CN109654185B - 用于内燃机的启动器发电机的张紧装置及牵拉单元驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃机的启动器发电机的张紧装置及牵拉单元驱动器，具体而言根据本发明的用于内燃机的启动器发电机的张紧装置包括至少一个在内燃机方面固定的保持元件、发电机壳体和可相对于发电机壳体转动地支承在发电机轴上的发电机转向辊子以用于转向且用于在需要时驱动牵拉单元。在此发电机转向辊子相对于保持元件如此布置，即使得在发电机转向辊子和牵拉单元之间作用的转矩促使在发电机转向辊子和保持元件之间的起张紧牵拉单元作用的相对运动。本发明还涉及一种带有张紧装置的牵拉单元驱动器，在其中另一功能元件如此布置，即使得该功能元件仅在达到在发电机转向辊子和牵拉单元之间作用的确定的最小转矩后和/或取决于转矩的作用方向起作用。

Description

用于内燃机的启动器发电机的张紧装置及牵拉单元驱动器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的启动器发电机(Startergenerator)的张紧装置以及一种带有这样的张紧装置的牵拉单元驱动器(Zugmitteltrieb)。尤其，本发明涉及一种借助于牵拉单元驱动的启动器发电机，如例如皮带启动器发电机。本发明特别是在机动车的内燃机中得到使用，尤其用于驱动使用在机动车中的内燃机。但是本发明原则上可与同样另外使用的内燃机一起使用。补充地，提及带有根据本发明的张紧装置的内燃机和机动车以及提及带有根据本发明的牵拉单元驱动器的内燃机和机动车。
背景技术
对于启动器发电机而言在运行期间在牵拉单元(Zugmittel)中拉紧边(Zugtrum)和松弛边(Leertrum)取决于与发电机联结的转向元件是如在启动器运行中那样主动地被驱动且由此是起传动作用的元件或者与发电机联结的转向元件还是由牵拉单元驱动(如在发电机运行中那样)而变换。在此，在启动器发电机的启动器运行中，在牵拉单元中需要相对高的张紧力。与之相反在时间方面明显地占多数的发电机运行中在牵拉单元中不期望高的张紧力。对于皮带启动器发电机而言,上文提到的牵拉单元为皮带且转向元件通常为皮带轮。
从实践中已知，为了产生在启动器运行中需要的高的牵拉单元张紧力使用以电动缩回的张紧装置的形式的单独的张紧装置，对此的缺点是，通过另一转向引起附加的成本和提高的皮带摩擦。
从文件DE 100 44 645 A1中已知用于驱动启动器发电机的不同的牵拉单元驱动器。牵拉单元驱动器，包括连接设备以及张紧系统的所有皮带轮的牵拉单元，其中设备设有可以受限的方式转动的壳体。在牵拉单元驱动器的一种实施方式中，至少一个在牵拉单元处被引导的转向辊子间接或直接共同作用以用于形成在运行状态中使用由设备引起的转矩以用于影响在牵拉单元中的预紧力的装置。转向辊子为附加地设置的辊子。另一方面在牵拉单元驱动器的另一实施方式中，至少一个在牵拉单元处被引导的、附加的张紧系统间接或直接共同作用以用于形成在运行状态中使用由设备引起的转矩以用于影响在牵拉单元中的预紧力的装置。在文件DE 100 44 645 A1中描述的系统的缺点是，需要附加的转向辊子和/或另外的张紧系统，以为了产生期望的牵拉单元张紧力，这尤其伴随有提高的重量和提高的牵拉单元摩擦。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于启动器发电机的张紧装置以及一种带有这样的张紧装置的牵拉单元驱动器供使用，利用其可在需要时在牵拉单元中提供足够高的张紧力，其具有小的构件重量且其引起尽可能小的牵拉单元摩擦。
该任务的解决方案根据本发明利用如下描述的特征实现。
根据本发明的用于内燃机的启动器发电机的张紧装置包括至少一个在内燃机方面固定的保持元件、发电机壳体和可相对于发电机壳体转动地支承在发电机轴上的发电机转向辊子以用于转向且用于在需要时驱动牵拉单元，其中发电机转向辊子相对于保持元件如此布置，即使得在发电机转向辊子和牵拉单元之间作用的转矩促使在发电机转向辊子和保持元件之间的起张紧牵拉单元作用的相对运动。提及的保持元件尤其是所谓的辅助设备支架或其它的元件，如例如外壳体、尤其相对于内燃机固定的元件。本发明基于如下原理，即发电机转向辊子本身被使用，以为了在需要时如此匹配牵拉单元的张紧力，即使得利用牵拉单元可传递相应需要的力和力矩。在此，一方面有利的是，不需要附加的转向，因为发电机转向辊子是每个启动器发电机的必要的元件。尤其可省略附加的转向元件、如例如电动缩回的张紧辊子。根据本发明的装置的另一优点在于，张紧本身可以被动的方式实现，也就是说不需要附加的驱动元件，以为了在需要时提高在牵拉单元中的张紧力。换句话说，作为根据本发明的张紧装置的“被动的驱动”可使用在发电机转向辊子的驱动期间产生的力矩，以为了使发电机转向辊子本身如此与发电机轴(发电机转向辊子装配在该发电机轴上)一起相对于启动器发电机的牵拉单元驱动器的其它转向元件如此运动，即使得牵拉单元张紧力提高。
概括而言，通过根据本发明的张紧装置可提供这样的元件，即该元件仅具有低的附加的重量、在需要时始终提供在牵拉单元中的足够高的张紧力且将在牵拉单元驱动器中的总牵拉单元摩擦保持成较低，因为可匹配于相应的运行状态产生张紧力。
在根据本发明的张紧装置的一种实际的实施方式中，发电机转向辊子相对于保持元件如此布置，即使得取决于转矩的作用方向在不同的张紧方向上促使在发电机转向辊子和保持元件之间的相对运动。因此尤其意味着，发电机转向辊子在未转动状态中位于中立的中间位置中且取决于右旋的还是左旋的转矩作用于发电机转向辊子，发电机转向辊子在第一张紧方向上(在正转矩的情形中)和在第二张紧方向上(在负转矩的情形中)运动。这具有如下优点，张紧装置可在需要时设计成带有两个不同的取决于转矩的作用方向的特征曲线。这样的设计方案可尤其经由根据本发明的张紧装置的动力学的和几何上的构造方案来实现。就此而言，随后还探讨不同的实施方式和设计可行性方案。
在根据本发明的张紧装置的另一实际的实施方式中，在发电机壳体本身或发电机壳体的壳体元件处，发电机轴的偏心的布置如此设置，即使得通过发电机壳体或发电机元件的转动运动促使在发电机转向辊子和保持元件之间的相对运动。这样的张紧装置可特别紧凑地构造且总体而言仅需要非常少的元件。具体地仅需要的是，发电机壳体本身或发电机壳体的壳体元件合适地偏心地构造且如此布置在牵拉单元驱动器之内，即使得在需要时取决于在发电机转向辊子处相应作用的转矩及其方向提供足够高的牵拉单元张紧力。
关于根据本发明的张紧装置的最后描述的设计可行性方案，可特别有利的是，发电机壳体本身偏心地如此布置在外壳体内，即使得通过发电机壳体在外壳体内的转动，可改变在外壳体的支承中心(Lagerungsmitte)和发电机轴轴线之间的间距。
如上文描述的偏心的布置可在特别简单的实施方式中通过简单的滑动轴承形成。然而当偏心的布置具有至少一个滚动轴承时，得出根据本发明的张紧装置的特别小的摩擦和高效率。对此，尤其一个滚动轴承或多个滚动轴承可如此布置在发电机壳体和外壳体之间或在壳体元件和发电机壳体之间，即使得在偏心的布置中的总体而言低摩擦的转动是可行的。
备选或补充于上文描述的设置发电机轴的偏心的布置的可行性方案，在发电机壳体本身或发电机壳体的壳体元件处设置有引导机构，借助于该引导机构在发电机转向辊子和牵拉单元之间作用的转矩的情形中，预设在张紧方向上的在发电机转向辊子和保持元件之间的确定的相对运动。任何这样的机械元件理解为在本发明的意义中的引导机构，即该机械元件使在发电机转向辊子和牵拉单元之间作用的转矩引起了在被引导的轨迹上的在发电机转向辊子和保持元件之间的起张紧牵拉单元作用的相对运动。就此而言例如提及如下可行性方案，即内燃机本身或与内燃机固定地相连接的辅助设备支架用作保持元件且发电机壳体经由至少一个引导元件与保持元件连接。这样的引导元件可例如为一个摆动杠杆或多个摆动杠杆的组件。备选地或补充地，作为引导元件也可设置滑动引导部，该滑动引导部将在发电机转向辊子和牵拉单元之间作用的转矩转换成线性的或弯曲的通过滑动引导部预设的运动。借助于弯曲的或任意不同设计的滑动引导部可与之相应地实现几乎任意的特性曲线以用于在需要时张紧牵拉单元。
在根据本发明的张紧装置的另一实际的实施方式中，发电机转向辊子相对于保持元件如此布置，即使得以发电机转向辊子的中立位置为出发点，在发电机转向辊子和牵拉单元之间作用的每个转矩不取决于转矩的作用方向促使牵拉单元张紧力的提高。换句话说，牵拉单元张紧力在该情况中在每个运行引起的改变的情形中不取决于启动器发电机是刚好位于启动器运行中还是位于发电机运行中提高。
最后，还提及如下可行性方案，即在发电机转向辊子和保持元件之间的相对运动可通过至少一个止挡元件限制。尤其可设置有两个止挡件，这当取决于起作用的转矩的方向设置有不同的张紧方向时是尤其有意义的。借助于止挡元件可考虑分别实现的实施方式的动力学的边界条件。因此尤其可阻止，偏心地作用的张紧装置转动超过最大值，这可与在牵拉单元中的突然的张紧力下降相关。此外，可利用张紧装置最大生成的张紧力提高可通过止挡件限制。
也还提及，一个止挡元件或多个止挡元件可装备有相应的缓冲元件，以为了在到达止挡件时不造成不期望的反馈或“冲击”作用到牵拉单元中。
本发明还涉及一种带有如上文描述的张紧装置的牵拉单元驱动器。在根据本发明的牵拉单元驱动器的情形中，可选地另一功能元件可如此布置，即使得该功能元件仅在达到确定的、在发电机转向辊子和牵拉单元之间作用的最小转矩后和/或取决于转矩的作用方向起作用。尤其地，附加的转向元件视作为这样的功能元件，该附加的转向元件如此布置，即使得其仅暂时与牵拉单元产生接触，尤其在牵拉单元驱动器中出现的转矩非常高的情形中。就此而言，尤其提及所谓的稳定辊子(Beruhigungsrolle)的应用，该稳定辊子如此布置，即使得在牵拉单元和稳定辊子之间的接触仅在启动器运行中和/或在其他的运行情况中出现。
附图说明
随后结合图纸描述本发明的另外的实际的实施方式。其中
图1示出了带有三个转向元件的牵拉单元驱动器的示意图，
图2以截面图示出了根据本发明的张紧装置的第一实施方式，
图3以在中立位置中根据箭头III的视角示出了根据本发明的张紧装置的在图2中呈现的实施方式的视图，
图4示出了在启动器运行中的来自图3的张紧装置，
图5示出了在发电机运行中的来自图3的张紧装置，
图6示出了在未受负荷的状态中的根据本发明的张紧装置的第二实施方式，
图7示出了在启动器运行中的在图6中示出的张紧装置，
图8示出了根据本发明的张紧装置的第三实施方式。
参考符号列表
10 牵拉单元驱动器
12 牵拉单元
14 转向元件
16 曲轴皮带轮
18 发电机皮带轮
20 空调压缩机皮带轮
22 保持元件
24 外壳体
26 发电机壳体
28 发电机轴
30 发电机转向辊子
32 皮带
34 虚线(外壳体的支承中心)
36 虚线(轴轴线)
38 张紧装置
40 引导机构
42 引导元件(第一)
44 引导元件(第二)
46 箭头
48 止挡元件(第一)
50 止挡元件(第二)
52 配对面
54 配对面
56 功能元件
58 稳定辊子
60 箭头。
具体实施方式
在图1中以示意图示出了牵拉单元驱动器10。在此，在图1中示出的牵拉单元驱动器10是皮带启动器发电机，其包括以皮带32的形式的环绕的牵拉单元12，其中皮带32在此示例性地围绕三个转向元件14被引导。转向元件14为曲轴皮带轮16、发电机皮带轮18和空调压缩机皮带轮20。空调压缩机皮带轮20代表可选的、任意的辅助设备(Nebenaggregat)，该辅助设备利用牵拉单元12驱动。也可设置有多个辅助设备且与之相应地设置有多个这样的皮带轮，从而牵拉单元驱动器10总体而言包括四个、五个或更多个转向元件14。在一种特别简单的方式中，牵拉单元驱动器10也可仅具有两个转向元件14，尤其曲轴皮带轮16和发电机皮带轮18。
牵拉单元12在示出的实施方式中在牵拉单元驱动器10的正常运行中根据绘制的箭头逆时针地运转。
在如在图1中示出的或如上文备选地描述的牵拉单元驱动器10的发电机皮带轮18处可构造有根据本发明的张紧装置。备选地，发电机皮带轮18也可为另一类型的转向元件14，例如用于未呈现的链或用于另一牵拉单元12的转向元件14。
根据本发明的张紧装置38的不同的实施方式在下面示范性地根据图2至8来阐释。
图2示出了穿过以仅部分地呈现的设备支架的形式的保持元件22以及固定在其中的外壳体24的截面图。在外壳体24内布置有发电机壳体26。发电机壳体相对于外壳体24可转动地支承。
在发电机壳体26中可转动地支承有发电机轴28。发电机轴28抗扭地与用作发电机转向辊子30的发电机皮带轮18相连接。在图2中呈现了不带有皮带的发电机皮带轮18。被引导经过发电机皮带轮18的、用作牵拉单元12的皮带32在图3至5中呈现。
以在图2中的虚线34呈现了外壳体24的支承中心。以在图2中的虚线36标明了发电机轴28的轴轴线。如可识别出的那样，轴轴线布置成相对于支承中心偏移了偏心距e的间距。沿着支承中心引导的轴线和轴轴线彼此平行地布置。
如在下面尤其借助于图3至5阐释的那样，外壳体24和发电机壳体26的几何形状形成根据本发明的张紧装置38的一部分，现在阐释该张紧装置的功能原理。图3示出了张紧装置38处于未受负荷的状态中(也就是说在皮带32和发电机皮带轮18之间未作用有力矩)，图4示出了张紧装置38处于启动器运行中(发电机皮带轮18驱动皮带32)，图5示出了张紧装置38处于发电机运行中(发电机皮带轮18由皮带32驱动)。
发电机壳体26具有圆形的外轮廓，其中点以MGG标明。以MGW标明的发电机轴的中点相对于发电机壳体MGG的中点偏移了偏心距e。
在皮带32的未受负荷的状态中，发电机壳体26和外壳体24位于在图3中示出的相对位置中。在该相对位置中，皮带32具有最小的皮带张紧力，因为发电机轴MGW的中点布置成尽可能靠近两个相邻的、在图3中未呈现的转向元件14。
图4示出了在启动器运行中(也就是说当发电机驱动皮带32时)的在发电机壳体26和外壳体24之间的相对位置。在该运行状态中，皮带32由发电机皮带轮18驱动。与之相应地，拉紧边位于下侧上且松弛边位于上侧上。通过驱动在发电机皮带轮18和皮带32之间作用的驱动力矩如此促使在发电机轴28与发电机皮带轮18一起之间的相对运动，即使得发电机轴28的中点从在图3中示出的以MGW,U示出的位置行进到在图4中以MGW,S标明的位置中。由此，发电机皮带轮18与两个相邻的、在图4中未呈现的转向元件的间距增大。皮带32的张紧力与之相应地在启动器运行中提高。在发电机皮带轮18和皮带32之间作用的力矩越大，发电机皮带轮18与发电机轴28一起越进一步转动到另一远离的位置中，从而同时皮带32的张紧力进一步提高。在图4中示出了张紧装置38处于强烈地张紧的状态中。
图5示出了在发电机运行中的发电机轴28和发电机皮带轮18之间的相对位置。在发电机运行中，发电机皮带轮18由皮带32驱动。与之相应地，拉紧边位于皮带的上侧上且松弛边位于皮带32的下侧上。在发电机皮带轮18和皮带32之间作用的力矩的作用方向与之相应地相反于在图4中示出的在启动器运行中的力矩的作用方向。发电机轴28的中点因此在发电机运行中移动到在图5中以MGW,G标明的位置中。因为在发电机运行中的力矩的值通常较低，故而皮带32相比在启动器运行中也更弱地被张紧。在图5中示出了张紧装置38处于仅中等强烈地张紧的状态中。皮带32的张紧力相比于在图4中示出的状态中更低。
概括而言可理解的是，利用根据本发明的张紧装置38，牵拉单元驱动器10的皮带32可被动地、也就是说在没有供应附加的能量的情况下始终充分地保持张紧，其中根据本发明的张紧装置38同样使得当在皮带32和发电机皮带轮18之间作用的力矩在数值方面更大时产生皮带32的更强烈的张紧力成为可能。
在下面，结合图6和7以及结合图8描述根据本发明的张紧装置的另外的实施方式。对于相同的或至少功能相同的元件，在下面使用与在结合图2至5的第一实施方式的描述的情形中相同的参考符号。
在根据本发明的张紧装置38的在图6和7中呈现的实施方式中，发电机壳体26经由引导机构40与保持元件22相连接。保持元件22又为所谓的辅助设备支架，其与未呈现的内燃机固定地相连接或单件式地构造在内燃机处。引导机构40在示出的实施方式中包括第一引导元件42和第二引导元件44。不仅第一引导元件42而且第二引导元件44利用区段可摆动地铰接在保持元件22处。不仅第一引导元件42而且第二引导元件44利用相应另外的区段可摆动地铰接在发电机壳体26处。引导元件42,44的转动点在图6和7中以D标明。图6示出了在皮带32的未受负荷状态中的张紧装置38的第一相对位置。在该状态中，发电机皮带轮18相对于未呈现的相邻的辊子的间距是最小的。
图7示出了在启动器运行期间的根据本发明的张紧装置38的第二实施方式。在该状态中，发电机壳体26连同可转动地支承在该发电机壳体中的发电机轴28和抗扭地与发电机轴28相连接的发电机转向辊子30在箭头46的方向上向上行进。由此，皮带32的张紧力相对于在图6中示出的在发电机壳体26和保持元件22之间的相对布置更强烈地张紧。
为了完整性起见提及，根据本发明的张紧装置38的在图6和7中示出的实施方式通过如下方式功能上与在图2至4中示出的实施方式一样地设计，即通过引导元件42,44以合适的方式在结构方面设计且铰接在发电机壳体26和保持元件22处。在未呈现的发电机运行中，引导元件42,44以在图6中示出的位置为出发点向下摆动且同样张紧皮带32。
图8示出了根据本发明的张紧装置38的第三实施方式。在该实施方式中(与在根据图2至5的第一实施方式的情形中类似)设置有偏心距e。然而在该实施方式中偏心距e设置在发电机壳体26的中轴线和在发电机壳体26和构造为辅助设备支架的保持元件22之间的支承点L之间。另一方面在图8中不可识别的发电机轴同心于发电机壳体26布置。由于偏心距e，通过发电机壳体26的转动运动促使在抗扭地与未呈现的发电机轴相连接的发电机转向辊子30和保持元件22之间的相对运动。在该实施方式中，在皮带32和发电机转向辊子30之间作用的力矩也导致在发电机转向辊子30和保持元件22或(不可动的)未呈现的相邻的转向元件之间的相对运动。且同样在该实施方式中，张紧装置38如此设计，即使得以未受负荷的状态为出发点，皮带32的张紧力随着转矩的增加而提高。
在图8中示出的实施方式的情形中，此外设置有第一止挡元件48和第二止挡元件50，该第一止挡元件和该第二止挡元件通过如下方式将转动运动和由此皮带32的偏移和张紧限制在α或β的最大角范围内，即通过该第一止挡元件和该第二止挡元件与抗扭地构造在发电机壳体26处的或抗扭地与发电机壳体26相连接的配对面52,54共同作用。配对面52,54在图8中示意性地呈现为在径向方向上向外伸出的元件。
在图8中以虚线勾画的圆呈现了以稳定辊子58的形式的功能元件56。稳定辊子58如此布置，即使得只有当发电机皮带轮18在启动器运行中在图8中的箭头60的方向上如此远地转动，即使得皮带32更靠近地朝向发电机皮带轮18运动了间距d时，稳定辊子才与皮带32处于接触且由此作用于牵拉单元驱动器10。
本发明的在本说明书中、在图纸中以及在权利要求书中公开的特征可不仅单个地而且以任意的组合对于以其不同的实施方式实现本发明是重要的。本发明可在权利要求书的范围中且在考虑本领域的技术人员的知识的情况下变化。
尤其提及，止挡元件和/或一个或多个稳定辊子还可结合其它的实施方式实现。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的启动器发电机的张紧装置，包括至少一个在内燃机方面固定的保持元件(22)、发电机壳体(26)和可相对于所述发电机壳体(26)转动地支承在发电机轴(28)上的发电机转向辊子(30)，该发电机转向辊子(30)用于转向且用于在需要时驱动牵拉单元(12)，
其特征在于，
所述发电机转向辊子(30)相对于所述保持元件(22)如此布置，即使得在发电机转向辊子(30)和牵拉单元(12)之间作用的转矩促使在发电机转向辊子(30)和保持元件(22)之间的起张紧所述牵拉单元(12)作用的相对运动，其中在所述发电机壳体(26)本身或所述发电机壳体(26)的壳体元件处如此设置所述发电机轴(28)的偏心布置，即使得通过所述发电机壳体(26)或所述壳体元件的转动运动，促使在发电机转向辊子(30)和保持元件(22)之间的相对运动。
2.根据权利要求1所述的张紧装置，其特征在于，所述发电机转向辊子(30)相对于所述保持元件(22)如此布置，即使得取决于所述转矩的作用方向，在不同的张紧方向上促使在发电机转向辊子(30)和保持元件(22)之间的相对运动。
3.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，所述发电机壳体(26)本身如此偏心布置在外壳体(24)内，即使得通过所述发电机壳体(26)在所述外壳体(24)内的转动可改变在所述外壳体(24)的支承中心和所述发电机轴轴线之间的间距。
4.根据权利要求1所述的张紧装置，其特征在于，所述偏心布置具有至少一个滚动轴承。
5.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，在所述发电机壳体(26)本身处或在所述发电机壳体(26)的壳体元件处设置有引导机构(40)，借助于该引导机构在发电机转向辊子(30)和牵拉单元(12)之间作用的转矩的情形中，预设在张紧方向上的在发电机转向辊子(30)和保持元件(22)之间的确定的相对运动。
6.根据权利要求5所述的张紧装置，其特征在于，所述内燃机本身或与所述内燃机固定地连接的辅助设备支架用作保持元件(22)且所述发电机壳体(26)经由至少一个引导元件(42,44)与所述保持元件(22)相连接。
7.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，所述发电机转向辊子(30)相对于所述保持元件(22)如此布置，即使得以所述发电机转向辊子(30)的中立位置为出发点，在发电机转向辊子(30)和牵拉单元(12)之间作用的每个转矩独立于转矩的作用方向促使牵拉单元张紧力的提高。
8.根据权利要求1或2所述的张紧装置，其特征在于，在发电机转向辊子(30)和保持元件(22)之间的相对运动通过至少一个止挡元件(48,50)限制。
9.一种牵拉单元驱动器，带有根据前述权利要求中任一项所述的张紧装置，其特征在于，功能元件如此布置，即使得该功能元件仅在达到在发电机转向辊子(30)和牵拉单元(12)之间作用的确定的最小转矩后和/或取决于所述转矩的作用方向起作用。
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