CN110259899A - 一种发动机皮带张紧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机皮带张紧器，包括顶板、蝶形组合弹簧、撬棍、电机法兰；撬棍通过大铰接螺钉与发动机机体铰接；蝶形组合弹簧套接安装在撬棍上，蝶形组合弹簧顶端设有顶板，顶板侧壁设置电机法兰，顶板及电机法兰共同通过小铰接螺钉与电机铰接。所述撬棍一端安装螺盖，螺盖与撬棍之间设有弹垫。本发明采用蝶形组合弹簧结构，根据蝶形组合弹簧的变刚度特点，利用其中间接近水平的刚度段，实现皮带张紧力的恒定与防止松脱的统一，具有结构简单，控制方便，可靠性好，成本低等优点。

Description

一种发动机皮带张紧器

技术领域

本发明属于内燃机附件皮带传动系统技术领域，具体涉及一种发动机皮带张紧器。

背景技术

皮带张紧器被广泛应用于内燃机的附件皮带传动系统中，皮带作为发动机曲轴、水泵、发电机、空压机等各零件间的传动纽带，在传动过程中要保证一定的系统张紧力，皮带长时间的传动会产生伸长变形，需要张紧装置满足传动过程中的张紧力，避免皮带打滑。

在相对技术含量较高的大马力发动机上，一般采用机械式自动皮带张紧器，机械自动皮带张紧器在初始安装时只需将张紧器调节到张紧位置，通过机械式自动皮带张紧器可以自动调整系统张力，有利于增加皮带的可靠耐久性，从而延长皮带的使用寿命，但现有机械自动皮带张紧器不但重量大，占用空间大，而且价格也比较昂贵，不仅给用户带来一定的不便，也加大了经济上的成本。

但是在成本较低的小马力发动机，传统的装配皮带的方法是使用撬棍撬住发电机支架，使发电机绕支架往外转动从而使皮带张紧，这种方法虽然成本较低，安装也比较方便，但是存在明显的不足，一是初始的装配力有控制，但难以保证装配的一致性，装配质量不能稳定受控，二是在发动机运行过程中，不能保证皮带的张紧力的恒定，打滑的风险很大，三是维护非常不方便，需要人工判断，很不可靠，因此市场迫切需要设计一种既能满足皮带张紧的性能需求、又价格便宜、便于维护的产品。

目前现有的发动机皮带张紧器专利技术分析趋势可以看出，大都利用弹性元件的预紧力，通过一整套复杂的机械结构，保证张紧力的恒定可控，无论在工艺上与成本上都花费较大，而且安装空间大，对在发动机上的布置带来困难。

发明内容

为了解决现有技术普遍结构复杂，体积占用空间大，安装较为困难，而且开发成本大的问题，本发明提供一种发动机皮带张紧器，采用蝶形组合弹簧结构，根据蝶形组合弹簧的变刚度特点，利用其中间接近水平的刚度段，实现皮带张紧力的恒定与防止松脱的统一。本发明的机构具有结构简单，控制方便，可靠性好，成本低等优点。

本发明提供了

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种发动机皮带张紧器，包括顶板、蝶形组合弹簧、撬棍、电机法兰；撬棍通过大铰接螺钉与发动机机体铰接；蝶形组合弹簧套接安装在撬棍上，蝶形组合弹簧顶端设有顶板，顶板侧壁设置电机法兰，顶板及电机法兰共同通过小铰接螺钉与电机铰接。所述撬棍一端安装螺盖，螺盖与撬棍之间设有弹垫。

本发明具有以下有益效果：

1、利用蝶形组合弹簧变刚度原理，实现皮带张紧力的恒定；

2、采用撬棍支撑结构，零部件加工配套、成熟、简单，且安装方便；

3、机构结构简单，零部件数量少，成本低；

4、可用于汽油机、柴油机、气体燃料发动机、双燃料发动机等。

附图说明

图1为皮带轮系总图；

图2为图1中I处蝶形组合弹簧的放大视图；

图3为图1中A-A处剖视图；

图4为皮带张紧器结构图；

图5为图4中A-A处放大视图；

图6为蝶形组合弹簧刚度曲线；

图7蝶形组合弹簧安装变形状态；

图8为皮带张紧器受力分析示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细介绍本发明的技术方案：

从大的结构系统看，由皮带轮系0、皮带张紧器1及发电机2等构成，其中螺钉铰接结构O₁及螺钉铰接结构O₂与发动机机体连接，发动机皮带张紧器1与螺钉铰接结构O₃连接，发动机皮带张紧器1尾端通过螺钉铰接结构O₂与发动机机体连接。

一种发动机皮带张紧器，如图1至图5所示，由螺盖11、弹垫12、小铰接螺钉13、顶板14、蝶形组合弹簧15、撬棍16、大铰接螺钉17、电机法兰21组成。撬棍16一端安装螺盖11，螺盖11与撬棍16之间设有弹垫12；撬棍16另一端通过大铰接螺钉17与发动机机体铰接；蝶形组合弹簧15套接安装在撬棍16上，蝶形组合弹簧15顶端设有顶板14，顶板14侧壁设置电机法兰21，顶板14及电机法兰21共同通过小铰接螺钉13与电机2铰接。

本发明根据蝶形组合弹簧15的变刚度原理，如图6、图7所示，利用其中间接近水平的刚度段，实现皮带张紧力的恒定与防止松脱的统一；从蝶形组合弹簧刚度曲线可见，当蝶形的轴向高度与蝶片厚度的比值满足一定的条件，会出现刚度的中间一段呈水平状，即当蝶形组合弹簧在这段的压缩量发生变化时，其预紧力不发生变化。

具体工程原理如下：如图6、图7所示，把蝶形组合弹簧安装到高度L₂位置，其中，L₁位置对应蝶形组合弹簧压缩了δ₁，L₂位置蝶形组合弹簧压缩了δ₂，δ₁对应的压缩预紧力为F₁，δ₂对应的压缩预紧力为F₂，F₁与F₂的大小相当，这些参数的关系如下式所示：

具体实施与皮带张紧器系统受力分析如下，如图8所示：

螺钉铰接结构O₁与螺钉铰接结构O₂是与发动机机体相连的铰接结构，螺钉铰接结构O₃也是铰接结构，所以，顶板14的端面与撬棍16的轴线方向始终处于垂直状态，即顶板14的端面与蝶形组合弹簧15的一端始终处于贴合状态。

从机构的受力分析可以看出，以螺钉铰接结构O₁为铰接点，皮带的张力F₁₁与F₁₂的合力汇于电机的中心O，形成一个力F₁，其相对于铰接点O₁，其分力F₁′垂直于以为圆O₁心，以r₁为半径(过电机的中心O)的圆，即F₁′垂直这个圆的切线，因此产生一个方向顺时针的力矩M₁；同理，蝶形组合弹簧的安装预紧力F_δ的分力F′_δ产生一个逆时钟力矩M_δ，这两个力矩大小相等方向相反，组成一队平衡力矩，这些参数的关系如下式所示：

可以看出，当皮带在长时间的运行以后，必然长度必然变长，导致电机以为圆O₁心产生逆时针的位移，蝶形组合弹簧变刚度中间的水平段正好解决了上述问题，在水平中间段，其位移随着皮带的松弛变长而变长，但是预紧力保持不变，从而达到皮带张紧轮的效果。

本发明拟应用于一汽解放发动机事业部中小功率发动机上，可以满足其成本低又技术可靠的设计思路，同时利于用户平时的维护保养。

Claims (2)

1.一种发动机皮带张紧器，其特征在于，包括顶板、蝶形组合弹簧、撬棍、电机法兰；撬棍通过大铰接螺钉与发动机机体铰接；蝶形组合弹簧套接安装在撬棍上，蝶形组合弹簧顶端设有顶板，顶板侧壁设置电机法兰，顶板及电机法兰共同通过小铰接螺钉与电机铰接。

2.如权利要求1所述的一种发动机皮带张紧器，其特征在于，所述撬棍一端安装螺盖，螺盖与撬棍之间设有弹垫。