CN109838522B - 用于牵引传动器的张紧设备 - Google Patents

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Abstract

用于牵引传动器的张紧设备(2)，包括：基体(3)；张紧臂(4)，其通过径向轴承(9)相对于基体围绕枢转轴线(A)枢转地安装，基体和张紧臂中的一个具有相对于张紧臂和基体中的另一个沿第一、二方向由第一、二轴向轴承(7、8)轴向支撑的环形承载部分(41)；第一、二密封元件(10、11)，其连接到支撑部分(41)，用于密封第一、二轴向轴承；其中，第一、二轴向轴承由不同于第一、二密封元件的材料制成；弹簧装置(5)，张紧臂通过其沿周向撑靠基体；张紧辊(6)，其旋转地安装在张紧臂上用于张紧牵引装置(33)，其中，第一、二密封元件通过延伸穿过承载部分中的孔(15)的多个连接腹板(22)彼此连接。

Description

用于牵引传动器的张紧设备
技术领域
本发明涉及一种用于牵引传动器的张紧设备，该张紧设备包括环形牵引装置和至少两个牵引滑轮，其中一个可以充当传动器，另一个充当牵引传动器的输出装置。这种牵引传动器特别用于机动车辆的内燃发动机上，用于驱动辅助单元(附件)，其中，第一牵引滑轮位于内燃发动机的曲轴上并驱动牵引装置。另外的牵引滑轮被分配给辅助单元，例如水泵、交流发电机或空调压缩机，并由牵引传动器旋转驱动。通常，皮带或链条用作牵引装置，牵引滑轮形成互补。
背景技术
在常规的牵引传动器中，辅助单元被设计成消费者，即，它们经由牵引装置由曲轴的牵引滑轮驱动。在这种情况下，未驱动部分(松弛侧)形成在曲轴与沿牵引装置(通常是发电机)的旋转方向邻接的单元之间。为了确保张紧装置充分缠绕牵引滑轮，张紧装置由张紧设备的张紧元件预张紧。这种张紧设备例如在EP 2 573 423 B9中示出。
从WO 2014/090417中已知用于带张紧臂的皮带传动器的另一张紧设备。该张紧设备包括壳体部分，该壳体部分附接到发电机壳体并形成环形空间。环形张紧元件用滑动轴承可旋转地安装在壳体部分的环形空间中，并由扁平圈状弹簧施加扭矩，使得可旋转地安装在张紧元件上的张紧辊对皮带进行预张紧。张紧元件的前侧涂有聚合物，并设计成滑动轴承。聚合物涂层从滑动轴承合并到两个相对的密封唇，这两个密封唇与环形空间的内表面接触并密封滑动轴承免受环境影响。
从EP 3 023 670 B1中已知一种用于带起动器发电机的皮带传动器的张紧设备。张紧设备具有壳体，在该壳体中，两个张紧臂围绕公共枢转轴线可枢转地安装。张紧臂通过弹簧装置抵靠彼此支撑。密封元件布置在基体的外轴向垫圈与第一张紧臂之间、第一张紧臂与第二张紧臂之间以及第二张紧臂与凸缘部分之间，以密封轴承布置。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于牵引传动器的张紧设备，该张紧设备易于组装并确保长的使用寿命，特别是密封***和轴承布置的使用寿命。
为了解决该问题，提出了一种用于牵引传动器的张紧设备，该张紧设备包括：基体；张紧臂，其通过径向轴承相对于基体围绕枢转轴线可枢转地安装，其中，基体和张紧臂中的一个具有环形承载部分，该环形承载部分通过在第一方向上的第一轴向轴承并通过在第二方向上的第二轴向轴承相对于张紧臂和基体中的另一个被轴向支撑；第一密封元件，其连接到承载部分以密封第一轴向轴承；第二密封元件，其连接到承载部分以密封第二轴向轴承，其中，第一轴向轴承和第二轴向轴承由与第一密封元件和第二密封元件不同的材料制成；弹簧装置，张紧臂通过该弹簧装置在周向上抵靠基体支撑；以及张紧辊，该张紧辊可旋转地安装在张紧臂上并用于张紧牵引装置，其中，第一密封元件和第二密封元件通过延伸穿过支撑部分中的孔的多个连接腹板彼此连接。
本发明的张紧设备的优点在于，两个密封元件被定位成通过经由连接腹板的连接相对于承载部分永久固定。防止了密封元件在径向或周向上的位移，特别是密封部分从承载部分的完全松动，使得密封***和轴承布置的工作寿命由于所得到的永久密封效果而增加。为此，在可能的实施例中，承载部分中布置有连接腹板的孔的数量可以大于6个，特别是大于12个，和/或小于24个，特别是小于18个。
承载部分承载密封件，并可形成在基体或张紧臂之一上。在一个实施例中，第一密封元件和第二密封元件各自包括封闭成形环和至少一个密封唇。密封唇，特别是两个密封唇，与滑动密封表面接触，该滑动密封表面与张紧臂或基体的另一部分相关联，使得基体与张紧臂之间的空间从一侧被密封，不受环境影响。成形环在径向和周向上为密封元件提供刚度，并且用于以力锁合、形状锁合和/或材料锁合的方式将密封元件与第二部件连接。制造密封环的材料可以是热塑性弹性体，特别是氨基甲酸酯基热塑性弹性体，或者硫化橡胶材料。然而，轴承元件由不同于密封元件的材料制成，并且可以由基于聚酰胺或聚甲醛的塑料制成。
在一个可能的实施例中，第一密封元件的成形环连接到张紧臂，并且第一密封元件的至少一个密封唇邻接基体，其中，第二密封元件的成形环也连接到张紧臂，并且第二密封元件的至少一个密封唇也邻接基体。在另一个可能的实施例中，第一密封元件的成形环连接到基体，并且第一密封元件的至少一个密封唇邻接张紧臂，其中，第二密封元件的成形环也连接到基体，并且第二密封元件的至少一个密封唇也邻接张紧臂。在上述两个实施例中，第一密封元件和第二密封元件一起密封张紧设备的轴承布置所处的空间。
为了定位的目的，第一密封元件可以布置在环形第一凹槽中，第二密封元件可以布置在环形第二凹槽中，第一凹槽和第二凹槽设置在承载部分的相对支撑面中。此外，第一密封元件可以形状配合地连接到第一轴向轴承，并且第二密封元件可以形状配合地连接到第二轴向轴承。为此，第一密封元件和第一轴向轴承以及第二密封元件和第二轴向轴承可以各自具有互补的接合结构。
还可以提供非接触式密封以附加地密封轴承布置。为此，基体可以具有第一偏移部分，并且张紧臂具有第二偏移部分，其中，第一偏移部分和第二偏移部分相对于枢转轴线布置在第一密封元件的径向外部，并且在相同方向上对齐，使得在基体与张紧臂之间形成S形间隙。该间隙用作直径大于环形间隙宽度的粗污垢颗粒的过滤器，并保护密封元件免受这些污垢颗粒的损坏。此外，该间隙用作轴向迷宫密封件，并且可以保护安装空间以防止诸如飞溅水之类的流体进入，该安装空间由基体和张紧臂形成，并且密封件和轴承布置位于该安装空间中。
为了可枢转地安装张紧臂，第一轴向轴承和第二轴向轴承中的至少一个可以与径向轴承一体设计，并且可以形成轴承单元。轴承单元可以连接到基体或张紧臂，特别是轴承单元可以模制到基体或张紧臂上。轴承元件可以布置在承载部分上以及基体和张紧臂中不包括承载部分的一个上。将各个轴承元件集成到一个部件中降低了张紧装置组装过程中的复杂性，减小了组装错误的可能性。
弹簧装置可以包括一个或多个弹簧元件，特别是呈弯曲弹簧的形式，例如螺旋弹簧和/或蜗旋弹簧。弹簧装置也可以称为弹簧元件或弹簧。在交变载荷作用在张紧设备上的情况下，弹簧装置相对于它们的纵向轴线在径向上移动。在弹簧装置分别搁置在基体或张紧臂上的区域中，这些移动会导致弹簧装置的磨损和结构弱化。为了最小化导致的损坏效应，在一个可能的实施例中，基体和张紧臂中的至少一个可以在与弹簧接合的区域中设置至少一个磨损保护元件。磨损保护元件特别地可以由塑料制成，例如由与轴承元件相同的材料制成。除了塑料***物，还可以施加涂层，例如硬材料层、碳层或钝化层。
附图说明
下面基于附图阐述优选实施例，其中：
图1示出了在牵引传动器中处于组装状态的根据本发明的张紧设备的示例的立体图；
图2示出了根据本发明的张紧设备的第一实施例的立体分解图；
图3示出了根据图2的张紧设备的俯视图；
图4示出了根据图3的张紧设备沿剖面线IV－IV的剖视图；
图5示出了图4所示的张紧设备沿剖面线V－V的剖视图；
图6示出了根据图4的张紧设备的细节Y的细节图；
图7示出了根据本发明的张紧设备的第二实施例的立体分解图；
图8示出了根据图7的张紧设备的俯视图；
图9示出了图8所示的张紧设备沿剖面线IX－IX的纵剖视图；
图10示出了图9所示的张紧设备对应于剖面线X－X的剖视图；和
图11示出了根据图9的张紧设备的细节Z的细节图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的张紧设备2，其用于处于附件30上的安装状态的呈皮带传动器形式的牵引传动器。因此，张紧设备2和附件30构成附件布置35。所示形式的附件30被设计成发电机，其包括可紧固到发动机缸体(未示出)的壳体31。然而，应当理解，附件30也可以是作为牵引传动器的一部分的任何其他工作机械，例如泵。张紧设备2附接到附件30的壳体31的前部。可以看到皮带轮32，它通过螺纹连接牢固地连接到附件30的传动轴34。皮带33围绕皮带轮32和张紧辊6包裹，张紧辊6可旋转地安装在张紧臂4上。皮带33由张紧辊6预张紧。
下面一起描述的图2至图6示出了本发明的第一实施例的张紧设备2。张紧设备包括可连接到附件30的壳体31的基体3、张紧臂4，张紧臂4相对于基体3绕枢转轴线A可枢转地安装，并通过弹簧装置5弹性支撑在基体3上。弹簧装置5被设计成螺旋弹簧，由此可以理解，也可以使用任何其他一个或多个弹簧元件，例如蜗旋弹簧或弓形弹簧。张紧臂4的可枢转安装由在第一轴向上支撑张紧臂4的第一轴向轴承7、在第二轴向上支撑张紧臂4的第二轴向轴承8以及径向轴承9实现。在所示的实施例中，第一轴向轴承7、第二轴向轴承8和径向轴承9被设计成一体式轴承单元16，并模制在张紧臂4的承载部分41上。为了保护轴承单元16免受环境影响，第一密封元件10和第二密封元件11径向布置在承载部分41的外部。第一密封元件10和第二密封元件11也直接模制在张紧臂4上。张紧辊6安装在张紧臂4上，使得张紧辊6可以围绕平行于枢转轴线A的旋转轴线B旋转。
基体3包括三个径向向外突出的连接凸缘24、接收部分36和轴向垫圈23，连接凸缘24具有孔，用于紧固到附件30的连接元件可以穿过该孔。轴向垫圈23(也可以称为轴向盘或板)牢固地连接到接收部分36。这是通过在组装弹簧元件5、连接有轴承单元16的张紧臂4和密封元件10、11以及轴向垫圈23之后给接收部分36的套筒突起37设置凸缘来实现的。也可以想到其中轴向垫圈通过螺纹连接或压配连接到接收部分36的实施例。在所示的实施例中，基体3具有在轴向垫圈23上的第一支撑面12和在接收部分36上的第二支撑面13以及径向接触面14，它们一起形成周向的、大体C形的截面，并且通过它们部分地界定了向外敞开的、环形安装空间，张紧臂4布置在该安装空间中。
弹簧元件5由张紧臂4一侧的一个弹簧端25抵靠支撑台肩40被支撑，而基体3一侧的另一个弹簧端25’抵靠支撑台肩40’。通过相对于基体3枢转张紧臂4，弹簧元件5被预张紧。弹簧元件5因此向张紧臂4施加扭矩以重置枢转运动。张紧设备2以枢转状态安装在皮带传动器中，使得复位扭矩作为皮带33上的预张紧力。
第一轴向轴承7布置在张紧臂4的第一支撑面12’与基体3的第一支撑面12之间。第二轴向轴承8布置在张紧臂4的第二支撑面13’与基体3的第二支撑面13之间。径向轴承9布置在张紧臂4的径向接触面14’与基体3的径向接触面14之间。第一支撑面12’、第二支撑面13’以及径向接触面14’部分地被可设置用于节省材料的凹部26中断。在所示的实施例中，第一支撑面12’和第二支撑面13’各自正好位于一个平面内。也可能的是，第一支撑面的表面每个都包括位于不同平行平面中的部分区域，特别是通过台肩彼此分开。
第一密封元件10和第二密封元件11径向布置在轴承单元16的外部，并且各自包括成形环17、17’和两个密封唇18、18’。第一密封元件10与成形环17一起位于第一环形凹槽19中，该第一环形凹槽19加工到张紧臂4的第一支撑面12’中。第二密封元件11与成形环17’一起位于第二环形凹槽20中，该第二环形凹槽20加工到张紧臂4的第二支撑面13’中。密封唇18与第一支撑面12接触，密封唇18’与第二支撑面13接触，从而一起密封布置有轴承单元16的空间。
包括聚酰胺基塑料的一体式轴承单元16首先模制在张紧臂4上，其中，第一轴向轴承7和第二轴向轴承8通过张紧臂4的孔15中的连接中空圆柱体39彼此连接。连接中空圆柱体39在轴向上布置在承载部分41的区域中。各自包括热塑性弹性体的第一密封元件10和第二密封元件11在进一步的工艺步骤中被模制到由张紧臂4和轴承单元16组成的半成品上。第一密封元件10和第二密封元件11通过张紧臂4的孔15中的连接腹板22彼此连接。在所示的实施例中，连接腹板22延伸穿过连接中空圆柱体39。或者，也可以执行两个注射过程，使得只有连接腹板22容纳在孔15中。所示的实施例包括十八个孔15，这些孔15设置在张紧臂4的承载部分41中，沿着圆周均匀分布，并且各自容纳连接中空圆柱体39和连接腹板22。应当理解，也可以使用不同数量的连接腹板22。
轴承单元16在第一密封元件10和第二密封元件11上游的附加密封通过穿过环形间隙29的侧向密封来实现。环形间隙29由轴向垫圈23的第一偏移部分27和张紧臂4的第二偏移部分28形成，并且用作粗污垢颗粒的过滤器，并保护密封元件10和11免受损坏。此外，环形间隙29起到迷宫密封件的作用，这可以限制流体(例如飞溅水)进入其中布置有密封元件10、11和轴承单元16的安装空间。
为了防止弹簧元件5由于相对于基体3和张紧臂4的相对运动而磨损，磨损保护元件21布置在基体3和张紧臂4上的接触区域中。磨损保护元件21被设计成塑料***件，其在逐渐磨损的情况下可以更换。特别地，磨损保护元件21由与轴承单元16相同的材料制成。
下面一起描述的图7至图11示出了本发明的第二实施例的张紧设备2。张紧设备包括基体3和张紧臂4，基体3可通过紧固装置经由三个连接凸缘24连接到附件30的壳体31，张紧臂4相对于基体3围绕枢转轴线A可枢转地安装，并通过弹簧装置5弹性支撑在基体3上。这里的弹簧装置5也可设计成盘簧，但不限于此。张紧臂4的可枢转安装由在第一轴向上支撑张紧臂4的第一轴向轴承7、在第二轴向上支撑张紧臂4的第二轴向轴承8以及径向轴承9来实现。在所示的实施例中，第一轴向轴承7和径向轴承9被设计成一体式轴承单元16，其模制在基体3的承载部分41上。第二轴向轴承8是单独的轴向垫圈。为了保护轴承单元16和第二轴向轴承8免受环境影响，第一密封元件10和第二密封元件11径向布置在承载部分41的外部。密封元件10、11直接模制在基体3上。
张紧臂4具有张紧辊6、接收部分36和轴向垫圈23，张紧辊6安装成可绕平行于枢转轴线A的旋转轴线旋转。轴向垫圈23牢固地连接到接收部分36。这是通过在安装弹簧元件5、具有与其连接的轴承单元16和密封元件10、11的基体4、第二轴向轴承8和轴向垫圈23之后，给接收部分36的套筒突起37设置凸缘来实现的。在所示的实施例中，张紧臂4在接收部分36处具有第一支撑面12和径向接触面14，在止推垫圈23处具有第二支撑面13，它们一起形成周向的、基本上C形的横截面，并且部分地界定了向外敞开的环形安装空间，基体3布置在该安装空间中。
弹簧元件5由张紧臂4一侧的一个弹簧端25支撑在支撑台肩40上，而由基体3一侧的另一个弹簧端25’支撑在支撑台肩40’上。通过相对于基体3枢转张紧臂4，弹簧元件5被预张紧。弹簧元件5因此向张紧臂4施加扭矩以重置枢转运动。张紧设备2以枢转状态安装在皮带传动器中，使得重置扭矩作为皮带33上的预张紧力。
第一轴向轴承7布置在张紧臂4的第一支撑面12与基体3的第一支撑面12’之间。第二轴向轴承8布置在张紧臂4的第二支撑面13与基体3的第二支撑面13’之间。径向轴承9布置在张紧臂4的径向接触面14与基体3的径向接触面14’之间。
第一密封元件10和第二密封元件11径向布置在轴承单元16和第二轴向轴承8的外部，并且各自包括成形环17、17’和两个密封唇18、18’。第一密封元件10与成形环17一起位于第一环形凹槽19中，该第一环形凹槽19加工到基体3的第一支撑面12’中。第二密封元件11与成形环17’一起位于第二环形凹槽20中，该第二环形凹槽20加工到基体3的第二支撑表面13’中。密封唇18与张紧臂4的第一支撑面12接触，密封唇18’与张紧臂4的第二支撑面13接触，从而共同密封布置有轴承单元16和第二轴向轴承8的空间。
在一个工艺步骤中，第一密封元件10和第二密封元件11被模制到由基体3和轴承单元16组成的半成品上。第一密封元件10和第二密封元件11通过基体3的孔15中的连接腹板22彼此连接。这里所示的实施例包括十八个孔15，这些孔15均匀分布在基体3的承载部分41的周界上。应该理解，也可以使用不同数量的连接腹板22。
为了防止弹簧元件5由于相对于基体3和张紧臂4的相对运动而磨损，磨损保护元件21布置在基体3和张紧臂4上的接触区域中。磨损保护元件21被设计成塑料***件，其在逐渐磨损的情况下可以更换。
附图标记列表
2 张紧设备
3 基体
4 张紧臂
5 弹簧装置
6 张紧辊
7 第一轴向轴承
8 第二轴向轴承
9 径向轴承
10 第一密封元件
11 第二密封元件
12、12’ 第一支撑面
13、13’ 第二支撑面
14、14’ 径向接触面
15 孔
16 轴承单元
17、17’ 成形环
18、18’ 密封唇
19 第一凹槽
20 第二凹槽
21 磨损保护元件
22 连接腹板
23 轴向垫圈
24 连接凸缘
25、25’ 弹簧端
26 凹部
27 第一偏移部分
28 第二偏移部分
29 环形间隙
30 附件
31 壳体
32 皮带轮
33 皮带/牵引装置
34 传动轴
35 附件布置
36 接收部分
37 套筒突起
38
39 连接中空圆柱体
40、40’ 支撑台肩
41 承载部分
A 枢转轴线
B 旋转轴线

Claims (15)

1.一种用于牵引传动器的张紧设备(2)，包括：
基体(3)；
张紧臂(4)，所述张紧臂通过径向轴承(9)相对于所述基体(3)围绕枢转轴线(A)能枢转地安装；
其中，所述基体(3)和所述张紧臂(4)中的一个具有环形承载部分(41)，所述环形承载部分相对于所述张紧臂(4)和所述基体(3)这两部分中的另一个在第一方向上由第一轴向轴承(7)轴向支撑且在第二方向上由第二轴向轴承(8)轴向支撑；
第一密封元件(10)，所述第一密封元件连接到所述承载部分(41)，以用于密封所述第一轴向轴承(7)；
第二密封元件(11)，所述第二密封元件连接到所述承载部分(41)，以用于密封所述第二轴向轴承(8)；
其中，所述第一轴向轴承(7)和所述第二轴向轴承(8)由不同于所述第一密封元件(10)和所述第二密封元件(11)的材料制成；
弹簧装置(5)，所述张紧臂(4)通过所述弹簧装置在周向上抵靠所述基体(3)支撑；以及
张紧辊(6)，所述张紧辊能旋转地安装在所述张紧臂(4)上并用于张紧牵引装置(33)；
其特征在于，
所述第一密封元件(10)和所述第二密封元件(11)通过延伸穿过所述承载部分(41)中的孔(15)的多个连接腹板(22)彼此连接。
2.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一密封元件(10)和所述第二密封元件(11)由热塑性塑料组的材料制成，或者由硫化橡胶材料制成。
3.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一轴向轴承(7)和所述第二轴向轴承(8)由基于聚酰胺或聚甲醛的塑料制成。
4.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一密封元件(10)形状配合地连接到所述第一轴向轴承(7)，所述第二密封元件(11)形状配合地连接到所述第二轴向轴承(8)。
5.根据权利要求4所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一密封元件(10)与所述第一轴向轴承(7)具有互补的第一接合结构，并且所述第二密封元件(11)与所述第二轴向轴承(8)具有互补的第二接合结构。
6.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一轴向轴承(7)和所述第二轴向轴承(8)中的至少一个与所述径向轴承(9)一体化并形成轴承单元(16)。
7.根据权利要求6所述的张紧设备，
其特征在于，所述轴承单元(16)连接到所述基体(3)或所述张紧臂(4)。
8.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一密封元件(10)和所述第二密封元件(11)各自具有封闭的成形环(17、17’)和至少一个密封唇(18、18’)。
9.根据权利要求8所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一密封元件(10)的所述封闭的成形环(17)连接到所述张紧臂(4)，并且所述第一密封元件(10)的所述至少一个密封唇(18)与所述基体(3)接触；并且
所述第二密封元件(11)的所述封闭的成形环(17’)连接到所述张紧臂(4)，并且所述第二密封元件(11)的所述至少一个密封唇(18’)与所述基体(3)接触。
10.根据权利要求8所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一密封元件(10)的所述封闭的成形环(17)连接到所述基体(3)，并且所述第一密封元件(10)的所述至少一个密封唇(18)与所述张紧臂(4)接触，并且
所述第二密封元件(11)的所述封闭的成形环(17’)连接到所述基体(3)，并且所述第二密封元件(11)的所述至少一个密封唇(18’)与所述张紧臂(4)接触。
11.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述第一密封元件(10)布置在环形第一凹槽(19)中，所述第二密封元件(11)布置在环形第二凹槽(20)中，所述第一凹槽(19)和所述第二凹槽(20)设置在所述承载部分(41)的相对支撑表面(12’、13’)中。
12.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述基体(3)具有第一偏移部分(27)，并且所述张紧臂(4)具有第二偏移部分(28)；
其中，所述第一偏移部分(27)和所述第二偏移部分(28)相对于所述枢转轴线(A)径向布置在所述第一密封元件(10)的外部，并且以在所述基体(3)与所述张紧臂(4)之间形成S形环形间隙(29)的方式形成。
13.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述基体(3)和所述张紧臂(4)中的至少一个在由所述弹簧装置(5)接合的区域中具有至少一个磨损保护元件(21)，所述至少一个磨损保护元件由塑料材料制成。
14.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述承载部分(41)中的所述孔(15)的数量大于6个。
15.根据权利要求1所述的张紧设备，
其特征在于，所述承载部分(41)中的所述孔(15)的数量小于24个。
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