CN109690132B - 皮带张紧器 - Google Patents

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Abstract

本发明建议一种用于辅助设备‑皮带传动系统的皮带张紧装置(2，2')，皮带传动系统包括具有发电机轴(3)和被皮带环绕的发电机皮带盘(8)的发电机(1)，皮带张紧装置具有：在发电机上固定的法兰(4，4')，法兰包括环绕发电机轴(3)的轴承套筒(14，14')，第一张紧臂(9)和第二张紧臂(10)，张紧臂被设计为环形并且相对彼此能转动地支承在轴承套筒上，两个在张紧臂上安装的张紧轮(6，7)，张紧轮在皮带的运行方向上在发电机皮带盘的前面和后面将预紧力施加在皮带上，以及在张紧臂之间张紧的弹簧(11)，以产生预紧力。第一张紧臂应当沿径向相对轴承套筒的内周表面支承，并且第二张紧臂径向相对轴承套筒的外周表面支承。

Description

皮带张紧器
技术领域
本发明涉及一种用于辅助设备-皮带传动系统的皮带张紧装置，包括具有发电机轴和被皮带环绕的发电机皮带盘的发电机，具有：
-在发电机上固定的法兰，该法兰包括环绕发电机轴的轴承套筒，
-第一张紧臂和第二张紧臂，其被设计为环形并且相对彼此能转动地支承在轴承套上，
-两个在张紧臂上安装的张紧轮，该张紧轮在发电机皮带盘的沿皮带运行方向的前方和后方将预紧力施加在皮带上，
-以及在张紧臂之间张紧的弹簧，以产生预紧力。
背景技术
通用皮带张紧器安装在内燃机的起动机发电机上并用两个环形的张紧臂包围发电机轴，这从例如EP 2 128 489 B1，DE 10 2012 223 086 A1和DE 10 2013 102的各种结构设计方案是已知。
这些皮带张紧器具有替代结构，其中张紧臂中的一者不是环形的，而是圆弧形的，并且支承在张紧臂中的另一者的相应的腔体中，这在张紧臂支承结构的刚性方面具有相当大的优势。因为例如从DE 10 2013 002 993A1中已知的弧形张紧臂的倾斜间隙由于结构设计明显大于环形张紧臂中的倾斜间隙。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通用的皮带张紧器，其具有改进的张紧臂支承刚度。
该技术问题的解决方案是：第一张紧臂沿径向相对轴承套筒的内周表面支承并且第二张紧臂沿径向相对轴承套筒的外周表面支承。换句话说，这种两个张紧臂的支承结构是支承部件在第一夹紧臂-轴承套筒-第二张紧臂的径向顺序上的串联布置结构。从引用的现有技术中可知仅具有轴承套筒-第一张紧臂-第二张紧臂或相反的第二张紧臂-第一张紧臂-轴承套筒的径向顺序的支承结构，如果沿径向向外的方向观察支承结构。根据本发明的张紧臂支承方案的主要区别在于，两个张紧臂分别在仅有一个轴承间隙的情况下支承在轴承套筒上。这使得相比已知的支承结构具有决定性的刚度优势，在已知的支承结构中，远离轴承套筒的张紧臂可以相对两个轴承间隙倾斜，即相对与轴承套筒相邻的张紧臂的径向两侧的两个轴承间隙倾斜。
根据本发明的支承结构的另外的优点可以是改进的热传递性能。因为由轴承摩擦产生的热量分别以较短，即从张紧臂到轴承套筒的直接的传递路径传递并从该处排出。由此，塑料衬层的热负荷减小，其在本发明的优选设计方案中用作张紧臂和轴承套筒之间的滑动轴承。
滑动轴承可以被设计为环件，其周向边缘部分或全部设计为为弹性变形的密封唇。密封唇防止灰尘，细磨粒和溅水进入相应的滑动轴承接触部中。
附图说明
本发明另外的特征和有利的设计方案由下面的阐述和附图给出，其中示出了用于热力发动机的辅助设备-皮带张紧装置的根据本发明的皮带张紧器的两个实施例。除非另有说明，相同或功能相同的特征或部件具有相同的附图标记。
附图为：
图1是第一皮带张紧器的立体图，所述皮带张紧器被装配在起动机发电机上；
图2是第一皮带张紧器的立体分解图；
图3是第一皮带张紧器的第一张紧臂在弹簧室内部侧的立体图；
图4是第一皮带张紧器的第二张紧臂在凸出部侧的立体图；
图5是第一皮带张紧器的法兰在发电机侧旋紧平面侧的立体图；
图6是第一皮带张紧器的纵向剖视图；
图7是图6的细节X；
图8是图6的细节Y；
图9是第二皮带张紧器的立体分解图；
图10是第二皮带张紧器的法兰在发电机侧旋紧平面侧的立体图；
图11是第二皮带张紧器的纵向剖视图；
图12是图11的细节X；
图13是图11的细节Y。
具体实施方式
图1示出了热力发动机的辅助设备-皮带传动装置的发电机1以及根据本发明的第一实施例的皮带张紧器2(其在图2中以分解图示出)装配图。发电机1被设计为起动机发电机，其以已知的方式不仅用于发电，而且用于启动皮带或热力发动机助力，并且在这种情况下用作(驱动)电动机。皮带张紧器2借助于包围发电机轴3的法兰4在发电机1的前侧上的，即皮带侧的部件上的四个旋拧点5上安装，并且皮带张紧器包括两个张紧轮6和7，两个张紧轮在发电机皮带盘8沿皮带的运行方向的前方和后方预张紧(未示出的)皮带。张紧轮6、7通过第一张紧臂9和第二张紧臂10相互连接，第一张紧臂和第二张紧臂分别被设计为封闭的环形，并且既相对彼此还相对于发电机1可转动地滑动支承在法兰4上。张紧在张紧臂9、10之间的弹簧11使得张紧轮6、7根据发电机1的运行状态预张紧皮带的且与牵引段交替的回行段。张紧臂9、10的旋转支承通过此处与发电机轴3的轴线12的同轴线布置实现，然而还能够备选地相对轴线12偏心布置，只要在发电机皮带盘8和环绕的皮带具有相对皮带张紧器的足够的间隙。
皮带张紧器2的部件及其相互作用将参考图2至图8更详细地解释，在这种情况下，附图应被并行考虑。法兰4是由钢板制成的冲弯件，其上构造有轴承套筒14和四个用于在发电机1上螺纹连接的支撑面13，并且法兰4在滑动轴承接触区中具有基本成Z形的横截面轮廓。轴承套筒14的内周表面配备有在其上抗扭地固定的滑动轴承环15。第一张紧臂9设计为铝压铸件并且具有圆柱形凸缘16，其外周表面沿径向相对轴承套筒14的内周表面支承第一张紧臂9。这种支承借助于由钢制成的密封套筒17进行，其外周表面在滑动轴承环15中滑动。密封套筒17将皮带张紧器2的部件轴向地保持在一起，并且通过压配合固定在凸缘16的外周表面上，并且轴向附加地通过凸缘16的端侧的填缝部(Verstemmung)18固定。
滑动轴承环15和密封套筒17通过各自的基本上呈Z形的横截面轮廓构成径向延伸的台阶部19。台阶部19用作轴向轴承，借此在背向发电机1的轴向方向上相对法兰4支承第一张紧臂9。
第二张紧臂10也是铝压铸件，其圆柱形的内周表面配备有抗旋转地固定的滑动轴承环20。滑动轴承环20同样通过基本上呈Z形的横截面轮廓构成轴向延伸的台阶部21，其在第二张紧臂的内周表面上沿径向相对轴承套筒14的外周表面支承第二张紧臂10。滑动轴承环20的两个径向延伸的部段分别用作轴向轴承，其在平行布置中在面向发电机1的轴向方向上相对法兰4支承两个张紧臂9和10。
第二张紧臂10在背向发电机1的轴向方向上通过基本平坦的滑动轴承环22沿轴向抵靠第一张紧臂9，该滑动轴承环22被抗旋转地固定在第二张紧臂10的背向发电机1的端面23上。
滑动轴承环15、20和22由具有嵌入聚四氟依稀的聚酰胺46制成，并且可以设置有槽，例如滑动轴承环20具有的槽24的形式。这增加了周向上的弹性，使得滑动轴承环20以很小的力适应其结构空间。滑动轴承环20和22的外周边缘分别形成密封唇25和26，其在滑动轴承环20、22的组装状态下轻微弹性变形并且防止污垢或溅水进入各滑动轴承的内部。
产生皮带预张紧力的弹簧11是弓形弹簧，其平行于皮带平面被容纳在相应呈弓形的弹簧室27中。弹簧室在轴向一侧通过第一张紧臂9的沿周向呈弓形的拱形部28限定，在轴向另一侧通过第二张紧臂10的端面23限定，并且与容纳在其中的弹簧11一起在更远的轴向上与张紧轮6，7相重叠地延伸。弹簧室27的周向延伸在发电机皮带盘8的环绕区域中延伸，并且在拱形部28的周向端部处由两个端壁29和30限定。
众所周知，弓形弹簧总是螺旋压缩弹簧，其具有圆弧形敞开的纵向范围。弹簧11可以制成弓形的或者备选地制成直的螺旋压缩弹簧，其仅在插入弹簧室27时变形为弧形。弓形弹簧将扭转弹簧的相对高的形状效率与弹簧11在其弧形空间上的周向限制相结合(形状效率将弹簧的吸收能量与在相同弹簧体积和相同材料张力下的最大可能存储功相比较)。这种类型的张紧器弹簧允许在封闭环形的张紧臂9、10的支承技术上有利的几何形状，这是因为弹簧11由于足够高的弹簧容量能够基本容易地定位在发电机皮带盘8的环绕区域中，并且在这种情况下与张紧轮6、7轴向重叠。此外，张紧轮6、7以及因此皮带平面能够相对发电机1以较小的轴向距离延伸，从而前侧的发电机轴轴承的力矩载荷保持很小。
特别地，但不仅限于此，需要具有对于弹簧缠制不利的较大弓角的弓形弹簧13，还能够设计串联的两个或多个弓形弹簧或直的螺旋弹簧以及具有与之相应的弓角的弹簧室27。与此无关地，以弹簧组形式并联的弓形弹簧也是可能的，其中，弹簧组可以具有外侧的和内侧的弓形弹簧。借助于这些参数，能够使张紧器弹簧的整体特性在更大范围内变化。
弹簧11被张紧在第一张紧臂9的端壁29和第二张紧臂10的凸出部31之间，以便两个张紧轮6，7相对彼此施加扭矩。凸出部31轴向地凸出于端面23，并且在另一端壁30前侧伸入到弹簧室27中。通过凸出部31完全地或至少主要在轴向上与张紧轮7重叠地延伸，由弹簧11和张紧轮7引入的反作用力偶在第二张紧臂10的旋转支承结构上产生相对较小的倾斜力矩。
在弹簧11的外圆弧上固定三个由聚酰胺制成的U形的滑块32，该滑块支撑弹簧11径向向外的反作用力和在张紧臂9、10中至少一者的轴向上的反作用力。在当前情况下，轴向支撑在两个张紧臂9、10上完成。径向的支撑通过滑块32与弹簧室27的弓状的外周表面33的滑动接触完成。轴向支撑，用于防止弹簧11的轴向偏移或屈曲，在发电机1侧通过在该处基本平坦的滑块32与端面23的滑动接触完成，端面23由于滑动轴承环22中的凹口34而暴露在该接触区域中。在相对侧，轴向支撑通过滑块32与弹簧室27的底部35的滑动接触来实现。
通过在示出的实施例中分别在一侧由塑料表面并且在另一侧由金属表面构成的大量的滑动接触，在调整皮带张紧装置2的摩擦特性和由此可运作的阻尼特性的情况下产生较大的间隙空间。在调整滑动接触时，考虑其各自的材料配对、表面形状和表面粗糙度等等，还应考虑对其相对运动的润滑。例如，当从凸出部31朝向端壁29的方向观察滑动接触时，滑块32和第二张紧臂10的端面23之间的相对运动较大。相反地，在滑块32一侧与弹簧室27的外周表面33和底部35一侧的相对运动较小。
根据本发明的皮带张紧器2'的第二实施例在下面说明的图9至图13中示出。两个皮带张紧器2和2'的区别基本在于张紧臂的旋转支承件的结构细节。在这种情况下，法兰4'在相对滑动轴承环36、37和38接触区域中基本呈L形的横截面轮廓。在第一张紧臂9的凸缘16中固定的密封套筒1以及滑动轴承环36、37也具有基本呈L形的横截面轮廓。在法兰4'上抗旋转固定的滑动轴承环38(从密封唇39的外周方向观察)基本上是平的。
密封套管17借助其外周表面在滑动轴承环36中滑动，滑动轴承环36被抗旋转地固定在第二张紧臂10的背向发电机的端面23上并径向相对轴承套筒14'的内周表面在第一张紧臂的凸缘16上支承第一张紧臂9。第二张紧臂10的内周表面借助于滑动轴承环37径向支承在轴承套筒14'的外周表面上，滑动轴承环37同样被抗旋转地固定在第二张紧臂10上。在该第二实施例中，在面向发电机的轴向上，张紧臂支承结构是第一张紧臂9-滑动轴承环36-第二张紧臂10-滑动轴承环37-法兰4'的按顺序的轴向串联布置结构。
第一张紧臂9沿背向发电机1的轴向方向上相对法兰4'借助密封套管17和滑动轴承环38支承。第二张紧臂10在该轴向方向上相对第一张紧臂9借助于滑动轴承环36支承。
分别在第一张紧臂9上构造的六角形件40用于接合装配工具，利用该装配工具，两个张紧臂9和10能够克服弹簧力分开，以通过已知且未示出的锁定件在该位置来固定它们，从而装配皮带。
附图标记列表
1 发电机
2 皮带张紧器
3 发电机轴
4 法兰
5 旋紧点
6 张紧轮
7 张紧轮
8 发电机皮带盘
9 第一张紧臂
10 第二张紧臂
11 弹簧
12 轴线
13 支撑面
14 轴承套筒
15 滑动轴承环
16 凸缘
17 密封套筒
18 填缝部
19 台阶部
20 滑动轴承环
21 台阶部
22 滑动轴承环
23 第二张紧臂的端面
24 槽
25 密封唇
26 密封唇
27 弹簧室
28 拱形部
29 端壁
30 另外的端壁
31 凸出部
32 滑块
33 弹簧室的外壳
34 凹口
35 弹簧室的底部
36 滑动轴承环
37 滑动轴承环
38 滑动轴承环
39 密封唇
40 六角形件

Claims (8)

1.一种用于辅助设备-皮带传动系统的皮带张紧装置(2，2')，所述辅助设备-皮带传动系统包括具有发电机轴(3)和被皮带环绕的发电机皮带盘(8)的发电机(1)，所述皮带张紧装置具有：
-在所述发电机(1)上固定的法兰(4，4')，所述法兰包括包围所述发电机轴(3)的轴承套筒(14，14')，
-第一张紧臂(9)和第二张紧臂(10)，所述张紧臂被设计为环形并且相对彼此能转动地支承在所述轴承套筒(14，14')上，
-两个在所述张紧臂(9，10)上安装的张紧轮(6，7)，所述张紧轮在所述发电机皮带盘(8)的沿所述皮带的运行方向的前侧和后侧向所述皮带施加预紧力，
-以及在所述张紧臂(9，10)之间张紧的弹簧(11)，以产生所述预紧力，
其特征在于，所述第一张紧臂(9)沿径向相对所述轴承套筒(14，14')的内周表面支承，并且所述第二张紧臂(10)沿径向相对所述轴承套筒(14，14')的外周表面支承。
2.根据权利要求1所述的皮带张紧装置(2，2')，其特征在于，所述第一张紧臂(9)借助沿径向延伸的台阶部(19)在背向所述发电机（ 1） 的轴向方向上相对所述法兰(4)支承，并且，所述第二张紧臂(10)在背向所述发电机(1)的轴向方向上相对所述第一张紧臂(9)支承并且在面向所述发电机(1)的轴向方向上相对所述法兰(4)支承。
3.根据权利要求2所述的皮带张紧装置(2，2')，其特征在于，所述台阶部(19)通过在所述第一张紧臂(9)中固定的密封套筒(17)构成，所述密封套筒沿径向相对所述轴承套筒(14)的内周表面支承所述第一张紧臂(9)。
4.根据权利要求3所述的皮带张紧装置(2，2')，其特征在于，所述密封套筒(17)借助所述第一张紧臂(9)的填缝部(18)和压配合固定。
5.根据上述权利要求中任一项所述的皮带张紧装置(2，2')，其特征在于用于旋转支承所述张紧臂(9，10)的滑动轴承环(15，20，22，36，37，38)，其中，所述滑动轴承环(15，20，22，36，37，38)的至少一者具有周向边缘，所述周向边缘被设计为弹性变形的密封唇(25，26，39)。
6.根据上述权利要求1-4中任一项所述的皮带张紧装置(2，2')，其特征在于，所述弹簧(11)是弓形弹簧，并且所述张紧臂(9，10)限定容纳所述弹簧(11)的弓形的弹簧室(27)，所述弹簧室的周向延伸在所述发电机皮带盘(8)的环绕区域内延伸，并通过所述第一张紧臂(9)的两个端壁(29，30)限定，其中，所述弹簧(11)被张紧在所述端壁的一者(29)和在所述第二张紧臂(10)上形成的凸出部(31)之间，所述凸出部相对所述第二张紧臂(10)的背向所述发电机(1)的端面(23)轴向凸出，并且在所述端壁的另一者(30)前伸入到所述弹簧室(27)中。
7.根据权利要求6所述的皮带张紧装置(2，2')，其特征在于，所述弹簧室(27)和所述张紧轮(6，7)在轴向上重叠。
8.根据权利要求6所述的皮带张紧装置(2，2')，其特征在于，在所述弹簧(11)的圆周上固定一个或多个滑块(32)，所述滑块支撑所述弹簧(11)在径向向外的方向上相对所述弹簧室(27)的弓形的外周表面(33)的反作用力，以及所述弹簧在背向所述发电机(1)的轴向方向上相对所述弹簧室(27)的底部(35)和/或在背向所述发电机(1)的轴向方向上相对所述第二张紧臂(10)的面向所述发电机(1)端面(23)的反作用力。
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