień 50 jest również przymocowany obrotowo do wału 18 bo jest on mocowany na nim na wcisk. To łączenie wciskowe jest bardziej dociśnięte niż łączenie wciskowe pierścienia zewnętrznego 51 na oparciu 52.

Wał wirnika 18 zgodnie z wynalazkiem pokazano na fig. 2. Wał 18 jest wałem wirnika wirującej maszyny elektrycznej, którą jest na przykład alternator albo rozrusznik alternator samochodu. Wał 18 zawiera korpus cylindryczny zawierający odcinek moletowany wypukły 71 przeznaczony do przyjęcia koła biegunowe. Dokładniej, koła biegunowe są mocowane na wcisk na odcinku 71 który ma na sobie rowki. Wał 18 ma oś de symetrii osiowej X-X stanowiącą oś obrotu maszyny elektrycznej maszyny wirującej, oś obrotu X-X.

Odcinek moletowany 71, przedłuża się do przodu przez odcinek pośredni cylindryczny 72, o średnicy zewnętrznej większej od średnica zewnętrznej korpusu 71 wału 18. Ten odcinek pośredni jest korzystnie wykonany z tego samego kawałka materiału co wał. W odmianie, ten odcinek pośredni może być pierścieniem przyspawanym do wału 18. Ten odcinek pośredni 72 jest ograniczony osiowo przez końcowy poprzeczny występ przedni 73 opierający się o łożysko kulkowe 26 i przez końcowy poprzeczny występ tylny 74 opierający się koło biegunowe przednie 64. Odcinek pośredni 15 tworzy w ten sposób wkładkę dystansowa ograniczoną przez dwa występ 73, 74 o orientacji promieniowej.

W odmianie, i jak pokazano na fig. 6, wał 18 nie zawiera odcinka pośredniego 72. Uzyskuje się w ten sposób wał zwany gładkim. Ten wał ma taką zaletę, że jest wykonany ekonomicznie dzięki mniejszej liczbie operacji obrabiania, z jednej i drugiej strony odcinka pośredniego. Dla blokowania osiowego kół biegunowych, ten wał gładki zawiera żłobek 201 dla zaciśnięcia koła biegunowego tylnego.

Występ przedni 73 jest przedłużony przez odcinek cylindryczny gładki 70 przeznaczony do przyjęcia łożyska kulkowego 26. Odcinek cylindryczny gładki 70 przedłuża się do przodu przez odcinek zewnętrzny rowkowany wolnego końca przedniego 75 zawierający swoim obwodzie zewnętrznym występujące przemiennie rowki 76 osiowe i zęby 77 osiowe.

Odcinek zewnętrzny rowkowany 75 jest ma stopniowaną średnicę zewnętrzną, przy czym koło den rowków 76 jest identyczne. Dokładniej, odcinek zewnętrzny rowkowany 75 zawiera z tyłu krótki odcinek 78 zawierając zęby 77 o średnicy zewnętrznej równej średnicy zewnętrznej odcinka cylindrycznego 70. Przedni, odcinek zewnętrzny rowkowany 75 zawiera więc zęby o średnicy zewnętrznej mniejszej od średnicy zębów odcinka 78. Z przodu, zęby 77 odcinka zewnętrznego rowkowanego 75 są przeznaczone do współpracy przy zaciskaniu z rowkami koła pasowego 30.

Korzystnie, łożysko kulkowe jest zaciśnięte jednocześnie na odcinku cylindrycznym gładkim 70 i na krótkim odcinku rowkowanym 78.

W odmianie, i jak pokazano na fig. 6, łożysko kulkowe jest zasadniczo zamontowane na części cylindrycznej gładkiej 70.

Przedni wolny koniec zębów 77 zawiera skos 79 przeznaczony do ułatwienia montażu koła pasowego.

Korzystnie, wolny przedni koniec wału 18 zawiera końcówkę prowadząca 80 przeznaczony również dla ułatwienia montażu koła pasowego. Ta końcówka prowadząca ma również skos 81 przeznaczony do ułatwienia montażu koła pasowego. Średnica zewnętrzna końcówki prowadzącej jest w przybliżeniu równy średnicy wewnętrznej zębów 77' koła pasowego.

Wolny przedni koniec wału zawiera korzystnie wewnętrzny ślepy otwór gwintowany 82 współosiowy z osią X-X przeznaczony do montażu koła pasowego na wale.

Korzystnie, kształt układ uzębienia tych rowków jest znanym kształtem zwanym ewolwentą koła określoną przez funkcję ślimacznicy stosowanej zwykle dla tworzenia kół zębatych. Ten kształt jest korzystnie realizowany przez nacinanie albo przez walcowanie.

W odmianie, i jak pokazano na fig. 6, wolny przedni koniec wału 18 zawiera końcowy odcinek przedni gwintowany 200 przeznaczony do przyjęcia nakrętki przeznaczonej do montażu koła pasowego rowkowanego na wale rowkowanym 18.

PL 201 147 B1

Jak pokazano na fig. 3 koło pasowe 30 zawiera część pełną korpusu 90 wykonaną w kształcie grubej tarczy, która przedłuża się do przodu, na obwodzie zewnętrznym promieniowym, przez osłonę cylindryczną pierścieniową 91 o orientacji osiowej i osi X-X. Część pełna korpusu 90 i osłona cylindryczna pierścieniowa 91 zawierają profilowaną powierzchnię promieniową zewnętrzną 92 tworzącą obwodowy obszar funkcjonalny przeznaczony do współpracy z pasem napędowym, nie pokazanym, w sposób znany.

W przykładzie pokazanym na fig. 3, w sposób nie ograniczający, obszar funkcjonalny koła pasowego 30 utworzony przez profilowaną powierzchnię promieniową zewnętrzną 92 i przeznaczony do współpracy z pasem napędowy tutaj żłobkowanym, w taki sposób aby współpracowała z pasem napędowym żłobkowanym. W odmianie, powierzchnia promieniowa 92 może być ząbkowana dla współpracy z pasem napędowym karbowanym. Wszystko zależy od zastosowania.

Koło pasowe 33 jest wykonane na przykład przez formowanie z jednego elementu i jego korpus 90 przedłuża się, na obwodzie promieniowym wewnętrznym, przez piastę pierścieniową koła pasowego 93 która ma kształt grubej tulei o orientacji osiowej, która biegnie ogólnie osiowo do przodu w stosunku do korpusu poprzecznego 90.

Piasta pierścieniowa koła pasowego 93 w kształcie tulei ogranicza w ten sposób ogólnie wylotowy otwór osiowy 94 który biegnie przez nią i który zawiera, zgodnie z opisem wynalazku, odcinek wewnętrzny rowkowany 95 zawierający przemiennie ułożone rowki 76' osiowe i zęby 77' osiowe dostosowane do współpracy z odcinkiem zewnętrznym rowkowanym 75, wału 18 wirnika, w taki sposób aby umożliwić połączenie koła pasowego 30 przez łączenie wciskowe piasty 93 z wałem 18.

Piasta pierścieniowa 93 koła pasowego jest ograniczona osiowo od tyłu przez występ poprzeczny 96 utworzony na wolnym tylnym końcu przedłużenia osiowego rurowego 97 o zmniejszonej średnicy piasty 93. Jak pokazano na fig. 4, ten występ 96 opiera się osiowo o powierzchnię poprzeczną przedniego końca osiowego 98 pierścienia wewnętrznego 50 przedniego łożyska kulkowego 26 prowadzącego obrotowo wał wirnika 18.

Inaczej niż na fig. 1 i jak pokazano na fig. 4, powierzchnia przednia pierścienia zewnętrznego 51 łożyska kulkowego 26 styka się z podkładką 55 mocowaną przez śrubę na kołnierzu 19 nad oparciem 52 stykając się z obwodem zewnętrznym pierścienia zewnętrznego 51. Oczywiście, można odwrócić tą strukturę.

Bez wychodzenia z zakresu wynalazku, występ 96 koła pasowego 30 może także opierać się o odpowiedni występ utworzony bezpośrednio na wale wirnika 18.

Koniec przedni koła pasowego, tworzy na poziomie osłony cylindrycznej 91, wybranie przednie stopniujące średnicę 99 które może przyjąć na przykład dużą podkładkę oporową 108 dla blokowania osiowego koła pasowego mocowanego na wcisk. Korzystnie, wybranie przednie 99 ma skos na swoim przednim końcu.

Figury 5a, 5b i 5c przedstawiają tytułem przykładu sposób montażu koła pasowego 30 na wale 18 według wynalazku.

Tytułem przykładu, montaż koła pasowego 30 na wale 18 wykonuje się w sposób następujący:

- montuje się przez wkręcanie pręta gwintowanego 100 w otwór gwintowany wewnętrznie 82 wału.

- doprowadza się przedłużenie pierścieniowe o orientacji osiowej 97 koła pasowego 30 na poziomie końcówki prowadzącej 80.

- ustawia się koło pasowe umieszczając jego rowki 76 naprzeciw zębów 77 wału.

- w tym stadium sposobu, w odmianie, można podgrzać koło pasowe, dla ułatwienia łączenia na wcisk do temperatury na przykład 170 stopni.

montuje się wkładkę dystansową 102 w wybraniu środkowym przednim 99 koła pasowego, powierzchnia tylna końca rurowego 103 wkładki dystansowej 102 opiera się o poprzeczne dno przednie 43 koła pasowego, podczas gdy pręt gwintowany przechodzi swobodnie wewnątrz otworu 104, wkładki dystansowej 102, współosiowego z osią X-X.

- nakręca się nakrętkę 101 na pręt gwintowany 100, w styku z przednią powierzchnią 105 wkładki dystansowej 102.

- blokuje się pręt gwintowany 100.

- kontynuuje się nakręcanie do tyłu nakrętki 101 wzdłuż pręta gwintowanego 100 dla osadzenia koła pasowego na zewnętrznym rowkowanym odcinku przednim 75 wału 18. W ten sposób, ciągnie się aż do momentu gdy druga powierzchnia koła pasowego oprze się o łożysko.

- zatrzymuje się operację wkręcanie gdy występ poprzeczny 96 koła pasowego 30 opiera się o przedni koniec osiowy 98 pierścienia wewnętrznego 50 łożyska kulkowego przedniego maszyny

PL 201 147 B1 elektrycznej. Fig. 5b pokazano połączenie koła pasowego na wale według wynalazku, na zakończenie operacji wkręcania.

- następnie cofa się pręt gwintowany 100 niosący wkładkę dystansową 102 jak również nakrętkę 101.

Oczywiście, blokowanie pręta gwintowanego 100 jest realizowane za pomocą komplementarnego narzędzia. Pręt gwintowany 100 ma na swoim wolnym końcu przednim ślepy otwór środkowy 106 który na przykład, jest ząbkowany wewnętrznie. W ten sposób, blokada obrotowa pręta gwintowanego 100 jest zapewniona przez komplementarne narzędzie (nie pokazane) ząbkowane zewnętrznie, które jest wprowadzane do ślepego otworu ząbkowanego 106 pręta gwintowanego aby blokować go obrotowo. Na przykład, można stosować narzędzie i ślepy otwór wycięty jako skręcony albo sześciokątny.

Nakrętka 101, podczas wkręcania, przenosi siłę osiową do tyłu na powierzchnię przednią 105 wkładki dystansowej, ta siła osiowa jest następnie przenoszona na poprzeczne dno 43 koła pasowego przez występ cylindryczny 103 wkładki dystansowej.

W odmianie, jak pokazano na fig. 5c wkręca się śrubę w wewnętrzny otwór gwintowany 82 końca przedniego wału 18 po umieszczeniu dużej podkładki 108 przy poprzecznym dnie 43 koła pasowego. W ten sposób całkowicie eliminuje się ryzyko rozłączenia koła pasowego i wału.

W odmianie, jak pokazano na fig. 6 montaż rowkowanego koła pasowego na wale 18 jest wykonany według tych samych zasad co montaż rowkowanego koła pasowego na wale odpowiadającym fig. 2, opisany poprzednio. Tak więc sposób montażu może być rozdzielony na następujące etapy:

- doprowadza się przedłużenie pierścieniowe o orientacji osiowej 97 koła pasowego 30 na poziomie końcówki prowadzącej (80).

- ustawia się koło pasowe umieszczając jego rowki 16' naprzeciw zębów (77) wału.

- w tym stadium sposobu, w odmianie, można podgrzać koło pasowe, dla ułatwienia łączenia na wcisk do temperatury na przykład 170 stopni.

- blokuje się wał 18 za pomocą narzędzia współpracującego w kształcie ślepego otworu umieszczonego na przednim końcu wału 18.

Nakręca się do tyłu nakrętkę na gwincie 200 aż do momentu, gdy koło pasowe oprze się o łożysko.

- zatrzymuje się operację wkręcanie gdy występ poprzeczny 96 koła pasowego 30 opiera się o przedni koniec osiowy 98 pierścienia wewnętrznego 50 łożyska kulkowego przedniego maszyny elektrycznej.

W odmianie podkładka może być umieszczona na nakrętce i przedniej powierzchni koła pasowego.

Gdy montaż zostanie zakończony cofa się nakrętkę z gwintu 200 i może być ona wykorzystana do następnego montażu. Oczywiście można zostawić nakrętkę na gwincie dla zabezpieczenia, chociaż nie bierze ona udziału w przenoszeniu momentu.

Jak w dwóch sposobach montażu opisanych poprzednio, jest możliwe w odmianie wykonywanie podgrzewania koła pasowego rowkowanego 30 dla ułatwienia łączenia na wcisk na wale 18. To podgrzewanie zapewnia doskonałe trzymanie koła pasowego na wale 18. Ponadto, po zamontowaniu na wale, jest możliwe łatwe zdemontowanie koła pasowego rowkowanego przez podgrzewanie. Należy zauważyć że nie jest to możliwe dla koła pasowego zamontowanego sposobem moletowania na wale.

Oczywiście, inne sposoby montażu koła pasowego mogą być rozważone jak na przykład urządzenie pchające, które umożliwia wepchnięcie koła pasowego rowkowanego na wał rowkowany 18 aż do jego oparcia o łożysko.

W odmianie można zalecić, aby uzębienie było stożkowe inaczej mówiąc aby grubość zęba zmieniała się liniowo na całej albo części długości roboczej. Na początku montaż jest łatwy, koło pasowe ślizga się na wale, a w miarę nakładania docisk zwiększa się.

W przypadku łączenia koła pasowego na wale za pomocą łączenia na wcisk na rowkach stykają się tylko boki zębów koła pasowego i wału, które realizują w ten sposób z jednej strony centrowanie koła pasowego na wale, a z drugiej strony przenoszenie momentu występującego w czasie pracy i to w obu kierunkach, zależnie od tego czy maszyna pracuje jako silnik albo jako generator.

Ze względu na przenoszenie napędu przez koła pasowe, wał pracuje na zginanie obrotowe. Należy więc optymalizować geometrię i proces wytwarzania rowków dla uzyskania maksymalnej wytrzymałości na zmęczenie. Korzystnie rowki wału są wykonywane przez walcowanie z pełnego materiału.

Pasowanie rowków jest pasowaniem na wcisk tego rodzaju, że nie ma żadnego luzu kątowego pomiędzy wałem 18 i kołem pasowym 30. W przypadku przeciwnym, acykliczne, brutalne zmiany trybu pracy silnika i zmiany kierunku momentu przenoszonego przez połączenie mogłoby spowodować

PL 201 147 B1 wybijanie, a nawet ścinanie rowków i pęknięcie wału. Korzystnie, luz ujemny powinien wynosić pomiędzy 50 i 200 mikronów.

Jakość połączenia i maksymalna wartość przenoszonego momentu nie zależą już od stanów powierzchni rozmaitych elementów stykających się z kołem pasowym. W ten sposób, według wynalazku, przenoszenie momentu jest realizowane za pomocą pewnego połączenia przez rowki na wale i kole pasowym.

Ze względu na przenoszenie momentu w układzie koło pasowe-pas napędowy występuje lekkie odchylenie wału poddawanego działaniu siły stycznej wytwarzanej przez moment przenoszony przez koło pasowe 30. Może więc wystąpić ze względu na ruch nutacyjny efekt poślizgu osiowego koła pasowego 30 na wale 18 pomimo luzu ujemnego. Ten poślizg powinien być opanowany przez zastosowanie na przykład urządzenia klinowania osiowego takiego jak:

- śruba (z albo bez urządzenia hamującego)

- nakrętka (z albo bez urządzenia hamującego)

- obciskanie (odkształcenie miejscowe) końca wału poza rowkami

- pierścień oporowy, sprężynujący pierścień zabezpieczający, kołek elastyczny

- odkształcenie (rozszerzanie) wału po montażu koła pasowego takie jak na przykład, ściskanie osiowe wału dla rozpęcznienia rowków po montażu koła pasowego albo także, zastosowanie wału pustego w środku z gwintem stożkowym dla w rozszerzenia za pomocą narzędzia stożkowego.

Można, w odmianie, przyjąć że klinowanie osiowe koła pasowego na wał jest bezpośrednią konsekwencją pasowania na wcisk koła pasowego na wale. W ten sposób, nie jest konieczne dołączanie urządzenia zabezpieczenia osiowego typu śruby nakrętki albo sprężynującego pierścienia zabezpieczającego albo innego, wspomniana poprzednio nutacja powoduje bardzo ograniczone przesunięcie osiowe.

Inna odmiana polega na wykonaniu wału, tak że jego koniec ma krawędź tnącą na całym obwodzie uzębienia, podczas gdy koło pasowe ma otwór gładki. Żłobkowanie koła pasowego będzie wykonane przez wycinanie wióra podczas łączenia wału na wcisk. Należy w tym przypadku wykonywać utwardzanie powierzchniowe zębów wału. Ponadto należy zauważyć, że w przypadku demontażu elementy nie będą się nadawać do powtórnego wykorzystania.

Ze względu na znaczne zmiany temperatury jakie mogą tu wystąpić, należy dla zapewnienia zaciśnięcia połączenia podczas pracy wybrać na wykonanie wału i koła pasowego materiały, których współczynniki rozszerzalności są bliskie a nawet identyczne.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku, moment maksymalny, który może być przenoszony przez połączenie nie jest już zależny od zbieżności osiowej koła pasowego, to znaczy momentu ściskającego nakrętki ze stanu techniki.

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Połączenie napędowego koła pasowego z wirnikiem wirującej maszyny elektrycznej dla samochodu, zwłaszcza alternatora albo rozrusznika - alternatora, zawierające z jednej strony, wał trzymający wirnik i łożysko kulkowe przednie, a z drugiej strony, koło pasowe zawierające obwodowy obszar funkcjonalny przeznaczony do współpracy z pasem napędowym i piastę środkową zawierającą otwór osiowy dla przejścia wału wirnika, znamienne tym, że koło pasowe (30) zawiera odcinek wewnętrzny rowkowany (95) dla jego łączenia na wcisk z komplementarnym odcinkiem zewnętrznym rowkowanym wału (18) wirnika zawierającym na swoim obwodzie zewnętrznym ułożone przemiennie osiowe rowki (76) i osiowe zęby (77), a rowkowany odcinek wewnętrzny (95) koła pasowego (30) jest utworzony z ułożonych przemiennie osiowych rowków (76') i osiowych zębów (77').
2. 2. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że piasta środkowa (93) zawiera występ poprzeczny (96) przeznaczony do oparcia się o powierzchnię poprzeczną (98) pierścienia wewnętrznego (50) łożyska kulkowego (26) prowadzącego obrotowo wał wirnika (18).
3. 3. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wał (18) zawiera odcinek pośredni (72) przedłużony przez odcinek cylindryczny gładki (70) do przyjęcia łożyska kulkowego (26).
4. 4. Połączenie według zastrz. 3, znamienne tym, że odcinek cylindryczny gładki (70) przedłuża się przez odcinek zewnętrzny rowkowany wolnego końca (75) zawierający na swoim obwodzie zewnętrznym ułożone przemiennie osiowe rowki (76) i osiowe zęby (77).

   PL 201 147 B1
5. 5. Połączenie wedł ug zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienne tym, ż e odcinek zewnę trzny rowkowany wolnego końca (75) ma średnicę zewnętrzną stopniowaną.
6. 6. Połączenie według zastrz. 5, znamienne tym, że odcinek zewnętrzny rowkowany wolnego końca (75) zawiera krótki odcinek (78) zawierający zęby (77) o średnicy zewnętrznej równej średnicy zewnętrznej odcinka cylindrycznego (70).
7. 7. Połączenie według zastrz. 6, znamienne tym, że łożysko kulkowe (26) jest zamontowane jednocześnie na odcinku cylindrycznym gładkim (70) i na krótkim odcinku rowkowanym (78).
8. 8. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wolny koniec przedni zębów (77) zawiera skos (79) do ułatwienia montażu koła pasowego.
9. 9. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wolny koniec wału (18) zawiera końcówkę prowadzącą (80) do ułatwienia montażu koła pasowego (30).
10. 10. Połączenie według zastrz. 9, znamienne tym, że końcówka prowadząca (80) zawiera skos (81) do ułatwienia montażu koła pasowego (30).
11. 11. Połączenie według zastrz. 10, znamienne tym, że średnica zewnętrzna końcówki prowadzącej (80) jest w przybliżeniu równa średnicy wewnętrznej zębów (77') koła pasowego (30).
12. 12. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wolny koniec wału (18) zawiera wewnętrzny ślepy otwór gwintowany (82) współosiowy z osią X-X wału (18) do montażu koła pasowego.
13. 13. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że uzębienie jest stożkowe w taki sposób, aby grubość zęba zmieniała się liniowo na całej albo części długości przeznaczonej do montażu przez łączenie na wcisk.
14. 14. Połączenie według zastrz. 1, albo 8, albo 11, znamienne tym, że dla łączenia na wcisk koła pasowego (30) z wałem (18), stykają się ze sobą tylko boki zębów (77, 77') koła pasowego (30) i wału (18).
15. 15. Połączenie według zastrz. 15, znamienne tym, że dla łączenia na wcisk koła pasowego (30) z wałem (18), luz ujemny wynosi pomiędzy 50 i 200 mikronów.
16. 16. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że koło pasowe (30) jest mocowane za pomocą urządzenia do mocowania osiowego.
17. 17. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wolny koniec wału (18) ma krawędź tnącą na całym obwodzie uzębienia, podczas gdy koło pasowe (30) ma piastę pierścieniową (93) gładką dla wykonania rowków koła pasowego (30) przez wycinanie wiórów podczas łączenia wału na wcisk.
18. 18. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wał (18) i koło pasowe (30) są wykonane z materiałów, których współczynniki rozszerzalności są bliskie albo identyczne dla zapewnienia zaciśnięcia koła pasowego na wale.