专利名称：皮带传动装置、汽车和运行汽车辅助机组的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车辅助机组(例如冷却剂泵或空调压缩机)的皮带传动装置。此外，本发明涉及一种具有这种皮带传动装置的汽车和一种用于运行汽车辅助机组的方法。
背景技术：
由DE 699 17 228 T2已知一种带有电磁离合器的皮带轮，该皮带轮具有弹性的弹簧元件，该弹簧元件在轴向上作用使离合器朝向啮合分离位置被预加载。
发明内容
本发明所要解决的技术问题一方面在于，提供一种用于汽车辅助机组的皮带传动装置，其能够使辅助机组脱耦，也就是说中断在辅助机组上的扭矩传递，但是同时该皮带传动装置非常坚固和耐磨。此外，应提供一种用于运行汽车辅助机组的方法，其能够降低二氧化碳的排放。按照本发明，所述技术问题通过一种用于汽车辅助机组的皮带传动装置、一种汽车和一种用于运行汽车辅助机组的方法解决。按照本发明的一个方面提供了一种用于汽车辅助机组的皮带传动装置，其包含用于接受传动皮带的皮带轮、辅助机组的可借助皮带轮的扭矩驱动的轴和用于可断开地在皮带轮和辅助机组的轴之间传递扭矩的离合器。离合器具有电磁铁和弹簧元件，其中弹簧元件预紧以使得离合器在电磁铁未通电的状态下闭合。在一种实施形式中，皮带传动装置具有与辅助机组抗扭连接的固定块，其中皮带轮借助第一轴承并且弹簧元件借助第二轴承可旋转地支承在固定块上。在一种实施形式中，弹簧元件设计成同心地围绕轴布置的弹簧片。在一种实施形式中，离合器具有同心地围绕轴布置的离合器被动盘。在一种实施形式中，离合器被动盘在轴向上布置在电磁铁和与皮带轮连接的摩擦面之间。其中，轴向方向可理解为平行于皮带轮和其它部件的旋转轴线或者对称轴线以及平行于轴的纵轴线的方向。在一种实施形式中规定，在电磁铁未通电的状态中，在电磁铁和离合器被动盘之间存在可闭合缝隙(Schaltspalt)。尤其可规定，在电磁铁未通电的状态中，离合器被动盘以其远离电磁铁的离合器工作表面通过弹簧元件的预紧力压靠在与皮带轮相连的摩擦片上。在一种实施形式中，离合器被动盘与轴形状配合地连接。在此，这种形状配合的连接例如可借助轴的削平或扁平的区域和轴衬的与之相配合的削平或扁平区域实现，该轴衬与离合器被动盘连接并且包围轴。这种双扁平面连接实现形状配合的彼此啮合并且因此实现轴衬和轴之间的扭矩传递。按照一种实施形式，皮带传动装置具有将离合器固定在轴的端部的中心螺栓。其、中，优选地仅防止离合器从轴上脱落。备选地也能通过其它方式实现离合器的固定。在这种皮带传动装置的设计中，不用考虑辅助机组与皮带轮的总装配的所有公差。为了确保借助弹簧单元预紧的离合器在其工作状态中可靠地闭合并且在非工作状态中可靠地断开，在计算弹簧力和需要由电磁铁施加的力时通常必须将辅助机组与皮带轮的总装配的所有公差计算在内。结果出于安全因素，弹簧力大多设计有冗余，因此经常在轴承上作用有有害的轴向力并且增大了磨损效应。 但是通过所述的弹簧元件的可使离合器在电磁铁未通电状态中保持闭合的预紧力，可获得非常精确定义的可闭合缝隙。由此也可使弹簧的预紧力非常精确地与需求相适配并且避免力过大。由此还可简化皮带传动装置的装配。对可闭合缝隙的精确控制和测量不再是必须的，可闭合缝隙不必再附加地借助一些间隔垫圈来调整。按照本发明的一个方面提供了一种具有所述皮带传动装置的汽车，其中皮带轮通过传动皮带与汽车驱动装置的曲轴相连。在此，该驱动装置可例如是内燃机或电动机或混合动力发动机。在一种实施形式中，辅助机组可设计为冷却剂泵、空调压缩机和/或发电机。也可以给多个辅助机组配备皮带传动装置。通过只按需为辅助机组提供扭矩，可在汽车中节省燃料。因此例如通过使冷却剂泵脱离耦连，可例如省去汽车冷启动时的冷却剂循环。按照本发明的另一方面，提出一种用于运行汽车辅助机组的方法，其中，汽车驱动装置的扭矩通过带有用于可中断地传递扭矩的离合器的皮带传动装置传递给辅助机组。其中，该方法包括获知用于辅助机组的扭矩的需求，当没有用于辅助机组的扭矩需求时，辅助机组脱离耦连，当存在用于辅助机组的扭矩需求时，辅助机组建立耦连。其中，所述脱离耦连通过电磁铁的通电实现，该电磁铁使离合器克服弹簧元件的预紧力而断开，并且所述建立耦连通过电磁铁的断电和借助弹簧元件的预紧力闭合离合器而实现。其中，辅助机组例如设计为冷却剂泵、空调压缩机和/或发电机。在所述方法的一种实施形式中，在汽车冷启动时辅助机组脱离耦连。
以下参照附图进一步阐述本发明的实施例。在附图中图I显示的是用于借助皮带传动装置将扭矩从内燃机传递给辅助机组的设备的示意图；图2显示的是按照本发明一种实施形式的皮带传动装置的剖面示意图和图3显示的是参照图2的皮带传动装置的分解示意图。
具体实施例方式图I显示的是汽车带有曲轴2的内燃机I。此外显示的是在所示实施形式中设计为水泵的辅助机组7，借助皮带传动装置8可将内燃机I的扭矩传递到辅助机组上。为此，在曲轴2上安装有驱动轮3，该驱动轮通过传动皮带4与安装在辅助机组7的轴6上的从动轮5连接。
图2显示的是剖切按照本发明一种实施形式的皮带传动装置8的剖面图，该皮带传动装置8具有离合器9，借助该离合器可中断或再次建立从动轮5与辅助机组7的轴6之间的扭矩传递。皮带传动装置8在“皮带轮组件或总成”中具有皮带轮14，该皮带轮在所示实施形式中设计用于接受多楔带或多沟带。此外，该皮带传动装置8具有盖板10、环盖12和贴靠在环盖12内侧的摩擦片13,盖板、环盖与摩擦片通过若干固定夹Il(Befestigungsclips)彼此连接。环盖12在所示实施形式中被压装， 但也能以其它方式固定。皮带轮14基本上设计成中空圆柱体，其纵轴线15在图2中水平延伸并且与轴6的纵轴线重合。此外，纵轴线15是轴6和皮带轮14的旋转轴线。盖板10和环盖12包围轴6的一个端部。盖板10能够卡固在环盖12上或套在环盖12上。环盖12在其外部区域16内与皮带轮14固定连接。皮带轮14借助紧挨安全环34布置的滚珠轴承17支承在固定块18上，因此皮带轮14能够自由地围绕纵轴线15旋转。“固定块组件或总成”除了固定块18还包含容纳安装在固定块18相应的壳式结构中的电磁铁19。固定块18总共具有三个均匀分布在其周向上的通孔20用以容纳螺栓21。固定块18借助螺栓21与冷却剂泵的外壳22相连。离合器9由皮带轮14、盖板10和环盖12包围起来。离合器9包含环盖12的摩擦片13、带有基本上为圆环形的离合器被动盘23的“离合器被动盘组件或总成”和与离合器被动盘23相连的轴衬24、以及弹簧片25。轴衬24包围轴6的一个末端部段26并且与其抗扭地连接，例如借助双扁平面连接。因此，轴衬24带动轴6并且将扭矩传递到轴6上面。在末端部段26的区域内，轴衬24只借助中心螺栓27确保不会脱落，此外该轴衬沿轴向在有限的程度内可移动地支承在轴6上。弹簧片25借助滚珠轴承33支承在固定块18上。取代滚珠轴承33还能够例如使用滑动轴承。因此，弹簧片25在离合器9闭合的工作状态中能够与离合器被动盘23以及皮带轮14 一起围绕纵轴线15旋转。轴6借助滚珠轴承28可旋转地支承在外壳22中并且支承冷却剂泵的转子29。在图2中显示的是离合器9在闭合时的工作状态，其中扭矩从皮带轮14传递到轴6上。在该工作状态中，电磁铁19中没有电流，离合器被动盘23的离合器工作表面31压靠在摩擦片13上，从而形成摩擦连接。为此需要的按压力由弹簧片25提供，该弹簧片25预紧以便将离合器被动盘23按压在摩擦片13上。在离合器9的这种工作状态中，在电磁铁19和离合器被动盘23之间隔开例如0. 3至0. 8毫米宽的可闭合缝隙30。在工作状态中，离合器9可以根据冷却剂泵的扭矩需求断开或闭合。尤其可以规定，在内燃机I冷启动时离合器9是断开的，用以通过不使冷却剂在汽车的冷却剂回路中循环而节省燃料并且因此降低二氧化碳的排放。为此，通过向电磁铁19通电，用作衔铁的离合器被动盘23被吸到电磁铁19上，从而使可闭合缝隙30闭合。由此，离合器被动盘23从摩擦片13上脱开并且摩擦连接断开。由此，离合器9被断开并且从皮带轮14到轴6的扭矩传递中断。
图3显示的是參照图2的皮带传动装置8的分解视图。在此图中，尤其可看出各个单独的元件同心地围绕纵轴线15布置。此外在图3中部分地显示了双扁平面连接32，在此轴衬24与轴6啮合。所述皮带传动装置8构造成，使得在计算可闭合缝隙30时能够不考虑总装配的装配公差。以此能够在装配之前尽可能精确地确定可闭合缝隙的值，并且根据该可闭合缝隙确定弹簧片25的预紧力。 附图标记清单I.内燃机2.曲轴3.驱动轮4.传动皮带5.从动轮6.轴7.辅助机组8.皮带传动装置9.离合器10.盖板11.固定夹12.环盖13.摩擦片14.皮带轮15.纵轴线16.外部区域17.滚珠轴承18.固定块19.电磁铁20.通孔21.螺栓22.外壳23.离合器被动盘24.轴衬25.弹簧片26.末端部段27.中心螺栓28.滚珠轴承29.转子30.可闭合缝隙31.离合器工作表面32.双扁平面连接
33.滚 珠轴承34.安全环
权利要求
1.一种用于汽车辅助机组(7)的皮带传动装置(8)，其包括 -用于接受传动皮带(4)的皮带轮(14)； -可借助所述皮带轮(14)的扭矩驱动的、所述辅助机组(7)的轴(6)； -用于能够中断地在所述皮带轮(14)和辅助机组(7)的轴(6)之间进行扭矩传递的离合器(9)； 其中，所述离合器(9)具有电磁铁(19)和弹簧元件，其中，所述弹簧元件被预紧，使得所述离合器在电磁铁(19)未通电的状态下闭合。
2.按照权利要求I所述的皮带传动装置(8)，其中，所述皮带传动装置(8)具有与辅助机组(7)抗扭地连接的固定块(18)，其中，所述皮带轮(14)借助第一轴承(17)并且所述弹簧元件借助第二轴承(33)可旋转地支承在所述固定块(18)上。
3.按照权利要求I或2所述的皮带传动装置(8)，其中，所述弹簧元件设计成同心地围绕所述轴(6)布置的弹簧片(25)。
4.按照权利要求I至3之一所述的皮带传动装置(8)，其中，所述离合器(9)具有同心地围绕所述轴(6)布置的离合器被动盘(23)。
5.按照权利要求4所述的皮带传动装置(8)，其中，所述离合器被动盘(23)在轴向上布置在所述电磁铁(19)和与所述皮带轮(14)连接的摩擦面之间。
6.按照权利要求I至5之一所述的皮带传动装置(8)，其中，在所述电磁铁(19)未通电的状态下，在所述电磁铁(19)和离合器被动盘(23)之间存在可闭合缝隙(30)。
7.按照权利要求4至6之一所述的皮带传动装置(8)，其中，在所述电磁铁(19)未通电的状态中，所述离合器被动盘(23)以其远离电磁铁(19)的离合器工作表面(31)通过所述弹簧元件的预紧力压靠在与所述皮带轮(14)相连的摩擦片(13)上。
8.按照权利要求4至7之一所述的皮带传动装置(8)，其中，所述离合器被动盘(23)与轴(6)形状配合地连接。
9.按照权利要求8所述的皮带传动装置(8)，其中，所述形状配合的连接借助所述轴(6)的扁平区域和一个与所述离合器被动盘(23)连接的轴衬(24)的相对应配合的扁平区域实现，该轴衬(24)包围所述轴(6)。
10.按照权利要求I至9之一所述的皮带传动装置(8)，其中，所述皮带传动装置(8)具有将所述离合器(9)固定在所述轴￠)的端部的中心螺栓(27)。
11.一种具有按照权利要求I至10之一所述的皮带传动装置(8)的汽车，其中，皮带轮(14)通过传动皮带(4)与汽车驱动装置的曲轴连接。
12.按照权利要求11所述的汽车，其中，所述辅助机组(7)可设计为冷却剂泵、空调压缩机和/或发电机。
13.一种用于运行汽车辅助机组(7)的方法，其中，汽车驱动装置的扭矩通过带有用于可中断地传递扭矩的离合器(9)的皮带传动装置(8)传递到辅助机组(7)上，其中，该方法具有以下步骤 -获知用于辅助机组(7)的扭矩的需求， -当没有用于辅助机组(7)的扭矩需求时，使辅助机组(7)脱离耦连，并且当存在用于辅助机组(7)的扭矩需求时，使辅助机组(7)建立耦连， 其中，所述脱离耦连通过电磁铁(19)的通电实现，该电磁铁(19)使离合器(9)克服弹簧元件的预紧力而断开，并且所述建立耦连通过电磁铁(19)的断电和借助弹簧元件的预紧力闭合离合器(9)而实现。
14.按照权利要求13所述的方法，其中，所述辅助机组(7)可设计为冷却剂泵、空调压缩机和/或发电机。
15.按照权利要求13或14所述的方法，其中，在汽车冷启动时所述辅助机组(7)脱离 耦合。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车辅助机组(7)的皮带传动装置(8)，其包括用于接受传动皮带的皮带轮(14)；可借助皮带轮(14)的扭矩驱动的、辅助机组(7)的轴(6)；用于可中断地在皮带轮(14)和辅助机组(7)的轴(6)之间进行扭矩传递的离合器(9)；其中，离合器(9)具有电磁铁(19)和弹簧元件，其中，弹簧元件预紧以使离合器在电磁铁(19)未通电的状态下闭合。
文档编号F16D27/02GK102628496SQ20121002305
公开日2012年8月8日 申请日期2012年2月2日 优先权日2011年2月3日
发明者G.兹维克勒, H.施米兹 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司