CN101688593B - 用于牵引机构驱动器的机械张紧系统的减震装置 - Google Patents

用于牵引机构驱动器的机械张紧系统的减震装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于牵引机构驱动器的机械张紧系统(1、1′)的减震装置，例如汽车的减震装置，该减震装置用于张紧臂(2)的枢转运动的减震，该张紧臂(2)一端通过张紧轮支撑在牵引机构上且另一端能转动地支承在位置固定的外壳件(3)上，该减震装置具有环形的摩擦件(8、8′)，该摩擦件(8、8′)的圆周构造为摩擦衬里(9、9′)，为了产生摩擦力矩，该摩擦衬里(9、9′)与环绕摩擦件(8、8′)的外壳件(3)的摩擦面(15)共同作用，其中，扭力连接外壳件(3)和张紧臂(2)的、构造为螺旋弹簧的扭转弹簧(11、11′)支撑在摩擦件(8、8′)中并将向外作用的径向力施加到所述摩擦衬里(9、9′)上，张紧臂(2)能够通过扭转弹簧(11、11′)被施加扭转力矩，用来产生牵引机构的连续的预张力。由此，减震装置具有很高的运行可靠性以及负荷能力和很长的使用寿命，但结构简单并且成本低廉，为了在扭转弹簧(11、11′)与摩擦衬里(9、9′)之间传递径向力，设置有作用于摩擦衬里(9、9′)的表面接触机构(14、24)。

Description

用于牵引机构驱动器的机械张紧系统的减震装置
技术领域
本发明涉及一种用于牵引机构驱动器的机械张紧系统的减震装置，例如汽车的减震装置，该减震装置用于张紧臂的枢转运动的减震，该张紧臂一端通过张紧轮支撑在牵引机构上且另一端可转动地支承在位置固定的外壳件上，该减震装置具有环形的摩擦件，该摩擦件的圆周构造为摩擦衬里，为了产生摩擦力矩，该摩擦衬里与环绕摩擦件的外壳件的摩擦面共同作用，其中，扭力连接外壳件和张紧臂的、构造为螺旋弹簧的扭转弹簧支撑在摩擦件中并将向外作用的径向力施加到摩擦衬里上，张紧臂可以通过该扭转弹簧被施加扭转力矩，用来产生牵引机构的连续的预张力。
背景技术
这样的机械张紧系统使用扭转弹簧，其在工作时无需或者仅需施加相对来说很小的轴向力分量，这是因为机械张紧系统的减震单元通过如下方式来设计，即，与传统的张紧系统相反，减震单元不是通过轴向而是通过径向取向的弹簧力来产生摩擦功。
原则上，在该工作原理中，为了实现所需的摩擦功，张紧臂在弹簧的带动下枢转时，扭转弹簧的径向力分量分别依据具有内部的缠绕套筒或者外部的摩擦环的结构，依赖于在打开或闭合的转动方向上的枢转方向地起作用，该径向力分量将与张紧臂联接的摩擦件的摩擦衬里在径向方向上压向位置固定的外壳件或基件上的摩擦配合件。
此外，扭转弹簧如在自动皮带张紧器中常见的那样，在外壳件以及张紧臂之间产生扭力连接并为了产生牵引机构的连续的预张力而将关于张紧臂的枢转运动或枢转位置自主调节的扭矩施加到张紧臂上，由此自动维持一次性调整的预张力并在牵引机构由于老化或者磨损造成的拉长时，还长期可靠地避免皮带或牵引机构的滑转或碰击。因此不需要对张紧臂或张紧轮进行再次调整。
在这些张紧系统中，迄今为止将由圆金属丝制成的螺旋弹簧作为扭转弹簧来使用，该扭转弹簧在打开和闭合的转动方向上承受负荷。后来，摩擦衬里在张紧臂枢转运动时为了使碰撞和振动得到减震，通过弹簧在径向方向上承受相对而言很高的表面负荷，这是因为仅少量的，例如仅端侧的最后的弹簧圈与摩擦衬里直接或者间接地保持接触。对此，以其端部支撑在摩擦件与外壳件或基件之间的弹簧的所有径向力分量被带入到摩擦件中。
US 7 004 863 B2示出一种牵引机构驱动器的皮带张紧器的减震装置，该减震装置包括两个弧形部件，两个弧形部件组装地形成一个分体的环形件，其中，两个部件在一侧上通过集成在一个部件中的凸缘来保持接触，该凸缘将环形部件之间的开口间隙固定住。在对置的侧上留出扇形段的空隙。两个弧形件分别载有减震带，从而由两部分组成的摩擦衬里形成圆周。弧形件属于一个分体的滑块，在滑块内部构造用于螺旋弹簧的环形容纳处。在一个滑块半部内或在一个弧形件上支撑有螺旋弹簧的加长的弹簧端部，其中，弹簧端部借助于外部接触点紧贴在外部的壁加厚处上并且借助于内部接触点紧贴在配属的滑块部分的内部的接合面上，从而在工作时，反向的力偶在伸出的弹簧端部上或在接触点上作用。
滑块放在杠杆臂的凹陷部中的轴颈上并且通过凸起部相对于杠杆臂扭转锁定，该凸起部嵌入到环的由留空的扇形所形成的圆周开口中。杠杆臂通过轴颈形的连接可转动地支承在张紧系统的基件上。摩擦衬里为了在杠杆臂在牵引机构驱动器上枢转时产生摩擦功而与基件内壁上的摩擦配合件共同作用。当杠杆臂与滑块和摩擦衬里一起枢转时，依据在弹簧的打开或者闭合的转动方向上的枢转方向，不同的相反的切向力作用于两个滑块半部，从中产生该张紧系统的非对称的减震因素。减震因素可以关于两个环形部件的接触点的径向位置而变化。
这种公开的张紧系统的重点涉及到非对称的减震因素的可调性。与此相应的是，这种张紧系统在给定情况下可能完成基于它的任务。但对此缺点是：弹簧支承结构的或者带有提及的弧形件的滑块的高成本的结构。对此可供选择的是：即也可以仅设置一个带有用于弹簧的容纳处的弧形的部件，该部件与减震靴()相连，该减震靴具有开口缝隙并且通过止挡部相对于杠杆臂扭转锁定。但在这种情况下，除了在该布置中不能调整非对称的减震因素之外，诚然仅有摩擦带通过界定的弧形段(即通过界定的扇形部分)可供用于摩擦功，由此最大程度上可实现的摩擦力矩更确切地说很小。
另一方面，汽车制造商对简单的和成本低廉的张紧装置的要求日益增长，这种张紧装置在尽可能结构紧凑的以及节省重量的结构方式和低的购买价格的情况下应该具有相对而言很高的减震率。
在本申请人的在先的、未在前公开的利申请DE 10 2007 016007.2和DE 10 2007 020 738.9中介绍了一种更简单的张紧或减震装置，该张紧或减震装置借助于无腿的(schenkellos)螺旋弹簧来工作，该螺旋弹簧将向外作用的径向力施加到摩擦衬里上以获取所需的摩擦功。
在该张紧系统中，摩擦件构造为集成的多功能构件构成，该多功能构件作为扭矩传递装置、减震装置和装配辅助工具而起作用。摩擦件例如可以通过置于中心的插接啮合部或者简单的锁紧件扭转锁定地与张紧臂连接。附加地，集成到摩擦件中的扩张件(优选弹簧舌形件)可以在组合件安装期间在轴向方向上将张紧臂和外壳件隔开，并因此简化自动装配线上的批量生产。在多功能构件中，形成摩擦件圆周的摩擦环弹性紧靠在外壳件的环绕的对应的摩擦面上。无腿的扭转弹簧的一端支撑在摩擦件中的与摩擦衬里相连的止挡部或者连接片上。在此，至少弹簧的端部圈直接紧贴在摩擦衬里上。取消附加的弹簧容纳件。扭转弹簧除了其扭转力和径向力分量之外，可以附加地具有相对而言小的轴向力分量，通过该轴向力分量，该扭转弹簧作为压力弹簧作用于轴向轴承和/或对抗着起作用的倾覆力矩作用于将张紧臂保持平衡。
尤其是基于无腿的弹簧和摩擦环的简单结构，该减震装置是非常结构紧凑的、可成本低廉地制造的并且便于装配的。然而已表明的是：在扭转弹簧端侧的圈或多个圈与摩擦衬里内侧之间的直接的线状的接触，最重要的是在对现代的汽车中的皮带驱动器上的张紧单元的要求日益增长的情况下，可能存在问题。由于相对高的表面压力(即摩擦衬里上的单位表面负荷)，摩擦衬里的材料可能出现蠕变，该材料虽然从摩擦学的观点是有利地挑选的，但具有有限的强度和稳定性。在极端情况下，这可能导致增加磨损，伴随有对扭矩(即对皮带张紧力)以及对张紧系统的可供使用的摩擦力产生不利影响。
发明内容
本发明基于如下任务，即，通过如下方式对带有基于扭转弹簧的径向力而加载摩擦衬里的张紧系统的减震装置进行改进，即，该减震装置具有很高的运行可靠性以及负荷能力和使用寿命，但结构简单并且成本低廉。
本发明基于如下认识，即，当为了径向朝外的力传递，尽可能使用所有可供使用的加载面(即摩擦衬里的径向内壁的面)并因此将表面负荷保持相对而言地小的时候，牵引机构张紧系统中的减震装置的摩擦衬里可以有效地减轻负荷并得到保护(该摩擦衬里由螺旋弹簧在径向方向上施压)。
因此，本发明从一种用于牵引机构驱动器的机械张紧系统的减震装置出发，例如汽车的减震装置，该减震装置用于张紧臂的枢转运动的减震，该张紧臂一端通过张紧轮支撑在牵引机构上且另一端能转动地支承在位置固定的外壳件上，该减震系统具有环形的摩擦件，该摩擦件的圆周构造为摩擦衬里，为了产生摩擦力矩，该摩擦衬里与环绕摩擦件的外壳件的摩擦面共同作用，其中，扭力连接外壳件和张紧臂的、构造为螺旋弹簧的扭转弹簧支撑在摩擦件中并将向外作用的径向力施加到摩擦衬里上，张紧臂能够通过扭转弹簧施加扭转力矩，用来产生牵引机构的连续的预张力。为了解决所提出的任务，本发明设置有用于在扭转弹簧与摩擦衬里之间传递径向力的、此外作用于摩擦衬里的表面接触机构。
通过表面接触机构，即使在张紧单元承受很大负荷时，也以简单的方式可靠地避免摩擦衬里在其背向外壳件的摩擦配合件的内侧上由于加载扭转弹簧而增加的磨损，并保证长的使用寿命以及可靠的运行。尤其可以放弃在外部承载摩擦衬里并在内部容纳弹簧的成本高的容纳件。
在本发明的第一实施方式中，这通过第一表面接触机构以如下方式来实现，即，构造为在摩擦衬里的内壁与螺旋弹簧的外周侧面之间置入的、形状配合地紧靠在摩擦衬里上的加固带，通过该加固带可以将螺旋弹簧的径向力间接地平面地传递到摩擦衬里上。
加固件例如可以是卡入的(angeklipstes)金属带或者由纤维加固的塑料组成。同样可能实现加固带的具它保持方式或者固定方式。也可以设想：整体地与摩擦衬里相连的(例如用塑料注塑法注塑的)径向内部的壁加固件或者简单的径向内部接合的塑料带。通过这些措施在一定程度上实现具有外置的摩擦配合件和内部的加固件的双组成摩擦环。
此外，可以设置：第二表面接触机构在由圆金属丝制成的扭转弹簧中构造为至少在与摩擦衬里对置的区域内安设在扭转弹簧的周侧面上的、柱形的周表面，该周表面直接平面地紧贴在摩擦衬里的径向内壁上。
为此，在螺旋弹簧上，例如用所谓的“无心磨削法(Centerless-Schleifverfahren)”，通过磨平线圈倒圆部的外侧来在弹簧周侧面上构造几毫米宽的柱形的外表面。
作为补充，还实现由矩形金属丝制成的扭转弹簧，该扭转弹簧的直接紧贴在摩擦衬里上的柱形的周表面产生与圆形弹簧线圈的直线接触相比有效的表面接触并因此使径向力平面地导入摩擦衬里中，由此基本上避免了运行时摩擦衬里材料的蠕变。
最后，为了实现对摩擦衬里的特别有效的保护，柱形的弹簧周侧面或矩形弹簧和内壁加固件或加固带也可以作为表面接触机构来组合使用。
附图说明
下面借助几种实施方式的附图对本发明进行详细说明。其中：
图1示出带有根据本发明的减震装置的张紧系统的透视分解图；
图2以剖面侧视图示出图1的组装后的张紧系统；
图3a示出带有根据本发明的减震装置的第二实施方式的张紧系统；以及
图3b示出根据图3a的减震装置的摩擦件。
具体实施方式
因此，图1示出牵引机构驱动器的自动张紧系统1，例如用于驱动汽车内燃机上的辅助总成。这种皮带张紧器的工作原理对专业人员本身来说是公知的。张紧系统1的基本结构基本上与本申请人的开头所提到的专利申请相应。因此，下面仅细致描述对本发明来说很重要的构件。
张紧系统1具有张紧臂2，在该张紧臂2的一端上能够可转动地支承未示出的张紧轮，该张紧轮用于弹性支撑在牵引机构(例如皮带)上。借助于另一端，张紧臂2能够可转动支承在外壳件3上(图1、图2)。为此，张紧臂2具有盘毂16，该盘毂16带有向外壳件3方向上凸起的盘毂轴颈17，该盘毂轴颈17通过滑动轴承18与外壳件3的穿过张紧臂盘毂16的中心轴4配合。张紧臂2和外壳件3在已装配状态下借助保险件19轴向固定，该保险件19在张紧臂2背向外壳件3的端侧上，例如通过压嵌或者旋紧，将张紧臂2保持到中心外壳轴4上。外壳件3可以位置固定地固定在未示出的机械部件上，例如内燃机的曲轴箱上。为了界定张紧臂2的枢转范围，存在路径界定件5，该路径界定件5包括外壳件3上的径向凸起部6，该径向凸起部6与张紧臂2上形成工作窗的一个或者两个止挡部7共同作用。
张紧系统1的减震装置具有环形的摩擦件8。摩擦件8由环绕的摩擦衬里9和与摩擦衬里9相连的止挡部10组成。摩擦衬里9由摩擦学上合适的材料(例如由P46-PTFE15)制成。在摩擦衬里9上构造由一定数量的在外周上等距分布的横向沟槽组成的排流槽13，该排流槽13用于排出污染物。在外壳件3上存在与摩擦衬里9对应的摩擦面15。止挡部10用于支撑扭转弹簧11的一个弹簧端部12。
扭转弹簧11具有表面接触机构14，该表面接触机构14构造为柱形的周表面，该周表面通过磨掉在弹簧11外周侧面上的圈来安设。在外壳件3的内部布置未示出的用于容纳另一个弹簧端部的支撑件。摩擦件8能够以未详细说明的方式与张紧臂2转动配合地连接，从而通过一侧支撑在摩擦件8中并且另一侧支撑在外壳件3中的扭转弹簧11，可以在外壳件3与张紧臂2之间产生扭力连接，并且可以在张紧臂2枢转时产生扭矩，该扭矩可以通过张紧轮为了产生预应力传递到牵引机构驱动器上的皮带上。图2示出在已装配状态下的张紧系统1。其中清楚可见的是：安设在扭转弹簧11上的柱形的周表面14平整地紧贴在摩擦衬里9的内侧上。
图3a示出具有相同结构的张紧系统1′。但其中使用传统的，也就是相对于根据现有技术的张紧系统没有变化的扭转弹簧11′。张紧系统1′的减震装置具有带有摩擦衬里9′的摩擦件8′。图3b详细示出摩擦件8′。摩擦衬里9′环绕地、交错地轴向开槽并具备两个界定圆周开口22的止挡部20、21。圆周开口22通过弹性夹板23跨接。在摩擦衬里9′的内侧上置入构造为金属带的第二表面接触机构24，该第二表面接触机构24用于加固摩擦衬里9′。金属带24形状配合地与摩擦衬里9′匹配，并且具有紧贴在止挡部20、21上的弯曲的端部以及在圆周上具有相同的、与摩擦衬里等高齐平的的缝槽。
附图符号
1、1′      张紧系统
2           张紧臂
3           外壳件
4           轴
5           路径界定件
6           凸起部
7           止挡部
8、8′      摩擦件
9、9′      摩擦衬里
10          止挡部
11、11′    扭转弹簧
12          单簧端部
13          排流槽
14          表面接触机构
15          摩擦面
16          盘毂
17          盘毂轴颈
18          滑动轴承
19          保险件
20          止挡部
21          止挡部
22          开口
23          夹板
24          表面接触机构

Claims (4)

1.用于牵引机构驱动器的机械张紧系统(1、1′)的减震装置，所述减震装置用于张紧臂(2)的枢转运动的减震，所述张紧臂(2)一端通过张紧轮支撑在牵引机构上且另一端能转动地支承在位置固定的外壳件(3)上，所述减震装置具有环形的摩擦件(8、8′)，所述摩擦件(8、8′)的圆周构造为摩擦衬里(9、9′)，为了产生摩擦力矩，所述摩擦衬里(9、9′)与环绕所述摩擦件(8、8′)的所述外壳件(3)的摩擦面(15)共同作用，其中，扭力连接所述外壳件(3)和所述张紧臂(2)的、构造为螺旋弹簧的扭转弹簧(11、11′)支撑在所述摩擦件(8、8′)上并将向外作用的径向力施加到所述摩擦衬里(9、9′)上，所述张紧臂(2)能够通过所述扭转弹簧(11、11′)被施加扭转力矩，用来产生所述牵引机构的连续的预张力，
其特征在于，为了在所述扭转弹簧(11、11′)与所述摩擦衬里(9、9′)之间传递所述径向力，以如下方式设置有作用于所述摩擦衬里(9、9′)的表面接触机构(24)，即，将所述摩擦件(8、8′)构造为带有径向外置的摩擦衬里(9、9′)和径向内部的加固件的双组成摩擦环，在所述径向内部的加固件上支撑有所述扭转弹簧(11、11′)的外周侧面，其中，所述摩擦件(8、8′)的由两个止挡部(20、21)界定的圆周开口(22)通过弹性夹板(23)跨接。
2.根据权利要求1所述的减震装置，其特征在于，将所述径向内部的加固件构造为形状配合地紧靠在所述摩擦衬里(9、9′)上的加固带，通过所述加固带能够将所述扭转弹簧(11、11′)的所述径向力间接地平面地传递到所述摩擦衬里(9、9′)上。
3.根据权利要求2所述的减震装置，其特征在于，所述加固带构造为金属带。
4.根据权利要求2所述的减震装置，其特征在于，所述加固带构造为塑料带。
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