CN102203459B - 用于皮带张紧器的离合的阻尼器 - Google Patents

用于皮带张紧器的离合的阻尼器 Download PDF

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Abstract

公开了一种部分通过使用斜坡-斜坡组件实现不对称阻尼的张紧器。所述张紧器(10，100)包括：限定枢转轴线(11，11)的张紧器轴(12，108)；臂(1，102)，其安装在张紧器轴(12，108)上从而允许该臂(1，102)围绕枢转轴线(11，111)枢转；具有第一斜坡特征(9，113)的第一张紧器部件(5，112)；具有第二斜坡特征(6，119)的第二张紧器部件(4，118)；以及具有上斜坡表面(7，132)和下斜坡表面(8，134)的斜坡衬套(3，116)。第一张紧器部件(5，112)啮合到所述臂(1，102)以用于随其旋转并且第二张紧器部件(4，118)耦联到张紧器轴(12，108)。斜坡衬套(3，116)布置在第一张紧器部件(5，112)和第二张紧器部件(4，118)之间使得上斜坡表面(7，132)安放在第一斜坡特征(9，113)内并且下斜坡表面(8，134)安放在第二斜坡特征(6，119)内。

Description

用于皮带张紧器的离合的阻尼器
技术领域
本发明总体涉及张紧器，更具体地涉及利用与张紧器臂可操作地啮合的斜坡-斜坡离合器组件不对称阻尼的张紧器。
背景技术
通常皮带张紧器具有阻尼由皮带张力波动导致的张紧器臂的运动的机构。该阻尼的所需大小取决于许多驱动因素，包括几何形状、附件负荷、附件惯性、发动机占空系数及其它。例如，具有更高扭转输入或某些瞬间动态状况的驱动系统可能需要更高阻尼以充分控制张紧器运动。尽管更高阻尼在控制臂运动方面很有效，但是它也会对其他关键张紧器功能有害(例如，对皮带松弛状态响应慢或没有响应)。另外，由于制造变化、操作温度和部件介入或磨损而发生的阻尼的变动或变化也可以导致张紧器无响应。
正时皮带系统受益于使用不对称阻尼解决该问题。当遇到附加皮带张力时不对称阻尼张紧器提供阻尼，但是不响应皮带松弛状况。尽管可能不是所有其他前端附件驱动张紧器都需要不对称功能性，但是增加使用寿命、解决其他瞬间动态系统问题(包括1-2换档期间的皮带打滑)或简单地使张紧器对阻尼变化不敏感的潜力使它成为理想的设计选择。
该问题的一种当前解决方案使用附连到枢转臂的粘性线性阻尼机构，例如减震器。例如通过止回阀和减震器中的不同截流面积实现不对称阻尼。然而该解决方案往往昂贵并且需要比常规张紧器更多的包装空间。其他解决方案使用在卷起期间增加阻尼器摩擦的楔块或弹簧加载自供能制动蹄片元件。然而这些设计往往复杂，需要组装许多小部件。
例如在美国专利No.4,583,962和6,422,962中提出了单向离合器机构，其用于正时皮带张紧器，目的是防止或限制向后移动以防止跳齿。然而这些“棘轮”张紧器缺少在不需要时充分释放皮带张力的能力。例如包括美国专利No.4,832,665和6,375,588的其他正时皮带张紧器方案使用耦联到粘性阻尼器的单向装置。尽管这些装置提供良好的功能性，但是在整个使用寿命期间粘性流体的保持会是困难的。在美国专利申请公告2003/0008739中公开的又一种设计使用由卷绕弹簧离合器的夹紧动作生成的摩擦来提供阻尼。
前述张紧器设计不是理想的。因此，需要一种新式的张紧器设计。
发明内容
本发明的一个方面是一种包括斜坡-斜坡组件的皮带张紧器。在一个实施例中，所述张紧器包括：限定枢转轴线的张紧器轴；臂，其安装在张紧器轴上，从而允许该臂围绕枢转轴线枢转；具有第一斜坡特征的第一张紧器部件；具有第二斜坡特征的第二张紧器部件；以及具有上斜坡表面和下斜坡表面的斜坡衬套。第一张紧器部件啮合到所述臂以用于随其旋转并且第二张紧器部件耦联到张紧器轴。所述斜坡衬套布置在第一张紧器部件和第二张紧器部件之间，使得上斜坡表面安放在第一斜坡特征内并且下斜坡表面安放在第二斜坡特征内。
在另一个实施例中，所述张紧器包括：限定枢转轴线的张紧器轴；臂，其围绕枢转轴线沿第一方向和第二方向可枢转；弹簧罩壳，其围绕枢转轴线可枢转并且啮合到所述臂以用于随其旋转；以及耦联到所述弹簧罩壳的端帽。所述弹簧罩壳包括第一斜坡特征并且所述端帽包括第二斜坡特征。所述张紧器包括布置在所述弹簧罩壳和所述端帽之间的斜坡衬套。所述斜坡衬套具有弹簧罩壳侧和端帽侧，所述弹簧罩壳侧具有安放在第一斜坡特征内的第一斜坡表面，所述端帽侧具有安放在第二斜坡特征内的第二斜坡表面。所述张紧器也包括布置在所述弹簧罩壳内的扭转弹簧。所述扭转弹簧耦联到所述臂，使得当所述臂围绕枢转轴线沿第一方向枢转时所述弹簧卷起，并且当所述臂围绕枢转轴线沿第二方向枢转时解卷以提供不对称阻尼。
在另一个实施例中，所述张紧器包括：限定枢转轴线的张紧器轴；臂，其安装在张紧器轴上从而允许该臂围绕枢转轴线枢转；和离合器组件，其至少部分安装到张紧器轴并且耦联到所述臂。所述离合器组件包括具有第一斜坡特征的第一张紧器部件，具有第二斜坡特征的第二张紧器部件，具有第一端和第二端的扁丝弹簧，和耦联到第一张紧器部件的阻尼器衬套。第一张紧器部件与臂啮合以随其旋转，第二张紧器部件与张紧器轴耦联。所述扁丝弹簧的第一端耦联到第一张紧器部件并且所述阻尼器衬套被定位用于与所述臂摩擦接触，使得当所述臂经历卷起时所述弹簧罩壳随着所述臂旋转，并且沿着第二张紧器部件的第二斜坡特征向上移动，这推动所述阻尼器衬套抵靠所述臂以用于摩擦阻尼。
附图说明
从优选实施例的以下描述以及权利要求和附图可以看出本发明的特征及其技术优点，在附图中：
图1是包括斜坡-斜坡组件的张紧器的一个实施例的分解透视图。
图2是图1的组装张紧器的侧视、横截面图。
图3是沿着图2中的线3-3的截面的平面图。
图4是图1中的斜坡衬套的后部切除的透视图。
图5A-5C是示意图，显示了根据一个实施例的第一张紧器部件、斜坡衬套和第二张紧器部件之间的界面。
图6是具有斜坡-斜坡组件的张紧器的第二实施例的侧视、横截面图。
图7A和7B是图6的张紧器的斜坡-斜坡组件的分解透视图。
具体实施方式
本文中公开的张紧器提供一种不对称摩擦阻尼器，其将在卷起(即，未张紧)期间起作用以减小卷起的有害影响。当增加皮带张力时，卷起结果导致皮带沿远离皮带的方向提升张紧器臂。为了减小卷起的负面影响，希望在张紧器臂上具有摩擦阻尼器，所述摩擦阻尼器将阻止张紧器臂从皮带提升而不会不利地影响张紧器臂朝着皮带的移动。仅仅用于阻止张紧器臂的提升的该类型的摩擦阻尼通常被称为不对称阻尼。
本文中公开的张紧器部分通过使用制动元件实现不对称阻尼，所述制动元件在本文中可以被称为斜坡-斜坡组件。斜坡-斜坡组件可以包括至少两个张紧器部件，所述张紧器部件具有彼此对接的斜坡特征。斜坡-斜坡组件也可以包括斜坡衬套。
具有斜坡特征的张紧器部件中的至少一个可移动，使得当臂开始远离皮带移动时单向或不对称阻尼被提供以阻止张紧器臂的移动。张紧器臂被提升得越远，可移动部件允许装置施加逐渐越大的摩擦阻尼以抵制张紧器臂从皮带提升。相对于张紧器臂的位移逐渐增加摩擦阻尼的能力允许装置响应张紧器臂远离皮带的更大位移来提供更大的摩擦阻尼。这产生反馈环以防止卷起的有害影响；张紧器臂被驱动远离张紧皮带越远，越大的摩擦阻尼被施加以停止卷起。不对称阻尼可以被定制成使得它将不限制沿卷起方向的所有运动，由此提供对于一些应用有利的附加顺应性。由于阻尼通过设计在性质上是不对称的，因此当张紧器返回正常操作——由此张紧器臂返回到与皮带的张紧接触时——施加于装置沿张紧方向的运动的摩擦阻尼的大小小于在卷起期间施加的摩擦阻尼的大小。
现在参考图1和2中所示的实施例，张紧器10包括：臂1，限定枢转轴线11的张紧器轴12，具有第一组斜坡特征9的第一张紧器部件5，具有第二组斜坡特征6的第二张紧器部件4，和斜坡衬套3。张紧器轴12与枢转轴线11基本同轴，并且臂1安装在张紧器轴12上，从而允许臂1围绕枢转轴线11枢转。
第一张紧器部件5可以耦联到臂1以随其枢转。另外，第一张紧器部件5可以容纳扭转弹簧2，并且因此可以是弹簧罩壳。备选地，本领域的技术人员将理解第一张紧器部件可以是张紧器的任何其他部件，其具有第一组斜坡特征并且耦联到臂1使得当臂1围绕枢转轴线11枢转时该部件枢转。参考图1的实施例，第二张紧器部件4可以耦联到张紧器轴12，并且可以是至少部分闭合张紧器的端帽。备选地，本领域的技术人员将理解第二张紧器部件4并不限于端帽，而是可以是具有第二组斜坡特征的张紧器的任何其他部件。如果有的话，斜坡衬套3可以布置在第一张紧器部件5和第二张紧器部件4之间。斜坡衬套3包括上斜坡表面7和下斜坡表面8。上斜坡表面7安放在第一张紧器部件5上的第一组斜坡特征9内。下斜坡表面8安放在第二张紧器部件4上的第二组斜坡特征6内。斜坡衬套3的使用是有利的，原因在于它提供斜坡特征6和9之间的更低摩擦系数，并且可以防止斜坡特征6和9在彼此中磨出凹槽。衬套也提供两个表面之间的更稳定的摩擦系数，由此在张紧器的整个寿命期间保持更一致的不对称率。
臂1可以安装在张紧器轴12上从而围绕轴线11枢转。与枢转轴线11相对的臂1的远端可以被配置为接收与皮带接触的带轮22。带轮可以通过螺栓23或本领域技术人员已知的其他紧固件安装在张紧器臂1的远端上，并且可以包括盖24。扭转弹簧2对臂1施加力以沿方向A偏压带轮22从而张紧皮带。张紧器沿相反方向B的卷起通过由不对称摩擦阻尼机构增加的扭转弹簧2的偏压被抵抗。不对称摩擦阻尼基本不阻碍臂沿方向A的移动，同时通过当张紧器臂进一步移位时施加逐渐更大的摩擦阻尼来基本限制臂沿方向B的移动。
端帽4可以提供用于将张紧器固定到发动机或设备的机构。相对于待张紧的皮带固定张紧器的多种方法在本领域中是公知的，包括但不限于焊接、螺栓、螺钉和锁定结构的使用。备选地，张紧器可以使用沿着枢转轴线穿过张紧器的轴在与端帽相反的张紧器臂的一侧安装到发动机或设备。与将该装置安装到发动机或设备的方法无关，为了产生不对称力以抵抗卷起所采取的办法基本不变。
参考图1和2中所示的实施例，张紧器轴12提供允许张紧器10中的部件的旋转和平移运动的支承表面。平移运动基本平行于并且沿着枢转轴线11。端帽4的斜坡特征6形成于它的面对张紧器臂的内表面上，并且围绕张紧器轴12基本沿圆周排列。
端帽4(包括斜坡特征6)、张紧器轴12和其他元件可以使用多种技术被制造为整体单元，所述多种技术包括锻造、铸造、压铸、烧结或机械加工，或者制造成不同的部件然后使用多种方法接合在一起，所述多种方法例如烧结、焊接、粘结、螺栓连接和甚至干涉配合。在一个备选实施例中，例如斜坡特征6可以形成为独立的板，该独立的板可以与端帽4整合。通过将单个元件制造为独立的元件，可以更容易为独立于整体整合单元的部件提供特定表面或热处理或涂层。
仍然参考图1中的实施例，张紧器10包括斜坡衬套3，所述斜坡衬套具有上斜坡表面7和与第一侧相对的下斜坡表面8。斜坡衬套3在张紧器10内围绕枢转轴线11可旋转并且沿着枢转轴线11可平移。斜坡衬套3经由安放在端帽4的斜坡特征6内的斜坡衬套3的下斜坡表面8与端帽4对接。下斜坡表面8具有与上斜坡表面7相反的特征轮廓，所述上斜坡表面与位于张紧器部件5上的斜坡特征9对接。
张紧器部件5容纳扭转弹簧2或张紧器的其他部件。扭转弹簧2可以是卷簧、圆丝弹簧、扁丝弹簧或本领域技术人员已知的其他弹簧类型。如图1和3中所示，扭转弹簧2的外柄脚14在第一弹簧啮合点17a处啮合张紧器部件5。第一弹簧啮合点17a可以定尺寸以合适地接收弹簧柄脚14和可变形的插塞26。弹簧2的内柄脚13在沿着臂心轴16的第二弹簧啮合点17b处啮合张紧器臂1。
在正常操作期间，弹簧2提供扭转力以将张紧器臂1偏压到正被张紧的皮带中以张紧皮带。弹簧2也提供相反扭转力以推动斜坡衬套3沿与张紧器臂1相反的方向旋转。由弹簧2施加于第一张紧器部件5的力导致第一张紧器部件5沿着斜坡衬套3或端帽4的斜坡特征向上移动直到到达平衡状态。
如果扭转弹簧2是扁丝弹簧，则弹簧带21可以定位在如图1-3中所示的扁丝弹簧的线圈之间。弹簧带21可以在与扁丝弹簧2的并置位置中被卷绕，使得弹簧带21在扁丝弹簧的线圈之间，并且也可以在扁丝弹簧2和容纳弹簧的张紧器部件的内壁之间。弹簧带21的使用减小弹簧的摩擦磨损或其他摩擦的负面效应使得弹簧塌缩减小。
如图1和2中所示的张紧器10也可以包括阻尼器衬套18，和枢轴衬套15。枢轴衬套15为基本圆柱形结构，其被插入与枢转轴线11基本对准的张紧器臂1的臂心轴16中。枢轴衬套15提供用于张紧器10的元件沿着和围绕枢转轴线11旋转和平移的支承表面。阻尼器衬套18可以充当用于张紧器部件5的盖，以减音和/或减震，并且当张紧器部件容纳弹簧2时使弹簧2包含在张紧器部件5内。张紧器10也可以包括连接到张紧器臂1的臂板衬套19和臂板20。当如图2中所示组装时端螺母、螺栓或紧固件可以沿着枢转轴线将张紧器10保持在一起。端螺母螺栓或紧固件也可以将张紧器10如上所述固定或附着到发动机或设备。
如图1中所示，张紧器10可以包括用于组装端帽4和第一张紧器部件5的突舌和槽口。如该实施例中所示，端帽4包括在它的周边的槽口27，并且第一张紧器部件5包括突舌28，所述突舌朝着端帽4延伸并且可接收在槽口27中。槽口27大于突舌28，使得槽口27不充当限位件以在卷起期间抑制臂的旋转运动。换句话说，槽口27足够大以使提供的张紧器臂1的旋转运动量被预选为达到张紧器将提供的摩擦阻尼的最大量。然而备选地，如果皮带断裂，槽口27可以充当沿与卷起相反的方向的限位件。如果皮带断裂，一旦第一张紧器部件5沿斜坡向后下移，槽口27可以阻挡它，并且将防止第一张紧器部件5沿与卷起相反的方向向上沿相邻斜坡上移。
现在参考图4，斜坡衬套3的上斜坡表面7具有以基本圆形排列围绕枢转轴线11布置的斜坡特征。端帽4的斜坡特征6、张紧器部件5和斜坡衬套3的下斜坡表面8也可以类似地布置。上斜坡表面7和张紧器部件5的斜坡特征9被设计为在张紧器10的正常操作期间接触。类似地，下斜坡表面8和端帽4的斜坡特征6被设计为在张紧器10的正常操作期间接触。图4中所示的斜坡特征显示了基本对称的图案，由此每个离散重复的斜坡元件具有基本相同的上下图案。斜坡特征可以沿径向方向从枢转轴线变化，以便保持与匹配表面的恒定对接，并且在操作期间调节阻尼器的特定性质。尽管斜坡衬套3的上斜坡表面7显示了对称的重复图案，但是斜坡特征可以具有独特图案或备选的不对称图案，以获得特定操作特性。斜坡衬套3的上斜坡表面7和下斜坡表面8，端帽4和张紧器部件5上的斜坡特征的任意截面的一般结构可以被分成四个重复的元件。这些元件是下停歇部30，上行斜坡32，上停歇部31和下行斜坡33，如图4中所示。
定位在第一张紧器部件5和端帽4之间的斜坡衬套3的示意性详图在图5A中被显示为接触区域34。下停歇部30、上行斜坡32、上停歇部31和下行斜坡33在图5B中被显示用于端帽4和在图5C中被显示用于斜坡衬套。尽管图5A中所示的接触区域34详示了一组直线特征，但是必须认识到两个要点。第一，沿远离装置的旋转轴线的径向方向，实际斜坡轮廓可以沿着该参考线明显变化以便最小化相对滑动、减小摩擦、提供平衡负荷和实现其他目标。该方法的一个实施例的例子可以在图4中所示的等轴轮廓中看到，其中显示了相同的下停歇部30、上行斜坡32、上停歇部31和下行斜坡33表面特征。第二，尽管图5A-5C中所示的轮廓是直线，但是装置可以使用用于斜坡的任意数目的备选轮廓，包括多小面或曲线形式。例如，类似于图4中所示的实施例，上和下停歇部31和30分别可以仅仅倒角或半径连接向上和向下斜坡。
备选地，停歇部30、31和斜坡32、33可以以这样的方式被构造使得提供在正常操作和在卷起状态期间所需的不对称阻尼之间切换的停留或延迟。斜坡特征(上和下以及停歇部)的形状可以从包括多种直线和曲线形状的多种轮廓选择。斜坡特征可以在斜坡特征的长度上以任意间隔重复或者是唯一的，根本没有重复图案。尽管这里显示的实施例具有对称重复的轮廓，其中特定斜坡特征的每个边缘在每一侧具有等同特征，但是也有可能使用不对称轮廓。不对称轮廓可以在边上类似于锯齿构造，其中不接触的斜坡特征的区域以陡降为特征而不是逐渐下行斜坡。被限定为整体单元的斜坡特征的数量可以从广泛范围的可能的备选布置中选择。优选地，斜坡特征单元的数量等于或大于四。更优选地，斜坡特征的数量等于或大于六。最优选地，斜坡特征的数量等于或大于八。
参考图5A-5C，显示了在具有斜坡特征6的端帽4和具有斜坡特征9的第一张紧器部件5之间的接触区域34。如图所示，接触区域34可以包括定位在第一张紧器部件5和端帽4之间、具有上斜坡表面7和下斜坡表面8的斜坡衬套3。图5A显示了安放在下斜坡位置36中的第一张紧器部件5。在卷起状态期间(即，张紧器臂正远离皮带移动)，张紧器臂的旋转提供扭力，所述扭力可以使张紧器部件4、5相对于彼此运动，使得一个部件沿着另一个部件的上行斜坡32向上移动。部件沿着斜坡的向上移动产生法向力，所述法向力移动抵靠臂1的张紧器10的部件以对臂1施加摩擦阻尼使得臂1可以阻止远离皮带移动。图5B显示了第一张紧器部件5和斜坡衬套3响应扭力(FT)可旋转地运动，其中FT等于通过张紧器臂1旋转到上斜坡位置38而从阻尼器衬套18施加的摩擦扭矩。备选地，如图5C中所示，第一张紧器部件5可以响应通过张紧器臂旋转到上斜坡位置39而施加的扭力(FT)可旋转地运动，而斜坡衬套3保持安放在端帽4的斜坡特征6上。然后，一旦扭力(FT)消散足以允许弹簧扭矩沿上行斜坡32向下移动第一部件，第一张紧器部件5可以从上斜坡位置38或39向后移动到下斜坡位置。
当第一张紧器部件5在上斜坡位置38或39中时，有第一张紧器部件5相对于枢转轴线的平移运动，这将通过将第一张紧器部件5自身或耦联到第一张紧器部件5的阻尼器衬套18压靠在张紧器臂1上，而增加施加于张紧器臂1、用于摩擦阻尼的法向力。当卷起状态消失时，臂1上的扭矩被减小并且臂1不再远离皮带移动。扭转弹簧2现在可以对臂施加力，以将臂移动到皮带中并且抵靠皮带朝着它的正常操作状态向后移动。当臂朝着它的正常操作状态向后移动时，扭转弹簧2上的扭矩减小，这使第一张紧器部件5上的扭矩减小，使得第一张紧器部件5将沿着上行斜坡32向后下移到下斜坡位置36，如图5A中所示，从而将扭转弹簧2恢复到它卷起前的状态。当第一张紧器部件5沿着上行斜坡向下移动时，法向力减小，并且最终臂1上的摩擦力减小，并且实现预期的不对称阻尼。
在正常操作期间由张紧器臂1提供的作用于皮带的张力的大小主要由扭转弹簧2控制，其由扭转弹簧的预负荷量、弹簧系数和本领域的普通技术人员已知的其他受到良好控制的特性决定。扭转弹簧2的弹簧系数被控制以便产生在正常操作期间和在卷起状态期间第一张紧器部件5所受到的旋转力。如图1中所示，扁丝弹簧2在张紧器10中的使用是有利的，原因是扁丝弹簧具有比圆丝弹簧更低的每旋转度数的扭矩和更小的变化程度。扁丝弹簧也具有比圆丝弹簧更小的共振问题，并且在弹簧的线圈之间的弹簧带的使用可以进一步减小噪声。另外，见图2，扁丝弹簧对于离合器组件25减小了张紧器10的轴向高度(H)，这在将张紧器安装在各种马达配置中会是有利的，其中离合器组件至少为端帽4、第一张紧器部件5、扭转弹簧2和阻尼器衬套18，并且可选地包括斜坡衬套3和枢轴衬套15。尽管扁丝弹簧提供减小的轴向高度(H)，但是离合器组件的宽度(W)可被增加，这实际上提供的优点在于对臂施加摩擦阻尼的阻尼器衬套将具有更大的表面积，从而允许作用于臂的压力减小，从而产生的摩擦力导致臂和阻尼器衬套上的磨损更小，并且臂和阻尼器衬套“锁住”的机会减小。
可以使用本领域普通技术人员已知的技术通过控制张紧器的若干特征来调节张紧器10的操作和不对称阻尼的比率或分布曲线。斜坡衬套3的上和下斜坡表面7、8，张紧器部件5的斜坡特征9，和/或端帽4的斜坡特征6可以被调节，以改变由于特定法向力的施加生成的摩擦力的大小。可以通过改变在具有斜坡特征的部件中的至少一个上的斜坡特征的特性来调节这些部件，斜坡特征的特性为例如它们的轮廓、尺寸、数量、结构和相对摩擦。斜坡特征可以具有各种不同轮廓和形状以便修改装置的操作和将第一张紧器部件5的旋转运动转变为阻尼器衬套18进入张紧器臂1中的轴向运动。另外，斜坡衬套3与第一张紧器部件5和端帽4之间的界面的摩擦性质可以被调节。有许多不同的方法用于调节表面的摩擦性质，包括特定表面处理和精整、结构和甚至材料选择。
斜坡特征可以被涂覆或以另外方式被处理以便最小化与斜坡特征的界面摩擦。实现该目标的特定方法可以包括用多种不同材料涂覆表面，所述材料包括金属、陶瓷和或塑料材料，包括但不限于黄铜、铝、浸油青铜、氮化硅、(聚四氟乙烯-PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWP)或高密度聚乙烯。这些材料可以形成作为一个单元的整个斜坡特征或应用于衬底或结构材料以便获得特定负荷承载和摩擦特性。
图6和7A-7B显示了总体标示为100的带有不对称阻尼的张紧器的另一个实施例，其可以适于支撑图1中所示的惰轮22。张紧器100包括：张紧器臂102，其限定杯104和臂心轴106，并且围绕枢转轴线111可枢转；弹簧罩壳140，其具有用于将弹簧罩壳140连接到臂102的弹簧罩壳心轴141；和主弹簧142，其在臂102和弹簧罩壳140之间使得弹簧罩壳容纳主弹簧。主弹簧可以是将弹簧扭矩提供给臂102以张紧皮带的扭转弹簧，例如卷簧、圆丝弹簧、扁丝弹簧或本领域技术人员已知的任何其他类型的弹簧。主弹簧142可以具有第一和第二弹簧柄脚。第一弹簧柄脚可以将主弹簧142连接到臂心轴106，并且第二柄脚可以将主弹簧142连接到弹簧罩壳140。这些连接可以类似于图7A和7B中所示的用于阻尼器弹簧114的连接或本领域技术人员已知的任何其他连接。张紧器100也可以包括适配在臂心轴106和弹簧罩壳心轴141之间的枢轴衬套144和弹簧衬套146，所述弹簧衬套被定位在弹簧罩壳140的外缘与臂102的会合处，以减小它们之间的摩擦，并且便于臂相对于弹簧罩壳的旋转。
张紧器100也包括可以接收在杯104中的斜坡-斜坡组件101。臂102的杯104可以凹入臂中足以接收斜坡-斜坡组件101的至少一部分，并且被成形为和尺寸确定为使得斜坡-斜坡组件101在杯104内和围绕张紧器轴108可自由旋转。斜坡-斜坡组件101可以包括阻尼器衬套110、斜坡毂盘112、阻尼器弹簧114、斜坡衬套116，和端帽118。
阻尼器衬套110可以是基本向外展开的圆锥形状，带有至少部分平坦底部，所述平坦底部包括图7A中所示的一个或多个突舌128以用于将阻尼器衬套110匹配到斜坡毂盘112。斜坡毂盘112可以类似地具有基本向外展开的圆锥形侧面或基本圆柱形侧面，允许斜坡毂盘112适配在阻尼器衬套110的圆锥形状内。斜坡毂盘112可以包括毂盘斜坡特征113、第一柄脚接受器124，和被间隔以接收阻尼器衬套110的一个或多个突舌128的一个或多个槽口130。毂盘斜坡特征113可以类似于上面详细所述的那些。本领域的技术人员将理解除了突舌和槽口配置以外的将阻尼器衬套110匹配到斜坡毂盘112的许多方式是已知的。阻尼器衬套110的外部可以与张紧器臂102的杯104的内部形成摩擦界面。阻尼器衬套110和杯104可以采用许多不同形式，包括如图所示的杯和圆锥形状，或备选地，更象圆柱的形状、球窝形状等。阻尼器衬套110和杯104之间的摩擦界面通过斜坡毂盘与阻尼器衬套110的连接将斜坡毂盘112的运动可旋转地联系到张紧器臂102的旋转，使得臂的旋转使斜坡毂盘112沿相同方向围绕枢转轴线111旋转。
斜坡毂盘112可以适于在其中接收阻尼器弹簧114并且因此充当阻尼器弹簧罩壳。阻尼器弹簧114可以是扭转弹簧，例如卷簧、圆丝弹簧、扁丝弹簧或本领域技术人员已知的任何其他类型的扭转弹簧。阻尼器弹簧114可以具有第一柄脚120和第二柄脚122。第一柄脚120可以接收在斜坡毂盘112的第一柄脚接受器124中。第二柄脚122可以接收在位于端帽118中的第二柄脚接受器126中。端帽118也可以包括用于与毂盘斜坡特征113匹配的端帽斜坡特征119。端帽斜坡特征119可以类似于上面详细所述的那些。
斜坡-斜坡组件101可以包括斜坡衬套116。斜坡衬套116可以包括具有毂盘斜坡表面132的毂盘侧和具有帽斜坡表面134的帽侧。斜坡衬套116可以布置在斜坡毂盘112和端帽118之间并且可以与其直接接触。当斜坡衬套116这样被布置时，毂盘斜坡表面132与毂盘斜坡特征113匹配并且帽斜坡表面134与端帽斜坡特征119匹配。斜坡衬套116可以围绕枢转轴线111可旋转并且沿枢转轴线111可上下平移。
端帽118可以基本固定到张紧器轴108，使得它基本不沿着或围绕枢转轴线111平移或旋转。端帽119例如可以通过铆接、焊接、螺栓连接、粘接或如上所述的本领域技术人员已知的其他紧固技术紧固到弹簧罩壳心轴141。
在正常操作期间，当皮带压靠在附连到张紧器臂102的带轮上时，臂将围绕枢转轴线111旋转，由此卷绕主扭转弹簧142。当卷绕时主扭转弹簧142将对臂102施加弹簧扭矩以抵靠皮带移动、保持或挤压臂和带轮。当臂102围绕枢转轴线111旋转卷绕主扭转弹簧142时，臂102和阻尼器衬套110之间的摩擦接触导致阻尼器衬套和与之连接的斜坡毂盘112旋转，使阻尼器弹簧114解卷。卷绕阻尼器弹簧114提供作用于斜坡毂盘112和阻尼器衬套110的弹簧扭矩，沿与主弹簧142相反方向推动斜坡毂盘112，由此增加阻尼，或沿一个方向作用于皮带的臂阻力。
在皮带张紧期间，当不发生张紧器臂的旋转时，斜坡毂盘112、斜坡衬套116和端帽118的斜坡特征安放在相对于彼此的下斜坡位置，因此斜坡毂盘112和端帽118之间的距离被最小化，并且类似地阻尼器衬套110和张紧器臂102之间的摩擦阻尼被最小化，原因是阻尼器衬套110不用同样多的力推压张紧器臂102(即，施加于臂的法向力减小)。
当张紧器臂102被推动远离皮带(卷起)时，张紧器臂102的运动旋转阻尼器衬套110和斜坡毂盘112并且解卷阻尼器弹簧114。斜坡毂盘112的旋转导致斜坡毂盘的斜坡特征113沿着斜坡衬套116的毂盘斜坡表面132向上移动或随着斜坡衬套116沿着端帽118的斜坡特征119向上移动。这可以被称为上斜坡位置。斜坡毂盘112沿着斜坡的向上运动使斜坡毂盘112和阻尼器衬套110相对于枢转轴线111平移地移动并且最大化斜坡毂盘112和端帽118之间的距离。斜坡毂盘112的平移运动推动阻尼器衬套110抵靠张紧器臂102(即，增加法向力)以用于摩擦阻尼。斜坡毂盘112沿着斜坡的向上运动部分由卷起状态的严重程度、斜坡特征113和119以及毂盘斜坡表面132和帽斜坡表面134的构形和扭转弹簧114的特性决定。使用如上所述的技术，这些部件的特性可以被预先选择以获得关于遇到的卷起状态的预期不对称阻尼分布，即，斜坡特征113、119和斜坡衬套116的毂盘和帽斜坡表面132、134以及各种部件之间的摩擦界面的轮廓和特性。
在卷起状态消耗扭矩之后，阻尼器弹簧114将弹簧扭矩提供给阻尼器衬套110和斜坡毂盘112，相对于端帽118将斜坡毂盘112向后移动到下斜坡位置。当斜坡毂盘112沿着斜坡向下移动时斜坡毂盘112和端帽118之间的距离再次被最小化或减小。该运动减小将阻尼器衬套110压靠在张紧器臂102上的力，这减小了施加于它们之间的摩擦界面的法向力以减小摩擦阻尼。关于使用如图6和7A-7B中所示的斜坡衬套和扁丝弹簧的方面，该第二实施例将具有与第一实施例相同的优点。
在图中显示并且在上面描述的本发明的实施例是可以在附带权利要求的范围内作出的许多实施例的举例。可以预见可以利用公开的办法产生张紧器组件的许多其他配置。总之，申请人的意图是从这里发表的专利的范围将仅仅由附带权利要求的范围限定。

Claims (20)

1.一种张紧器，包括：
限定枢转轴线(11)的张紧器轴(12)；
臂(1)，其安装在张紧器轴(12)上从而允许该臂(1)围绕枢转轴线(11)枢转；
具有第一斜坡特征(9)的第一张紧器部件(5)，第一张紧器部件(5)啮合到所述臂(1)以用于随所述臂旋转；
具有第二斜坡特征(6)的第二张紧器部件(4)，第二张紧器部件(4)耦联到张紧器轴(12)；以及
具有上斜坡表面(7)和下斜坡表面(8)的斜坡衬套(3)，所述斜坡衬套(3)布置在第一张紧器部件(5)和第二张紧器部件(4)之间，使得上斜坡表面(7)安放在第一斜坡特征(9)内，并且下斜坡表面(8)安放在第二斜坡特征(6)内；其中，所述第一斜坡特征(9)和第二斜坡特征(6)具有上行斜坡(32)，从而，在所述臂(1)的卷起状态期间，所述第一张紧器部件(5)和第二张紧器部件(4)中的一个沿着所述第一张紧器部件(5)和第二张紧器部件(4)中的另一个的所述上行斜坡(32)向上移动，从而向所述臂(1)施加摩擦阻尼。
2.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述张紧器还包括：
所述臂围绕所述枢转轴线沿第一方向和第二方向可枢转；
第一弹簧罩壳(112)，其围绕所述枢转轴线可枢转并且啮合到所述臂以用于随所述臂旋转，所述第一弹簧罩壳(112)是具有所述第一斜坡特征的所述第一张紧器部件；
耦联到第一弹簧罩壳(112)的端帽(118)，所述端帽(118)是具有所述第二斜坡特征的所述第二张紧器部件；
所述斜坡衬套布置在第一弹簧罩壳(112)和所述端帽(118)之间；以及
布置在第一弹簧罩壳(112)内的第一扭转弹簧(114)，第一扭转弹簧(114)耦联到所述臂，使得当所述臂围绕枢转轴线沿第一方向枢转时所述第一扭转弹簧(114)卷起，并且当所述臂围绕枢转轴线沿第二方向枢转时解卷，以提供不对称阻尼。
3.根据权利要求1或2所述的张紧器，其中所述斜坡衬套沿着所述枢转轴线可平移并且围绕所述枢转轴线可旋转。
4.根据权利要求1所述的张紧器，还包括具有第一端(14)和第二端(13)的扭转弹簧(2)，其中第一端(14)耦联到第一张紧器部件(5)，其中第一张紧器部件(5)可以容纳所述扭转弹簧(2)。
5.根据权利要求2所述的张紧器，其中所述第一扭转弹簧(114)是扁丝弹簧。
6.根据权利要求4所述的张紧器，其中所述扭转弹簧(2)是扁丝弹簧。
7.根据权利要求4所述的张紧器，其中所述扭转弹簧(2)的第二端(13)耦联到所述臂(1)，其中当所述臂(1)沿第一方向枢转时，第一张紧器部件(5)沿第一方向旋转，并且第一斜坡特征(9)沿着所述斜坡衬套(3)的上斜坡表面(7)向上移动，或者第一张紧器部件(5)和斜坡衬套(3)一起沿第一方向旋转并且一起沿着第二张紧器部件(4)的第二斜坡特征(16)向上移动，并且用摩擦力啮合所述臂(1)以阻尼所述臂(1)的运动。
8.根据权利要求4所述的张紧器，其中所述扭转弹簧(2)的第二端(13)耦联到第二张紧器部件(4)，其中当所述臂(1)沿第一方向枢转时，第一张紧器部件(5)沿第一方向旋转，并且第一斜坡特征(9)沿着所述斜坡衬套(3)的上斜坡表面(7)向上移动，或者第一张紧器部件(5)和斜坡衬套(3)一起沿第一方向旋转并且一起沿着第二张紧器部件(4)的第二斜坡特征(16)向上移动，并且用摩擦力啮合所述臂(1)以阻尼所述臂(1)的运动。
9.根据权利要求1或2所述的张紧器，其中第一斜坡特征和第二斜坡特征以及上斜坡表面和下斜坡表面具有预先选择的几何形状，以响应所述臂围绕所述枢转轴线的枢转而提供摩擦阻尼的预期变化。
10.根据权利要求1或2所述的张紧器，其中第一斜坡特征和第二斜坡特征以及上斜坡表面和下斜坡表面包括围绕所述枢转轴线成大致圆周排列的多个上行斜坡(32)和下行斜坡(33)。
11.根据权利要求1所述的张紧器，其中第一张紧器部件(5)定位在所述臂(1)和第二张紧器部件(4)之间，并且第二张紧器部件(4)是用于所述张紧器(10)的端帽。
12.根据权利要求1或2所述的张紧器，还包括耦联到所述第一张紧器部件或第一弹簧罩壳的阻尼器衬套(18，110)，所述阻尼器衬套(18，110)被定位用于与所述臂摩擦接触。
13.根据权利要求2所述的张紧器，其中第一弹簧罩壳(112)定位在所述臂和所述端帽(118)之间。
14.根据权利要求2所述的张紧器，其中当所述臂沿第一方向枢转时，第一弹簧罩壳(112)类似地沿第一方向枢转，并且第一斜坡特征沿着所述斜坡衬套的上斜坡表面向上移动，或者第一弹簧罩壳(112)和所述斜坡衬套类似地一起沿第一方向枢转，并且一起沿着所述端帽(118)的第二斜坡特征向上移动，并且用摩擦力啮合所述臂以阻尼所述臂的运动。
15.根据权利要求2所述的张紧器，还包括容纳第二扭转弹簧(142)的第二弹簧罩壳(140)，其中第二弹簧罩壳(140)和第二扭转弹簧(142)都耦联到所述臂。
16.根据权利要求15所述的张紧器，其中第二扭转弹簧(142)是扁丝弹簧，或者其中第一和第二扭转弹簧(114，142)都是扁丝弹簧。
17.一种张紧器，包括：
限定枢转轴线(11)的张紧器轴(12)；
臂(1)，其安装在张紧器轴(12)上，从而允许该臂(1)围绕枢转轴线(11)枢转；和
离合器组件(25)，其至少部分安装到张紧器轴(12)并且耦联到所述臂(1)，所述离合器组件(25)包括：
具有第一斜坡特征(9)的第一张紧器部件(5)，第一张紧器部件(5)啮合到所述臂(1)以用于随所述臂旋转；
具有第二斜坡特征(6)的第二张紧器部件(4)，第二张紧器部件(4)耦联到张紧器轴(12)；
具有第一端(14)和第二端(13)的扁丝弹簧(2)，其中第一端(14)耦联到第一张紧器部件(5)；和
耦联到第一张紧器部件(5)的阻尼器衬套(18)，所述阻尼器衬套(18)被定位用于与所述臂(1)摩擦接触；所述第一斜坡特征(9)和第二斜坡特征(6)具有上行斜坡(32)，从而，在所述臂(1)的卷起状态期间，所述第一张紧器部件(5)和第二张紧器部件(4)中的一个沿着所述第一张紧器部件(5)和第二张紧器部件(4)中的另一个的所述上行斜坡(32)向上移动，从而向所述臂(1)施加摩擦阻尼。
18.根据权利要求17所述的张紧器，还包括具有上斜坡表面(7)和下斜坡表面(8)的斜坡衬套(3)，所述斜坡衬套(3)布置在第一张紧器部件(5)和第二张紧器部件(4)之间，使得上斜坡表面(7)安放在第一斜坡特征(9)内并且下斜坡表面(8)安放在第二斜坡特征(6)内。
19.根据权利要求17所述的张紧器，其中所述扁丝弹簧(2)的第二端(13)耦联到所述臂(1)，并且当所述臂(1)枢转时第一张紧器部件(5)围绕枢转轴线(11)枢转，并且第一张紧器部件(5)的第一斜坡特征(9)沿第一方向沿着第二张紧器部件(4)的第二斜坡特征(6)向上移动和沿第二方向沿着第二斜坡特征(6)向下移动。
20.根据权利要求17所述的张紧器，其中所述扁丝弹簧(2)的第二端(13)耦联到第二张紧器部件(4)，并且当第一张紧器部件(5)围绕枢转轴线(11)枢转时，所述扁丝弹簧(2)相对于第二张紧器部件卷起，其中当所述臂(1)围绕枢转轴线(11)枢转时，第一张紧器部件(5)枢转，并且第一斜坡特征(9)将沿第一方向沿着第二张紧器部件(4)的第二斜坡特征(6)向上移动和沿第二方向沿着第二斜坡特征(6)向下移动。
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