专利名称：可变张紧轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变张紧轮。更特别地，本发明涉及一种通过根 据发动机转速控制皮带的张力以减小摩擦损耗、提高燃油里程以及皮 带轮和皮带的耐久性的可变张紧轮。
1背景技术：
一般地，辅助机构如凸轮轴、交流发电机、动力转向泵、和空调 压縮机通过皮带连接至发动机的机轴。因此，机轴的动力通过皮带的 摩擦力被传递至辅助机构上。
在所述皮带的张力太大的情况下，所述皮带的摩擦力可增加并且 20 摩擦损耗也可增加。相反地，在所述皮带的张力太小的情况下，所述 传动带可能会打滑并且动力传递效率可降低。
特别地，集成的起动发电机被用在混合动力车辆中以在起动时或 在发动机转速较低时驱动所述混合动力车辆。因为所述集成的起动发 电机的负载很大，所述皮带打滑的可能性很高，因此所述皮带的张力 25 需要进一歩提高。
然而，由于所述皮带的较高的张紧力，所述摩擦损耗很大而燃油 里程很少。
为了解决这些问题， 一般在所述混合机动车上安装两个张紧轮以 控制所述皮带的张力。然而，因为使用了两个张紧轮，所述皮带的安 30 装结构可变得复杂并且所述混合机动车的安装成本可增加。
以上公开在背景技术部分的信息仅仅用于强化对于本发明背景的理解，因此它可包括不构成已为该国的本领域普通技术人员所知的现 有技术的信息。
发明内容
5 本发明的实施例提供了一种可变张紧轮，由于通过根据发动机转
速控制皮带的张力，因此其具有减小摩擦损耗、提高燃油里程以及皮 带轮和皮带的耐久性的优点。
根据本发明的例示性实施例的张紧轮可包括基座、包括凸台和安 装部的臂，其中所述凸台同轴地并可旋转地连接到所述基座并且皮带
10 轮同轴地并可旋转地安装在所述安装部上，所述臂和所述基座构成弹 性元件插入槽，弹性元件安装在所述弹性元件插入槽中，所述弹性元 件的一个端部固定在所述基座上并且所述弹性元件的另一个端部固定 在所述凸台上，张紧致动器根据发动机控制单元的信号使所述弹性元 件的部分发生变形。所述弹性元件插入槽可被所述基座和所述凸台包
15 围。
在本发明的例示性实施例中，所述臂的凸台和安装部可由单个主 体整体地形成。所述基座和所述凸台可通过第一连接件连接，所述基 座被固定以便所述凸台可相对于所述基座旋转，所述安装部和所述皮 带轮被第二连接件连接。所述第一连接件和所述第二连接件可偏置一
20 段预定的距离。所述第一连接件可以是轴，第二连接件可以是螺栓。 所述弹性元件可基本上缠绕在所述第一连接件上。
所述基座可包括内圆周、外圆周、和设置在所述内圆周和外圆周 之间的突起部，所述凸台包括内圆周和外圆周，其中所述凸台的外圆 周向下突出并接触所述基座的外圆周，所述凸台的内圆周向下突出并
25 且所述凸台的内圆周的下部可滑动地插入在形成于所述基座的内圆周 和突出部之间的所述基座的凸台插入槽中。所述弹性元件插入槽可以 被设置在所述基座的内圆周和外圆周与所述凸台的内圆周和外圆周之 间。所述弹性元件在所述弹性元件插入槽中可基本上缠绕在所述基座 的内圆周和所述凸台的内圆周周围。
30 在本发明的另外的例示性实施例中，所述张紧致动器的一个端部
固定在所述基座上而另一个端部设置成接近所述弹性元件的一部分。当所述张紧致动器被起动时，所述张紧致动器可使所述弹性元件的一 部分旋转变形以便增强扭转力矩。所述张紧致动器可以是压电元件。
在所述发动机转速低于或者等于预定转速的情况下，所述发动机 控制单元可控制所述张紧致动器以便扩张所述张紧致动器。机轴位置 5 传感器可检测所述机轴的相位角并将测得的相位角发送到所述发动机 控制单元以计算所述发动机的转速。所述预定发动机转速可为
2000RPM。
io 图1为根据本发明的例示性实施例的可变张紧轮的横截面视图。
图2为沿图i中的线n-n剖开的横截面视图。
图3为根据发动机的速度的旋转振动的曲线图。
具体实施例方式
15 下面将参照相应的附图对本发明的示例性实施例加以详细地说明。
如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例的可变张紧轮包 括基座16，臂10，弹性元件34，发动机控制单元50，和机轴位置传 感器60。
20 所述基座16具有圆柱形的形状，其上端部打开，其下端部封闭。
所述基座16是固定的。另外，所述基座16包括内圆周30和外圆周26， 和形成在所述内圆周30和外圆周26之间的从所述下端部向上突起的 突出部46。
所述内圆周30向上突起，第一轴插入孔48基本上形成于中间部 25 及其纵向方向。凸台插入槽36形成在所述内圆周30和所述突起部46 之间，且弹性元件插入槽32被布置在所述内圆周30和外圆周26之间。 另外，弹性元件固定槽38形成在所述弹性元件插入槽32的下部，所 述弹性元件34的一个端部40固定在所述基座16的弹性元件安装槽38 内。
30 如图2所示，张紧致动器插入槽42形成在所述弹性元件固定槽38
内，且张紧致动器44安装在所述张紧致动器插入槽42内。所述张紧致动器44通过控制弹性元件34的弹性力来控制皮带的 张紧。所述张紧致动器44具有两个端部，其中一个端部固定在所述基 座16的张紧致动器插入槽42上，另一个端部被设置成接近所述弹性 元件34。另外，所述张紧致动器44与所述发动机控制单元50电连接 5并被它控制。所述张紧致动器44可为压电元件，所述发动机控制单元 50通过向所述张紧致动器44施加电流来控制所述张紧致动器44的操 作。因此，在本发明的例示性实施例中，如果所述发动机控制单元50 将电流施加到所述张紧致动器44上，所述张紧致动器44被扩张并且 充分地推动所述弹性元件34的一个端部以增强弹性力并从而拉伸所述 io弹性元件34，如后文详细说明。
参照图1，所述臂IO包括凸台14和安装部12，所述凸台14和所 述安装部12彼此形成整体。
所述凸台14具有圆柱形的形状，其上部封闭，其下部打开。另外， 所述凸台14包括内圆周28和外圆周24，所述弹性元件插入槽32形成 15 在所述内圆周28和外圆周24之间。与所述第一轴插入孔48相对应的 第二轴插入孔47沿凸台14的纵向方向大致形成在所述凸台14的中间 部分，轴49插入穿过所述第一和第二轴插入孔48和47，从而所述凸 台14被可旋转地连接到所述基座16。
所述凸台14的外圆周24向下突起并与所述基座16的外圆周26 20 接触。所述凸台14的内圆周28向下突起且所述内圆周28的下部被插 入所述基座16的凸台插入槽36。所述凸台14的内圆周28可滑动地与 所述基座16的凸台插入槽36连接。
皮带轮18通过螺钉20连接至所述安装部12，轴承22被放入所述 皮带轮18和所述安装部12之间。因此，所述皮带轮18可相对所述安 25 装部12旋转。所述皮带安装在所述皮带轮18上，从而所述皮带轮18 与机轴(未示出) 一同旋转。而且所述螺钉20以预定的距离偏离所述 轴49。
然而，在所述皮带的张力太大的情况下，所述皮带的摩擦力可增 加且摩擦损耗也可增加，如果所述皮带的张力太小，所述皮带可能发 30生滑动并且动力传递效率可能降低。为了解决这些问题，如下文所述， 可调整所述皮带轮18的位置来控制所述皮带的张力。在本发明的例示性实施例中，所述弹性元件34被缠绕在所述凸台
14的内圆周28和由所述凸台14和基座16形成的弹性元件插入槽32 中的所述基座16的突出部46周围。所述弹性元件34的一个端部40 固定在所述弹性元件固定槽38中的基座16上，其另一个端部41固定 5 在所述臂10的凸台14上。由于所述基座16是固定的，但是所述凸台 14可相对所述基座16绕所述轴49旋转，当所述弹性元件34被所述张 紧致动器44变形时，所述弹性元件34以扭转力矩弹性地支承所述臂 10的旋转。
所述机轴位置传感器60安装在所述机轴上(未示出)，并检测所 io 述机轴的相位角和传递相应的信号到所述发动机控制单元50。所述发 动机控制单元50通过由所述机轴位置传感器60检测的机轴相位角的 变化来计算发动机转速。基于计算出的发动机转速，与所述张紧致动 器44电连接的发动机控制单元50将电流施加至所述张紧致动器以控 制所述皮带轮18的位置。 15 由于所述螺钉20偏离所述轴49 一个预定的距离且所述凸台14和
所述安装部12被整体地形成，因此，可通过所述凸台14的旋转控制 所述皮带轮18的位置。
根据本发明的例示性实施例的可变张紧轮的操作将被详细的说明。
20 图3是根据发动机速度示出旋转振动的曲线图。
如图3所示，可以知道在发动机转速低于或等于2000RPM的情况 下，发动机上产生的旋转振动较大。因此，同样可以知道在所述发动 机转速低于或等于2000RPM的情况下，所述皮带的张力必须很大。 接收来自所述机轴位置传感器60的与机轴相位角相对应的信号的 25发动机控制单元50，根据所述机轴相位角的变化来计算所述发动机转 速。
如果所述发动机转速低于或者等于预定转速(例如2000RPM)，所 述发动机控制单元50施加电流至所述张紧致动器44以便使其扩张。 在这种情况下，所述扩张的张紧致动器44推动所述弹性元件34的端 30部40的一部分从而所述弹性元件34的弹性力增加。进一步因为所述 基座16是固定的但是所述凸台14可相对于所述基座16绕着轴49旋转，因此当所述张紧致动器44将所述弹性元件34变形时，所述弹性 元件34在图2中顺时针旋转。因为所述螺钉20偏离所述轴49 一个预 定的距离且所述凸台14和所述安装部12整体地形成，因此所述凸台 14的旋转被转化为所述皮带轮18的枢轴旋转。结果，所述皮带轮18 5的枢轴旋转拉伸皮带(未示出)，因此所述皮带的张力增加。
如果所述发动机转速高于预定转速，所述发动机控制单元50不向 所述张紧致动器44施加电流，从而所述张紧致动器44回复至其原始 长度。因此，所述弹性元件34也通过其弹性力和当它变形时存储的扭 转力矩恢复至原来的位置。结果，由于所述弹性元件34的恢复，所述 o皮带的张力减小。
如上所述，所述发动机控制单元50通过根据所述发动机转速控制 施加至所述张紧致动器44的电流来控制所述皮带的张力。
根据本发明，通过在旋转振动强的低发动机转速的情况下增加皮 带的张力，并且在旋转振动弱的高发动机转速情况下减小所述皮带的 15张力，降低了摩擦损耗并且提高了燃油里程。
尽管己经结合目前被认为是实际的例示性实施例对本发明作出了 说明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反地，本 发明应当覆盖那些包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改 和等效变化。
权利要求
1、一种可变张紧轮，包括基座；包括凸台和安装部的臂，其中所述凸台同轴地并且可旋转地连接于所述基座，并且皮带轮同轴地且可旋转地安装于所述安装部，所述臂与所述基座形成弹性元件插入槽；安装在所述弹性元件插入槽中的弹性元件，所述弹性元件的一个端部固定在所述基座上且所述弹性元件的另一个端部固定在所述凸台上；和根据发动机控制单元的信号使所述弹性元件的一部分变形的张紧致动器。
2、 如权利要求1所述的可变张紧轮，其中所述弹性元件插入槽被 5 所述基座和所述凸台包围。
3、 如权利要求1所述的可变张紧轮，其中所述凸台和所述臂的安 装部由单个主体整体地形成。
4、如权利要求3所述的可变张紧轮，其中所述基座和所述凸台通过第一连接件连接，所述基座是固定的，从而所述凸台可相对于所述 基座旋转，且所述安装部和所述皮带轮通过第二连接件连接。
5、 如权利要求4所述的可变张紧轮，其中所述第一连接件和第二25 连接件偏离预定的距离。
6、 如权利要求5所述的可变张紧轮，其中所述第一连接件是轴。
7、 如权利要求5所述的可变张紧轮，其中所述第二连接件是螺钉。30
8、 如权利要求4所述的可变张紧轮，其中所述弹性元件基本缠绕 在所述第一连接件周围。
9、 如权利要求3所述的可变张紧轮，其中所述基座包括内圆周、 外圆周、和设置在所述内圆周和外圆周之间的突出部，所述凸台包括 内圆周和外圆周，其中所述凸台的外圆周向下突出并和所述基座的外5 圆周接触，所述凸台的内圆周向下突出且所述凸台的内圆周下部滑动 地插入形成在所述基座的内圆周和突出部之间的所述基座的凸台插入 槽。
10、 如权利要求9所述的可变张紧轮，其中所述弹性元件插入槽10 被布置在所述基座的内圆周和外圆周与所述凸台的内圆周和外圆周之间。
11、 如权利要求10所述的可变张紧轮，其中所述弹性元件基本上 缠绕着位于所述弹性元件插入槽中的所述基座的内圆周与所述凸台的15 内圆周上。
12、 如权利要求1所述的可变张紧轮，其中所述张紧致动器具有固定在所述基座上的一个端部和设置成接近所述弹性元件的一部分的 另一个端部。20
13、 如权利要求12所述的可变张紧轮，其中当所述张紧致动器被 致动时，所述张紧致动器旋转地使所述弹性元件的一部分发生变形从 而加强扭转力矩。
14、如权利要求13所述的可变张紧轮，其中所述张紧致动器是压电元件。
15、 如权利要求1所述的可变张紧轮，其中所述发动机控制单元 在所述发动机转速低于或等于预定转速的情况下控制所述张紧致动器30 以扩张所述弹性致动器。
16、 如权利要求15所述的可变张紧轮，还包括机轴位置传感器，其用于检测机轴的相位角并将检测到的相位角发送至所述发动机控制 单元以计算发动机转速。
17、如权利要求16所述的可变张紧轮，其中所述预定发动机转速为2000 RPM。
全文摘要
根据本发明的例示性实施例的可变张紧轮可包括基座；包含凸台和安装部的臂，其中所述凸台同轴地且可旋转地连接于所述基座，皮带轮同轴地且可旋转地安装于所述安装部，所述臂和所述基座形成弹性元件插入槽；安装在所述弹性元件插入槽中的弹性元件，所述弹性元件的一个端部固定于所述基座且弹性元件的另一个端部固定于所述凸台；根据发动机控制单元的信号使所述弹性元件的一部分变形的张紧致动器。
文档编号F16H7/08GK101457822SQ200810168609
公开日2009年6月17日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年12月14日
发明者徐昇佑 申请人:现代自动车株式会社;起亚自动车株式会社