CN106471283A - 具有活动惰轮的环形传动装置 - Google Patents

Abstract

在本发明一方面，提供了一种用于发动机的环形传动装置，并且该环形传动装置包括：由发动机的曲轴驱动的曲轴滑轮；能够操作成驱动副动力设备装置滑轮的副动力设备装置；与曲轴滑轮及和副动力设备装置滑轮相接合的环形驱动构件，其中环形传动装置能够以第一模式和第二模式操作，在第一模式中，环形传动构件的第一跨距段中的张力小于环形传动构件的第二跨距段中的张力，在第二模式中，环形传动构件的第二跨距段中的张力小于环形传动构件的第一跨距段中的张力；第一张紧器及第二张紧器可以根据需要移动以维持皮带的第一跨距段和第二跨距段中的张力。

Description

具有活动惰轮的环形传动装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年6月27日提交的美国临时专利申请No.62/018,175的权益以及于2014年9月15日提交的美国临时专利申请No.62/050,479的权益，两个申请的内容全部并入本文中。

技术领域

本公开通常涉及环形传动装置领域，更特别地涉及用于车辆发动机前附件传动装置的张紧器系统。

背景技术

车辆发动机通常使用前发动机附件传动装置以将动力传递至一个或更多个附件，例如交流发电机、空调压缩机、水泵以及各种其它的附件。贯穿内燃发动机的历史，已经提出了许多不同类型的张紧器，以保持用于将动力传递至附件的皮带中的张力。一些张紧器构造成在皮带上施加非常高的皮带张力以便确保在发动机及附件的所有操作模式下，特别是在发动机通过副动力装置增压或起动的情况下，不会发生皮带在与该皮带接合的滑轮中的一个或更多个滑轮上滑动的情况。在正常驾驶条件下，曲轴的旋转使得皮带的一部分变得相对的紧，而皮带的一部分变得相对松弛。当副动力装置驱动皮带以使发动机增压或起动时，通常皮带的松弛侧变为张紧侧，并且通常皮带的张紧侧变为松弛侧。为确保变松弛的一侧不会下降为零张力，张紧器必须非常快速地行动以便在皮带的另一侧上充分地升高张力以使得整个皮带的皮带张力保持为正，从而降低皮带打滑的可能性。这种速动张紧器是难以制造的，并且可能将总的皮带张力提升到相对较高的值，这会影响皮带的寿命。能够相对简单地提供这种张紧系统将会是有利的。

发明内容

在一方面，提供一种用于发动机的环形传动装置，并且该环形传动装置包括：由发动机的曲轴驱动的曲轴滑轮；操作成驱动副动力装置滑轮的副动力装置；与曲轴滑轮及副动力装置滑轮相接合的环形传动构件，其中，环形传动装置在第一模式及第二模式下是可操作的，在第一模式中环形传动构件的第一跨距段中的张力小于环形传动构件的第二跨距段中的张力，在第二模式中环形传动构件的第二跨距段中的张力小于环形传动构件的第一跨距段中的张力；与环形传动构件的第一跨距段相接合的第一张紧器；以及与环形传动构件的第二跨距段相接合的第二张紧器，并且第二张紧器包括第二张紧器偏置构件以及第二张紧器滑轮，该第二张紧器滑轮被可旋转地支承在第二张紧器臂上并且由第二张紧器偏置构件在自由臂方向上迫压，其中，第二张紧器还包括加载停止表面，该加载停止表面接合第二张紧器接合表面以限制第二张紧器滑轮在与自由臂方向相反的第二方向上的移动。当环形传动装置以第一模式操作时，第一张紧器是可移动的以保持第一跨距段中的张力，并且第二张紧器上的加载停止表面接合第二张紧器接合表面以保持第二张紧器静止。当环形传动装置以第二模式操作时，第二张紧器与加载停止表面分离，并且由第二张紧器偏置构件将第二张紧器滑轮迫压成与环形传动构件的第二跨距段相接合。

附图说明

参照附图将更好地理解本发明的上述方面及其它方面，在附图中：

图1是处于第一模式的根据本公开的实施方式的发动机上的环形传动装置的平面图；

图2是处于第二模式的图1中所示的环形传动装置的平面图；

图3是处于第一位置的环形传动装置的第一张紧器的平面图；

图4是处于第二位置的第一张紧器的平面图；

图5a是图1中所示的环形传动装置的第二张紧器的立体图；

图5b是在传动装置处于第二模式时第二张紧器的平面图；

图5c是在传动装置处于第一模式时第二张紧器的平面图；

图6是示出了根据现有技术的处于第一模式和第二模式的传动装置的响应的曲线图；

图7是示出了处于第一模式及第二模式的图1中所示的传动装置的响应的曲线图；

图8是图6和图7中的曲线的一部分的比较图；

图9a至图9c示出了第二张紧器的另一实施方式；以及

图10至图12示出了第二张紧器的其它实施方式。

具体实施方式

图1示出了用于在8处示出的发动机的环形传动装置1。在将发动机8安装在车辆中的实施方式中，环形传动装置1可以是发动机前附件传动器。发动机8包括曲轴10，曲轴10具有安装在其上的曲轴滑轮12。曲轴滑轮12由发动机8的曲轴10驱动，并且曲轴滑轮12自身经由诸如皮带16的环形传动构件驱动一个或更多个车辆附件14。为方便起见，环形传动构件将被称为皮带，然而应当理解的是，环形传动构件能够是任何其它类型的环形传动构件。附件14可以包括马达-发电机单元(MGU)14a、空调压缩机14b、水泵(未示出)、动力转向泵(未示出)和/或任何其它适合的附件。

在图1中，示出了两个附件14，然而，能够存在更多个或更少个附件。从动附件中的每一个均具有轴18和滑轮20。

如图1中所示，皮带16与曲轴滑轮12及示出为20a的MGU滑轮(以及其它附件滑轮20)相接合。环形传动装置1可以以两个模式操作，即，也可以被称为“正常”模式的第一模式以及第二模式。在第一模式中，发动机8驱动皮带16，并且驱动附件14的滑轮20；MGU 14a不驱动皮带16。在第一模式中，如果需要MGU 14a用作交流发电机，则其可以提供由皮带16驱动的负载。在第二模式中，MGU 14a操作成驱动MGU滑轮20并经由MGU滑轮(示出为20a)驱动皮带16。第二模式可以是“增压”模式、BAS(皮带式交流发电机起动器)模式或ISAF(怠速/停止辅助功能)模式。如果第二模式是增压模式，则由MGU 14a和发动机8驱动皮带16。如果第二模式是BAS模式，则MGU 14a驱动皮带16以使曲轴10旋转并因此使发送机8起动。如果第二模式是ISAF模式，则尽管发动机8是关闭的，MGU 14a驱动皮带16，以驱动诸如空调压缩机14b的其它附件，使得即使在发动机8关闭的情况下附件也能够继续运行。

应当理解的是，当环形传动装置1以第一模式操作时，由于由曲轴滑轮12施加在皮带16上的驱动力以及由附件滑轮20施加在皮带16上的拖曳力，因此在皮带16的第一跨距段16a中的张力小于在皮带16的第二跨距段16b中的张力。相反地，当环形传动装置1在第二模式中操作时，由于由MGU滑轮20a施加在皮带16上的驱动力以及由附件滑轮20施加在皮带16上的拖曳力，因此在皮带16的第二跨距段16b中的张力小于在皮带16的第一跨距段16a中的张力。

第一张紧器24与第一跨距段16a接合，并且第一张紧器24能够在皮带16的第一跨距段16a中的第一张力范围内在第一位置(图3)与第二位置(图4)之间移动。第一张紧器24可以是任何合适类型的张紧器，例如，在PCT申请WO2013159181A1中所示的张紧器，该申请的内容通过引用全部并入本文。

第一张紧器24包括张紧器支撑装置100及张紧器臂26，该张紧器臂26经由枢转连接件27枢转地安装至静止结构(例如，安装至张紧器基座102，张紧器基座102自身固定地安装至发动机8的缸体)以围绕第一张紧器臂枢转轴线Aa进行枢转行进。枢转连接件27可以由臂26上的环形件27a提供，臂26连接至静止结构上的枢轴27b。滑轮30经由第二枢轴29以可旋转的方式安装至张紧器臂26以围绕相对于臂枢转轴线Aa偏移的滑轮轴线Ap旋转。张紧器臂26可以具有任何适合的形状。

张紧器支撑装置100安装在张紧器臂26与静止结构(例如，基座102)之间。张紧器支撑装置100包括以可滑动的方式设置在壳体34中的可伸缩构件32。可伸缩构件32经由枢转连接件36(例如，销钉接合件)以可枢转的方式安装至张紧器臂26。壳体34经由枢转连接件37以可枢转的方式安装至静止构件(例如，基座102)，枢转连接件37通过将壳体34上的环37a安装至静止构件(例如，发动机8)上的枢轴37b处形成。

在可伸缩构件32与壳体34之间设置有诸如螺旋弹簧的张紧器臂偏置构件38，以便将可伸缩构件32迫压离开壳体34并朝向皮带16推动张紧器臂26。因此，张紧器臂26沿着“自由臂”位置和“加载停止”位置之间的弧形路径移动，其中，“自由臂”位置是张紧器臂26在被偏置构件38迫压的方向上沿着路径所能够到达的行程结束位置(并且该“自由臂”位置表示皮带16的第一跨距段16a中的第一张力范围的第一端(低端))，“加载停止”位置是皮带16施加在滑轮30上的力可能引起的最远行程位置(远离自由臂位置(并且该“加载停止”位置表示皮带16的第一跨距段16a中的第一张力范围的第二端(高端或峰值)))。当朝向自由臂位置(图1中的箭头D1所示)行进时，张紧器臂26的行进方向可以被称为“自由臂”方向，并且当朝向加载停止位置行进并因此远离自由臂位置(如图1中的箭头D2所示)时，张紧器臂26的行进方向可以被称为“加载停止”方向。自由臂位置和加载停止位置可以由在张紧器臂26的行程中的选定点处彼此接合的成对的机械限制表面(未在图中标识)限定。

可以提供任何合适的阻尼结构以抑制臂的运动。阻尼结构可以包括与美国专利No.8,591,258中所示的轴衬相似的衬套，该申请的内容通过引用全部并入本文。这种阻尼结构将被称为恒定阻尼(即，与臂26的行进速度不成比例的阻尼)，并且将存在于枢转连接件27处。

参照图1及图2，支撑装置100可能还包括由控制系统150控制的致动器64。控制系统150可以包括如图1及图2中所示的单独的控制器，或者可以由网络中的多个控制器组成。控制系统150可以设置为成套组件的一部分，该成套组件包括支撑装置100、臂26和滑轮30，或者替代地，控制系统150可以是与其它上述部件分开设置的单元。控制系统150可以例如是由与提供其它部件的商业实体分开的商业实体提供的车辆发动机控制单元。在这种情况下，可以说张紧器24不包括控制系统150。替代地，张紧器24可以设置有控制系统150。

控制系统150包括至少处理器150a及存储器150b。控制系统150可以编程为适于将信号(例如，电信号)发送至致动器64，以在高张力模式(当如图2中所示的以第二操作模式(例如，通过控制系统150)操作环形传动装置时，将使用该高张力模式)以及在低张力模式(当如图1中所示的以第一操作模式(例如，通过控制系统150)操作环形传动装置时，将使用该低张力模式)下操作张紧器24。在低张力操作模式中，第一张紧器24能够基于偏置构件38上的力及跨距段16a中的皮带张力在第一位置与第二位置之间移动。在高张力操作模式(图2)中，第一张紧器可以由控制系统操作以保持跨距段16a中的相对较高的张力，以便确保在皮带16的整个长度上存在足够的张力。

虽然第一张紧器24被示出为能够(经由控制系统150)被控制以增加皮带16的张力，但应当注意的是，替代地，第一张紧器24可以是被动张紧器，其由诸如偏置构件38的偏置构件简单地移动并且不包括控制系统。

参照图1，第二张紧器以200示出。第二张紧器200与皮带16的第二跨距段16b接合，并且参照图5a及图5b，第二张紧器200包括第二张紧器偏置构件202以及第二张紧器滑轮204，第二张紧器滑轮204以可旋转的方式支承在第二张紧器臂206上以围绕第二张紧器滑轮轴线AP2旋转，并且第二张紧器滑轮204在自由臂方向(箭头D3所示)上被第二张紧器偏置构件202迫压。第二张紧器200还包括加载停止表面208，加载停止表面208与第二张紧器接合表面210接合以限制第二张紧器滑轮204在与自由臂方向相反的第二方向(箭头D4所示)上的行进。

限制表面208可以设置在任何适合的位置，诸如在第二张紧器基座212上，第二张紧器基座212经由穿过基座212上的孔216的紧固件214固定地安装在张紧器基座102上。

当以第一模式操作环形传动装置1(图1)时，第一张紧器24是可移动的以保持第一跨距段16a中的张力，并且基座212上的加载停止表面208(图5c)与第二张紧器接合表面210接合以保持第二张紧器200静止。应当注意的是，“静止”在该意义上是参照臂206的运动。张紧器滑轮204将通过与移动的皮带16的接合而旋转，但是在传动装置1处于第一模式时张紧器200被称为是静止的。

当环形传动装置1以第二模式操作时，第二张紧器接合表面210与加载停止表面208(图5b)分开，并且第二张紧器滑轮204被第二张紧器偏置构件202迫压成与环形传动构件16的第二跨距段16b相接合。

参照图6，该图是示出了环形传动装置1在两个操作模式中的操作以及现有技术的张紧器的响应的曲线图，在现有技术中第一张紧器与第一跨距段16a接合，并且固定惰轮与第二跨距段16b接合。传动装置在时间点T1及T2之间以第一模式操作。在点T2处，传动装置向第二操作模式切换，在时间点T3处达到第二模式。在时间点T4处，传动装置切换回第一操作模式，在时间点T5处达到第一模式。如能够看到的，当向第二模式切换，现有技术的第一张紧器必须在以P1示出的相对较短的时间段内在皮带16内传递皮带张力，以防止皮带16中的张力在第二跨距段16b中为零。在图6中的曲线图中，以250和252示出的曲线分别代表由曲轴及MGU提供的扭矩，而以254及256示出的曲线分别代表位于第一皮带跨距段的根据现有技术的张紧器的位置以及位于第二皮带跨距段的固定惰轮的张紧器的位置。

图7示出了相同的点T1至点T5以及第一张紧器24及第二张紧器200的位置。如图7中所示，当向第二操作模式切换时，存在较短的时间段P1，在该时间段中第一张紧器24必须充分移动以实现第一带跨距段16a中的选定的皮带张力，以便确保在整个皮带16(并且特别是在皮带跨距段16b中)中存在足够的皮带张力。该张力小于图6中所示的现有技术系统中所需的张力，因为第二张紧器200能够在时间段P1期间充分地向外延伸以确保在第二跨距段16b中存在一些张力,如图7的图表中于260处示出的。因此，由于第一跨距段16a中所需的张力低于在第二模式中的张力，所以第一张紧器24必然移动的比现有技术的系统(在第二跨距段16b上并入固定惰轮)所需要移动得更少。

因为第一张紧器24和第二张紧器200都在从第一模式切换至第二模式的期间移动，所以第一张紧器中所需的移动量小于在第二跨距段上具有固定惰轮的传动装置中的第一张紧器所需的移动量(图6)。图8示出了曲线254(现示出为曲线254a及曲线254b)的比较，以显示在时间段P1期间张紧器24所需的运动少于现有技术的传动装置中的第一张紧器所需的运动。

第二张紧器臂206(图5a至图5c)在自由臂方向以及在加载停止方向上线性移动。图9a至图9c示出了第二张紧器(以300示出)的另一实施方式，其中，以306示出的第二张紧器臂具有位于其上的滑轮304，并且该第二张紧器臂被第二张紧器偏置构件302沿自由臂方向偏置，其中，偏置构件302是扭转弹簧。第二臂306围绕枢转轴线移动。

枢转运动可以减少摩擦。有益的是，提供本文中所述的特别是在自由臂方向上具有相对低阻尼(即，摩擦阻尼或其它阻碍运动的阻尼)的第二张紧器中的任一个，以便在向第二操作模式切换期间为第二张紧器提供快速延伸。加载停止表面和接合表面在308和310处示出。

图10是以400示出的另一实施方式，其中使用了板弹簧402。

图11示出了用于偏置第二张紧器的橡胶或闭孔泡沫构件500。图12示出了用于偏置第二张紧器的一组波形垫圈502。

MGU 14a是环形传动装置1在第二模式中操作时驱动皮带16的副动力装置的示例。然而，应当理解的是，在环形传动装置1中可以使用其它类型的副动力装置来替代MGU 14a。例如，可以提供标准交流发电机来代替MGU 14a为车辆的电池充电，并且可以提供单独的电驱动马达(未示出)作为副动力装置。

虽然本文所包含的说明书构成了本发明的多个实施方式，但应当理解的是，在不背离所附权利要求的真正含义的情况下，本发明可以进行进一步的修改和改变。

Claims (6)

1.一种用于发动机的环形传动装置，包括：

曲轴滑轮，所述曲轴滑轮能够由所述发动机的曲轴驱动；

副动力装置，所述副动力装置操作成驱动副动力装置滑轮；

环形传动构件，所述环形传动构件与所述曲轴滑轮和所述副动力装置滑轮相接合，其中，所述环形传动装置能够在第一模式以及在第二模式下操作，在所述第一模式中，所述环形传动构件的第一跨距段中的张力小于所述环形传动构件的第二跨距段中的张力，在所述第二模式中，所述环形传动构件的第二跨距段中的张力小于所述环形传动构件的第一跨距段中的张力；

第一张紧器，所述第一张紧器与所述环形传动构件的第一跨距段相接合；以及

第二张紧器，所述第二张紧器与所述第二跨距段相接合并且包括第二张紧器偏置构件和第二张紧器滑轮，所述第二张紧器滑轮以可旋转的方式支承在第二张紧器臂上并且被所述第二张紧器偏置构件沿自由臂方向迫压，其中，所述第二张紧器还包括加载停止表面，所述加载停止表面能够与第二张紧器接合表面接合以限制所述第二张紧器滑轮在与所述自由臂方向相反的第二方向上的行进，

其中，当所述环形传动装置在所述第一模式下操作时，所述第一张紧器能够移动以保持所述第一跨距段中的张力，并且所述第二张紧器上的加载停止表面与所述第二张紧器接合表面接合以保持所述第二张紧器静止，以及

其中，当所述环形传动装置在所述第二模式下操作时，所述第二张紧器接合表面与所述加载停止表面分开，并且所述第二张紧器滑轮被所述第二张紧器偏置构件迫压成与所述环形传动构件的第二跨距段相接合。

2.根据权利要求1所述的环形传动装置，其中，所述第二张紧器接合表面连接至所述第二张紧器臂。

3.根据权利要求1所述的环形传动装置，其中，在所述第一模式中，所述曲轴滑轮驱动所述环形传动构件，并且所述副动力装置滑轮不驱动所述环形传动构件，在所述第二模式中，所述副动力装置滑轮驱动所述环形传动构件。

4.根据权利要求1所述的环形传动装置，其中，所述第二张紧器偏置构件是螺旋压缩弹簧。

5.根据权利要求1所述的环形传动装置，其中，所述第二张紧器偏置构件是螺旋压缩弹簧是板弹簧。

6.根据权利要求1所述的环形传动装置，其中，所述第二张紧器滑轮支承在能够围绕第二张紧器臂枢转轴线枢转的第二张紧器臂上。