CN111212992B - 张紧器和方法 - Google Patents

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Abstract

一种张紧器，包括限定孔的底座，所述孔具有中心C，所述孔具有足以接收从动皮带轮的直径；旋转臂，所述旋转臂通过连接至所述底座的保持部件与所述底座接合，所述旋转臂可围绕所述中心C旋转；枢转臂，所述枢转臂在枢轴上安装至所述旋转臂，所述枢轴偏离所述中心C；轴径连接至所述旋转臂的第一皮带轮；轴径连接至所述枢转臂的第二皮带轮；扭力弹簧，所述扭力弹簧接合于所述旋转臂与所述枢转臂之间，用于朝向所述第一皮带轮偏置所述第二皮带轮；阻尼部件，所述阻尼部件摩擦地接合于所述底座与所述旋转臂之间；以及所述旋转臂限定用于接收第一皮带轮紧固件的部分，由此第一皮带轮位置为可调节的。

Description

张紧器和方法
技术领域
本发明涉及一种张紧器，更特别地，涉及一种具有旋转臂的张紧器，所述旋转臂限定用于接收第一皮带轮紧固件的部分，由此第一皮带轮位置为可调节的。
背景技术
多肋皮带通常被用于机动车辆上，以在发动机曲轴与附件构件之间传递动力。在常规的驱动器上，发动机曲轴皮带轮经由一根皮带或多根皮带驱动附件。在经由皮带驱动多个附件时，通常使用张紧器。即使当张紧器臂被正确地放置时，皮带安装张力也可能相对于皮带的长度公差稍微地变化。
电动发电机单元(MGU)被用来实施BSG(皮带起动机-发电机)的发动机起停，扭矩辅助以提高发动机加速度和余热利用，以除了交流发电机进行的正常的发电之外生成电力。通过使用BSG技术，可以节省大量的燃料并且减少排气。
为了在两种不同的驱动模式(即，MGU驱动以及在发动机驱动的情况下的MGU发电)中控制张力，开发了一种轨道式张紧器。张紧器通常具有通过一个弹簧连接的旋转臂和枢转臂。张紧器安装至MGU。这种形式的张紧器可以在两种模式(马达模式和发电模式)中控制皮带运行张力。然而，与常规的单臂张紧器不同，以最优的方式定位轨道式张紧器臂以减小张力变化是不切实际的。由于皮带长度公差以及皮带轮位置和尺寸所引起的安装张力变化可能显著地高于单臂张紧器的张力变化。皮带张力为确定皮带驱动装置的摩擦损失或功率损失的重要因素，并且因此期望在不牺牲系统功能性能的情况下降低皮带张力。
现有技术的代表为US 9,709,137，其公开一种张紧器，所述张紧器用于张紧与动力装置的轴上的旋转驱动部件接合的环形驱动部件。张紧器包含可安装至所述动力装置的底座；环，所述环由所述底座以与所述动力装置的轴的包围关系可旋转地支撑并且所述环可围绕环轴线旋转；张紧器臂，所述张紧器臂枢转地安装至所述环，用于围绕臂枢转轴线进行枢转运动；以及第一和第二张紧器皮带轮。所述第一张紧器皮带轮旋转地安装至所述张紧器臂。所述张紧器臂被朝向所述环形驱动部件的在所述旋转驱动部件的一侧上的第一跨度偏置。所述第二张紧器皮带轮被至少间接地旋转地安装至所述环，并且被朝向所述环形驱动部件的在所述旋转驱动部件的另一侧上的第二跨度偏置。所述环可响应于所述第一和第二张紧器皮带轮中的由于与所述环形驱动部件的第一和第二跨度接合而产生的轮毂负载而旋转。
需要一种张紧器，所述张紧器具有旋转臂，所述旋转臂限定用于接收第一皮带轮紧固件的狭槽，其中第一皮带轮位置为可调节的。本发明满足该需求。
发明内容
本发明的主要方面是提供一种张紧器，所述张紧器具有旋转臂，所述旋转臂限定用于接收第一皮带轮紧固件的狭槽，由此第一皮带轮位置为可调节的。
将通过本发明的以下描述以及附图指出本发明的其它方面或使本发明的其它方面显而易见。
本发明包括一种张紧器，所述张紧器包括：限定孔的底座，所述孔具有中心C，所述孔具有足以接收从动皮带轮的直径；旋转臂，所述旋转臂通过连接至所述底座的保持部件与所述底座接合，所述旋转臂可围绕所述中心C旋转；枢转臂，所述枢转臂在枢轴上安装至所述旋转臂，所述枢轴偏离所述中心C；轴径连接至所述旋转臂的第一皮带轮；轴径连接至所述枢转臂的第二皮带轮；扭力弹簧，所述扭力弹簧接合于所述旋转臂与所述枢转臂之间，用于朝向所述第一皮带轮偏置所述第二皮带轮；阻尼部件，所述阻尼部件摩擦地接合于所述底座与所述旋转臂之间；以及所述旋转臂限定用于接收第一皮带轮紧固件的部分，由此第一皮带轮位置为可调节的。
附图说明
被并入说明书中并且构成说明书的一部分的附图示例说明本发明的优选实施例，并且与说明书一同用来解释说明本发明的原理。
图1A为现有技术。
图1B为现有技术。
图2为现有技术。
图3A为旋转臂的细节。
图3B为张紧器的立体图。
图4为安装工具的侧视图。
图5为张紧器上的安装工具的立体图。
图6为与张紧器接合的安装工具的剖视图。
图7为安装工具的分解图。
图8为安装工具的分解图。
图9为皮带驱动系统的示意图。
图10为替代实施例的剖视图。
图11为图10中的替代实施例的分解图。
具体实施方式
图1为现有技术。轨道式张紧器包括底座1。旋转臂2可旋转地安装至底座1。皮带轮6轴颈连接至旋转臂2。枢转臂3在枢轴4处安装至旋转臂2。皮带轮7轴径连接至枢转臂3的端部。旋转臂2围绕中心C旋转。底座1和旋转臂2均限定孔8。中心C设置于孔8中并且与MGU皮带轮旋转轴线R同轴地对准，参见图1B。扭力弹簧5向旋转臂2和枢转臂3施加偏置力，这继而向皮带施加负载，参见图9。枢轴4在径向上偏离中心C。
图2为现有技术。底座1通过紧固件或其它已知方式固定至电动发电机单元(MGU)。MGU被用于车辆发动机起动停止应用中。在该示例中，枢轴4与臂皮带轮6之间的角度α为130°。
图3A为旋转臂的细节。角度α为可调节的，以补偿皮带和驱动装置的长度变化，参见图9。皮带轮6通过紧固件61安装至旋转臂部分21。紧固件61接合狭槽22。垫片62将紧固件61定位于狭槽22中。旋转臂部分21从旋转臂中心C径向地延伸。部分21的径向长度可以为短的，这将皮带轮6置于旋转臂的最小半径上，或者它可以具有系统可能需要的任何合适的径向长度。
紧固件61可在狭槽22内运动，从而容许调节皮带轮6在部分21上的相对位置。紧固件61以及因此皮带轮6的运动容许在几度的较宽的范围内调节角度α，以补偿皮带/驱动装置长度公差。紧固件61通过锁定螺母62固定于适当位置中，参见图3B。
图3B为张紧器的立体图。定位销51和定位销52被分别用来临时地固定底座、旋转臂以及枢转臂的相对位置。定位销51接合于底座1与旋转臂2之间，从而锁定它们之间的相对位置。定位销52接合于旋转臂2与枢转臂3之间，从而锁定它们之间的相对位置。
在制造期间，将定位销51、52安装于张紧器上。一旦张紧器被安装至MGU并且皮带被布设于系统中，就将定位销51、52移除，以使张紧器能够随皮带运动至它的运行位置。图9为皮带驱动系统的示意图。
本发明容许调节皮带轮6的位置以适应皮带和驱动装置长度的差异。这减少或消除由于皮带和驱动装置长度公差而可能引起的皮带张力变化。本文中所描述的安装工具提供一种可以快速地且准确地完成调节的装置。
表A提供具有和不具有皮带轮6的位置调节的优点的张力控制的示例。与不具有调节的系统相比，本发明将运行张力变化减小至小于20％。可调节性减少了功率损耗，这通过降低的皮带张力而更好地节约了燃料，特别是在被用于MGU应用时。在表A中，“Belt/DriveLength”是指围绕平均总系统皮带长度的差值长度。“CA Pos Change”是指在调节期间皮带轮6在狭槽22中的相对运动。“PA Angle”是指角度α。“Spring TQ”是指弹簧5的弹簧扭矩。“Tension”是指皮带张力。“Wi Adj”是指具有调节。“No Adj”是指不具有调节。在该示例中，通过可调节的张紧器显著地降低弹簧扭矩和皮带张力变化，从而容许较低的皮带设计张力。
表A
图4为安装工具的侧视图。安装工具100包括枢转地连接至调节器臂120的第一杠杆臂110。扭力弹簧130设置于臂110与臂120之间。弹簧130的第一端131接合销111。弹簧130的第二端132接合销121。
导向轴140接合孔8，以便使安装工具稳定和居中。臂110和臂120与导向轴140同轴地枢转。在安装期间，部分150支承于皮带轮6上。
图5为张紧器和安装工具的立体图。索引标记112被刻在臂110上。轴122上的指示器124与索引标记112配合以在指示器124和索引标记112对准时指示适当的安装弹簧负载。
安装工具的使用包括：
1)安装根据系统布局布设的皮带B，例如，参见图9。
2)安装张紧器定位销51、52。皮带轮6被定位成使得角度α最大。通过锁定螺母62稍微地拧紧紧固件61。
3)将张紧器安装于MGU上。将皮带定位成与两个张紧器皮带轮6、7进行背面接合。拧紧安装螺栓以将张紧器固定至MGU。
4)通过将导向轴140插入至张紧器的孔8中来定位安装工具。部分150接合皮带轮6，其中弹簧130在它的初始负载下。
5)使臂110旋转，以使指示器124与索引标记112对准，以将预定力从负载的弹簧130施加至皮带轮6，并且因此施加于皮带B上。
6)拧紧锁定螺母62。移除安装工具并且移除定位销51、52。现在，皮带被以设计的标称张力或几乎以设计的标称张力张紧。现在，将角度α调节至它的对应于设计皮带驱动装置长度的适当的运行位置。
一种用于安装张紧器的方法包括：在底座与旋转臂之间安装第一定位销并且在旋转臂与枢转臂之间安装第二定位销，这些定位销全部在张紧器上；使第一张紧器皮带轮与枢转臂枢轴之间的角度α最大化；在皮带驱动系统中安装皮带；使所述皮带与所述第一张紧器皮带轮和第二张紧器皮带轮接合；将张紧器安装于从动装置上；通过将导向轴插入至张紧器中的孔中来定位安装工具；使安装工具部分与所述第一张紧器皮带轮接合；使第一安装工具臂旋转，以使第一安装工具臂上的指示器与第二安装工具臂上的索引标记对准，从而将预定力从扭力弹簧施加至所述第一张紧器皮带轮，并且因此将负载施加至皮带；以及将所述第一张紧器皮带轮固定于所述旋转臂上的适当位置中。
图6为与张紧器接合的安装工具的剖视图。张紧器包括底座1和旋转臂2。底座1包括接收部分20。阻尼部件21和阻尼部件22设置于接收部分20内。阻尼部件21、22分别为环形形式并且从孔8径向向外设置。阻尼部件21、22摩擦地接合旋转臂2以抑制旋转臂2的振动。
旋转臂2包括环形部分27。阻尼部件21、22摩擦地接合所述环形部分。保持部件24附接至柱形部件23。部件23例如通过压配合固定地连接至底座1的孔8中。旋转臂2通过部件23和部件24保持至底座1。
当使用安装工具时，将导向轴140插入至底座1的孔8中。部分150接合皮带轮6。
图7为安装工具的分解图。轴113同轴地接合轴122。部分150可以围绕轴123枢转。轴123从臂120延伸。轴123、轴122、轴113彼此平行。轴113和122沿着轴线A-A同轴。
图8为安装工具的分解图。轴122同轴地接合于轴113内。轴122具有的外径小于轴113的内径。止动件114接合止动件125，以防止臂110过度旋转。
一种安装工具包括：第一臂；枢转地连接至所述第一臂的第二臂；扭力弹簧，所述扭力弹簧接合于所述第一臂与所述第二臂之间，以向所述第一臂和第二臂施加偏置力；从所述第二臂延伸的用于接合张紧器皮带轮的部分；用于接合张紧器孔的导向轴；所述第一臂和所述第二臂与所述导向轴同轴；以及所述第二臂上的指示器，所述指示器被设置成与所述第一臂上的索引标记配合以指示张紧器安装状态。
图9为皮带驱动系统的示意图。皮带B在包含空调压缩机(A_C)和电动发电机单元(MGU)的各种附件系统构件之间布设。所述系统由发动机曲轴(CRK)驱动。
皮带轮6和皮带轮7各自接合皮带B的背面。在第一驱动模式中，曲轴驱动所述构件。MGU作为发电机运行，从而为车辆系统提供电动力。在第一驱动模式中，皮带跨度B1为“紧边”并且皮带跨度B2为“松边”。
在起动停止模式中，当满足某些运行条件时，例如，当在施加制动的情况下在停车灯处停止时，发动机停止。在该模式中，发动机保持停止直至接收到驾驶员输入信号，例如在踩下加速踏板时。驾驶员输入信号使MGU作为起动机运行，从而经由通过皮带传送至曲柄轴的动力起动发动机。
枢转臂3和旋转臂2均在系统运行期间枢转。当MGU处于起动停止模式中时，特别地处于起动模式中时，皮带轮7处于位置7a中。当MGU作为发电机运行时，皮带轮7处于位置7b中。枢转臂3的运动与旋转臂2的旋转运动结合。旋转臂2和枢转臂3的组合运动控制MGU的每一侧上的每一皮带跨度B1、B2的行为，从而减少皮带磨损同时提高系统的效率。在起动停止模式中，皮带跨度B1为“松边”并且皮带跨度B2为“紧边”。
图10为替代实施例的剖视图。偏心部件62通过紧固件61固定至旋转臂2。皮带轮6的旋转中心(C2)从偏心部件62的旋转中心(C1)偏离尺寸64。通过松散地安装皮带利用如本文中所描述的张紧器来完成对皮带轮6的位置的调节。松开紧固件61，以使得通过使用与接收部分63接合的工具而使偏心部件62以及因此皮带轮6旋转以与皮带接触。一旦偏心部件62处于它的最终位置中，就将紧固件61固定至旋转臂2。可以使用普通的棘轮扳手作为所述工具来接合部分63。紧固件61为带螺纹的。
图11为图10中的替代实施例的分解图。皮带轮6通过已知形式的轴承6a(例如球轴承，套筒轴承，衬套轴承或滚子轴承)轴颈连接至偏心部件62。偏心部件62包括可与工具T接合以调节偏心部件位置的接收部分63。
指示器28从旋转臂2延伸以与枢转臂3配合。指示器28被用来指示枢转臂3的相对于旋转臂2的预定位置或相对位置。在安装期间，可以使用枢转臂3的预定位置来关联预定的皮带负载。指示器28还可以为枢转臂3提供参考点，作为偏心部件62的位置调节的一部分。
尽管已经在本文中描述了本发明的形式，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本文中所描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对部件和方法的构造和关系进行改变。

Claims (10)

1.一种张紧器，包括：
限定孔的底座，所述孔具有中心(C)，所述孔具有足以接收从动皮带轮的直径；
旋转臂，所述旋转臂通过连接至所述底座的保持部件与所述底座接合，所述旋转臂能围绕所述中心(C)旋转；
枢转臂，所述枢转臂在枢轴上安装至所述旋转臂，所述枢轴偏离所述中心(C)；
第一皮带轮，所述第一皮带轮轴颈连接至所述旋转臂；
第二皮带轮，所述第二皮带轮轴颈连接至所述枢转臂；
第一扭力弹簧，所述第一扭力弹簧接合于所述旋转臂与所述枢转臂之间，用于朝向所述第一皮带轮偏置所述第二皮带轮；
阻尼部件，所述阻尼部件摩擦地接合于所述底座与所述旋转臂之间；以及
所述旋转臂限定用于接收第一皮带轮紧固件的部分，所述第一皮带轮通过所述第一皮带轮紧固件安装至所述旋转臂的所述部分，通过松开所述第一皮带轮紧固件，能够调节所述第一皮带轮与所述枢转臂的枢轴之间的、相对于所述中心(C)的角度(α)。
2.根据权利要求1所述的张紧器，其特征在于，所述阻尼部件包括第一环形部件和第二环形部件。
3.根据权利要求1所述的张紧器，进一步包括：
第一定位销，所述第一定位销用于固定所述底座和所述旋转臂的相对位置；以及
第二定位销，所述第二定位销用于固定所述旋转臂和所述枢转臂的相对位置。
4.根据权利要求1所述的张紧器，其特征在于，所述部分包括狭槽。
5.根据权利要求1所述的张紧器，进一步包括：
偏心部件，所述偏心部件可调节地紧固至所述旋转臂，所述第一皮带轮轴颈连接至所述偏心部件；以及
所述偏心部件的旋转中心偏离所述第一皮带轮的旋转中心。
6.根据权利要求5所述的张紧器，其特征在于，所述偏心部件包括能与工具接合以调节偏心部件位置的接收部分。
7.根据权利要求1所述的张紧器，其特征在于，所述旋转臂进一步包括指示器，所述指示器与所述枢转臂配合地布置以指示枢转臂位置。
8.根据权利要求1所述的张紧器，其特征在于：
所述从动皮带轮具有旋转轴线(R)；以及
所述旋转轴线(R)与所述中心(C)对准。
9.一种用于安装根据权利要求1所述的张紧器的安装工具，所述安装工具包括：
第一臂；
第二臂，所述第二臂枢转地连接至所述第一臂；
第二扭力弹簧，所述第二扭力弹簧接合于所述第一臂与所述第二臂之间，以向所述第一臂和所述第二臂施加偏置力；
从所述第二臂延伸的用于接合张紧器的第一皮带轮的接合部分；
用于接合张紧器的底座的所述孔的导向轴；
所述第一臂和所述第二臂围绕所述导向轴枢转；以及
所述第二臂上的指示器，所述指示器被设置成与所述第一臂上的索引标记配合以指示张紧器安装状态。
10.一种用于安装根据权利要求1所述的张紧器的方法，该方法包括：
在底座与旋转臂之间安装第一定位销以及在旋转臂与枢转臂之间安装第二定位销，所述第一定位销和第二定位销全部在所述张紧器上；
使张紧器的第一皮带轮与枢转臂的枢轴之间的、相对于所述旋转臂的中心(C)的角度(α)最大化；
在皮带驱动系统中安装皮带；
使所述皮带与所述张紧器的第一皮带轮和张紧器的第二皮带轮接合；
通过将导向轴插入至所述张紧器的底座中的所述孔中来定位根据权利要求9所述的安装工具；
使安装工具的所述接合部分与所述张紧器的第一皮带轮接合；
移除所述第一定位销和所述第二定位销；
使安装工具的第一臂旋转，以使所述安装工具的第二臂上的指示器与安装工具的第一臂上的索引标记对准，从而将预定力从安装工具的第二扭力弹簧施加至所述张紧器的第一皮带轮，并且从而将负载施加至所述皮带；以及
通过固定紧固件而将所述张紧器的第一皮带轮固定于所述旋转臂上的适当位置中。
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