專利名稱：帶有可接合和分離的帶輪的輔助設備驅動機構及輔助設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車發(fā)動機的帶有可接合和分離的帶輪的輔助設備驅動機構以及一種輔助設備。更確切地說本發(fā)明涉及這樣一種驅動機構，其中帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到軸的力矩傳遞連接，并在分離狀態(tài)下可繞軸同軸轉動地支承，其中摩擦離合器通常由此制造，帶輪的主動摩擦傳動件可軸向移動地導引，并且為接合壓緊在軸的相應的被動摩擦傳動件上。在輔助設備方面本發(fā)明涉及這樣一種具有設備殼體、軸、布置在軸上的設備作用機構和可旋轉地支持的帶輪的輔助設備，該帶輪借助于離合器可以與軸接合或者分離。
在EP 0 136 384 A2中公開了一種輔助設備驅動機構，其借助于皮帶干預發(fā)動機曲軸的旋轉。在發(fā)動機的曲軸上有帶輪，其通過皮帶同樣驅動多個輔助設備。在這種結構中驅動作為輔助設備的水泵、制冷壓縮機、空氣泵、發(fā)電機和汽車的伺服轉向機構。由此該輔助設備不必在發(fā)動機起動時就一起帶動，曲軸上的帶輪具有可電切換的離合器，為此需要的構件布置在帶輪內部且部分布置在軸上。一旦發(fā)動機起動，輔助設備就接通。但是這種帶輪的結構相當復雜，離合器機構相應的也非常昂貴。
EP 0 416 492 B1描述了一種具有可無級調整的帶輪的無級變速器。在這種帶輪的情況下，在軸向伸出的套筒段上設置了花鍵，其可以通過套筒的軸向移動與套筒的內部花鍵接合和分離。但是這種接合過程只能在靜止狀態(tài)下進行。
DE 42 43 777 A1提出了一種輔助設備驅動機構，其中帶輪和固定在設備軸上的轉矩盤之間的摩擦接合連接通過離合器殼體的可移動的對應件實現(xiàn)。該可移動的具有軸向齒部的對應件根據(jù)帶輪的旋轉布置，但是可以不依賴于帶輪軸向移動地支承。在可移動的對應輪和帶輪之間構造一個環(huán)形槽，在該槽內定位了軸的轉矩盤。為了使軸接合到帶輪上，該可移動的對應件朝著帶輪的方向壓緊，由此軸的轉矩盤在變窄的槽中夾緊在這兩個元件之間，并且起到力矩傳遞連接的作用。在分離的狀態(tài)下軸在減速檔位中帶動帶輪旋轉。
其它輔助設備離合器和相關的方案在DE 195 29 073 C1、DE 10155 458 A1、US 2 107 341和DE 196 41 507 C1中提出。
本發(fā)明的任務是改進輔助設備驅動機構以及被驅動的輔助設備，使得其能夠更小、更輕、成本更低廉并且機械上更簡單。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，通過這種輔助設備驅動機構解決了該任務，其中主動摩擦傳動件的軸向移動引起導帶裝置的相關的軸向移動。
這種解決方案以特別簡單的機構保證了帶輪在運行期間的可切換性，從而例如使得內燃機的起動過程不再承受附加的扭矩阻力。此外對于使這種摩擦離合器切換所要求的行程也比較小，從而可以實現(xiàn)快速的切換過程。特別是由于所要求的切換行程較短，導帶裝置的相關的軸向移動也可以相應地構造得較短。由此不必擔心皮帶的緊急移動或者皮帶危險的絞合或者扭轉。另外輔助設備驅動機構內部的接合狀態(tài)也可以從外面簡單的通過導帶裝置的位置讀出。
此外所有這些優(yōu)點根據(jù)本發(fā)明提到的方面可以通過簡單的機械結構實現(xiàn)，由此與電切換離合器不同，這種方案也可以設置在輔助設備本身上。在任何情況下，主動摩擦傳動件和被動摩擦傳動件之間的摩擦連接用作帶輪和軸之間的機械扭矩傳遞裝置。
概括地說，摩擦離合器不必只通過摩擦來保證力矩傳遞。更確切地說在大多數(shù)摩擦離合器的實施方式中，在主動和被動摩擦傳動件接合時也會引起至少微小的歪斜和/或楔入，本申請意義上的摩擦離合器的特征在于，當主動摩擦傳動件在被動摩擦傳動件上導引時力矩傳遞連接不會極其不連續(xù)地上升，而是連續(xù)地或者以多個步驟上升。這是輔助設備在驅動力矩接合時盡可能保護整個部件并由此能夠耐久地工作的重要前提。不依賴于此當一方面可以實現(xiàn)，另一方面希望實現(xiàn)時切換過程也可以非?？焖俚貙崿F(xiàn)。只要摩擦離合器在必要時能夠突然接合和鎖定。
導帶裝置是指本身容納皮帶，并且特別是軸向導引的那些構件。這里考慮的皮帶通常是多槽皮帶或者簡單的楔形皮帶，由此相應的導帶裝置包括互補的多槽型面或者簡單的V型面。
主動摩擦傳動件和被動摩擦傳動件之間的差別在于，兩個相互摩擦連接作用的傳動件中只有一個運動，以便在接合和分離狀態(tài)之間切換，或者為此這兩個傳動件中至少一個比被動傳動件運動更多或者明顯更多或者直接驅動主動摩擦器來接合或者分離。為了盡可能保持結構簡單，當被動摩擦傳動件軸向固定時是有利的。
主動摩擦傳動件“壓緊”在被動摩擦傳動件上是精確的機械操作，其至少基本上使傳動件之間摩擦連接并由此使輔助設備驅動機構接合。在兩個摩擦傳動件之間力矩傳遞連接時傳遞的力矩在大多數(shù)情況下至少在合理的運行參數(shù)如壓緊力內直接取決于該運行參數(shù)。
如上所述，主動摩擦傳動件沿著軸軸向移動，以實現(xiàn)摩擦離合器連接并由此實現(xiàn)接合。根據(jù)本發(fā)明提出的方面，在主動摩擦傳動件移動時導帶裝置也相對于軸進行軸向移動。
優(yōu)選這樣調節(jié)主動摩擦傳動件，使得其對于與被動摩擦傳動件的接合或者向被動摩擦傳動件的移動產生一個回復力或者拉回力。該回復力例如通過彈簧裝置提供，一旦主動傳動件從零位向被動摩擦傳動件移動，該彈簧裝置就在主動摩擦傳動件上施加軸向力，其中在零位上摩擦傳動件之間沒有摩擦連接。拉回力例如可以通過主動摩擦傳動件有利的支承由此實現(xiàn)，使得主動摩擦傳動件對于每次軸向移動首先必須克服保持力。這可以使用簡單的機構通過主動摩擦傳動件稍微的夾緊配合或者通過相對于傳動件的其它材料具有較大的靜摩擦的滑動面實現(xiàn)。這兩個機構的優(yōu)點在于，在合適的造型的情況下只要消耗用于操作離合器、也就是激活或者打開摩擦接合的能量。這使得整個離合器結構實施為純機械式結構從而在接合或者分離的狀態(tài)下不必消耗能量來保持這種狀態(tài)更容易實現(xiàn)。
作為替代方案或者附加方案，本發(fā)明按照另一方面提出，為了使用于汽車發(fā)動機的具有可接合和分離的帶輪的輔助設備驅動機構成本低廉且簡單，導帶裝置在分離狀態(tài)下可以不依賴于軸的轉動可旋轉地支承在軸上，其中帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到軸的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下可繞軸旋轉地支承。
DE 42 43 777 A1在導帶裝置和軸之間具有負載檔位和減速檔位中的穩(wěn)定的攜帶裝置。但是根據(jù)本發(fā)明的第二個方面的認識，在許多情況下減速檔位的攜帶裝置是不必要的。通常在完全接合和完全分離的狀態(tài)之間能夠切換就足夠了。由于較短的切換行程，輔助設備也可以在足夠短的時間內克服慣性加速。也表明，兩個在兩個表面移動到一起時摩擦傳動件之間的接觸磨損不必明顯小于以負荷速度旋轉的主動傳動件表面與開始時還是靜止的被動傳動件表面移動到一起時的接觸磨損。
按照本發(fā)明的第三個方面提出，主動摩擦傳動件布置在被動摩擦傳動件的一側，并且摩擦連接僅在主動摩擦傳動件和被動摩擦傳動件之間進行。
這種發(fā)明構思特別是實現(xiàn)了將輔助設備驅動機構軸向構造得非常短。被動摩擦傳動件例如可以是軸的端面上的轉矩盤。通過整個摩擦離合器機構在一側的布置可以將該機構完全安置在軸周圍的空間內。由此軸可以盡可能構造的短，并且盡管如此不必在軸所需要的長度上設置輔助設備驅動機構的其它構件。
在按本發(fā)明的輔助設備驅動機構的一種優(yōu)選的實施方式中，導帶裝置軸向固定地連接在主動摩擦傳動件上。這一點只要這樣進行，即將導帶裝置與主動摩擦傳動件一體構成，例如通過導帶裝置與主動摩擦傳動件在帶輪上一體構成。在這種情況下，導帶裝置和主動摩擦傳動件構成了帶輪的非常重要的元件。軸向固定連接可以取消那些傳動機構。不言而喻，一體的方案成本特別低廉并且機械上簡單。由此輔助設備驅動機構整體上不僅成本低廉，而且還非常耐磨。
為了將輔助設備驅動機構或者至少是其重要元件在空間上構造得緊湊，導帶裝置可以緊靠主動摩擦傳動件的徑向外側布置。另外在這種情況下主動摩擦傳動件可以安置在導帶裝置內部的徑向自由空間內，由此在運行時安置在環(huán)繞的皮帶內側。由此可以最佳地充分利用環(huán)繞的皮帶內側的自由空間，該自由空間對于汽車驅動機構中的其它設備本來就是死區(qū)。
這種布置不僅可以在按本發(fā)明的到目前為止所述的方面的輔助設備驅動機構上實現(xiàn)，而且也可以在主動摩擦傳動件可以相對于軸和導帶裝置或者導帶裝置本體軸向移動的輔助設備驅動機構上實現(xiàn)，但是其中導帶裝置本體、最好是整個導帶裝置與主動摩擦傳動件一起布置在被動摩擦傳動件的軸向一側。
根據(jù)本發(fā)明的這種觀點，當主動摩擦傳動件可以相對于軸和導帶裝置或者導帶裝置本體軸向移動時，上述在被動摩擦傳動件的一側的結構方式也可以使用。在這種結構方案中，導帶裝置不依賴于主動摩擦傳動件的軸向移動而移動。這種結構形式的缺點是要求導帶裝置和主動摩擦傳動件之間是兩件式的結構。但是這根據(jù)使用目的可以容忍或者也可能是有利的，因為在主動摩擦傳動件磨損時，該摩擦傳動件可以不依賴于其它構件進行更換。另外對于這種輔助設備驅動機構的構造，對于用于摩擦傳動件的新開發(fā)的材料可以靈活作出反應，而不必為此影響導帶裝置。此外作為補充或者上述優(yōu)點的替代方案，導帶裝置可能會碰到較大的皮帶力，而不會由此阻止主動摩擦傳動件的軸向移動。這在軸向接合時至少只能有限地實現(xiàn)，而在整體式結構的情況下是不可能實現(xiàn)的。
當被動摩擦傳動件布置在軸上的加固的環(huán)形板上時，離合器機構的整體式結構在被動摩擦傳動件方面可以簡化。
與輔助設備驅動機構按照本發(fā)明的哪個方面構造無關，當主動摩擦傳動件支承在徑向內側時是有利的。主動摩擦傳動件是將巨大的力和力矩從驅動機構傳遞到從動機構的構件。因此其支承要構造得最精密和穩(wěn)定。這就要求特別穩(wěn)固的軸承。當主動摩擦傳動件支承在徑向外側時，相應的必須在其周圍安置非常大的殼體，這就不必要地加大了輔助設備傳動機構。主動摩擦傳動件向其徑向內側支承使得力直接或間接輸出到軸，這是不危險的。另外大大減小了輔助設備驅動機構的所要求的外圓周。
當帶輪支承在徑向內側時情況相同。
作為補充或者替代方案，用于汽車發(fā)動機的具有可以接合和分離的帶輪的輔助設備驅動機構，其在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到支承在殼體上的軸的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下可繞軸同軸旋轉的支承，提出，其中將摩擦離合器布置在殼體的徑向和/或軸向外側。這種布置實現(xiàn)了要實施本發(fā)明，只需對本來就存在的輔助設備或者殼體作最小的改變。因為相應的軸本來就已經穿過殼體，以便與帶輪相互作用，基本上只需要在殼體外面設置用于帶輪的支承。由此也可以使總結構空間最小化，這在上面針對死區(qū)已經說明過了。作為上述優(yōu)點的補充或者作為替代方案還可以將摩擦離合器和其移動的部件直接從殼體外面致動，由此在整體布置上顯著簡化了設備驅動機構的一體化。
軸最好支承在殼體的軸套的徑向內側，并且?guī)л喼С性谳S套的徑向外側。這顯著簡化了布置，因為軸套利用了兩次，可以避免不必要的結構空間損失。
相應的可以將帶輪的各組件、例如摩擦離合器、導帶裝置、主動摩擦傳動件或者帶輪本體支承在徑向外側，以便在盡可能獲得與整個部件支承在徑向和/或軸向外側不同的尺寸時實現(xiàn)上述優(yōu)點。
為了將主動摩擦傳動件壓緊在被動摩擦傳動件上，優(yōu)選提供一種向后支撐的傳動環(huán)。輔助設備驅動機構或者相應的支承軸的殼體本來就具有許多旋轉對稱的構件，因此環(huán)可以以最小的空間花費成形在其上。由此自動保證了離合器驅動機構的徑向固定。只需要考慮用于摩擦傳動件相互之間壓緊的軸向力。為此設置了向后的支承。不言而喻，傳動環(huán)向后支撐在其上的軸承優(yōu)選也是旋轉對稱的。
輔助設備驅動機構的總結構由此再次得到簡化，即由于在整體式結構中各個組件的直接一體化也可以使用這樣的制造方法，其中所要求的組件在例如通過鑄造方法制造毛坯時就已經一起成形了。
為了使軸向摩擦傳動件或者-根據(jù)具體構造-整個帶輪能夠容易地且磨損較少地移動，將其布置在可軸向移動的軸承上。由于在摩擦離合器中通常需要的切換行程較短，在許多情況下甚至不必提供用于皮帶側向偏移的平衡裝置。特別可以這樣構造整個裝置，即只有在不受載荷、也就是分離狀態(tài)才能調節(jié)輕微的斜置。但是如果要求希望的使用壽命的話也可以設置相應的用于皮帶斜置的平衡機構。
優(yōu)選設置調整機構用于導帶裝置、帶輪和/或主動摩擦傳動件的軸向相對移動。該調整機構根據(jù)一種方案可以具有帶端面?zhèn)鹊男泵嫘锡X部和固定的具有互補的斜面形齒部的調整裝置的調整皮帶，其中斜面形的齒部可以如此構造，使得借助于調整環(huán)和調整裝置的旋轉，調整環(huán)和/或調整裝置能夠進行相對軸向移動。旋轉運動相應地轉換成軸向運動，其中旋轉運動完全不依賴于軸和/或導帶裝置的旋轉。通過選擇合適的斜面形齒部可以在結構空間比較窄但是還能作充分的軸向移動的情況下引起大的力。旋轉運動例如可以通過低壓罐、伺服機構或者類似動作的構件引入。這里也可以使用螺紋來調整，例如梯形螺紋。
在一種用于實現(xiàn)軸向運動的結構上特別有利的方案中，軸向可移動的軸承是具有內環(huán)和外環(huán)和布置在其之間的滾動體的滾動體軸承，其中調整機構具有夾緊裝置，其在接合狀態(tài)下夾緊滾動體軸承的內環(huán)以用于傳遞驅動力矩。相應的力施加到滾動體軸承的內環(huán)上，并且整個軸承可以與導帶裝置或者主動摩擦傳動件一起移動。通過將內環(huán)夾緊在接合位置上可以精確地確定位置。
另外夾緊裝置由布置在滾動軸承的內環(huán)的兩側的彈簧環(huán)構成。這樣具有許多優(yōu)點。一方面夾緊力由此可以精確地預定。另一方面通過彈性裝置存在振動緩沖。這保證了輔助設備驅動機構在接合狀態(tài)下非常平穩(wěn)的運行。另外夾緊裝置也可以這樣設計，在分離狀態(tài)下還存在一定的夾緊力，由此在這種狀態(tài)下也能減小振動。
特別對于按本發(fā)明的第四方面的輔助設備驅動機構的實施方式，導帶裝置本體和主動摩擦傳動件布置在被動摩擦傳動件的軸向一側，在另一種實施方式中，主動摩擦傳動件位于導帶裝置本體的軸向延伸的凹槽中。導帶裝置本體中的凹槽是孔，主動摩擦傳動件位于其中，并且主動摩擦傳動件穿過該凹槽或者從該凹槽伸出壓緊被動摩擦傳動件以用于接合。通過這種結構方案對于帶輪本體本身的支承只要較低的要求，因為較大的軸向力可以直接通過主動摩擦傳動件傳遞。通過將主動摩擦傳動件布置在導帶裝置本體的軸向延伸的凹槽中可以很容易地給部件提供旋轉的傳動件裝置，該傳動件裝置在接合的主動摩擦傳動件和帶輪本體之間傳遞力矩。
對于這種結構方案最重要的是主動摩擦傳動件或者導帶裝置的調整機構可以具有彈性夾緊裝置，該夾緊裝置在接合狀態(tài)下將傳動件裝置夾緊在主動摩擦傳動件和導帶裝置之間以用于傳遞驅動力矩。傳動件裝置由此通過彈簧力保證了壓緊在被動摩擦傳動件的摩擦表面上。由此進一步起到振動緩沖的作用。
當主動摩擦傳動件軸向完全穿過導帶裝置本體時，軸向力傳遞給導帶裝置或者導帶裝置本體加載特別小。在一種特別優(yōu)選的實施方式中，主動摩擦傳動件為此沿著圓周具有多個離散的摩擦體，當輔助設備驅動機構接合時，摩擦體的端面起到與被動摩擦傳動件摩擦接合的作用。
在一種優(yōu)選的方案中，帶輪本體和/或主動摩擦傳動件可旋轉且可軸向移動地支承在輔助設備殼體的外圓周區(qū)域上。帶輪本體相應的是輔助設備的整體組件。由此明確確定了不是驅動帶輪，而是輔助設備的帶輪本身可以切換。
由此特別是可以實現(xiàn)單個輔助設備的接合和分離。這不僅使得在起動過程期間節(jié)省能量，而且在汽車驅動機構整個運行過程中都能節(jié)省能量，因為輔助設備在必要時可以單個或者成組接合和分離。
對于一種結構上的簡化，調整機構的調整裝置是輔助設備殼體的組件。特別是斜面形的齒部可以直接成形在輔助設備殼體的相應區(qū)域上，由此不必要求附加的構件。這里例如也可以使用塑料技術，從而例如在噴注過程中將斜面形的齒部直接一起構成。也可以通過合適的鑄造過程來進行這種構造。
為了在所有這些提出的實施方式中實現(xiàn)有效接合作用和擴大摩擦面，根據(jù)一種實施方式，主動摩擦傳動件和/或被動摩擦傳動件上的摩擦表面由多個相互同軸布置的圓形或者圓環(huán)段形的齒形槽構成，其中被動摩擦傳動件上的摩擦表面具有與主動摩擦傳動件上的摩擦表面互補的齒形槽。這些齒形槽在接合狀態(tài)下以其側面相互嵌合。根據(jù)槽橫截面和圓周的結構可以起到加強壓緊作用。此外由于擴大了摩擦表面減小了磨損傾向。
在一種成本特別低廉的方案中，帶輪本體、導帶裝置和/或主動摩擦傳動件由塑料材料制造。借助于通用的塑料加工方法相應的可以將帶輪本體和主動摩擦傳動件根據(jù)希望在一個制造過程中制造，在此也可以使用不同的材料，例如通過共注射成型。在此也可以使用金屬或者陶瓷材料。
為了改善力矩離合器本身的使用壽命，主動和被動摩擦傳動件可以具有摩擦片襯面。該摩擦片襯面吸收在在接合過程中剛開始打滑時產生的熱量，顯著地提高了摩擦系數(shù)。
有利的是主動摩擦傳動件或者被動摩擦傳動件的齒形槽和/或互補齒形槽設置在摩擦片襯面中，由此摩擦片襯面也可以將其作用延伸到齒形槽的側面區(qū)域中。
另外當按照一種方案在軸上設置作用機構時是有利的，在接合狀態(tài)下作用機構在輔助設備殼體中旋轉。由帶輪驅動的作用機構相應的直接位于輔助設備殼體中，由此可以再次獲得緊湊的結構單元。在此可以是不同的作用機構，其與軸一起構成了轉子，轉子在一般情況下與設備殼體相互作用。
設備殼體優(yōu)選是泵殼，而作用機構相應的優(yōu)選是泵輪。對于內燃機上的輔助設備通常使用泵，例如水泵、空氣泵、空調壓縮機、轉向助力泵等。只要其對應配有可切換的帶輪，那么其在必要時可以接合和分離。由此可以顯著降低內燃機的功率損失。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其涉及一種用于汽車發(fā)動機的輔助設備，并且該輔助設備具有設備殼體、軸、布置在軸上的作用機構和可旋轉地支承在設備殼體的外圓周上的帶輪，帶輪可以借助于離合器與軸接合或者分離。
最初根據(jù)該方案的輔助設備直接設有直接支承在設備殼體上的帶輪，該帶輪與輔助設備的軸可機械操作的接合。特別是通過機械操作離合器可以進行一種布置，其中在切換狀態(tài)下-也就是分離或接合時，使相應的執(zhí)行機構，例如電機、伺服機構、磁體或類似機構不受載荷作用，而只需在切換過程中消耗能量。已經解釋過，這種帶輪位于殼體外的布置是特別節(jié)省位置空間的結構。輔助設備可以選擇接合或分離，而皮帶始終與帶輪嵌合。因此發(fā)動機只有當輔助設備也接合時才需要再次對輔助設備的驅動機構做功。
已經解釋過，本發(fā)明按照許多細節(jié)其突出優(yōu)勢在于，帶輪可以直接是摩擦離合器的組件。除了在汽車領域中非常重要的成本方面外，由此還更簡單的滿足了運行可靠性的要求，因為摩擦離合器在其功能和結構上特別是相對于已知的電或者機械上非常復雜的機構是非常簡單的離合器。
對于上面的說明不言而喻的是，用于運行內燃機的輔助設備驅動機構的方法也是有利的，其中該內燃機具有至少一個帶有可以與輔助設備的軸接合和分離的帶輪的輔助設備，其中輔助設備驅動機構通過與汽車發(fā)動機的曲軸連接的帶輪和與輔助設備的至少一個帶輪嵌合的皮帶驅動，并且其中帶輪與輔助設備的軸的接合和分離根據(jù)至少一個預定的參數(shù)和/或根據(jù)操作人員的選擇進行。在此輔助設備驅動機構特別是前面描述的結構方案中的一種。
在現(xiàn)有技術中曲軸帶輪可以接合或者分離，而根據(jù)該方法有利的是，當不需要該輔助設備時可以將單個的輔助設備從驅動聯(lián)合裝置中分離出來。這特別是在使用水泵或者制冷壓縮機時是有利的。
下面根據(jù)兩種實施例參考附圖來詳細說明本發(fā)明。
附圖示出


圖1作為具有帶輪的內燃機輔助設備的水泵的全剖圖，具有用于起動摩擦連接的調整環(huán)；圖2示出了圖1中的調整環(huán)的右視圖(相對于圖1)；圖3以沿著圖2的線III-III的剖面圖示出了圖2中的調整環(huán)；圖4以全剖圖示出了作為具有帶輪的內燃機輔助設備的水泵第二種實施例。
在圖1中以全剖圖示出的水泵1作為輔助設備布置在這里未詳細示出和描述的內燃機上。輔助設備包括其分別所屬的帶輪和環(huán)繞的皮帶的布置和分組可以類似于EP 0 136 384 A1中所述的進行。但是帶輪不必通過離合器與內燃機的曲軸接合和分離。
對于同樣未示出的皮帶涉及一種多槽皮帶，其至少將所示的水泵1與曲軸的帶輪連接起來。
水泵1具有鐘形的泵殼2，泵殼2設有用于冷卻水的未詳細示出的入口和未詳細示出的出口。泵殼2優(yōu)選借助于法蘭3安置在發(fā)動機座上，并且泵軸4同軸地穿過泵殼2延伸。泵軸4通過兩個相互間隔開布置在泵殼2中的滾動體軸承5和6在泵殼2內可旋轉地支承在殼體2的軸套內。軸套作為空心樞軸與其余的殼體隔開并且徑向內部支承滾動體軸承5和6。水泵葉輪8在泵殼2的泵室7內旋轉，該水泵葉輪安裝在鋼轂9上，鋼轂壓緊在泵軸4上。但是這里也可以將水泵葉輪8借助于注塑技術和類似的技術與泵軸4連接成一體。
在前面的區(qū)域中泵殼2的外面，泵軸4的直徑變小，并且在變細的部段10上安置著與泵軸4不可轉動地連接的轉矩盤11。轉矩盤用作摩擦離合器元件，并且在其面對泵殼2的一側的上面部分中設有多個同心的圓環(huán)形的齒形槽12。齒形槽12的整個區(qū)域覆有摩擦片襯面13，其同樣模仿齒形槽12的輪廓。在轉矩盤12的背面有肋11′，其可以用作加強件和/或風扇葉片。這種風扇可以作為傳動件的整體組件或者也可以作為附加構件設置在傳動件的軸上。由此獲得了風機和離合器或者離合器組件的整體結構。這樣一種布置特別是實現(xiàn)了風機和水泵的共同運行，這不依賴于本發(fā)明的其它特征對于汽車水泵的運行是有利的。特別是當風機和水泵安置在軸上或者當風機與水泵一體構成時是有利的，因為這樣的話風機只有在水泵需要并且由此水必須冷卻時才運轉。
泵殼2在其軸套外側具有圓柱形的接合區(qū)域14。在接合區(qū)域的側面上軸向可移動地套上了滾動體軸承15，在滾動體軸承上安置了帶輪本體16。滾動體軸承15具有內環(huán)17、外環(huán)18以及多個滾動體19。帶輪本體16固定支承在外環(huán)18上，從而由此構成的帶輪20可以繞著泵殼2的接合區(qū)域14旋轉。
帶輪本體16的外圓周設有合適的容納槽21，其可以與匹配的多槽皮帶嵌合。在背離泵殼2的端面上該帶輪本體16設置了多個相互同心布置的圓環(huán)形齒形槽22，其構造成與轉矩盤11上的齒形槽12互補。
在泵殼2的接合區(qū)域14上套裝了保險環(huán)23，其固定了滾動體軸承15并由此固定了帶輪本體16。在滾動體軸承15的內環(huán)17和保險環(huán)23之間設置了環(huán)形回位彈簧24。在內環(huán)17的對置側上有一個環(huán)形壓緊彈簧25。在圖1中所示的接合位置上，內環(huán)17夾緊在回位彈簧24和壓緊彈簧25之間，從而內環(huán)17可靠地且不可轉動地夾持在接合區(qū)域14上。
帶輪20的軸向移動借助于在圖2和3中所示的調整環(huán)實現(xiàn)，調整環(huán)在面向泵殼2的一側具有斜面形的齒部27。泵殼2在其與接合區(qū)域14相鄰的調整區(qū)域28中設有互補的斜面形齒部。調整環(huán)26側面具有調整桿29，調整桿29通過吊耳30操作。該操作通過作用在調整桿29的吊耳30上的合適的機構實現(xiàn)，并且該機構使調整環(huán)26繞著其軸線旋轉。
如在該實施例中可以直接看出，摩擦接合由此建立，主動摩擦傳動件、也就是帶輪本體16以其背離泵殼2的具有齒形槽22的端面軸向可移動地導引，并且為了接合壓緊在相應的被動摩擦傳動件、也就是具有齒形槽12的轉矩盤11上，其中主動摩擦傳動件的軸向移動相應的引起由容納槽21構成的導帶裝置的相關的軸向移動，因為其是相互構成一體的。
下面對上述水泵1的作用方式和工作原理作詳細說明。
在圖1中所示的接合狀態(tài)下，帶輪本體16以其齒形槽22壓緊在摩擦片襯面上，并由此壓緊轉矩盤11的齒形槽12。為此需要的壓緊力通過壓緊彈簧25施加，由此帶輪本體不僅起導帶裝置的作用，而且同時也起主動摩擦傳動件的作用。該力又通過回位彈簧24的彈簧變形部分減小。如果例如通過低壓罐、伺服機構或者類似的裝置將例如5N的調整力施加在調整桿29上，那么由調整桿29的長度以及調整環(huán)26的齒部27和調整區(qū)域28的齒部的導程該力就會放大。兩個調整機構的系數(shù)相乘，由此很容易得出總系數(shù)25。示例性給出的5N的力由此在不考慮齒部中的摩擦的情況下得到125N的軸向力。該力減去回位彈簧24的力(例如25N)，由此得到軸向壓緊力(例如100N)。通過摩擦片襯面或者摩擦面(大約系數(shù)為3)的外形可以進一步放大該力。
如上已經提到，軸向移動通過調整環(huán)26相對于調整區(qū)域28的旋轉實現(xiàn)，從而在圖1中所示的位置上調整環(huán)26的扁平區(qū)域31支承在調整區(qū)域28的同樣構造的扁平區(qū)域上，并由此使兩個構件最大限度地相互分開，壓緊彈簧25和回位彈簧以最大的希望的方式壓緊在一起。由此在帶輪本體16的齒形槽22和轉矩盤11的摩擦片襯面13之間產生了足夠的接合作用，該作用將所希望的力矩從由皮帶驅動的帶輪20傳遞到轉矩盤11上，并通過轉矩盤傳遞到軸4上。由此水泵葉輪8在泵殼2的內部被驅動并輸送冷卻水。
當不再希望該泵過程或者當達到預定的參數(shù)時，調整環(huán)26重新回轉八分之一轉，從而調整環(huán)26上的齒部27和調整區(qū)域28中的互補的齒部完全嵌合，由此共同占據(jù)了最小的結構高度，從而彈簧24和25以最小希望的方式壓緊在一起或者甚至不再承受載荷。在大多數(shù)情況下，還希望在內環(huán)17上有一個最小的夾緊力。在此帶輪本體16的軸向返回運動(在圖1中向右)的大小使得齒形槽22不再與轉矩盤11上的齒形槽12嵌合，并且不再傳遞力矩。然后泵軸4和泵葉輪8停止。
為了非常簡單地實現(xiàn)該過程，調整桿29優(yōu)選彎成曲柄狀，從而其在帶輪20和泵殼2之間可以看到。
回位彈簧24和壓緊彈簧25用于保證帶輪20振動很小的固定在泵殼2上。由此使整個水泵1非常平穩(wěn)的運行顯而易見的是，通過導帶裝置-通過容納槽21實施-和主動摩擦傳動件之間的一體構造以其摩擦表面22實現(xiàn)了這兩個元件的每一軸向運動的直接耦合。但是一旦消除耦合，導帶裝置21的旋轉完全不依賴于軸4的旋轉。
不僅在接合狀態(tài)下而且在分離狀態(tài)下，主動摩擦傳動件安置在被動摩擦傳動件-通過轉矩盤11實施-的軸向一側。在輔助設備驅動機構1接合時的摩擦連接僅僅在主動摩擦傳動件和為此向后加固的被動轉矩盤11之間進行。
下面根據(jù)圖4對本發(fā)明的第二實施例進行詳細描述。就結構和功能上相同的構件使用與前述實施例相同的附圖標記，并可以參考前面的說明。因此下面只詳細研究主要的不同點。
在該實施例中，帶輪本體16不能軸向移動地支承在泵殼2的接合區(qū)域14上。滾動體軸承15的內環(huán)17靠在保險環(huán)23上。在該實施例中接合區(qū)域14構造得更長，因為在接合區(qū)域14上還套上了離合器盤32(或者傳動件盤)。為此離合器盤32具有相應的中間圓柱形孔。離合器盤設有多個軸向向前延伸的離合器凸出部分33，其穿過帶輪本體16中的相應的孔34延伸。在其面對轉矩盤11的端面上，離合器凸出部分33分別設有圓環(huán)段形的齒形槽22′。位于齒形槽22′旁邊的隆起部分可以嵌入轉矩盤11上的齒形槽12中。
離合器盤32通過碟形回位彈簧24′支撐在內環(huán)17上。在離合器盤32的背面35上有軸向滾動體軸承36，其同樣在接合區(qū)域14上導引。在調整環(huán)26和軸向軸承36之間設置了盤形壓緊彈簧25′。
下面簡單描述一下第二實施例的作用方式和工作原理。
帶輪20與泵軸4的接合和分離與以前相同是通過調整環(huán)26實現(xiàn)的，該調整環(huán)支撐在泵殼2的區(qū)域28上的相應的對應齒部上。在圖4中所示的接合狀態(tài)下，調整環(huán)26和區(qū)域28最大程度地相互分開，由此回位彈簧24′和壓緊彈簧25′位于其彈簧變形位置。在此通過軸向滾動體軸承36傳遞的力作用在離合器盤32上，離合器盤以其離合器凸出部分33的端面壓緊在轉矩盤11上，并由此起力矩傳遞的作用。
為了分離轉動調整環(huán)26，由此該調整環(huán)26向右運動并由此使回位彈簧24′和壓緊彈簧25′卸載。由此離合器盤32和軸向滾動體軸承36也向右運動并且離合器凸出部分33與轉矩盤11脫開。
出于完整性提一下，轉矩盤11可以由塑料制造。由此可以將其噴注到軸4上或者與其連成一體。摩擦片襯面13也可以由塑料加工方法一體安置。
可以直接看出，在兩種實施例中，導帶裝置(帶輪本體16帶有容納槽21的外圓周)在分離狀態(tài)下可以獨立于軸4的旋轉而轉動。主動摩擦傳動件、也就是帶輪本體16也以其背離泵殼2的、具有齒形槽22的端面布置在被動摩擦傳動件、也就是具有齒形槽12的轉矩盤11的一側，并且摩擦連接僅僅在主動和被動摩擦傳動件之間進行。
另外帶輪20可以如此構造，將環(huán)繞的面設計成扁平型面，并且加大預期的最大移動行程。由此皮帶、特別是平皮帶在帶輪20軸向移動時保持在其原來的軸向位置上。
摩擦片襯面可以選擇性的-如這里所示-設置在轉矩盤11和/或帶輪20上。
這里所示的水泵1應該理解為僅僅是內燃機上的輔助設備的實例。支承在設備殼體上的帶輪也可以用于轉向助力泵、空調壓縮機和類似的應用中。
權利要求
1.用于汽車發(fā)動機的輔助設備驅動機構，具有可接合和分離的帶輪，帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到軸的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下能夠繞軸同軸轉動的支承，其中摩擦接合通過使帶輪的主動摩擦傳動件軸向可移動地導引并且為了接合而壓緊在軸的相應的被動摩擦傳動件上來建立，其特征在于主動摩擦傳動件的軸向移動使得導帶裝置作相關的軸向移動。
2.特別是按權利要求1所述的用于汽車發(fā)動機的輔助設備驅動機構，具有可接合和分離的帶輪，帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到軸的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下能夠繞軸同軸轉動地支承，其特征在于所述導帶裝置在分離狀態(tài)下能夠繞軸旋轉而與軸的旋轉無關。
3.特別是按權利要求1和2之一所述的用于汽車發(fā)動機的輔助設備驅動機構，具有可以接合和分離的帶輪，帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到軸的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下可繞軸同軸轉動的支承，其中摩擦接合通過使帶輪的主動摩擦傳動件軸向可移動地導引并且為了接合而壓緊在軸的相應的被動摩擦傳動件上來建立，其特征在于所述主動摩擦傳動件布置在被動摩擦傳動件的一側，并且摩擦連接只在主動和被動摩擦傳動件之間進行。
4.按權利要求3所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述主動摩擦傳動件布置在被動摩擦傳動件的軸向一側。
5.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述導帶裝置軸向固定連接在主動摩擦傳動件上。
6.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動裝置，其特征在于導帶裝置與主動摩擦傳動件在帶輪上一體構成。
7.特別是按權利要求1至6之一所述的用于汽車發(fā)動機的輔助設備驅動機構，具有可接合和分離的帶輪，帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到軸的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下可繞軸同軸轉動的支承，其中摩擦接合通過使帶輪的主動摩擦傳動件軸向可移動地導引并且為了接合而壓緊在軸的相應的被動摩擦傳動件上來建立，其中主動摩擦傳動件相對于軸和相對于導帶裝置能夠軸向移動，并且在導帶裝置本體和主動摩擦傳動件之間實現(xiàn)了旋轉接合，其特征在于所述導帶裝置本體和主動摩擦傳動件布置在被動摩擦傳動件的軸向一側。
8.按權利要求7所述的輔助設備傳動機構，其特征在于所述導帶裝置本體和主動摩擦傳動件與導帶裝置一起布置在被動摩擦傳動件的軸向一側。
9.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述皮帶傳動機構緊靠主動摩擦傳動件的徑向外側布置。
10.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述被動摩擦傳動件布置在軸上的加固的環(huán)形板上。
11.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述主動摩擦傳動件支承在徑向內部。
12.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述帶輪支承在徑向內部。
13.特別是按權利要求1至12之一所述的用于汽車發(fā)動機的輔助設備驅動機構，具有可接合和分離的帶輪，帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到支承在殼體上的軸的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下可繞軸同軸轉動地支承，其特征在于所述摩擦離合器布置在殼體的徑向外側。
14.特別是按權利要求1至13之一所述的用于汽車發(fā)動機的輔助設備驅動機構，具有可接合和分離的帶輪，帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器建立導帶裝置到支承在殼體上的軸的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下能夠繞軸同軸轉動地支承，其特征在于所述摩擦離合器布置在殼體的軸向外側。
15.按權利要求13或者14之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述軸支承在殼體的軸套的徑向內側，并且導帶裝置、主動摩擦傳動件、帶輪本體或者帶輪支承在軸套的徑向外側。
16.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于向后支撐的傳動環(huán)將主動摩擦傳動件壓緊在被動摩擦傳動件上。
17.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述帶輪、主動摩擦傳動件和/或帶輪本體布置在可軸向移動的軸承上。
18.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于設置調整機構使帶輪、導帶裝置、主動摩擦傳動件和/或帶輪本體相對軸向移動。
19.按權利要求18所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述調整機構具有帶端面?zhèn)鹊男泵嫘锡X部的調整環(huán)和帶互補的斜面形齒部的固定的調整裝置，并且斜面形的齒部如此構造，借助于調整環(huán)和調整裝置的旋轉調整環(huán)和/或調整裝置能夠進行相對軸向移動。
20.按權利要求17至19之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述可軸向移動的軸承是具有內環(huán)和外環(huán)和布置在其之間的滾動體的滾動體軸承，并且調整機構具有夾緊裝置，其在接合狀態(tài)下夾緊滾動體軸承的內環(huán)以用于傳遞驅動力矩。
21.按權利要求20所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述夾緊裝置由布置在滾動體軸承的內環(huán)的兩側的彈簧環(huán)構成。
22.按權利要求1至16之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于設置調整機構用于帶輪、導帶裝置、主動摩擦傳動件和/或帶輪本體的相對軸向移動，并且調整機構具有彈性夾緊裝置，其在接合狀態(tài)下彈性夾緊摩擦傳動件用于傳遞驅動力矩。
23.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述主動摩擦傳動件位于導帶裝置本體的軸向延伸的凹槽中。
24.按權利要求23所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述主動摩擦傳動件軸向完全穿過導帶裝置本體。
25.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述主動摩擦傳動件在圓周上具有多個離散的摩擦體。
26.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述帶輪、導帶裝置、主動摩擦傳動件和/或帶輪本體可旋轉和可軸向移動地支承在設備殼體的外圓周區(qū)域上。
27.按權利要求26所述的輔助設備驅動機構，其特征在于調整機構的調整裝置是輔助設備殼體的組件。
28.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述主動摩擦傳動件和/或被動摩擦傳動件的摩擦表面由多個相互同軸布置的圓環(huán)形或者圓環(huán)段形齒形槽構成，并且在兩側都是這種結構的情況下被動摩擦傳動件的摩擦表面具有與主動摩擦傳動件的摩擦表面互補的齒形槽。
29.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述帶輪、導帶裝置、帶輪本體、主動摩擦傳動件和/或被動摩擦傳動件由塑料材料制造。
30.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于所述主動和/或被動摩擦傳動件具有摩擦片襯面。
31.按權利要求30所述的輔助設備驅動機構，其特征在于在摩擦片襯面中布置了齒形槽和互補的齒形槽。
32.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于在軸上配置作用機構，作用機構在接合狀態(tài)下在輔助設備殼體中旋轉。
33.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于在軸上轉矩盤、被動摩擦傳動件和/或作用機構與軸優(yōu)選通過塑料成形方法連接成一體。
34.按前述權利要求之一所述的輔助設備驅動機構，其特征在于設備殼體是泵殼，并且設置泵輪作為作用機構。
35.用于汽車發(fā)動機的輔助設備，具有設備殼體、軸、布置在軸上的作用機構和可旋轉地支承在設備殼體的外圓周區(qū)域上的帶輪，該帶輪構造成能夠借助于離合器與軸接合和分離。
36.用于運行按權利要求1至35之一所述的用于汽車發(fā)動機的輔助設備驅動機構的方法，其具有至少一個帶有可以與輔助設備的軸接合和分離的帶輪的輔助設備，其特征在于具有以下步驟-通過與汽車發(fā)動機的曲軸連接的帶輪和與輔助設備的至少一個導帶裝置嵌合的皮帶驅動輔助設備驅動機構；-根據(jù)至少一個預定的參數(shù)和/或根據(jù)操作人員的選擇將導帶裝置與輔助設備的軸接合和分離。
全文摘要
用于汽車發(fā)動機的輔助設備驅動機構，具有可接合和分離的帶輪(20)，帶輪在接合狀態(tài)下通過摩擦離合器(22、12)建立導帶裝置到軸(9)的力矩傳遞連接，并且在分離狀態(tài)下可繞軸同軸轉動的支承，其中摩擦接合由此建立，使得帶輪(20)的主動摩擦傳動件(16)軸向可移動地導引，并且為了接合壓緊在軸(9)的相應的被動摩擦傳動件(11)上。為了能夠更小、更容易、成本更低廉和機械上更簡單的制造這種驅動機構，首先提出，主動摩擦傳動件(16)的軸向移動使得環(huán)形導向裝置作相關的軸向移動。
文檔編號F16D13/26GK1882793SQ200480033933
公開日2006年12月20日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權日2003年9月17日
發(fā)明者M·許特 申請人:普拉斯特克工程有限責任公司