CN111720502B - 一种双向张紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向张紧装置，其特征是，包括：基座，所述基座内设有枢转结构；第一张紧器和第二张紧器，第一张紧器和第二张紧器均可绕枢转结构转动；螺旋弹簧，两端分别连接所述第一张紧器和所述第二张紧器；阻尼装置，为第一张紧器和第二张紧器提供转动阻尼。本发明的好处是保持轮系的皮带的张力稳定，能够防止汽车皮带打滑；张紧器的摆动速度快，响应快，系统的动态性能高，运行更加稳定；阻尼块能够提供额外的阻尼，快速衰减系统震动，并且阻尼块能够防止螺旋弹簧和张紧器发生位置干涉。

Description

一种双向张紧装置

技术领域

本发明属于发动机用皮带张紧技术领域，具体是一种双向张紧装置。

背景技术

如今汽车所用的众多节能技术中，弱混合动力系统是一个切实有效的方法。BSG是一项弱混合动力技术，节油效果约为5%。不同于电动汽车技术，BSG只是对传统汽柴油发动机的工况进行优化，在怠速、启动等情况下提高燃油效率。带有BSG启停技术的弱混发动机日益成为主流，由皮带驱动来实现启停技术的汽车一般都需要用到BSG电机。BSG系统中电机既作为启动电机和助力电机工作，又可以作为发电机回收电能。因此，在BSG皮带驱动系统中，就有两个驱动源：曲轴带轮和BSG电机带轮。当这两个驱动源交替切换或一起工作时（如助力电机模式），电机两边的皮带的松边和紧边相互变化。为了保证整个皮带驱动传动系统稳定和有效运行，就需要一种张紧器确保BSG电机在各种模式工作或切换时两边皮带的紧边和松边能及时切换并保持适当张力，防止打滑，避免噪音和驱动传动失效。

BSG系统的汽车主要有四种工作模式，分别是：BSG电机作为启动电机的工况，即启动电机模式；BSG电机作为发电机的工况，即发电机模式；BSG电机作为助力电机的工况，即助力电机模式；以及BSG电机作为能量回收电机的工况，即能量回收电机模式。根据上述四种工作模式，需要在BSG电机两侧均安装自动张紧器才能够解决问题，但是同样存在技术难题：1、安装两个自动张紧器会导致成本大幅升高。2、当BSG电机在各个工况之间快速切换的瞬间，皮带两侧的松紧度会瞬间对换，紧边变松边，松边变紧边，而张紧器会来不及反应而导致皮带的张紧短暂失效，从而使皮带的传动功能在短时间内丧失，严重影响驾乘的安全性和动力的可靠性。

发明内容

基于现有技术中双向张紧装置结构复杂，对BSG电机的四种工作模式的适配效果不佳，存在安全隐患的不足，本发明提供了一种双向张紧装置，可以大幅提高对BSG电机的四种工作模式的适配效果，张紧响应快，并且可以满足小型化轻量化的要求。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种双向张紧装置，其特征是，包括：

基座，所述基座内设有枢转结构；

第一张紧器和第二张紧器，第一张紧器和第二张紧器均可绕枢转结构转动；

螺旋弹簧，两端分别连接所述第一张紧器和所述第二张紧器；

阻尼装置，为第一张紧器和第二张紧器提供转动阻尼。

本发明不仅满足带有BSG电机的皮带传动驱动系统在各种模式下稳定和有效的工作，其在BSG电机两侧皮带松边与紧边快速转换的过程中，能够快速提高松边的张力和补偿紧边变成松边后皮带长度的变化，确保整个皮带传动驱动系统不打滑。本发明将第一张紧器和第二张紧器通过螺旋弹簧关联在一起，使得松边变成紧边张紧器运动的力可以通过弹簧传递给紧边变成松边的张紧器，加快紧边变成松边张紧器摆动的速度，大大增加了对皮带长度变化的补偿能力，这样可以提高系统的动态性能，使系统运行更加稳定。

作为优选，基座包括基座底板和空心圆台，基座底板上设有若干个安装凸台，所述空心圆台顶端有一预紧凸台，预紧凸台上设有预警盖板；阻尼装置包括位于基座和第一张紧器之间的波片弹簧和垫片。基座通过安装凸台固定于发动机壳体上，基座设置于发动机上BSG电机带轮一侧，所述基座的枢转结构与BSG电机带轮同轴，预紧盖板以过盈配合的方式安装于预紧凸台上以限制零件的轴向移动，配合波片弹簧可以产生一定的预紧力。

作为优选，第一张紧器包括第一底板、第一张紧轮和第一张紧臂，第一底板与枢转结构转动连接，第一张紧臂上设有第一弹簧座和第一轴承座，第一张紧轮通过轴承安装在第一轴承座，垫片和第一底板之间设有第一衬套。

作为优选，第二张紧器包括第二底板、第二张紧轮和第二张紧臂，第二底板与枢转结构转动连接，第二张紧臂上有第二弹簧座和第二轴承座，第二张紧轮通过轴承安装在第二轴承座。

作为优选，所述阻尼装置还包括设置第一底板和第二底板之间的第二衬套，第二底板和预紧盖板之间设有减磨板。第一衬套、第二衬套和减磨板配合波片弹簧和预紧盖板起到可靠的阻尼效果，当阻尼装置装配完成后，波片弹簧以预压缩的状态安装，并在基座底板和预紧盖板之间产生持续的预紧力；当张紧器摆动时，衬套和减磨板等阻尼件可相对于第一张紧器的第一底板和第二张紧器的第二底板转动，并在波片弹簧的预紧力作用下产生摩檫阻力形成摩擦阻尼；波片弹簧可补偿各个阻尼件在磨损后厚度的变化，继续提供持续的正压力。

作为优选，第二衬套的外侧设有阻尼块，螺旋弹簧架设在阻尼块上，螺旋弹簧的侧面与阻尼块配合。除了在轴向上张紧器底板与衬套旋转摩擦产生的摩擦阻尼外，第二衬套的侧边的阻尼块由于受到螺旋弹簧的挤压，阻尼块与张紧器底板外圆周之间也会产生摩擦从而可以提供额外的阻尼；在张紧装置工作时，阻尼块还可以防止螺旋弹簧由于伸长而与金属的张紧器底板侧边发生干涉。

作为优选，基座底板在靠近所述安装凸台一侧有两个限位槽，基座底板的另一侧设有限位块，垫片上设有限位凸起。垫片有四个限位凸起，其中靠近安装凸台的两个凸起与基座的限位槽配合，其余两个凸起与基座底板的限位块配合，从而限制垫片和波片弹簧的转动。

作为优选，第一张紧器上转动设有第一张紧轮，第二张紧器上设有第二张紧轮，第一张紧轮和第二张紧轮分别和张紧带对应的部分配合，第一张紧轮和第二张紧轮均包括轮毂，轮毂外侧间隙套设有张紧环，轮毂的外周面和张紧环的内侧分别设有配合的凹槽和凸纹或轮毂的外周面和张紧环的内侧分别设有配合的凸纹和凹槽。现有技术中的张紧带纯靠摩擦力带动张紧轮滚动，若张紧轮表面粗糙则会影响张紧带的使用寿命，若张紧环表面光滑，则张紧轮后期容易打滑，本申请通过张紧环和轮毂间隙配合，在张紧环受到张紧带牵引时，张紧环和轮毂形成偏心，张紧环和张紧带贴合处的距离最小，张紧带带动张紧环转动时，张紧环通过凸纹和凹槽配合带动轮毂转动，轮毂转动和张紧环转动相辅相成，从而使张紧轮保证可靠的张紧效果，既能保证张紧带的使用寿命，同时能够有效提高张紧轮的防打滑效果。

作为优选，凸纹的纹路呈“X”形设置，张紧环的两侧设有限位张紧环的限位环面。限位环面能够完成限制张紧环相对轮毂的轴向移动，同时又能保证张紧环和轮毂径向上的移动；交叉倾斜设置的凸纹能够提高张紧环和轮毂的轴线稳定性。

综上所述，本发明的有益效果是：

1、保持轮系的皮带的张力稳定，能够防止汽车皮带打滑；

2、张紧器的摆动速度快，响应快，系统的动态性能高，运行更加稳定；

3、阻尼块能够提供额外的阻尼，快速衰减系统震动，并且阻尼块能够防止螺旋弹簧和张紧器发生位置干涉；

4、张紧轮通过张紧环和轮毂配合，保证可靠的张紧效果，既能保证张紧带的使用寿命，同时能够有效提高张紧轮的防打滑效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的爆炸图。

图3是本发明中基座的结构示意图。

图4是本发明中第一张紧器的结构示意图。

图5是本发明中第二张紧器的结构示意图。

图6是本发明中第二衬套的结构示意图。

图7是本发明中张紧轮的结构示意图。

图8是图7中张紧环的结构示意图。

图9是处于发电机模式或能量回收电机模式下的BSG轮系示意图。

图10是处于启动电机模式或助力模式下的BSG轮系示意图。

其中： 1.基座、2.波片弹簧、3.垫片、4.第一衬套、5.第一张紧器、6.第二衬套、7.第二张紧器、8.减磨板、9.预紧盖板、10.弹簧螺栓、11.螺旋弹簧、12.弹簧隔套、13.第二张紧臂、14.阻尼块、15.第一张紧臂、16.空心圆台、17.基座底板、18.第二张紧轮、19.带轮轴承、20.第一张紧轮、21.带轮螺栓、22.限位块、23.预紧凸台、24.安装凸台、25.限位槽、26.第一弹簧座、27.第一轴承座、28.第二轴承座、29.第二弹簧座、30.曲轴带轮、31.驱动附件轮、32.皮带、33.BSG电机带轮、34.第一底板、35.第二底板、4.轮毂、41.张紧环、42.凸纹、43.凹槽、44.限位环面。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例，

如图1、图2所示的实施例，为一种双向张紧装置，应用在某轻混合动力汽车的动力系统中。本双向张紧装置包括：基座1，基座1设有枢转结构，枢转结构采用一空心圆台16；第一张紧器5和第二张紧器7，第一张紧器5和第二张紧器7均可以绕枢转结构也就是空心圆台16中心转动；螺旋弹簧11，螺旋弹簧11的两端分别可转动地连接于第一张紧器5和第二张紧器7，螺旋弹簧11提供张紧力；阻尼装置，阻尼装置为第一张紧器和第二张紧器提供转动阻尼。

如图3所示，基座1包括基座底板17和空心圆台16，基座底板17上设有三个安装凸台24，基座1通过安装凸台24用螺栓固定于发动机壳体上，空心圆台16在远离基座底板17一端有一预紧凸台23，预紧凸台23上设有预紧盖板9，预紧盖板9以过盈配合的方式安装于预紧凸台23上以限制零件的轴向移动，配合波片弹簧2可以产生一定的预紧力。

图4是第一张紧器5，图5是第二张紧器7，第一张紧器5包括第一底板34、第一张紧臂15和第一张紧轮20，第一底板34可绕着基座1的空心圆台16轴线转动，第一张紧轮20通过带轮轴承19可转动地设置于第一张紧臂15的第一轴承座27上；第二张紧器7包括第二底板35、第二张紧臂13和第二张紧轮18，第二底板35可绕着基座1的空心圆台16轴线转动，第二张紧轮18通过带轮轴承19可转动地设置于第二张紧臂13的第二轴承座28；螺旋弹簧11两端通过螺栓和弹簧隔套12可转动地分别连接于第一张紧臂15的第一弹簧座26和第二张紧臂13的第二弹簧座29上。在张紧装置工作时，在BSG电机带轮33两边皮带松边和紧边发生变化时，张紧装置可以将松边变成紧边张紧器运动的力通过螺旋弹簧11传递给紧边变成松边的张紧器，这样在皮带从紧边变松边的时候所对应的张紧器能够迅速地补偿皮带由于长度变化而引起的张力波动，保持轮系的皮带张力稳定，防止皮带打滑。

张紧装置的阻尼由阻尼装置提供，如图2和图6所示；阻尼装置包括位于基座1和第一张紧器之间的波片弹簧2和垫片3，用于产生持续轴向正压力。垫片3和第一底板34之间设有第一衬套4。阻尼装置还包括设置在第一底板34和第二底板35之间的第二衬套6，第二底板35和预紧盖板9之间设有减磨板8。

波片弹簧2、垫片3、第一衬套4、第一底板34、第二衬套6、第二底板35和减磨板8的装配关系为：基座1的基座底板17安装于发动机支架或机体上，波片弹簧2一面与基座底板17接触，另一面与垫片3接触；垫片3有四个限位凸起，其中靠近安装凸台的两个凸起与基座1的限位槽25配合，其余两个凸起与基座底板17的限位块22配合，从而限制垫片3和波片弹簧2的转动；第一衬套4安装于垫片3与第一张紧器5的第一底板34之间；第二衬套6安装于第一张紧器5的第一底板34和第二张紧器7的第二底板35之间；减磨板8安装于第二张紧器7的第二底板35和预紧盖板9之间；预紧盖板9以过盈配合的方式安装于空心圆台16的预紧凸台23上。阻尼装置的工作过程如下：当阻尼装置装配完成后，波片弹簧2以预压缩的状态安装，并在基座底板17和预紧盖板9之间产生持续的预紧力；当张紧器摆动时，衬套和减磨板等阻尼件可相对于第一张紧器5的第一底板34和第二张紧器7的第二底板35转动，并在波片弹簧2的预紧力作用下产生摩檫阻力形成摩擦阻尼。波片弹簧2可补偿各个阻尼件在磨损后厚度的变化，继续提供持续的正压力。

如图6所示，在张紧器的底板端面与阻尼件摩擦产生阻尼的同时，第二衬套6侧边镂空的阻尼块14在螺旋弹簧11外圆的挤压下紧贴第一张紧器5的第一底板34侧边的圆周面，由于阻尼块14与第二张紧器7的限位卡口配合，因此第二衬套6相对于第二张紧器7不发生转动，当第一张紧器5发生转动时，阻尼块14和第一底板34侧边的圆周面发生摩擦产生额外的摩擦阻尼，且随着螺旋弹簧11的伸长，螺旋弹簧11对于阻尼块14的压力变大，阻尼也变大。同时第二衬套6为非金属材料，且阻尼块14是镂空的，阻尼块14与螺旋弹簧11接触，因此在张紧装置工作时，阻尼块14还可以防止螺旋弹簧11由于伸长而与金属的张紧器底板侧边发生干涉。

如图7和图8所示，所示实施例可同时应用为本申请的第一张紧轮和第二张紧轮，张紧轮均包括轮毂4，轮毂4外侧间隙套设有张紧环41，轮毂4的外周面和张紧环41的内侧分别设有配合的凸纹42和凹槽43。凸纹42的纹路呈“X”形设置，凸纹42在轮毂4的外周面设有间隔均匀布置的六段，张紧环41的两侧分别设有限位张紧环41的限位环面44。张紧环41的外周侧面和张紧带配合，在张紧环41受到张紧带牵引时，张紧环41和轮毂4形成偏心，张紧环41和张紧带贴合处的距离最小，张紧带带动张紧环41转动时，张紧环41通过凸纹42和凹槽43配合带动轮毂4转动，轮毂4转动和张紧环41转动相辅相成，从而使张紧轮转动作用可靠，保证可靠的张紧效果，既能保证张紧带的使用寿命，同时能够有效提高张紧轮的防打滑和锁防死能力。

如图9、图10所示为一个典型的BSG前端附件驱动系统静态时的轮系布局示意图，该系统有曲轴带轮30，皮带32，被驱动附件轮31（如水泵带轮），BSG电机带轮33以及双向张紧装置组成，工作时通过双向张紧装置保证整个系统在不同模式下的张紧和皮带32补偿要求，维持皮带32的张力，使得系统能够稳定地运行。当处于如图9所示的启动电机模式或助力模式下，本双向张紧装置工作过程如下：BSG电机为被动元件，BSG电机左侧皮带为松边，右侧皮带为紧边。这时，第二张紧器7的第一张紧轮18受右侧紧边皮带张力的作用往外摆动，与此同时第一张紧器5的第一张紧轮20应往里摆动补偿BSG电机左侧松边皮带带段张力的减小。

当处于如图10所示的发电机模式或能量回收电机模式下，本发明双向张紧装置工作过程如下：BSG电机为主动元件，BSG电机左侧皮带为紧边，右侧皮带为松边。这时，第一张紧器5的第一张紧轮20受紧边皮带张力的作用往外摆动，与此同时第二张紧器7的第一张紧轮18应往里摆动补偿BSG右侧皮带带段张力的减小。

在汽车行驶时，上述两个过程会频繁变化，因此发动机前端附件驱动系统的皮带张力变化频繁影响了系统的稳定性。为保证双向张紧装置能够迅速补偿紧边变松边的皮带张力，同时保证松边变紧边时变化平缓，本发明将第一张紧器5和第二张紧器7通过螺旋弹簧11关联在一起，同时螺旋弹簧11挤压阻尼块14还可以增加阻尼，这样既可以提高系统的动态性能，还可以快速衰减系统的振动，使系统运行更加稳定。

Claims (7)

1.一种双向张紧装置，其特征是，包括：

基座，所述基座内设有枢转结构；

第一张紧器和第二张紧器，第一张紧器和第二张紧器均可绕枢转结构转动；

螺旋弹簧，两端连接所述第一张紧器和所述第二张紧器；

阻尼装置，为第一张紧器和第二张紧器提供转动阻尼，

所述第一张紧器上转动设有第一张紧轮，第二张紧器上设有第二张紧轮，第一张紧轮和第二张紧轮分别和张紧带对应的部分配合，第一张紧轮和第二张紧轮均包括轮毂，轮毂外侧间隙套设有张紧环，轮毂的外周面和张紧环的内侧分别设有配合的凹槽和凸纹或轮毂的外周面和张紧环的内侧分别设有配合的凸纹和凹槽，所述凸纹的纹路呈“X”形设置；凸纹在轮毂的外周面设有间隔均匀布置的六段，张紧环的两侧分别设有限位张紧环的限位环面。

2.根据权利要求1所述的一种双向张紧装置，其特征是，所述基座包括基座底板和空心圆台，基座底板上设有至少三个安装凸台，所述空心圆台顶端有一预紧凸台，预紧凸台上设有预紧盖板；阻尼装置包括位于基座和第一张紧器之间的波片弹簧和垫片。

3.根据权利要求2所述的一种双向张紧装置，其特征是，所述第一张紧器包括第一底板、第一张紧轮和第一张紧臂，第一底板与枢转结构转动连接，第一张紧臂上设有第一弹簧座和第一轴承座，第一张紧轮通过轴承安装在第一轴承座，垫片和第一底板之间设有第一衬套。

4.根据权利要求3所述的一种双向张紧装置，其特征是，所述第二张紧器包括第二底板、第二张紧轮和第二张紧臂，第二底板与枢转结构转动连接，第二张紧臂上有第二弹簧座和第二轴承座，第二张紧轮通过轴承安装在第二轴承座。

5.根据权利要求4所述的一种双向张紧装置，其特征是，所述阻尼装置还包括设置在第一底板和第二底板之间的第二衬套，第二底板和预紧盖板之间设有减磨板。

6.根据权利要求5所述的一种双向张紧装置，其特征是，所述第二衬套的外侧设有阻尼块，螺旋弹簧架设在阻尼块上，螺旋弹簧的侧面与阻尼块配合。

7.根据权利要求2所述的一种双向张紧装置，其特征是，所述基座底板在靠近所述安装凸台一侧有两个限位槽，基座底板的另一侧设有限位块，垫片上设有限位凸起。

Images