CN108138919A - 附件驱动皮带张紧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的发动机中的附件驱动皮带张紧器，其包括基座、张紧器臂和安装在张紧器臂上的皮带轮，其中基座和张紧器臂布置在枢转机构中，基座和张紧器臂被负荷张力并且所述枢转机构限定旨在用于容纳发电机皮带轮的空间，其中所述张紧器臂由特定的导热性塑性组合物制成；包括散热片，所述散热片位于由所述枢转机构限定的空间附近或至少部分位于所述空间内；并且包括用于在枢转机构内与基座(A)滑动接触的支承表面部件，所述支承表面部件由金属构成。

Description

附件驱动皮带张紧器
本发明涉及一种用于机动车辆的发动机中的附件驱动皮带张紧器，也被称为前端附件驱动皮带张紧器，更具体地涉及一种具有由塑性材料制成的张紧器臂的前端附件驱动皮带张紧器。本发明还涉及一种包括这种驱动皮带张紧器的附件皮带驱动系统。
现有技术中在EP 2 573 423或WO 2006/105656 A1中公开了皮带张紧器。皮带张紧器包括臂和枢转衬套，臂可枢转地支撑在枢转衬套周围。臂是塑性模制部件。纤维增强有机树脂材料被用作塑性材料。作为增强材料，可以使用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、钢纤维或纳米颗粒。
皮带驱动系统及其组件是众所周知的，并且特别用于机动车辆中。机动车辆中的皮带驱动系统执行两项任务，根据任务可以区分用于驱动车辆运动的正时皮带驱动系统，以及用于驱动机动车辆的发动机中的附属组件的附件皮带驱动系统。正时皮带驱动通过齿形皮带控制发动机的阀门，齿形皮带将曲轴的径向运动以2∶1的比例传递给凸轮轴，从而确保活塞运动和阀门正时完美地同步。所谓的附件驱动用于驱动辅助设备，如交流发电机、冷却液泵、动力转向泵或空调压缩机。该功能通常通过V型带(V-ribbed belt)完成，以确保从曲轴到交流发电机和冷却液泵的扭矩的非正传递(non-positive transmission)。但是，在现有技术的车辆中，越来越多的电子设备被用于提高驾驶员的舒适度。因此，一个V型带不足以驱动高功率交流发电机和前端附件，例如空调压缩机或动力转向泵。为了解决这个问题，采用了多V型带(poly V-belt)，用于减小缠绕半径，从而提高了传动比。由于可用的安装空间特别小，附件可以由多V型带的正面和反面驱动。
正时皮带驱动系统和附件皮带驱动系统都由发动机的曲轴驱动，并且其组件或多或少位于发动机一端的垂直于曲轴轴线的平面中。其中附件由附件驱动皮带系统驱动的发动机的端部由术语“前端”指示，这解释了附件也被称为前端附件，附件驱动皮带张紧器被称为前端附件驱动皮带张紧器。在后部驱动的汽车中，发动机位于所谓的纵向布置中，其前端附件位于发动机的前侧。另一方面，对于前轮驱动车典型的横向放置的发动机，其中放置前端附件的发动机的前端与汽车的侧面一致，即，从前面看汽车的角度。
本发明涉及一种附件驱动皮带张紧器，更具体地涉及一种由塑性材料制成的(前端)附件驱动皮带张紧器。前端附件驱动皮带张紧器通常包括基座(可以指定为特征(A))，张紧器臂(可以指定为特征(B))和安装在张紧器臂(B)上的皮带轮(可以指定为特征(C))，其中(A)和(B)布置在枢转机构(pivotal arrangement)中或者以枢转机构的方式布置，并且其中(A)和(B)沿圆周方向负荷张力。负荷张力理解为张力由致动器提供，例如由弹簧、液压流体或电动机。基座通常是安装在发动机上的静态部件。基座适当地包括枢转衬套，张紧器臂围绕该枢转衬套可枢转地支撑。张紧器臂也称为杠杆臂或惰轮托架(idler pulleycarrier)，或简称为托架，是一个动态部件。张紧器臂(B)和皮带轮(C)与可移动的枢转机构和张力负荷一起执行三重功能：承载功能以引导皮带，同时保持皮带上的恒定张力以及扭转功能或机械阻尼。张力负荷可以机械地进行，例如通过弹簧或液压装置或半自动设计。为了提供附件驱动皮带张紧器的适当功能，驱动皮带的张力必须尽可能随着时间保持恒定，并且必须消除皮带动力学的负荷峰值，同时振动的衰减必须是最佳的以避免或减少滑动、噪音和皮带磨损。
(前端)附件驱动皮带张紧器的基座和张紧器臂通常由金属制成。这些张紧器表现出非常好的长期性能，但是在振动阻尼方面有其局限性。尽管已经描述了由塑性材料制成的类似部件，但是这些从未用于机动车辆的批量生产。最重要的原因是在长期使用过程中发生的问题，其中这些部件无法正常工作。典型的问题是例如承载性能不足和摩擦特性的问题，特别是过高的摩擦导致过热。
本发明的目的是提供一种附件驱动皮带张紧器，其具有良好的阻尼性能以及良好的长期性能。
该目的通过根据权利要求1所述的附件驱动皮带张紧器来实现。根据本发明的张紧器包括基座(A)、张紧器臂(B)和安装在张紧器臂(B)上的皮带轮(C)，其中A和B布置在枢转机构中，(A)和(B)被负荷张力，并且枢转机构限定旨在用于容纳发电机皮带轮的空间。这里张紧器臂(B)
a)由塑性组合物制成，塑性组合物包含：
-热塑性聚合物；
-纤维增强剂；和
-导热填料；
并具有
-通过根据ISO 527-1/2的方法在140℃下测量的为至少8GPa的拉伸模量；和
-通过根据ASTM E-1461-01的方法在平行方向在20℃下测量的为至少1.0W/mK的面内导热率(Λ)；
b)包括散热片，所述散热片位于由所述枢转机构限定的空间附近或至少部分位于所述空间内；和
c)包括用于在枢转机构内与基座(A)滑动接触的由金属构成的支承表面部件(可以指定为特征(D))。
包括根据本发明的所有特征的附件驱动皮带张紧器的效果，特别是散热片位于由枢转机构限定的空间的附近或至少部分地位于所述空间内，与由本文所定义的塑性组合物制成的张紧器臂组合，既显示出良好的阻尼性能，与由金属制成的相应部件相比需要更少的阻尼能量和更少的发动机功率，并且在保持低摩擦以及高承载性能方面都具有非常好的长期性能。后者(即实现高承载性能)与包括由塑性组合物制成的张紧器臂但不具有根据本发明的特征的附件驱动皮带张紧器形成对比。看起来，所述特征对性能具有积极的协同效应，正如发明人所观察到的那样，如果缺少这些特征中的任何一个，附件驱动皮带张紧器的长期性能仍然不够好。只有当所有特征都存在时才能获得良好的长期性能。
而且，用于张力臂的塑性组合物需要相对大量的纤维增强剂和相对少量的导热填料。具有相对少量的纤维增强剂和相对大量的导热填料的相应组合物不能适当地运行。具有相对大量的纤维增强剂和导热填料的组合物很难处理，如果这些组合物可以生产的话。
塑性组合物中的组分包括热塑性聚合物；纤维增强剂和导热填料以及任选的其他组分，它们可以以各种量和比例存在，只要满足对拉伸模量和导热率的性能要求并且可以制备和处理组合物以形成张紧器臂。优选地，纤维增强剂的量明显大于导热填料的量，例如多于两倍，或者甚至比导热填料的量的三倍多。相对于纤维增强剂的量，导热填料的量适当地为至少2重量％，并且可以为例如纤维增强剂的量的至少5％。
热塑性聚合物可以选自广泛范围的聚合物，特别是可以在高温下使用的聚合物。合适地，热塑性聚合物选自聚酰胺、聚酯、聚苯醚(PPE)、聚苯砜(PPS)、聚醚醚酯(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚酰亚胺(PI)。优选地，热塑性聚合物是具有至少225℃的熔融温度(Tm)和至少100℃的玻璃化转变温度(Tg)的半结晶聚合物。更优选地，Tm至少为250℃并且Tg至少为120℃。合适的半结晶聚合物是例如半结晶半芳族聚合物。
术语“熔融温度”在本文中理解为通过根据ISO-11357-1/3，2011的DSC方法在N2气氛中以10℃/min的加热和冷却速率在预干燥样品上测量的温度。其中从第二加热循环中最高熔融峰的峰值计算出来Tm。术语“玻璃化转变温度(Tg)”在本文中理解为通过根据ISO-11357-1/2，2011的DSC方法在N2气氛中以10℃/min的加热和冷却速率在预干燥样品上测量的温度。其中，Tg是根据与母体(parent)热曲线的拐点对应的母体热曲线的一阶导数的峰(相对于时间)处的值来计算的。Tm和Tg的测量在聚合物组合物的预干燥样品上在N2气氛中在105℃和100mmHg的真空下24小时内进行。
纤维增强剂以根据ISO 527-1/2的方法在140℃下测量的拉伸模量为至少8GPa的足够量存在。所需的量取决于所使用的纤维增强剂的类型、聚合物的类型、导热填料的类型和量以及可选地存在于组合物中的其他组分。制造纤维增强聚合物组合物的本领域技术人员能够应用基本知识和常规实验来设定纤维增强剂的量以达到所需的模量。
合适的纤维增强剂是玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维。在此，玻璃纤维或碳纤维或其组合是优选的。通常，使用玻璃纤维的情况下，需要更高的量以获得所需的模量。
优选地，用于根据本发明的驱动皮带张紧器的塑性组合物包含：
-30-70重量％的纤维增强剂，其中相对于所述组合物的总重量，所述纤维增强剂包含X*(30-60重量％)量的碳纤维和/或Y*(40-70重量％)量的玻璃纤维，其中X是相对于纤维增强剂的总重量的碳纤维的重量分数，Y是相对于纤维增强剂的总重量的玻璃纤维的重量分数。
为了进一步解释重量分数X和Y的含义以及如何使用它们来计算碳纤维和玻璃纤维的量，给出以下实施例：
-对于100％碳纤维和0％玻璃纤维或其他纤维增强剂，X和Y的值以及相应的纤维量如下：X＝1，Y＝0；导致存在30-60重量％的碳纤维；
-对于0％碳纤维，100％玻璃纤维，不含其他纤维增强剂，X和Y的值以及相应的纤维量如下：X＝0，Y＝1；40-70重量％的玻璃纤维；
-对于50％的碳纤维，50％的玻璃纤维，X和Y的值以及相应的纤维量如下：X＝1/2，Y＝1/2；15-30重量％的碳纤维；20-35重量％的玻璃纤维；
-对于20％的碳纤维，60％的玻璃纤维，20％的其他纤维增强剂，X值和Y值以及相应的纤维量如下：X＝0.2，Y＝0.6；6-12重量％的碳纤维，24-42重量％的玻璃纤维。
在此，重量百分比(重量％)是相对于组合物的总重量。
热塑性聚合物和热固性聚合物通常具有低的导热率，通常在约0.3至约0.5W/mK的范围内。在根据本发明的组合物中，导热填料以足够的量存在，使得在23℃下的导热率(Λ)至少为1.0W/mK。这里，导热率(Λ)是通过根据ASTM E1461的方法在平行方向上测量的面内导热率。其中样品按下面进一步的实验中所述制备。
所需的导热填料的量取决于导热填料的类型以及所使用的纤维增强剂的类型和量，并且也可以但在较小程度上取决于聚合物类型和组合物中可选地存在的其它组分。例如，在存在碳纤维的情况下，所需的量将比组合物中仅存在玻璃纤维时少得多。制造导热性纤维增强聚合物组合物领域的技术人员能够应用基本知识和常规实验来设定导热填料的量以达到所需的导热率。
合适地，该组合物包含1至10重量％，优选2至10重量％的导热填料。重量百分比(重量％)相对于组合物的总重量。
用于本发明的组合物中的导热填料可以是能够增强组合物的导热性的任何类型的导热填料。导热填料可以是粒状粉末、颗粒、晶须、短纤维的形式或任何其它合适的形式。颗粒可以有多种结构。例如，颗粒可以具有片状、板状、米状、线状、六角形或类球形形状。WO2009/043850中记载了导热填料的实例。导热填料适宜地是粒状、板状或纤维状材料或其组合。本文中的粒状材料被理解为由纵横比l/d(长度/直径)为小于10∶1的颗粒组成的材料。适宜地，粒状材料具有约5∶1或更小的纵横比。本文中的纤维被理解为由纵横比至少为10∶1的颗粒组成的材料。更优选地，导热性纤维由纵横比为至少15∶1，更优选至少25∶1的纤维组成。本文中也将板状材料(也称为小片)理解为与其直径相比具有相对较小厚度的材料。合适地，小片具有小于0.5的纵横比t/d，但是这可以小得多，例如，0.2以及甚至小于0.1。
导热填料适宜地包括一种或多种金属填料或金属纤维(例如铝、铜、镁、黄铜)、无机导热组分(例如氮化硅、氮化铝、氧化锌、云母、陶瓷纤维)和/或碳质组分(例如石墨、膨胀石墨、炭黑、碳纤维)等。这些导热填料的混合物也是可能的。合适的碳纤维，也称为石墨纤维，包括PITCH基碳纤维和PAN基碳纤维。例如，可以使用纵横比约为50∶1的PITCH基碳纤维。PITCH基碳纤维对导热性有显著贡献。另一方面，PAN基碳纤维对机械强度的贡献更大。
值得注意的是，碳纤维可用于增强机械性能或导热性能或两者。如果碳纤维的使用量足够高，则可能不需要其他纤维状增强剂，或不需要其他导热填料，或不需要其他纤维状增强剂和其他导热填料二者。其中组合物仅包含执行导热填料功能以及纤维增强剂功能的碳纤维的实施方式被认为是本发明的一部分。
在计算纤维增强剂和导热填料的重量百分比时，碳纤维完全包括在纤维增强剂的量中，除了组合物没有另一种导热填料之外。在那种情况下，5重量％的碳纤维被认为是导热填料，并且从归于纤维增强剂的碳纤维的量中减去。
用于根据本发明的驱动皮带张紧器的组合物可以包含除聚合物、纤维增强剂和导热填料之外的其它组分。合适地，该组合物包含一种或多种用于热塑性模塑组合物的辅助填料和/或添加剂。
一种或多种添加剂合适宜地包括一种或多种如下的组分：选自稳定剂(例如热稳定剂和光稳定剂)、颜料、着色剂、加工助剂(例如润滑剂和脱模剂)以及用于模塑组合物的其它辅助添加剂；及其任何组合。
这种填料的例子是无机填料，例如滑石；碳酸钙；金属氧化物；金属硼酸盐；金属硫酸盐；石墨和玻璃珠。
除了拉伸模量和导热率之外，根据本发明的驱动皮带张紧器中的塑性组合物优选具有至多108Ohm*m的体积电阻率(P)。在本文中，体积电阻率(P)通过根据ICE 60093的标准化测试方法来测量，其中测量在23℃下在板厚度方向在干燥板上进行。至少在某种程度上，组合物具有导电性的优点在于，这防止了由于驱动皮带中的动态运动而导致的静电充电，并因此降低了发出火花的风险。
至少在某种程度上，可以通过使用一种或多种同样是导电的导热填料来将组合物制成导电的。其实例包括碳质组分，例如石墨、膨胀石墨和炭黑。
在本发明的优选实施方式中，导热填料包括膨胀石墨。其优点在于膨胀石墨可以以较低量使用，同时已经赋予足够的导热性，而以稍微较大量使用也有助于组合物具有足够的导电性。
还优选地，根据本发明的驱动皮带张紧器中的塑性组合物在140℃下具有至少6GPa的蠕变模量(Ec)。在本文中，蠕变模量通过根据ISO 899-1的方法在50MPa的载荷和1000小时的加载时间下测量。其优点是驱动皮带张紧器在实际使用的承载条件下具有改善的尺寸稳定性。
根据本发明的驱动皮带张紧器具有位于由枢转机构形成的并且旨在用于容纳发电机皮带轮的空间附近或至少部分位于其内部的散热片。
术语“由枢转机构形成的空间”中的“空间”在本文中意味着旨在用于容纳发电机皮带轮的枢转机构内的开口以及其圆柱形延伸部。
术语“在……附近”中的“附近”在本文中表示位于开口邻近或开口中以及其圆柱形延伸部中或邻近的位置。
优选地，散热片或至少其部分在开口的圆柱形延伸部内。更优选地，散热片至少部分地位于开口内，同时在散热片和发电机皮带轮之间留出间隙以容纳在所述开口中。位于开口的圆柱形延伸部内的散热片或其部分的优点、甚至在所述开口内的优点是驱动皮带张紧器性能更好，并且长期表现出更小的摩擦增加。
在另一优选的实施方式中，其中附件皮带驱动系统包括根据一个或多个上述实施方式的皮带驱动张紧器以及具有驱动皮带轮的附件，附件的驱动皮带轮还可以包括散热片。其优点是皮带轮转动并产生气流；在枢转接触处产生的热量可以容易地在近距离处径向移动到散热片并且进一步被皮带轮产生的空气耗散。
根据本发明的驱动皮带张紧器中的张紧器臂包括由金属构成的内支承表面部件。在优选的实施方式中，所述金属部件至少部分地用塑性组合物包覆成型。至少部分包覆成型的金属部件增强了皮带驱动系统中的驱动皮带张紧器的长期性能。
适宜地，金属部件具有至少0.5mm、优选至少0.75mm、更优选至少1.0mm、或更好1.5mm、甚至更好至少2.0mm的厚度。更大的厚度进一步增强了皮带驱动系统中驱动皮带张紧器的长期性能。
适宜地，根据本发明的驱动皮带张紧器中的基座(A)具有由低摩擦和耐磨损的塑性材料制成的外支承表面部件，例如包含具有低摩擦和耐磨损性的塑性组合物的材料。合适地，所述耐磨塑性材料是例如PTFE填充的热塑性聚酰胺。
基座(A)适宜地包括用于具有张紧器臂的枢转机构的枢转衬套，其中外支承表面部件位于枢转衬套的内侧。
还适宜地，基座(A)由(第二)塑性组合物制成。基座的塑性组合物可以不同于张紧器臂的(第一)塑性组合物。在本文中，基座的不同的塑性组合物，具有与张紧器臂的塑性组合物不同的材料特性。更具体地说，基座的塑性组合物可以包含这样的材料，使得基座的塑性组合物在23℃下通过根据ASTM E1461-01的方法测量的导热率(Λ)小于1.0W/mK和/或大于0.3W/mK。
根据驱动皮带张紧器的一个实施方式，内支承表面部件的材料具有比外支承表面部件的材料更高的导热率(Λ)，并且此外，外支承表面部件的材料具有比基座(A)的塑性组合物更高的导热率(Λ)。换句话说，在本实施方式中，内支承表面部件的材料具有导热率(Λ1)，外支承表面部件的材料具有导热率(Λ2)，基做的材料具有导热率(Λ3)并且其中(Λ1)＞(Λ2)且(Λ2)＞(Λ3)。这种构造有助于从轴承(支承件)朝向驱动皮带张紧器的径向外部，即朝向驱动皮带张紧器的基座，具有良好的导热性。结合张紧器臂材料的特定构造，驱动皮带张紧装置具有整体高的导热性，因此具有较长的使用寿命。
在一个示例性实施方式中，内支承表面部件的材料可以具有大于50W/mK的导热率(Λ1)；外支承表面部件的材料可以具有大于0.5W/mK和/或小于2.0W/mK的导热率(Λ2)；基座的材料，即第二塑性组合物，可以具有小于1.0W/mK和/或大于0.3W/mK的导热率(Λ3)。
在另一个实施方式中，基座(A)的塑性组合物具有比外支承表面部件更高的导热率(Λ3)。基座的塑性组合物合适地由增强聚合物组合物制成，更具体地由导热性聚合物组合物制成。
在一个示例性实施方式中，内支承表面部件的材料可以具有大于50W/mK的导热率(Λ1)；外支承表面部件的材料可以具有小于1.0W/mK的导热率(Λ2)；基座的材料，即第二塑性组合物，可以具有大于1.0W/mK和/或小于2.0W mK的导热率(Λ3)。
在一个实施方式中，基座由(第二)塑性组合物制成，并且(第二)塑性组合物至少在支承表面部件处由耐磨塑性材料层包覆成型。
张紧器臂可以通过适用于塑性组合物的任何常规方法由塑性组合物制成。这些方法是处理纤维增强塑性组合物领域的技术人员已知的。优选地，张紧器臂通过注塑塑性组合物制成，其中散热片与张紧器臂一起整体模制。
本发明还涉及一种附件皮带驱动系统，其包括根据本发明或任何以上修改方式和实施方式的(一个或多个)驱动皮带张紧器。
在一个实施方式中，附件皮带驱动系统包括驱动皮带张紧器，该驱动皮带张紧器包括基座(A)和张紧器臂(B)，其中(A)和(B)布置在枢转机构中或者以枢转机构的方式布置，并且还包括居中位于所述枢转机构内部的发电机皮带轮。
在本发明的一个特定实施方式中，附件皮带驱动系统是交流发电机起动停止皮带张紧器系统，其具有两个根据本发明或其任何实施方式的驱动皮带张紧器，其布置成单个枢转机构并且包括居中位于所述枢转机构内部的作为发电机皮带轮的交流发电机皮带轮。
附图说明了本发明。
图1从斜上方以第一透视视角以分解图示出的根据本发明的驱动皮带张紧器；
图2从斜下方以第二透视视角示出的图1的驱动皮带张紧器；
图3从斜上方以透视图示出的处于安装状态的图1的驱动皮带张紧器；
图4以斜下方以透视图示出的处于安装状态的图1的驱动皮带张紧器；
图5以纵向截面图示出图1的驱动皮带张紧器。
以下联合描述的图1至5示出了根据本发明的驱动皮带张紧器2，其也可以被称为皮带张紧装置。驱动皮带张紧器2包括可附接到诸如附件的固定组件(未示出)的基座构件3、张紧器臂4(该张紧器臂4通过围绕枢转轴线A的轴承布置5相对于基座构件3可枢转地被支撑)和弹簧元件6，该弹簧元件6在圆周方向上弹性地支撑张紧器臂4抵靠基座构件3。为了安装基座构件3，其具有三个径向向外突出并具有孔的凸缘部分11，螺钉可以穿过该凸缘部分11以用于附接到固定组件上。
张紧器臂4在自由端部分处承载张紧辊7，张紧辊7可围绕平行于枢转轴线A延伸的旋转轴线B旋转。张紧辊7可旋转地支撑在张紧器臂4的增强元件8上并且借助于螺钉9附接到其上。此外，在张紧辊7旁边轴向地设置盘10，其保护轴承12免遭任何进入的污物。张紧器臂4通过轴承布置5相对于基座构件3轴向和径向地被支撑，以便可围绕枢转轴线A旋转。张紧器臂4经由连接机件13连接至基体3。张紧器臂4与轴承布置5至少大致布置在同一平面中，使得装置的轴向尺寸较小。
弹簧元件6形成为螺旋弹簧，其中弹簧中心线或弹簧轴线基本平行于枢转轴线A延伸。螺旋弹簧6的第一弹簧端部16径向向外弯曲并且在圆周方向上支撑在基座构件3的相应邻接面17上。螺旋弹簧6的相对的第二弹簧端部23也径向向外弯曲并且在圆周方向上支撑在张紧器臂4的相应邻接面24上。螺旋弹簧6相对于基座构件3产生对张紧器臂4的弹簧负载张紧，使得皮带驱动器的带被预张紧。
螺旋弹簧6同轴地布置在轴承布置5的外侧以支撑张紧器臂4。螺旋弹簧6和轴承布置至少部分在轴向方向上的重叠，以保持轴向方向上的设计空间较小。特别是在图5中可以看出，螺旋弹簧6相对于轴向长度具有成比例的大直径。绕组的数量大于1且小于2。优选地，螺旋弹簧6的周向延伸在540°与690°之间。在螺旋弹簧轴向地预张紧的螺旋弹簧6的安装状态中，螺旋弹簧6的公称直径D6与轴向长度L6之比为3.0至9.0，尤其5.0至8.0。应该理解，所述值不是限制性的，并且可以使用其他值。在所述范围内，可以考虑所有中间范围。原则上，根据设计空间条件，也可以使用大于9.0的值，由此，使得弹簧相对于其直径在轴向上非常短。此外，显而易见的是，在安装状态下，弹簧直径与轴向长度的所述比例也取决于弹簧丝的丝直径。丝直径越大，可以选择螺旋弹簧6的轴向长度越短。
驱动皮带张紧器2或张紧器臂4分别具有与纵向轴线A同轴布置的通孔18。通过这种方式，可以以简单的方式将基座构件3旋拧到附件上，其中，如果需要，驱动轴的一端也可以延伸到通孔18中。总体而言，实现了轴向非常短的设计。至少在通孔18的一部分中，通孔18的最小内径D18优选地大于驱动轴(未示出)的外径并且特别地大于连接到驱动轴的皮带轮的外径(未示出)。基座构件3具有用于支撑张紧器臂4的环形部分25。从环形部分25，凸缘部分径向向外延伸，其用作螺旋弹簧6的轴向支撑面21。几个附接部分11从凸缘部分径向向外伸出，每个附接部分具有用于将基座构件3附接到固定组件上的相应孔。附接部分11相对于凸缘部分和相对于螺旋弹簧6布置在更大的直径上。因此，作用在基座构件3上的力和力矩可以被良好地支撑并且被传递到固定组件中。
螺旋弹簧6用轴向预张紧地插入在基座构件3的支撑面21与张紧器臂4的轴向相对支撑面22之间。以这种方式，张紧器臂4被轴向地从基座构件3向外加载，其中这样的组件通过连接机构来轴向彼此支撑。用于弹簧6的支撑面21经由基座构件3的圆周局部部分延伸。支撑面21的至少一个局部部分布置在与驱动轴轴向重叠的平面中。基座构件3的支撑面21具有沿圆周方向的坡形形状，其适合于螺旋弹簧6的梯度。尤其在图1中可以看出，基座构件3的支撑面21由周向分布的和径向延伸的筋(rib)形成，弹簧6在安装状态下轴向支撑在该筋上。在筋之间分别形成凹部20，这防止了该区域中的质量积聚。顺便提及，筋以有利的方式影响在驱动皮带张紧器的操作期间产生的摩擦热的良好传递。
在本文公开的实施方式中，驱动皮带张紧器2形成为使，如果在皮带平面后面从附件28观察的话，那么张紧器臂4的轴承布置5被布置在的座构件3上。皮带平面是这样的平面，在安装状态下由皮带中心形成的平面。轴承布置5包括至少一个与基座构件3相关联的第一轴承元件30以及与张紧器臂4相关联的第二轴承元件31。第一轴承元件30也可以被称为外支承表面部件，并且第二轴承元件31也可以被称为内支承表面部件31。
当在半纵向剖视图中看时，第一轴承元件30大致呈C形且径向向内具有圆柱形部分32，两个凸缘部分33、34从该圆柱形部分径向向外突出。第一轴承元件30因此包围基体的环形部分25。面向张紧器臂4的第一凸缘部分33形成轴向支承面，以沿第一轴向方向支撑张紧器臂4，而与第一凸缘部分33轴向间隔开的第二凸缘部分34在相反的第二轴向方向上形成用于张紧器臂4的轴向支承面。圆柱形部分32形成张紧器臂4的径向支承面。
第一轴承元件30和基座构件3被一体地制造，尤其通过多组分注射成型。在这种情况下，第一轴承元件30由与基座构件3不同的塑性材料制成。轴承材料由低摩擦塑性材料组成，例如具有聚四氟乙烯(PTFE)组分的高强度聚酰胺，其强度为例如在2000MPa和4000MPa之间。相对于此，基座构件3的塑性材料可以是强度例如在15000MPa和22000MPa之间的纤维增强聚酰胺。通过多组分注射成型方法，具有第一轴承元件30的基座构件3的单元可以在一个工作步骤中以简单的方式并且便宜地用一个工具制造。
张紧器臂4具有套筒部分39，第二轴承元件31被挤压在套筒部分39上，该套筒部分形成为轴承衬套。轴承衬套31尤其是成型的金属板部件并且可以例如由铝或铝合金制成。轴承衬套的衬套部分27和第一轴承元件30的圆柱部分32形成径向轴承，而轴承衬套31的凸缘部分28和第一轴承元件30的凸缘部分33形成轴向轴承。
为了将驱动皮带张紧器预张紧在安装位置，张紧器臂4和基座构件3相对于彼此旋转，直到安装孔36、37彼此对准，使得安装销38能够插入这些孔。在该安装位置中，驱动皮带张紧器2的基座构件3安装在附件上。在皮带驱动装置和围绕附件的驱动皮带轮安装完成之后，安装销38被拉动，并且张紧器臂4由于弹簧6的预张紧力而加载在皮带上。
优选地，高强度纤维增强塑性材料可以用作基座构件3和张紧器臂4的基础材料，例如玻璃纤维增强的聚酰胺。特别是在图5中可以看到，在由不同材料制成的基座构件3和张紧器臂4中设置了增强元件8、26。特别地，基座构件3具有设置在连接部11处的衬套26形式的增强元件。衬套26由金属材料制成并且用基座构件3的塑性材料包覆成型。张紧器臂4具有增强元件8，增强元件8形成为金属支承轴颈8，该支承轴颈8用基础塑性材料包覆成型并且用作张紧辊7的轴承12的载体。
张紧器臂4由塑性组合物制成，所述塑性组合物包含：热塑性聚合物；纤维增强剂和导热填料。通过根据ISO 527-1/2的方法测量，塑性组合物在140℃下的拉伸模量为至少8GPa；并且通过根据ASTM E-1461-01的方法测量的在20℃下的导热率(Λ)为至少1.0W/mK。
基座构件3由与张紧器臂4的塑性组合物不同的(第二)塑性组合物制成。为了使皮带张紧器2具有良好热性能，第二轴承元件31的材料具有比第一轴承元件30的材料更高的导热率(Λ1)。此外，第一轴承元件30的材料可具有比基座A的第二塑性组合物更高或更低的导热率(Λ2)。例如，第二轴承元件31的材料的导热率(Λ1)可以大于50W/mK；第一轴承元件30的材料的导热率(Λ2)可以大于0.5W/mK且小于2.0W/mK，并且基座构件3的材料的导热率(Λ3)可以小于1.0W/mK且大于0.3W/mK。或者，第二轴承元件31的材料的导热率(Λ1)可以大于50W/mK；第一轴承元件30的材料的导热率(Λ2)可以小于1.0W/mK；基座构件3的材料的导热率(Λ3)可以大于1.0W/mK且小于2.0W/mK。
张紧器臂4的通孔18形成为使得附件(未示出)的皮带轮和/或驱动轴能够在安装状态下延伸到其中。包围通孔18的张紧器臂4的壁设置有沿周向分布的散热片19，所述散热片19也可以被称为筋。散热片19特别用于两个功能，即它们将在操作期间产生的摩擦热从张紧器臂4上传递出去。此外，筋19有助于在朝向附件(驱动皮带张紧器安装在附件上)的方向供应目标空气，以有效地冷却它。
以下实施例和对比实验进一步说明本发明。
材料
M-1：包含39重量％的PA46、60重量％的玻璃纤维和1重量％的辅助添加剂的聚酰胺组合物；平行＝0.56W/mK；在140℃下的拉伸模量为9.5GPa。
M-2：包含40.5重量％的PA46、55重量％的玻璃纤维、3.5重量％的导热填料和1重量％的辅助添加剂的聚酰胺组合物；平行＝1.34W/mK；在140℃下的拉伸模量为9GPa。
方法
导热性
根据ASTM E1461-01进行导热性测量，并在注塑板(模制干燥的)上进行测试，在平行于熔体流动方向在23℃下在面内进行。在本文中，导热率Λ由在23℃下通过激光闪射技术测量的热扩散率(D)、体积密度(ρ)和比热(Cp)得到，使用Polymer Testing(2005，628-634)中所描述的方法，其中导热率Λ被计算为Λ＝α*ρ*Cp。
用于平行方向上测量的样品如下制备。首先从其中一个侧面中部的浇口注入尺寸为80×80×1mm的注塑板。从中心切下一块10×10×1mm的小块。从该部分切下10×1×1mm的10个样品，其中100的长度垂直于流动方向。然后将样品围绕其长度轴旋转90°，然后相邻放置以形成10×10×1的新布置，以允许平行面内测量而不是穿过平面测量。如图6所示。
电阻率
电阻率测量基于通过根据ICE 60093的测试方法测量的体积电阻率。测试在23℃下在板(模制干燥的)上完成，并在板厚度方向上测量。
拉伸模量
拉伸模量通过根据ISO 527-1/2的方法在140℃的温度下在模制的测试样品(模制干燥的板)上测量。
测试
使用由上述材料通过注射成型制成的张紧器臂来制备附件驱动皮带张紧器，其中，在具有和不具有散热片的情况下以及具有和不具有由金属构成的支承表面部件的情况下应用了修改方式(modifications)。模制件的重量约为130克，散热片的表面积约为85cm2。
采用由M-2制成的张紧器臂与散热片和金属部件相结合的修改方式表现出非常好的长期性能。所有其他的修改方式都不足。

Claims (17)

1.附件驱动皮带张紧器，包括基座、张紧器臂和安装在所述张紧器臂上的皮带轮，其中所述基座和所述张紧器臂布置在枢转机构中，所述基座和所述张紧器臂被负荷张力，并且所述枢转机构限定了旨在用于容纳发电机皮带轮的空间，其中张紧器臂
a)由塑性组合物制成，所述塑性组合物包含：
-热塑性聚合物；
-纤维增强剂；和
-导热填料；
并具有
-通过根据ISO 527-1/2的方法在140℃下测量的为至少8GPa的拉伸模量；和
-通过根据ASTM E-1461-01的方法在面内平行方向在23℃下测量的为至少1.0W/mK的导热率(Λ)；
b)包括散热片，所述散热片位于由所述枢转机构限定的空间附近或至少部分位于所述空间内；和
c)包括用于在枢转机构内与基座滑动接触的由金属构成的支承表面部件。
2.根据权利要求1所述的驱动皮带张紧器，其中所述塑性组合物包含：
-30-70重量％的纤维增强剂，其中相对于所述组合物的总重量，所述纤维增强剂包含X*(30-60重量％)量的碳纤维和/或Y*(40-70重量％)量的玻璃纤维，其中X是相对于纤维增强剂的总重量的碳纤维的重量分数，Y是相对于纤维增强剂的总重量的玻璃纤维的重量分数；和
-相对于所述组合物的总重量，1-10重量％的导热填料。
3.根据权利要求1或2所述的驱动皮带张紧器，其中所述塑性组合物具有至多108Ohm*m的体积电阻率(P)，其通过根据ICE 60093的标准化测试方法在23℃下测量。
4.根据权利要求1或2所述的驱动皮带张紧器，其中所述导热填料包括膨胀石墨。
5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动皮带张紧器，其中所述塑性组合物具有在140℃下根据ISO 899-1的方法在50MPa的载荷和1000小时的加载时间下测量的至少6GPa的蠕变模量(Ec)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动皮带张紧器，其中所述散热片至少部分地位于由所述枢转机构形成且旨在用于容纳发电机皮带轮的空间内，同时在所述散热片和所述发电机皮带轮之间留有间隙。
7.根据前述权利要求中任一项所述的驱动皮带张紧器，其中Z*W1/2的数学乘积为至少500(g1/2cm2)，其中W是所述张紧器臂的重量，单位为克；Z是所述散热片的表面积，单位为cm2。
8.根据前述权利要求中任一项所述的驱动皮带张紧器，其中所述张紧器臂包括由金属构成的内支承表面部件，并且其中所述内支承表面部件至少部分地用所述塑性组合物包覆成型。
9.根据权利要求8所述的驱动皮带张紧器，其中由金属构成的所述内支承表面部件具有至少1mm的平均厚度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的驱动皮带张紧器，其中，所述基座具有由塑性材料制成的外支承表面部件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的驱动皮带张紧器，其中，所述基座由与所述张紧器臂的塑性组合物不同的塑性组合物制成。
12.根据权利要求10所述的驱动皮带张紧器，其中，所述基座的所述塑性组合物的一部分被塑性材料层包覆成型。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的驱动皮带张紧器，其中，所述内支承表面部件的材料具有导热率(Λ1)，所述外支承表面部件的材料具有导热率(Λ2)，所述基座的材料具有导热率(Λ3)，并且其中(Λ1)＞(Λ2)且(Λ2)＞(Λ3)。
14.根据权利要求13所述的驱动皮带张紧器，其中所述内支承表面部件的材料的导热率(Λ1)总计大于50W/mK，其中所述外支承表面部件的材料的导热率(Λ2)总计小于1.0W/mK，并且其中所述基座的塑性组合物的导热率(Λ3)小于2.0W/mK且大于0.5W/mK。
15.附件皮带驱动系统，包括：至少一个根据前述权利要求中任一项所述的驱动皮带张紧器；至少一个附件，其具有驱动皮带轮，以及用于驱动所述驱动皮带轮的驱动皮带。
16.根据权利要求15所述的附件皮带驱动系统，其中所述驱动皮带张紧器的基座和张紧器臂布置在枢转机构中，其中所述驱动皮带轮居中地位于所述枢转机构的内部。
17.根据权利要求15或16所述的附件皮带驱动系统，其中所述附件皮带驱动系统是交流发电机起动停止皮带张紧器系统，其具有两个根据权利要求1-14中任一项所述的驱动皮带张紧器并且包括居中地位于所述枢转机构的内部的作为所述发电机皮带轮的交流发电机皮带轮。
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