CN101611242A - 与油接触使用的皮带传动的皮带轮张紧装置 - Google Patents

Abstract

一种用于皮带传动的张紧装置(1)，该装置包括：回转件(2)，限定轴线(A)；支撑件(4)，铰接到所述轴线(A)并限定优选具有圆形轮廓的引导表面(22)；弹性元件(18)，用于驱动所述支撑件(4)；齿形皮带轮(5)，相对于所述轴线(A)偏心，并且环绕所述引导表面(22)。所述张紧装置(1)包括径向轴承(4，28，31，32)，以将所述皮带轮(5)支撑在所述引导表面(22)上。

Description

与油接触使用的皮带传动的皮带轮张紧装置

技术领域

本发明涉及一种与油接触使用的皮带传动的皮带轮张紧装置，例如，用于内燃发动机的正时传动的皮带轮张紧装置。

背景技术

正时传动通常包括油润滑的链条或在干燥条件下运转的齿形皮带。与油接触运转的正时传动最近被制造为包括齿形皮带，该齿形皮带被制造成能够承受油的化学侵蚀，并且被制造成在汽车中具有等同于240000km和10年的寿命，而在轻型商用车中具有350000km和10年的寿命。

与油接触使用的皮带传动较轻，使得相对于链传动振动较小。此外，实验测试证明这种传动相对于传统的链传动允许降低消耗。

现在，这种优点也可通过用这种皮带传动来改造或翻新原始针对链传动设计的发动机来实现。然而，相对于皮带传动的尺寸，链传动具有不同的尺寸。因此，为了将链传动改造为皮带传动，后者的全部组件都必须被安装在原始针对链传动设计的叶片内。可能地，发动机的一些非实质性部件可进行无关紧要的修改。

具体地讲，皮带传动包括自动张紧装置，这种张紧装置看来对原始针对链传动设计的叶片内的组件尤为关键。

由同一申请人提交的国际专利申请WO-A1-2006111988描述了一种与油接触地应用的张紧装置，该装置包括：固定销；盘，以偏心的方式安装在固定销上并且被张紧弹簧驱动；皮带轮，通过球轴承以同心的方式被安装在盘上。此外，张紧装置包括摩擦阻尼装置，以适当地使同样是在存在油的情况下的皮带的摆动(oscillation)衰减。

这种装置在轴向上紧凑，但是在径向存上在相对高的尺寸，因此，当用于传动的容纳室具有特别复杂的几何形状时，不能使用这种装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种没有上述缺陷的皮带轮张紧装置。

上述目的通过提供一种根据权利要求1所述的皮带轮张紧装置来实现。

附图说明

为了更好地理解本发明，将仅以非限制性示例的方式并参照附图描述本发明的优选实施例：

图1是根据本发明的张紧装置的分解透视图；

图2是图1中的张紧装置沿着轴线平面的截面图。

具体实施方式

参照图1，标号1表示用于正时皮带传动的皮带轮张紧装置的整体，所述装置包括限定轴线A的回转件2和被刚性地安装在回转件2上并垂直于轴线A的板3。张紧装置1还包括相对于轴线A以偏心的方式安装在回转件2上的盘4以及以同心的方式安装在板4上并绕着与轴线A平行并与轴线A隔开的轴线B可旋转的环形皮带轮5。

具体地讲，回转件2一体地限定基座6和圆柱形部分7，基座6刚性地连接到板3，圆柱形部分7限定用于引导盘4的旋转的轴线A。

盘4通过轴衬8被径向地支撑在圆柱形部分7上，并通过摩擦环9沿轴向安置在板3上。

摩擦环9相对于盘3被固定，并且优选具有与板3的滑动表面11配合的多个径向凹槽10。在使用中，在摩擦环9和板3之间存在的油通过凹槽10被排出，结果，阻尼扭矩的值增加。

为了施加适于在存在油的情况下使用的高轴向载荷，张紧装置1包括贝氏弹簧(Belleville spring)12和盖子13，盖子13被刚性地连接到回转件2的头部14，以沿轴向装载贝氏弹簧12，因此将与轴线A平行的力施加到摩擦环9上。

优选地，盘4限定相对于板3被布置在轴向相反侧上的圆形凹入15，以有径向间隙地容纳贝氏弹簧12和盖子13。

此外，优选地，环形元件16介于盘4和贝氏弹簧12之间，以防止相对运动使得盘4损坏。

盘4具有与皮带轮5基本相等的高度，并且还限定朝着板3敞开并容纳同心地被布置到回转件2上的张紧螺旋弹簧18的环形腔17。具体地，张紧弹簧18相对于摩擦元件9具有较小的直径，并包括相对于回转件2被固定的第一端部19和相对于盘4被固定的第二端部20。

环形腔17还容纳径向地布置在张紧弹簧18和摩擦环9之间的轴向突起21，该轴向突起21最好通过弯曲板3的一部分获得。

具体地讲，环形腔17被成形成限定两个止动件(未显示)，以通过轴向突起21来限制盘4相对于板3的最大角程(maximum angular travel)。

为了允许皮带轮5相对于盘4的相对旋转，张紧装置还包括下面描述的径向轴承。

具体地讲，盘4限定由皮带轮5围绕的外周圆柱形表面22、相对于圆柱形表面22径向地突出并具有连续的环形轮廓的肩部23以及为弹性环25的组件构造的座，弹性环25最好涂覆有防磨损材料。弹性环25相对于圆柱形表面22被布置在肩部23的相反的轴向侧部上，并限定皮带轮5的轴向位置。

优选地，圆柱形表面22具有范围从0.3微米至0.9微米的粗糙度Ra，并且，限定中心体26的对应的圆柱形表面具有范围从0.2微米至0.8微米的粗糙度Ra。这样的值允许降低盘4和皮带轮5之间的磨损。

皮带轮5具有中心体26和两个翼部27，在环境温度下，中心体26以预定的径向间隙安装在圆柱形表面22上，并且以轴向间隙安装在肩部23和弹性环25之间，两个翼部27对称地从中心体26的相对两侧部突出，并围绕肩部23和弹性环25。

此外，回转件2限定送油导管28，该送油导管28具有在基座6的支撑表面上限定的入口29和径向地布置的出口30。

盘4还限定了径向导管31，该径向导管31具有面对回转件2的入口和与相对于圆柱形表面22凹入的集油槽32连通的出口。

具体地讲，径向导管31轴向地布置在凹入15和腔17之间，并与导管28的出口29同轴。由于螺旋弹簧18的轴向尺寸，所以径向导管31的轴线不在圆柱形表面22和皮带轮5的中线上，而集油槽32相对于圆柱形表面22的中心线对称，以允许皮带轮5上的对称的作用。

此外，轴衬8存在缺口33，该缺口33具有周向尺寸，以允许在盘4的相对于回转件2的任意相对角位置的油的通路，而不会在油从出口29朝着径向导管31流动的同时导致任何扼流或阻塞。

此外，用于制作盘4和皮带轮5的材料的选择使得盘4的材料相对于用于皮带轮5的材料的热膨胀系数具有更高的热膨胀系数。

优选地，盘4由铝制造，皮带轮5由钢制造。

此外，张紧装置1包括轴向密封件，以避免进入径向导管31内的油在到达集油槽31之前沿着轴衬8漏出。

具体地讲，密封件由盘4的管状部分34支撑，管状部分34在腔17内朝着板3突出，并容纳轴衬8的一部分和回转件2的一部分。

优选地，密封件包括衬垫，例如O形圈35，该O形圈被容纳在管状部分34具有的环形座36内，并与回转件2的圆柱形部分7配合。

张紧装置1的操作如下。

张紧装置1被安装在内燃发动机叶片的内壁上，内燃发动机叶片具有与油泵输出端连接的端口。此外，在传动的静止条件下，穿过(crossing)轴线A和径向导管31的平面被布置在相对于皮带作用在皮带轮5上的合力的预定位置。

具体地讲，关于皮带轮5在运转过程中的旋转，这样的平面领先皮带作用在皮带轮上的合力一定角度，该角度包括60°和130°之间的角度。

例如，关于图2，如果皮带轮从头部14朝着基座6的方向看顺时针转动，则由皮带施加的作用合力进入纸面，并相对于径向导管31的轴线具有90°的角度。

皮带作用于皮带轮5上的作用力是不对称的，并且将使皮带轮5更靠近圆柱形表面22，从而在皮带轮5和圆柱形表面22之间的最小径向距离位于皮带作用于皮带轮5上的合力本身和径向导管31的轴线之间。

这样，当皮带轮5相对于盘4转动时，由于存在油隙，所以产生保持皮带轮相对于圆柱形表面22悬浮的液压动力。

油一直通过导管28被输送，然后从在中心体26、肩部23和弹性环25之间限定的通道出去，以通过发动机润滑油路到达油泵入口。

众所周知，根据雷诺公式，液压动力与流体的粘度成正比，并与油隙的高度成反比。

此外，油的粘度将随着温度的增加而降低，但是，因为盘4由铝制造，而皮带轮5由钢制造，所以盘4比皮带轮5膨胀更多，因此，油的粘度的降低造成的影响与油隙的高度的相应降低产生的影响相抵。

这样，能够用油隙高度的相应降低补偿粘度的降低。结果是相对于温度的变化，张紧装置1有效地使作用在皮带轮5上的液压动力保持恒定。

此外，张紧装置由回路送油，超过发动机的预定转数，所述回路通过串联地安装到定量泵的输出端的限压阀来保持其输出压力恒定。

张紧装置1相对于其它负载平行地布置，并根据油在流过张紧装置1的同时受到的压力总损失接收流量。

通过选择材料，径向间隙将降低，从而流体阻力增加，因此补偿由于油粘度的降低而引起的流量的增加。

在油路是恒压的条件下，相对于温度的变化，使得张紧装置1保持需要的流量基本上恒定。

当发动机的转数超过预定值时，限压阀控制油路。当发动机在这种预定转数下运转时，例如以低速运转时，油流量相对低，并且降低油泄漏很重要，以允许朝着集油槽32的最小流速的流动。

为此，O形圈35允许避免通过圆柱形部分7、轴衬8和管状部分34之间的间隙沿着轴向朝着板3的油泄漏。

通过第二密封件防止沿着轴向朝着头部14的油泄漏。根据优选实施例，该第二密封件由环形元件16形成，该环形元件16流体密闭地按照在头部14上，并通过贝氏弹簧12被加载，从而载荷闭合轴向间隙，并防止油泄漏。

根据本发明的张紧装置1允许实现的优点如下。

皮带轮5和盘4之间的径向轴承允许去除球轴承，因此显著地减小了张紧装置1的径向尺寸及其成本。

此外，选择盘4的材料和皮带轮5的材料，使得当油路压力被限压阀控制时，液压动力和需要的流量基本上恒定。

由环形元件16和O形圈35限定的轴向密封件允许降低油泄漏。减少的油耗允许当发动机速度慢时也保证张紧装置的正确操作，并降低输送的流速。此外，油的降低的消耗是优选的，因为这样可在一些应用中允许将张紧装置安装在发动机上，而不需要提高油泵排量和功率。这种结果表示当希望改造原始针对链传动设计的发动机时具有相当大的成本优势。

利用弹性环25安装在盘4上的皮带轮5的组件非常简单，并且相对便宜，并允许获得需要的精度以正确地限定皮带轮5的轴向间隙。

此外，贝氏弹簧12允许获得高轴向载荷并降低尺寸，因此允许获得针对同样在存在润滑油的情况下的高摩擦扭矩的问题以及降低尺寸的问题两者的方案，以允许被安装在先前针对链正时传动设计的发动机上。

摩擦扭矩的增加还通过使用槽10的方式有利地得到，槽10防止摩擦环9和板3之间的润滑油隙的形成。

集油槽32允许使得油沿着圆柱形表面22的高度的分布对称，以避免皮带轮5不平衡。

最后，显然在不脱离权利要求的保护范围的情况下可对这里描述和示出的张紧装置进行改变和变化。

具体地讲，摩擦环9可以固定的方式连接到板3，并与相对于盘4与具体的固定表面接触配合。

此外，可在抵靠肩部23的轴向邻接处设置环37，以引导中心体26。优选地，所述环具有面对中心体26的防摩擦层或防磨损层，以避免由于相对运动和摩擦皮带轮5而导致的损坏。更优选地，这种环由钢形成，并且所述层由表面锰磷化处理形成。可以考虑与先前描述的环相同的环靠着弹性环25相邻地布置。

Claims (15)

1、一种用于皮带传动的张紧装置(1)，该装置包括：回转件(2)，限定轴线(A)；支撑件(4)，铰接到所述轴线(A)并限定优选具有圆形轮廓的引导表面(22)；弹性元件(18)，用于驱动所述支撑件(4)；齿形皮带轮(5)，环绕着引导表面(22)被安装在所述支撑件(4)上，并且绕着相对于所述轴线(A)偏心的第二轴线(B)是可旋转的，其特征在于所述张紧装置包括径向轴承(4，28，31，32)，以将所述皮带轮(5)支撑在所述引导表面(22)上。

2、如权利要求1所述的张紧装置，其特征在于所述支撑件(4)由具有第一热膨胀系数的材料制造，所述皮带轮(5)由具有比所述第一热碰撞系数低的第二热膨胀系数的材料制造。

3、如权利要求2所述的张紧装置，其特征在于所述径向轴承包括与所述轴线(A)垂直并限定用于将油传输到所述引导表面(22)的出口的第一导管(31)。

4、如权利要求3所述的张紧装置，其特征在于所述引导表面由第一肩部(23)和第二肩部(23)轴向地限定界线，并限定轴向地对称的凹入(32)，该凹入流体地连接到所述第一导管(28)以将对称的作用力施加到所述皮带轮(5)上。

5、如权利要求4所述的张紧装置，其特征在于该张紧装置包括环(37)，该环轴向地介于所述第一肩部(23)和第二肩部(25)中的一个和所述皮带轮(5)之间。

6、如权利要求6所述的张紧装置，其特征在于所述第一导管(31)由所述支撑件(4)限定。

7、如权利要求6所述的张紧装置，其特征在于所述回转件(2)限定第二导管(28)，该导管适于被输送增压流体的流速并且与所述第一导管(31)流体地连接。

8、如权利要求7所述的张紧装置，其特征在于所述支撑件(4)通过轴衬(8)被径向地支撑在所述销(2)上，所述轴衬(8)限定缺口(33)以允许油在所述第一导管(31)和所述第二导管(28)之间流动。

9、如权利要求4至8中的任一项所述的张紧装置，其特征在于所述第一肩部和第二肩部(23，25)中的至少一个由弹性环限定。

10、如权利要求1至9中的任一项所述的张紧装置，其特征在于该张紧装置包括密封装置(16，35)，以避免油沿着轴向泄漏。

11、如权利要求9所述的张紧装置，其特征在于所述密封装置包括由所述支撑件(4)携带并与所述销(2)配合的O形圈(35)。

12、如权利要求10或11所述的张紧装置，其特征在于所述密封装置包括通过第二弹性元件(12)沿轴向被装载的元件(16)。

13、如权利要求12所述的张紧装置，其特征在于所述张紧装置包括摩擦元件(9)，该摩擦元件以相对运动与相对于所述轴线(A)横向地布置的接触表面(11)配合，所述弹性元件(12)保持与所述摩擦元件(9)和所述接触表面(11)接触。

14、如权利要求13所述的张紧装置，其特征在于所述摩擦元件(9)具有面对所述接触表面(11)的至少一个凹槽(10)。

15、一种皮带变速器，包括抗油皮带和如前面引用权利要求3的从属权利要求中的任一项所述的张紧装置(1)，其中，所述第一导管(31)领先所述皮带作用于所述皮带轮(5)上的作用力的合力一定角度，该角度包括60°和130°之间的角度。