CN107709831A - 双模式张紧装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种张紧装置。该张紧装置包括：臂部、卡板和离合器。臂部能够在相反方向上绕第一轴线旋转。臂部包括至少一个制动元件。卡板与臂部的至少一个制动元件选择性地接合。当卡板与至少一个制动元件接合时，臂部基本上被阻止在相反方向上旋转。离合器可操作地耦接至臂部。离合器包括接合位置和脱离位置。当离合器处于接合位置时，卡板与臂部的至少一个制动元件接合。

Description

双模式张紧装置

相关申请

本申请要求于2015年7月1日提交的第62/187,573号美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及皮带张紧装置，并且尤其涉及一种双模式皮带张紧装置，其包括基本上阻止皮带张紧装置在相反方向上绕轴线旋转的离合器。

背景技术

自动响应于环形带在移动中的波动的带张紧装置，其主要目的是延长带自身或者引擎部件(例如与带协同操作的配件)的寿命。带张紧装置通常用于引擎中的前端附件传动装置。企图改善引擎的燃料经济性，车辆可以配备皮带传动起动发电机(BSG)安装于车辆上。BSG可以消除对起动电机的需求，并且还可以提供低成本的混合能力，例如车辆中的起停及功率辅助。

除了普通的交流发电机的功能外，BSG还可以充当电机以曲柄启动车辆的引擎。在用做曲柄时，BSG可以充当驱动皮带轮，而引擎的曲轴充当从动皮带轮。因此，由于曲轴实际上作为从动皮带轮操作，当与在正常条件下操作的环形带的张紧需要相比时，环形带的张紧需求实际上可以是相反的。然而，当BSG曲柄启动引擎时，这伴随相当大量级的力，环形带常常猛拉或者突然在与张紧装置正常工作方向相反的方向上使张紧装置旋转。目前可获得的常规的弹簧加压式张紧装置在BSG作为驱动皮带轮操作时，可能不能够抵制住在相反方向上的旋转。

在满足BSG系统中的环形带的张紧需求的一个方案中，可以提供两个张紧装置。可替换地，可以替代地使用具有两个臂部及两个皮带轮的单个张紧装置。然而，两个张紧装置的张紧效果常常彼此抵消。而且，增加额外的张紧装置或额外的部件常常增加车辆的成本、重量以及复杂度。因此，在本领域中，对于这样的简单、更加经济的张紧装置有着持续的需求，该张紧装置在曲轴作为从动或驱动皮带轮操作情况下提供所要求的张拉。

发明内容

在一个实施方式中，公开了一种张紧装置。该张紧装置包括臂部、卡板和离合器。张紧装置能够在相反方向上绕第一轴线旋转。臂部包括至少一个制动元件。卡板与臂部的至少一个制动元件选择性地接合。当卡板与至少一个制动元件接合时，臂部基本上被阻止在相反方向上旋转。离合器可操作地耦接至臂部。离合器包括接合位置和脱离位置。当离合器处于接合位置时，卡板与臂部的至少一个制动元件接合。

在另一个实施方式中，公开了一种皮带传动的起动发电机(BSG；Belt DrivenStarter Generator)。该BSG系统包括具有曲轴的引擎、起动机/发电机、环形功率传送元件以及张紧装置。环形功率传送元件在曲轴和起动机/发电机之间提供功率传送。BSG系统包括运行模式和曲轴启动模式。在曲轴启动模式下，起动机/发电机作为起动电机运行并基于预先确定的引擎起动条件重新起动引擎。当BSG系统在曲轴启动模式下操作时，张紧装置基本上抵制由环形功率传送元件产生的相反方向上的运动。张紧装置包括臂部、卡板和离合器。臂部能够在相反方向上绕轴线旋转。臂部包括至少一个制动元件。卡板与臂部的至少一个制动元件选择性地接合。在卡板与至少一个制动元件接合的情况下，臂部基本上被阻止在相反方向上旋转。卡板可操作地耦接至臂部。卡板包括接合位置和脱离位置。当卡板处于接合位置时，卡板与臂部的至少一个制动元件接合。

附图说明

图1是包括皮带传动起动发电机(BSG)的引擎的正视图，该BSG系统利用张紧装置的一个实施方式。

图2是图1所示的张紧装置的正视立体图，其中张紧装置包括离合器。

图3是图1所示的张紧装置的正视立体图，其中离合器的重物被移除。

图4是图1所示的张紧装置的正视图，其中重物已被移除。

图5是图2至图4所示的臂部的图示，其中臂部包括多个齿。

图6是图2至图4所示的凸轮的图示。

图7是图2至图4所示的控制杆的图示。

图8是图2至图4所示的卡板的图示。

图9是张紧装置的图示，其中离合器接合并且卡板与臂部的齿中的一个接合。

图10是张紧装置的侧面，其中离合器脱离并且卡板不再与臂部的齿中的一个接合。

图11是图9所示张紧装置的正视图，其中离合器接合。

具体实施方式

以下详细描述将对本发明的总体原则进行举例说明，其示例将在附图中附加地予以说明。在附图中，同样的附图标记指代相同的或功能上相似的元件。

现在参考图1，具有曲轴18的引擎总体上由附图标记20指示，并且利用皮带传送起动发电机(BSG)系统10。BSG系统包括用于驱动多个从动附件或者一个惰轮22、起动机/发电机24以及总体由100指示的带张紧装置的环形功率传送元件21。起动机/发电机24可以作为起动电机或作为发电机操作，并且将在下文详细进行解释。

BSG系统10可以包括两种操作模式，其包括运行模式和曲轴启动模式。当BSG系统10在运行模式下操作时，引擎20可以通过燃烧燃料或其他能源进行操作，并且起动机/发电机24能够作为传统的交流发电机操作。同样，张紧装置100可以起作用以提供必要的或所需的张紧力以基本上阻止环形功率传送元件21的滑移并且允许环形功率传送元件21提供平稳的功率传送。当BSG系统10在曲轴启动模式下操作时，起动机/发电机24作为起动电机操作，并可以基于现有的预先确定的发动机起动现状重新起动引擎20。当在曲轴启动模式下操作时，环形功率传送元件21易于猛拉或者突然使张紧装置100绕第一轴线A在相反的或逆时针方向上旋转(见图2)。正如下文将更加详细地解释，当BSG系统在曲轴启动模式下操作时，张紧装置100基本上抵制由环形功率传送元件21产生的突然的逆时针运动。应当理解，尽管在本申请中描述了逆时针方向，但是该描述不应将张紧装置100限制于抵制仅在逆时针方向上的旋转。相反，在另一个实施方式中，张紧装置100可以在逆时针方向上正常地工作，反而张紧装置100可以在顺时针方向上被猛拉。因此，替代地，张紧装置100可以在顺时针方向上抵制旋转。

图2至图4是张紧装置100的正视立体图。所公开的张紧装置100可以作为这样的双模式张紧装置，其在BSG系统10在运行模式下操作时，提供所需的张紧力以阻止环形功率传送元件21的滑移(图1)。此外，在BSG系统10在曲轴启动模式下操作时，张紧装置100也可以起作用以基本上抵制绕第一轴线A的逆时针旋转。张紧装置100包括可以绕第一轴线A旋转的张紧装置臂部102。张紧装置100还包括张紧装置壳体104、凸轮106、离合器108、凸轮弹簧110、制动元件或卡板(tong)112以及支撑构件116。皮带轮120能够可旋转地安装到臂部102的第一端部130，用于绕第二轴线B旋转。第二轴线B可以与第一轴线A间隔开并与其平行。皮带轮120可以利用紧固件(未示出)，例如螺栓、螺钉、销或铆钉，耦接至臂部102。

张紧装置壳体104可以用于容纳一个或多个内部安装的扭力弹簧(未示出)。扭力弹簧可操作地耦接在臂部102和张紧装置壳体104之间，以便当引擎20在运行模式下操作时，相抵环形功率传送元件21迫使臂部102的第一端部130(图1)，并且继而，经由皮带轮120给环形功率传送元件21提供足够的张紧力。在一个实施方式中，阻尼器或阻尼机构，例如摩擦阻尼器可以与张紧装置100集成。

同时参考图2和图5，臂部102限定第一端部130、第二端部132、外周边134、以及凸出的腔体或凹部136。可以沿臂部102的外周边134、沿第二端部132布置一系列的制动元件或齿140。在如附图所示的示例实施方式中，齿140通常可以包括大致锯齿轮廓。凹部136可以沿臂部102的侧面142中的一个布置。凹部136包括从臂部102的侧面142向外突出的毂144。在所示的实施方式中，毂144可以与张紧装置100的第一轴线A对准。如图5所示，毂144可以由保持部件146和突出部件147围绕，这二者都从臂部102的侧面142向外突出。

参考图2至图5，在一个实施方式中，凹部136可以包括基本上环形或圆形轮廓。臂部102的凹部136可以成形为容纳重物152(在图2至图4所示)。重物152用于封闭或隐藏离合器108的内部部件。参考图3至图4以及图6至图7，离合器108包括重物152、凸轮弹簧110、控制杆156、离合器弹簧158、凸轮106、以及卡板112。如图3至图4所示，臂部102的凹部136可以容纳离合器弹簧158和控制杆156。在所示的实施方式中，离合器弹簧158为压缩弹簧，但是应该理解，也可以使用任何其他偏置元件。离合器108可以是基于BSG系统10(图1)的操作而接合和脱离的离心离合器。当离合器108接合，卡板112能够与臂部102的齿140中的一个接合，从而基本上阻止张紧装置100绕第一轴线A的逆时针旋转。

重物152可以由相对较重的材料，例如铅构成。重物152可以限定槽部154。重物152的槽部154被成形为容纳控制杆156的向外突出的销204(最佳如图7所示)。应当理解的是，由于重物154由相对较重的材料例如铅构成，重物154易于保持静止，并且具有相对较高的角惯性。因此，由于重物152具有相对较高的角惯性，当BSG系统10在运行模式下操作时，在臂部经历相对小的振动的情况下，离合器108不会非故意地接合。应当理解的是，只有在由环形功率传送元件21的猛拉导致的臂部102在逆时针方向上的角加速度为预先确定的量级的情况下，离合器108才会接合。换言之，当BSG系统10在曲轴启动模式下操作时，臂部102在逆时针或相反方向上的角加速度大到足以使离合器108接合。

参考图3至图4和图6，凸轮106包括体160。凸轮106的体160限定了第一端部162和第二端部164。凸轮部分166位于凸轮106的第一端部162，并且圆形部分168位于凸轮106的第二端部164。凸轮106的凸轮部分166可以限定槽部170。凸轮106的圆形部分168可以限定腔体174，腔体174被成形为围绕臂部102的凹部136的外周表面172(图5)适配。可以沿凹部174的内表面182布置一系列的齿180。如图6所示，凸轮106的齿180通常可以包括大致锯齿轮廓，然而应当理解的是，该轮廓本质上仅是示例性的，并且也可以使用其他任何类型的齿轮廓。

参考图2至图5和图8，可以在张紧装置壳体104内部布置卡板112。具体地，卡板112可以在横向方向上布置，并装配在张紧装置壳体104的开槽部分178内。卡板112可以在张紧装置壳体104的开槽部分178内绕第一销190枢转。卡板112还包括第二或止动销192。卡板112的第一销190可以被张紧装置壳体104内的对应的孔186容纳。卡板112的止动销192可以成形为在凸轮106所限定的槽部170内滑动。更具体地，如图3、图4、图10和图11所示，当离合器108脱离时(即，BSG系统10在运行模式下操作)，卡板112的止动销192能够抵接凸轮106的槽部170的第一端部194。参考图9，当离合器108接合时，卡板112的止动销192能够抵接凸轮106的槽部170的第二端部195。一旦卡板112的止动销192抵接槽部170的第二端部195，此时卡板112被定位在张紧装置100内以与沿着臂部102的外周边134布置的齿140中的一个选择性地接合。应当理解的是，当BSG系统10(图1)在曲轴启动模式下操作时，离合器108接合。

返回来参考图3至图4，凸轮弹簧110可以楔入在张紧装置壳体104的制动器表面196与凸轮106的凸轮部分166的外周边198之间。凸轮弹簧110能够在逆时针方向上对施加凸轮106施加偏置力。在所示的实施方式中，凸轮弹簧110为压缩弹簧，但应当理解的是，也可以使用用于将偏置力施加在凸轮106上的任何其他偏置元件。

参考图3至图8，控制杆156可以包括本本体200。控制杆156的本体200限定腔体202、向外的突出销204、以及尖端部分206。如下文将更加详细解释地，当BSG系统10(图1)在曲轴启动模式下操作时，控制杆156的尖端部分206能够与绕凸轮106的内表面182定位的齿180中的一个接合。具体参考图5，臂部102的凸出的腔体136限定绕凸出的腔体136的外周的一部分延伸的开槽开口201。臂部102的开槽开口201使得凸轮106的齿180能够暴露出来，从而使得控制杆156的尖端部分206能够与齿180中的一个接合。在控制杆156的尖端部分206与凸轮106之间的该接合能够促使凸轮106在逆时针方向上绕张紧装置100的第一轴线A旋转。然而，在运行模式下，控制杆156的尖端部分206与绕凸轮106的内表面182定位的齿180脱离。

继续参考图3至图8，控制杆156的腔体202(图7)可以被成形为容纳从臂部102的侧面142向外突出的保持部件146(图5)。控制杆156可以绕被腔体202容纳的保持部件146旋转。控制杆156可以定位在臂部102的凹部136内。同样被定位在紧臂102的凹部136内的离合器弹簧158，可以楔入在沿臂部102的侧面142中的一个布置制动器表面210与控制杆156的端部214之间。离合器弹簧158能够对控制杆156的端部214施加偏置力，从而促使控制杆156压靠臂部102上的突出部件147，并且控制杆156的尖端部分206与沿凸轮106的内表面182布置的齿180保持脱离。具体地，当BSG系统10(图1)在运行模式下操作时，由离合器弹簧158施加的偏置力促使控制杆在远离绕凸轮106的内表面182定位的齿180的方向上绕臂部102的保持部件146旋转。

当BSG系统10(图1)在运行模式下操作时，张紧装置100的臂部102可以仍然由于引擎20(图1)产生的扭转力而沿第一轴线A来回旋转，然而，引擎20产生的角加速度可能不足以大到克服由离合器弹簧158对控制杆156的端部214施加的偏置力。因此，控制杆156的尖端部分206可以不会与绕凸轮106的内表面182定位的齿180中的一个接合，并且张紧装置100能够作为传统的张紧装置运行。当引擎20在运行模式下操作时，张紧装置100能够通过皮带轮120给环形功率传送元件21(图1)提供所需的张紧力。

参考图1和图9，当BSG系统10(图1)在曲轴启动模式下操作时，环形功率传送元件21(图1)能够促使张紧装置100在逆时针方向上绕第一轴线A移动。当有引擎20产生的角加速度大到足以克服由离合器弹簧158对控制杆156的端部214施加的偏置力时，离合器108能够接合。一旦离合器108被启用或接合，此时控制杆156能够在朝向凸轮106的齿180的方向上绕臂部102的保持部件146旋转，并且控制杆156的尖端部分206(图7)可以与绕凸轮106的内表面182设置的齿180中的一个(图6)接合。在控制杆156的尖端部分206与凸轮106之间的该接合促使凸轮106在逆时针方向上旋转。

参考图3至图7和图9至图11，由于凸轮106在逆时针方向上旋转，卡板112可以绕第一销190枢转，且卡板112的止动销192可以在张紧装置壳体104的开槽部分178内向上滑动。因此，卡板112的销192可以不再抵接凸轮106的槽部170的第一端部194。相反，卡板112的销192现在可以抵接凸轮106的槽部170的第二端部195(图9)。实际上，如图9所示，卡板112定位在张紧装置壳体104的开槽部分178内以与臂部102的齿140中的一个接合。卡板112一与臂部102的齿140中的一个接合，张紧装置100就不能绕第一轴线A在逆时针防线上移动。

总体地参考附图，一旦离合器108被启用或接合，张紧装置100就不能绕第一轴线A在逆时针方向上旋转。因此，在引擎20起动期间，张紧装置100不能够在逆时针方向上实质地旋转，且起动机/发电机24能够通过环形功率传送元件21将功率有效地传送给引擎20的曲轴18。在发动机20起动之后，卡板112可以最终在远离臂部102的齿140的方向上被推动并能够抵接凸轮106的槽部170的第一端部194，且离合器108脱离。当引擎20在运行模式下操作时，一旦离合器108脱离，此时张紧装置100可以作为传统张紧装置以通过皮带轮120给环形功率传送元件21提供足够的张紧力。

公开的张紧装置100提供了一种更加经济且有效的方法，用于满足BSG传动的需要，而不需要双重张紧装置或包括多个臂部和皮带轮的张紧装置。多个张紧装置或多个张紧装置部件给BSG传动装置增加了成本和复杂度。相比之下，离合器108基本上阻止张紧装置100在引擎起动期间在逆时针方向上绕第一轴线A旋转，而不需要双重部件。

附图中所示的及以上所述的本发明的实施方式，是可以在所附权利要求范围内做出的诸多实施方式的示例性说明。应该预见到创建本公开的多种其他配置以便利用所公开的方案的优势。简言之，申请人的意图在于基于本文公布的专利的保护范围仅通过所附权利要求范围进行限制。

Claims (20)

1.一种张紧装置，包括：

臂部，能够在相反方向上绕第一轴线旋转，所述臂部包括至少一个制动元件；

卡板，与所述臂部的所述至少一个制动元件选择性地接合，其中当所述卡板与所述至少一个制动元件接合时，所述臂部基本上被阻止在所述相反方向上旋转；以及

离合器，可操作性地耦接至所述臂部，所述离合器包括接合位置和脱离位置，其中当所述离合器处于所述接合位置时，所述卡板与所述臂部的所述至少一个制动元件接合。

2.如权利要求1所述的张紧装置，其中所述卡板限定止动销。

3.如权利要求2所述的张紧装置，包括限定具有第一端部和第二端部的槽部的凸轮，其中当所述离合器脱离时所述卡板的所述止动销抵接所述槽部的所述第一端部，且当所述离合器接合时，所述卡板的所述止动销抵接所述槽部的所述第二端部。

4.如权利要求1所述的张紧装置，其中所述臂部限定被成形为容纳重物的凹部，并且所述重物封闭所述离合器的内部部件。

5.如权利要求4所述的张紧装置，其中所述内部部件中的一个为控制杆，并且其中所述控制杆限定朝向外的突出销和尖端部分。

6.如权利要求5所述的张紧装置，其中所述重物限定被成形为容纳所述控制杆的所述突出销的槽部。

7.如权利要求5所述的张紧装置，包括限定腔体的凸轮，所述腔体被成形为围绕所述臂部的所述凹部的外表面适配。

8.如权利要求7所述的张紧装置，其中沿所述凸轮的所述腔体的内表面布置有多个齿，并且其中当离合器接合时，所述控制杆的所述尖端部分与所述多个齿中的一个齿接合。

9.如权利要求8所述的张紧装置，其中所述内部部件中的一个为离合器偏置元件，并且其中所述离合器偏置元件对所述控制杆的端部施加力，使得当所述离合器脱离时，所述控制杆的所述尖端部分与所述凸轮的所述多个齿脱离。

10.如权利要求1所述的张紧装置，其中所述至少一个制动元件为沿所述臂部的外周边布置的一系列齿。

11.一种皮带传动的起动发电机(BSG)系统，包括：

引擎，具有曲轴；

起动机/发电机；

环形功率传送元件，其用于在所述曲轴和所述起动机/发电机之间提供功率传送，其中所述BSG系统包括运行模式和曲轴启动模式，其中在曲轴启动模式下，所述起动机/发电机作为起动电机操作并且基于预先确定的引擎起动条件重新起动所述引擎；以及

张紧装置，用于当所述BSG系统在所述曲轴启动模式下操作时，基本上抵制由所述环形功率传送元件产生的在相反方向上运动，所述张紧装置包括：

臂部，所述臂部能够在所述相反方向上绕第一轴线旋转，所述臂部包括至少一个制动元件；

卡板，所述卡板与所述臂部的所述至少一个制动元件选择性地接合，其中当所述卡板与所述至少一个制动元件接合时，所述臂部基本上被阻止在所述相反方向上旋转；以及

离合器，所述离合器可操作性地耦接至所述臂部，所述离合器包括与所述曲轴启动模式对应的接合位置和与所述运行模式对应的脱离位置，其中当所述离合器处于所述接合位置时，所述卡板与所述臂部的所述至少一个制动元件接合。

12.如权利要求11所述的BSG系统，其中所述卡板限定止动销。

13.如权利要求12所述的BSG系统，包括限定具有第一端部和第二端部的槽部的凸轮，其中当所述离合器脱离时，所述卡板的所述止动销抵接所述槽部的所述第一端部，以及当所述离合器接合时，所述卡板的所述止动销抵接所述槽部的所述第二端部。

14.如权利要求11所述的BSG系统，其中所述臂部限定被成形为容纳重物的凹部，并且所述重物封闭所述离合器的内部部件。

15.如权利要求14所述的BSG系统，其中所述内部部件中的一个为控制杆，并且其中所述控制杆限定朝向外的突出销和尖端部分。

16.如权利要求15所述的BSG系统，其中所述重物限定被成形为容纳所述控制杆的所述突出销的槽部。

17.如权利要求15所述的BSG系统，包括限定腔体的凸轮，所述腔体围绕所述臂部的所述凹部的外表面适配。

18.如权利要求17所述的BSG系统，其中沿所述凸轮的所述腔体的内表面布置有多个齿，并且其中当所述离合器接合时，所述控制杆的所述尖端部分与所述多个齿中的一个接合。

19.如权利要求18所述的BSG系统，其中所述内部部件中的一个为离合器偏置元件，并且其中所述离合器偏置元件对所述控制杆的端部施加力，使得当所述离合器脱离时，所述控制杆的所述尖端部分与所述凸轮的所述多个齿脱离。

20.如权利要求11所述的BSG系统，其中所述至少一个制动元件为沿所述臂部的外周边布置的一系列齿。