带有单向离合器的机械系统、交流发电机及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及有单向离合器的机械系统（1），例如用于机动车辆交流发电机的皮带轮，其包括第一元件（10）和第二元件（20），所述第一元件和第二元件能够相对彼此围绕中心轴线（X1）旋转运动。这些元件（10、20）界定环形壳体（30），其包括单向离合器（40）和滚动轴承（50、60）。单向离合器装置（40）通过是油的第一类型的润滑剂（80）润滑。滚动轴承或轴承（50、60）通过是油脂的至少一种第二类型的润滑剂（90）润滑。第一和第二类型的润滑剂（80、90）彼此不同又彼此相容。当机械系统在使用中时，第二类型的润滑剂（90）具有高于1的NLGI等级。本发明还涉及包括构造为皮带轮的系统（1）的交流发电机，并且涉及制造机械系统（1）的方法。
【专利说明】带有单向离合器的机械系统、交流发电机及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有单向离合器的机械系统，例如涉及机动车辆交流发电机皮带轮。本发明还涉及包括这样的机械系统的交流发电机，所述机械系统构造为带有单向离合器的皮带轮。本发明还涉及制造这样的机械系统的方法。
[0002]本发明的领域是机械系统的润滑，尤其是交流发电机皮带轮。
【背景技术】
[0003]在已知的方法中，传动带驱动交流发电机皮带轮的外部轮缘，并驱动内部轮毂。该皮带轮在使用时承受速度和转矩中的多种变化，尤其是因为发电机的非周期性工作。存在着用于平滑在速度和施加到皮带轮的转矩中的这些变化的各种手段，例如通过装配单向离合器(OWC)装置，其也称为飞轮，到轮毂和轮缘之间。在旋转的一个方向，单向离合器装置从皮带轮缘传送转矩到皮带轮轮毂，而在旋转的另一个方向，皮带轮作为飞轮运行。
[0004]W0-A-2011079963描述了机动车辆交流发电机皮带轮类型的机械系统，包括两个球轴承和布置在轮毂和轮缘之间的单向离合器装置。虽然机械系统各个部分的运行条件，尤其是它们的使用温度，是不一样的，相同的油脂用于润滑它们。这种油脂被小心地选择以得到各个部分不管它们各自运行条件的有效润滑，贯穿系统的寿命，无需拆卸。
[0005]作为替代，这样的机械系统可设置有布置在单向离合器每一侧的滚动轴承两侧上的密封构件。各个部件然后以密封的方式彼此分离，使得两种特定的润滑剂可以在机械系统中使用，而无这些润滑剂混合的风险。但是，密封构件的使用增加了系统的成本和尺寸。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提出一种改进的机械系统。
[0007]为此，本发明涉及有单向离合器的机械系统，例如用于机动车辆交流发电机的皮带轮，包括第一元件和第二元件，所述第一元件和第二元件能够相对彼此围绕中心轴线旋转运动，并且相对于中心轴线径向地界定环形壳体，环形壳体包括单向离合器装置和至少一个滚动轴承，所述单向离合器装置能够将第一元件与第二元件接合，使其能围绕中心轴线沿第一旋转方向的旋转，并且能够在与第一旋转方向相反的第二旋转方向中使两者分离，所述滚动轴承沿着中心轴线定位在单向离合器装置旁。单向离合器装置通过是油的第一类型润滑剂润滑。滚动轴承或轴承通过是油脂的至少一种第二类型润滑剂润滑。第一类型的润滑剂和第二类型的润滑剂彼此不同又彼此相容。当机械系统在使用中时，第二类型的润滑剂具有严格地高于I的NLGI等级。
[0008]由此，本发明使得提高机械系统和它的组成元件的寿命成为可能。具体地说，一方面滚动轴承的寿命和另一方面单向离合器的寿命通过使用为它们的运行条件优化的两种特定的润滑剂而提高了。在这个具体的例子中，两种润滑剂的相容性是当两种润滑油在机械系统使用前或使用中彼此接触时，两种润滑油都不会经历它的任何物理化学性质的明显退化。通过保证这些润滑剂在使用中彼此相容，系统并不一定需要提供滚动轴承和离合器之间的密封隔离的构件。由于滚动轴承的润滑已经改进了，系统也不再需要在运动元件之间的界面上的诸如类金刚石碳涂层(DLC)的特殊涂层，从而同样地降低了它的成本。
[0009]根据本发明的其它有利的特征，单独或组合地考虑:
[0010]-第一类型的润滑剂和第二类型的润滑剂至少在界面区域接触。由此本发明克服了现有技术的成见，即使用两种不同的润滑剂而无任何物理隔离是不利的，以防润滑剂混合而失去它们的润滑特性。
[0011]-所述或每个滚动轴承在轴向远离单向离合器装置的一侧设置有密封构件，而在轴向朝向单向离合器装置的一侧不具有密封构件。
[0012]-滚动轴承或轴承在两个滚道之间限定轴承腔室，在此腔室中插入至少一排滚动元件，所述轴承腔室通过密封器件从滚动轴承的外部隔离，使得第一类型的润滑剂和第二类型的润滑剂彼此隔离。
[0013]-当机械系统在使用中时，环形壳体内的温度包含在_40°C和+150°C之间。
[0014]-第二种类型的润滑剂在40°C具有优于50厘沲(cSt)的粘度。
[0015]本发明的另一主题是包括这样的机械系统的交流发电机，所述机械系统构造为有单向离合器的皮带轮。
[0016]本发明的另一个主题是制造这样的机械系统的方法。所述方法包括步骤:
[0017]a)确定机械系统的运行条件，包括:
[0018]al)确定单向离合器装置的运行条件；
[0019]a2)确定所述或每个滚动轴承的运行条件；
[0020]b)选择第一类型的润滑剂和第二类型的润滑剂，其彼此不同而又彼此相容，包括:
[0021]bl)选择第一类型的润滑剂，其是适合于单向离合器装置的运行条件的油；
[0022]b2)选择第二类型的润滑剂，其是适合于一个或多个滚动轴承的运行条件的油脂，并且当机械系统在使用中时，其具有严格地高于I的NLGI等级；
[0023]b3)实验性地或从预先建立的数据库检查第一类型的润滑剂和第二类型的润滑剂的相容性；
[0024]c)润滑机械系统，包括:
[0025]Cl)用第一类型的润滑剂润滑单向离合器装置；
[0026]c2)用至少第二类型的润滑剂润滑一个或多个滚动轴承。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]通过阅读下面仅通过非限制性的例子给出并参考附图的描述，本发明将更好地被理解，在图中:
[0028]-图1是根据本发明的机械系统的轴向截面视图，所述机械系统是包括滚动轴承以及布置在轮缘和轮毂之间的单向离合器装置的交流发电机皮带轮类型；
[0029]-图2是图1的单向离合器装置的透视图；和
[0030]-图3是图1的细节III的放大视图。
【具体实施方式】[0031]图1至3描绘了根据本发明的皮带轮I。该皮带轮I设计为装配到机动车辆交流发电机，为了简便起见，所述交流发电机没有被描绘。
[0032]皮带轮I定心于中心轴线Xl并且包括外部轮缘10、内部轮毂20、径向地界定在轮缘10和轮毂20之间的环形外形的壳体30、单向离合器装置40以及布置在壳体30内的两个滚动轴承50和60。
[0033]轮缘10和轮毂20能够相对彼此围绕中心轴线Xl的旋转运动。轮缘10包括构造为部分地容纳传动带的外部沟槽11，而轮毂20包括构造为安放交流发电机轴的内部孔21，为了简便起见，传动带和轴没有被描绘。轮缘10还包括内部柱形孔12，而轮毂20包括外部柱形支撑表面22，其共同界定壳体30。
[0034]布置在壳体30内的装置40允许轮缘10对于围绕中心轴线Xl沿第一旋转方向Rl的旋转接合轮毂20，并且相反地，沿和第一旋转方向相反的第二旋转方向R2从轮毂20分离轮缘10。
[0035]类似本身在图2中描绘的单向离合器装置40的一个例子在文件W0-A-2011079963中描述。
[0036]在壳体30内，滚动轴承50和60定位在装置40旁，沿着中心轴线Xl在该装置的每一侧。如图3所示,滚动轴承50包括外圈51、内圈52、通过保持器54保持的球体类型的滚动元件53和密封件56。滚动轴承60和滚动轴承50相似并且特别地包括密封件66。因为它们相对装置40位于滚动轴承50和60的外侧，密封件56和66可以认为是相对壳体30和装置40的沿着轴线Xl的外部横向密封件。滚动轴承50和60没有任何内部横向密封件插在它们和装置40之间。
[0037]皮带轮I和它的布置在壳体30内的组成元件被润滑以减少使用时的加热和摩擦，由此增加了它们的寿命。润滑剂的选择依赖于这些组成元件的运行条件，特别是装置40以及滚动轴承50和60。这些运行条件包括一些可变参数，诸如围绕轴线Xl的旋转速度、它们在使用中承受的负载和温度、以及皮带轮I的最大期望寿命。
[0038]具体地说，润滑剂可能是油或油脂。润滑剂的一个主要特性是它的粘度，所述粘度依赖于它的温度。润滑剂油由基础和优选的一种或多种添加剂组成。所述基础可以是矿物或合成油，优选地是用于温度超过100°c的应用的合成油。润滑油脂由基础油、增稠剂和优选地一种或多种添加剂组成。添加剂允许润滑剂的诸如它的粘度、它的耐磨性或耐高压性的某些性质被改进，或者优选地允许润滑剂的行为适合于适应具有特定运行条件的特定应用。
[0039]已知的机械系统，如描述在W0-A-2011079963中的一个，结合单一的润滑剂，通常是润滑剂油。这些系统的运行是令人满意的，但是可以得到改进。确切地说，润滑剂于是将系统作为整体来适用，但没有为它的每个组成元件特别地优化。
[0040]在本发明的情形中，如图3所示，单向离合器元件40通过第一类型的润滑剂80润滑，而滚动轴承50和60通过第二类型的润滑剂90润滑。具体地，第一类型的润滑剂80和第二类型的润滑剂90在使用中彼此不同又彼此相容。
[0041]为了允许皮带轮I进入使用，滚动轴承50装有第一数量95的润滑剂90，而滚动轴承60装有第二数量96的润滑剂90。因为它在尺寸上比滚动轴承50和60更大，装置40填充有更大数量的润滑剂80。在一方面，润滑剂80在位于装置40和滚动轴承50之间的界面区域Z45与数量95的润滑剂90接触，在另一方面，其在位于装置40和滚动轴承60之间的界面区域Z46与数量96的润滑剂90接触。虽然它们的真实轮廓可能特别地在使用中改变，界面区域Z45和Z46在图3中通过虚线示意性地表示。
[0042]润滑剂80和90被选择为不同的以使得它们为其润滑的元件40、50或60的特定运行条件优化。确切地说，与滚动轴承50和60比较，装置40随时间推移具有有限的旋转，但承受了更大的负载。如果用于滚动轴承50和60的润滑剂90被不正确地指定，在圈51和52与滚动元件53之间的润滑剂90的膜容易变得不充分，或者甚至不存在，由此增加了滚动轴承50和60的磨损并且减少了它们的寿命。优选地，润滑剂90在40°C具有超过50厘沲(centistoke, cSt)的粘度。
[0043]通过非限制性的例子，皮带轮I的整体运行条件如下:壳体30的温度是_40°C和+150°C之间，同时皮带轮I的最大期望寿命相当于车辆行驶300000千米。
[0044]润滑剂80和90还选择为，在皮带轮I进入使用前和更特别地当其在使用中时，彼此相容。两种润滑剂的相容性是指当两种润滑剂在皮带轮I进入使用前或使用中彼此接触时，两种润滑油都不会经历任何它们的物理化学性质的明显退化。更具体地，没有物理化学性质的明显退化可以定义为它保持在对应于它初始值±5%的范围内，并且优选地在它初始值±2%的范围内。
[0045]根据第一相容性标准，润滑剂80和90必须是化学相容的，这意味着在皮带轮I进入使用前或使用中，润滑剂80或90中一种润滑剂的一个或多个组分必须不能化学降解另一种润滑剂80或90的一个或多个组分。
[0046]根据第二相容性标准，润滑剂80和90需要是物理相容的，这意味着在皮带轮I进入使用前或使用中，当两种润滑剂在区域Z45和Z46彼此接触时，两种润滑剂都必须不能经历稠度上的严重变化。具体地，稠度上的变化能够带来最终导致粘度变化和润滑有效性丧失的风险，等等。另外，润滑剂80或90的全部或一些可能进入非预期的区域，并由此负面地影响系统性能。
[0047]油脂的稠度由标准NFT60-132定义为经初步混合操作后，在25°C，在5秒时间间隔内确定形状和确定质量的锥形柱塞的锥入作用下，这种油脂对变形的阻力，所述标准NFT60-132对应于标准IS02137和ASTM-D217。由于初步混合操作，这种锥入被称为工作锥入，并以十分之一毫米量度。这种稠度测量在一定程度上可以和金属基板的锥形锥入硬度测试比较。
[0048]美国机构国家润滑油脂学会，或NLGI，已经建立了油脂的分类，其中油脂是根据它们的稠度分类的。如下面表I所示，每种NLGI等级是由在25°C的工作锥入度值的范围定义的。
【权利要求】
1.一种带有单向离合器的机械系统(1)，例如用于机动车辆交流发电机的皮带轮，其包括第一元件(10)和第二元件(20)，所述第一元件(10)和第二元件(20)能够相对彼此围绕中心轴线(Xl)旋转运动，并且相对于中心轴线(Xl)径向地界定环形壳体(30)，所述环形壳体(30)包括: -单向离合器装置(40)，其能够在围绕中心轴线(Xl)沿第一旋转方向(Rl)的旋转中将第一元件(10 )和第二元件(20 )接合，从而第二元件(20 )能旋转运动，并且能够在与第一旋转方向相反的第二旋转方向(R2)中使两者脱离接合，以及 -至少一个滚动轴承(50、60)，沿着中心轴线(Xl)定位在单向离合器装置(40)旁； 其中，单向离合器装置(40)通过第一类型的润滑剂(80)润滑，该第一类型的润滑剂(80)为油， 其中，一个或多个滚动轴承(50、60)通过至少一种第二类型的润滑剂(90)润滑，该第二类型的润滑剂(90)为油脂， 其中，第一类型的润滑剂(80)和第二类型的润滑剂(90)彼此不同又彼此相容，并且其中，当机械系统(I)在使用中时，第二类型的润滑剂(90)具有严格地高于I的NLGI等级。
2.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其中，第一类型的润滑剂(80)和第二类型的润滑剂(90)至少在界面区域(Z45、Z46)处接触。
3.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其中，所述或每个滚动轴承(50、60)在轴向远离单向离合器装置(40 )的一侧设置有密封构件(56，66 )，而在轴向朝向单向离合器装置(40)的一侧不具有密封构件。
4.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其中，一个或多个滚动轴承(50、60)在两个滚道之间限定轴承腔室，在所述腔室中插入至少一排滚动元件(53、63)，所述轴承腔室通过密封器件从滚动轴承(50、60)的外部隔离，使得第一类型的润滑剂(80)和第二类型的润滑剂(90)彼此隔离。
5.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其中，当机械系统(I)在使用中时，环形壳体(30)内的温度包含在_40°C和+150°C之间。
6.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其中，第二种类型的润滑剂(90)在40°C具有高于50厘沲(cSt)的粘度。
7.一种交流发电机，包括根据前述权利要求1至6中任一项所述的机械系统(1)，其配置为带有单向离合器的皮带轮。
8.—种制造根据前述权利要求1至6中任一项所述的机械系统(I)的方法，其中，所述方法包括以下步骤: a)确定机械系统(I)的运行条件，包括: al)确定单向离合器装置(40)的运行条件； a2)确定所述或每个滚动轴承(50、60)的运行条件； b)选择第一类型的润滑剂(80)和第二类型的润滑剂(90)，其彼此不同而又彼此相容，包括: bl)选择第一类型的润滑剂(80)，其是适合于单向离合器装置(40)的运行条件的油； b2)选择第二类型的润滑剂(90)，其是适合于一个或多个滚动轴承(50、60)的运行条件的油脂，并且当机械系统(I)在使用中时，其具有严格地高于I的NLGI等级； b3)实验性地或从预先建立的数据库检查第一类型的润滑剂(80)和第二类型的润滑剂(90)的相容性； c)润滑机械系统(1)，包括: Cl)用第一类型的润滑剂(80)润滑单向离合器装置(40)； c2)用至少第二类型的润`滑剂(90)润滑一个或多个滚动轴承(50、60)。
【文档编号】F16N15/00GK103671857SQ201310397573
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】E.古琼, N.普兰彻诺尔特 申请人:Skf公司