CN1126228C - 车辆充电发电机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种高生产率和价格便宜和高耐久性的发电机。按照本发明，提供了一种装有单向离合器的车辆充电发电机，该离合器具有离合器内套和离合器外套，内套安装在转子轴上，外套安插在内套和皮带轮之间，皮带轮由驱动车辆的动力单元所驱动，并从皮带轮至转轴仅在一个转动方向上传递功率，其特征在于：离合器外套和皮带轮整体构成，轴和离合器内套整体构成，转子轴上设置外螺纹，离合器内套的内圆周部分设有内螺纹，内螺纹和外螺纹相啮合将离合器内套固定在轴上。按照本发明的车辆充电发电机，省去紧固螺母而减少零件数量，组合作业步骤也更加减少。

Description

车辆充电发电机

发明领域

本发明涉及具有单向离合器的车辆充电发电机。

背景技术

图5和6表示一个传统的车辆充电发电机(下文称发电机)，作为例子该发电机在日本未审专利公开号NO.101353/1981中作了说明，其中图5是发电机结构视图，图6表示单向离合器结构细节的局部放大视图。在图5和图6中，数字1标明发电机主体，其构成如下：数字2表示前支架，数字3为后支架，两支架的中间部位分别装设前轴承4和后轴承5。数字6指的是具有电枢铁芯6a和缠绕在铁芯6a上的电枢线圈6b的电枢。把电枢铁芯6a插入到两支架间，并通过紧固螺栓7将铁芯在图5的水平方向夹紧到两支架上。

数字8表示带有转轴8a的转子，图5中转轴8a的右端部分加工成外螺纹8b，有爪形磁极的圆柱磁极体8c装配到转轴8a上，励磁铁圈8d绕制在磁极体8c上，而滑环8e附加到转轴上并连接励磁线圈8d。此外，通过轴承4和5由两个支架2和3可转动地支承着转轴8a，这样磁极体8c设置在电枢铁芯6a的内部。

数字9表示电刷，该电刷通过滑环8e将激励电流供给励磁线圈8d。数字10表示整流器，它对由电枢线圈6b产生的交流电进行整流。电刷9和整流器10安装在后支架3的里面。数字11是风扇，它装设在前支架2的外面，而且固定到转轴8a上，风扇跟随转子8转动，将外界空气送至发电机主体内部，于是使发电机冷却。发电机1的主体构成如上所述。

数字12表示单向离合器，13表示皮带轮，单向离合器12安置在转轴8a和皮带轮13之间。

另外，下面将参照图6对单向离合器12的细节结构进行说明。数字21表示离合器内套，22表示其外套，符号22a指的是多个楔形沟槽(图6)。多个沟槽22a沿圆周方向设置在离合器外套22的内圆周部分，如图6所示，各个沟槽在垂直于转轴方向上具有楔形段，其中楔形段的径向深度朝着左边方向逐渐减小。数字23表示滚珠，24表示滚珠弹簧。滚珠23安插在离合器内套21和外套22之间的沟槽22a中，并在与图6中的箭头R相反方向上被滚珠弹簧24压紧，R方向是转子8被驱动的方向。

将离合器内套21固定到转轴8a上，并利用螺母25防止内套21轴向脱出(图5)，该螺母和外螺纹8b拧合。离合器外套22压配到皮带轮13上。

下面将说明操作过程。

该发电机是三相同步发电机，其中转子8通过皮带(图中未表示)按箭头R方向驱动，皮带架设在发动机和皮带轮13之间，发动机也未图示，它是动力单元。依靠转子8转动，在电枢绕组6b中产生三相交流电源，并用整流器10把交流电转换为直流电，供给车辆所需的动力源。

发动机在脉动或加速或减速的情况下，单向离合器12操作如下。即，当发动机加速时，离合器传递扭矩，转子由发动机驱动。相反，当发动机减速时，由于离合器滑动，转子不减速，通过惯性而连续进行，因此达到提高能量效率，提高皮带寿命等效果。

下面，对于单向离合器12的操作给以更详尽说明。皮带轮13以图6中箭头R的方向由发动机驱动。当发动机转速高于发电机转子8的转速时，被滚珠弹簧24在与箭头R相反方向推动的滚珠23，在沟槽22a中向左方(图6)移动。结果滚珠23嵌入离合器内套21和外套22之间，于是将皮带轮13的动力传送至转子轴8a。

另一方面，发动机减速时，特别是在发动机急剧减速时，依靠转子8的惯性力使离合器内套21的转速高于外套22的转速。因此，由于滚珠23克服滚珠弹簧24的弹力而向图6的右方移动，滚珠23的嵌入作用松脱。于是在没有由于发动机减速而使转子减速的情况下，而转子8减速，同时转子本身的转动能量转换成电能。

由于传统发电机的结构如上所述，所以存在下述问题。

(1)离合器外套22和皮带轮13是分离结构，而且皮带轮是压配合到离合器外套上，因此零件数量增加，为组合作业需要较多的工时。另外，由于在进行压配合操作同时，离合器外套产生变形，降低了滚子配合部分的精度，因而质量显著下降。

(2)当离合器内套21已装配到转轴8a上以后，采用螺母25以防止脱出，这样也增加零件数量，北且为组合也需要更多的工时。

(3)离合器外套22和内套21之间没有设置单独的轴承。因此对离合器的负载没有给予考虑，而该负载是由驱动皮带等零件施加的，所以需要提高耐久性。

(4)没有考虑离合器的防尘和防水生能，所以有必要就此采取措施。

发明内容

本发明的目的是解决上述存在的问题，并提供一种高生产率和价格便宜的发电机。而且本发明的另一目的是提供一种可提高耐久性的发电机。

按照本发明，提供了一种装有单向离合器的车辆充电发电机，该离合器具有离合器内套和离合器外套，内套安装在转子轴上，外套安插在内套和皮带轮之间，皮带轮由驱动车辆的动力单元所驱动，并从皮带轮至转轴仅在一个转动方向上传递功率，其特征在于：离合器外套和皮带轮整体构成，轴和离合器内套整体构成，转子轴上设置外螺纹，离合器内套的内圆周部分设有内螺纹，内螺纹和外螺纹相啮合将离合器内套固定在轴上。

按照本发明的车辆充电发电机，利用轴上的外螺纹和离合器内套上的内螺纹相配合，将离合器内套固定到轴上。因而省去紧固螺母而减少零件数量。内套固定在轴上是利用轴上的外螺纹和离合器内套的内螺纹相互配合达到的。因此零件数量进一步减少，组合作业步骤也更加减少。

附图说明

图1表示本发明实例的结构视图；

图2表示本发明实例中单向离合器内套的细节结构放大视图；

图3表示本发明另一实例的结构视图；

图4表示本发明再一实例的结构视图；

图5表示传统车辆充电发电机的结构视图；以及

图6表示传统车辆充电发电机离合器的细节结构局部放大视图。

具体实施方式

实施例1

下面参照附图说明本发明一个实施例。图1是表示发电机结构视图，图2是单向离合器内套的细节结构放大视图。图1和图2中，符号1至11表示和图6中传统发电机相同的部分。因此相对应的各部分采用相同的符号，而且本文省去解释。然而该实施例和传统实例的不同点在于转子轴8a较比传统发电机的转子轴短，如图1所示。

数字31是单向离合器，其结构如下所述。32表示空心圆柱形的离合器内套，其中，具有大外径的突缘32b设置在外圆周部分32a的右端部并构成整体；如图2所示。此外，空心部分32c的右侧设有内螺纹32d，其余空心部分未加工成螺纹即无螺纹。该空心部分32c的右端设置六角形插座32e。当将离合器内套32与转轴的外螺纹8b接合时，该六角形插座32e是为了用六角扳手转动离合器内套。图5中传统发电机实例的螺母25就省略了，由此转子轴8a的总长度，和进而发电机的总长度可缩短。

离合器外套34和皮带轮35整体构成转动元件33，元件33由锻造锻钢制成。转动元件33的内圆周面中央部分，构成离合器外套34，其中设置多个与图6中相似的楔形沟槽34a。另外，在转动元件33的内圆周部分之两侧，设置插装离合器外套34的阶梯部分33a，其中装配滚珠轴承，该轴承将在下面叙述。36表示滚子，滚子安放在离合器内套32和离合器外套34之间的楔形沟槽34a中，就此与图6所示的相同。如上所述，该接合和分离部分37是由离合器内套的外圆周部分32a，离合器外套的沟槽34a和滚子36构成。

数字38和39表示滚珠轴承。环形密封件40分别安置在滚珠轴承38的左侧(发电机主体1的侧边)和滚珠轴承39的右侧，并分别安置在轴承内圈和外圈之间。另外为降低成本，与上述侧边相对的滚珠轴承38和39的内侧不安放密封件。虽然在滚珠轴承38和39中为润滑轴承自然要充填油脂，但在轴承内侧没有必要为了防尘和防水等而专门提供密封元件。

将滚珠轴承38和39安装到转动元件33的阶梯部分33a上是以是紧密配合状态安装的，而滚珠轴承外圈接触该阶梯部分33a，这部分承受皮带轮35的推力负载。考虑到整体性能，滚珠轴承38和39的内圈以间隙方式配合到离合器内套32上，为此它们之间设置一小间隙。

数字41表示以轴向方向插置滚子36的垫圈，垫圈防止滚子36颠倒。另外，润滑油脂(图中未示出)填充在滚子的圆周部分内，并包括由垫圈，离合器外套34以及离合器内套32包围的沟槽34a。42表示垫圈，配置在离合器内套32之左侧和发电机主体1的风扇之间。

上述结构的单向离合器31为整体化并安装到转子轴8a上且采用下述方式。首先，使单向离合器31整体化。垫圈41装配在图1右边的转动元件33的阶梯部分33a上，再将图1右边的滚珠轴承39压配装入。下一步把离合器内套32插入轴承39的内圈中。在这种情况下，由于滚珠轴承39的内圈和离合器内套32的外圆周部分32a之间形成间隙配合，如上所述在它们之间设有小间隙，所以离合器内套可以很容易地插到内圈中。再有，虽然图1中未显示滚子弹簧36a，但与图6相似的滚子弹簧和滚子36插入离合器外套34(转动元件33)的沟槽34a中。然后，将图1左面的垫圈41装到图1左边的阶梯部分33a上。最后把图1左面的滚珠轴承38压配合到阶梯部分33a上。

上述操作实际上是将转动元件33放置成水平位置进行的，这样，在图1中的单向离合器31左侧部分配置在上部。此时，将润滑油脂充填在接合和分离部分37中。油脂的选定应着重考虑单向离合器运行时扭矩的传递性能。

上述整体组件装配到转子轴8a上，其中垫圈42已事先装好。使内螺纹32d和转轴8a的外螺纹8b接合，并用六角板手卡合六角插座32e并转动它从而将单向离合器31固定到转轴8a上。在这种情况下，设置如图2中的间隙t，因此空心部分32c的内径以具有小间隙的间隙配合方式装配到转轴8a上。于是，在单向离合器装设到转轴8a上时，该转轴起到引导作用，由于外螺纹8b和内螺纹32d相接合部分存在间隙而导致的偏心度则受到制约。

上述结构的单向离合器31的操作与图5的传统离合器相似。

在该实施例中，采用了离合器外套34和皮带轮35整体构成的转动元件33。因此，由于不需要将离合器外套压配到皮带轮上，则组合作业步骤可减少，零件数量也减少。自然，离合器外套压配作业时造成的外套变形从而使与滚子相关的楔形部分精度降低等等问题也一概不存在了，这就增加了质量的稳定性。

再有，因为离合器内套32的内圆周部分设置内螺纹32d，通过紧固离合器内套本身使单向离合器和发电机主体实现一体化，所以取消了紧固螺母。为紧固操作，设置了六角插座并使用六角板手。由于使离合器内套32与转轴相接合的外螺纹6b可在轴线方向上设置在离合器内套里侧，所以转轴8a的部长度，并由此发电机的总长度可缩短。

另外，由于接合部分(内螺纹32d和外螺纹8b的接合部分)的间隙导致的偏心度可受到限制，这是因为离合器内套空心部分32c和转轴8a之间的间隙量t设置得较小，所以紧固离合器内套时，转轴8a的外圆周部分成为导引件。

对着滚子36的离合器内套32部分和其里面的装配轴承38和39的那部分的直径设置得相等，它们之间设有阶梯差异。因此，便于加工离合器内套和改善整体性能，并且可以很容易实行一体化，如上所述。

再有，轴承38和39安排在接合和分离部分37的两侧，该轴承承受皮带负载，这样多个滚子36均匀地传递扭矩。

滚珠轴承38和39的各自的内圈通过离合器内套的突缘32b和垫圈42夹持，轴承外圈是用上述转动元件33的台阶部分33a夹持。因此，由于皮带轮等中心的误差导致皮带的负载力矩，从而造成离合器部件上存在推力负载的情况下，皮带轮35在堆力方向的运动受到限制，于是轴承的寿命达到稳定性。

为提高对外界环境的抵抗能力如防尘和防水能力，至少在外侧(轴承38的左侧以及轴承39的右侧)装有密封元件40，在其内侧是敞开的以降低成本，这就是单侧密封结构。

这种单向离合器的主要特点是上述的滑动功能。因此能够采用相同的油脂润滑离合器和滚珠轴承，没有必要使接合和分离部分37(滚子周围部分)与滚珠轴承38和39专门隔开。自然有使用不同种类油脂的情况。在这种情况下，对于滚珠轴承38和39可以设置双侧密封构件，以防止接合和分离部分的油脂以及滚珠轴承的油脂混合在一起。

当然，即使接合和分离部分与轴承使用相同的油脂，也可采用具有双面密封结构的滚珠轴承，但当两种油脂相同时，通过取消轴承内侧的密封元件，可以实现制造成本的降低。

实施例2

图3是本发明另一实施例的结构视图。下面将说明该实施例。数字51表示单向离合器，其中，在滚珠轴承38和39以及接合部分和分离部分37(离合器部件)之间分别安装油密封件52。其他结构和图1实施例相同。

油密封件52使滚珠轴承38和39与接合和分离部分37隔开。另外，考虑到离合器整体性能，转轴8a和离合器内套32以间隙配合方式相互安装。因此该实施例完全防止了离合器部件内的油脂从间隙中流出，从而达到提高可靠性。

在使用油密封件52的情况下，不需要特别关照轴承及接合和分离部分之间的密封性能。但是，当轴承38和39中以及接合和分离部分37中使用不同的油脂时，即使滚珠轴承一侧具有密封构件，且轴承内侧是敞开的，这些油密封件52也能防止两种油脂的混合。

另外在图3所示的实施例中，将密封元件40安置在滚珠轴承38的左侧和滚珠轴承39的右侧。但是如果必要，可设置与油密封件52相同的油密封件来代替密封元件40。

实施例3

图4是本发明再一个实施例的结构图。在该实施例中，转子轴也用作一个离合器内套。下面说明其结构。

数字61表示单向离合器，其中转轴62也作用离合器内套63。即转轴62具有离合器内套63的功能。在此情况下，转轴62上设有外螺纹62a，螺母64与外螺纹62a啮合，用这种方法把具有单向离合器的皮带轮紧固到转轴62上。转轴63的材料是锻钢。在离合器内套63外圆周部分上之对着滚子36的转轴63局部进行感应淬火。其他结构和图1中实施例1相同。

通过也用作离合器内套63的转轴62，可改善皮带轮35相对转轴62的偏离精度。另外，在单向离合器的径向可提供一个尺寸容差，进而扩大了轴承38和39的设计尺寸自由度，滚子36的直径选择等，其结果可提高寿命并能改善可靠性。

另外，动力设备自然可以是内燃机，如汽油机或柴油机，或者是电动机车的动力设备，而且车辆充电发电机并不限限于三相同步发电机。

Claims (1)

1.一种装有单向离合器的车辆充电发电机，该离合器具有离合器内套和离合器外套，内套安装在转子轴上，外套安插在内套和皮带轮之间，皮带轮由驱动车辆的动力单元所驱动，并从皮带轮至转轴仅在一个转动方向上传递功率，其特征在于：离合器外套和皮带轮整体构成，轴和离合器内套整体构成，转子轴上设置外螺纹，离合器内套的内圆周部分设有内螺纹，内螺纹和外螺纹相啮合将离合器内套固定在轴上。

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