装配结构和装配方法及包括该装配结构的车辆交流发电机 【技术领域】
本发明涉及主动轮的装配结构，所述主动轮和安装在机动车辆上的旋转电机的转子同时被驱动。
本发明尤其涉及机动车辆的交流发电机皮带轮的装配结构。
皮带轮可通过一传动皮带，驱动交流发电机转子旋转。
本发明特别涉及机动车辆的交流发电机皮带轮的装配结构，所述装配结构无需“自由轮”式的离合装置，这类装置允许仅按单一的旋转方向传送力矩。
背景技术
为此，已知一种类型的装配结构，其中，皮带轮有一圆周功能区——所述功能区可与一皮带协作、及一中央毂——所述毂有一轴向孔以使转子轴通过。
为把旋转的皮带轮和转子轴连接起来，皮带轮的中央毂自由地安装在轴端，即所述轴包括一光滑段，所述段穿过皮带轮毂的轴向孔的一互补段，中央毂轴向地卡或夹在转子轴的旋转导向轴承的内环与扣紧螺母之间，所述扣紧螺母旋拧在转子轴自由端地螺纹段上。
皮带轮和螺母之间可轴向地插入一垫圈，皮带轮在轴上滑动的制动力矩值来自于螺母的拧紧力矩。
但所述制动力矩的值受到装配结构的不同部件材料的抗压强度或抗拉强度，及相互接触部件部分的表面状况的限制。
但可看出，在某些应用中，装配结构必须传送一特别大的力矩，及/或所述装配结构会承受皮带压力产生的特别应力，皮带轮会出现松动现象。
当内燃机运转而产生的待传送力矩的非周期性的情况下，也可能出现所述松动。装配有自由轮装置的皮带轮对所述松动现象相当不敏感，因为其结构只向一个方向传送转矩。
交流发电机可把感应转子的旋转运动转变为在定子线圈内的一感应电流，所述感应转子由机动车辆的热机驱动。交流发电机还可为可逆的，构成一电动机；其定子因而构成一感应器，其感应转子可通过转子轴驱动机动车辆热机旋转。所述可逆式交流发电机称为交流发电-启动机，可把机械能转化为电能，反之亦然。因此，交流发电-启动机可启动机动车辆马达，构成一辅助马达，例如驱动空调压缩机，或以马达模式运作，驱动机动车辆。一般地，定子包括三个线圈，这样，交流发电机为三相式。作为变型，交流发电机为六相式，可缠绕上形成U型针的导电汇流条。当交流发电-启动机以起动机模式或以马达模式运转时，它必须向热机传送一很大的力矩。在所述运行模式中，通过摩擦传送力矩显然不够，可看到皮带轮出现滑动甚至松动现象。
文件US 5,418,400中描述了一种交流发电-启动机，其中，皮带轮安装在一滚花轴上。但通过滚压把皮带轮装配结构一专门轴上来传送力矩，需要增加一辅助螺母，以传送大力矩。事实上，只通过滚压固定显然不够。
【发明内容】
为弥补上述缺陷，本发明提出一种装配结构，用于将一主动轮与一机动车辆的旋转电机——尤其是一交流发电机或一交流发电-启动机的转子装配在一起，一方面，所述转子包括一轴，所述轴支承所述转子及一前滚珠轴承，另一方面，包括一皮带轮，所述皮带轮有一圆周功能区，所述功能区可与一皮带协作，且所述皮带轮有一中央毂，所述中央毂有一轴向孔，可使所述转子轴穿过，其中，所述皮带轮具有一有槽的内段，用于将其紧配合在所述转子轴的互补的有槽的外段上。
因此，由于根据本发明的装配结构，通过装配结构可传送的最大力矩不再取决于皮带轮的轴向卡夹——即根据已有技术的螺母的拧紧力矩。因此，根据本发明，可得到没有皮带轮扣紧螺母的一交流发电-启动机或一交流发电机。
本发明还提出一种安装前面所述装配结构的方法，其中，从一皮带轮开始，其中，所述皮带轮有一前横向底部、一轴向导引用的环形延长部分
——所述延长部分包括一横向凸肩、及一前中间凹口，
—把一螺纹杆旋紧在所述转子轴的螺纹孔里；
—把所述皮带轮的轴向导引用的环形延长部分带到所述导向接头处；
—定位所述皮带轮，使它的花键槽放置在所述轴齿对面；
—把具有内镗孔和一后部管状端的隔环安装在所述皮带轮的前中间凹口内，所述隔环的后部管状端的后面抵靠在所述皮带轮的前横向底部上，而所述螺纹杆自由地穿过隔环的镗孔内；
—把一螺母旋入在所述螺纹杆上，接触到所述隔环的前面，以把所述皮带轮推至并固定在所述轴的前自由端的导向接头上；
—锁住所述螺纹杆；
—沿所述螺纹杆继续向后旋拧所述螺母，以使所述皮带轮配合在所述轴的有槽的外段上，以拉出所述轴；
—当所述皮带轮的横向凸肩抵靠着所述电机的前滚珠轴承的内环的前轴向端时，停止旋拧操作；
—取出带有所述隔环及螺母的螺纹杆。
因此，根据本发明的装配结构的安装方法简单、可靠且经济。
【附图说明】
本发明的其它特征及优点将在后文参照附图所作的详细描述中体现出来。附图中：
—图1为根据已有技术的一交流发电机的局部轴剖视图。
—图2为根据本发明的交流发电机转子轴的一轴向视图。
—图3为根据本发明的交流发电机皮带轮的一轴向视图。
—图4为根据本发明安装在转子轴上的交流发电机皮带轮的一轴向视图。
—图5a、5b及5c描述了根据本发明把皮带轮安装在转子轴上的方法。
—图6为图2中所示本发明的一实施变型。
—图7为垂直于根据本发明的交流发电机转子轴的轴X-X的一视图，
—图8为垂直于根据本发明的交流发电机皮带轮的轴X-X的一视图。
【具体实施方式】
在后文描述中，相同、相似或类似部件均采用相同数字标号表示。
为便于理解本说明书及权利要求，(以非限制性方式)采用从前往后、从右往左的方向。
图1中示出了机动车辆的一多相交流发电机，此处为三相，所述发电机主要由两部分15、17的机匣12构成，所述两部分连接机动车辆车身，里面支承着两主要机件，所述两机件为如文件EP B 0 515 259中所描述的一定子14及一转子16，后文将参照所述文件作更详细的说明。因此，部分15、17包括爪齿，以将其固定在机动车辆的一固定部分上。
定子14围绕转子16，所述转子连接转子轴18，所述转子轴后端固定有两集电环20，而皮带轮30连接轴18的前端。所述皮带轮，此处为有槽的，可接收一互补形状的皮带，所述皮带为由机动车辆内燃机驱动的传动装置的一部分。
定子14由机体22构成，此处，所述机体主要由横向的软铁板轴向堆放而形成。
机体22的内环形面包括轴向肋，所述轴向肋径向地向外延伸，并接收电线圈32的轴向段。如文件FR A 2 603 429中所述的，所述肋朝里开口。
例如，各电线圈32由一导电元件，此处为一铜丝，螺旋缠绕而形成，所述导电元件至少有一绝缘材料层，例如双层式聚酯，其一为聚酰胺，另一为酰亚胺聚酰胺。
轴向段由形成小圈(图中未示出)的横向连接段延伸，根据图1，所述连接段突出于定子14的机体22的两侧。
如文件WO-92/06527中所述的，作为变型，可采用安装在定子14的轴向肋内的圆形或矩形截面汇流条如U型针式的导体。如2001年5月4日提交的专利申请FR 01 04770中所描述的，作为变型，四个导电元件通过肋，径向堆放。
此处，定子16为装配结构有一圆柱形励磁电线圈62的一卡爪式转子，所述线圈安装在两金属盘64、66之间，所述各金属盘外边围有卡爪，所述卡爪轴向地朝另一盘66、64方向延伸。线圈62的端部以已知方式通过线连接而连接着环20。此处，盘66、64的内边围被一圆柱部分延长，以支承线圈62。作为变型，一圆柱形型芯安装在轴18上，插在两盘之间，以支承线圈62。
此处，各盘-卡爪组构成一磁性钢极轮。各极轮固定在轴上，以有利于所述轴18的滚花部分。卡爪和各轮之间呈一定角度错开，以使盘64的卡爪插入盘66的两相邻卡爪之间，反之亦然。文件EP-B-0 515 259中描述得更详尽，所述文件还描述了交流发电机的其它组件。因此在此处，交流发电机为内通风型，各盘64、66分别支承着一通风机，即邻近机匣相关部分15、17的102和104。
机匣12的各部分15、17镂空，以方便空气流通，中间支承着一滚珠轴承26、28，以分别支持轴18的各前后端旋转。因此，所述部分之一称为前支座15(邻近皮带轮30的部分)，另一称为后支座17。后支座17支承着由定子产生的交流电的整流装置23及一电刷架25，所述电刷架的刷和集电环20协作。
另外，还装有一防护罩27，所述防护罩连接后支座17，一方面盖住电刷架25，另一方面盖住整流装置23，所述电刷架以一已知方式连接着一调节装置，以调节线圈62的电流及电压，所述整流装置装配结构有二极管，所述二极管此处如图1所示，安装在头-支架上。整流装置23包括后支座17、一正极金属散热器及一连接器，所述后支座支承着所谓负极二极管，所述散热器支承着所谓正极二极管，所述连接器插在后支座和正极散热器之间，以特别连接二极管，如文件FR A 2 734 425中所述的，后文将参照所述文件以作更详细的说明。
前支座15和后支座17为金属，此处为铝，其形状为被一横向法兰盘及一轴向边凸缘限定的空心形状，所述法兰盘支承着相关滚珠轴承26、28，所述凸缘之一此处向里突出，以支承定子机体铁板的堆放，而有利于抵靠在一冠状体上的螺钉29，所述冠状体属于支座15上有一支承折肩的一环形隔环(图中未示出)，以把机体22固定在冠状体和所述凸肩之间。作为变型，支座17也有一凸肩，这样，机体22卡紧在支座15、17的两凸肩之间。
已知法兰盘及凸缘具有便于空气流通的孔。因此，凸缘的孔在线圈32—称为小圈的轴向端对面，相对于定子14的机体22轴向地延伸，而法兰盘的孔在通风机叶片102、104的对面。所述支座通过螺钉或固定螺栓连接固定在一起，如前面所述文件EP B 0 515 259的图1中所示。作为变型，皮带轮处外面只装有唯一一个通风机。作为变型，支座15、17内装有通道，以方便冷却液如机动车辆马达的冷却流体的流动。
皮带轮30里面是凹空的，以安放轴18的前螺纹端40、一螺母41及一支承垫圈42，所述支承垫圈插在皮带轮18的横向底部43与旋在螺纹端40上的螺母41之间。底部43中间穿有孔，它和第一环形隔环44及第二环形隔环45一道可使轴18穿过。滚珠轴承26的内环50紧卡在轴18的圆柱形光滑支承面70上；隔环44、45安装在所述环50的两侧。轴承26的外环51安装在前支座15的横向法兰盘19的内边围里的一座腔中，即前支座15中间。
座腔由一轴向环形支承面52限定，所述支承面由横壁53向里径向地延伸，所述横壁环绕第一隔环44，与其只相隔很小的距离。环51的前面抵靠在部分53的外边围上，而环51的后面接触垫圈55，所述垫圈通过螺钉固定在法兰盘19上，在接触外环51的外边围的轴承52上方。因此，环51卡紧在垫圈和壁53之间。第一环形隔环44轴向地安装在皮带轮30的底43和滚珠轴承26的内环50之间。
已知环50、51有滚珠54的轨道，所述滚珠径向地安放在环50、51之间。有利地是，传统上，轴承26用油脂润滑过了，连接外环51的密封垫装在轴承的各轴向端上，以防油脂溢出，这样轴承26是密封的。还装配有轴承罩，以框住滚珠54。图中用虚线表示轴承26的密封垫(没有标号)。所述密封垫相对于轴承26的轴向端收缩。密封垫连接轴承的外环51，接触内环50的外边围。
第一隔环44为管状，其前端有接触底43的一横向环形凸缘。作为变型，第一隔环是唯一钩挂在底43上的，因而更厚。第二隔环45为管状，轴向地安装在轴承26的内环50和相邻极轮的盘64之间。轴18被支承在另一极轮的盘66的后面。
因此，通过旋紧抵靠在垫圈42上的螺母41，可借助隔环44、45，使皮带轮43轴向地静止，在把轴18紧配合在盘66、64的中央镗孔中时，借助于比盘64、66更硬的轴18上的、用于切割出沟痕的滚花，环50及盘64、66被旋转固定。
因此，由于所实施的紧压，皮带轮30旋转连接轴18。环50也旋转连接着轴18，因为所述环紧配合在所述轴上。所述紧配合比把外环51嵌压在支承面52上更牢固。
图2示出了根据本发明的一转子轴18。所述轴18为一旋转电机的转子轴，所述电机例如为机动车辆的交流发电机或交流发电-启动机。
轴18有一圆柱形体，所述圆柱轴体有一凸形滚花段71，所述段可接收极轮。更准确地讲，极轮紧配合在段71上，所述段在所述轮上切割出沟痕。轴18有一轴向对称轴X-X，所述轴构成绕旋转轴X-X旋转的电机的旋转轴。
滚花段71通过一圆柱形中间段72向前延伸，所述中间段的外径大于轴18的轴体71的外径。有利地是，所述中间段的材料和轴的相同。作为变型，所述中间段可为焊接在轴18上的一环。所述中间段72径向地被抵靠在滚珠轴承26上的一横向端的前凸肩73及抵靠在前极轮64上的一横向端的后凸肩74限定。因此，中间段形成被两径向凸肩73、74限定的一隔环。
作为变型，及如图6所示，轴18没有中间段72。因此，得到一所谓“光滑”轴。所述轴的优势在于，由于无需在中间段两侧加工，因而实施很经济。为轴向锁止极轮，所述光滑轴有一凹颈201，以嵌入后极轮。
前凸肩73被一光滑圆柱形支承面70延长，所述支承面可接收滚珠轴承26。光滑圆柱形支承面70通过一前自由端的有槽的外段75朝前延伸，所述外段的外边围上轴向花键槽76和轴向齿77交替排列。
有槽的外段75外面按直径呈阶式排列，花键槽76底部的基圆相同。更准确地说，有槽的外段75后面有一短段78，所述短段上有齿77，所述齿的外径和圆柱形支承面70的相等。因此，有槽的外段75前部有齿，所述齿的外径小于段78的齿外径。有槽的外段75的齿77前部可与皮带轮30的花键槽协作卡紧。
有利地是，滚珠轴承同时紧固安装在光滑圆柱形支承面70和有槽的短段78上。
作为变型，及如图6所示，滚珠轴承一般安装在光滑圆柱形部分70上。
齿77的前自由端有一倒角79，所述倒角可方便安装皮带轮。
有利地是，轴18的前自由端有一导向接头80，所述端头也可方便皮带轮的安装。所述导向接头也有一倒角81，所述倒角可方便皮带轮的安装。导向接头的外径大致等于皮带轮的齿77’的内径。
有利地是，轴的前自由端内有一螺纹盲孔82，所述盲孔和用于把皮带轮安装在轴上的轴X-X共轴。
最好，用于所述花键槽的齿啮合的形状为已知的所谓“啮合渐开线”形状，所述形状为通常应用在齿轮机构形状中的变换函数(fonctioninvolute)确定。有利地是，所述齿形通过切削或滚齿实施而成。
作为变型，及如图6所示，轴18的前自由端有一前螺纹端段200，所述段可接收用于把有槽的皮带轮安装在有槽的轴18上的一螺母。
如图3所示，皮带轮30包括一厚碟形实体部分90，所述部分的径向外边围，通过一轴为X-X的轴向环状圆柱形裙部91，向前延伸。实体部分90及环状圆柱形裙部91有一外径向型面92，所述型面形成一圆周功能区，所述功能区可与一根据公知设计的传动皮带协作，所述皮带图中未示出。
在图3以非限制性方式所示的实施例中，皮带轮30的功能区由外径向型面92构成，可与此处有槽的皮带协作。作为变型，径向表面92可为齿形，以与一有槽的皮带协作。一切均取决于具体应用。
皮带轮30例如可通过铸模实施成一整体件，其实体90的内径向边围通过一环形皮带轮毂93延伸，所述毂为一厚轴向衬套形状，所述衬套总体上相对于横向的实体90向前径向地延伸。
因此，衬套型环形皮带轮毂93总体上限定了一径向通孔94，所述通孔穿过所述毂，根据本发明的权利要求，包括一有槽的内段95，所述段由径向花键槽76’和径向齿77’交替排列而形成，所述花键槽及齿可与转子轴18的有槽的外段75协作，以可通过紧配合其毂93，把皮带轮30安装在轴18上。
皮带轮的环形毂93被横向凸肩96轴向地向后限定，所述横向凸肩形成于毂93的直径缩小了的管状轴向延长部分97的后自由端处。如图4所示，所述凸肩96轴向地抵靠在转子轴18的旋转前导向滚珠轴承26的内环50的前轴向端的一横向面98上。
和图1中所示的正相反，及如图4所示，滚珠轴承26的外环51的前面接触到垫圈55，所述垫圈通过螺钉，固定在接触外环51外边围的支承面52上方的法兰盘19上。当然，可颠倒所述结构。
皮带轮30的凸肩96也可抵靠在直接形成于转子轴18上的相应凸肩上，这并未超出本发明的范围。
皮带轮的前端在圆柱形裙部91处，形成一根据直径按阶式排列的前凹口99，所述凹口可接收例如一宽支承垫圈108，所述垫圈可轴向地锁止紧配合皮带轮。有利地是，前凹口99的前端也为倒角状。
图5a、5b及5c举例示出了根据本发明把皮带轮30安装在轴18上的一种方法。
例如，把皮带轮30安装在轴18上可采用以下方式实施：
—把一螺纹杆100旋紧在轴的螺纹孔82里。
—把皮带轮30的轴向导引用的环形延长部分97拉至导向接头80处。
—把皮带轮的花键槽76’放在轴的齿77对面，以导引入皮带轮。
—在本方法的所述阶段，可加热皮带轮，例如至一高达170度的温度，以使紧配合更容易。
—把隔环102安装在皮带轮的前中间凹口99内，隔环102的后部管状端103的后面抵靠在皮带轮的前横向底部43上，而螺纹杆自由地穿入隔环102的镗孔104里，所述镗孔和轴X-X同一轴。
—把螺母101旋紧在螺纹杆100上，接触到隔环102的前面105，以把皮带轮拉至并固定在轴18的前自由端的导向接头80上。
—锁住螺纹杆100。
—沿螺纹杆100继续向后旋拧螺母101，以使皮带轮配合在轴18的前部有槽的段75上。因此，可“拉出”轴，直至皮带轮的另一面抵靠在轴承上。
—当皮带轮30的横向凸肩96抵靠上电机的前滚珠轴承的内环50的前轴向端98时，停止旋拧。图5b示出了根据本发明，旋拧结束时，把皮带轮装配在轴上。
—再拉出支承隔环102及螺母101的螺纹杆100。
当然，锁住螺纹杆100借助一辅助工具实施。螺纹杆100的前自由端有一中间盲孔106，所述盲孔例如里面为齿形。因此，锁止旋转中的螺纹杆100由一外为齿形的辅助工具(图中未示出)保证，所述辅助工具插入螺纹杆的齿形盲孔106里，以锁止其旋转。例如，可使用一“Torsc”或六边形模腔式工具和盲孔。
旋拧螺母101时，所述螺母可在隔环的前面105上向后传送一轴向力，所述轴向力再通过隔环的圆柱形支承面103，在皮带轮的横向底部43上传送。
作为变型，及如图5c所示，把宽垫圈108安放在皮带轮的横向底部43上后，再把螺钉107旋拧在轴18前端的螺纹孔82里。因此，避免了任何皮带轮从轴上松脱的危险。
作为变型，及如图6所示，把有槽的皮带轮安装在轴18上，采用把有槽的皮带轮安装在如前面图2中所示的相应轴的相同原则。因此，安装方法可分解为以下各步：
—把皮带轮30的轴向导引用的环形延长部分97拉至导向接头80处。
—把皮带轮的花键槽76’放在轴的齿77对面，以导引入皮带轮。
—在本方法的所述阶段，可加热皮带轮，例如至—高达170度的温度，以使紧配合更容易。
—借助一工具锁住轴18，所述工具的形状可与安放在轴18前端的盲孔106协作。
—在螺纹200上向后旋拧螺母，直至皮带轮抵靠上轴承。
—当皮带轮30的横向凸肩96抵靠上电机前滚珠轴承的内环50的前轴向端98时，即可结束旋拧。
作为变型，可在螺母及皮带轮的前面上安放一垫圈。
这样安装好皮带轮后，从螺纹200中退出螺母，所述螺母可再次用于另一次安装。显然，出于安全考虑，也可把螺母留在螺纹中，尽管它并不会对力矩传送有利。
和前面所描述的两种安装方法一样，作为变型，可加热有槽的皮带轮30，以方便将其紧配合在轴18上。所述加热反应可保证皮带轮牢牢固定在轴18上。另外，所述皮带轮安装在轴上后，也可很容易地通过加热反应拆卸掉有槽的皮带轮。可注意到，若根据滚压法把皮带轮安装在轴上的方法，这点是不可能的。
当然，也可考虑其它安装皮带轮的方法，例如采用一推杆装置，所述装置可把有槽的皮带轮推压在有槽的轴18上，直至所述轴抵靠上轴承。
作为变型，齿可为一“锥齿”，换言之，即指齿的厚度以线性方式在整个或部分的有用长度上变化。开始时，安装较容易，因为轴-皮带轮的装配是滑动的，随着嵌合，逐渐压紧。
当利用紧配合法把皮带轮安装在花键槽上时，只有皮带轮和轴的齿面接触，因此，一方面，所述皮带轮及轴齿面实现了皮带轮的中心对准轴，另一方面，在应用中可传送力矩，这，无论朝哪一方向，都取决于机器以发电机模式还是以发生器模式运行。
因为皮带轮-皮带的传送，轴以一旋转挠曲方式工作。因此，可优化花键槽的几何形状及实现过程，以得到最大疲劳强度。有利地是，轴的花键槽通过滚压整个材料实施而成。
花键槽装配结构为一紧固装配结构，这样，轴18和皮带轮30之间不会出现任何角间隙。相反地，发电机的非循环状态、工作情况的突然变化及在连接中的过渡力矩反向会导致敛缝(matage)，甚至花键槽被切断及轴断裂。有利地是，过盈量(serrage)在50和200微米之间。
装配质量及可传送的最大力矩值不再取决于和皮带轮接触的不同组件的表面状况。因此，根据本发明，力矩传送通过花键槽型正连接，在轴和皮带轮上实施。
因为皮带轮-皮带的传送，承受切向应力的轴会略偏斜，所述切向应力由皮带轮30传送的力矩产生。因此，尽管已压紧，但通过章动(nutation)，皮带轮30仍会在轴18上产生一轴向滑动效应。可采用例如如下一锁闭装置而加以控制的就是所述滑动：
—螺钉(有或没有制动装置)
—螺母(有或没有制动装置)
—花键槽外的轴端嵌合(局部变形)
—环形件、卡簧、弹性销
—安装好皮带轮后的轴的变形(膨胀)，例如，轴向压缩轴，以在安装好皮带轮后使花键槽膨胀，或使用带锥形螺纹的一空心轴，所述轴可利用一锥形工具实现膨胀。
作为变型，可考虑，皮带轮在轴上的轴向固定是嵌拧紧皮带轮/轴装配的直接结果。因此，不必增加螺钉、螺母或卡簧或其它类型的轴向锁闭装置，前面所述的章动只会引起极小的轴向移动。
另一变型在于实施轴，以使其端部在整个齿廓上有一锋利的棱。配合入轴里时，皮带轮的花键槽可通过去除切屑而获得。另外须注意，拆卸时，部件不能再用了。
因为可能会出现较大的温度变化，为保证运行时连接的牢固，最好，所选择的轴和皮带轮的材料的膨胀系数相近，甚至相同。
由于根据本发明的装配结构，通过装配结构可传送的最大力矩不再取决于皮带轮的轴向卡夹，即根据目前技术状况的螺母的拧紧力矩。