CN104583562A - 用于附属驱动装置的受控张紧装置以及包括所述张紧装置的附属驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于起动-停止辅助驱动装置的张紧装置(1)，包括：可运动支撑件(4)、由所述支撑件(4)承载以接触驱动装置的皮带(104)的滑轮(6)、为支撑件(4)加载以张紧皮带(104)的弹簧(7)，和致动器(8)，其受到控制并且可运动，以通过平行并且相对于弹簧(7)的负载附加的负载沿着一个方向推动所述滑轮(6)抵靠皮带(104)，以及不可倒转装置(9)，其使得致动器(8)能够作用并且防止所述支撑件(4)响应皮带(104)的负载而位移。

Description

用于附属驱动装置的受控张紧装置以及包括所述张紧装置的附属驱动装置

技术领域

本发明涉及用于车辆的内燃机的皮带附属驱动装置的附属张紧装置。

背景技术

在传统的附属驱动装置中，驱动装置的松弛支部在内燃机运行期间以及在内燃机起动期间都保持松弛。尤其是，措辞“松弛支部”表示配置在两个滑轮之间的支部，该支部使用时的平均张力低于所有其它支部的张力。通常，传统的附属驱动装置的松弛支部配置成相对于皮带旋转方向而言紧邻曲轴滑轮的下游。另外，在传统的附属驱动装置中，电机是受到曲轴滑轮或者受到起动马达驱动的交流发电机。

另一方面，在起动-停止附属驱动装置中，当内燃机驱动皮带时，以及当皮带受到连接到驱动装置上的马达发电机驱动以起动内燃机时，传送的扭矩不同。

当作用在皮带上的扭矩改变方向时，皮带驱动装置的张紧的支部会变松弛，反之亦然，并且皮带张力必须被核查，以防止在驱动装置的所有的运行状态期间以及尤其是过渡状态时的滑动。

传统的张紧装置尺寸必须被设置成保证皮带在最苛刻的条件下(即，在起动期间)的正确的张紧，但是在其它操作状态期间，例如当车辆行进时，所述张力是过度的。尤其是，皮带张力影响了其它的机器部件(例如连接到驱动装置上的附件的轴承)的尺寸，并且影响了驱动装置的摩擦损耗。因此，优选的是，皮带张力要符合操作状态保持尽可能低。

发明内容

本发明的目的是生产一种用于附属驱动装置的受控的张紧装置以及一种附属驱动装置，其能够至少部分地满足上述需求。

本发明的目的通过根据权利要求1的张紧装置和根据权利要求2的驱动装置实现。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在要参照附图(不是按比例)说明一些优选的实施例，提供的实施例纯粹是为了解释说明并且是非限定性示例，在附图中：

图1是透视图，具有本发明第一实施例的截面细节；

图2是为了清楚去除了细节的图1的张紧装置的第二透视图；

图3是图1的张紧装置的透视图；

图4是具有根据本发明的张紧装置的驱动装置的正视图；

图5是根据另一实施例的张紧装置的透视图；和

图6示出了根据本发明的驱动装置的张紧装置的控制图，(从上到下)具体涉及内燃机、张紧装置控制电压和皮带张力的操作状态。

具体实施方式

在图1中，数字1总体上表示张紧装置，其包括限定了腔室3的基本主体2，具有容纳在腔室3内以围绕轴线A旋转的部分5的枢转支撑件4，和安装在所述支撑件4上并且围绕与轴线A间隔开的轴线B空转的滑轮6。

张紧装置1还包括：弹簧7，其作用在支撑件4上，以施加扭矩并且张紧内燃机(未示出)的起动-停止附属驱动装置的皮带；容纳在具有弹簧7的腔室3内的旋转马达8；和齿轮9，用于控制可选择地接触支撑件4的推进元件10。尤其是，推进元件10仅能限定支撑件4在弹簧7的加载方向上的最大角位移，并且，可选地，或者结合地，能相对于弹簧7的扭矩给支撑件4施加附加扭矩，以增加皮带的张力。特别地，推进元件10能包括多个突起11，其优选地角度上等距离，并且通过由马达8操纵的齿轮9沿着两个旋转方向旋转。

优选地，齿轮9是行星齿轮，以获得马达8的高的传动下降或者旋转数量的减少。第一减少级包括围绕轴线A旋转的太阳齿轮12、与所述太阳齿轮12啮合的行星齿轮13以及非自由旋转地(例如刚性地)连接到主体2上的外环14。第二下降级包括由行星齿轮13旋转的其它行星齿轮15，和与行星齿轮15啮合并且控制突起11旋转的旋转环16。突起11可选择地接触支撑件4的对应的邻接部17，以限定最大角位移，和/或施加弹簧7的扭矩的附加扭矩。旋转环16通过行星齿轮15围绕轴线A进一步被定中心，每个行星齿轮15优选刚性地连接到对应的行星齿轮13上。优选地，行星齿轮13和15由承载器P围绕轴线A旋转，承载器P为具有行星齿轮13和行星齿轮15的每对限定各自的轴线C。甚至更加优选地，外环14轴向地插入旋转环16和马达8之间。有利的是，行星齿轮13、15也沿着轴向方向刚性地连接到承载器P上，以形成预装配块体，其具有在太阳齿轮12和外环14之后被装配的结构。

有利的是，支撑件4包括成型突起，每个成型突起限定至少一个邻接部17。

之前说明的齿轮9是不能倒转的，用于当突起11接触靠置邻接部17时，在皮带张力增加之后没有支撑件4的作用的情况下，以及也在没有供应到马达8上的电力的情况下，维持突起11的预定的角位。

根据在图1中示出的实施例，主体2包括在齿轮9的相对侧上收敛的锥形壁20和与轴线A共轴并且与锥形壁20同心的柱形壁21，以在腔室3内限定用于马达8的座。尤其是，马达8通过固定到主体2的基本凸缘23上的盖22被轴向地封闭在柱形壁21中，盖22在齿轮9的相对的轴向侧上连接柱形壁21和锥形壁20。这样，马达8和弹簧7相对于齿轮9处于同一轴侧上。

支撑件4的部分5也呈锥形，并且通过联接件24与锥形壁20联接，以封闭轴向游隙并且当支撑件4相对于主体2旋转时减少摩擦。特别地，用于围绕轴线A旋转的支撑件4的轴向中心由组合的锥形壁20和联接件24限定，或者由单独的锥形壁20限定。此外，齿轮9容纳在支撑件4中，即，支撑件4包围齿轮9，并且，弹簧7也包括径向尺寸小于部分5的径向尺寸但是大于马达8的径向尺寸的绕圈。

支撑件4还通过图1中示出的端壁25轴向地覆盖齿轮9。端壁25与主体2组合在容积内封闭齿轮9，保护其免受外部介质的污染，以保证齿轮的延长的工作寿命。尤其是，端壁25例如通过铆接刚性地连接到部分5上，并且支承滑轮6。另外，端壁25具有多个突起26，其平行于轴线B并且配置在滑轮6的相对的轴侧上。突起26联接在由邻接部17附近的部分5限定的对应的狭槽27内，以与部分5形成扭转刚性联接。铆钉沿着轴向方向联接端壁25和支撑件4的部分5，同时扭矩基本通过在狭槽27和突起26之间的形状配合和压配合被推进元件10传送到滑轮6。

在图4中，数字100表示附属驱动装置的总体，其包括通过皮带104连接的用于曲轴的滑轮101、用于可逆电机，即，马达发电机的滑轮102以及用于附件的滑轮103。驱动装置100还包括张紧装置1，并且滑轮6接触驱动装置100的支部L，其在用于曲轴的滑轮101控制驱动装置100时是松弛的。

当曲轴滑轮101必须通过马达发电机滑轮102起动时(驱动装置旋转方向在图4中由箭头F示出)，电控制器C控制突起11的旋转，以接触邻接部17，使得支撑件4朝向弹簧7的释放方向(其对应于皮带的张紧动作)将滑轮6推到前进位置。在这种结构下，皮带的较大的张力使得弹簧7仅以受限的方式加载，突起11接触对应的邻接部17，以防止滑轮6在由滑轮接触的支部上的张力增加之后的缩回，和/或给支撑件4施加除了弹簧7扭矩之外的附加扭矩。也在马达8没有被通电时，通过对抗滑轮6的缩回作用维持突起11的角位，因为齿轮9是不能倒转的，即，施加到旋转环6上的扭矩不产生太阳齿轮12的旋转。

另外，平行于弹簧7作用在支撑件4上的马达8和减速齿轮9的尺寸被设置成能够在皮带104上施加弹簧负载之外的附加负载。

当皮带驱动装置被曲轴滑轮101驱动时，突起11通过马达8旋转，以限定各个邻接部的角度距离，使得滑轮6的缩回大于起动内燃机时允许的缩回。这样，支撑件4能通过弹簧7的加载以基本自由的方式有角度地振荡。

在操作状态和关联的过渡状态两者下，作用在支撑件4上的张紧扭矩总是能动的，使得滑轮6的向前运动不被因此作为简单支撑件作用和/或施加推力的突起11所阻碍。因此，支撑件4不能沿着两个方向而是仅在一个方向上、并且以根据突起11的角度位置的方式有角度地被阻碍。特别是，支撑件4能沿着加载弹簧7的旋转方向在一个方向上由突起11被阻挡。

有利的是，皮带张力根据驱动装置100的操作状态如下改变。

在说明书和在权利要求书中，术语“空转-停止”指的是：当车辆仅暂时地处于停止状态，例如，当它在红色的交通灯时停止时，内燃机的停止状态。对于空转-停止状态的整个持续时间而言，使用者在车辆上，并且车辆在使用者的一个单一运动，例如在油门踏板上的压力之后起动。内燃机在“空转-停止”中的停止是自动的，并且通过车辆控制单元控制。

在说明书中以及在权利要求书中，术语“由使用者停止”指的是：当车辆停车，并且使用者通过钥匙或者类似装置中断了到车辆控制面板和控制单元的电力，以及例如下车时的内燃机的停止。在内燃机关闭时，当使用者通过钥匙或者等同装置给车辆控制单元供电时，车辆在“由使用者停止”状态之后起动。内燃机在“由使用者停止”模式下的停止由使用者通过随意动作控制。

根据本发明的一个优选的实施例，张紧装置1被控制，至少在内燃机在“由使用者停止”或者“空转-停止”之后起动时，相对于由弹簧7产生的程度增加张力。

优选地，在“空转-停止”之后起动时施加到皮带上的张力水平大于在“由使用者停止”之后起动时施加到皮带上的张力水平。

这样，能够在“空转-停止”之后起动期间，保证更加迅速的驱动响应和更安全且更快速的内燃机起动。

另外，马达8的尺寸能被设置成提供的扭矩使得皮带104上的张力最小，以保证起动的第一瞬间没有噪音和/或滑动，所述张力被称为初始起动张力。应该指出，在马达发电机操作之后，由于推进元件10在弹簧7的加载方向上不旋转的事实，所以在支部L上的张力增加了提供需要的起动扭矩的所需值，来控制曲轴滑轮101。所述增加因此是从马达发电机滑轮102到曲轴滑轮101的扭矩传输的结果，并且如果在达到初始起动张力之后中断施加到马达8上的电力也获得了所述增加。

也可能发生的是，在起动期间在皮带上引起的张力振荡使得相对于初始起动张力达到了较低的数值并且使得发生相应的松弛。在这种情况下，张紧装置1能通过弹簧7的作用迅速地恢复所述松弛，并且张紧装置1的控制能确保在起动期间，马达8维持通电，使得推进元件10在通过弹簧7的作用恢复松弛时伴随支撑件4的任何旋转。当皮带张力再次变高时，滑轮6相对于初始起动瞬时的位置朝向皮带处于更向前的位置，并且由于受到不能倒转的齿轮9限制的约束不能缩回。这样，马达8的尺寸被设置成在皮带上施加负载并且在起动期间产生高的但是不是最大的皮带张力。例如，初始起动张力可能是800牛顿，在动态状态下起动内燃机时在同一支部上所需的理论张力可能超过2000牛顿。

因此，在已经达到初始起动张力之后，当马达8没有被供电时，由于扭矩由马达发电机滑轮102传送到曲轴滑轮101上，或者，当马达8被供电并且控制推进元件10以沿着弹簧7的释放方向遵循支撑件4的旋转时，在起动期间，由于施加到皮带上的负载的不规则性，皮带达到了最大张力。尤其是，皮带张力能被控制在两种水平，其中一种水平是低的，并且由通过弹簧7施加到支撑件4上的扭矩限定，用于内燃机已经被起动时驱动装置的操作；以及第二种水平是高的，仅适合于起动阶段，并且由支撑件4上的马达8的推力限定。重要的是，注意到，以这样的方式，皮带的平均张力相对于一种结构下降，已知张紧装置的尺寸被设置在该结构中，以保证在所有的操作状态下一种单一水平的张力是足够的，并且这导致了较低的摩擦散布和消耗。

如果需要，每次结构4旋转并且越过推进元件10以在皮带上恢复松弛并且马达8使得推进元件10操作以伴随所述旋转，在起动期间需要的最大张力就以连续等级获得一定增量。仅在太阳齿轮12被要求通过施加到马达8上的电源电压的倒置使得滑轮6相对于皮带缩回(在图6中的阶段F、N)之后，皮带张力才下降。

当内燃机在车辆行进时有规律地运行时，例如，张紧装置1被控制，以使得推进元件10与邻接部17有角度地间隔，并且在皮带104上的张力专门通过弹簧7施加。车辆的行进能通过连接内燃机和变速装置以及车轮的离合器发送的信号被检测。

有利的是，在传统的附属驱动装置中，即，当内燃机操作例如用于车辆的支配行进时，以及在内燃机起动期间，同一支部都维持松弛的情况下，通过在起动期间为马达8连续供电在起动期间使用张力振荡，也能获得增加皮带张力的效果。在连接到传统的附属驱动装置上的内燃机起动期间，松弛支部的张力浮动可能是非常高的，产生了滑轮6的相当大的位移。当起动期间滑轮6朝向与皮带接触的区域，即在弹簧7可能释放的方向上，瞬时运动时，支撑件4旋转并且推进元件10由于马达8的作用而伴随所述旋转。以这样的方式，当滑轮张力再次增加时，推进元件10的作用防止滑轮6由于皮带施加的较大的负载而缩回，并且这在皮带张力上产生了增加。这种增加防止了在起动期间的皮带的滑动以及随之而来的噪音。另外，在起动阶段结束时，马达8要求推进元件10旋转，使得支撑件4自由旋转，皮带被弹簧7的单独作用而被伸展，因此它的尺寸被设置成处于相对低的张力下，足够保证在内燃机的不包括起动的操作状态下的操作。以这样的方式，在内燃机操作期间皮带张力相对低，以降低应力和摩擦。

通过马达8的操作，使得推进元件在弹簧7的释放方向上伴随支撑件4的旋转，并且通过经由推进元件10的作用由滑轮6施加在皮带上的缩回阻力，保证在内燃机起动期间避免噪音和滑动所需的较大的张力。

根据在图5中示出的本发明的另一实施例，现在说明张紧装置30，对于该张紧装置而言，上面使用的参考数字被用于相对于在前段落说明等同或者功能相同的部件。另外，该张紧装置30与张紧装置105的不同仅在于下面说明的方面。

该张紧装置30包括支撑件4，其具有臂31，用于相对于轴线A隔开滑轮106的轴线B。此外，弹簧7是螺旋弹簧，即，该弹簧具有可变曲率的矩形横截面，例如用于产生阿基米德螺线。

旋转环16刚性地连接到盘32上，该盘32在主体2上轴向地封闭结构4。因此，结构4能相对于通过马达8(在图中未示出)运动的盘32有角度地旋转。

另外，盘32限定了止动元件10，并且包括多个止动部33，成对的止动部限定对应的凹槽34。结构4还包括销35，每个销接合在凹槽34中。

使用时，当滑轮6必须在前进方向被锁定时，盘32被操作旋转，使得止动部33接触销35，因而臂31仅能旋转使得滑轮6的位置前进。

前述的张紧装置1、30和驱动装置100的优势如下。

用于空转-停止和用于由使用者停止的第一和第二张力水平允许驱动装置张力水平的进一步的最优化。

相对于弹簧7的负载平行地给滑轮6施加负载的致动器8(仅优选为旋转马达)的与齿轮9相同的不可倒转的装置，以及支撑件4在弹簧7的释放方向上沿着一个方向被推动的事实，两者的结合允许致动器的尺寸被最优化，不是最优化成起动期间所需的最大张力，而且最优化成起动的初始瞬时期间所需的较低的张力。因此，能减少致动器的尺寸和/或电力。

此外，张紧装置1、30能以开环方式被控制，处理来自马达或者发电机、来自内燃机的操作的开-关状态、以及来自在马达和变速装置之间的离合器的连接的打开-关闭状态的关于马达发电机102的操作状态的信号。

通过安装在弹簧7的径向内部的旋转马达和齿轮，能够获得张紧装置的紧凑的配置结构和运动传输的最大可靠性，因为能通过张紧装置主体保护所有的运动部件以及特别是齿轮。

当推进元件10被构造成可选择地接触支撑件4并且平行于弹簧7向后者施加负载时，能够获得尤其是由于马达8的作用能向皮带施加非常高的张力的张紧装置。弹簧7的尺寸因而能被设置成用于皮带张力较低情况下的操作状态。

支撑件4围绕齿轮9，由此对于后者形成至少局部的保护。在图2的实施例中，壁25在径向方向并且在轴向方向上两者上形成保护。在图4的实施例中，结构4径向地保护齿轮9，盘33除了通过止动部33形成推进元件10之外，还轴向地保护齿轮9。

最后，清楚的是，在不脱离所附的权利要求书限定的保护范围的情况下，可以对本文中说明并且示出的张紧装置进行改进或者变型。

马达8的电控装置也车载地设置在张紧装置105上。以这样的方式，能够将张紧装置105、30安装在皮带驱动装置上，不需要改编内燃机控制单元的程序。这在张紧装置105、30被安装到受到预编程控制单元控制的马达上时是有利的。

马达8可被另一致动器代替，也可以是不旋转的，例如由线性致动器代替。

齿轮9可由任何其它不能倒转的装置代替，以对抗支撑件4的运动。尤其是，该装置在它能沿着从动元件的一个方向产生位移(在这种情况下是支撑件4朝向皮带的位移)时是不能倒转的，并且从外部沿着相对的方向施加到从动元件上的作用(在这种情况下是沿着弹簧7的负载方向由皮带施加的)不会产生从动元件的相对位移。因此，如果马达8被控制，那么它也能作为不能倒转装置操作，以沿着弹簧7的释放方向推动支撑件4并且承受由皮带沿着相对的方向施加到支撑件4上的任何作用。

支撑件4可围绕轴线A枢转，或者以直线方式运动。

Claims (10)

1.一种用于起动-停止附属驱动装置的张紧装置(1)，包括：可运动支撑件(4)、由所述支撑件(4)承载以接触所述驱动装置的皮带(104)的滑轮(6)、使得所述支撑件(4)以能张紧所述皮带(104)的方式加载的弹簧(7)，其特征在于，包括：致动器(8)，其受控制并且可运动，用于通过平行的并且相对于所述弹簧(7)的负载附加的负载沿着一个方向推动所述滑轮(6)抵靠所述皮带(104)；和不可倒转装置(9)，其使得所述致动器(8)能够作用并且防止所述支撑件(4)响应所述皮带(104)的负载而位移。

2.一种附属驱动装置(100)，包括：至少一个曲轴滑轮(101)；附属滑轮(103)；马达-发电机滑轮(102)；连接所述曲轴滑轮(101)、附属滑轮(103)、马达-发电机滑轮(102)的皮带(104)；根据权利要求1所述的张紧装置(1)；和控制单元(C)，用于控制所述致动器(8)并且在内燃机起动状态下施加所述附加负载。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述控制单元(C)控制所述致动器(8)，以在所述内燃机仍然关闭时并且在它发动之前施加所述附加负载。

4.根据权利要求2或者3所述的驱动装置，其特征在于，所述控制单元(C)控制所述致动器(8)，以在所述内燃机的起动状态下在“空转停止”之后施加另一附加负载，所述另一附加负载大于在“由使用者停止”之后起动期间施加的所述附加负载。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述控制单元(C)控制所述致动器(8)，以在所述内燃机由于所述空转停止而关闭时施加所述另一附加负载。

6.根据权利要求2至5之任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述控制单元(C)以这样的方式控制所述致动器(8)：至少在接收到指示用于连接所述内燃机和所述车辆车轮的离合器接合的信号时，使得所述皮带(104)维持基本由所述弹簧(7)限定的一定张力值。

7.根据权利要求2至6之任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述致动器(8)在所述内燃机的起动步骤期间以这样的方式被供电：当所述滑轮(6)伴随所述弹簧(7)的作用朝向所述皮带(104)前进时，能够跟随所述支撑件(4)。

8.根据权利要求2至7之任一项所述的驱动装置，其特征在于，当所述驱动装置被所述曲轴滑轮(101)驱动时，所述滑轮(6)接触所述皮带(104)的松弛支部。

9.根据权利要求2至8之任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述致动器(8)以开环方式被控制。

10.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，所述控制单元处理与所述马达-发电机以及所述内燃机的所述操作状态相关的控制信号，以控制所述张紧装置(1)。