專利名稱：附件和發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的皮帶傳動張緊裝置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及內(nèi)燃機(jī)附件皮帶傳動系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都具有一個完成發(fā)動機(jī)起動功能和發(fā)電功能的整體裝置，如有時叫做Gen-Star的發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)。更具體地說，本發(fā)明涉及在汽車應(yīng)用中的這些系統(tǒng)。準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種張緊裝置和一種用于各皮帶傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，上述各皮帶傳動系統(tǒng)每個都具有一個發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)及每個系統(tǒng)都具有一個張緊裝置。
先有技術(shù)說明各種內(nèi)燃機(jī)通常都是利用動力傳動皮帶傳動系統(tǒng)把動力從發(fā)動機(jī)的曲軸中引出并將動力輸送到一個或多個各種發(fā)動機(jī)附屬設(shè)備或附件上。在汽車應(yīng)用中，這些附件包括動力轉(zhuǎn)向泵，水泵，空調(diào)壓縮機(jī)，燃料泵，和交流發(fā)電機(jī)。歷史上，這些發(fā)動機(jī)在曲軸處具有主動力分接點(diǎn)，上述曲軸從發(fā)動機(jī)后部伸出，用于驅(qū)動車輪使汽車運(yùn)動的傳動齒輪系聯(lián)接到上述發(fā)動機(jī)上。各附件由聯(lián)接到曲軸前部的皮帶輪傳動。所有皮帶輪都通過一個或多個繞它們運(yùn)行的動力傳動皮帶成機(jī)械傳送。提供了一些張緊每個動力傳動皮帶的方法。動力傳動皮帶，皮帶輪，及完成皮帶張緊的裝置形成附件皮帶傳動系統(tǒng)。
早期系統(tǒng)包括多個V形皮帶，通常，每個皮帶都是通過手動調(diào)節(jié)和固定每個皮帶一個附件或惰輪位置來張緊。這些叫做鎖心式皮帶傳動，因?yàn)闆]有使任何皮帶輪自動運(yùn)動來適應(yīng)皮帶或作為整體驅(qū)動的變動條件的措施。如果皮帶伸展或用別的方法拉長，則皮帶上的張力變小。另外，為了使皮帶傳動裝置的合適運(yùn)轉(zhuǎn)，皮帶的張力必需調(diào)到足夠高以便適應(yīng)最壞條件。這些最壞條件可能是溫度，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，或附件運(yùn)轉(zhuǎn)過高過低的結(jié)果。
已經(jīng)感興趣的是使汽車發(fā)動機(jī)室的體積變得更小。為了適應(yīng)更小的室，發(fā)動機(jī)的各個方面已變得更小，其中包括附件皮帶傳動系統(tǒng)。這至少是部分地通過減少所用皮帶數(shù)完成。當(dāng)除去每個皮帶，因而除去從發(fā)動機(jī)前面延伸的層數(shù)時，從發(fā)動機(jī)前面延伸的皮帶傳動系統(tǒng)的總距離減少。最終，這造成用一根螺旋形皮帶用于許多應(yīng)用。螺旋形皮帶如此命名是因?yàn)樗@各種皮帶輪成一連串的彎頭前后蜿蜒運(yùn)行的方式。加肋的V形或Micro-V(Gates Rubber Company的注冊商標(biāo))皮帶最適合于螺旋形應(yīng)用。
鎖心法對皮帶張緊的限制在螺旋形應(yīng)用中惡化。因而，最現(xiàn)代化的螺旋形皮帶傳動包括一種自動張緊裝置，因而可以更好適應(yīng)皮帶傳動系統(tǒng)變動的條件。在主要形式中，自動張緊裝置具有一個框架或聯(lián)接點(diǎn)和一個皮帶輪，上述框架直接固定到發(fā)動機(jī)的汽缸體上，或者間接固定到汽車上的某個點(diǎn)上，該點(diǎn)相對于汽車的發(fā)動機(jī)固定，而上述皮帶輪在皮帶傳動系統(tǒng)的平面中壓在皮帶上。一個活動構(gòu)件或連接部分通過皮帶輪在框架和皮帶輪之間延伸，以便提供對皮帶的壓力。壓力起作用以便延長皮帶繞其運(yùn)行的距離并因而使皮帶處于張緊狀態(tài)。應(yīng)用了各種技術(shù)和幾何形狀來提供偏置力。通常，一個彈性構(gòu)件如鋼制彈簧起作用迫使活動構(gòu)件處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動造成皮帶輪往往會朝皮帶的表面方向運(yùn)動，皮帶輪朝皮帶的表面方向運(yùn)動又往往會增加皮帶上的張力。
當(dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)(亦即皮帶輪不旋轉(zhuǎn))時，只有這些元件的張緊裝置在皮帶的表面上提供一個稍稍固定不定的力。由時間、溫度、或制造工藝改變所引起的傳動系統(tǒng)尺寸不穩(wěn)定性，通過彈性構(gòu)件的作用，十分好地至少適應(yīng)張緊裝置彈性構(gòu)件和幾何形狀的限制。因此，當(dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)下時，即使皮帶可能拉伸或者發(fā)動機(jī)可能變熱或變冷，皮帶上的張力也保持比較恒定。然而，只有這些元件的張緊裝置對系統(tǒng)的所有運(yùn)轉(zhuǎn)條件可能在皮帶上不保持合適的張力。
正運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶傳動系統(tǒng)通常由于曲軸或各附件的扭轉(zhuǎn)振動或其它規(guī)則加速作用的影響，不平衡狀態(tài)的影響，或其它的影響而擺動。曲軸的扭轉(zhuǎn)振動部分是由于明顯的脈沖通過每個汽缸和活塞組合的燃燒循環(huán)傳送到曲軸上的結(jié)果而發(fā)生。擺動導(dǎo)致皮帶振動。皮帶的振動又導(dǎo)致張緊裝置活動部分的振動。然后在那些活動部分上所形成的動量改變了皮帶輪施加在皮帶表面上的力及皮帶上的張力。皮帶上改變的張力可能造成皮帶傳動系統(tǒng)的不合格性能。在一種情況下，可以產(chǎn)生短期性能的問題，如在皮帶傳動系統(tǒng)的皮帶過度滑動限制了系統(tǒng)的效率或動力傳動能力，或是由于滑移或其它東西而產(chǎn)生過大噪音。在另一種情況下，為具有短期合格性能，必需加到皮帶上的張力量導(dǎo)致一些長期的問題如系統(tǒng)的一個或多個元件包括皮帶，或一個或多個附件的過早失效。
為了適應(yīng)這些問題并因此改進(jìn)張緊裝置的性能，在張緊裝置中包括了若干阻尼裝置。早期阻尼式張緊裝置包括了對稱阻尼，這里張緊裝置的活動部分的運(yùn)動，無論是在皮帶上增加張力的方向上還是在減少皮帶上張力的方向上的瞬時運(yùn)動都近似同等地被阻尼。阻尼與彈性構(gòu)件所供給的力結(jié)合，以便在皮帶輪/皮帶界面處產(chǎn)生一個變動的偏置。另一些張緊裝置采用不對稱阻尼。通常，這些張緊裝置是這樣被阻尼，以致當(dāng)張緊裝置朝皮帶張緊方向上運(yùn)動時對活動部分的阻尼最小，而當(dāng)在皮帶放松方向上運(yùn)動時活動部分的阻尼最大。在一種方法中，閘瓦成一個角度貼著座圈偏置，該角度不同于垂直于座圈表面的角度。結(jié)果，在一個方向上閘瓦與座圈的相對運(yùn)動往往會使閘瓦從座圈中升起。這減少了在它們界面處的壓力，減少了產(chǎn)生阻尼的摩擦，并因而減少了阻尼。另一個方向往往會劈開貼著座圈的閘瓦并使阻尼增加。在由Serkh等人提出的序號為5,964,674的美國專利中介紹了一個例子。這些包括了用張緊裝置來提供張力，上述張緊裝置具有貼著皮帶表面偏置的單個皮帶輪。另外，貼著皮帶的偏置僅是相對于發(fā)動機(jī)體。
由White，Jr.提出的序號為4,416,647的美國專利公開了用具有兩個皮帶輪的張緊裝置壓在動力傳動皮帶上。專利647聲稱，該方法對張緊一個具有周期性載荷的系統(tǒng)如空調(diào)壓縮機(jī)是有用的。兩個皮帶輪的其中之一壓在正好位于周期性載荷上游的動力傳動皮帶的一個跨度上。而另一個皮帶輪壓在正好位于周期性載荷下游的動力傳動皮帶上。在一個實(shí)施例中，兩個皮帶輪在一個斜的構(gòu)件上彼此相對固定，上述斜構(gòu)件可以繞它的尖端旋轉(zhuǎn)。將組件壓向動力傳動皮帶，以便以鎖心方式提供靜態(tài)張力。樞軸據(jù)說適應(yīng)動態(tài)張力。靜態(tài)張力是由張緊裝置施加到動力傳動皮帶上的力造成的結(jié)果，所述施加力的方向?yàn)槠埦o方向，其結(jié)果是企圖加長動力傳動皮帶繞系統(tǒng)皮帶輪傳動時的長度。如果假定系統(tǒng)的每個皮帶輪都能自由地旋轉(zhuǎn)，則每個跨度上的張力相同并處于靜態(tài)張力下。動態(tài)張力是動力傳動皮帶長度上的張力，該張力是靜態(tài)張力由于每個皮帶輪上轉(zhuǎn)矩的影響和系統(tǒng)各種不平衡而改變的結(jié)果。作為一種額外的結(jié)果，每個跨度往往會在不同的張力之下。
在另一個實(shí)施例中，兩個皮帶輪中的每一個都固定到一個分開的臂上，該臂可以單獨(dú)繞樞軸運(yùn)動。兩個臂通過彈簧相互偏置。647專利表明，無論哪個實(shí)施例都是通過具有分開的動力傳動皮帶軸跨度的皮帶輪相互作用而被阻尼。沒有指出在樞軸處引入摩擦或其它阻尼，各皮帶輪的運(yùn)動是否與發(fā)動機(jī)有關(guān)或相互有關(guān)。
傳統(tǒng)上，設(shè)置一個電力起動機(jī)使發(fā)動機(jī)的曲軸如此旋轉(zhuǎn)，以便燃燒可以開始點(diǎn)火并且發(fā)動機(jī)開始運(yùn)行。起動電動機(jī)位于發(fā)動機(jī)后部附近，并適合通過一個齒輪系間歇式嚙會曲軸的后面部分。
目前，日益增加的壓力是通過降低汽車重量和減少罩下元件數(shù)來減少排放和增加燃料的節(jié)約。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)所采取的一種方法包括把起動電動機(jī)的功能和交流發(fā)電機(jī)的功能組合成整體裝置，一種發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)或Gen-Star。另一個實(shí)現(xiàn)增加節(jié)約燃料的目標(biāo)，Gen-Star促進(jìn)利用稱作“停止空轉(zhuǎn)”的特點(diǎn)。這個特點(diǎn)是當(dāng)發(fā)動機(jī)通?？辙D(zhuǎn)時讓發(fā)動機(jī)停止，然后當(dāng)預(yù)期汽車恢復(fù)運(yùn)動時重新起動。這個特點(diǎn)基本上增加了放在附件皮帶傳動上的要求。在應(yīng)用中，通過附件皮帶傳動將發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)安放成與曲軸成機(jī)械傳送。發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)和相關(guān)的附件皮帶傳動系統(tǒng)往往會安放在發(fā)動機(jī)的前面。然而，可以想象把這些系統(tǒng)放在其它位置處，包括安放在發(fā)動機(jī)的后部。
Gen-Star系統(tǒng)的出現(xiàn)使動力傳動皮帶傳動系統(tǒng)的設(shè)計人員僅僅在振動載荷上面臨重要的新挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)當(dāng)中一個重要的挑戰(zhàn)是開發(fā)出一種張緊系統(tǒng)，該張緊系統(tǒng)通過一個附件皮帶傳動其中包括這種新裝置來產(chǎn)生合格的性能，上述系統(tǒng)不僅提供相當(dāng)大的載荷和轉(zhuǎn)動慣量，而且還把大的傳動力矩加到附件皮帶傳動中。另外，它在間歇的基礎(chǔ)上提供這種大傳動力矩。
在序號為JP1997000359071的日本專利申請公報中，公開了一種張緊系統(tǒng)，該張緊系統(tǒng)據(jù)說是一種用于張緊包括發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的附件皮帶傳動的方法。在那個公報中，公開了把一個常規(guī)單臂自動張緊裝置貼著皮帶的跨度安放，在發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)處于它起動方式但由于存在張緊裝置時，該跨度變成最松的跨度。這個跨度相應(yīng)于當(dāng)皮帶在它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)方向上運(yùn)動時，在皮帶經(jīng)過發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪之后立即接收皮帶的跨度。
所公開的張緊系統(tǒng)已看出比最佳系統(tǒng)差。為了達(dá)到在短期內(nèi)的合格性能，必需犧牲長期性能和必需用來達(dá)到短期性能的皮帶寬度二者與最佳系統(tǒng)不同。
Bartos等人提出的序號為4,758,208的美國專利公開了使用兩個臂，每個臂都安裝一個皮帶輪。各臂用樞軸點(diǎn)安裝，這些樞軸點(diǎn)與Gen-Star的軸相當(dāng)。兩個臂通過彈簧彼此相對偏置。張置裝置還包括以有限旋轉(zhuǎn)的方式安裝的Geh-Star，以便對不管Gen-Star方式是作為起動器還是作交流發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的反應(yīng)都能讓外殼旋轉(zhuǎn)幾度。這種反作用的運(yùn)動使一對離合器工作，這對離合器根據(jù)方式交替鎖緊兩個臂的其中之一或另一個防止運(yùn)動。照這樣，將與動力傳動皮帶跨度有關(guān)的臂鎖緊在適當(dāng)位置，上述動力傳動皮帶跨度由于Gen-Star方式的結(jié)果，終止在具有最大張力的Gen-Star皮帶輪處。然后自由臂將張力加到動力傳動皮帶系統(tǒng)上。這種張緊裝置宏觀上是復(fù)雜的，需要專門安裝具有經(jīng)受磨損的運(yùn)動部件的Gen-Star，并且它的應(yīng)用上不靈活。另外，208專利未公開加阻尼到無論哪一個皮帶輪的運(yùn)動上來增加系統(tǒng)性能的打算。
因而，仍然需要有一種供與Gen-Star結(jié)合使用的張緊裝置和系統(tǒng)，該張緊裝置和系統(tǒng)一次提供足夠的短期性能，足夠的長期性能，優(yōu)化可供任何規(guī)定應(yīng)用使用的皮帶寬度，包括成本和復(fù)雜性并且按照它可應(yīng)用的Gen-Star系統(tǒng)是靈活的。
發(fā)明概要本發(fā)明的一個目的是提供一種結(jié)構(gòu)的附件皮帶傳動張緊裝置和系統(tǒng)，上述張緊裝置和系統(tǒng)改善了短期性能，長期性能的組合，并優(yōu)化了皮帶選擇。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種結(jié)構(gòu)的附件皮帶傳動張緊裝置和系統(tǒng)，上述張緊裝置和系統(tǒng)包括成本和復(fù)雜性，并且按照它可應(yīng)用的Gen-Star系統(tǒng)是靈活的。
為了達(dá)到按照本發(fā)明目的的上述和另一些目的，如此處所實(shí)施和廣泛說明的，此外公開了一種包括一個發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的張緊裝置和附件傳動系統(tǒng)。本發(fā)明是一種改進(jìn)的用于皮帶傳動系統(tǒng)的皮帶張緊裝置，該皮帶被張緊系統(tǒng)具有一個皮帶張緊裝置，一個曲軸皮帶輪，一個附件皮帶輪，和發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪。皮帶張緊裝置屬于這種類型，即它包括一個適合于相對發(fā)動機(jī)汽缸體固定到一個固定點(diǎn)上的聯(lián)接點(diǎn)，一個第一皮帶張緊皮帶輪，一個偏置構(gòu)件，和一個連接部分，該連接部分適合于通過第一皮帶張緊皮帶輪將來自偏置構(gòu)件的力傳送到動力傳動皮帶上。系統(tǒng)通過皮帶張緊裝置和連接部分進(jìn)行改進(jìn)，該皮帶張緊裝置包括一個第二張緊皮帶輪，而連接部分適合于把來自偏置構(gòu)件的力傳送到第一張緊皮帶輪和第二張緊皮帶輪上，并因而使第一張緊皮帶輪和第二張緊皮帶輪朝增加電力傳動皮帶上張力的運(yùn)動方向相互不對稱偏置。
附圖簡介各附圖示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并與說明一起用來闡明本發(fā)明的原理，上述各附圖包括在說明中并構(gòu)成說明的一部分，其中相同的標(biāo)號代表相同的部件。在附圖中

圖1是附件皮帶傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)選實(shí)施例的示意表示，該結(jié)構(gòu)包括與系統(tǒng)一起處于發(fā)電方式的發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)。
圖2是附件皮帶傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)選實(shí)施例的示意表示，該結(jié)構(gòu)包括與系統(tǒng)一起處于起動方式的發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)。
圖3是形成包括一個發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的優(yōu)選附件皮帶傳動系統(tǒng)一部分的張緊裝置透視圖。
圖4是形成優(yōu)選皮帶傳動系統(tǒng)一部分的張緊裝置透視圖，該系統(tǒng)包括一個若干部分切去的發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)。
圖5是圖3中沿著線段5-5所作的剖視圖。
圖6是形成優(yōu)選附件皮帶傳動系統(tǒng)一部分的張緊裝置平面圖，該系統(tǒng)包括一個發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)。
圖7是圖4中沿著線段7-7所作的剖視圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明圖1和2示出一個附件皮帶傳動系統(tǒng)10的優(yōu)選實(shí)施例。系統(tǒng)10包括發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)12，發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪14，動力轉(zhuǎn)向泵皮帶輪18，空調(diào)壓縮機(jī)皮帶輪20，水泵皮帶輪22，曲軸皮帶輪24，雙張緊裝置28，第一張緊皮帶輪16，第二張緊皮帶輪26，和動力傳動皮帶30。
盡管示出了一種特定幾何配置中的特定附件皮帶輪，但應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明可應(yīng)用于各種數(shù)量及各種附件與幾何配置的組合，其中包括螺旋形結(jié)構(gòu)和非螺旋形結(jié)構(gòu)，采用何種結(jié)構(gòu)取決于應(yīng)用。所示的結(jié)構(gòu)是螺旋形。因此，動力傳動皮帶通常是加肋的V形。然而，本發(fā)明可以在包括所有皮帶類型情況下實(shí)施。另外，這個視圖也可以看作是在一具有多個皮帶的附件皮帶傳動系統(tǒng)中皮帶/皮帶輪的一個平面。
標(biāo)有“皮帶運(yùn)行”的箭頭表示在發(fā)電和起動兩種方式中正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間皮帶運(yùn)行的方向。對于向下游移動，沿著由動力傳動皮帶30所運(yùn)行的路線，是朝與皮帶運(yùn)行相同的方向運(yùn)動。對于向上游運(yùn)動是朝與皮帶運(yùn)行相反的方向運(yùn)動。
向下游運(yùn)動在曲軸皮帶軸24處開始，一個曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)跨度32覆蓋的距離用收尾于曲軸皮帶輪24和動力傳動皮帶30之間接觸的最后點(diǎn)處開始，并且收尾于發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪14和動力傳動皮帶30之間接觸的第一點(diǎn)處結(jié)束。第一發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸跨度34覆蓋的距離在電動皮帶輪14和動力傳動皮帶30之間接觸的最后點(diǎn)處開始，并從動力轉(zhuǎn)向泵皮帶輪18和動力傳動皮帶輪30之間接觸的第一點(diǎn)處結(jié)束。在圖1和2的視圖中，分別有三個額外的發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸的跨度34′、34″，和34。曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)跨度32及發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸跨度34的數(shù)目和布局視特定應(yīng)用的附件皮帶輪數(shù)目和布局而定。
在發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪14處和在曲軸皮帶輪24處轉(zhuǎn)矩的方向視附件皮帶傳動系統(tǒng)10的運(yùn)轉(zhuǎn)方式而定，如圖1和2中分別在每個皮帶輪14和24處標(biāo)有“轉(zhuǎn)矩”的箭頭所示。在發(fā)電方式中，曲軸皮帶輪24供給所有的傳動力矩。水泵皮帶輪22，空調(diào)壓縮機(jī)皮帶輪20，動力轉(zhuǎn)向泵皮帶輪18，及發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪14都消耗傳動力矩，同時第一張緊皮帶輪16和第二張緊皮帶輪26有少量消耗。在起動方式中，發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪14供給所有的傳動力矩。曲軸皮帶輪24，水泵皮帶輪22，空調(diào)壓縮機(jī)皮帶輪20，及動力轉(zhuǎn)向泵皮帶輪18都消耗傳動力矩，同時第一張緊皮帶輪16和第二張緊皮帶輪26有少量消耗。
一般和不考慮運(yùn)轉(zhuǎn)方式，如果假定讓每個皮帶輪都自由旋轉(zhuǎn)，則每個跨度都相同并處于靜態(tài)張力下。參見圖1-6，對這個優(yōu)實(shí)施例來說，靜態(tài)張力是由張緊裝置28通過彈性件38將力加到動力傳動皮帶30上的結(jié)果，上述彈性件38作用在第一連接臂42和第二連接臂44上的組合，同時使第一張緊皮帶輪16和第二張緊皮帶輪26彼此相對偏置，或相互偏置，并壓在曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)跨度32和發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸跨度34上的組合上，這種情況又往往會延長距離，迫使動力傳動皮帶30繞所有皮帶輪運(yùn)行。
在圖1所示的常規(guī)或發(fā)電方式中，曲軸皮帶24供給傳動力矩。最后的發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸的跨度34變成具有最大張力的跨度。曲軸皮帶輪24上游的每個皮帶輪都吸收一部分傳動力矩，并且不管張緊裝置的影響，使正好在上游跨度中的張力減小。發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪14顯示最大的載荷。最終，曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)跨度32變成具有最小張力的跨度。
在圖2所示的起動方式中，發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)12供給傳動力矩。曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的跨度32變成具有最大張力的跨度。發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸的跨度34變成具有最小張力的跨度。不象發(fā)電方式，曲軸皮帶輪24顯示最大載荷。傳統(tǒng)上，把優(yōu)化看作是隨傳動規(guī)劃中各種載荷和布局定程序而變。正如所看到的，在發(fā)電方式中優(yōu)化的規(guī)劃與起動方式中優(yōu)化的規(guī)劃基本上不同。
在常規(guī)的附件加肋V形皮帶傳動系統(tǒng)中，主要的設(shè)計考慮是1)與預(yù)料供給和消耗的力矩有關(guān)的皮帶寬度(通常用肋的數(shù)目表示)和類型選擇；和2)靜態(tài)張力選擇到低于給皮帶或系統(tǒng)各元件加應(yīng)力到減少使用壽命的那一點(diǎn)，上述減少使用壽命的點(diǎn)或是低于合格的范圍和高于不合格的滑移開始的那一點(diǎn)。另外，皮帶類型和寬度選擇影響有用的皮帶壽命。還有，在這兩個基本設(shè)計考慮之間有相互影響。
對附件皮帶傳動裝置設(shè)計人員來說，固定不變的目標(biāo)是根據(jù)成本和復(fù)雜性關(guān)系優(yōu)化這些考慮中的二者。優(yōu)化是通過控制許多幾何和材料參數(shù)來進(jìn)行，上述參數(shù)為該技術(shù)的技術(shù)人員所熟知。這些參數(shù)的其中之一是根據(jù)慣性或另外力矩每個都存在的主動皮帶輪和從動皮帶輪的配置。
包括發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的傳動系統(tǒng)決不允許這些特殊的優(yōu)化，存在新的和困難的限制，并因此提出實(shí)際的優(yōu)化。困難性的根源在于事實(shí)是各供給傳動力矩和存在最大惰性力矩的皮帶輪視運(yùn)行方式而定有所不同。另外，存在惰性力矩載荷比常規(guī)傳動系統(tǒng)中通常遇到的要大。
本發(fā)明所述相互偏置的雙皮帶輪張緊裝置28在某些方式組合的應(yīng)用中，尤其是在優(yōu)選實(shí)施例規(guī)劃中使用時，大大優(yōu)化了附件皮帶傳動系統(tǒng)10。
參見圖3-6，張緊裝置28包括第一張緊皮帶輪16，第二張緊皮帶輪26，彈性件38，樞軸螺栓40，第一連接臂42和第二連接臂44，阻尼閘瓦46，阻尼座圈48，安裝板50，第一皮帶輪螺栓52，第二皮帶輪螺栓54，軸套56，墊圈57，樞軸支柱58，第一臂轂60，和第二臂轂62。第一和第二皮帶輪16和26分別通過球軸承組件軸頸式安裝在第一和第二連接臂42和44上。球軸承組件包括軸承70和座圈72。
第一和第二連接臂42和44二者分別旋轉(zhuǎn)軸頸式安裝在由軸套56和墊圈57支承的樞軸支柱58上。第一臂轂60和第二臂轂62會合軸套56和墊圈57，該第一臂轂60和第二臂轂62還會合樞軸支柱58和樞軸螺栓40。預(yù)料上述每個部件都可以具有一個產(chǎn)生大量摩擦的配合。這種摩擦分別將阻尼加到與安裝板50有關(guān)的第一和第二連接臂42和44的每一個上，該安裝板50固定在與發(fā)動機(jī)的汽缸體(未示出)固定的點(diǎn)上。
盡管第一和第二連接臂42和44可相對于安裝底板旋轉(zhuǎn)，但它們不能彼此相對旋轉(zhuǎn)。相反，它們彼此相對偏置，因?yàn)楫?dāng)通過阻尼機(jī)構(gòu)改變時，通過彈性件38把力賦予它們，上述阻尼機(jī)構(gòu)包括阻尼閘瓦46，該阻尼閘瓦46騎在阻尼座圈48上，而阻尼座圈48在第二臂轂62的內(nèi)表面上形成。由阻尼閘瓦46和阻尼座圈48的界面所供給的摩擦作用阻尼第一和第二連接臂42和44的運(yùn)動，但只是阻尼它們彼此相對運(yùn)動。
彈性件38在這個優(yōu)選實(shí)施例中是一種鋼制扭力彈簧，該彈性件38在阻尼閘瓦彈簧聯(lián)接點(diǎn)66處通過阻尼閘瓦46和阻尼閘瓦支座64間接聯(lián)接到第一連接臂42上，并在第二臂彈簧聯(lián)接點(diǎn)68處直接聯(lián)接到第二連接臂44上。彈性件38卷繞成把一個轉(zhuǎn)矩朝如圖4所示的順時針方向上給予第二連接臂44，及朝如圖6所示的反時針方向上給予阻尼閘瓦46。由阻尼閘瓦46所感受到的反時針轉(zhuǎn)矩傳送到阻尼閘瓦支座64，并因此傳送到第一連接臂42，阻尼閘瓦支座64聯(lián)接到上述第一連接臂42上。
對這個優(yōu)選實(shí)施例來說，通過第一臂轂60，第二臂轂62，軸套56，墊圈57，樞軸支柱58和樞軸螺栓40的緊密配合，相對于安裝板50所供給的任何阻尼都是對稱的。這種類型的緊密配合還將一個對稱的偏置元件加到第一連接臂42相對于第二連接臂44的阻尼上。應(yīng)該認(rèn)識到，即使對稱的阻尼產(chǎn)生不對稱的偏置，因?yàn)樽枘釙r力加到其中一個運(yùn)動方向上的總偏置力上，及在另一個方向上扣除。
加在第一和第二連接臂42和44之間的阻尼具有一個不對稱分量，因此第一和第二皮帶輪16和26的聯(lián)合運(yùn)動當(dāng)彼此相離運(yùn)動時比彼此相向運(yùn)動時更多受到阻尼。不管第一或第二皮帶輪16和26是否朝皮帶張緊方向或皮帶放松方向運(yùn)動，這都是正確的。當(dāng)單獨(dú)參照第一或第二皮帶輪16或26時，皮帶放松方向是無論是第一還是第二皮帶輪16或26往往會讓皮帶30繞較短路線所對準(zhǔn)的那個方向。皮帶張緊簡單的是方向相反。然而，當(dāng)參照第一和第二皮帶輪16和26運(yùn)動時，皮帶放松方向是當(dāng)?shù)谝缓偷诙л?6和26的運(yùn)動時進(jìn)一步分開運(yùn)動時的方向。再者，皮帶張緊簡單的是一個反方向的。
參見圖7，閘瓦彈簧扁尾67具有一個彎曲的軸線A。平分的半徑B從樞軸支柱58延伸穿過阻尼閘瓦46和阻尼座圈48之間的中點(diǎn)。弦線C垂直于平分的半徑B并會合阻尼閘瓦46和阻尼座圈48之間接觸的兩個端點(diǎn)。正如可以看到的，彎曲的軸線A成一個角度X與弦線C相交，并因此不與弦線C平行。從閘瓦彈簧扁尾67和樞軸支柱58之間的接觸點(diǎn)稱之為樞軸點(diǎn)P，該點(diǎn)P到阻尼閘瓦46和阻尼座圈48之間的接觸點(diǎn)的距離是固定的距離R1。角度X造成阻尼不對稱，正如第一和第二連接臂42和44之間那樣。在靜止?fàn)顟B(tài)下，閘瓦彈簧扁尾67和阻尼器閘瓦46延伸固定的距離R1，該固定的距離R1等于占空距離R2，因此使阻尼座圈48與彈簧件38所提供的全部力接觸。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙л?6和26彼此相向即朝皮帶張緊方向運(yùn)動時，阻尼座圈48相對于第一連接臂42順時針運(yùn)動。這又往往會使阻尼閘瓦46和閘瓦彈簧扁尾67繞樞軸點(diǎn)P朝順時針方向運(yùn)動。這使占空距離R2往往會相應(yīng)地順時針運(yùn)動。正如所看到的，這使占空距離R2往往會變得更大。然而，固定距離R1不能變得更大。這樣，阻尼閘瓦46往往會從阻尼座圈48升起，同時吸收由彈性件38另外提供的力其中一部分。在阻尼閘瓦46和阻尼座圈48的表面處的摩擦減少，導(dǎo)致在皮帶張緊方向上的阻尼減少。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙л?6和26朝皮帶放松方向相互離開運(yùn)動時，阻尼座圈48相對于第一連接臂42反時針運(yùn)動。這也往往會使阻尼閘瓦46和閘瓦彈簧扁尾67繞樞軸點(diǎn)P朝反時針方向運(yùn)動。這使占空距離R2往往會相應(yīng)地反時針運(yùn)動。正如可以看到的，這使占空距離R2往往會變得更小。然而，固定距離R1不能變得更小。因此，阻尼閘瓦46往往會壓在阻尼座圈48上，同時加到由彈性件38所供給的力上。在阻尼閘瓦46和阻尼座圈48表面處的摩擦作用增加，導(dǎo)致在皮帶放松方向上阻尼增加。
如上所述，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變到發(fā)電方式時，所有的曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)跨度34，34′，34″，和34都具有比發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸的跨度32大的張力。因此，使曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的跨度34變直的力大于使發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸的跨度32變直的力。在圖1所示的優(yōu)選實(shí)施例中，這往往會迫使第二連接臂44和相關(guān)的第二張緊皮帶輪26到達(dá)一個位置，該位置能使曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的跨度34處的動力傳動皮帶30采取最短的可能路線。如上所述，這等于第二連接臂44在曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的跨度34下采取基本上垂直于變直的動力傳動皮帶30的位置。這種特別的幾何結(jié)構(gòu)使第二張緊皮帶輪26在皮帶放松方向上達(dá)到它的運(yùn)行極限，而同時仍使動力傳動皮帶30偏轉(zhuǎn)并且是最優(yōu)選的。然而，還應(yīng)預(yù)料到，在一較少優(yōu)選的實(shí)施例中，第二連接臂44繞主樞軸40的旋轉(zhuǎn)可能受到各支柱布局的限制。然而，也可以預(yù)料到，主樞軸40的布局可以這樣與第二連接臂44的長度結(jié)合，以便曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的跨度34可以在第二張緊皮帶輪26沒有達(dá)到它的運(yùn)行終點(diǎn)情況下變直。在這些情況的任一種中，動力傳動皮帶30在曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的跨度34下達(dá)到最短的可用路線。
如果在曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)跨度34下這種改變位置是在沒有另外相應(yīng)情況下發(fā)生，則在皮帶傳動系統(tǒng)10上的靜態(tài)張力將減少。然而，第二連接臂44繞主樞軸40的旋轉(zhuǎn)把應(yīng)力放到彈性件38上，這又增加了第一連接臂42上的偏置力。這使動力傳動皮帶30處于發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸的跨度32下時由第一張緊皮帶輪16所產(chǎn)生的張緊力同等增加。因而，動力傳動皮帶30上的靜態(tài)張力保持不因運(yùn)轉(zhuǎn)從靜態(tài)或非運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換到發(fā)電方式而有很大改變。對方式從起動轉(zhuǎn)換到發(fā)電分析是同樣的。
當(dāng)從發(fā)電方式轉(zhuǎn)換到起動方式時，情況相反。也就是說，第一張緊皮帶輪16在放松方向上達(dá)到它的運(yùn)行極限。第二張緊皮帶輪26的張緊力增加。動力傳動皮帶30上的靜態(tài)張力保持沒有很大改變。
在上述實(shí)施例中已知，本發(fā)明達(dá)到了長期和短期性能及皮帶選擇的顯著優(yōu)化，而同時顯著地使成本和復(fù)雜性減至最少，并能根據(jù)它能應(yīng)用于Gen-Star系統(tǒng)改善了靈活性。
本發(fā)明的上述說明和例征性實(shí)施例已經(jīng)在附圖上示出并在不同的改進(jìn)和可供選擇的實(shí)施例中詳細(xì)作了描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明的說明僅是示例性的，并且本發(fā)明的范圍僅限于如根據(jù)先有技術(shù)闡明的權(quán)利要求書。而且，此外適當(dāng)?shù)乩C性公開的本發(fā)明可以在沒有任何此處未專門公開的任何元件時實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的皮帶張緊裝置用于皮帶傳動系統(tǒng)，該皮帶傳動系統(tǒng)包括一個皮帶張緊裝置，一個曲軸皮帶輪，一個附件皮帶輪，一個發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪，和一個繞上述曲軸皮帶輪、附件皮帶輪和發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪運(yùn)行的動力傳動皮帶，上述皮帶張緊裝置屬于包括一個聯(lián)接點(diǎn)的類型，該聯(lián)接點(diǎn)適合于相對發(fā)動機(jī)的汽缸體固定到一個固定點(diǎn)上，一個第一皮帶張緊皮帶輪，一個偏置構(gòu)件，和一個連接部分，適合于通過上述第一皮帶張緊皮帶輪將力從上述偏置構(gòu)件傳送到上述動力傳動皮帶，其改進(jìn)包括上述張緊裝置包括一個第二張緊皮帶輪，及上述連接部分適合于將上述力從上述偏置構(gòu)件傳送到上述第一張緊皮帶輪和上述第二張緊皮帶輪，相互不對稱地偏置上述第一張緊皮帶輪和上述第二張緊皮帶輪，使之朝著增加上述傳動皮帶上的張力的方向運(yùn)動。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)，其特征在于，上述不對稱偏置是在一個范圍內(nèi)偏置，該范圍是當(dāng)作用在上述第一皮帶張緊皮帶輪和上述第二張緊皮帶輪上的外力不小于克服彈簧剛度偏置范圍所必需的力，并因而往往會使上述第一皮帶張緊皮帶輪和上述第二張緊皮帶輪的組合朝增加皮帶張力方向運(yùn)動時，不大于上述彈簧剛度偏置所提供的范圍，而當(dāng)作用在上述第一皮帶張緊皮帶輪和上述第二張緊皮帶輪上的外力不大于克服上述彈簧剛度偏置范圍所必需的力并因而往往會使上述第一皮帶張緊皮帶輪和上述第二皮帶張緊皮帶輪的組合朝減少皮帶張力方向運(yùn)動時，是由上述彈簧剛度偏置和方向相反的阻力產(chǎn)生的偏置范圍。
3.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)，其特征在于，上述方向相反的阻力由一個阻尼系數(shù)產(chǎn)生，該阻尼系數(shù)相當(dāng)于上述第一皮帶張緊皮帶輪和上述第二皮帶張緊皮帶輪的上述組合朝減少皮帶張力的方向運(yùn)動。
4.如權(quán)利要求1所述改進(jìn)的張緊裝置，其特征在于還包括上述張緊裝置具有一個樞軸，上述連接部分具有一個第一臂和一個第二臂，上述第一臂從上述樞軸處并繞該樞軸旋轉(zhuǎn)的第一連接延伸到在上述第一張緊皮帶輪處的連接，而上述第二臂從上述樞軸處并繞該樞軸旋轉(zhuǎn)的第二連接延伸到在上述第二張緊皮帶輪處的連接，及上述偏置構(gòu)件與上述第一臂和上述第二臂成機(jī)械傳送，使上述第一臂和上述第二臂相互偏置朝增加上述動力傳動皮帶上張力的方向運(yùn)動。
5.如權(quán)利要求4所述改進(jìn)的張緊裝置，其特征在于，上述朝增加動力傳動皮帶上張力方向運(yùn)動是朝減少上述第一張緊皮帶輪相對于上述第二張緊皮帶輪位移的方向運(yùn)動。
6.如權(quán)利要求4所述改進(jìn)的張緊裝置，其特征在于，上述繞上述第一連接的樞軸相對于繞上述第二連接的樞軸被阻尼。
7.一種用于發(fā)電站類的改進(jìn)皮帶傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有若干動力皮帶輪，這些動力皮帶輪包括一個曲軸皮帶輪，一個附件皮帶輪，一個發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪，上述系統(tǒng)還包括具有一個皮帶張緊裝置，該皮帶張緊裝置包括一個第一皮帶張緊皮帶輪和一個繞上述動力皮帶輪和上述第一皮帶張緊皮帶輪運(yùn)行的動力傳動皮帶輪，上述皮帶張緊裝置具有一個適合于相對于上述電站汽缸體固定到一個固定點(diǎn)上的聯(lián)接點(diǎn)，具有上述第一皮帶張緊皮帶輪，具有一偏置構(gòu)件，和具有一個適合于通過上述第一皮帶張緊皮帶輪把力從上述偏置構(gòu)件傳送到上述動力傳動皮帶的連接部分，上述動力傳動皮帶具有由接近上述每個動力皮帶輪的終端所限定的跨度，其中在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時沿著皮帶運(yùn)行方向包括至少一個在上述曲軸皮帶輪處始和在上述發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪處結(jié)束的曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的跨度和至少一個在上述發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪處開始和在上述曲軸皮帶輪處結(jié)束的發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸的跨度，改進(jìn)包括上述皮帶張緊裝置包括一個第二張緊皮帶輪，上述張緊裝置具有一個樞軸，上述連接部分適合于將上述力從上述偏置構(gòu)件傳送到上述第一張緊皮帶輪和第二張緊皮帶輪，同時相互不對稱地使上述第一張緊皮帶輪和第二張緊皮帶輪相互偏置朝增加上述動力傳動皮帶上張力的方向運(yùn)動，上述連接部分具有一個第一臂和一個第二臂，上述第一臂從在上述樞軸處和繞該樞軸旋轉(zhuǎn)的第一連接延伸到上述第一張緊皮帶輪處的一個連接，而上述第二臂從在上述樞軸處和繞該樞軸旋轉(zhuǎn)的第二連接延伸到上述第二張緊皮帶輪處的一個連接，上述偏置構(gòu)件與上述第一臂和第二臂成機(jī)械傳送，相互不對稱地使上述第一臂和第二臂偏置朝增加上述動力傳送皮帶上張力的方向運(yùn)動，上述第一張緊皮帶輪接近上述至少一個曲軸到發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)的跨度，及上述第二張緊皮帶輪接近上述發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)到曲軸的跨度。
8.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)，其特征在于，還包括上述第一臂往往會在上述產(chǎn)生電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪上具有一個中性旋轉(zhuǎn)點(diǎn)和上述第二臂往往會在上述吸收發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的上述發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪上具有一個中性旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于皮帶傳動系統(tǒng)的改進(jìn)皮帶張緊裝置，上述皮帶傳動系統(tǒng)具有一個皮帶張緊裝置，一個曲軸皮帶輪，一個附件皮帶輪和一個發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪。皮帶傳動系統(tǒng)還包括一個繞曲軸皮帶輪，附件皮帶輪，和發(fā)動機(jī)/發(fā)電機(jī)皮帶輪運(yùn)行的動力傳動皮帶。皮帶張緊裝置屬于這種類型，即包括一個聯(lián)接點(diǎn)和一個連接部分，上述聯(lián)接點(diǎn)適合相對于發(fā)動機(jī)的汽缸體，第一皮帶張緊皮帶輪，和偏置構(gòu)件固定到一個固定點(diǎn)上，而上述連接部分適合于通過第一皮帶張緊皮帶輪把力從偏置構(gòu)件傳送到動力傳動皮帶上。皮帶張緊裝置的改進(jìn)包括一個第二張緊皮帶輪，和連接部分，該連接部分適合于把力從偏置構(gòu)件傳送到第一張緊皮帶輪和第二張緊皮帶輪上，并因而相互不對稱地偏置使第一張緊皮帶輪和第二張緊皮帶輪朝增加動力傳動皮帶上張力的方向運(yùn)動。
文檔編號F16H7/12GK1468347SQ01816771
公開日2004年1月14日 申請日期2001年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月3日
發(fā)明者伊姆蒂亞茲·阿里, 劉克銘, 戴維·黑尼斯, 伊姆蒂亞茲 阿里, 黑尼斯 申請人:蓋茨公司