CN101915290A - 具有阻尼构件的带张紧器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于不对称张紧物件的张紧器，该张紧器包括：支撑外壳，该支撑外壳包括在内部具有枢转轴的腔，该枢转轴限定第一旋转轴线，并且该支撑外壳包括限定第二旋转轴线的第一枢转结构；可围绕枢转轴旋转的臂；位于支撑外壳的腔中的弹簧，该弹簧包括第一端部和第二端部，第一端部接合到所述臂上，以围绕由枢转轴限定的第一旋转轴线偏压所述臂；阻尼构件，其包括板，该板具有延伸贯通的内部开口以接收支撑外壳的枢转轴，并且具有与弹簧的第二端部接合的接合结构，并且具有与支撑外壳的第一枢转结构枢转接合的第二枢转结构；其中，弹簧偏压所述阻尼构件，以围绕第二旋转轴线枢转，以便提供不对称的阻尼。
Description
本申请是国际申请日为2005年7月25日、于2007年12月28日进入中国国家阶段、申请号为200580050903.X的发明专利申请“具有阻尼构件的带张紧器”的分案申请。
技术领域
本发明总体上涉及带张紧器，尤其涉及包括阻尼构件的带张紧器。
背景技术
已知由车辆发动机驱动各种汽车附属组件，例如水泵、发电机、用于冷却冷却剂的风扇、动力转向泵和压缩机。这是通过由汽车的发动机轴驱动的传动滑轮完成的，该发动机轴驱动环形传动皮带来通过从动滑轮操作附属组件。
在许多这些汽车辅助传动中，希望控制皮带张力。为此，已经提出了提供这种张力控制的带张紧器的众多结构。这些包括不对称张紧器，其中在张紧器加载周期中的摩擦力和耗散的振动能量显著高于张紧器卸载周期中的摩擦力和耗散的振动能量。
发明内容
在一个方面，用于张紧皮带的张紧器包括至少部分地限定弹簧腔的支撑外壳。具有第一摩擦支承表面的阻尼构件至少部分地布置在弹簧腔中。可枢转地连接到支撑外壳上的臂具有第二摩擦支承表面。弹簧设置在弹簧腔中并且操作地连接到臂和阻尼构件上以围绕枢转位置枢转阻尼构件，从而阻尼构件的第一摩擦支承表面偏压抵靠臂的第二摩擦支承表面以抑制臂和支撑外壳之间的相对运动。
在另一个方面，用于张紧皮带的张紧器包括至少部分地限定弹簧腔的支撑外壳。阻尼构件与支撑外壳接合，该阻尼构件至少部分地布置在弹簧腔中。臂可枢转地连接到支撑外壳上。弹簧设置在弹簧腔中并且操作地连接到臂和阻尼构件上以使阻尼构件偏压抵靠弹簧腔中的摩擦支承表面，用于抑制臂和支撑外壳之间的相对运动。阻尼构件和弹簧在单个位置连接。
在另一个方面，用于张紧皮带的张紧器包括至少部分地限定弹簧腔的支撑外壳。阻尼构件具有第一摩擦表面并且包括用于形成位于弹簧腔外部的枢转位置的枢转结构。臂可枢转地连接到支撑外壳上。弹簧设置在弹簧腔中并且操作地连接到臂和阻尼构件上以围绕枢转位置枢转阻尼构件，从而阻尼构件的第一摩擦表面偏压抵靠第二摩擦表面以抑制臂和支撑外壳之间的相对运动。
在另一个方面中，一种使用张紧器张紧皮带的方法包括提供至少部分地限定弹簧腔的支撑外壳和可枢转地连接到支撑外壳上的臂。该方法包括使用弹簧相对于支撑外壳偏压臂。使用弹簧通过围绕枢转位置枢转阻尼构件来使阻尼构件偏压抵靠由臂限定的摩擦支承表面。
在另一个方面，用于张紧皮带的张紧器包括支撑外壳，支撑外壳包括第一枢转结构。支撑外壳至少部分地限定弹簧腔。阻尼构件具有第一接触表面并且包括用于接合第一枢转结构以形成枢转位置的第二枢转结构。阻尼构件至少部分地布置在弹簧腔中。臂可枢转地连接到支撑外壳上。弹簧设置在弹簧腔中并且操作地连接到臂和阻尼构件上以围绕枢转位置枢转阻尼构件，从而阻尼构件的第一接触表面偏压抵靠弹簧腔中的第二接触表面以抑制臂和支撑外壳之间的相对运动。
附图说明
通过下面对优选实施例的描述并连同权利要求和附图，可以了解本发明的特征及其技术优点，其中：
图1是包括阻尼构件的实施例的带张紧器的实施例的横截面视图；
图2是图1中带张紧器的分解透视图；
图3是阻尼构件的操作的图解视图；
图4是包括阻尼构件的张紧器的滞后曲线；
图5是带张紧器的另一个实施例的分解透视图；
图6和图7是双部分阻尼构件的实施例的顶视图；
图8是包括多部件阻尼构件的实施例的张紧器的另一个实施例的分解透视图；
图9是图8中多部件阻尼构件的透视图；
图10是图8中的张紧器装配有图8中的阻尼构件的横截面视图；并且
图11是包括具有阻尼构件的张紧器的电动机的透视图。
具体实施方式
参见图1，带张紧器10包括支撑外壳12和枢转臂14，枢转臂14可旋转地安装到支撑外壳上以在其中形成弹簧腔16。阻尼构件24至少部分地布置在弹簧空腔16中以减弱支撑外壳12和枢转臂14之间的相对运动。扁线弹簧18也位于弹簧空腔16内并且操作地连接到枢转臂14和阻尼构件24上。弹簧18在使用过程中向阻尼构件24施加力并且还用于朝向未加载位置偏压枢转臂。枢转臂14承载滑轮20，例如前或后侧惰轮，该惰轮可以相对于枢转臂旋转。滑轮20具有用于接合皮带例如汽车传动皮带的皮带接合表面22。衬套26位于阻尼构件24和支撑外壳12之间以降低磨损并且提供可以阻止污染物进入弹簧腔16的密封。可以在美国专利6,206,797中找到特定张紧器特征的附加细节，该专利的内容结合在此作为参考，如同在此完全阐明一样。
还参见图2，阻尼构件24包括板28(例如由金属例如钢构成)，板28具有由此贯穿的开口30。开口30可以接收由枢转臂14向下延伸的轴35和由支撑外壳12的底座34向上延伸并且由心轴35接收的定位构件32。开口30的尺寸设计成接收心轴35和定位构件32且具有足够的自由度以允许阻尼构件24相对于支撑外壳12的运动，如下面所述。可以参见图2，伸出部38从板28的圆周60向外延伸，该伸出部38具有枢转结构40，该枢转结构40在这种情况下形成为延伸穿过伸出部的孔。其它枢转结构也是可能的，例如钩形枢转结构(未显示)。枢转结构40可以与由支撑外壳12承载的协同操作的枢转结构42(在本实施例中为从支撑外壳的凸耳44向外延伸的凸起)相配合以形成相对于支撑外壳固定的阻尼构件24的旋转轴线A。接合结构46与枢转结构40相对地设置(例如，在大约180度的中心角度上)。接合结构46与形成在支撑外壳12中的键狭槽50内或其附近的弹簧18的外钩形端部48接合。在张紧过程中，键狭槽50允许弹簧端部48从支撑外壳12向外延伸并且便于阻尼构件24和弹簧端部48的某些运动。
摩擦构件52从板28的上部基本上为平面的表面54向外延伸。摩擦构件52围绕板28的圆周在枢转结构40和接合结构46之间中心地设置。在一些实施例中，摩擦构件52可以设置在与接合结构成一个中心角度的位置上，该角度在大约180度和360度之间，例如在大约200度和300度之间。摩擦构件52可以由例如形成刹车垫的高摩擦材料构成，例如高密度聚乙烯和尼龙6/3。其它材料也可以用于形成摩擦构件52。摩擦构件52具有摩擦支承表面56，摩擦支承表面56设置成与枢转臂14的内表面58接触(参见图1)并且从板28的外圆周60偏移。在可选实施例中，摩擦构件52的至少一部分设置在板28的外圆周60上或其附近。摩擦支承表面56为弓形，具有在使用过程中使得与内表面58的接触面积最大化的轮廓。简要地参见图1，板28的外部64容纳在衬套26和臂14之间，从而在摩擦支承表面56和内表面58之间就存在接触。通过将板28放置在其中，就可以实现附加的稳定性(例如，抵抗在板28的平面外面施加的力)。在一些实施例中，外部64可以不容纳在臂14和衬套26之间。在一些情况下，支撑外壳12和/或臂14可以包括凹狭槽62，凹狭槽62在使用过程中接收板28的外部64以允许摩擦支承表面56和内表面58之间的接触。
阻尼构件24可以由任意适当的材料构成。用于形成板28的适当材料包括金属，例如钢。用于形成摩擦构件52的适当材料包括塑料例如高密度聚乙烯和尼龙(例如尼龙6/3)、有机材料、橡胶(例如EDPM橡胶)、纸等等。也可以使用填料，例如玻璃纤维或滚珠、金属纤维、酚醛填料等等。摩擦构件52可以使用粘合剂(例如酚醛粘合剂)或任意其它适当的方法连接到板28上。板28可以由任意适当的工艺形成，例如冲压、切削、蚀刻、弯曲等等。在某些情形下，摩擦构件52可以通过包覆成型或将塑性材料(例如塑料薄片)贴附到从板28延伸的金属凸起上形成。
图3是阻尼构件24在使用中的图解视图。可以看出，板28使用枢转结构40和42连接到支撑外壳12上，枢转结构40和42提供了相对于支撑外壳固定并且设置在弹簧腔16外部的轴线A。由于弹簧18施加的力F和在板28和臂14的心轴35之间提供的自由度，阻尼构件24可以围绕A枢转(沿箭头68的方向)。板28如上所述在与枢转结构40、42相对的侧面上连接到弹簧18上。在一些实施例中，弹簧18被预加载荷，从而摩擦构件52沿箭头66的方向抵靠枢转臂14的内表面58偏压(同样参见图2)，即使是枢转臂14处于未加载位置也是如此。弹簧18的该预加载荷可以提供用于摩擦支承表面56和内表面58在枢转臂的整个旋转范围中的连续接触。由于摩擦构件52和枢转臂之间的连续接触，阻尼构件24可以在枢转臂14的加载和无载荷过程中提供阻尼。当枢转臂14相对于支撑外壳12远离其未加载位置旋转时(例如，由于与汽车皮带接触)，弹簧18被进一步加载，从而增大了摩擦构件52和枢转臂的内表面58之间的阻尼。当枢转臂14被允许返回其未加载位置时，弹簧18卸载，从而降低摩擦构件52和枢转臂的内表面58之间的阻尼。
应当指出，阻尼构件24可以用作附加张紧器的阻尼源。例如，其它张紧器特征可以提供张紧器阻尼，例如在美国专利6,206,797中所述，该专利已经被结合作为参考。在一些实施例中，可能希望使用阻尼构件24改进现有的张紧器以提供附加的阻尼。因为阻尼构件24使用单向移动的张紧器臂14比使用以相对方向移动的张紧器臂能够提供更大的阻尼，因此阻尼构件可以提供一种具有不对称阻尼的张紧器。
应该理解，由摩擦构件52施加在内表面58上的法向力是由弹簧18提供的驱动力和臂14的旋转方向的函数，因此导致不对称的阻尼。摩擦构件52距离轴线A的距离可以影响阻尼构件24的作用。例如，参照图3，将摩擦构件52从其显示位置沿着板28并且远离轴线A朝接合结构46的移动可以增强阻尼构件24的自激励性能并且增大由张紧器10实现的阻尼不对称量。因此，在一些情况中，阻尼构件24的部件例如摩擦构件52、枢转结构40和接合结构46的位置可以基于期望的应用放置。
图4显示了张紧器10的滞后曲线。滞后曲线指示由于增加摩擦构件52/阻尼构件24配置的输入阻尼、来自不同于摩擦构件52/阻尼构件24配置的源的阻尼和由于增加摩擦构件52/阻尼构件24配置的输出阻尼。
现在参见图5，包括可选阻尼构件72的张紧器70包括第一阻尼部分74和在接头78处可枢转地连接至第一阻尼部分的第二阻尼部分76。接头78是铰链式连接；然而，可以使用其它连接，例如柔性接头，它可以减少零件数量并且消除与连接部分74、76相关的工艺。柔性接头可以为薄的横截面，它可以沿期望的方向减小刚度而同时沿其它方向保持刚度。第一阻尼部分74包括枢转结构80，在这种情况下，枢转结构80构成为与由支撑外壳84承载的枢转结构82协同操作来形成旋转轴线A的开口。轴线A相对于支撑外壳84固定。枢转结构80位于第一阻尼部分74的端部86附近，端部86与连接到第二阻尼部分76上的端部88相对。第二阻尼部分76包括用于将阻尼构件72连接到弹簧18上的连接结构90。第一和第二阻尼部分74、76均包括各自的摩擦构件92、94。摩擦构件92、94包括在使用过程中与枢转臂14的内表面58接触的摩擦支承表面96、98。在一些实施例中，由点划线示出，摩擦支承表面96、98可以由例如通过粘合剂连接到摩擦构件92、94上的材料带95(例如塑料)形成。
现在参见图6和图7，在操作过程中，第一阻尼部分74可以相对于支撑外壳84围绕由协同操作的枢转结构80和82形成的轴线A枢转。当力F通过与弹簧18连接而施加到第二阻尼部分76上时(图5)，摩擦支承表面98沿箭头100的方向被向外推动抵靠内表面58(以点划线表示)上，且第二阻尼部分在接头78处相对于第一阻尼部分74枢转。力还被传递至第一阻尼构件74，它沿箭头102的方向推动第一摩擦支承表面96抵靠内表面58。当由弹簧18施加的更大的偏压力(例如，由于被汽车皮带施加到枢转臂14上的力)将第一和第二构件74、76推动抵靠内表面58时，摩擦支承表面96、98对内表面58施加更大的力，因此增大了阻尼力。
具有这种双阻尼部分74和76的阻尼构件72在使用过程中可以向内表面58施加更加对称的阻尼力。这可以减小张紧器70在张紧操作中不对准的潜在可能性。阻尼构件72也可以在给定载荷下增加与内表面58的接触面积，例如，与一些单摩擦构件实施例相比。这可以在较轻的弹簧载荷下提供增大的张紧器臂的阻尼。
参见图8，另一个张紧器实施例110包括阻尼构件112，其通过使用圆线弹簧118将阻尼构件112偏压抵靠臂心轴116的外表面114。圆线弹簧118还被用于相对于支撑外壳130朝未加载位置偏压枢转臂14。可以在2005年1月20日提交的题为“Belt Tensioner”的序列号为11/040,283的待审的美国专利申请中发现包括圆线弹簧的张紧器的实例，该专利申请的细节结合在此作为参考，如同完全在此阐述一样。阻尼构件112为多部件构造，包括第一承载构件120(例如由金属构成，例如为钢)和第二保护构件122(例如由塑料构成)。
第一构件120包括板124、枢转结构126和狭槽132，其中在这种情况下枢转结构126是开口，该开口与由支撑外壳130承载的枢转结构128(例如凸起)协同操作以形成轴线A，轴线A相对于支撑外壳固定，并且狭槽132用于接收由支撑外壳的底座136延伸的弹簧接触构件134，弹簧接触构件134与弹簧118接触，使弹簧能够仅仅使用单个接触位置就可以向阻尼构件112施加力(图10)。板124由相对柔性的接头区域142(例如，与枢转结构126相隔大约180度布置)分成两个部分138和140，且接头区域142连接所述部分138和140并且允许它们以夹紧的方式向内朝彼此移动。部分138和140均分别包括位于延伸穿过板124的内开口148上的环形凸起144和146。接合结构168位于第一构件120的端部上以用于接合圆线弹簧118的下端170。
第二构件122与第一构件120配合并且包括枢转结构150(例如与第一构件的开口126对准的开口)和与狭槽132对准用于接收弹簧接触构件134的狭槽152。与第一构件120相似，第二构件122由相对柔性的接头区域158(例如，与枢转结构150间隔大约180度布置)分成两个部分154和156。部分154和156均分别包括环形凸起160和162，环形凸起160和162与第一构件120的凸起144和146配合以形成摩擦支承表面164和166用于与臂心轴116接触。
参见图9，第一和第二构件120、122接合以形成阻尼构件112。在一些实施例中，第二构件122包覆成型在承载构件120上。或者，第二构件122可以单独构成然后例如通过使用粘合剂被连接到第一构件上。在一些情况中，阻尼构件112可以不包括第二构件122，并且塑性材料或其它适当材料可以连接到凸起144和146上以用于与臂心轴116接触。在这些情形下，衬套可以位于阻尼构件112和支撑外壳130的底座136之间。
现在参见图10，在装配时，阻尼构件112与支撑外壳130的枢转结构128可枢转地接合并且弹簧118在单个接触位置170处连接到接合结构168内的阻尼构件112上。在一些实施例中，弹簧118被预加载荷，从而在枢转臂14(参见图9)处于其未加载位置中时，由于阻尼构件112在柔性接头区域142和158处的弯曲，摩擦支承表面164和166夹靠在臂心轴116(围绕支撑外壳的定位构件32布置)上。由图10可以看到，摩擦支承表面164和166均可以具有对应于臂心轴116的曲率的形状以使其中的接触面积最大化。当枢转臂14被加载并且从未加载位置移动时，更大的力F1施加到阻尼构件112上，这又会以更大的夹紧力F2和F3将摩擦支承表面164和166推动抵靠在臂心轴116上，这被用于抑制枢转臂14和支撑外壳130之间的运动。所提供的阻尼与臂14旋转时弹簧转矩的增大成正比。
阻尼构件112可以由任意适当的材料构成。用于形成第一构件120的适当材料包括金属，例如钢。用于形成第二构件122的适当材料包括塑料例如高密度聚乙烯和尼龙(例如尼龙6/3)、有机材料、橡胶(例如EDPM橡胶)、纸等等。也可以使用填料，例如玻璃纤维或滚珠、金属纤维、酚醛填料等等。第一构件120可以由任意适当的工艺形成，例如冲压、切削、蚀刻、弯曲等等。第二构件122可以通过模制例如注射成型、真空模塑等等形成。
通过向臂心轴的相对侧施加相反的阻尼力，阻尼构件112可以在使用过程中向臂心轴116提供阻尼力的更对称的应用。这可以减小张紧器110在张紧操作中不对准的潜在可能性。阻尼构件112，例如与一些单个摩擦构件实施例相比也可以在给定载荷下增大与臂心轴116的接触面积。这可以在较轻的弹簧载荷下提供增大的张紧器臂的阻尼。弹簧118向阻尼构件112施加力，该力用于围绕固定枢转轴A旋转阻尼构件。
参见图11，张紧器(例如张紧器10、70、110)显示为通过与传动皮带184接合的滑轮182安装到汽车发动机180上。支撑外壳12、84、130固定地安装到发动机上，并且如上所述，枢转臂14可相对于支撑外壳旋转。因为阻尼构件(未显示在图11中)的枢转轴A相对于支撑外壳12、84、130固定，轴A也相对于发动机180固定。因此，在枢转臂14的运动过程中，枢转轴A不会相对于发动机180移动。
如上所述，上述张紧器10、70、110可以提供枢转臂14相对于支撑外壳12、84、130的运动的不对称阻尼。在一些实施例中，枢转臂14沿加载方向(即远离皮带184)移动时的阻尼大于枢转臂14沿卸载方向(即朝向皮带184)时的阻尼。这可以提供希望的皮带控制特性，该特性可以延长皮带184的寿命。
已经描述了多个详细实施例。然而，应当理解，可以做出各种变体。例如，可以使用与上文所述的不相同的弹簧和阻尼构件组合，例如使用构成为与扁线弹簧一起使用的阻尼构件112。因此，其它实施例也在下面的权利要求书的范围之内。
Claims (16)
1.一种用于不对称张紧物件的张紧器，该张紧器包括：
支撑外壳，该支撑外壳包括在内部具有枢转轴的腔，该枢转轴限定第一旋转轴线，并且该支撑外壳包括限定第二旋转轴线的第一枢转结构；
可围绕枢转轴旋转的臂；
位于支撑外壳的腔中的弹簧，该弹簧包括第一端部和第二端部，第一端部接合到所述臂上，以围绕由枢转轴限定的第一旋转轴线偏压所述臂；
阻尼构件，其包括板，该板具有延伸贯通的内部开口以接收支撑外壳的枢转轴，并且具有与弹簧的第二端部接合的接合结构，且具有与支撑外壳的第一枢转结构枢转接合的第二枢转结构；
其中，弹簧偏压所述阻尼构件，以围绕第二旋转轴线枢转，以便提供不对称的阻尼。
2.如权利要求1所述的张紧器，其特征在于，第一枢转结构位于支撑外壳的所述腔的外部。
3.如权利要求1所述的张紧器，其特征在于，接合结构被定位成大致与第二枢转结构相对。
4.如权利要求1所述的张紧器，其特征在于，所述板进一步包括在其外周的开口，该开口延伸进入内部开口，由此提供所述板具有大致C形状。
5.如权利要求4所述的张紧器，其特征在于，所述板进一步包括大致与第二枢转结构相对设置的柔性接头，其中，该柔性接头使得C形状的所述板能够以类似夹紧的方式沿朝向枢转轴的方向向内移动。
6.如权利要求5所述的张紧器，其特征在于，所述板包括至少一个环形凸起，所述环形凸起位于所述板的内部开口处并且延伸贯通。
7.如权利要求6所述的张紧器，其特征在于，第一枢转结构位于所述支撑外壳的所述腔的内部。
8.如权利要求5所述的张紧器，其特征在于，所述接合结构被设置成大致与所述柔性接头相对。
9.如权利要求1所述的张紧器，其特征在于，所述弹簧被预加载荷，使得所述阻尼构件被偏压抵靠所述臂，用于与之连续接触。
10.如权利要求9所述的张紧器，其特征在于，所述阻尼构件进一步包括从其延伸的摩擦构件，该摩擦构件与所述臂连续接触。
11.如权利要求10所述的张紧器，其特征在于，当所述弹簧被进一步加载时，使得所述摩擦构件被偏压入所述臂，用于增加摩擦阻尼。
12.如权利要求10所述的张紧器，其特征在于，所述摩擦构件大致围绕所述阻尼构件的周边设置。
13.如权利要求10所述的张紧器，其特征在于，所述摩擦构件从所述板的上部大致平面的表面向外延伸。
14.如权利要求10所述的张紧器，其特征在于，所述阻尼构件臂偏压抵靠臂的内表面。
15.如权利要求10所述的张紧器，其特征在于，所述臂进一步包括臂心轴，并且所述阻尼构件被偏压抵靠所述臂心轴的外表面。
16.如权利要求4所述的张紧器，其特征在于，进一步包括从所述支撑外壳的所述腔向外延伸的弹簧接触构件；所述阻尼构件进一步包括延伸贯通的狭槽，该狭槽设定尺寸为接收所述弹簧接触构件；并且其中所述弹簧接触构件为弹簧提供单个接触位置，以施加力到所述阻尼构件。
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Owner name: DAIKE INTELLECTUAL PROPERTY HOLDING CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: DAYCO PRODUCTS LLC Effective date: 20140923 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140923 Address after: American Missouri Patentee after: Dayco Products, LLC Address before: American Ohio Patentee before: Dayco Products LLC |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: michigan Patentee after: Dayco Products, LLC Address before: American Missouri Patentee before: Dayco Products, LLC |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121128 Termination date: 20160725 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |