CN109070318A - 皮带传动机构，例如皮带传动的起动发电机 - Google Patents

Abstract

一种皮带传动机构，其具有皮带盘轮，该皮带盘轮通过螺栓和拉紧螺母与电的机器的转子连接。

Description

皮带传动机构，例如皮带传动的起动发电机

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的皮带传动机构，例如内燃机的皮带传动的起动发电机。

背景技术

由DE 100 45 143 A1已知一种皮带传动的起动发电机，该起动发电机一方面可以用于起动内燃机，另一方面在内燃机运行时可以用作发电机。起动发电机具有发动机式地受驱动的皮带盘轮，该皮带盘轮被楔形皮带环绕，该楔形皮带附加地环绕内燃机的曲轴从动轴。起动发电机还设有张紧系统，该张紧系统在楔形皮带的两个移动方向上确保楔形皮带的足够的预紧力。张紧系统具有两个张紧滚轮，这些张紧滚轮贴靠在楔形皮带上并通过杆臂可转动地固定在轮毂上。

可传递的扭矩的大小主要取决于预紧力，利用该预紧力使得皮带盘轮与电的机器的转子连接。该连接通常借助于螺栓产生，该螺栓的凸缘与转子轴固定地连接，该螺栓穿过皮带盘轮中的内凹并通过螺母固定在皮带盘轮上。但这里要注意，预紧力不许超过规定的量值，以便防止螺栓的和螺母的或其它部分的螺纹受损。

发明内容

根据本发明的皮带传动机构例如是内燃机的皮带传动的起动发电机，通过该起动发电机可以起动内燃机，此外，在内燃机运行时，该起动发电机可以用作发电机。根据本发明的皮带传动机构可以普遍地应用于发电机或电的机器。

该皮带传动机构包括皮带盘轮，该皮带盘轮与电的机器的转子连接，该电的机器根据工作方式而定用于驱动皮带传动机构或者用作发电机。所述连接借助于螺栓进行，该螺栓穿过皮带盘轮中的内凹，其中，转子作用在螺栓的一端上，并将螺母拧紧到螺栓的另一端上，该螺栓轴向地支撑在皮带盘轮上。轴向方向在此参照皮带盘轮的和同轴地布置的螺栓的旋转或纵向轴线。

在皮带传动机构的根据本发明的设计中，螺母被构造成拉紧螺母，该拉紧螺母在安装状态下承受拉力负载。拉紧螺母以支撑凸缘适当地支撑在皮带盘轮上，从而拉紧螺母螺纹的至少一部分承受拉力负载。

该设计具有如下优点：至少一部分螺纹承受相比于现有技术的设计更加均匀的应力分布。在使用现有技术中常见的标准螺母时，对螺母的支撑通过其端面进行，由此在拉紧螺母螺纹中产生压力负荷。由于压缩模量与弹性模量中的差异，在第一螺距中产生了应力超高，由此限制了最大可传递的预紧力。

在根据本发明的带有拉紧螺母的设计中，显著地降低了第一螺距中的应力超高，并且整体上实现了在拉紧螺母和螺栓的各螺距中的更加均匀的应力分布。通过使得应力更加均匀地传递到多个螺距上，可以在整体上沿轴向方向在螺栓与皮带盘轮之间传递更大的预紧力，由此也相应地提高了在皮带盘轮与转子之间的可传递的扭矩。

根据一种优选的设计，拉紧螺母的支撑凸缘轴向地在拉紧螺母-螺距的至少一部分之外位于背离拉紧螺母的拧入侧的一侧。拉紧螺母的螺距应在夹紧状态下尽可能均匀地承受拉力，这利用轴向地相对于螺距移动的支撑凸缘得到实现或支持。

有利地，通过相应地设计与拉紧螺母上的螺距相对的支撑凸缘，全部的螺距或者至少大部分螺距都承受拉力。优选地，至少除了一个或两个螺距之外的各螺距承受拉力。但在任何情况下都有利的是，至少多个螺距、例如至少全部螺距的一半承受拉力。

根据另一种有益的设计，拉紧螺母上的支撑凸缘通过连接区段与带有螺纹的螺纹区段一体地构造。该连接区段能实现在支撑凸缘与螺纹之间的径向的和/或轴向的间距。

有利地，环形环绕的支撑凸缘布置在弯曲地构造的连接区段的端侧，其中，弯曲的连接区段具有在连接区段的弯曲部中位于底部的凹陷部，该凹陷部有利地位于至少一部分拉紧螺母-螺距的轴向外部。这种设计具有如下优点：连接区段在纵剖面中可以例如构造成U形，其中，支撑凸缘布置在U形区段的径向地远离螺纹的边腿的端侧。通过U形区段的径向地靠近螺纹的边腿，与螺纹区段进行连接。带有支撑凸缘的边腿必要时可以缩短地构造，从而产生连接区段的大致钩形的横截面。撇开支撑凸缘相对于拉紧螺母-螺距的轴向相对位置不看，在U形中形成底部的凹陷部有利地至少与拉紧螺母的一部分螺距间隔开。这种设计具有如下优点：同样可以使得拉紧螺母的全部的或者一部分的螺距承受拉力，而无关于支撑凸缘相对于螺距的轴向相对位置。这里重要的仅仅是连接区段的位于底部的凹陷部的轴向位置。

根据又一种有益的设计，拉紧螺母的支撑凸缘支撑在形成套筒的皮带盘轮的内壁上。该皮带盘轮优选空心柱式地或者套筒形地构造，其中，拉紧螺母装入到套筒的内腔中，并支撑在限定内腔的内壁上，以便在螺栓与皮带盘轮之间传递轴向力。在皮带盘轮的内壁上有利地存在径向地向内突伸的凸起，支撑凸缘轴向地支撑在该凸起上。这种支撑环形环绕地在皮带盘轮的内壁上进行。附加地或替代地，可以将拉紧螺母支撑在皮带盘轮的端面上。

根据再一种有利的设计，由螺栓将一个或多个附加的构件固定在皮带盘轮上。所述构件可以例如是轴承，比如滚动轴承借助于螺栓固定在皮带盘轮上。

根据另一种有利的设计，皮带传动机构设有张紧系统，该张紧系统包括至少一个张紧臂和张紧滚轮，皮带环绕该张紧滚轮。张紧臂可摆动地安置，并处于预紧中，以便使得皮带相应地张紧。

有利地，张紧系统包括两个可摆动地安置在皮带盘轮上的张紧臂，这些张紧臂分别与张紧滚轮连接，其中，皮带环绕两个张紧滚轮。

附图说明

其它优点和有益设计可由其它权利要求、附图说明和附图得到。

图1为在张紧系统处于第一偏转情况下并且扭矩沿第一方向传递时的皮带传动的起动发电机的示意图，该起动发电机通过皮带与内燃机的曲轴耦接，该张紧系统与起动发电机同轴地安置；

图2为与图1相应的视图，但扭矩沿相反方向传递，其中，张紧系统相比于图1沿相反方向偏转；

图3为沿着空心柱式的皮带盘轮剖切的剖视图，该皮带盘轮通过螺栓和拉紧螺母抗转动地与电的机器的转子连接；

图4以放大图示出拉紧螺母和拉紧螺栓。

在这些图中，相同的构件标有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1和2中分别示出了内燃机1，其通过皮带传动的起动发电机3予以起动，或者在发电机式的工作情况下驱动起动发电机3。图1示出了发动机式的工作情况，用于起动内燃机和用于发动机式地支持该内燃机；图2示出了发电机式的工作情况，在这种工作情况下，起动发电机3由内燃机1驱动，并产生电流。相应地，起动发电机3中的扭矩M_RSG参照皮带盘轮4在不同的方向上传递。

内燃机1和皮带传动的起动发电机3通过起动发电机的皮带5耦接，该皮带环绕内燃机的曲轴从动盘轮2。起动发电机3还包括皮带盘轮4，该皮带盘轮特别是抗转动地或者通过传动机构与电动机连接，该电动机在根据图1的发动机式的工作情况下用作驱动电机，而在根据图2的发电机式的工作情况下用作发电机。在起动发电机中，滚轮和盘轮的全部转动轴线都相互平行地朝向。

皮带5环绕可转动地安置的皮带盘轮4。在起动发电机3上安置了两个张紧臂8和9，这些张紧臂可相对于皮带盘轮4同轴地摆动，张紧臂8和9的摆动轴线与皮带盘轮4的转动轴线重叠。张紧臂8和9的可摆动性无关于皮带盘轮4的围绕其转动轴线的转动性。

张紧臂8和9在其背离皮带盘轮4的一侧分别是张紧滚轮6或7的支撑部，这些张紧滚轮分别从外面对皮带5施加以向内朝向的力，以便使得皮带5张紧。被张紧滚轮6或7施加到皮带5上的张紧力彼此相向。带有张紧滚轮6和7的张紧臂8和9形成张紧系统或皮带张紧器，其中，皮带5横向于其纵向伸展部被施加以张紧力。为了产生张紧力，张紧滚轮6和7或指配的张紧臂8和9设有预紧力，该预紧力的大小经过特殊设计，从而即使在静止情况下皮带5也被张紧滚轮6和7施加以张紧力。

两个张紧臂8和9在该实施例中可相互独立地摆动移动地安置在皮带盘轮4上，并通过弹簧部件10而力耦接，该弹簧部件优选被构造成拉力弹簧。直线的张紧臂8和9之间的相对角度在工作中几乎恒定，例如为90°；在不同的工作状态下，即在根据图1的发动机式工作情况和根据图2的发电机式工作情况下，该相对角度保持不变。

皮带5附加地环绕辅助机组11并驱动它。该辅助机组11例如是伺服转向机构的机组、水泵或车辆中的空调设备。

图3中所示为沿着皮带盘轮4剖切的剖视图，该皮带盘轮通过螺栓12与转子13抗转动地连接。转子13和螺栓12同轴地布置，且具有相同的纵向或转动轴线14，该轴线同时形成了皮带盘轮4的纵向或转动轴线。螺纹可以是转子13的一部分。皮带盘轮4借助于拉紧螺母15固定在螺栓12上，其方式为，螺栓12在皮带盘轮4的端侧穿过内凹16，并且，螺栓12的径向地展宽的凸缘12a贴靠在皮带盘轮4的外侧面上，而拉紧螺母15在对侧与螺栓12的螺纹区段拧紧。拉紧螺母15位于空心柱式的皮带盘轮4的内部，且具有支撑凸缘17(图3、4)，该支撑凸缘支撑在皮带盘轮4的内壁上的环形地环绕的、径向地向内突伸的凸起18上。凸起18可以经过构造，从而拉紧螺母轴向地从皮带盘轮中伸出。

螺栓12的径向地展宽的凸缘12a还将一个或多个附加的构件19固定在皮带盘轮4上。这些附加的构件例如是滚动轴承。

皮带盘轮4与转子13之间的借助于螺栓12和拉紧螺母15进行的连接决定了可传递的扭矩。该扭矩取决于轴向地沿着螺栓12和拉紧螺母15传递的预紧力。为了对拉紧螺母15的不同的螺距以及螺栓12上的相应的螺距尽可能均匀地加载，拉紧螺母15—如特别是由图4可见—经过适当构造，从而支撑凸缘17通过连接区段20与拉紧螺母的螺纹区段连接，该螺纹区段具有不同的螺距。连接区段20在所示的剖视图中弯曲地设计，并且近似地形成了钩形，其中，在钩形的底部有个凹陷部21，该凹陷部在轴向上至少处于与拉紧螺母的位于轴向外部的螺距22近乎相同的高度。拉紧螺母上的余下的螺距参照轴向方向全部位于凹陷部21的相同侧，并且相距凹陷部21具有轴向的距离。凹陷部21在径向上位于拉紧螺母15的以及螺栓12的螺纹外部。

通过连接区段20与螺纹连接的支撑点17，在径向方向上直接与凹陷部21邻接，且在轴向的反方向上只有小的延展部。

在图4中附加地示出了带有从螺距到螺距的力传递的力曲线F的视图。可以看到，该力曲线从螺距到螺距仅略微改变，从而每个螺距吸收至少近乎相同的力，并承受相同的应力。这具有如下优点：在整体上可以传递较大的预紧力，从而也相应地提高了可传递的扭矩。

Claims (11)

1.一种皮带传动机构，例如皮带传动的起动发电机(3)，带有：皮带盘轮(4)，皮带(5)环绕该皮带盘轮，其中，所述皮带盘轮(4)与电的机器的转子(13)连接；螺栓(12)，该螺栓穿过所述皮带盘轮(4)中的内凹(16)，其中，所述转子(13)作用在所述螺栓(12)的一端上，并将螺母拧紧到所述螺栓(12)的另一端上，该螺母轴向地支撑在所述皮带盘轮(4)上，其特征在于，所述螺母被构造成拉紧螺母(15)，该拉紧螺母以支撑凸缘(17)适当地支撑在所述皮带盘轮(4)上，从而所述螺栓(12)的至少一部分、优选多个螺距(22)承受拉力负载。

2.如权利要求1所述的皮带传动机构，其特征在于，所述支撑凸缘(17)轴向地在所述拉紧螺母-螺距的至少一部分之外位于背离所述拉紧螺母(15)的拧入侧的一侧。

3.如权利要求1或2所述的皮带传动机构，其特征在于，所述支撑凸缘(17)通过连接区段(20)与所述拉紧螺母(15)的带有螺纹的螺纹区段一体地构造。

4.如权利要求3所述的皮带传动机构，其特征在于，所述连接区段(20)弯曲地构造。

5.如权利要求4所述的皮带传动机构，其特征在于，位于弯曲的所述连接区段(20)的底部的凹陷部(21)，处于至少一部分拉紧螺母-螺距的轴向外部。

6.如权利要求1～5中任一项所述的皮带传动机构，其特征在于，所述拉紧螺母(15)的支撑凸缘(17)支撑在形成套筒的所述皮带盘轮(4)的内壁上。

7.如权利要求6所述的皮带传动机构，其特征在于，在所述皮带盘轮(4)的内壁上设置了向内突伸的凸起(18)，所述支撑凸缘(17)支撑在该凸起上。

8.如权利要求1～7中任一项所述的皮带传动机构，其特征在于，所述拉紧螺母(15)支撑在所述皮带盘轮(4)的端面上。

9.如权利要求1～8中任一项所述的皮带传动机构，其特征在于，所述螺栓(12)将附加的构件(19)固定在所述皮带盘轮(4)上。

10.如权利要求1～9中任一项所述的皮带传动机构，其特征在于，设置了至少一个可摆动地安置在所述皮带盘轮(4)上的、处于预紧中的张紧臂(8、9)，该张紧臂与张紧滚轮(6、7)连接，其中，所述皮带(5)环绕所述皮带盘轮(4)和所述张紧滚轮(6、7)。

11.如权利要求10所述的皮带传动机构，其特征在于，所述皮带传动机构具有两个可摆动地安置在所述皮带盘轮(4)上的张紧臂(8、9)，所述张紧臂分别与张紧滚轮(6、7)连接，其中，所述皮带(5)环绕所述皮带盘轮(4)和两个张紧滚轮(6、7)。