CN111577453B - 发动机附件驱动系统的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机附件驱动系统的设计方法，惰轮第二皮带轮为原有的惰轮皮带轮，原有的曲轴皮带轮、原有的压缩机皮带轮和惰轮第二皮带轮的位置不变；水泵第一皮带轮为原有的水泵皮带轮，将水泵第一皮带轮向外侧移动；将新增的惰轮第一皮带轮布置在惰轮第二皮带轮的外侧；第一皮带轮系的第一皮带、水泵第一皮带轮和惰轮第一皮带轮位于同一平面；第二皮带轮系的第二皮带、BSG电机皮带轮、新增的水泵第二皮带轮、曲轴皮带轮、惰轮第二皮带轮和压缩机皮带轮位于同一平面。本发明对发动机原有轮系布局不需要实施大幅度变更，尤其是不需要改变发动机的曲轴皮带轮的尺寸和位置，成本低、曲轴的受力小，寿命更长。

Description

发动机附件驱动系统的设计方法

技术领域

本发明涉及汽车的技术领域，尤其涉及一种发动机附件驱动系统的设计方法。

背景技术

在石油资源匮乏和减少排放的背景下，混合动力汽车得到了长足的发展。其中，采用轻混合型混合动力汽车，尤其是48V轻混技术，凭借着成本低，降油耗效果突出，日益得到广泛采用，轻混合型混合动力汽车在发动机前端轮系上采用了一台BSG电机(Belt-drivenStarter/Generator)，即皮带传动启动/发电一体化电机。BSG电机代替了传统发动机的发电机和启动机，可以用来启动发动机，也可以用于发电。采用BSG电机往往需要对发动机的附件驱动系统布局做出大幅度的改变，这对发动机结构、性能和成本带来巨大的挑战。因此，如何在小改动发动机结构的同时放置BSG电机成为混合动力汽车的重要技术课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改动更小，尤其是不需要改变发动机的曲轴皮带轮的尺寸和位置的发动机附件驱动系统的设计方法。

本发明的技术方案提供一种发动机水泵，包括水泵第一皮带轮、第一轴承、泵体和叶轮，所述水泵第一皮带轮安装在所述第一轴承的一端，所述第一轴承的另一端与所述叶轮连接，所述泵体套设在所述第一轴承外，还包括水泵第二皮带轮和第二轴承，所述第二轴承套设在所述泵体外，所述水泵第二皮带轮安装在所述第二轴承上，所述水泵第一皮带轮和所述水泵第二皮带轮同轴设置，并且布置在不同平面上。

进一步地，还包括第一法兰，所述水泵第一皮带轮与所述第一法兰连接，通过所述第一轴承驱使所述叶轮转动。

进一步地，还包括第二法兰，所述水泵第二皮带轮与所述第二法兰连接，所述第二法兰嵌套在所述第二轴承上。

进一步地，所述水泵第二皮带轮转动时，所述叶轮不跟随所述水泵第二皮带轮转动。

本发明还提供一种发动机附件驱动系统，包括BSG电机皮带轮、压缩机皮带轮和曲轴皮带轮，还包括上述任一项所述的发动机水泵、惰轮第一皮带轮、惰轮第二皮带轮、第一皮带和第二皮带，所述惰轮第一皮带轮和所述惰轮第二皮带轮同轴设置，并且布置在不同平面上；其中，

通过所述第一皮带将所述水泵第一皮带轮和所述惰轮第一皮带轮连接形成第一皮带轮系；

通过所述第二皮带将所述BSG电机皮带轮、所述水泵第二皮带轮、所述曲轴皮带轮、所述惰轮第二皮带轮和所述压缩机皮带轮连接形成第二皮带轮系。

进一步地，所述第一皮带轮系位于所述第二皮带轮系的外侧。

进一步地，所述曲轴皮带轮的皮带包角为230°，所述压缩机皮带轮的皮带包角为230-240°。

进一步地，所述惰轮第一皮带轮和所述惰轮第二皮带轮位于所述曲轴皮带轮与所述压缩机皮带轮之间，所述发动机水泵位于所述BSG电机皮带轮与所述曲轴皮带轮之间。

进一步地，所述惰轮第一皮带轮和所述惰轮第二皮带轮位于所述BSG电机皮带轮与所述曲轴皮带轮之间，所述发动机水泵位于所述BSG电机皮带轮与所述曲轴皮带轮之间。

进一步地，还包括第一张紧轮和第二张紧轮，所述第一张紧轮和所述第二张紧轮位于所述BSG电机皮带轮的两侧。

本发明还提供一种关于上述任一项所述的发动机附件驱动系统的设计方法，包括以下步骤：

所述惰轮第二皮带轮为原有的惰轮皮带轮，所述曲轴皮带轮、所述压缩机皮带轮和所述惰轮第二皮带轮的位置不变；

所述水泵第一皮带轮为原有的水泵皮带轮，将所述水泵第一皮带轮向外侧移动；

将新增的所述惰轮第一皮带轮布置在所述惰轮第二皮带轮的外侧；

所述第一皮带轮系的所述第一皮带、所述水泵第一皮带轮和所述惰轮第一皮带轮位于同一平面；

所述第二皮带轮系的所述第二皮带、所述BSG电机皮带轮、所述水泵第二皮带轮、所述曲轴皮带轮、所述惰轮第二皮带轮和压缩机皮带轮位于同一平面。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本发明一实施例中，对发动机原有轮系布局不需要实施大幅度变更，尤其是不需要改变发动机的曲轴皮带轮的尺寸和位置，成本低、曲轴的受力小，寿命更长。

本发明的另一实施例中，曲轴皮带轮和压缩机皮带轮的皮带包角较大，降低运行噪音。

附图说明

参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明实施例一中发动机水泵的爆炸图；

图2是本发明实施例一中发动机水泵的轴向剖视图；

图3是本发明实施例二中发动机附件驱动系统的示意图；

图4是本发明实施例二的变形例中发动机附件驱动系统的示意图；

图5是现有的发动机附件驱动系统的原理图；

图6是本发明实施例二中发动机附件驱动系统的原理图。

附图标记对照表：

皮带1′、水泵皮带轮2′、惰轮皮带轮3′、曲轴皮带轮5′、压缩机皮带轮6′、曲轴9′；

第一皮带轮系100：第一皮带11、水泵第一皮带轮12、惰轮第一皮带轮13；

第二皮带轮系200：第二皮带21、水泵第二皮带轮22、惰轮第二皮带轮23、BSG电机皮带轮24、曲轴皮带轮25、压缩机皮带轮26、第一张紧轮27、第二张紧轮28、曲轴29；

第一轴承1、泵体2、叶轮3、第二轴承4、第一法兰5、第二法兰6。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

实施例一：

如图1-2所示，发动机水泵，包括水泵第一皮带轮12、第一轴承1、泵体2和叶轮3，水泵第一皮带轮12安装在第一轴承1的一端，第一轴承1的另一端与叶轮3连接，泵体2套设在第一轴承1外，还包括水泵第二皮带轮22和第二轴承4，第二轴承4套设在泵体2外，水泵第二皮带轮22安装在第二轴承4上，水泵第一皮带轮12和水泵第二皮带轮22同轴设置，并且布置在不同平面上。

具体为，水泵第一皮带轮12转动时，通过第一轴承1带动叶轮3转动。

泵体2套设在第一轴承1外，泵体2与第一轴承1之前间隙配合。

水泵第二皮带轮22带动第二轴承4转动时，第二轴承4绕泵体2的中心轴线转动，泵体2保持不动。

水泵第一皮带轮12与水泵第二皮带轮22各自独立转动，互不影响。

如图2所示，水泵第一皮带轮12与水泵第二皮带轮22沿同一轴线布置，分别位于两个相互平行的平面上。

本实施例中，水泵第一皮带轮12、第一轴承1、泵体2和叶轮3为现有的发动机水泵结构。水泵第二皮带轮22和第二轴承4为新增的结构。由于水泵第二皮带轮22和第二轴承4套设在泵体2外，结构紧凑，占用空间小。

本实施例中，水泵第二皮带轮22的直径大于水泵第一皮带轮12的直径。

可选地，水泵第二皮带轮22的直径还可以等于或小于水泵第一皮带轮12的直径。

进一步地，如图1-2所示，还包括第一法兰5，水泵第一皮带轮12与第一法兰5连接，通过第一轴承1驱使叶轮3转动。第一法兰5套设在第一轴承1外，并且连接水泵第一皮带轮12。

进一步地，如图1-2所示，还包括第二法兰6，水泵第二皮带轮22与第二法兰6连接，第二法兰6嵌套在第二轴承4上。

进一步地，水泵第二皮带轮22转动时，叶轮3不跟随水泵第二皮带轮22转动，叶轮3只会被水泵第一皮带轮12带动。

实施例二：

如图3所示，发动机附件驱动系统，包括BSG电机皮带轮24、压缩机皮带轮26和曲轴皮带轮25，还包括实施例一及其变形例中的发动机水泵、惰轮第一皮带轮13、惰轮第二皮带轮23、第一皮带11和第二皮带21，惰轮第一皮带轮13和惰轮第二皮带轮23同轴设置，并且布置在不同平面上；其中，

通过第一皮带11将水泵第一皮带轮12和惰轮第一皮带轮13连接形成第一皮带轮系100；

通过第二皮带21将BSG电机皮带轮24、水泵第二皮带轮22、曲轴皮带轮25、惰轮第二皮带轮23和压缩机皮带轮26连接形成第二皮带轮系200。

具体为，实施例二中，第一皮带轮系100中，第一皮带11绕制在水泵第一皮带轮12和惰轮第一皮带轮13上，水泵第一皮带轮12和惰轮第一皮带轮13均位于第一皮带11的内侧。

并且，惰轮第一皮带轮13的直径小于惰轮第二皮带轮23的直径。

可选地，惰轮第一皮带轮13的直径还可以等于或大于惰轮第二皮带轮23的直径。

第二皮带轮系200中，第二皮带21依次绕制在水泵第二皮带轮22、曲轴皮带轮25、惰轮第二皮带轮23、压缩机皮带轮26和BSG电机皮带轮24上。

其中，曲轴皮带轮25连接曲轴29并且同轴布置，惰轮第二皮带轮23连接惰轮(图未示)，压缩机皮带轮26连接压缩机(图未示)，BSG电机皮带轮24连接BSG电机(图未示)。

水泵第二皮带轮22位于第二皮带21的内侧，曲轴皮带轮25位于第二皮带21的内侧，惰轮第二皮带轮23位于第二皮带21的外侧，压缩机皮带轮26位于第二皮带21的内侧，BSG电机皮带轮24位于第二皮带21的内侧。

可选地，各皮带轮相对于皮带的位置，不限于实施例二中的布置方式。

本实施例中，水泵第二皮带轮22能够调整第二皮带21的压力角和改变第二皮带21缠绕路径的功能。具体地，通过改变水泵第二皮带轮22的直径，或绕制方式来实现压力角的调整。

本实施例中，如图3所示，曲轴皮带轮25的皮带包角A为230°，压缩机皮带轮26的皮带包角B为230-240°。皮带包角较大，能够降低运行噪音，具有更优的NVH性能。

皮带包角是指皮带与皮带轮接触弧所对的圆心角。包角的大小，反映皮带与带轮轮圆表面间接触弧的长短。

如图3所示，实施例二中，惰轮第一皮带轮13和惰轮第二皮带轮23位于曲轴皮带轮25与压缩机皮带轮26之间，发动机水泵位于BSG电机皮带轮24与曲轴皮带轮25之间。

可选地，如图4所示，实施例二的变形例中，惰轮第一皮带轮13和惰轮第二皮带轮23位于BSG电机皮带轮24与曲轴皮带轮25之间，发动机水泵位于BSG电机皮带轮24与曲轴皮带轮25之间。

本发明不限于图3和图4的两种布置方式，还可以有其他的布置方式。

进一步地，如图3-4所示，还包括第一张紧轮27和第二张紧轮28，第一张紧轮27和第二张紧轮28位于BSG电机皮带轮24的两侧。

具体为，第一张紧轮27位于BSG电机皮带轮24和水泵第二皮带轮22之间，第二张紧轮28位于BSG电机皮带轮24和压缩机皮带轮26之间。第一张紧轮27和第二张紧轮28位于第二皮带21的环带外侧，第一张紧轮27和第二张紧轮28与第二皮带21接触，第一张紧轮27和第二张紧轮28用于从正反两个方向对第二皮带21进行张紧。

本实施例中，如图6所述，第一皮带轮系100位于第二皮带轮系200的外侧。

具体为，第一皮带轮系100相对于第二皮带轮系200朝向发动机的壳体外的Y方向偏移。第一皮带轮系100与第二皮带轮系200位于相互平行的两个平面上。

实施例三：

如图5所示，现有的发动机附件驱动系统包括皮带1′、水泵皮带轮2′、惰轮皮带轮3′、曲轴皮带轮5′、压缩机皮带轮6′和曲轴9′。其中，曲轴9与曲轴皮带轮5同轴连接，皮带1′绕制在水泵皮带轮2′、惰轮皮带轮3′、曲轴皮带轮5′和压缩机皮带轮6′上。

发动机附件驱动系统的设计方法，包括以下步骤：

步骤S1:惰轮第二皮带轮23为原有的惰轮皮带轮3′，曲轴皮带轮25、压缩机皮带轮26和惰轮第二皮带轮23的位置不变；

其中，曲轴皮带轮25为原有的曲轴皮带轮5′，压缩机皮带轮26为原有的压缩机皮带轮6′。

步骤S2:水泵第一皮带轮12为原有的水泵皮带轮2′，将水泵第一皮带轮12向外侧(图6的右侧)移动；

步骤S3:将新增的惰轮第一皮带轮13布置在惰轮第二皮带轮23的外侧(图6的右侧)；

步骤S4:第一皮带轮系100的第一皮带11、水泵第一皮带轮12和惰轮第一皮带轮13位于同一平面；

步骤S5:第二皮带轮系200的第二皮带21、BSG电机皮带轮24、水泵第二皮带轮22、曲轴皮带轮25、惰轮第二皮带轮23和压缩机皮带轮26位于同一平面。

实施例三中，将第二皮带轮系200中的曲轴皮带轮25、压缩机皮带轮26和惰轮第二皮带轮23均为现有轮系的部件，位置和结构均不需要改动。

其中，曲轴29的位置是不能改动的，当曲轴皮带轮25的位置Y向位移后，将会增厚曲轴皮带轮25，由此导致曲轴29承受的弯矩更大，容易导致曲轴轴瓦磨损失效。

水泵第一皮带轮12也为现有轮系的零件，但是水泵第一皮带轮12向Y向外侧移动，与新增的第一皮带11和惰轮第一皮带轮13组成第一皮带轮系100。

而新增的水泵第二皮带轮22位于第二皮带轮系200中。

本实施例中，整个发动机附件驱动系统的改动较小，尤其是对于原有轮系的位置和结构，基本不会改动，有利于降低成本。并且，曲轴皮带轮25的位置不变，保证了曲轴29的结构强度，延长使用寿命。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，所述发动机附件驱动系统包括BSG电机皮带轮、压缩机皮带轮和曲轴皮带轮，还包括发动机水泵、惰轮第一皮带轮、惰轮第二皮带轮、第一皮带和第二皮带，所述惰轮第一皮带轮和所述惰轮第二皮带轮同轴设置，并且布置在不同平面上；

所述发动机水泵，包括水泵第一皮带轮和水泵第二皮带轮，所述水泵第一皮带轮和所述水泵第二皮带轮同轴设置，并且布置在不同平面上；其中，

通过所述第一皮带将所述水泵第一皮带轮和所述惰轮第一皮带轮连接形成第一皮带轮系；

通过所述第二皮带将所述BSG电机皮带轮、所述水泵第二皮带轮、所述曲轴皮带轮、所述惰轮第二皮带轮和所述压缩机皮带轮连接形成第二皮带轮系；

包括以下步骤：

所述惰轮第二皮带轮为原有的惰轮皮带轮，原有的所述曲轴皮带轮、原有的所述压缩机皮带轮和所述惰轮第二皮带轮的位置不变；

所述水泵第一皮带轮为原有的水泵皮带轮，将所述水泵第一皮带轮向外侧移动；

将新增的所述惰轮第一皮带轮布置在所述惰轮第二皮带轮的外侧；

所述第一皮带轮系的所述第一皮带、所述水泵第一皮带轮和所述惰轮第一皮带轮位于同一平面；

所述第二皮带轮系的所述第二皮带、所述BSG电机皮带轮、新增的所述水泵第二皮带轮、所述曲轴皮带轮、所述惰轮第二皮带轮和压缩机皮带轮位于同一平面。

2.根据权利要求1所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，所述发动机水泵还包括第一轴承、泵体和叶轮，所述水泵第一皮带轮安装在所述第一轴承的一端，所述第一轴承的另一端与所述叶轮连接，所述泵体套设在所述第一轴承外；

还包括第二轴承，所述第二轴承套设在所述泵体外，所述水泵第二皮带轮安装在所述第二轴承上。

3.根据权利要求2所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，还包括第一法兰，所述水泵第一皮带轮与所述第一法兰连接，通过所述第一轴承驱使所述叶轮转动。

4.根据权利要求2所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，还包括第二法兰，所述水泵第二皮带轮与所述第二法兰连接，所述第二法兰嵌套在所述第二轴承上。

5.根据权利要求2所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，所述水泵第二皮带轮转动时，所述叶轮不跟随所述水泵第二皮带轮转动。

6.根据权利要求1所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，所述第一皮带轮系位于所述第二皮带轮系的外侧。

7.根据权利要求1所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，所述曲轴皮带轮的皮带包角为230°，所述压缩机皮带轮的皮带包角为230-240°。

8.根据权利要求1所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，所述惰轮第一皮带轮和所述惰轮第二皮带轮位于所述曲轴皮带轮与所述压缩机皮带轮之间，所述发动机水泵位于所述BSG电机皮带轮与所述曲轴皮带轮之间。

9.根据权利要求1所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，所述惰轮第一皮带轮和所述惰轮第二皮带轮位于所述BSG电机皮带轮与所述曲轴皮带轮之间，所述发动机水泵位于所述BSG电机皮带轮与所述曲轴皮带轮之间。

10.根据权利要求1所述的发动机附件驱动系统的设计方法，其特征在于，还包括第一张紧轮和第二张紧轮，所述第一张紧轮和所述第二张紧轮位于所述BSG电机皮带轮的两侧。

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