CN1802525A - 用在皮带传动装置中的双臂式皮带松紧器 - Google Patents

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Abstract

一种用在皮带传动装置(1)中的皮带松紧器(20)，其设置成将内燃机(2)的发动机轴(6)连接到一个可逆式电机(4)上，其中所述可逆式电机(4)具有起动马达和电流发生器的功能；所述皮带松紧器(20)包含：一个固定部分(21)和一对支臂(23、24)，其中所述支臂铰接在一个公共销(31)上，由固定部分(21)支承，并且装有各自的滑轮(25、26)；一个弹簧(27)，其将两个支臂(23、24)向着彼此的方向推压，从而使滑轮(25、26)弹性地顶住皮带(15)各自的分段(15a、15b)。皮带松紧器的两个支臂(23、24)装有各自的第一止动件(37、47)，其设计成与固定部分(21)相互作用，以限定所述支臂自身在弹簧(27)作用下各自的止动位置，还装有各自的第二止动件(38、48)，其设计成与固定部分(21)相互作用，以限定所述支臂(23、24)在皮带(15)的牵拉作用下各自的行程终端位置。

Description

用在皮带传动装置中的双臂式皮带松紧器
技术领域
本发明涉及一种用在内燃机的皮带传动装置上的皮带松紧器，尤其涉及一种用在辅助皮带传动装置上的双臂式皮带松紧器，其中所述辅助皮带传动装置将内燃机的发动机轴连接到可逆式电机上。
背景技术
如众所周知，汽车制造商目前倾向于使用单一的可逆式电机来替代传统的起动马达和发电机，其中所述可逆式电机通过一根传动皮带被连接到发动机轴上。在起动阶段，所述可逆式电机起到一个马达的作用，其驱动内燃机的发动机轴；而当车辆运行时，所述电机则由内燃机驱动，并且产生电流以对电池进行充电。
将电机连接到内燃机的发动机轴上的皮带还可用来驱动一个或多个其他辅助部件，例如空调系统的压缩机。
如众所周知，通常情况下与皮带传动装置关联的是一个皮带松紧器，即一种其可移动的支臂上装有一个惰滑轮的装置，其中所述支臂通过一个弹簧而被置于所述皮带的方向上，以补偿皮带自身张力的变化。皮带松紧器作用在皮带的松弛分段即张紧程度较小的分段上，其中所述松弛分段相对于运动方向位于驱动滑轮的下游。
在使用可逆式电机的情况下，其中所述可逆式电机具有起动马达和电流发生器的功能，依据操作模式，所述皮带分段具有不同的张力：在起动阶段处于张紧状态的分段在常规运行阶段下变为松弛，其中在所述起动阶段下，电机为驱动部件而内燃机为从动部件，在所述常规运行阶段下，内燃机为驱动部件而电机则为从动部件。
为克服该问题，已提出双向式皮带松紧器或双臂式皮带松紧器，即包含两个其上装有滑轮的支臂，每个滑轮分别作用在相应的皮带支臂上。所述两个支臂可安装在同一个销上，以能够绕着一个公共轴线转动并且可通过一个弹簧而置于各自的方向上，从而各个滑轮将与各自的皮带分段相配合，进而确保其张紧度。
发明内容
本发明的目的为获得一种如上所简要描述的双臂式皮带松紧器，其特别地简单、结构紧凑、在被安装到发动机上之前易于组装和搬运、并便于安装到发动机本体上。上述目的通过一种用在皮带传动装置中的双臂式皮带松紧器而可达到，其中所述双臂式皮带松紧器包含：一个固定部分，其设计成固定在一个支撑结构体上；一个第一支臂和一个第二支臂，其由所述固定部分支承并且绕着一个公共轴线而被铰接到所述固定部分上；一个第一滑轮和一个第二滑轮，其以可空转的方式被安装到所述支臂各自的端部上，并且被设计成与所述传动装置各自的皮带分段相配合；弹力装置，其将所述支臂向着彼此的方向推压，以使所述滑轮保持与所述皮带的各自分段相接触，所述皮带松紧器的特征在于，所述支臂包含第一止动件，其设计成与所述固定部分相互作用，以限定所述支臂在所述弹力装置作用下各自的第一止动位置，所述支臂还包含各自的第二止动件，其设计成与所述固定部分相互作用，以限定所述支臂在所述皮带的牵拉作用下各自的第二行程终端位置。
附图说明
为了更好地理解本发明，以下将通过参考附图对优选实施例进行描述，所述优选实施例仅是一个非限制性的例子而已，其中所述附图为：
附图1为依据本发明制成的装有一个双臂式皮带松紧器的、用在内燃机中的皮带传动装置的前视图；
附图2为如附图1中所示的皮带松紧器的前视图，其中所述皮带松紧器已安装到发动机上，并且所述传动装置处于静止状态；
附图3为沿着如附图2中所示的线III-III剖开的剖视图；
附图4为沿着如附图2中所示的方向X的侧视图；
附图5为所述皮带松紧器的分解立体图；
附图6为如附图1中所示的皮带松紧器的前视图，其中所述皮带松紧器处于还未被安装到发动机上的组装状态；
附图7和8为处在两种操作状态下的皮带松紧器的前视图，其中所述两种操作状态分别对应于所述传动装置的操作模式。
具体实施方式：
参看附图1，将用在机动车辆的内燃机2中的整个皮带传动装置标为1，所述皮带传动装置将可逆式电机(reversible electric machine)4以及辅助部件5(例如空调系统的压缩机)连接到发动机2的发动机轴6上。
更加具体地，传动装置1包含一个固定到发动机轴6上的第一滑轮7、一个固定到电机4的轴9上的第二滑轮8以及一个固定到辅助部件5的轴11上的第三滑轮10。传动装置1还包含一根皮带15，所述皮带环绕滑轮7、8和10，因而具有一个包含在滑轮7和8之间的第一分段15a、包含在滑轮8和10之间的第二分段15b以及包含在滑轮10和7之间的第三分段15c。
有利地，皮带15为多V形带，并且滑轮7、8和10具有相适配的工作形状，即带有多个皮带槽(未显示)。
发动机轴的旋转方向为顺时针，如附图1所示。
依据两种不同的操作模式，电机4以其公知的方式运转。在常规运转期间，电机4通过皮带15由发动机2驱动，起到一个电流发生器的作用。而在起动瞬间，电机4则吸收电力而起到一个驱动部件的作用。在后一种操作模式中，发动机轴6由皮带15机械驱动。
依据操作模式，特别是依据哪一个为驱动部件，皮带15不同分段上的张力分布发生变化。具体地，在常规期间，第二分段(绷紧分段)15b上的张力远大于第一分段(松弛分段)15a上的张力，而在起动时，第一分段15a绷紧而第二分段15b松弛。
最后，传动装置1包含一个双臂式皮带松紧器20，其与皮带15配合以确保在每一操作状态下得到适宜的张紧度。
皮带松紧器20(见附图2到4)包含：一个固定部件21，其设计成固定在一个固定的支撑结构体22上，例如一个固定在发动机2上的、且位于皮带15的内部区域中的托架，或例如一个位于所述区域中的、发动机本体的一个部分；一个第一支臂23和一个第二支臂24，所述支臂绕着一个公共轴线A被铰接到固定部件21上，并且装有各自的惰滑轮25、26，其中所述惰滑轮分别与皮带15的分段15a和15b相配合。
更具体地，支臂23和24通过一个弹簧27而沿各自的方向加载，有利地，所述弹簧为螺旋型，同时所述滑轮与皮带15各自的分段15a、15b的外表面相配合。
以这样的方式选定弹簧27的弹性特性，以使得所述弹簧施加到支臂23或24(依据操作状态而与皮带15的绷紧分段相关)上的回复力矩小于通过皮带15的牵拉而施加到支臂自身上的力矩。
以下具体参考附图3和5对皮带松紧器的结构进行更加详细的描述。
固定部分21包含一个底板或底盘30，一个沿着轴线A的轴向管状销刚性地固定到所述底板或底盘30上。如将在以下清楚看到，从盘30上径向伸出的是一个大体上为L形的附体32，其功能为支臂23、24的止动件。
两个支臂23、24被铰接在销31上，其间插有一个径向防摩擦的衬套33。更加具体地，支臂23装有一个轴毂34，所述轴毂34具有一个大体上环形的端部，在所述端部的一个面上具有一个突出的圆周形边缘35，所述圆周形边缘35设计成在使用中环绕住固定部分21的盘30。边缘35具有一个断开处或开口36，其位于与支臂23延伸的主要方向相对的位置上，在使用中，所述开口36与附体32接合。开口36的一端(见附图5和6)设计成与附体32配合，以构成一个支臂23在弹簧27的作用下角度止动的一个相对元件37(所述弹簧倾向于顺时针旋转支臂23，如附图5-7所示)。在开口36相对的一端(未显示)的附近径向伸出有一个突出部分38，所述突出部分38装有一个由弹性材料制成的、沿圆周方向面向附体32的垫层39。在使用中，支臂23被安装在固定部分上，从而附体32将会径向穿过开口36。因此，在皮带15的牵拉下，支臂23可相对于固定部分自由旋转，即可在第一限定位置和第二限定位置之间自由旋转，其中所述第一限定位置由附体32之间的接触所确定、而所述第二限定位置则由突出部分38(更确切地说是接附到其上的垫层39)和附体32之间的接触所确定。
在与边缘35轴向相对的一侧上，支臂23的轴毂34进一步完全地形成有一个轴向管状套管43，所述套管43能够绕着衬管33旋转，并且具有双重功能，即承受导致回转的力矩以及为弹簧27的内端44提供一个固定支座(见附图6)。
支臂24装有一个大体上呈杯状的端部轴毂45，所述轴毂45铰接在衬套33上，并与支臂23的轴毂34形成一个环状腔体，所述腔体容纳弹簧27并且径向地由圆柱形壁46界定，其中所述壁46以悬臂方式从支臂24向着支臂23轴向延伸。壁46形成有弹簧27的外端40的固定支座(见附图6)。
以悬臂方式从壁46上伸出的是两个径向突出部分47和48，在使用中其被设置在固定部分的附体32相对的两侧，从而构成了支臂24各自的止动件。特别地，突出部分47被设计成可形成一个在弹簧27的作用下支臂24的止动件，其中所述弹簧27倾向于以逆时针方向旋转支臂24，如附图3和5-7所示。突出部分48装有由弹性材料制成的垫层49，其设计成在支臂24在皮带15的牵拉作用下的(顺时针)最大旋转位置与附体32接触。
因此，支臂24可在两个限定位置之间相对于固定部分自由旋转，其中所述两个限定位置分别由突出部分47和48(更确切地说是接附到其上的垫层49)与附体32的接触而得以确定。
按照通常方式，皮带松紧器20进一步包含一个防摩擦环50，其被轴向设置在一侧的支臂23和弹簧27之间或另一侧的支臂24和弹簧27之间，以尽可能大地降低支臂23、24之间的相对摩擦。
以一种公知方式，皮带松紧器20的固定部分21通过以下方法而得以实现：使用一个轴向挡环53，所述环53通过销31的塑料变形固定在销31的自由端上，另外还使用一对由塑料材料(例如聚酰胺4，6)制成的环形元件54和55，所述环形元件54和55中的其中一个设置在固定部分21的盘30和支臂23之间、而另一个则设置在支臂24和挡环20之间，以形成针对所述支臂振动的阻尼性能。一个盘形弹簧56设置在支臂24和环形元件55之间，其填补任何轴向窜动，从而使组件维持在轴向张紧状态。
滑轮25和26通过各自的轴承(未显示)以可空转的方式被安装在支臂23和24各自的自由端60和61上，其可自由地绕着各自的轴线B和C转动。
皮带松紧器20通过一个单一的螺钉62被安装在支撑结构体22上，其中所述螺钉62穿过销31。优选地，固定部分的盘30以公知方式具有一个齿(未显示)，其设计成与固定结构体22上一个相应的支座接合，以防止固定部分20绕着轴线A旋转。
以下对皮带松紧器20的运转进行描述。
组装完成后而在被安装到发动机之前，皮带松紧器20所处的状态如附图6所示。在对两个支臂23、24沿各自方向加载的弹簧27的作用下，所述支臂自身处于各自的止动位置上，其中所述止动位置分别由相对元件37和突出部分47与附体32的接触所确定。因此，支臂23、24的位置以独特的方式被确定，这便于皮带松紧器20在被安装到发动机之前的包装以及常规搬运的进行。相对元件37和突出部分47的角度位置以这样的方式确定：使得两个滑轮25、26彼此接近但却并未相互碰触。
一旦通过螺钉62将皮带松紧器20安装到固定结构体22上，在皮带15被安装到发动机2上之后，足以使支臂23、24分开，以使滑轮25、26处于皮带15各自的分段15a、15b的外面(显然，只有将皮带横向移位以进入滑轮槽才可能)。
在这个操作之后，支臂23、24各自处于一个静止位置(见附图2)，所述静止位置由皮带15的牵拉作用和弹簧27的回复力之间的平衡状态来确定。
起动时，电机4作为一马达工作并通过皮带传动装置1驱动内燃机2的发动机轴6。然后，分段15a为皮带15的张紧分段，皮带15在该分段张紧以克服弹簧27的回复力并将支臂23送入由突出部分38的垫层39和附体32之间的接触所限定的静止位置(见附图8)。垫层39具有减少接触噪音的功能。
在所述状态下，支臂23的滑轮25起到一个固定的惰滑轮或空转轮的作用。作用在松弛分段15b上的支臂24则起到一个通常的单臂式皮带松紧器的作用，其通过滑轮26与所述分段动态地配合，从而补偿其张力的变化。
一旦发动机轴的速度达到一个预置的临界值，发动机即会起作用，从一个被驱动的状态进入到一个点火或起火状态。此时，分段15c为处于最大张力状态的皮带分段，但同时分段15b也属于绷紧分段(原因是辅助部件5的阻力矩较小)，而分段15a上的张力则相对较小(属于松弛分段)。在该操作状态下，将支臂24送到皮带15张力的行程终端，并由于突出部分48的垫层49与附体32(见附图7)的接触而停住。因此，所述支臂起到一个空转轮的作用。而作用在松弛分段15a上的支臂23则起到一个通常的单臂式皮带松紧器的作用，其通过滑轮25与所述分段动态地配合，从而补偿了其张力的变化。
从依据本发明所制成的皮带松紧器20的特性测试看，该装置所具有的优点显而易见。特别地，所述皮带松紧器20包含有一体的止动件，其确定了支臂23、24在安装之前和工作状态下的操作位置。因此，所述皮带松紧器20特别地简单、制造成本低、结构紧凑、在被安装到发动机上之前易于组装和搬运、还便于被安装到发动机上。
最后，从以上所述可清楚地理解到可对文中所描述的皮带松紧器20进行改进和变动，而不会偏离权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1、一种用于皮带传动装置(1)的皮带松紧器，包含：一个固定部分(21)，其设计成固定在一个支撑结构体(22)上；一个第一支臂(23)和一个第二支臂(24)，其由所述固定部分(21)支承，并且绕着一个公共轴线(A)而被铰接到所述固定部分(21)上；一个第一滑轮(25)和一个第二滑轮(26)，其以可空转的方式被安装到所述支臂(23、24)各自的端部(60、61)上，并设计成与所述传动装置(1)的皮带(15)各自的分段(15a、15b)相配合；弹力装置(27)，其将所述支臂(23、24)向着彼此的方向推压，以使所述滑轮(25、26)保持与所述皮带(15)的各自分段(15a、15b)相接触，所述皮带松紧器的特征在于，所述支臂(23、24)包含第一止动件(37、47)，其设计成与所述固定部分(21)相互作用，以限定所述支臂(23、24)在所述弹力装置(27)作用下各自的第一止动位置，所述支臂还包含各自的第二止动件(38、39；48、49)，其设计成与所述固定部分(21)相互作用，以限定所述支臂(23、24)在所述皮带(15)的牵拉作用下各自的第二行程终端位置。
2、依据权利要求1中所述的皮带松紧器，其特征在于，所述固定部分(21)包含：一个底板(30)；一个固定到所述板上并限定了所述两个支臂(23、24)的所述公共旋转轴线(A)的销(31)；一个附体(32)，其固定到所述底板(30)上并限定了所述支臂的所述第一止动件和第二止动件(38、39；48、49)的一个相对元件。
3、依据权利要求2中所述的皮带松紧器，其特征在于，所述支臂(23、24)的所述第一止动件和第二止动件(38、39；48、49)中的至少一个止动件包含有一个径向突出部分(47、38、48)，所述突出部分从各自的支臂(23、24)上伸出，并设计成与所述固定部分(21)的所述附体(32)相互作用。
4、依据权利要求3中所述的皮带松紧器，其特征在于，所述支臂(23、24)中的至少一个支臂包含有一个轴毂(34)，其中所述轴毂(34)至少部分地包容所述底板(30)、并具有一个开口(36)，所述附体(32)通过所述开口(36)伸出，至少一个所述止动件(37)由界定所述开口(36)的端部相对元件所确定。
5、依据任一前述权利要求所述的皮带松紧器，其特征在于，所述第一止动件和第二止动件(38、39；48、49)装有由弹性材料制成的、各自的垫层(39、49)，以吸收与所述固定部分(21)所发生的撞击。
6、依据任一前述权利要求所述的皮带松紧器，其特征在于，所述弹力装置包含一个螺旋弹簧(27)，并且所述支臂的其中一个支臂(24)包含有一个杯状轴毂(45)，所述轴毂(45)容纳所述弹簧(27)，从而所述弹簧(27)的外端(40)被约束在所述轴毂(45)上、而其内端(44)则被约束在另一个支臂(23)上。
7、一种用于将一个可逆式电机(4)连接到内燃机(2)的发动机轴(6)上的皮带传动装置(1)，所述电机(4)可作为一个用以起动所述内燃机(2)的电机工作、或作为发电机，所述传动装置(1)包含：至少一个第一滑轮(7)，其固定在所述内燃机(2)的发动机轴(6)上；一个第二滑轮(8)，其固定在所述电机(4)的轴(9)上；一根皮带(15)，其环绕住所述滑轮(7、8)，其中所述皮带(15)包含有一个第一分段(15a)和一个第二分段(15b)，所述分段沿皮带(15)自身的运动方向分别处于所述第一滑轮(7)和所述第二滑轮(8)之间以及处于所述第二滑轮(8)和所述第一滑轮(7)之间；一个双臂式皮带松紧器(20)，其包含：一个固定部分(21)，其设计成固定在一个支撑结构体(22)上；一个第一支臂(23)和一个第二支臂(24)，其由所述固定部分(21)支承，并且绕着一个公共轴线(A)而被铰接到所述固定部分(21)上；一个第一滑轮(25)和一个第二滑轮(26)，其以可空转的方式被安装到所述支臂(23、24)各自的端部(60、61)上，并且被设计成分别与所述皮带(15)的所述第一分段(15a)和所述第二分段(15b)相配合；弹力装置(27)，其将所述支臂(23、24)向着彼此的方向推压，以使所述滑轮(25、26)保持与所述皮带(15)的各自分段(15a、15b)相接触，所述皮带传动装置的特征在于，所述支臂(23、24)包含有：各自的第一止动件(37、47)，其设计成与所述固定部分(21)相互作用，以限定所述支臂(23、24)在所述弹力装置(27)作用下各自的第一止动位置；以及各自的第二止动件(38、39；48、49)，其设计成与所述固定部分(21)相互作用，以限定所述支臂(23、24)在所述皮带(15)的牵拉作用下各自的第二行程终端位置。
8、依据权利要求7中所述的皮带松紧器，其特征在于，所述弹力装置(27)所具有的刚性设定为当所述皮带各自分段的张力处于最大值时，将所述松紧器(20)的每一个支臂(23、24)旋转到各自的第二止动位置上。
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