CN103492754A

CN103492754A - 带张紧器

Info

Publication number: CN103492754A
Application number: CN201280019503.2A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·格拉博施; 马蒂亚斯·施米德尔
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Holding China Co Ltd
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: CN103492754B; WO2012143219A1; DE102011007877A1

Abstract

提出一种带传动装置，其具有进行驱动的带轮（6）、一个或者多个被驱动的带轮（7、8、9、10）、以预张紧力缠绕带轮的传动带（13）和具有张紧轮（17）、壳体（18）、可纵向运动地支承在壳体内的活塞（19）和借助张紧轮产生带预张紧力的螺旋压力弹簧（20）的带张紧器（14），该螺旋压力弹簧的弹簧特性根据带张紧器在张紧轮的运行工作区域内的长度改变来调校，其中，张紧轮的名义上的第一外部工作位置（A₁）和名义上的第二外部工作位置（A₂）在考虑到带传动装置中的尺寸上的组件公差和受热造成的尺寸改变的情况下预先确定。为了改进带张紧器的抗磨损性的目的，张紧轮的工作区域应该包括预先确定的中间工作位置（A_M），在该中间工作位置中，螺旋压力弹簧的螺圈以如下方式相对扭转，使得起作用的弹簧螺圈的数量基本上是n=i+0.5，其中，i是自然数。

Description

带张紧器

技术领域

本发明涉及一种带传动装置，其具有进行驱动的带轮、一个或者多个被驱动的带轮、以预张紧力缠绕带轮的传动带和具有张紧轮、壳体、可纵向运动地支承在壳体内的活塞和借助张紧轮产生带预张紧力的螺旋压力弹簧的带张紧器，该螺旋压力弹簧在带张紧器的延长方向上向壳体和活塞施加力，并且该螺旋压力弹簧的弹簧特性根据带张紧器在张紧轮的运行工作区域内的长度改变来调校。其中，张紧轮的名义上的第一外部工作位置和名义上的第二外部工作位置在考虑到带传动装置中的尺寸上的组件公差和受热造成的尺寸改变的情况下预先确定。

背景技术

在根据本发明的上下文中关注的带张紧器由线性张紧器并且典型地由轮杠杆装配成，该轮杠杆将由线性张紧器的螺旋压力弹簧造成的纵向力通过支承在轮杠杆上的张紧轮转换为带预张紧力。

像原则上由WO2009/074566和DE102008057041A1中公知的那样，用于内燃机的辅助机组-带传动装置的按类属的线性张紧器大部分由合成材料部件组成，其中包括壳体、可纵向运动地支承在壳体中的活塞、并且适宜地还有布置在壳体与活塞之间的滑动轴承。然而，在一些特殊的带传动装置-布局中，在短时间运行后就已经能够在这些接触合作件上观察到严重的磨损，所述磨损归因于在壳体内的活塞的运行时发生的振荡的纵向运动和线性张紧器中的过高的横向力。

发明内容

本发明的基本任务是，在带张紧器中的支承部位的必要的抗磨损性方面改进开头所述类型的带传动装置。

该任务的解决方案从权利要求1的标记的特征得出，而本发明的有利的改进方案和构造方案可以在从属权利要求中得出。据此，张紧轮的工作区域应该包括预定的中间工作位置，螺旋压力弹簧的螺圈在这个中间工作位置上相对扭转，从而起作用的弹簧螺圈数量基本上是n=i+0.5。在此i是自然数。换句话说，在这个工作位置上，起作用的弹簧螺圈数量是半整数的，从而起作用的螺圈的两个端部并且因此还有弹簧的有效支撑点以（理想地正好）180°错开地对置。基于于是将力相应错开地纵向导入活塞和壳体中，因此造成的转矩具有相应的转向，并且在支承横向力相应地低时，不会让线性张紧器在纵向支承的区域中发生严重的弯曲。

关于螺旋压力弹簧的属性：申请人进行的调研显示，压紧的螺旋压力弹簧的起始螺圈及端部螺圈相对于与之直接相邻的螺圈，即所谓的过渡螺圈扭转。在压紧时，起始螺圈或端部螺圈与附属的过渡螺圈之间的接触点扭转，并且同时，螺圈的相互的接触角增大，从而存在于中间的起作用的螺圈的实际数量依赖于弹簧的当前拉紧长度，并且随着弹簧长度，也就是说随着增加张紧的弹簧而减少。就此而言，严格来说，根据本发明的带传动装置的设计方案也仅适用于张紧轮的预先确定的中间工作位置，据此，起作用的弹簧螺圈的端部以大约180°对置，而弹簧在张紧轮的其他工作位置上有数量不同的起作用的螺圈。

反过来，如果起作用的弹簧螺圈的数量是整数，也就是说n=i，那么弹簧端部的有效支撑点在没有角度错位的情况下对置，其中，弹簧纵轴线的离心率可能导致转向相反的转矩并且可能导致壳体内的活塞的于是相应弯曲的纵向支承部分上的促进磨损的支承横向力。然而，在支承部位和滑动轴承的相应抗磨损的构造方案中也可以充分利用这个效应，以便有目的性地提高线性张紧器中因为横向力造成的轴承摩擦。因此要么在不改变轮杠杆的转动点摩擦中可以最大化带张紧器的总体减震效果，要么在匹配的转动点摩擦中可以修改带张紧器的总体缓震效果。

在本发明有利的构造方案中，张紧轮的中间工作位置一方面与张紧轮的名义上的安装位置并且另一方面与它的第一外部工作位置对称地间隔开。在此，名义上的安装位置相应于带传动装置的与室温（20℃）相关的组件额定尺寸或组件平均尺寸，并且在带传动装置高温运行的情况下第一外部工作位置相应于最大地缩短带张紧器的组件公差位置。这样选择的中间工作位置相应于张紧轮的中间运行位置（并且因此是螺旋压力弹簧的拉紧长度），在新状态下，带传动装置最经常地在该中间工作位置上运行。在那里基于强烈张紧的螺旋压力弹簧而对带张紧器的比较高的要求随着带传动装置的不断持续运行而降低，这是因为带张紧器伴随着带子的不断增加的拉伸和相应地进行调整的张紧轮沿弹簧力减小的方向延长。尽管起作用的弹簧螺圈的数量在此上升，并且离开理想值n=i+0.5，但是相应产生到壳体内的活塞的纵向支承部分上的弯曲力矩通过松开的弹簧的同时下降的力水平来补偿。也就是说理想地，对纵向支承部分内的接触位置的产生摩擦的要求随着带传动装置的持续运行总体上下降。

能够以以下方式选择螺旋压力弹簧的与之相关有利的弹簧特性，即，当螺旋压力弹簧从第一外部工作位置出发朝第二外部工作位置的方向扩大其运行的弹簧行程时，两个外部工作位置之间的起作用的弹簧螺圈的数量最大提高Δn=0.5。在此，在带传动装置冷运行的情况下，张紧轮的第二外部工作位置相应于最大地延长带张紧器的组件公差位置。

另一可以让纵向支承部分负荷产生摩擦的横向力的转矩来源是螺旋压力弹簧在壳体和活塞的弹簧座上的横向引导的精准度。因此，结合弹簧尺寸及其尺寸公差尽量以如下方式来设计该螺旋压力弹簧，即，使该螺旋压力弹簧至少几乎无空隙地并且与带张紧器的纵轴线共轴地定心。

附图说明

在图中展示了本发明的实施例，并且接下来进行了描述，其中：

图1示出用于驱动内燃机的辅助机组的带传动装置的布局；

图2以立体图示出根据图1的带张紧器；

图3示出螺旋压力弹簧的自身公知的弹簧特性图表；

图4示出弹簧压力弹簧在受力时的扭转属性；

图5示出在带传动装置的非根据本发明的实施方式中的带张紧器上的弹簧力；以及

图6示出在带传动装置的根据本发明的实施方式中的带张紧器上的弹簧力。

具体实施方式

图1示出未示出的内燃机的辅助机组-带传动装置。该带传动装置包括布置在内燃机的曲轴上的、进行驱动的带轮6和布置在辅助机组上（发动机、空调压缩机、转向助力泵、冷却剂泵）的、被驱动的带轮7至10、导向轮11、12和以预张紧力缠绕带轮6至10和导向轮11、12的传动带13以及用于产生带预张紧力的带张紧器14。

在其结构的设计方案中原则上公知的带张紧器14能从图2的放大图中看出。带张紧器14由线性张紧器15和具有支承轮杠杆上的张紧轮17的轮杠杆16装配成。线性张紧器15包括壳体18、可纵向运动地支承在其中的活塞19和在壳体18与活塞19之间拉紧的圆柱形的螺旋压力弹簧20，该螺旋压力弹簧作用在线性张紧器15的延长方向上。壳体18和活塞19配有固定眼21、22，其中，壳体18上的第一眼21用于将线性张紧器15位置固定地转动支承在内燃机上，并且其中，活塞19上的第二眼22（见图6）用于将线性张紧器15与轮杠杆16可摆动地转动连接。轮杠杆16的在内燃机一侧位置固定的转动点23配有摩擦套筒，该摩擦套筒在轮杠杆16摆动运动时减弱带传动装置内的振荡。

轴向保持在活塞19上的滑动套筒24用于轴向支承壳体18内的活塞19（见根据图6的剖面图）。此外像在图2中所示的那样，带传动装置以外的弹簧负荷的线性张紧器15通过销25轴向保持在一起，该销固定在活塞19内，并且可运动地布置在壳体18的形成轴向的销止挡部的长孔26。活塞19、壳体18和销25由玻璃纤维强化的聚酰胺构成，滑动套筒24由耐温的聚酰胺构成。

现在纵向支承部分的抗磨损性主要依赖于，螺旋压力弹簧20从哪个方向将力-因此还有转矩-在张紧轮17不同的运行位置中导入壳体18或活塞19的弹簧座27、28，以及在纵向支承部分中的在此支撑的横向力/变形程度有多强。一种根据本发明的弹簧特性从图3和图4出发得以阐述。图3为圆柱形的螺旋压力弹簧20示出在弹簧座之上的线高（纵坐标）作为线长坐标Zeta（ζ）的函数，该线长坐标根据右边的弹簧简图沿着弹簧螺圈延伸（横坐标）。线高的这个典型的分布图从单个螺圈的不同倾斜度中得出：

-用1和5描述起始螺圈或端部螺圈；

-用2和4描述分别毗邻的过渡螺圈，并且

-用3描述过渡螺圈之间的中间螺圈。

像在图4中针对真实的螺旋压力弹簧20借助箭头表示的那样，使弹簧20张紧的缩短（也就是说在图3中线高在ζ=L_D时减小）导致起始螺圈和端部螺圈1和5相对于分别附属的过渡螺圈2或4扭转。纵向箭头象征着弹簧20的缩短，而弯曲箭头分别标识弹簧端部1、5与附属的过渡螺圈2或4之间的、在周边方向上移动的接触点29、30。因为这些接触点29、30不仅移动，而且还随着弹簧行程的增加同时构造出变大的线接触，所以当前有弹性的、也就是起作用的螺圈数量是可变的，并且随着增加的压紧而减少。因此伴随着壳体和活塞的弹簧座27、28上的圆周角发生改变，起始螺圈和端部螺圈1和5和附属的过渡螺圈2或4的、在周边方向上移动的接触导致螺旋压力弹簧20的纵向力支撑。

图5示出线性张紧器15’中的内部力和因此造成的内部转矩，在弹簧特性的非根据本发明的调校时，螺旋压力弹簧20’向活塞10和壳体18施加这些力和转矩。示出了螺旋压力弹簧20’的为纵向支承部分的严重磨损负责的安装极端情况，其中，起作用的螺圈数量是整数的，例如n=5。相应地，弹簧端部的接触点及支撑点在弹簧座27、28上的同一圆周角上延伸，并且弹簧20’的用F’_L描述的支承纵向力位于偏离线性张紧器15’的纵轴线31的同一作用线上。离心率额外地提高一定的量，该量由螺旋压力弹簧20’在两个弹簧座27、28上以大的径向空隙而实施的定心造成。离心的支承纵向力F’_L连同支承横向力F’_Q导致用M’_L描述的转矩，由于它们的转动方向相反，所以所述转矩用作使在壳体18内的活塞19的纵向支承部分比较严重地变形的、并且在线性张紧器15’以高频率振荡运行时迅速造成磨损的弯曲力矩。

具有根据本发明调校的螺旋压力弹簧20的线性张紧器15从图6中得出。像接下来借助图1阐述的那样，第一个重要的区别是在张紧轮17处于预先确定的工作位置时这里选择的起作用的弹簧螺圈的数量。根据本发明，在张紧轮17处于预先确定的名义上的工作位置时，起作用的弹簧螺圈的数量根据本发明地是半整数的，例如n=5.5。在这种情况下，在以180°错开的圆周角上的弹簧端部的接触点及支撑点在弹簧座27、28上延伸，并且弹簧20的用F_L描述的支承纵向力位于两个最大间隔的作用线上，并且同样偏离线性张紧器15的纵轴线31。第二个区别涉及两个弹簧座27、28上的弹簧定心中的明显地在这里降为零的径向空隙。以180°对置的、并且在没有径向空隙的情况下不会额外地离心的支承纵向力F_L结合在这里相应相反地取向的支承横向力F_Q导致产生用M_L描述的转矩。基于转矩以后相同的转动方向，所述转矩用作几乎不使壳体18中的活塞19的纵向支承部分发生变形的弯曲力矩，从而线性张紧器15即使在高频振荡运行时也保持低磨损。

图1描绘了张紧轮17在装配带张紧器14时和带传动装置运行期间名义上能够占据的不同的位置：

-M描述（非运行状态下的）装配位置，在该装配位置上，张紧轮17为了安放带子13必须足够远地从带传动装置中摆动出去；

-N描述带张紧器14的名义上的安装位置。在此，带传动装置的所有组件尺寸都是与室温（20℃）有关的额定尺寸或平均尺寸；

-A₁描述张紧轮17在运行的工作区域的第一外部工作位置。在此，带传动装置的所有组件尺寸都位于在带传动装置的尺寸上相同作用的高温运行的情况下最大地缩短带张紧器14和因此缩短螺旋压力弹簧20的公差位置中；

-A₂描述张紧轮17在运行的工作区域的第二外部工作位置。在此，带传动装置的所有组件尺寸都位于在带传动装置的尺寸上相同作用的冷运行的情况下最大地延长带张紧器14和因此缩短螺旋压力弹簧20的公差位置中；

-A_M描述张紧轮17的根据本发明预先确定的中间工作位置。该中间工作位置正好居中地位于第一外部工作位置A₁与名义上的安装位置N之间，在带传动装置的新状态下会特别经常地驶到该中间工作位置，并且该中间工作位置因此对于线性张紧器15中纵向支承部分的磨损进度来说是决定性的。螺旋压力弹簧20在这个工作位置中压缩到这样一种长度，使该螺旋压力弹簧的起作用的螺圈数量名义上是半整数的，也就是说n=i+0.5，并且因此内部的支承力相应于线性张紧器15的在图6中所示的负荷情况。

此外，以如下方式选择螺旋压力弹簧20的特性，即，当带张紧器14利用张紧轮17从第一外部工作位置A₁出发调整到第二外部工作位置A₂中，并且弹簧20扩大相应的弹簧行程时，起作用的弹簧螺圈数量正好提高Δn=0.5。

附图标记

1 起始螺圈

2 过渡螺圈

3 中间螺圈

4 过渡螺圈

5 端部螺圈

6 进行驱动的带轮

7 被驱动的带轮

8 被驱动的带轮

9 被驱动的带轮

10 被驱动的带轮

11 导向轮

12 导向轮

13 带子

14 带张紧器

15 线性张紧器

16 轮杠杆

17 张紧轮

18 壳体

19 活塞

20 螺旋压力弹簧

21 第一固定眼

22 第二固定眼

23 轮杠杆的转动点

24 滑动套筒

25 销

26 长孔

27 壳体的弹簧座

28 活塞的弹簧座

29 接触点

30 接触点

31 纵轴线

Claims

1.一种带传动装置，所述带传动装置具有进行驱动的带轮（6）、一个或者多个被驱动的带轮（7、8、9、10）、以预张紧力缠绕所述带轮（6、7、8、9、10）的传动带（13）和具有张紧轮（17）、壳体（18）、能纵向运动地支承在壳体（18）内的活塞（19）和借助张紧轮（17）产生带预张紧力的螺旋压力弹簧（20）的带张紧器（14），所述螺旋压力弹簧在所述带张紧器（14）的延长方向上向壳体（18）和活塞（19）施加力，并且所述螺旋压力弹簧的弹簧特性与带张紧器（14）在张紧轮（17）的运行工作区域内的长度改变协调，其中，所述张紧轮（17）的名义上的第一外部工作位置（A₁）和名义上的第二外部工作位置（A₂）在考虑到带传动装置中的组件尺寸公差和受热造成的尺寸改变的情况下预先确定，其特征在于，所述张紧轮（17）的工作区域包括预先确定的中间工作位置（A_M），在所述中间工作位置中，所述螺旋压力弹簧（20）的螺圈相对扭转，使得起作用的弹簧螺圈的数量基本上是n=i+0.5，其中，i是自然数。

2.按照权利要求1所述的带传动装置，其特征在于，所述中间工作位置（A_M）一方面与张紧轮（17）的名义上的安装位置（N）并且另一方面与它的第一外部工作位置（A₁）对称地间隔开，在此，名义上的安装位置（N）相应于带传动装置的组件额定尺寸或组件平均尺寸，并且其中，所述第一外部工作位置（A₁）相应于在所述带传动装置高温运行的情况下最大地缩短带张紧器（14）的组件公差位置。

3.按照权利要求1所述的带传动装置，其特征在于，所述螺旋压力弹簧（20）的弹簧特性在于如下，即，当所述螺旋压力弹簧（20）从所述第一外部工作位置（A₁）出发朝所述第二外部工作位置（A₂）的方向扩大其运行的弹簧行程时，两个外部工作位置（A₁、A₂）之间的起作用的弹簧螺圈的数量最大提高Δn=0.5，在此，所述第二外部工作位置（A₂）相应于在所述带传动装置冷运行的情况下最大地延长带张紧器（14）的组件公差位置。

4.按照权利要求1所述的带传动装置，其特征在于，在所述壳体（18）和所述活塞（19）处延伸的弹簧座（27、28）至少几乎无空隙地并且与所述带张紧器（14）的纵轴线（31）共轴地定心所述螺旋压力弹簧（20）。