CN111636964B - 一种发动机和发动机前端轮系结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机和发动机前端轮系结构，该发动机前端轮系结构包括曲轴皮带轮、水泵皮带轮和发电机皮带轮，还包括设于曲轴皮带轮、水泵皮带轮和发电机皮带轮的中间的风扇带轮；风扇带轮安装有冷却风扇；内带面用以张紧于曲轴皮带轮、水泵皮带轮和发电机皮带轮外周的双面多楔带；双面多楔带的外带面张紧于风扇带轮。该发动机前端轮系结构令风扇带轮安装于曲轴皮带轮、水泵皮带轮和发电机皮带轮三者之间，充分有效利用发动机内部的空间；上述多个结构的相互位置关系结合双面多楔带的双面齿啮合，实现上述多个结构的同步驱动，便于发动机的整车布置，便于通过调节风扇带轮的直径和尺寸来调节冷却风扇的速比和冷却效果。

Description

一种发动机和发动机前端轮系结构
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种发动机前端轮系结构。本发明还涉及一种发动机，包括上述发动机前端轮系结构。
背景技术
目前随着重型柴油车国六排放标准实施，要求匹配的柴油发动机达到国六排放标准，国六柴油发动机热负荷高，为提高整车冷却系统的散热需求，冷却风扇的安装布置尤为重要。
在发动机前端轮系布局中，冷却风扇通常安装在曲轴上，速比为1:1。冷却风扇受限整车空间的布局，冷却风扇直径固定。在发动机热负荷增加的情况下，为了提高冷却风扇的冷却能力，只能更改现有发动机轮系布置来提高冷却风扇的速比。
现有技术中，发动机通常将前端轮系布置成多层，冷却风扇布置于最外层，从而通过一个单独的皮带轮来驱动冷却风扇。这一结构可提高冷却风扇的速比，增加冷却风扇的冷却性能，但同时导致发动机的整体长度增加，不利于发动机在整车上的布置安装。一旦皮带发生损坏，需要将冷却风扇与连接轴拆开才可以更换皮带，对于整车有限的空间来说，售后维修费时费力。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机前端轮系结构，可以改善冷却风扇在发动机前端轮系中的布局，以提高冷却风扇的制冷效果。本发明的另一目的是提供一种包括上述发动机前端轮系结构的发动机。
为实现上述目的，本发明提供一种发动机前端轮系结构，包括曲轴皮带轮、水泵皮带轮和发电机皮带轮，还包括：
设于所述曲轴皮带轮、所述水泵皮带轮和所述发电机皮带轮的中间的风扇带轮；所述风扇带轮安装有冷却风扇；
内带面用以张紧于所述曲轴皮带轮、所述水泵皮带轮和所述发电机皮带轮外周的双面多楔带；所述双面多楔带的外带面张紧于所述风扇带轮。
优选地，还包括用以固定连接发动机缸体的风扇支架；所述风扇带轮可拆卸地转动连接于所述风扇支架；
所述双面多楔带的一侧设有张紧轮。
优选地，所述张紧轮与所述双面多楔带的外带面齿啮合。
优选地，所述风扇带轮与位于所述曲轴皮带轮和所述发电机皮带轮之间的所述双面多楔带齿啮合。
优选地，所述张紧轮与位于所述曲轴皮带轮和所述水泵皮带轮之间的所述双面多楔带齿啮合。
优选地，所述水泵皮带轮和所述发电机皮带轮之间安装有惰轮；所述惰轮与所述双面多楔带的内带面齿啮合。
优选地，所述冷却风扇和风扇带轮通过连接法兰装配于所述风扇支架。
优选地，所述风扇带轮和所述冷却风扇同轴；所述风扇带轮安装于所述曲轴皮带轮、所述水泵皮带轮和所述发电机皮带轮三者所围成的平面几何的内心。
本发明还提供一种发动机，包括如上所述的发动机前端轮系结构。
相对于上述背景技术，本发明所提供的发动机前端轮系结构包括曲轴皮带轮、水泵皮带轮、发电机皮带轮、风扇带轮和双面多楔带。其中，风扇带轮固定安装有冷却风扇。
风扇带轮设置于曲轴皮带轮、水泵皮带轮、发电机皮带轮的中间，与曲轴皮带轮、水泵皮带轮、发电机皮带轮在安装位置和运动范围上互不干涉。双面多楔带套设于曲轴皮带轮、水泵皮带轮、发电机皮带轮三者的外周，也就是说，双面多楔带的内带面分别与前述三者张紧并啮合，实现前述三者的同步转动。双面多楔带的外带面张紧并啮合于风扇带轮，从而带动风扇带轮及冷却风扇同步转动。
本发明将风扇带轮设置于曲轴皮带轮、水泵皮带轮、发电机皮带轮的中间，而非安装于曲轴。风扇带轮的这一安装位置可充分、合理利用发动机内部的空间，满足冷却风扇的定位安装，有效控制发动机的整体尺寸。该发动机前端轮系结构可通过调整风扇带轮的尺寸来调节冷却风扇的速比，进而提高该发动机前端轮系结构的冷却效果。该发动机前端轮系结构结合风扇带轮与曲轴皮带轮、水泵皮带轮、发电机皮带轮之间的相互位置关系，本发明采用双面多楔带的外带面和内待面同时带动风扇带轮、曲轴皮带轮、水泵皮带轮和发电机皮带轮转动，实现该发动机前端轮系结构的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的发动机前端轮系结构的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的风扇带轮、风扇支架和连接法兰的装配示意图；
图3为本发明实施例所提供的双面多楔带的齿形示意图。
其中，1-曲轴皮带轮、2-水泵皮带轮、3-发电机皮带轮、4-风扇带轮、5-双面多楔带、6-风扇支架、7-张紧轮、8-惰轮、9-连接法兰、10-冷却风扇。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图3，图1为本发明实施例所提供的发动机前端轮系结构的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的风扇带轮、风扇支架和连接法兰的装配示意图；图3为本发明实施例所提供的双面多楔带的齿形示意图。
本发明提供一种发动机前端轮系结构，包括曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3，还包括风扇带轮4和双面多楔带5。
曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3在发动机内部的安装位置可参照现有技术。
风扇带轮4设于发动机的内部，并位于曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3此三者的中间，不与前述三者产生位置干涉和运动干涉。由于现有技术中，曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3三者共面而不共线，因此，曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3三者在同一平面内呈三角形分布。因此，风扇带轮4可设置于曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3三者围成的三角形的中部。
风扇带轮4连接有冷却风扇10。风扇带轮4转动时，冷却风扇10同步转动。
风扇带轮4可固定于发动机机壳的内部，并与冷却风扇10同轴安装。
本发明采用双面多楔带5连接曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2、发电机皮带轮3和风扇带轮4。双面多楔带5具有环状的内带面和环状的外带面，内带面和外带面均设有齿。内带面套设并张紧于曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3三者的外周，实现分别齿啮合曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3；外带面跨绕并张紧于风扇带轮4，实现与风扇带轮4的齿啮合。该发动机前端轮系结构以曲轴皮带轮1为动力源，曲轴皮带轮1定轴转动时带动双面多楔带5移动，双面多楔带5运动时其内带面和外带面同步移动，从而分别带动水泵皮带轮2、发电机皮带轮3和风扇带轮4同步转动，进而驱动与水泵皮带轮2连接的水泵、与发电机皮带轮3连接的发电机和与风扇带轮4连接的冷却风扇10正常工作。
可见，本发明所提供的发动机前端轮系结构的风扇带轮4独立于曲轴设置，并采用一条双面多楔带5同时实现曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2、发电机皮带轮3和风扇带轮4的驱动。相较于现有技术专门设置一条皮带驱动冷却风扇10而言，本发明所提供的发动机前端轮系结构充分合理地利用了发动机的内部空间，便于发动机的整车布置，节省了成本。本发动机前端轮系结构可通过调整风扇带轮的直径和齿数来调节冷却风扇10的速比，进而提高该发动机前端轮系结构的冷却效果。
双面多楔带5的内带面和外带面分别设有齿，可用于齿啮合型带轮传动，实现内带面、外带面的摩擦驱动。该发动机前端轮系结构运行时，双面多楔带5的内带面通过摩擦驱动实现曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2、发电机皮带轮3的定轴转动，双向多楔带5的外带面通过摩擦驱动实现风扇带轮4的定轴转动，上述多个结构布局紧凑，有利于缩短发动机的整机长度。
下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的发动机前端轮系结构做更进一步的说明。
在上述实施例的基础上，本发明还设有风扇支架6。风扇支架6的一端用以固定连接发动机缸体，另一端用以可拆卸地安装风扇带轮4。
考虑到风扇带轮4可设置为齿圈状，因此，风扇支架6包括用以穿套于齿圈状的风扇带轮4中部的轴杆。风扇带轮4可与前述轴杆装配，冷却风扇10套接并固定于前述轴杆。双面多楔带5的外带面带动风扇带轮4转动时，轴杆随风扇带轮4同步转动，进而实现冷却风扇10相对于发动机缸体的转动。调节风扇带轮4的尺寸时，可更换前述轴杆上的风扇带轮4；还可以在前述轴杆上安装多个具有不同齿数和直径的风扇带轮4，从而通过调节不同风扇带轮4在前述轴杆的轴向位置实现双向多楔带与不同风扇带轮4的装配。
可见，上述实施例可通过更改风扇带轮4的直径和尺寸来改变冷却风扇10的速比，解决了现有技术中冷却风扇10速比恒定的问题，提高了冷却风扇10的风量输出，保证了整车冷却系统的散热需求。
其中，风扇带轮4可安装于前述风扇支架6远离发动机缸体的一段端部，而冷却风扇10安装于风扇支架6的中部。
风扇带轮4和冷却风扇10可通过连接法兰9安装于风扇支架6。
风扇支架6可焊接于发动机缸体的内壁。
在该实施例中，为了保证双面多楔带5装配具有不同齿数和直径的风扇带轮4时，始终具有合适的包角和张紧力，双面多楔带5的一侧设有张紧轮7。
张紧轮7可与双面多楔带5的内带面接触，也可与双面多楔带5的外带面接触。考虑到风扇带轮4、风扇支架6和冷却风扇10在发动机内部的安装，本发明所提供的各个实施例中，张紧轮7均设置于双面多楔带5的外带面的外侧，用于齿啮合双面多楔带5的外带面，实现双面多楔带5的工作参数调节。
通过调节张紧轮7相对于双面多楔带5的位置，可以调节双面多楔带5的张紧力，从而保证该发动机前端轮系结构的正常作业，进而保证应用该发动机前端轮系结构的发动机的可靠性与舒适性。
双面多楔带5为易损件。当双面多楔带5发生损坏时，在发动机的有限空间内，上述实施例无需拆卸冷却风扇10，可通过调节张紧轮7实现双面多楔带5的更换，既节省了双面多楔带5的更换时间又降低了双面多楔带5的更换难度。
以下提供一种风扇带轮4的具体安装位置。该实施例中，风扇带轮4的齿面啮合于曲轴皮带轮1和发电机皮带轮3之间的双面多楔带5，换句话说，位于曲轴皮带轮1和发电机皮带轮3之间的部分双面多楔带5向曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3三者所围成的三角形内凹陷，从而使凹陷的双面多楔带5套挂于风扇带轮4，实现双面多楔带5的外带面和风扇带轮4的齿啮合。
在上述结构基础上，张紧轮7则与曲轴皮带轮1和水泵皮带轮2之间的部分双面多楔带5齿啮合，换句话说，双面多楔带5的内带面套设于曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3三者的外周后，双面多楔带5被前述三者分隔为三段平直的带面。风扇带轮4和张紧轮7分别与前述三段带面中的两段带面齿啮合，从而在双面多楔带5的有限带长内合理装配双面多楔带5与其他零部件，扩大风扇带轮4和张紧轮7的安装时的可利用空间。
进一步地，水泵皮带轮2和发电机皮带轮3之间安装有惰轮8；惰轮8与双面多楔带5的内带面齿啮合。结合上一实施例可知，惰轮8、风扇带轮4和张紧轮7分别与前述三段带面中的三段带面齿啮合。
惰轮8位于水泵皮带轮2和发电机皮带轮3之间，用于保证双面多楔带5与水泵皮带轮2的包角、双面多楔带5与发电机皮带轮3的包角。
由于风扇带轮4带动冷却风扇10定轴旋转，当风扇带轮4和冷却风扇10同轴分布时，优先将风扇带轮4安装于曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3三者所围成的平面几何的内心。简而言之，曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3三者围成三角形区域，令风扇带轮4和冷却风扇10的转轴处于前述三角形区域的内心，冷却风扇10转动时任一叶片的最外端距离双面多楔带的距离相等，从而充分利用前述三角形区域的有限尺寸，提高冷却风扇10的最大叶片长度。
本发明还提供一种发动机，包括上述任一实施例所提供的发动机前端轮系结构。该发动机前端轮系结构设置于发动机缸体内。
曲轴皮带轮1、水泵皮带轮2和发电机皮带轮3均可参照现有技术中的相关结构进行设置。
以上对本发明所提供的发动机和发动机前端轮系结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种发动机前端轮系结构，包括曲轴皮带轮(1)、水泵皮带轮(2)和发电机皮带轮(3)，其特征在于，还包括：
设于所述曲轴皮带轮(1)、所述水泵皮带轮(2)和所述发电机皮带轮(3)的中间的风扇带轮(4)；所述风扇带轮(4)安装有冷却风扇(10)；
内带面用以张紧于所述曲轴皮带轮(1)、所述水泵皮带轮(2)和所述发电机皮带轮(3)外周的双面多楔带(5)；所述双面多楔带(5)的外带面张紧于所述风扇带轮(4)；
还包括用以固定连接发动机缸体的风扇支架(6)；所述风扇带轮(4)可拆卸地转动连接于所述风扇支架(6)；
所述双面多楔带(5)的一侧设有张紧轮(7)；所述张紧轮(7)与所述双面多楔带(5)的外带面齿啮合；
所述双面多楔带(5)的一侧设有惰轮(8)；所述惰轮(8)与所述双面多楔带(5)的内带面齿啮合；
所述双面多楔带(5)包括由所述曲轴皮带轮(1)、所述水泵皮带轮(2)和所述发电机皮带轮(3)分隔形成的三段平直的带面；所述惰轮(8)、所述风扇带轮(4)和所述张紧轮(7)分别与三段所述带面齿啮合。
2.根据权利要求1所述的发动机前端轮系结构，其特征在于，所述风扇带轮(4)与位于所述曲轴皮带轮(1)和所述发电机皮带轮(3)之间的所述双面多楔带(5)齿啮合。
3.根据权利要求2所述的发动机前端轮系结构，其特征在于，所述张紧轮(7)与位于所述曲轴皮带轮(1)和所述水泵皮带轮(2)之间的所述双面多楔带(5)齿啮合。
4.根据权利要求3所述的发动机前端轮系结构，其特征在于，所述水泵皮带轮(2)和所述发电机皮带轮(3)之间安装有惰轮(8)。
5.根据权利要求1所述的发动机前端轮系结构，其特征在于，所述冷却风扇(10)和风扇带轮(4)通过连接法兰(9)装配于所述风扇支架(6)。
6.根据权利要求1所述的发动机前端轮系结构，其特征在于，所述风扇带轮(4)和所述冷却风扇(10)同轴；所述风扇带轮(4)安装于所述曲轴皮带轮(1)、所述水泵皮带轮(2)和所述发电机皮带轮(3)三者所围成的平面几何的内心。
7.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的发动机前端轮系结构。
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