车辆用交流发电机皮带轮及其与交流发电机的安装结构

摘要

本发明公开一种车辆用交流发电机皮带轮及其与交流发电机的安装结构，该车辆用交流发电机皮带轮包括：皮带轮本体，被配置成与交流发电机轴连接并通过皮带接收动力；以及适配器，与皮带轮本体连接并吸收由动力传递引起的振动。该车辆用交流发电机皮带轮及其与交流发电机的安装结构，通过在交流发电机皮带轮上安装具有摆锤的适配器、使摆锤振动与彼此具有反相位的皮带振动起作用、并通过将适配器完全无间隙地压配合到交流发电机皮带轮上，从而减小振动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种安装在发动机上的交流发电机。更具体地，本发 明涉及一种交流发电机皮带轮，以及交流发电机皮带轮与交流发电机 的安装结构，其被配置成通过安装具有摆锤的适配器来减小皮带振动。

背景技术

交流发电机通常安装在车辆上，产生电力以便为车辆的电池进行 充电。此外，交流发电机通过交流发电机皮带轮与发动机的曲轴皮带 轮之间的连接皮带，从发动机接收动力。

同时，交流发电机皮带轮具有比曲轴皮带轮更大的扭转振动，这 是因为交流发电机皮带轮的旋转速度大于曲轴皮带轮的旋转速度的两 倍。

图1和图2是常规交流发电机皮带轮系统的示意图。

如图1和图2所示，图1是常规的固体型(solid type)交流发电 机皮带轮系统示意图，图2是常规的越程交流发电机解耦器型 (overrunning alternator decoupler OAD)交流发电机皮带轮系统的示意 图。常规的固体型交流发电机皮带轮具有由刚性体制成的交流发电机 轴11，从而使交流发电机10和交流发电机皮带轮12直接连接。与此 相反，常规的OAD型交流发电机皮带轮具有在其内部插入弹簧(OAD 弹簧)的交流发电机轴21，从而使交流发电机20与交流发电机皮带轮 22通过弹簧连接。

近年来，由于在固体型交流发电机皮带轮中，连接交流发电机皮 带轮12和曲轴皮带轮14的皮带13会产生巨大的振动，从而引起皮带 打滑。因此，OAD型交流发电机皮带轮得到广泛应用。与固体型交流 发电机皮带轮相比，OAD型交流发电机皮带轮具有减小怠速振动的效 果，这是因为在怠速RPM范围内皮带的振动共振点减小。

然而，怠速振动只是在怠速RPM范围内而不是在整个RPM范围 内减小，并且在怠速RPM范围内甚至会发生由弹簧的非线性而导致的 次谐波振动。

背景部分所公开的信息仅用于增强对本发明的大致背景的理解， 而不应被视为这些信息构成本领域技术人员熟知的现有技术的确认或 者任何形式的启示。

发明内容

本发明的各个方面提供一种车辆用交流发电机皮带轮，以及交流 发电机皮带轮与交流发电机的安装结构，其通过在交流发电机皮带轮 上安装具有摆锤的适配器、使摆锤振动与彼此具有反相位的皮带振动 起作用、并通过将适配器完全无间隙地压配合到交流发电机皮带轮上， 而具有减小振动的优点。

本发明的各个方面提供一种车辆用交流发电机皮带轮，其可包括： 皮带轮本体，被配置成与交流发电机轴连接并通过皮带接收动力；以 及适配器，与皮带轮本体连接并吸收由动力传递引起的振动。

该适配器还包括至少一个摆锤，用于吸收由动力传递引起的振动。

皮带轮本体被配置成通过动力传递产生具有预定频率的皮带振 动，摆锤被配置为通过旋转产生具有谐振频率的摆动，其中所述摆锤 的谐振频率可以等于振动的预定频率。

摆动和皮带振动彼此反相位。

适配器可包括：连接于皮带轮本体的圆筒形连接部；在连接部的 一侧与连接部同心连接的盘；以及至少一个摆锤，安装在盘的外周的 预定位置上。

第一花键可形成在皮带轮本体的内周上，第二花键可形成在连接 部的外周上，使得适配器可通过花键连接于皮带轮本体的内周。

第一花键可具有恒定的宽度，第二花键的宽度可从一侧到另一侧 以恒定比率减小。

第二花键在离开其一侧预定距离的位置处的宽度可等于第一花键 的宽度。

本发明的各个方面提供一种车辆用交流发电机皮带轮与交流发电 机的安装结构，其中该安装结构可以包括：皮带轮本体，被配置成与 交流发电机轴连接并通过皮带接收动力；适配器，与皮带轮本体连接 并吸收由动力传递引起的振动；以及螺母，被配置成与交流发电机轴 连接，以便将适配器压配合到皮带轮本体中。

适配器可包括至少一个摆锤，用于吸收由动力传递引起的振动。

皮带轮本体可被配置为通过动力传递产生具有预定频率的振动， 摆锤被配置成通过旋转产生具有谐振频率的摆动，其中摆动的谐振频 率可等于皮带振动的预定频率。

摆动和皮带振动彼此反相位。

适配器可包括：连接于皮带轮本体的圆筒形连接部；在连接部的 一侧与连接部同心连接的盘，以及至少一个安装在盘外周的预定位置 上的摆锤。

第一花键可形成在皮带轮本体的内周上，第二花键可形成在连接 部的外周上，使得适配器可通过花键连接于皮带轮本体的内周。

适配器被配置成通过花键连接于并被完全压配合于皮带轮本体， 在交流发电机轴的轴向和径向上没有间隙。

根据如上所述的本发明的各个方面，通过在交流发电机皮带轮上 安装具有摆锤的适配器、使摆锤振动与彼此具有反相位的皮带振动起 作用，可减小振动，因此，通过在发动机的整个RPM范围内减小皮带 振动，可改善车辆的耐用性和燃料消耗。

本发明的方法和装置具有其它的特征和优点，其将在此处引入的 附图和以下共同用于解释本发明特定原理的详细描述中显而易见或者 详细解释。

附图说明

图1是常规的固体型交流发电机皮带轮系统的示意图；

图2是常规的OAD型交流发电机皮带轮系统的示意图；

图3是根据本发明示例性交流发电机皮带轮系统的示意图；

图4是根据本发明示例性交流发电机和交流发电机皮带轮的安装 结构的横截面图；

图5是根据本发明的在具有摆锤的适配器与交流发电机皮带轮之 间通过花键连接并压配合的示例性工序的横截面图；

图6是根据本发明的包括至少一个摆锤的示例性适配器的示意图；

图7是示出根据本发明的减小RPM振动的示例性操作原理的曲线 图。

具体说明

现在将详细参考本发明的不同实施方式，其实施例在附图和如下 描述中被示出。尽管将与示例性实施例相结合来描述本发明，然而可 以理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性的实施例。 相反地，本发明意图不仅覆盖在此描述的示例性实施例，同时也覆盖 包含在由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的各种替 代、修改、等同物及其它实施方式。

图3是根据本发明多个实施方式的交流发电机皮带轮系统的示意 图，图4是示出根据本发明多个实施方式的交流发电机皮带轮与交流 发电机的安装结构的横截面图。图5是示出根据本发明多个实施方式 的具有摆锤的适配器与交流发电机皮带轮之间通过花键连接和压配合 的工序的横截面图。图6是根据本发明多个实施方式的包括至少一个 摆锤的适配器的示意图。

图3至图6中所示的交流发电机皮带轮、交流发电机皮带轮与交 流发电机的安装结构仅用于更好地理解以及更容易地描述，本发明可 被应用到各种交流发电机皮带轮系统，并不限于此。

如图3至图6所示，根据本发明的多个实施方式，交流发电机皮 带轮和交流发电机皮带轮与交流发电机的安装结构包括：交流发电机 100、皮带轮本体200以及具有摆锤(pendulum)的适配器300。

交流发电机100是一种通用电机，交流发电机100接收转矩，并 将其转换为电能。交流发电机100由交流发电机本体和交流发电机轴 110构成，交流发电机轴110连接于皮带轮本体200。交流发电机轴110 的一端形成有螺纹，从而使螺母400可以拧到交流发电机轴110上。 此外，交流发电机轴110的直径可以是能够拧入到螺母400直径中的 直径。

皮带轮本体200通过交流发电机轴110连接于交流发电机100，并 通过皮带500连接于发动机的曲轴皮带轮600。也就是说，连接到曲轴 皮带轮600的皮带500随着发动机的运转而被驱动，因此，通过驱动 连接到皮带500的交流发电机皮带轮200，交流发电机110被驱动并产 生动力。

皮带轮本体200具有圆筒形状，交流发电机轴110可穿透皮带轮 本体200。皮带轮本体200的外周上可形成有一个或多个槽230，以便 通过利用摩擦力牢固地连接到皮带500上，因此，可防止皮带轮本体 200与皮带500之间发生滑动。此外，皮带轮本体200两端210的直径 大于皮带轮本体200的直径，以防止皮带500脱离。第一花键220沿 轴向形成在皮带轮本体200的内周上，使得带有摆锤的适配器通过花 键连接于皮带轮本体200。第一花键220在轴向上具有恒定的宽度。

如图5和图6所示，带有摆锤的适配器300包括连接部310、盘 330以及至少一个摆锤340。

该连接部310具有圆筒形状，第二花键320形成在连接部310的 内周上，与形成在皮带轮本体200内周上的第一花键220相对应。第 二花键320的宽度在轴向上可以改变。也就是说，第二花键320的宽 度可从一侧到另一侧以恒定比率减小，并且第二花键320在距离其一 侧预定距离的位置处的宽度可以等于第一花键220的宽度。该预定距 离可以是连接部的长度的三分之二。因此，带有摆锤的适配器300可 在轴向上以连接部的长度的三分之二的长度被光滑地压配合到交流发 电机轴110中。相反地，通过减小第二花键320的宽度，带有摆锤的 适配器300可以以连接部长度的三分之一的长度紧密地压配合。

在带有摆锤的适配器300被压配合到皮带轮本体200中之后，通 过将螺母400与交流发电机轴110的螺纹111相接合，将带有摆锤的 适配器300完全压配合到皮带轮本体200中。为此，带有摆锤的适配 器300的一侧的内周面350的直径小于螺母400的外周面的直径，因 此与螺纹111接合的螺母400在轴向上由内周面350支撑。

如果带有摆锤的适配器300被完全压配合到皮带轮本体200中， 则可避免交流发电机轴110轴向和径向上的间隙(backlash)，因此防 止螺母400脱落，并且由于通过避免间隙而减小冲击性振动，耐久性 得以改善。此外，为了不使螺母400脱落，螺母400被连接时的旋转 方向可以与交流发电机轴110的旋转方向相反。

盘330在连接部310的一侧与连接部310同心连接。

至少一个摆锤340安装在盘330的外周的预定位置上。摆锤340 可产生与皮带轮本体200所产生振动具有相同频率的摆动(pendulum  vibration)，但它们彼此反相位。

接下来将更详细地说明根据本发明多个实施方式的工作原理。

图7是根据本发明多个实施方式的减小RPM振动的工作原理的曲 线图。

摆锤340通过旋转产生摆动，该摆动具有由以下公式定义的谐振 频率：

$f_0=\frac{1}{2·\pi }\sqrt{\frac{{\Omega }^2·R}{r}}=\frac{\Omega }{2·\pi }\sqrt{\frac{R}{r}}$

此处，Ω为角速度，R为连接部310的半径，r为连接部310与摆 锤340的重心之间的距离。

通过利用摆动，根据本发明多个实施方式的交流发电机皮带轮可 抵消由皮带轮本体200所产生的振动。也就是说，当交流发电机皮带 轮通过皮带500接收动力时，由于发动机的运转，皮带轮本体200上 由动力传送而引起的振动可具有预定的频率。为了有效地抵消振动， 摆锤340被设计成旋转并产生摆动，该摆动具有与来自皮带轮本体200 的振动相同的频率，但它们彼此反相位。

如图7(a)所示的根据皮带500引起的皮带轮本体200的振动的 RPM变化，与图7(b)所示的根据摆动的RPM变化具有反相位。因 此，如图7(c)所示的扭转振动的最终变化可通过补偿图7(a)中RPM 变化和图7(b)中RPM变化而得到。也就是说，通过将其设计成具有 与摆动相反的相位，由动力传递引起的皮带轮本体200的振动可被吸 收。

本文已出于说明和描述的目的对本发明特定示例性实施方式进行 上述说明。以上说明并非旨在将本发明穷尽或限制于所公开的明确的 形式，显然，根据上述教导，许多改进或变型是可能的。所选择和公 开的示例性的实施方式用于解释本发明及其实际应用的特定原理，从 而使本领域技术人员能够作出并应用本发明的多种示例性的实施方 式，及其各种替换或改进。本发明的保护范围由所附权利要求及其等 同物来限定。