CN101147012A - 具有磨损补偿功能的皮带张紧器 - Google Patents

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Abstract

一种与诸如汽车上的蛇形附属皮带之类的挠性传动件一起使用的新型张紧器，所述张紧器包括张紧臂和主轴枢转部设计，所述设计在所述张紧臂的内部枢转表面和所述主轴的轴部之间采用截头圆锥体状的衬套。所述衬套的截头圆锥体状的设计防止所述张紧臂做离轴运动，磨损吸收机构将所述衬套偏置到与所述内部枢转表面接触从而补偿所述衬套和/或枢转表面的正常磨损。止推板安装到所述主轴的轴部的端部并贴靠止推垫圈，所述止推板和止推垫圈保持在所述张紧臂中，从而使所述张紧臂能够绕所述衬套和所述主轴枢转，所述止推板和止推垫圈帮助阻止所述张紧臂做离轴运动。在一种实施方式中，将所述衬套偏置到抵靠所述张紧臂的内部枢转表面的偏置力能够被改变从而改变所述张紧器的阻尼量。

Description

具有磨损补偿功能的皮带张紧器
技术领域
本发明涉及一种用于使诸如皮带或链条之类的挠性传动件保持大体恒定张力的张紧器。更具体地说，本发明涉及一种包括补偿张紧器部件在使用过程中所产生的磨损的装置的张紧器。
背景技术
用于诸如汽车发动机上的附属蛇形皮带之类的挠性传动件的张紧器是众所周知的。这种张紧器通常包括通过弹簧或其它偏置装置偏置抵靠挠性传动件的带轮、辊子或其它构件。带轮借助轴承安装到相对于张紧器壳体枢转的臂。壳体容纳弹簧或其它偏置装置，弹簧或其它偏置装置朝挠性传动件偏置臂从而使挠性传动件保持大体恒定的张力。常规张紧器还能够包括摩擦构件，当张紧臂移动时所述摩擦构件彼此贴靠在对方上而动从而为张紧器提供阻尼力。
尽管这种现有技术的张紧器应用广泛，但是它们存在一些缺点。特别是，由于张紧臂必须承受相对较大的力，所以在将张紧臂附连到张紧器壳体的枢转件上产生磨损是很常见的，这种磨损能够导致带轮移动到离轴位置，在所述离轴位置，带轮的表面不大体上垂直于挠性传动件的接合表面。带轮的这种离轴定位导致枢转件处的磨损量增加并最终导致挠性传动件损坏和/或完全脱离张紧器的带轮。
期望获得一种提供适当阻尼力的张紧器，该张紧器能够补偿其部件的正常磨损并阻止其部件做偏离垂直位置的运动。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除或减轻现有技术的至少一个缺点的新型张紧器。
根据本发明的第一方面，提供一种张紧挠性传动件的张紧器，包括：主轴，其具有基部和垂直于基部延伸的轴部；衬套，其具有截头圆锥体状的外表面和与主轴的轴部形状互补的内表面，衬套将轴部容纳在其内表面中；张紧臂，其具有与衬套的截头圆锥体状外表面互补并且与衬套的截头圆锥体状外表面接合的枢转表面，从而使张紧臂能够绕主轴的轴部的中心轴线枢转，张紧臂进一步具有用于可旋转构件与挠性传动件接合的附连点，该附连点与枢转表面隔开；弹簧，其作用于主轴和张紧臂之间从而将张紧臂偏置到绕主轴的第一枢转位置；以及磨损吸收机构，其朝枢转表面偏置衬套从而补偿衬套和/或枢转表面的磨损。
本发明提供一种与诸如汽车等上的蛇形附属皮带之类的挠性传动件一起使用的新型张紧器。该张紧器包括张紧臂和主轴枢转部设计，这种设计在张紧臂的内部枢转表面和主轴的轴部之间采用截头圆锥体衬套。衬套的截头圆锥体设计防止张紧臂做离轴运动，磨损吸收机构将衬套偏置到与内部枢转表面接触从而补偿衬套和/或枢转表面的正常磨损。止推板安装到主轴的轴部的端部并贴靠止推垫圈，止推板和止推垫圈保持在张紧臂中从而张紧臂能够绕衬套和主轴枢转，止推板和止推垫圈帮助阻止张紧臂做离轴运动。
附图说明
现在将参照附图、通过实例的方式描述本发明的优选实施方式，其中：
图1示出根据本发明的张紧器的立体分解图；
图2示出用于图1所示张紧器的主轴；
图3a和3b分别示出用于图1所示张紧器的张紧臂的俯视立体图和仰视立体图；
图4示出用于图1所示张紧器的衬套的立体图；
图5示出图1所示张紧器组装后的侧视截面图；
图6示出用于图1所示张紧器的磨损吸收机构；
图7示出用于图1所示张紧器的止推板和止推垫圈；以及
图8示出用于图1所示张紧器的轴的另一实施方式。
具体实施方式
根据本发明的张紧器在图1中总体上以20标出。张紧器20包括主轴24，在图2中最能清楚地看到，主轴24包括安装张紧器20时抵靠发动机(未图示)的基部28。基部28能够包括一个或多个诸如突出部32之类的定位特征(index feature)，所述定位特征能够与发动机上互补的特征接合从而确保张紧器20按照预期旋转方位安装并保持在发动机上。主轴20进一步包括从基部28延伸的圆柱形轴36以及具有止端44的弹簧滚道40。
在图3a和3b中最能清楚地看到，螺旋弹簧48作用于主轴24和张紧臂50之间。在所示实施方式中，当张紧臂50从其不工作位置移动时弹簧48拉伸。在这种构造中，弹簧48包括第一端，当螺旋弹簧48容纳在主轴24的滚道40中时第一端抵接止端44，当弹簧48容纳在张紧臂50的滚道56中时螺旋弹簧48的相对端抵接张紧臂50上的止端52。
尽管目前优选的是，当张紧臂50从其不工作位置移动时弹簧48伸展，因为这样避免了用于在弹簧48的端部形成柄脚的成本，但能够预期的是，弹簧48能够设置成当张紧臂50从其不工作位置移动时弹簧48收缩。在这种构造中，弹簧48通常在每个端部设置有弯曲的柄脚，并且张紧臂50和主轴24设置有凹槽或孔以便容纳并保持相应的弹簧柄脚。
张紧臂50以枢转方式安装到主轴24的轴部36，并且由螺旋弹簧48朝待张紧的挠性传动件(未图示)偏置。具体而言，在图4中最能清楚地看到，轴承60包括主轴24的轴部36插入其中的圆柱形内孔64。圆柱形内孔64进一步包括将轴承60定位在轴部36上以防止轴承60在轴部36上旋转的至少一个特征。在所示实施方式中，轴承60包括三条凸肋72、76和80，凸肋72、76和80分别与互补的狭槽84、88和92接合，从而防止在允许轴承60沿轴部36移动时轴承60在轴部36上旋转。轴承60的外表面68呈截头圆锥体状，轴承60以使表面68的半径较大的端部邻近基部28的方式容纳轴部36。
张紧臂50包括形状与轴承60的外表面68互补的内部枢转表面96。当如图5所示地已经组装好时，枢转表面96贴靠在外表面68上从而使张紧臂50能够绕轴部36的中心线枢转。
回到图4，轴承60优选地由诸如DelrinTM之类的材料或其它硬度适当的尼龙材料制成，这使张紧臂50的内表面96在张紧器20工作时能够在外表面68上枢转，而不会使内表面96或外表面68产生过度磨损。还如图4所示，轴承60优选地设置有断裂部100、外表面68上的至少一个碎屑凹槽104以及内表面64上的至少一个碎屑凹槽108，断裂部100对轴部36和/或轴承68的制造误差可以提供一些调节。碎屑凹槽104容纳积存在外表面68和内表面96之间的水和/或杂质并使这些碎屑能够沿凹槽104行进并排出张紧器20从而减少积存碎屑对相应表面造成的磨损。相似地，碎屑凹槽108容纳积存在内表面64和轴部36的外表面之间的水和/或杂质并使这些碎屑能够沿凹槽108行进并排出张紧器20从而减少积存碎屑对相应表面造成的磨损。
对本领域的技术人员来说很明显的是，尽管选择了适当的材料制造衬套60并设置了碎屑凹槽104和108，衬套60的外表面68最终还会在正常使用中受到磨损。因此，在本发明中，当外表面68发生磨损时，衬套60由磨损吸收机构迫压而离开基部28，这样使得尽管外表面68会发生磨损，但是外表面68保持与内部枢转表面96充分接触。
在图1至7所示的本发明的实施方式中，磨损吸收机构包括衬套导向件112和压缩弹簧116，这在图6中最能清楚地看到。衬套导向件112包括突出部120，突出部120延伸穿过轴部36上的狭槽124，从而与衬套60的基部上的突出部容纳凹槽128接合。压缩弹簧116和衬套导向件112被挤压到主轴24内，并且压缩弹簧116作用于基部28的内表面和衬套导向件112之间从而朝离开基部28的方向偏置衬套导向件112。当突出部120与衬套60接合时，弹簧116的偏置力施加到衬套60，外表面68被偏置到与内部枢转表面96接触。
本领域的技术人员能够想到的是，弹簧116能够是各种类型和/或设计，以便获得用于张紧器20的预期阻尼功能。例如，弹簧116能够是直筒螺旋(即，线性)弹簧、锥形螺旋弹簧、诸如合成橡胶构件之类的弹性材质弹簧、闭孔泡沫材质的弹簧等。选择合适的弹簧设计是本领域技术人员的普通技术，此处不作进一步论述。
还可预期的是，在某些实施方式中，衬套导向件112能够省略，并且弹簧116能够借助延伸穿过狭槽124从而与衬套60的端部接合的柄脚或其它特征直接作用于衬套60。
现在对本领域的技术人员来说显而易见的是，通过朝张紧臂50偏置衬套60，尽管在张紧器50的正常使用过程中衬套60会发生磨损，但是衬套60的外表面68保持接触内部枢转表面96。通过使外表面68保持接触内部枢转表面96，即可防止张紧臂50的离轴运动(即，倾斜)。此外，本领域的技术人员能够理解的是，衬套60的外表面68和内部枢转表面96之间的摩擦用作减少张紧臂50在工作过程中产生振动的阻尼力。通过朝张紧臂50偏置衬套60从而使外表面68与内部枢转表面96保持接触，尽管衬套60会发生正常磨损，但是外表面68和内部枢转表面96之间产生的阻尼力大体上恒定。此外，可能因张紧器20的部件的热膨胀而发生的张紧臂50和主轴24之间的阻尼力的变化和/或张紧臂50和主轴24之间的对准状态的变化通过衬套60沿轴部36朝向和/或离开内部枢转表面96的上述运动而减轻。
如图1和5所示，可旋转构件连接到张紧臂50从而与挠性传动件接合并将张紧器20生成的张紧力施加给挠性传动件。在所示实施方式中，可旋转构件包括具有滚动轴承136的带轮132，滚动轴承136使带轮132能够与挠性传动件一起绕螺栓140自由旋转，带轮132通过螺栓140安装到张紧臂50。尽管在所示实施方式中，轴承136是独立部件，但也可以预期的是，在其它实施方式中，如果需要的话轴承136能够与带轮132一体形成。螺栓140与张紧臂50中的内部螺纹孔144接合。
张紧臂50通过在图7中最能清楚地看到的止推板148和止推垫圈152安装到主轴24。止推垫圈152包括定位突出部156以防止当张紧器组装起来时止推垫圈152相对于张紧臂50旋转。为了组装张紧器20，止推垫圈152插入张紧臂50中的狭槽160中(在图3a中最能清楚地看到)。狭槽160包括与止推垫圈152上的定位突出部156互补的定位凹槽164，当止推垫圈152插入狭槽160中时定位凹槽164与定位突出部156接合。
一旦止推垫圈152置于狭槽160中，止推板148便插入止推垫圈152的狭槽168内。如图2所示，主轴24包括一系列定桩柱172，止推板148包括一系列互补的定桩孔176。当止推垫圈152和止推板148组装在张紧臂50中时，所获得的组件能够通过在孔176中压缩定桩柱172或使定桩柱172向外张开的方式而连接到主轴24和螺旋弹簧48，从而定桩柱172容纳在定桩孔176中，并且张紧器20得以永久性地连接，如图5所示。止推板148的中央孔178与主轴24上相似的中央孔180对准，这些孔使张紧器20能够通过穿过孔中的螺栓或其它紧固件安装在发动机或其它设备上。
在所示实施方式中，止推板148包括限位柄脚182，限位柄脚182沿径向朝外延伸然后从止推板148向下延伸，张紧臂50包括一对止端184和188，所述止端限制会在张紧器20的预期运行范围的每端抵接止端184和188的柄脚180，以便限制张紧臂50的进一步旋转。对本领域的技术人员来说显而易见的是，各种其它几何形状也能够用于限位柄脚180和/或止端184和188以便为张紧器20提供预期的运行范围。止推垫圈162优选地由与制造衬套60的材料相似的材料制成，从而使张紧臂50能够相对于主轴24和止推板148旋转。
有人认为，止推垫圈152、止推板148以及张紧臂50的设计和设置能够使张紧器20具有优点。特别是，张紧臂50借助止推垫圈152所贴靠的止推板148的大的径向尺寸提供大的表面和力矩臂，从而防止张紧臂50和带轮132的离轴运动。此外，止推板148和止推垫圈152之间产生的摩擦力进一步为张紧器20提供阻尼。
如上所述，张紧臂50和/或带轮132的离轴运动能够导致张紧器20和/或被张紧的挠性传动装置的磨损增加，如果该离轴运动足以使挠性传动装置脱离带轮132的话，该离轴运动还能导致挠性传动装置失效。因此，有人认为，本发明的新型磨损补偿机构在减少张紧臂50的离轴运动方面具有非常重要的优点。此外，止推板148和止推垫圈152与张紧臂50的新型设置进一步有利地减少张紧臂50和带轮132的离轴运动。
尽管对于诸如汽车上的附属蛇形传动带之类的挠性传动装置的正确运行来说重要的是，它们的张紧器须为挠性传动件提供足量阻尼，但是本发明人的预期是，能够针对不同的运行条件改变阻尼量是有利的。因此，可以预期的是，本发明的磨损吸收机构的压缩弹簧116能够由诸如电磁螺线管或压力致动器之类的可控制致动器取代或者与所述可控制致动器一起使用，所述压力致动器是诸如供以加压发动机润滑油的气体致动器。在这种情况下，衬套60和张紧臂50之间的摩擦力产生的阻尼量能够随磨损吸收机构施加给衬套60的偏置力的变化而变化。当需要大量阻尼时，可以增加施加给衬套60的偏置力从而增加外表面68和内部枢转表面96之间的摩擦力。当需要小量阻尼时，可以减少施加给衬套60的偏置力从而减少外表面68和内部枢转表面96之间的摩擦力。然而，在任一种情境下，可以预期的是，必须总是给衬套60施加足量的偏置力以便补偿磨损。
图8示出用于张紧器20的主轴200的第二实施方式，其中与主轴24的特征相同的特征以添加有“a”的相似标号标出。在该实施方式中，主轴200的轴部36a的半径以小阶梯状的方式减小。对本领域的技术人员来说显而易见的是，通过使主轴200形成有这种半径逐级减小的轴部36a，主轴200的制造和运行成本较之于主轴24的制造和运行成本减少。如果主轴200用于张紧器20，衬套60的内表面64将形成与轴部36a的形状互补的、变化平缓的截头圆锥体形状，结合衬套60中设置的断裂部100，衬套60将仍然以足够的对准度贴靠在轴部36a上从而在对张紧臂50做离轴运动进行预期防止。
本发明提供与诸如汽车上的蛇形附属皮带之类的挠性传动件一起使用的新型张紧器。该张紧器包括张紧臂和主轴枢转部设计，该设计在张紧臂的内部枢转表面和主轴的轴部之间采用截头圆锥体衬套。衬套的截头圆锥体设计防止张紧臂做离轴运动，磨损吸收机构将衬套偏置到与内部枢转表面接触从而补偿衬套和/或枢转表面的正常磨损。止推板安装到主轴的轴部的端部并贴靠止推垫圈，止推板和止推垫圈保持在张紧臂中从而张紧臂能够绕衬套和主轴枢转，止推板和止推垫圈帮助阻止张紧臂做离轴运动。
在一种实施方式中，将衬套偏置到抵靠张紧臂的内部枢转表面的偏置力能够被改变从而改变张紧器的阻尼量。
本发明的上述实施方式仅仅是本发明的实例，在不偏离只由所附权利要求限定的本发明的保护范围的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施方式做出对本发明有用的变型和改型。

Claims (12)

1.一种张紧挠性传动件的张紧器，包括：
主轴，其具有基部和垂直于所述基部延伸的轴部；
衬套，其具有截头圆锥体状的外表面和形状与所述主轴的轴部互补的内表面，所述衬套将所述轴部容纳在其内表面中；
张紧臂，其具有与所述衬套的截头圆锥体状外表面互补并接合所述衬套的截头圆锥体状外表面的枢转表面，从而使所述张紧臂能够绕所述主轴的轴部的中心轴线枢转，所述张紧臂进一步具有用于可旋转构件与挠性传动件接合的附连点，所述附连点与所述枢转表面隔开；
弹簧，其作用于所述主轴和所述张紧臂之间从而将所述张紧臂偏置到绕所述主轴的第一枢转位置；以及
磨损吸收机构，其朝所述枢转表面偏置所述衬套从而补偿所述衬套和/或枢转表面的磨损。
2.根据权利要求1所述的张紧器，进一步包括与挠性传动件接合的可旋转构件，所述可旋转构件借助轴承安装到所述张紧臂的附连点。
3.根据权利要求2所述的张紧器，其中，所述可旋转构件是带轮，所述轴承是滚动轴承。
4.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述磨损吸收机构包括作用于所述主轴和所述衬套之间的弹簧。
5.根据权利要求4所述的张紧器，进一步包括衬套导向件，所述衬套导向件能够在所述主轴内移动并且包括至少一个突出部，所述至少一个突出部延伸穿过狭槽、从所述主轴内延伸到所述衬套，其中，所述弹簧作用于所述主轴和所述衬套导向件之间，所述衬套导向件朝所述枢转表面偏置所述衬套。
6.根据权利要求4所述的张紧器，其中，所述弹簧是螺旋弹簧。
7.根据权利要求4所述的张紧器，其中，所述弹簧是弹性元件。
8.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述张紧臂包括容纳止推板和止推垫圈的狭槽，并且其中所述止推板绕所述轴部的中心轴线附接到所述主轴的端部，从而使所述止推板和止推垫圈保持在所述张紧臂中，所述止推板以可操作方式阻止所述张紧臂相对于所述轴部的中心轴线做离轴运动。
9.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述磨损吸收机构包括螺线管，所述螺线管能够以电操作方式改变朝所述枢转表面偏置所述衬套的力。
10.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述磨损吸收机构包括液压致动器，所述液压致动器能够以可操作方式改变朝所述枢转表面偏置所述衬套的力。
11.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述轴部的径向尺寸从所述主轴的基部以一系列阶梯状形式减小，并且所述衬套的内表面具有与所述轴部的形状互补的形状。
12.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述磨损吸收机构减轻所述张紧器运行过程中因热膨胀而产生的变化。
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