带有可接合和分离的带轮的辅助设备驱动机构及辅助设备的制作方法

文档序号:5588562
专利名称:带有可接合和分离的带轮的辅助设备驱动机构及辅助设备的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于汽车发动机的带有可接合和分离的带轮的辅助设备驱动机构以及一种辅助设备。更确切地说本发明涉及这样一种驱动机构,其中带轮在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到轴的力矩传递连接,并在分离状态下可绕轴同轴转动地支承,其中摩擦离合器通常由此制造,带轮的主动摩擦传动件可轴向移动地导引,并且为接合压紧在轴的相应的被动摩擦传动件上。在辅助设备方面本发明涉及这样一种具有设备壳体、轴、布置在轴上的设备作用机构和可旋转地支持的带轮的辅助设备,该带轮借助于离合器可以与轴接合或者分离。
在EP 0 136 384 A2中公开了一种辅助设备驱动机构,其借助于皮带干预发动机曲轴的旋转。在发动机的曲轴上有带轮,其通过皮带同样驱动多个辅助设备。在这种结构中驱动作为辅助设备的水泵、制冷压缩机、空气泵、发电机和汽车的伺服转向机构。由此该辅助设备不必在发动机起动时就一起带动,曲轴上的带轮具有可电切换的离合器,为此需要的构件布置在带轮内部且部分布置在轴上。一旦发动机起动,辅助设备就接通。但是这种带轮的结构相当复杂,离合器机构相应的也非常昂贵。
EP 0 416 492 B1描述了一种具有可无级调整的带轮的无级变速器。在这种带轮的情况下,在轴向伸出的套筒段上设置了花键,其可以通过套筒的轴向移动与套筒的内部花键接合和分离。但是这种接合过程只能在静止状态下进行。
DE 42 43 777 A1提出了一种辅助设备驱动机构,其中带轮和固定在设备轴上的转矩盘之间的摩擦接合连接通过离合器壳体的可移动的对应件实现。该可移动的具有轴向齿部的对应件根据带轮的旋转布置,但是可以不依赖于带轮轴向移动地支承。在可移动的对应轮和带轮之间构造一个环形槽,在该槽内定位了轴的转矩盘。为了使轴接合到带轮上,该可移动的对应件朝着带轮的方向压紧,由此轴的转矩盘在变窄的槽中夹紧在这两个元件之间,并且起到力矩传递连接的作用。在分离的状态下轴在减速档位中带动带轮旋转。
其它辅助设备离合器和相关的方案在DE 195 29 073 C1、DE 10155 458 A1、US 2 107 341和DE 196 41 507 C1中提出。
本发明的任务是改进辅助设备驱动机构以及被驱动的辅助设备,使得其能够更小、更轻、成本更低廉并且机械上更简单。
根据本发明的第一个方面,通过这种辅助设备驱动机构解决了该任务,其中主动摩擦传动件的轴向移动引起导带装置的相关的轴向移动。
这种解决方案以特别简单的机构保证了带轮在运行期间的可切换性,从而例如使得内燃机的起动过程不再承受附加的扭矩阻力。此外对于使这种摩擦离合器切换所要求的行程也比较小,从而可以实现快速的切换过程。特别是由于所要求的切换行程较短,导带装置的相关的轴向移动也可以相应地构造得较短。由此不必担心皮带的紧急移动或者皮带危险的绞合或者扭转。另外辅助设备驱动机构内部的接合状态也可以从外面简单的通过导带装置的位置读出。
此外所有这些优点根据本发明提到的方面可以通过简单的机械结构实现,由此与电切换离合器不同,这种方案也可以设置在辅助设备本身上。在任何情况下,主动摩擦传动件和被动摩擦传动件之间的摩擦连接用作带轮和轴之间的机械扭矩传递装置。
概括地说,摩擦离合器不必只通过摩擦来保证力矩传递。更确切地说在大多数摩擦离合器的实施方式中,在主动和被动摩擦传动件接合时也会引起至少微小的歪斜和/或楔入,本申请意义上的摩擦离合器的特征在于,当主动摩擦传动件在被动摩擦传动件上导引时力矩传递连接不会极其不连续地上升,而是连续地或者以多个步骤上升。这是辅助设备在驱动力矩接合时尽可能保护整个部件并由此能够耐久地工作的重要前提。不依赖于此当一方面可以实现,另一方面希望实现时切换过程也可以非常快速地实现。只要摩擦离合器在必要时能够突然接合和锁定。
导带装置是指本身容纳皮带,并且特别是轴向导引的那些构件。这里考虑的皮带通常是多槽皮带或者简单的楔形皮带,由此相应的导带装置包括互补的多槽型面或者简单的V型面。
主动摩擦传动件和被动摩擦传动件之间的差别在于,两个相互摩擦连接作用的传动件中只有一个运动,以便在接合和分离状态之间切换,或者为此这两个传动件中至少一个比被动传动件运动更多或者明显更多或者直接驱动主动摩擦器来接合或者分离。为了尽可能保持结构简单,当被动摩擦传动件轴向固定时是有利的。
主动摩擦传动件“压紧”在被动摩擦传动件上是精确的机械操作,其至少基本上使传动件之间摩擦连接并由此使辅助设备驱动机构接合。在两个摩擦传动件之间力矩传递连接时传递的力矩在大多数情况下至少在合理的运行参数如压紧力内直接取决于该运行参数。
如上所述,主动摩擦传动件沿着轴轴向移动,以实现摩擦离合器连接并由此实现接合。根据本发明提出的方面,在主动摩擦传动件移动时导带装置也相对于轴进行轴向移动。
优选这样调节主动摩擦传动件,使得其对于与被动摩擦传动件的接合或者向被动摩擦传动件的移动产生一个回复力或者拉回力。该回复力例如通过弹簧装置提供,一旦主动传动件从零位向被动摩擦传动件移动,该弹簧装置就在主动摩擦传动件上施加轴向力,其中在零位上摩擦传动件之间没有摩擦连接。拉回力例如可以通过主动摩擦传动件有利的支承由此实现,使得主动摩擦传动件对于每次轴向移动首先必须克服保持力。这可以使用简单的机构通过主动摩擦传动件稍微的夹紧配合或者通过相对于传动件的其它材料具有较大的静摩擦的滑动面实现。这两个机构的优点在于,在合适的造型的情况下只要消耗用于操作离合器、也就是激活或者打开摩擦接合的能量。这使得整个离合器结构实施为纯机械式结构从而在接合或者分离的状态下不必消耗能量来保持这种状态更容易实现。
作为替代方案或者附加方案,本发明按照另一方面提出,为了使用于汽车发动机的具有可接合和分离的带轮的辅助设备驱动机构成本低廉且简单,导带装置在分离状态下可以不依赖于轴的转动可旋转地支承在轴上,其中带轮在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到轴的力矩传递连接,并且在分离状态下可绕轴旋转地支承。
DE 42 43 777 A1在导带装置和轴之间具有负载档位和减速档位中的稳定的携带装置。但是根据本发明的第二个方面的认识,在许多情况下减速档位的携带装置是不必要的。通常在完全接合和完全分离的状态之间能够切换就足够了。由于较短的切换行程,辅助设备也可以在足够短的时间内克服惯性加速。也表明,两个在两个表面移动到一起时摩擦传动件之间的接触磨损不必明显小于以负荷速度旋转的主动传动件表面与开始时还是静止的被动传动件表面移动到一起时的接触磨损。
按照本发明的第三个方面提出,主动摩擦传动件布置在被动摩擦传动件的一侧,并且摩擦连接仅在主动摩擦传动件和被动摩擦传动件之间进行。
这种发明构思特别是实现了将辅助设备驱动机构轴向构造得非常短。被动摩擦传动件例如可以是轴的端面上的转矩盘。通过整个摩擦离合器机构在一侧的布置可以将该机构完全安置在轴周围的空间内。由此轴可以尽可能构造的短,并且尽管如此不必在轴所需要的长度上设置辅助设备驱动机构的其它构件。
在按本发明的辅助设备驱动机构的一种优选的实施方式中,导带装置轴向固定地连接在主动摩擦传动件上。这一点只要这样进行,即将导带装置与主动摩擦传动件一体构成,例如通过导带装置与主动摩擦传动件在带轮上一体构成。在这种情况下,导带装置和主动摩擦传动件构成了带轮的非常重要的元件。轴向固定连接可以取消那些传动机构。不言而喻,一体的方案成本特别低廉并且机械上简单。由此辅助设备驱动机构整体上不仅成本低廉,而且还非常耐磨。
为了将辅助设备驱动机构或者至少是其重要元件在空间上构造得紧凑,导带装置可以紧靠主动摩擦传动件的径向外侧布置。另外在这种情况下主动摩擦传动件可以安置在导带装置内部的径向自由空间内,由此在运行时安置在环绕的皮带内侧。由此可以最佳地充分利用环绕的皮带内侧的自由空间,该自由空间对于汽车驱动机构中的其它设备本来就是死区。
这种布置不仅可以在按本发明的到目前为止所述的方面的辅助设备驱动机构上实现,而且也可以在主动摩擦传动件可以相对于轴和导带装置或者导带装置本体轴向移动的辅助设备驱动机构上实现,但是其中导带装置本体、最好是整个导带装置与主动摩擦传动件一起布置在被动摩擦传动件的轴向一侧。
根据本发明的这种观点,当主动摩擦传动件可以相对于轴和导带装置或者导带装置本体轴向移动时,上述在被动摩擦传动件的一侧的结构方式也可以使用。在这种结构方案中,导带装置不依赖于主动摩擦传动件的轴向移动而移动。这种结构形式的缺点是要求导带装置和主动摩擦传动件之间是两件式的结构。但是这根据使用目的可以容忍或者也可能是有利的,因为在主动摩擦传动件磨损时,该摩擦传动件可以不依赖于其它构件进行更换。另外对于这种辅助设备驱动机构的构造,对于用于摩擦传动件的新开发的材料可以灵活作出反应,而不必为此影响导带装置。此外作为补充或者上述优点的替代方案,导带装置可能会碰到较大的皮带力,而不会由此阻止主动摩擦传动件的轴向移动。这在轴向接合时至少只能有限地实现,而在整体式结构的情况下是不可能实现的。
当被动摩擦传动件布置在轴上的加固的环形板上时,离合器机构的整体式结构在被动摩擦传动件方面可以简化。
与辅助设备驱动机构按照本发明的哪个方面构造无关,当主动摩擦传动件支承在径向内侧时是有利的。主动摩擦传动件是将巨大的力和力矩从驱动机构传递到从动机构的构件。因此其支承要构造得最精密和稳定。这就要求特别稳固的轴承。当主动摩擦传动件支承在径向外侧时,相应的必须在其周围安置非常大的壳体,这就不必要地加大了辅助设备传动机构。主动摩擦传动件向其径向内侧支承使得力直接或间接输出到轴,这是不危险的。另外大大减小了辅助设备驱动机构的所要求的外圆周。
当带轮支承在径向内侧时情况相同。
作为补充或者替代方案,用于汽车发动机的具有可以接合和分离的带轮的辅助设备驱动机构,其在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到支承在壳体上的轴的力矩传递连接,并且在分离状态下可绕轴同轴旋转的支承,提出,其中将摩擦离合器布置在壳体的径向和/或轴向外侧。这种布置实现了要实施本发明,只需对本来就存在的辅助设备或者壳体作最小的改变。因为相应的轴本来就已经穿过壳体,以便与带轮相互作用,基本上只需要在壳体外面设置用于带轮的支承。由此也可以使总结构空间最小化,这在上面针对死区已经说明过了。作为上述优点的补充或者作为替代方案还可以将摩擦离合器和其移动的部件直接从壳体外面致动,由此在整体布置上显著简化了设备驱动机构的一体化。
轴最好支承在壳体的轴套的径向内侧,并且带轮支承在轴套的径向外侧。这显著简化了布置,因为轴套利用了两次,可以避免不必要的结构空间损失。
相应的可以将带轮的各组件、例如摩擦离合器、导带装置、主动摩擦传动件或者带轮本体支承在径向外侧,以便在尽可能获得与整个部件支承在径向和/或轴向外侧不同的尺寸时实现上述优点。
为了将主动摩擦传动件压紧在被动摩擦传动件上,优选提供一种向后支撑的传动环。辅助设备驱动机构或者相应的支承轴的壳体本来就具有许多旋转对称的构件,因此环可以以最小的空间花费成形在其上。由此自动保证了离合器驱动机构的径向固定。只需要考虑用于摩擦传动件相互之间压紧的轴向力。为此设置了向后的支承。不言而喻,传动环向后支撑在其上的轴承优选也是旋转对称的。
辅助设备驱动机构的总结构由此再次得到简化,即由于在整体式结构中各个组件的直接一体化也可以使用这样的制造方法,其中所要求的组件在例如通过铸造方法制造毛坯时就已经一起成形了。
为了使轴向摩擦传动件或者-根据具体构造-整个带轮能够容易地且磨损较少地移动,将其布置在可轴向移动的轴承上。由于在摩擦离合器中通常需要的切换行程较短,在许多情况下甚至不必提供用于皮带侧向偏移的平衡装置。特别可以这样构造整个装置,即只有在不受载荷、也就是分离状态才能调节轻微的斜置。但是如果要求希望的使用寿命的话也可以设置相应的用于皮带斜置的平衡机构。
优选设置调整机构用于导带装置、带轮和/或主动摩擦传动件的轴向相对移动。该调整机构根据一种方案可以具有带端面侧的斜面形齿部和固定的具有互补的斜面形齿部的调整装置的调整皮带,其中斜面形的齿部可以如此构造,使得借助于调整环和调整装置的旋转,调整环和/或调整装置能够进行相对轴向移动。旋转运动相应地转换成轴向运动,其中旋转运动完全不依赖于轴和/或导带装置的旋转。通过选择合适的斜面形齿部可以在结构空间比较窄但是还能作充分的轴向移动的情况下引起大的力。旋转运动例如可以通过低压罐、伺服机构或者类似动作的构件引入。这里也可以使用螺纹来调整,例如梯形螺纹。
在一种用于实现轴向运动的结构上特别有利的方案中,轴向可移动的轴承是具有内环和外环和布置在其之间的滚动体的滚动体轴承,其中调整机构具有夹紧装置,其在接合状态下夹紧滚动体轴承的内环以用于传递驱动力矩。相应的力施加到滚动体轴承的内环上,并且整个轴承可以与导带装置或者主动摩擦传动件一起移动。通过将内环夹紧在接合位置上可以精确地确定位置。
另外夹紧装置由布置在滚动轴承的内环的两侧的弹簧环构成。这样具有许多优点。一方面夹紧力由此可以精确地预定。另一方面通过弹性装置存在振动缓冲。这保证了辅助设备驱动机构在接合状态下非常平稳的运行。另外夹紧装置也可以这样设计,在分离状态下还存在一定的夹紧力,由此在这种状态下也能减小振动。
特别对于按本发明的第四方面的辅助设备驱动机构的实施方式,导带装置本体和主动摩擦传动件布置在被动摩擦传动件的轴向一侧,在另一种实施方式中,主动摩擦传动件位于导带装置本体的轴向延伸的凹槽中。导带装置本体中的凹槽是孔,主动摩擦传动件位于其中,并且主动摩擦传动件穿过该凹槽或者从该凹槽伸出压紧被动摩擦传动件以用于接合。通过这种结构方案对于带轮本体本身的支承只要较低的要求,因为较大的轴向力可以直接通过主动摩擦传动件传递。通过将主动摩擦传动件布置在导带装置本体的轴向延伸的凹槽中可以很容易地给部件提供旋转的传动件装置,该传动件装置在接合的主动摩擦传动件和带轮本体之间传递力矩。
对于这种结构方案最重要的是主动摩擦传动件或者导带装置的调整机构可以具有弹性夹紧装置,该夹紧装置在接合状态下将传动件装置夹紧在主动摩擦传动件和导带装置之间以用于传递驱动力矩。传动件装置由此通过弹簧力保证了压紧在被动摩擦传动件的摩擦表面上。由此进一步起到振动缓冲的作用。
当主动摩擦传动件轴向完全穿过导带装置本体时,轴向力传递给导带装置或者导带装置本体加载特别小。在一种特别优选的实施方式中,主动摩擦传动件为此沿着圆周具有多个离散的摩擦体,当辅助设备驱动机构接合时,摩擦体的端面起到与被动摩擦传动件摩擦接合的作用。
在一种优选的方案中,带轮本体和/或主动摩擦传动件可旋转且可轴向移动地支承在辅助设备壳体的外圆周区域上。带轮本体相应的是辅助设备的整体组件。由此明确确定了不是驱动带轮,而是辅助设备的带轮本身可以切换。
由此特别是可以实现单个辅助设备的接合和分离。这不仅使得在起动过程期间节省能量,而且在汽车驱动机构整个运行过程中都能节省能量,因为辅助设备在必要时可以单个或者成组接合和分离。
对于一种结构上的简化,调整机构的调整装置是辅助设备壳体的组件。特别是斜面形的齿部可以直接成形在辅助设备壳体的相应区域上,由此不必要求附加的构件。这里例如也可以使用塑料技术,从而例如在喷注过程中将斜面形的齿部直接一起构成。也可以通过合适的铸造过程来进行这种构造。
为了在所有这些提出的实施方式中实现有效接合作用和扩大摩擦面,根据一种实施方式,主动摩擦传动件和/或被动摩擦传动件上的摩擦表面由多个相互同轴布置的圆形或者圆环段形的齿形槽构成,其中被动摩擦传动件上的摩擦表面具有与主动摩擦传动件上的摩擦表面互补的齿形槽。这些齿形槽在接合状态下以其侧面相互嵌合。根据槽横截面和圆周的结构可以起到加强压紧作用。此外由于扩大了摩擦表面减小了磨损倾向。
在一种成本特别低廉的方案中,带轮本体、导带装置和/或主动摩擦传动件由塑料材料制造。借助于通用的塑料加工方法相应的可以将带轮本体和主动摩擦传动件根据希望在一个制造过程中制造,在此也可以使用不同的材料,例如通过共注射成型。在此也可以使用金属或者陶瓷材料。
为了改善力矩离合器本身的使用寿命,主动和被动摩擦传动件可以具有摩擦片衬面。该摩擦片衬面吸收在在接合过程中刚开始打滑时产生的热量,显著地提高了摩擦系数。
有利的是主动摩擦传动件或者被动摩擦传动件的齿形槽和/或互补齿形槽设置在摩擦片衬面中,由此摩擦片衬面也可以将其作用延伸到齿形槽的侧面区域中。
另外当按照一种方案在轴上设置作用机构时是有利的,在接合状态下作用机构在辅助设备壳体中旋转。由带轮驱动的作用机构相应的直接位于辅助设备壳体中,由此可以再次获得紧凑的结构单元。在此可以是不同的作用机构,其与轴一起构成了转子,转子在一般情况下与设备壳体相互作用。
设备壳体优选是泵壳,而作用机构相应的优选是泵轮。对于内燃机上的辅助设备通常使用泵,例如水泵、空气泵、空调压缩机、转向助力泵等。只要其对应配有可切换的带轮,那么其在必要时可以接合和分离。由此可以显著降低内燃机的功率损失。
根据本发明的另一方面,其涉及一种用于汽车发动机的辅助设备,并且该辅助设备具有设备壳体、轴、布置在轴上的作用机构和可旋转地支承在设备壳体的外圆周上的带轮,带轮可以借助于离合器与轴接合或者分离。
最初根据该方案的辅助设备直接设有直接支承在设备壳体上的带轮,该带轮与辅助设备的轴可机械操作的接合。特别是通过机械操作离合器可以进行一种布置,其中在切换状态下-也就是分离或接合时,使相应的执行机构,例如电机、伺服机构、磁体或类似机构不受载荷作用,而只需在切换过程中消耗能量。已经解释过,这种带轮位于壳体外的布置是特别节省位置空间的结构。辅助设备可以选择接合或分离,而皮带始终与带轮嵌合。因此发动机只有当辅助设备也接合时才需要再次对辅助设备的驱动机构做功。
已经解释过,本发明按照许多细节其突出优势在于,带轮可以直接是摩擦离合器的组件。除了在汽车领域中非常重要的成本方面外,由此还更简单的满足了运行可靠性的要求,因为摩擦离合器在其功能和结构上特别是相对于已知的电或者机械上非常复杂的机构是非常简单的离合器。
对于上面的说明不言而喻的是,用于运行内燃机的辅助设备驱动机构的方法也是有利的,其中该内燃机具有至少一个带有可以与辅助设备的轴接合和分离的带轮的辅助设备,其中辅助设备驱动机构通过与汽车发动机的曲轴连接的带轮和与辅助设备的至少一个带轮嵌合的皮带驱动,并且其中带轮与辅助设备的轴的接合和分离根据至少一个预定的参数和/或根据操作人员的选择进行。在此辅助设备驱动机构特别是前面描述的结构方案中的一种。
在现有技术中曲轴带轮可以接合或者分离,而根据该方法有利的是,当不需要该辅助设备时可以将单个的辅助设备从驱动联合装置中分离出来。这特别是在使用水泵或者制冷压缩机时是有利的。
下面根据两种实施例参考附图来详细说明本发明。
附图示出


图1作为具有带轮的内燃机辅助设备的水泵的全剖图,具有用于起动摩擦连接的调整环;图2示出了图1中的调整环的右视图(相对于图1);图3以沿着图2的线III-III的剖面图示出了图2中的调整环;图4以全剖图示出了作为具有带轮的内燃机辅助设备的水泵第二种实施例。
在图1中以全剖图示出的水泵1作为辅助设备布置在这里未详细示出和描述的内燃机上。辅助设备包括其分别所属的带轮和环绕的皮带的布置和分组可以类似于EP 0 136 384 A1中所述的进行。但是带轮不必通过离合器与内燃机的曲轴接合和分离。
对于同样未示出的皮带涉及一种多槽皮带,其至少将所示的水泵1与曲轴的带轮连接起来。
水泵1具有钟形的泵壳2,泵壳2设有用于冷却水的未详细示出的入口和未详细示出的出口。泵壳2优选借助于法兰3安置在发动机座上,并且泵轴4同轴地穿过泵壳2延伸。泵轴4通过两个相互间隔开布置在泵壳2中的滚动体轴承5和6在泵壳2内可旋转地支承在壳体2的轴套内。轴套作为空心枢轴与其余的壳体隔开并且径向内部支承滚动体轴承5和6。水泵叶轮8在泵壳2的泵室7内旋转,该水泵叶轮安装在钢毂9上,钢毂压紧在泵轴4上。但是这里也可以将水泵叶轮8借助于注塑技术和类似的技术与泵轴4连接成一体。
在前面的区域中泵壳2的外面,泵轴4的直径变小,并且在变细的部段10上安置着与泵轴4不可转动地连接的转矩盘11。转矩盘用作摩擦离合器元件,并且在其面对泵壳2的一侧的上面部分中设有多个同心的圆环形的齿形槽12。齿形槽12的整个区域覆有摩擦片衬面13,其同样模仿齿形槽12的轮廓。在转矩盘12的背面有肋11′,其可以用作加强件和/或风扇叶片。这种风扇可以作为传动件的整体组件或者也可以作为附加构件设置在传动件的轴上。由此获得了风机和离合器或者离合器组件的整体结构。这样一种布置特别是实现了风机和水泵的共同运行,这不依赖于本发明的其它特征对于汽车水泵的运行是有利的。特别是当风机和水泵安置在轴上或者当风机与水泵一体构成时是有利的,因为这样的话风机只有在水泵需要并且由此水必须冷却时才运转。
泵壳2在其轴套外侧具有圆柱形的接合区域14。在接合区域的侧面上轴向可移动地套上了滚动体轴承15,在滚动体轴承上安置了带轮本体16。滚动体轴承15具有内环17、外环18以及多个滚动体19。带轮本体16固定支承在外环18上,从而由此构成的带轮20可以绕着泵壳2的接合区域14旋转。
带轮本体16的外圆周设有合适的容纳槽21,其可以与匹配的多槽皮带嵌合。在背离泵壳2的端面上该带轮本体16设置了多个相互同心布置的圆环形齿形槽22,其构造成与转矩盘11上的齿形槽12互补。
在泵壳2的接合区域14上套装了保险环23,其固定了滚动体轴承15并由此固定了带轮本体16。在滚动体轴承15的内环17和保险环23之间设置了环形回位弹簧24。在内环17的对置侧上有一个环形压紧弹簧25。在图1中所示的接合位置上,内环17夹紧在回位弹簧24和压紧弹簧25之间,从而内环17可靠地且不可转动地夹持在接合区域14上。
带轮20的轴向移动借助于在图2和3中所示的调整环实现,调整环在面向泵壳2的一侧具有斜面形的齿部27。泵壳2在其与接合区域14相邻的调整区域28中设有互补的斜面形齿部。调整环26侧面具有调整杆29,调整杆29通过吊耳30操作。该操作通过作用在调整杆29的吊耳30上的合适的机构实现,并且该机构使调整环26绕着其轴线旋转。
如在该实施例中可以直接看出,摩擦接合由此建立,主动摩擦传动件、也就是带轮本体16以其背离泵壳2的具有齿形槽22的端面轴向可移动地导引,并且为了接合压紧在相应的被动摩擦传动件、也就是具有齿形槽12的转矩盘11上,其中主动摩擦传动件的轴向移动相应的引起由容纳槽21构成的导带装置的相关的轴向移动,因为其是相互构成一体的。
下面对上述水泵1的作用方式和工作原理作详细说明。
在图1中所示的接合状态下,带轮本体16以其齿形槽22压紧在摩擦片衬面上,并由此压紧转矩盘11的齿形槽12。为此需要的压紧力通过压紧弹簧25施加,由此带轮本体不仅起导带装置的作用,而且同时也起主动摩擦传动件的作用。该力又通过回位弹簧24的弹簧变形部分减小。如果例如通过低压罐、伺服机构或者类似的装置将例如5N的调整力施加在调整杆29上,那么由调整杆29的长度以及调整环26的齿部27和调整区域28的齿部的导程该力就会放大。两个调整机构的系数相乘,由此很容易得出总系数25。示例性给出的5N的力由此在不考虑齿部中的摩擦的情况下得到125N的轴向力。该力减去回位弹簧24的力(例如25N),由此得到轴向压紧力(例如100N)。通过摩擦片衬面或者摩擦面(大约系数为3)的外形可以进一步放大该力。
如上已经提到,轴向移动通过调整环26相对于调整区域28的旋转实现,从而在图1中所示的位置上调整环26的扁平区域31支承在调整区域28的同样构造的扁平区域上,并由此使两个构件最大限度地相互分开,压紧弹簧25和回位弹簧以最大的希望的方式压紧在一起。由此在带轮本体16的齿形槽22和转矩盘11的摩擦片衬面13之间产生了足够的接合作用,该作用将所希望的力矩从由皮带驱动的带轮20传递到转矩盘11上,并通过转矩盘传递到轴4上。由此水泵叶轮8在泵壳2的内部被驱动并输送冷却水。
当不再希望该泵过程或者当达到预定的参数时,调整环26重新回转八分之一转,从而调整环26上的齿部27和调整区域28中的互补的齿部完全嵌合,由此共同占据了最小的结构高度,从而弹簧24和25以最小希望的方式压紧在一起或者甚至不再承受载荷。在大多数情况下,还希望在内环17上有一个最小的夹紧力。在此带轮本体16的轴向返回运动(在图1中向右)的大小使得齿形槽22不再与转矩盘11上的齿形槽12嵌合,并且不再传递力矩。然后泵轴4和泵叶轮8停止。
为了非常简单地实现该过程,调整杆29优选弯成曲柄状,从而其在带轮20和泵壳2之间可以看到。
回位弹簧24和压紧弹簧25用于保证带轮20振动很小的固定在泵壳2上。由此使整个水泵1非常平稳的运行显而易见的是,通过导带装置-通过容纳槽21实施-和主动摩擦传动件之间的一体构造以其摩擦表面22实现了这两个元件的每一轴向运动的直接耦合。但是一旦消除耦合,导带装置21的旋转完全不依赖于轴4的旋转。
不仅在接合状态下而且在分离状态下,主动摩擦传动件安置在被动摩擦传动件-通过转矩盘11实施-的轴向一侧。在辅助设备驱动机构1接合时的摩擦连接仅仅在主动摩擦传动件和为此向后加固的被动转矩盘11之间进行。
下面根据图4对本发明的第二实施例进行详细描述。就结构和功能上相同的构件使用与前述实施例相同的附图标记,并可以参考前面的说明。因此下面只详细研究主要的不同点。
在该实施例中,带轮本体16不能轴向移动地支承在泵壳2的接合区域14上。滚动体轴承15的内环17靠在保险环23上。在该实施例中接合区域14构造得更长,因为在接合区域14上还套上了离合器盘32(或者传动件盘)。为此离合器盘32具有相应的中间圆柱形孔。离合器盘设有多个轴向向前延伸的离合器凸出部分33,其穿过带轮本体16中的相应的孔34延伸。在其面对转矩盘11的端面上,离合器凸出部分33分别设有圆环段形的齿形槽22′。位于齿形槽22′旁边的隆起部分可以嵌入转矩盘11上的齿形槽12中。
离合器盘32通过碟形回位弹簧24′支撑在内环17上。在离合器盘32的背面35上有轴向滚动体轴承36,其同样在接合区域14上导引。在调整环26和轴向轴承36之间设置了盘形压紧弹簧25′。
下面简单描述一下第二实施例的作用方式和工作原理。
带轮20与泵轴4的接合和分离与以前相同是通过调整环26实现的,该调整环支撑在泵壳2的区域28上的相应的对应齿部上。在图4中所示的接合状态下,调整环26和区域28最大程度地相互分开,由此回位弹簧24′和压紧弹簧25′位于其弹簧变形位置。在此通过轴向滚动体轴承36传递的力作用在离合器盘32上,离合器盘以其离合器凸出部分33的端面压紧在转矩盘11上,并由此起力矩传递的作用。
为了分离转动调整环26,由此该调整环26向右运动并由此使回位弹簧24′和压紧弹簧25′卸载。由此离合器盘32和轴向滚动体轴承36也向右运动并且离合器凸出部分33与转矩盘11脱开。
出于完整性提一下,转矩盘11可以由塑料制造。由此可以将其喷注到轴4上或者与其连成一体。摩擦片衬面13也可以由塑料加工方法一体安置。
可以直接看出,在两种实施例中,导带装置(带轮本体16带有容纳槽21的外圆周)在分离状态下可以独立于轴4的旋转而转动。主动摩擦传动件、也就是带轮本体16也以其背离泵壳2的、具有齿形槽22的端面布置在被动摩擦传动件、也就是具有齿形槽12的转矩盘11的一侧,并且摩擦连接仅仅在主动和被动摩擦传动件之间进行。
另外带轮20可以如此构造,将环绕的面设计成扁平型面,并且加大预期的最大移动行程。由此皮带、特别是平皮带在带轮20轴向移动时保持在其原来的轴向位置上。
摩擦片衬面可以选择性的-如这里所示-设置在转矩盘11和/或带轮20上。
这里所示的水泵1应该理解为仅仅是内燃机上的辅助设备的实例。支承在设备壳体上的带轮也可以用于转向助力泵、空调压缩机和类似的应用中。
权利要求
1.用于汽车发动机的辅助设备驱动机构,具有可接合和分离的带轮,带轮在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到轴的力矩传递连接,并且在分离状态下能够绕轴同轴转动的支承,其中摩擦接合通过使带轮的主动摩擦传动件轴向可移动地导引并且为了接合而压紧在轴的相应的被动摩擦传动件上来建立,其特征在于主动摩擦传动件的轴向移动使得导带装置作相关的轴向移动。
2.特别是按权利要求1所述的用于汽车发动机的辅助设备驱动机构,具有可接合和分离的带轮,带轮在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到轴的力矩传递连接,并且在分离状态下能够绕轴同轴转动地支承,其特征在于所述导带装置在分离状态下能够绕轴旋转而与轴的旋转无关。
3.特别是按权利要求1和2之一所述的用于汽车发动机的辅助设备驱动机构,具有可以接合和分离的带轮,带轮在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到轴的力矩传递连接,并且在分离状态下可绕轴同轴转动的支承,其中摩擦接合通过使带轮的主动摩擦传动件轴向可移动地导引并且为了接合而压紧在轴的相应的被动摩擦传动件上来建立,其特征在于所述主动摩擦传动件布置在被动摩擦传动件的一侧,并且摩擦连接只在主动和被动摩擦传动件之间进行。
4.按权利要求3所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述主动摩擦传动件布置在被动摩擦传动件的轴向一侧。
5.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述导带装置轴向固定连接在主动摩擦传动件上。
6.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动装置,其特征在于导带装置与主动摩擦传动件在带轮上一体构成。
7.特别是按权利要求1至6之一所述的用于汽车发动机的辅助设备驱动机构,具有可接合和分离的带轮,带轮在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到轴的力矩传递连接,并且在分离状态下可绕轴同轴转动的支承,其中摩擦接合通过使带轮的主动摩擦传动件轴向可移动地导引并且为了接合而压紧在轴的相应的被动摩擦传动件上来建立,其中主动摩擦传动件相对于轴和相对于导带装置能够轴向移动,并且在导带装置本体和主动摩擦传动件之间实现了旋转接合,其特征在于所述导带装置本体和主动摩擦传动件布置在被动摩擦传动件的轴向一侧。
8.按权利要求7所述的辅助设备传动机构,其特征在于所述导带装置本体和主动摩擦传动件与导带装置一起布置在被动摩擦传动件的轴向一侧。
9.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述皮带传动机构紧靠主动摩擦传动件的径向外侧布置。
10.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述被动摩擦传动件布置在轴上的加固的环形板上。
11.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述主动摩擦传动件支承在径向内部。
12.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述带轮支承在径向内部。
13.特别是按权利要求1至12之一所述的用于汽车发动机的辅助设备驱动机构,具有可接合和分离的带轮,带轮在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到支承在壳体上的轴的力矩传递连接,并且在分离状态下可绕轴同轴转动地支承,其特征在于所述摩擦离合器布置在壳体的径向外侧。
14.特别是按权利要求1至13之一所述的用于汽车发动机的辅助设备驱动机构,具有可接合和分离的带轮,带轮在接合状态下通过摩擦离合器建立导带装置到支承在壳体上的轴的力矩传递连接,并且在分离状态下能够绕轴同轴转动地支承,其特征在于所述摩擦离合器布置在壳体的轴向外侧。
15.按权利要求13或者14之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述轴支承在壳体的轴套的径向内侧,并且导带装置、主动摩擦传动件、带轮本体或者带轮支承在轴套的径向外侧。
16.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于向后支撑的传动环将主动摩擦传动件压紧在被动摩擦传动件上。
17.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述带轮、主动摩擦传动件和/或带轮本体布置在可轴向移动的轴承上。
18.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于设置调整机构使带轮、导带装置、主动摩擦传动件和/或带轮本体相对轴向移动。
19.按权利要求18所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述调整机构具有带端面侧的斜面形齿部的调整环和带互补的斜面形齿部的固定的调整装置,并且斜面形的齿部如此构造,借助于调整环和调整装置的旋转调整环和/或调整装置能够进行相对轴向移动。
20.按权利要求17至19之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述可轴向移动的轴承是具有内环和外环和布置在其之间的滚动体的滚动体轴承,并且调整机构具有夹紧装置,其在接合状态下夹紧滚动体轴承的内环以用于传递驱动力矩。
21.按权利要求20所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述夹紧装置由布置在滚动体轴承的内环的两侧的弹簧环构成。
22.按权利要求1至16之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于设置调整机构用于带轮、导带装置、主动摩擦传动件和/或带轮本体的相对轴向移动,并且调整机构具有弹性夹紧装置,其在接合状态下弹性夹紧摩擦传动件用于传递驱动力矩。
23.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述主动摩擦传动件位于导带装置本体的轴向延伸的凹槽中。
24.按权利要求23所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述主动摩擦传动件轴向完全穿过导带装置本体。
25.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述主动摩擦传动件在圆周上具有多个离散的摩擦体。
26.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述带轮、导带装置、主动摩擦传动件和/或带轮本体可旋转和可轴向移动地支承在设备壳体的外圆周区域上。
27.按权利要求26所述的辅助设备驱动机构,其特征在于调整机构的调整装置是辅助设备壳体的组件。
28.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述主动摩擦传动件和/或被动摩擦传动件的摩擦表面由多个相互同轴布置的圆环形或者圆环段形齿形槽构成,并且在两侧都是这种结构的情况下被动摩擦传动件的摩擦表面具有与主动摩擦传动件的摩擦表面互补的齿形槽。
29.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述带轮、导带装置、带轮本体、主动摩擦传动件和/或被动摩擦传动件由塑料材料制造。
30.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于所述主动和/或被动摩擦传动件具有摩擦片衬面。
31.按权利要求30所述的辅助设备驱动机构,其特征在于在摩擦片衬面中布置了齿形槽和互补的齿形槽。
32.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于在轴上配置作用机构,作用机构在接合状态下在辅助设备壳体中旋转。
33.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于在轴上转矩盘、被动摩擦传动件和/或作用机构与轴优选通过塑料成形方法连接成一体。
34.按前述权利要求之一所述的辅助设备驱动机构,其特征在于设备壳体是泵壳,并且设置泵轮作为作用机构。
35.用于汽车发动机的辅助设备,具有设备壳体、轴、布置在轴上的作用机构和可旋转地支承在设备壳体的外圆周区域上的带轮,该带轮构造成能够借助于离合器与轴接合和分离。
36.用于运行按权利要求1至35之一所述的用于汽车发动机的辅助设备驱动机构的方法,其具有至少一个带有可以与辅助设备的轴接合和分离的带轮的辅助设备,其特征在于具有以下步骤-通过与汽车发动机的曲轴连接的带轮和与辅助设备的至少一个导带装置嵌合的皮带驱动辅助设备驱动机构;-根据至少一个预定的参数和/或根据操作人员的选择将导带装置与辅助设备的轴接合和分离。
全文摘要
用于汽车发动机的辅助设备驱动机构,具有可接合和分离的带轮(20),带轮在接合状态下通过摩擦离合器(22、12)建立导带装置到轴(9)的力矩传递连接,并且在分离状态下可绕轴同轴转动的支承,其中摩擦接合由此建立,使得带轮(20)的主动摩擦传动件(16)轴向可移动地导引,并且为了接合压紧在轴(9)的相应的被动摩擦传动件(11)上。为了能够更小、更容易、成本更低廉和机械上更简单的制造这种驱动机构,首先提出,主动摩擦传动件(16)的轴向移动使得环形导向装置作相关的轴向移动。
文档编号F16D13/26GK1882793SQ200480033933
公开日2006年12月20日 申请日期2004年9月17日 优先权日2003年9月17日
发明者M·许特 申请人:普拉斯特克工程有限责任公司
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