成本優化的牽引機構的製作方法

2023-05-29 08:30:11

專利名稱：成本優化的牽引機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種牽引機構，其用作內燃機的裝配驅動器或控制驅動器。所述牽引機構包括從動元件和至少一個主動元件，從動元件和至少一個主動元件通過牽引裝置特別是環形皮帶連接。張力調整器對該牽引機構的環形皮帶施加應力。
背景技術：
內燃機通常具有兩個分離的牽引機構，其中一個是控制驅動器，內燃機的曲軸通過控制驅動器驅動凸輪軸，通過該凸輪軸開啟內燃機的氣體交換閥。另一個牽引機構，被設計為內燃機的裝配驅動器(assembly drive)，用於驅動附屬裝置，例如，水泵、空調壓縮機和交流發電機。
考慮到內燃機的轉動不一致，與角速度的變化或轉動速度的變化相關聯的轉矩波動被引入到牽引機構並且導致損耗增加，特別是牽引裝置的損耗增加。與其相關聯的機械振動幹擾在諧振範圍內導致令人不愉快的聽覺噪音。而且，這勢必增加摩擦力，這對牽引機構的使用壽命是不利的，特別是對牽引裝置的使用壽命是不利的。
DE19520508A1公開了一般的牽引機構，其中配置在主動元件或從動元件的輪或皮帶輪具有非圓形的結構。為此目的，該輪配置有散布在周圍的凹陷，凹陷的數量與內燃機的扭轉振動或扭轉運動的主要順序相對應。採用該已知方法基本上能去除聽覺上的振動噪聲。

發明內容
從已知方案提出本發明的目的是實現牽引機構的使成本最優化的簡單結構。
解決所提出的問題的方案在於組合以下方法。牽引機構的主動元件或從動元件的至少一個皮帶輪具有非圓形的結構。這樣獲得的減振牽引機構使得被特別設計為環形皮帶的牽引裝置能具有減小的寬度。
例如，依據本發明皮帶寬度減小≥18％將適於常規的寬度設計，根據關係Rb(皮帶寬度)＝Fh(皮帶最大負荷)/Ze(嚙合的齒的數量)/Ri(具體的皮帶係數)計算的例子Fh＝3000N；Ze＝13.2；Ri＝6N/mm/ZeRb＝3000/13.2/6Rb＝37.8mm要求的皮帶寬度Rb是38mm。
從該值計算，採用依據本發明的方法皮帶寬度減少的值≥18％。
此外，依據本發明的牽引機構包括具有固定部件的張力調整器，該固定的部件配置有運轉的偏心輪，該偏心輪由彈簧裝置作用並且被連接到張力滾柱。
根據穩定牽引機構的方法，即減震，以優選地配置到曲軸上的非圓形皮帶輪的形式，構建清楚的減小的動力和隨其一起的牽引機構的減小的最大力。結果，能方便地簡化牽引機構的單獨組件，從而節約成本和減少牽引機構的整個體積。
本發明包括使用於環形皮帶的預應力適於該動力和減振牽引機構的最大力。依據本發明的方法，在該情形下預應力減少≥15％，這對牽引裝置的使用壽命和裝置的滾動軸承如皮帶輪產生好的影響，該裝置連接到牽引機構。而且，依據本發明的設備使環形皮帶的寬度適於該動力或牽引機構的最大力。在該情形下與常規的牽引機構相比較，具有同樣的邊界條件，即內燃機相同，和具有相同的扭矩，寬度減少≥18％是適當的。
特別在齒狀皮帶的齒相對於皮帶輪的齒進入和出去的動作期間，牽引裝置減少的預應力對產生摩擦具有直接的影響。在減振牽引機構中形成的減少的預應力有利地減少了在進入和出去的每一動作期間齒狀皮帶的齒面和皮帶輪的齒面之間的摩擦，同時其對牽引裝置的磨損具有有利的影響。而且，減少摩擦將減少跳齒的危險，在內燃機的控制驅動器中，其導致不利的間接損害並且使內燃機徹底失靈。
結果，根據本發明，從減振或使牽引機構穩定獲得的發現被用於設計牽引機構，使其整個空間被最優化且成本也被最優化。
本發明其他具有優勢的實施例是從屬權利要求2到10的主題。
通過將皮帶輪設計為橢圓形獲得解決本發明所提出問題的方案，該方案的結果一致。該橢圓優選地設計為最小軸「a」與最大軸「b」的比率為1∶1.1。對很多應用進行測試，即常規的內燃機，能確定最適宜的軸比率為1∶1.3，以獲得減振牽引機構。軸「a」比「b」的比率1∶1.3被稱之為上限值。
而且，多邊形式的皮帶輪適宜配置到牽引機構的主動元件和從動元件。而且，本發明包括將非圓形皮帶輪構造為具有圓形過渡的對稱或不對稱多邊形。
不考慮各自的幾何結構或形狀，通過仿真計算或通過測試確定皮帶輪的外形。依據本發明的減振牽引機構的結果是，在內燃機的運行狀態中整個旋轉速度譜中預應力和環形皮帶的最大力中的波動明顯減少了。通過依據本發明的方法，對牽引力和預應力求平均值，能有利地減少關於上部負載或下部負載最大力的波動到≥50％的值。
依據本發明的減振牽引機構能夠使用小尺寸的環形皮帶，該尺寸與採用的皮帶輪寬度相關聯。兩個方法能夠有利地減少牽引機構所需要的整個空間。由於小尺寸的環形皮帶和牽引裝置減少的預應力，使得裝配簡單了。
由於減少預應力，與先前的環形皮帶比較，設計環形皮帶使得能改變加強件的數量和/或排列，該加強件設計為拉繩(pull cords)。
例如，適於依據本發明的牽引機構的牽引裝置的減少預應力的環形皮帶具有減少數量的拉繩。拉繩優選地被嵌入在HNBR橡膠混合物中。而且，在內斷面或內齒區域，環形皮帶內側具有聚醯胺織物。
優選地，配置到依據本發明的牽引機構的環形皮帶包括由高純度玻璃或碳棒製成的拉繩。這些材料使得能夠進一步減少繩索的數量，同時確保維持高彈性或彎曲強度。而且，該加強件改善破壞性行為和相關聯的內熱，結果獲得牽引裝置延長的使用壽命。
依據本發明的減振牽引機構，與減少的牽引力一起，提高了牽引裝置每單位面積被減少的載荷。因為使用低成本的加強件和拉繩，所以能夠以更少的成本生產出適於減少牽引力的牽引裝置，且寬度保持不變，在減振牽引機構中使用沒有改變的牽引裝置使得使用壽命顯著增加。可選擇的，能夠使用小尺寸的環形皮帶，其在整個空間被最優化且其中由碳棒或高純度玻璃製成的高強度拉繩與加強件成一體。


更加詳細解釋單獨部件的

了本發明。附圖中
圖1示出依據本發明牽引機構的結構；圖2示出說明常規牽引機構的牽引力與減振牽引機構比較的圖表；圖3示出依據圖1中的牽引機構的細節圖，說明在齒狀皮帶和齒狀皮帶輪之間的嚙合；圖4示出依據本發明的牽引裝置的結構；圖5示出圖1中描述的牽引機構的張力調整器的截面圖。
具體實施例方式
圖1示出內燃機的牽引機構1，沒有顯示它的進一步的細節。由根據旋轉固定連接到內燃機的曲軸的齒狀皮帶輪3提供從動元件2，圖1中未示出。牽引機構1用於驅動曲軸、主動元件4，其配置有齒狀皮帶輪5。被配置的牽引裝置6是被設計為齒狀皮帶和至少部分圍繞齒狀皮帶輪3、5的環形皮帶。而且，牽引機構1用於驅動另一主動元件7，例如水泵。對照主動元件7的齒狀皮帶輪8牽引裝置6被引導。而且，在順時針旋轉的牽引機構1的空閒側，臨近齒狀皮帶輪5，牽引機構1被配置為，由彈簧力作用的張力調節器9和張力滾柱10被牽引裝置6的外側支撐。而且，牽引裝置6被張力調節器9和齒狀皮帶輪3之間的偏轉滾柱11引導。
為了獲得減振牽引機構1，從動元件2和齒狀皮帶輪3是非圓形。例如，優選設計為橢圓的齒狀皮帶輪3補償引入牽引機構1的不利的振動，該不利的振動由內燃機和內燃機中的旋轉不一致引起。為了說明該橢圓，齒狀皮帶輪3由兩個軸「a」和「b」確定，軸「b」的長度超過了軸「a」的長度。非圓形齒狀皮帶輪3改善了減振牽引裝置1，從而相反地消除牽引裝置6中高的最大力，牽引裝置6具有相應合適的尺寸。而且，為了實現對牽引裝置6施加預應力，其足夠用於運行狀態，減振牽引裝置1能採用簡單的張力調節器9。依據本發明的實施例，圖3到5示出了齒狀皮帶輪3、牽引裝置6和張力調節器9的細節。
圖2示出與依據本發明的牽引機構相比較的先前牽引機構的牽引裝置6的預應力的曲線。圖中，縱坐標表示預應力且橫坐標表示內燃機的旋轉速度。兩個空間放射狀分離的曲線圖對應於內燃機運行狀態中產生的預應力的帶寬。在這種情形下曲線圖I表示的是先前結構類型的牽引機構。另一曲線圖II通過依據本發明圖1所示的方法實現，其包括非圓形的齒狀皮帶輪3。如圖2所示，依據本發明的方法產生了穩定的牽引機構，減小了最大力，即上部力和下部力的限定值之間的波動寬度被有利地確定地減小。結果，在內燃機的整個旋轉速度譜中，從平均值「M」開始，預應力的波動≤50％，即朝向上部力或下部力。在這種情形下，在上部力和下部力之間產生的最大值「A」明顯不同於先前牽引機構的值「B」。
圖3示出依據圖1中的牽引機構1的細節圖，且說明在這種情形下牽引裝置6進入非圓形的齒狀皮帶輪3。依據本發明由於牽引裝置6的預應力減少的優勢，在牽引裝置6的內齒12和齒狀皮帶輪3的外齒13之間的摩擦同時減少。當牽引裝置6的內齒12的齒面14在與位置「a」對應的第一接觸段和終點位置「b」之間在齒狀皮帶輪3的相關聯的齒面15上滑動時，產生摩擦。由於牽引裝置6的預應力減少，在牽引裝置6和齒狀皮帶輪3之間的接觸區域中的摩擦減少，使得摩擦熱量減少，由於牽引裝置6的變形減少，其對牽引裝置6的磨損產生有利的影響，結果，延長了牽引機構1的使用壽命。
依據本發明牽引裝置6的結構如圖4所示。有利地，由於齒狀皮帶輪3是非圓形且牽引裝置6的預應力減少，牽引裝置6的寬度「S」減小。對應於牽引裝置6的寬度「S」，齒狀皮帶輪3、5、8和張力滾柱10和偏轉滾柱11的寬度減小，這對牽引機構1所要求的整個空間產生有利的影響。牽引裝置6的結構配置有連續地拉繩，其平行排列並且嵌入在HNBR橡膠混合物17中。牽引裝置6的內齒12具有聚醯胺織物18。作為用於增加牽引裝置6的抗撕裂強度或用於最優化牽引裝置6的寬度「S」的方法，適合使用由高純度玻璃製成的拉繩16或碳拉繩16。
圖5示出張力調節器9的細節。被設定為簡單偏心輪的張力調節器9包括柱形載體19，該柱形載體19通過螺旋式連接件20穩固地被固定到例如內燃機的外殼21。在這樣的情形下，載體19被連接到基板23上該基板支撐在外殼21上的並且根據旋轉被固定到後者。運轉的偏心輪22可旋轉地配置在載體19上，在偏心輪上配置有滾動軸承25，張力滾柱10圍繞在滾動軸承25的外部。在張力調整器9處於安裝狀態時，配置在基板23和運轉的偏心輪22之間的彈簧裝置24使得張力滾柱10逆著牽引裝置6產生負的軸承接觸。
附圖標記1牽引機構2從動元件3齒狀皮帶輪4曲軸5齒狀皮帶輪6牽引裝置7主動元件8齒狀皮帶輪9張力調整器10 張力滾柱11 偏轉滾柱12 內齒13 外齒14 齒面15 齒面16 拉繩17 橡膠混合物18 聚醯胺織物19 載體20 螺旋式連接件21 外殼22 運轉的偏心輪23 基板24 彈簧裝置25 滾動軸承
權利要求
1.一種牽引機構，用作內燃機的裝配驅動器或控制驅動器，包括從動元件(2)和至少一個主動元件(7)，從動元件(2)和至少一個主動元件(7)通過牽引裝置(6)特別是被構造為環形皮帶的齒狀皮帶連接，張力調整器(9)對牽引裝置(6)施加預應力，其中，為了獲得減振牽引機構(1)，從動元件(2)皮帶輪或齒狀皮帶輪(3，5)的和/或主動元件(7)的至少一個皮帶輪或齒狀皮帶輪具有非圓形的結構，與先前設計的牽引機構比較，牽引裝置(6)的寬度「S」窄了≥18％，並且張力調整器(9)優選地包括固定的部件，該固定的部件配置有運轉的偏心輪(22)，該偏心輪由彈簧裝置作用並且被連接到張力滾柱(10)。
2.如權利要求1所述的牽引機構，非圓形結構的皮帶輪或齒狀皮帶輪(3)的形狀是橢圓形。
3.如權利要求2所述的牽引機構，其中，構造為橢圓的皮帶輪或齒狀皮帶輪(3)的最小軸(a)比最大軸(b)的比率為1∶1.1。
4.如權利要求1所述的牽引機構，其中設計為環形皮帶的牽引裝置(6)在多邊形結構的齒狀皮帶輪(3)上被引導。
5.如權利要求1所述的牽引機構，包括至少一個設計為對稱或不對稱多邊形且具有圓形過渡的非圓齒狀皮帶輪(3)。
6.如權利要求1所述的牽引機構，在內燃機的旋轉速度譜中在上部負載和下部負載之間的包絡線中牽引裝置(6)的預應力(F)的可允許波動(A)或力的偏差量達到≤50％。
7.如權利要求1所述的牽引機構，牽引裝置(6)包括作為加強件的拉繩(16)，拉繩的數量和/或結構不同於先前的牽引裝置。
8.如權利要求7所述的牽引機構，牽引裝置(6)具有數量減少的拉繩(16)，其被嵌入在彈性體或HNBR橡膠混合物(17)中。
9.如權利要求7所述的牽引機構，牽引裝置(6)的內齒(12)具有聚醯胺織物(18)。
10.如權利要求1所述的牽引機構，牽引裝置(6)包括作為加強件的拉繩，其由高純度玻璃和碳繩索製成。
全文摘要
本發明涉及一種牽引機構(1)，包括從動元件(2)和至少一個主動元件(4)，從動元件(2)和至少一個主動元件(4)通過被設計為齒狀皮帶的牽引裝置(6)連接。為了獲得減振牽引機構(1)，被設計為齒狀皮帶輪(3)的從動元件(2)具有非圓形的結構。
文檔編號F16H55/17GK1965178SQ200580018150
公開日2007年5月16日 申請日期2005年5月12日 優先權日2004年6月3日
發明者賴納·普夫盧格 申請人:謝夫勒兩合公司