CN101031739A - 扭力线性张紧器 - Google Patents

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CN101031739A CNA2005800329728A CN200580032972A CN101031739A CN 101031739 A CN101031739 A CN 101031739A CN A2005800329728 A CNA2005800329728 A CN A2005800329728A CN 200580032972 A CN200580032972 A CN 200580032972A CN 101031739 A CN101031739 A CN 101031739A
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Abstract

本发明提供由转矩输入驱动的线性张紧器22，122，222，322，422，522，其具有底座24，124，224，324，424，524、旋转安装在底座上的小齿轮26，126，226，326、可操作地与小齿轮接合的齿条28，128，228，328，329、滑动安装在底座24，124，224，324，424，524上并与齿条28，128，228，328，329结合以与其一起运动的臂30，130，230，330，331，430，530、及旋转安装在臂30，130，230，330，331，430，530上以接合并张紧相关动力传动件，例如皮带或链的皮带轮32，132，332，333，432，532。该张紧器22，122，222，322，422，522还包括用于向小齿轮26，126，226，326施加旋转力的装置40，140，240，340，440，540，42，43，该装置可以是例如扭转弹簧40，140，240，340，440，540、伺服电机42或液压泵43。

Description

扭力线性张紧器
技术领域
本发明总体涉及张紧器，更具体地说涉及由输入转矩驱动的线性动作的张紧器。
背景技术
用于张紧动力传动皮带和链的线性动作的张紧器是已知的。与旋转或枢转张紧器设计相比，线性张紧器的张紧臂遵循直线轨迹。因此，线性动作的张紧器可以比旋转张紧器设计在单位臂行程距离上提供更大的皮带松弛吸收能力，并且可以进一步提供封装上的优势。
目前的线性张紧器设计还不理想。实践中，目前的设计通常采用与张紧臂共线或平行的线性压缩或拉伸弹簧，从而在安装过程中和之后需要繁琐的工具和调节以确保动力传动件最佳的工作范围和张力。而且，采用线性弹簧提供张紧力限制了张紧器臂的有效行程范围，限制了起作用的弹簧系数，并可以导致过度的转矩衰减。因此，需要一种新的线性张紧器设计。更具体地说，需要一种能够通过施加的转矩提供张紧力的新的线性张紧器设计。另一目的是使这种张紧器可以装配在与现有张紧器类似的封装限制件内。
发明内容
根据第一方面，提供一种用于使动力传动件张紧的张紧器，该张紧器具有可旋转件以及可操作地与可旋转件接合的平移件。可旋转件在第一旋转方向上的旋转引起平移件在张紧动力传动件的第一线性方向上平移。相反，平移件在第二线性方向上的平移引起可旋转件在第二旋转方向上的旋转。根据本实施方式的张紧器还可以包括用于向可旋转件施加旋转力的旋转致动器以及与平移件可旋转地结合以接合并张紧相关动力传动件的皮带轮。
根据第二方面，提供一种用于使动力传动件张紧的张紧器，该张紧器具有可旋转件和可操作地与可旋转件接合的平移件，使得可旋转件在第一旋转方向上的旋转引起平移件在第一线性方向上的平移。此外，平移件能够响应由相关动力传动件施加的力在与第一线性方向相反的第二线性方向上平移。
根据第三方面，提供一种用于使动力传动件张紧的张紧器，该张紧器具有可旋转件和可操作地与可旋转件接合的平移件，使得可旋转件的旋转引起平移件的平移。根据这一方面的张紧器可操作处于第一状态和第二状态，在第一状态下，可旋转件在第一旋转方向上旋转并且平移件在第一线性方向上平移。在第二状态下，平移件在与第一线性方向相反的第二线性方向上平移并且可旋转件在第二旋转方向上旋转。根据这一方面的张紧器还可以包括用于偏压可旋转件以在第一旋转方向上旋转并可选择地阻止可旋转件在第二旋转方向上旋转的旋转致动器。
根据一种实施方式，提供的张紧器具有底座、可旋转地安装在底座上的小齿轮、可操作地接合小齿轮的齿条、可滑动地安装在底座上并与齿条结合以与其一起线性移动的臂、以及可旋转地安装在臂上以接合并张紧相关的动力传动件，例如皮带或链的皮带轮。根据本实施方式的张紧器还包括用于向小齿轮施加旋转力的装置，该装置可以是例如扭转弹簧、伺服电机或液压泵。在此采用的“扭转弹簧”指的是提供扭转恢复力的任何弹簧，包括例如径向缠绕或螺旋弹簧、轴向缠绕或螺旋弹簧、定向成提供力偶的两个相对的压缩或拉伸弹簧、或处于扭转的梁。
根据另一实施方式，该张紧器还可以包括可旋转地安装在底座上并可操作地与齿条和小齿轮接合的中间齿轮。该中间齿轮的节径可以被选定为向张紧器臂提供附加的线性行程，从而提高转矩输出或所需的张紧器弹簧系数。
根据第三实施方式，张紧器还可以包括使小齿轮与用于向小齿轮施加旋转力的装置结合的行星齿轮组。该行星齿轮组可以包括恒星齿轮、与恒星齿轮同心的环形齿轮、与恒星齿轮和环形齿轮接合的至少一个行星齿轮、以及使小齿轮与至少一个行星齿轮结合以与其一起运动的行星齿轮臂。
根据第四实施方式，该张紧器还可以包括可操作地接合小齿轮的第二齿条、可滑动地安装在底座上并与第二齿条结合以与其一起线性移动的第二臂、以及可旋转地安装在第二臂上以接合并张紧相关动力传动件的第二皮带轮。在该构造中，可以采用张紧器以同时张紧两段皮带(belt spans)。
根据第五实施方式，提供的张紧器具有底座、可旋转地安装在底座上的摩擦轮、用于向摩擦轮施加旋转力的旋转致动器、可滑动地安装在底座上的臂、以及与臂可旋转地结合以与其一起运动的皮带轮。所述臂和摩擦轮摩擦接合，使得摩擦轮的旋转会引起臂的平移。
根据第六实施方式，提供的张紧器包括底座、可旋转地安装在底座上的线轴、用于向线轴施加旋转力的旋转致动器、可滑动地安装在底座上的臂、以及与臂可旋转地结合以与其一起运动的皮带轮。根据本实施方式的张紧器还包括在第一端与臂结合并在第二端与线轴结合的缆线。当线轴旋转时，缆线可以绕线轴缠绕，由此将线轴的旋转转化为臂的线性平移。
附图说明
从以下结合权利要求和附图对优选实施方式的详细描述中将会看到本发明的特征及其技术优势，其中：
图1是根据一种实施方式张紧前端附属传动系统的动力传动皮带的张紧器的等轴示意图；
图2是根据一种实施方式的张紧器的局部剖开正视图；
图3是图2所示张紧器的分解视图；
图4a是根据第二实施方式采用伺服电机作为旋转致动器的张紧器的分解视图；
图4b是根据第二实施方式采用液压泵作为旋转致动器的张紧器的分解视图；
图5是根据第三实施方式的张紧器的局部剖开正视图；
图6是图5所示张紧器沿线A-A截取的横截面图；
图7是用于根据第四实施方式的张紧器的行星齿轮系的局部剖开顶视图；
图8是图7所示行星齿轮系和张紧器沿线B-B截取的横截面图；
图9是根据第五实施方式的张紧器的局部剖开正视图；
图10是图9所示张紧器沿线C-C截取的横截面图；
图11是根据另一实施方式具有摩擦轮的张紧器的分解视图；以及
图12是根据又一实施方式具有线轴和缆线的张紧器的分解视图。
优选实施方式
图1表示采用皮带12从曲轴14向多个附件16，18，20传递动力的典型前端附属传动系统10，这些附件可以包括例如一体形成的起动器/发电机单元、动力操纵单元或压缩机。提供根据本发明一种实施方式的线性张紧器22以吸收皮带12上产生的松弛并防止皮带打滑。
现在参照图2和3，根据第一实施方式的张紧器22包括底座或壳体24、第一齿轮或小齿轮26、具有无限节径的、备选地在此被称为齿条28的第二齿轮、臂30、可旋转皮带轮32以及用于向小齿轮26施加旋转力的装置。在备选实施方式中，齿条和臂可以形成为整体部件。通过向可操作地与齿条28接合的小齿轮26施加旋转力，产生线性力以在张紧包括例如皮带或链的动力传动件的方向上偏压张紧器的臂30和皮带轮32。
小齿轮26可旋转地安装在底座24上，所述底座可以通过任何常规装置包括安装螺栓固定在发动机上或前端附属传动系统上。第一衬套34可以插入小齿轮26和底座24之间以使小齿轮26可以相对于底座24低摩擦旋转。第二衬套35可以插入小齿轮26和顶盖80之间，所述顶盖与底座24一起形成保护壳体。臂30可滑动地安装在底座24上并与齿条28结合以与其一起线性移动。可以采用一个或多个线性衬套36使臂30相对于底座24对齐并可以低摩擦滑动。与臂30结合的齿条28可操作地与小齿轮26接合，使得小齿轮在第一旋转方向R1上的旋转引起齿条28在第一线性方向L1上线性平移。相反，例如因皮带12所施加的力引起的齿条28在第二线性方向L2上的线性平移会引起小齿轮26在第二旋转方向R2上旋转。
齿条28和小齿轮26的接合可以是直接的，也可以如后面的实施方式所述是间接的。皮带轮32可旋转地安装在臂30上以在臂30移动以吸收松弛时接合并张紧皮带12。在臂30和齿条28形成为整体元件的实施方式中，皮带轮32可以被描述为与齿条28可旋转地结合以与其一起移动。
设置用于向小齿轮26施加旋转力或用于偏压小齿轮使其在第一旋转方向上旋转的装置，该装置可以是任何旋转致动器，包括例如图2和3所示的扭转弹簧40、图4a所示的伺服电机42、或者图4b所示的液压或气动泵43。当然，还可以采用机械领域已知的其它装置作为向小齿轮施加旋转力的装置，包括线性动作的致动器。通过在偏离小齿轮的旋转轴线的位置向小齿轮施加线性力，形成产生转矩的力矩臂。这样可以采用线性动作的致动器作为旋转致动器。合适的线性动作的致动器包括例如蜗轮、齿条和小齿轮组件、线性弹簧以及液压或气动活塞。
仍然参照图2和3，在用于施加旋转力的装置是弹簧的实施方式中，弹簧40的第一或外端44可以与底座24接合或锚固，并且弹簧40的第二或内端46可以与小齿轮26接合，使得弹簧被预先压紧。根据具体应用，皮带轮32可以与臂30结合，使得被预先压紧的弹簧40的松开引起臂30和皮带轮32向底座24缩回或从底座24延伸以张紧皮带12。换句话说，张紧器22可以操作以通过推或拉皮带而张紧皮带12。在未示出的备选实施方式中，弹簧的内端46可以与底座上的轮毂结合并且弹簧的外端44可以与小齿轮26结合。
通过小齿轮26与齿条28的操作接合(直接或间接)，施加在小齿轮26上的旋转力可以被转化成线性力以张紧皮带12。特别地，小齿轮26响应所施加的旋转力的旋转可以被转化成齿条28、臂30以及皮带轮32的线性移动以吸收皮带12上产生的松弛。类似地，用于向小齿轮施加旋转力的装置可以进一步操作以在瞬间情况下，例如在以较大油门开度进行换档的情况下通过皮带12阻止张紧器臂30的提升。
参照图5和6，示出了根据另一实施方式的张紧器122。与图2和3所示的张紧器22相同，张紧器122包括底座124、第一齿轮或小齿轮126、第二齿轮或齿条128、臂130、可旋转皮带轮132、第一衬套134、一个或多个线性衬套136、以及用于向小齿轮126施加旋转力的装置，该装置可以是例如弹簧140。另外，根据本实施方式的张紧器122包括可操作地与齿条128和小齿轮126接合的至少一个中间齿轮。在图5和6所示的实施方式中，不同节径的第一和第二中间齿轮162，164绕同一轴线连接在一起以进行旋转。第一中间齿轮162直接与小齿轮126接合或啮合。第二中间齿轮164直接接合齿条128。一个或多个中间齿轮的节径可以被选定为向张紧器臂130提供附加的线性行程，从而提高转矩输出或所需的张紧器弹簧系数。
参照图7和8，示出的根据另一实施方式的张紧器222具有与在前实施方式相同的底座224、第一齿轮或小齿轮226、第二齿轮或齿条228、臂230、可旋转的皮带轮、以及用于向小齿轮226施加旋转力的装置，该装置可以是例如弹簧240。另外，根据本实施方式的张紧器222还包括具有恒星齿轮270、至少一个行星齿轮272、环形齿轮274以及至少一个行星齿轮支架(arm)276的行星齿轮组。小齿轮226通过该行星齿轮组可操作地与弹簧240接合，使得弹簧240可以向小齿轮226施加旋转力。
恒星齿轮270可旋转地安装在底座224，例如安装在轮毂278上，并被迫使通过用于向恒星齿轮施加旋转力的装置而旋转，所述装置可以是弹簧240。参照图8，被预先压紧的弹簧240的外端与底座224结合，同时内端与恒星齿轮270结合。当然，恒星齿轮270还可以通过在前所述的其它装置包括例如伺服电机或液压泵被偏压而旋转。不旋转的环形齿轮274定位成与恒星齿轮270同心并且可以形成在例如固定在底座224上的盖280的内部。一个或多个行星齿轮272可操作地与恒星齿轮270和环形齿轮274接合，使得恒星齿轮270的旋转引起一个或多个行星齿轮272绕恒星齿轮270作绕行运动。一个或多个行星齿轮支架276将一个或多个行星齿轮272与同恒星齿轮270同心的小齿轮226结合，使得行星齿轮272的绕行运动引起小齿轮226旋转。恒星齿轮270、行星齿轮272以及环形齿轮274的节径可以被选定为向张紧器臂230提供附加的线性行程，从而提高转矩输出或所需的张紧器弹簧系数。
参照图9和10，示出的根据又一实施方式的张紧器322具有底座324、小齿轮326、第一和第二齿条328，329、第一和第二臂330，331、第一和第二可旋转的皮带轮332，333、第一和第二衬套334，335、以及用于向小齿轮326施加旋转力的装置，该装置可以是例如弹簧340。在这一“双臂”实施方式中，第一和第二齿条328，329都与小齿轮326接合以偏压第一和第二臂330，331以及第一和第二皮带轮332，333，从而同时偏压两段动力传动装置例如皮带。与在前实施方式一样，可以采用中间齿轮或行星齿轮组以向张紧器臂330，331提供附加的线性行程，或提高转矩输出。
参照图11，示出了根据另一实施方式的张紧器422，其中在前实施方式中的齿条和小齿轮组件已经被摩擦轮402代替。张紧器422包括可旋转地安装摩擦轮402的底座424、可操作地与摩擦轮402接合的臂430、可以是例如扭转弹簧的旋转致动器440、以及与臂430可旋转地结合以与其一起运动的皮带轮432。由于摩擦轮402的外圆周周长404和臂430之间的摩擦接合，摩擦轮402响应由旋转致动器施加的旋转力而旋转将会引起臂430和皮带轮432在张紧相关动力传动皮带的线性方向上平移。相反，由于皮带施加的力引起的臂430的线性运动将会引起摩擦轮402在相反方向上旋转。旋转致动器440可以提供阻止这种运动的力。与在前实施方式一样，可以增加第二臂和皮带轮以提供双臂张紧器。
参照图12，示出的根据又一实施方式的张紧器522具有底座524、可旋转地安装在底座524上的线轴506、可以是例如扭转弹簧的旋转致动器540、可滑动地安装在底座524上的臂530、以及与臂530可旋转地结合以与其一起运动的皮带轮532。臂530通过缆线508可操作地与线轴506接合，所述缆线在第一端509与臂530结合并在第二端511与线轴506结合以可缠绕地接合线轴506。当缆线508缠绕在线轴506上时，线轴506通过旋转致动器540而作的旋转被转化为臂530的线性平移。相反，因相关动力传动皮带上的张力增加而产生的臂530的线性平移将会引起缆线508从线轴506上松开。旋转致动器540可以对线轴506的松开提供阻力。与在前实施方式一样，可以增加第二臂和皮带轮以提供双臂张紧器。

Claims (13)

1.一种用于使动力传动件张紧的张紧器，其特征在于，包括：
可旋转件(26，126，226，326，402，506)；以及
平移件(28，128，228，328，329，430，530)，该平移件可操作地与可旋转件(26，126，226，326，402，506)接合，使得可旋转件在第一旋转方向上的旋转引起平移件(28，128，228，328，329，430，530)在张紧动力传动件的第一线性方向上平移，并且使得平移件在第二线性方向上的平移引起可旋转件在第二旋转方向上的旋转。
2.一种用于使动力传动件张紧的张紧器，其特征在于，包括：
底座(24，124，224，324)；
可旋转件，该可旋转件是可旋转地安装在底座上的小齿轮(26，126，226，326)的形式；
例如弹簧的装置(40，140，240，340，42，43)，该装置可操作地与底座和小齿轮结合用于向小齿轮施加旋转力；
平移件，该平移件是可操作地与小齿轮(26，126，226，326)接合的齿条(28，128，228，328，329)的形式；以及
皮带轮(32，132，332，333)，该皮带轮直接或间接可旋转地安装在齿条上以接合并张紧相关的动力传动件。
3.一种用于使动力传动件张紧的张紧器，其特征在于，包括：
可旋转件(26，126，226，326，402，506)；以及
平移件(28，128，228，328，329，430，530)，该平移件可操作地与可旋转件接合，使得可旋转件的旋转引起平移件平移，其中张紧器在第一状态和第二状态下可操作，在第一状态下可旋转件在第一旋转方向上旋转并且平移件在第一线性方向上平移，在第二状态下平移件在与第一线性方向相反的第二线性方向上平移并且可旋转件在第二旋转方向上旋转。
4.如权利要求1或3所述的张紧器，其特征在于，可旋转件是小齿轮(26，126，226，326)，并且平移件是齿条(28，128，228，328，329)，或者可旋转件是与平移件(430)摩擦接触的摩擦轮(402)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的张紧器，其特征在于，例如旋转致动器(40，140，240，340，440，540)的装置用于向可旋转件(26，126，226，326，402，506)偏压或施加旋转力，其中用于向可旋转件偏压或施加旋转力的装置是扭转弹簧(40，140，240，340，440，540)、伺服电机(42)或者液压或气动泵(43)。
6.如权利要求1-5中任一项所述的张紧器，其特征在于，至少一个中间齿轮(162，164)可操作地接合齿条(130)和小齿轮(126)，使得小齿轮通过中间齿轮间接接合齿条。
7.如权利要求1-6中任一项所述的张紧器，其特征在于，平移件(28，128，228，328，329，430，530)能够响应由相关动力传动件施加的力而在与第一线性方向相反的第二线性方向上平移。
8.如权利要求2-8中任一项所述的张紧器，其特征在于，臂(30，130，230，330，331)可滑动地安装在底座(24，124，224，324)上，并且与齿条(28，128，228，328，329)结合以与其一起线性运动，其中皮带轮安装在臂上。
9.如权利要求1-8中任一项所述的张紧器，其特征在于，缆线(508)具有与平移件(530)结合的第一端(509)和与可旋转件结合的第二端(511)，其中可旋转件是线轴(506)。
10.如权利要求2-8中任一项所述的张紧器，其特征在于，
第二齿条(329)可操作地与小齿轮(326)接合；
第二臂(331)可滑动地安装在底座(324)上并与第二齿条(329)结合以与其一起线性移动；以及
第二皮带轮(333)可旋转地安装在第二臂(331)上以接合并张紧相关的动力传动件。
11.如权利要求1-8中任一项所述的张紧器，其特征在于，行星齿轮组可操作地将小齿轮(226)与用于向小齿轮施加旋转力的装置(240)结合，并包括：
可旋转地安装在底座上的恒星齿轮(270)；
与恒星齿轮(270)同心并不可旋转地安装在底座(224)上的环形齿轮(274)；
行星齿轮(272)，该行星齿轮可操作地与恒星齿轮(270)和环形齿轮(274)接合，使得恒星齿轮的旋转引起行星齿轮(272)绕恒星齿轮(270)作绕行运动，其中小齿轮(226)相对于恒星齿轮(270)同轴安装以独立旋转，小齿轮(226)与行星齿轮(272)结合，使得行星齿轮的绕行运动引起小齿轮(226)旋转。
12.如权利要求4所述的张紧器，其特征在于，
底座(424)，其中摩擦轮(402)可旋转地安装在底座上；
例如扭转弹簧(440)的旋转致动器在第一端可操作地与底座(424)结合，并在第二端可操作地与摩擦轮(402)结合，用于向摩擦轮施加旋转力；
臂(430)形式的平移件可滑动地安装在底座(424)上，并与摩擦轮(402)摩擦接合；以及
皮带轮(432)与臂(430)可旋转地结合以与其一起移动，皮带轮可操作以接合并张紧相关的动力传动件。
13.如权利要求1-3中任一项所述的张紧器，其特征在于，旋转致动器(40，140，240，340，440，540)用于偏压可旋转件(26，126，226，326，402，506)以在第一旋转方向上旋转，其中旋转致动器可以阻止可旋转件在第二旋转方向上的旋转。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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