CN102472373A - 张紧器 - Google Patents

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Abstract

一种张紧器，所述张紧器包括：具有轴的基座；与所述轴接合的枢转臂；轴颈安装到所述枢转臂的带轮；弓形阻尼构件，所述弓形阻尼构件与枢转臂内表面摩擦地接合；扭转弹簧，所述扭转弹簧具有与所述枢转臂接合的第一端部，所述扭转弹簧具有支承在所述阻尼构件上的第二端部，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述基座之间，因此引起法向力由所述阻尼构件施加在所述枢转臂上。

Description

张紧器
技术领域
本发明涉及一种张紧器，并且更具体地涉及一种具有扭转弹簧的张紧器，所述扭转弹簧具有支承在所述阻尼构件上的第二端部，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述基座之间，因此引起法向力由所述阻尼构件施加在所述枢转臂上。
背景技术
机械张紧器用于自动控制用于汽车发动机应用的前端附件传动装置的带的张力。这种张紧器具有绕固定到基座的枢轴旋转的枢转臂并且在枢轴上使用套筒式衬套来提供用于旋转的枢转臂的支承表面。经常使用扭转弹簧，该扭转弹簧的一个端部连接到枢转臂并且另一端部通过基座互连以偏压枢转臂的位置并且将连接的带轮布置在蛇形带上。该弹簧也用于产生与阻尼装置作用的弹簧力，该阻尼装置产生相对于摩擦滑动表面的法向力分量，从而抑制或阻尼枢转臂的振动运动。
由于蛇形带必须通到所有附件，因此它通常已经变得比原有的长。为了适当地操作，以预定的张力安装该带。在它操作时，它在其长度上略微伸展。这导致带张力的减小，张力的减小可引起带打滑。因此，在使用期间在带伸展时，带张紧器用于维持适当的带张力。
在带张紧器操作时，运转的带可以在张紧器弹簧中激起振动。这些振动是不希望的，由于它们引起带和张紧器的过早磨损。因此，阻尼机构添加到张紧器以阻尼操作振动。
已经开发出各种阻尼机构。它们包括粘性流体阻尼器，基于彼此滑动或相互作用的摩擦表面的机构，和使用一系列相互作用的弹簧的阻尼器。对于大部分，这些阻尼机构通过抵抗沿一个方向的带的运动而沿单个方向操作。这通常在操作期间导致存在于带中的不受阻尼的震动，这是由于张紧器臂在加载的和卸载的位置之间振动。
现有技术系统依靠一种张紧器，该张紧器被设置成顺从的，以便跟随带的运动。通常，该张紧器以低的阻尼比率设置以促进这种顺从性。结果，该现有技术系统在载荷改变期间以不令人满意的方式操作。当发动机以稳定的RPM运转时，附件传动装置正常操作。支承在带上的张紧器将在跨距中维持张力。通常，张紧器在沿带运动方向的曲轴的“下游”。阻尼被设置成使得张紧器将阻尼运转的带中的震动的大部分。
当发动机速度在5000到10000RPM/sec的范围中快速改变时，问题出现。在这种情况中，诸如交流发电机的附件在速度减小之后由于旋转惯性而继续驱动该带。这引起曲轴的“下游”侧上的带绷紧，加载该张紧器。如果张紧器中的阻尼比率太低，则张紧器将不能抵抗带张力的增加，并且臂将沿离开带的方向运动。结果，张紧器不在带中维持充分的张力。由于该带现在向着曲轴被驱动，这将允许带在曲轴带轮上打滑，引起尖锐的噪音。一些现有技术系统依靠沿加载方向锁定张紧器臂以防止带张力减小的装置。然而，锁定张紧器阻止张紧器执行阻尼带中的振动的其必然的功能。
许多现有技术系统依靠锁定张紧器或特别的机械布置来解决发动机速度的高变化速率的问题。没有一个系统解决在速度改变期间防止尖叫声同时继续阻尼带震动的双重问题。此外，现有技术系统可能是复杂且昂贵的，需要复杂的机械装置来控制张紧臂的运动。现有技术系统是相对大的，需要发动机表面上的空间。
结果，开发出不对称的张紧器，该不对称的张紧器取决于张紧器的加载方向改变阻尼力。这允许沿加载方向应用高的阻尼比率而沿卸载方向应用显著减小的阻尼比率。这些张紧器包括扭转弹簧，该扭转弹簧在两个接触点接合阻尼机构，因此产生扭转联结，该扭转联结引起阻尼机构在阻尼机构摩擦表面上施加法向力。扭转弹簧进行操作以沿缠绕方向将该联结应用于阻尼机构。
该技术的代表是美国专利No.6,609,988，该美国专利公开用于发动机上的带穿动装置的不对称阻尼张紧器系统。带连接在曲轴上的驱动带轮和任何数量的从动带轮之间。每一个从动带轮连接到诸如交流发电机、动力转向泵、压缩机或类似物的附件。张紧器放置在带运动方向上在显著有效惯性的第一分量之前的任何地方。张紧器中的偏压元件用于维持带中的张力。张紧器还包括阻尼机构，该阻尼机构用来阻尼发动机的操作引起的带震动。取决于张紧器臂的运动方向，张紧器阻尼摩擦是不相等的或不对称的。在加速期间，沿卸载方向的张紧器的阻尼摩擦显著低于沿相反方向或加载方向的阻尼摩擦，在减速期间也是这样。加速期间的较低的阻尼摩擦允许张紧器臂快速适应加速引起的带长度的增加。减速期间的较高的阻尼摩擦阻止张紧器臂沿加载方向运动太远，因此引起打滑和噪音。不对称的阻尼也显著减小在所有操作阶段期间的带中的总震动。
所需要的是一种具有扭转弹簧的张紧器，所述扭转弹簧具有支承在所述阻尼构件上的第二端部，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述基座之间，因此引起法向力由所述阻尼构件施加在所述枢转臂上。本发明满足这个需要。
发明内容
本发明的主要方面是提供一种张紧器，所述张紧器具有扭转弹簧，所述扭转弹簧具有支承在所述阻尼构件上的第二端部，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述基座之间，因此引起法向力由所述阻尼构件施加在所述枢转臂上。
本发明的以下描述和附图将指出或阐明本发明的其它方面。
本发明包括一种张紧器，所述张紧器包括：具有轴的基座；与所述轴接合的枢转臂；轴颈安装到所述枢转臂的带轮；弓形的阻尼构件，所述弓形的阻尼构件与枢转臂的内表面摩擦地接合；扭转弹簧，所述扭转弹簧具有与所述枢转臂接合的第一端部，所述扭转弹簧具有支承在所述阻尼构件上的第二端部，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述基座之间，因此引起法向力由所述阻尼构件施加在所述枢转臂上。
附图说明
被并入且形成本说明书的一部分的附图示出本发明的优选实施例，并且与描述部分一起用于说明本发明的原理。
图1是张紧器的剖视图。
图2是张紧器的分解视图。
图3是弹簧、阻尼构件和基座的详细透视图。
图4是阻尼构件的透视图。
图5是阻尼构件的透视图。
图6是作用在阻尼构件上的力的示意图。
图7是张紧器的替代实施例的分解视图。
图8是弹簧、阻尼构件和基座的详细透视图。
图9是替代阻尼构件的透视图。
图10是替代阻尼构件的透视图。
图11是作用在替代的阻尼构件上的力的示意图。
图12是张紧器的替代实施例的剖视图。
图13是图12中示出的替代实施例的分解视图。
具体实施方式
图1是张紧器的剖视图。该张紧器包括基座10，轴11连接到该基座上。轴11压配合到基座10中。紧固件(F)穿过孔16插在轴10中。该紧固件将张紧器安装至诸如发动机的安装表面(MS)。
枢转臂20以可枢转的方式与轴11接合。衬套12布置在枢转臂20和轴11之间。盖13将枢转臂20保持在轴11上。推力垫圈14布置在盖13和枢转臂20之间。
扭转弹簧30与枢转臂20和阻尼构件40接合。扭转弹簧30偏压枢转臂20以给带(未示出)加载。扭转弹簧也被压迫在盖13和基座10之间，因此在阻尼构件40上施加轴向载荷。“轴向”方向平行于轴11。
带轮50通过轴承60轴颈安装到枢转臂20。紧固件51将轴承60连接到枢转臂20。防尘罩52防止碎片污染轴承60。
阻尼构件40摩擦地接合枢转臂20的内表面21和基座10的表面15。
图2是张紧器的分解视图。带(未示出)接合带轮表面53。
扭转弹簧30包括第一直径D1和第二直径D2。D1大于D2，以便使得将扭转弹簧30与阻尼构件40接合。直径D2设置成在弓形的本体45的径向内部。端部32在切线方向上接合端部42，见图6中的力F2。“径向内部”是参照轴11。
基座10包括突出部17，该突出部在张紧器的操作期间防止基座10旋转。
图3是弹簧、阻尼构件和基座的详细透视图。阻尼构件40的端部41接合突出部18。突出部18从基座10延伸。
扭转弹簧30的端部32接合阻尼构件40的端部42。弹簧力由端部32施加在端部42上至端部41并至突出部18，该突出部18施加反作用力。
图4是阻尼构件的透视图。摩擦材料43被应用或固定到阻尼构件的本体45的径向外表面47。本体45是弓形的以径向配合在枢转臂20的内表面21内。平面构件44径向向本体45的内部延伸。摩擦表面43接合内表面21。
弹簧的螺旋支承在弹簧支撑构件46上，由此轴向弹簧力被施加到平面构件44。
图5是阻尼构件的透视图。摩擦材料430被应用到或固定在平面构件44上。摩擦材料430接合基座表面15。
图6是作用在阻尼构件上的力的示意图。该图示出有关张紧器的操作的矢量。在操作中，扭转弹簧30沿展开方向被加载，并且它沿缠绕方向被卸载。
来自基座的反作用通过突出部18被传递。来自扭转弹簧的载荷从端部32传递到端部42。
由扭转弹簧施加的加载引起阻尼构件40径向运动并且被压在内表面21上，因此在摩擦材料43的表面产生法向力并且反作用力由枢转臂20产生。法向力乘以43和12之间的摩擦系数产生摩擦阻尼力，而该摩擦阻尼力在操作期间阻尼枢转臂20的振动。
这个阻尼布置和阻尼系数是高度不对称的，意指沿加载方向的阻尼力显著大于沿卸载方向的阻尼力。来自阻尼构件40的摩擦将改变力F1(从阻尼机构到该臂的摩擦力)的大小，但将不改变力F2(从扭转弹簧到枢转臂的力)。
在这个实施例中，阻尼系数不对称近似为2∶1，或者60％阻尼沿加载方向并且30％阻尼沿卸载方向。在操作期间衬套12上的径向载荷将等于安装径向载荷(例如，550N)加上来自阻尼机构的另外的径向载荷(来自臂的反作用，见图6)。由于摩擦的中心载荷的任何增加将被沿相反方向的力F1的增加抵消。
阻尼构件40由于与突出部18的接合而不相对于基座10运动。
图7是张紧器的替代实施例的分解视图。除了阻尼构件400之外，用于替代实施例的部件和数量与图1-6中描述的相同。
在这个实施例中，阻尼构件400包括两个摩擦材料构件430A和430B。
图8是弹簧、阻尼构件和基座的详细透视图。阻尼构件400的端部401接合突出部18。突出部18从基座10延伸。扭转弹簧30具有矩形横截面。
扭转弹簧30的端部32在切线方向上接合阻尼构件400的端部402。直径D2设置成在弓形的本体450的径向内部，使得端部32可以在切线方向上接合端部402，见图11中的力F2。弹簧力由端部32施加在端部402上至端部401并至突出部18，由此突出部18施加反作用力。
图9是替代阻尼构件的透视图。摩擦材料构件430A和430B被应用或固定到阻尼构件本体450。本体450是弓形的以径向配合在枢转臂20的内表面21内。平面构件440径向地向本体450的内部延伸。摩擦材料构件430A和430B摩擦地接合内表面21。
弹簧的螺旋支承在弹簧支撑构件460上，由此轴向弹簧力被施加到平面构件440。
摩擦材料构件440A和440B各接合基座表面15。
图10是替代阻尼构件的透视图。弹簧的螺旋支承在突出部460上，因此在阻尼构件400上施加载荷。
摩擦材料构件430A和430B布置在本体的径向外表面470上。
图11是作用在替代的阻尼构件上的力的示意图。如对于图6所述的，该图示出有关张紧器的操作的矢量。在操作中，扭转弹簧30沿展开方向被加载，并且沿缠绕方向被卸载。
来自基座的反作用通过突出部18被传递。来自扭转弹簧的载荷从端部32传递到端部402。
由扭转弹簧施加的加载引起阻尼构件400向外径向运动，因此在摩擦材料430A和430B的表面产生法向力并且反作用力由枢转臂20产生。法向力乘以构件430A、430B和12之间的摩擦系数产生摩擦阻尼力，而该摩擦阻尼力在操作期间阻尼枢转臂20的振动。
这个阻尼布置和阻尼系数是高度不对称的，意指沿加载方向的阻尼力显著大于沿卸载方向的阻尼力。来自阻尼构件400的摩擦将改变力F1(从阻尼机构到该臂的摩擦力)的大小，但将不改变力F2(从扭转弹簧到枢转臂的力)。
图12是张紧器的替代实施例的剖视图。张紧器的这个替代实施例包括基座100，轴110以可枢转的方式接合到该基座。衬套120布置在基座100和轴110之间。
轴110压配合到枢转臂200中。紧固件(F)穿过每一个孔160插在基座100中。该紧固件将张紧器安装到诸如发动机的安装表面(MS)。
扭转弹簧300与枢转臂200和阻尼构件400接合。扭转弹簧300偏压枢转臂200以使带(未示出)加载。扭转弹簧300也被压迫在枢转臂200和基座100之间，因此在阻尼构件400上施加轴向载荷。“轴向”方向平行于轴110。
带轮500通过轴承600轴颈安装到枢转臂20。紧固件510将轴承600连接到枢转臂200。防尘罩520防止碎片污染轴承600。
阻尼构件400摩擦地接合基座100的内表面111。
图13是图12中示出的替代实施例的分解视图。带(未示出)接合带轮表面530。
扭转弹簧300的端部320在切线方向上接合端部402，见对于图2、3、8、11的描述和图6中的力F2。“径向内部”是相对于轴110。扭转弹簧300的端部310接合基座100。
枢转臂200包括突出部170，该突出部接合阻尼构件400的端部401。在操作中，扭转弹簧300沿展开方向被枢转臂加载，并且沿缠绕方向被卸载。在这个实施例中，如图9、10和11中描述的，阻尼构件400包括两个摩擦材料构件430A和430B。然而，在又一替代实施例中，如图4、5、6中描述的，可以用阻尼构件40代替阻尼构件400。
由枢转臂施加在扭转弹簧上的加载引起阻尼构件400被压迫并且向外径向运动，因此在摩擦材料430A和430B的表面产生法向力并且反作用力由基座100产生。法向力乘以构件430A、430B和表面111之间的摩擦系数产生摩擦阻尼力，而该摩擦阻尼力在操作期间阻尼枢转臂20的振动。
基座100上的突出部112接合枢转臂200中的狭缝210。突出部112与狭缝201的每一个端部的接合在张紧器的操作期间限制枢转臂200的枢转运动。
在所有实施例的情况下，扭转弹簧和阻尼构件的布置，和扭转弹簧的端部32在切线方向上接合阻尼构件的方式导致力F1和F2也相对于阻尼构件沿切线方向。
虽然这里已经描述了本发明的一种形式，但对于本领域技术人员来说将显然的是，可以改变部件的构造和关系而不偏离这里描述的本发明的精神和范围。

Claims (31)

1.一种张紧器，所述张紧器包括：
具有轴(11)的基座(10)；
与所述轴接合的枢转臂(20)；
轴颈安装到所述枢转臂的带轮(50)；
弓形的阻尼构件(40)，所述弓形的阻尼构件与枢转臂的内表面(21)摩擦地接合；
扭转弹簧(30)，所述扭转弹簧具有与所述枢转臂接合的第一端部(31)；并且
所述扭转弹簧具有支承在所述阻尼构件上的第二端部(32)，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述基座之间，因此引起法向力由所述阻尼构件施加在所述枢转臂上。
2.如权利要求1中所述的张紧器，其中所述扭转弹簧包括具有第一直径(D1)的第一部分，和具有第二直径(D2)的第二部分，所述第一直径大于所述第二直径。
3.如权利要求1中所述的张紧器，其中阻尼系数是不对称的。
4.如权利要求3中所述的张紧器，其中所述阻尼系数是2∶1。
5.如权利要求1中所述的张紧器，其中所述扭转弹簧具有矩形横截面。
6.如权利要求1中所述的张紧器，其中所述阻尼构件包括两个或更多个摩擦材料构件。
7.如权利要求1中所述的张紧器，其中所述基座包括突出部，用来防止基座在安装表面上旋转。
8.如权利要求1中所述的张紧器，其中所述阻尼构件包括弓形的本体和布置在所述本体的径向外表面上的摩擦材料。
9.如权利要求6中所述的张紧器，其中所述阻尼构件包括弓形的本体，并且所述摩擦材料构件布置在所述本体的径向外表面上。
10.如权利要求2中所述的张紧器，其中具有第二直径(D2)的弹簧部分设置成在所述弓形的阻尼构件的本体的径向内部。
11.如权利要求1中所述的张紧器，其中所述扭转弹簧的第二端部在切线方向上接合所述阻尼构件。
12.如权利要求1中所述的张紧器，其中所述轴包括用来接收紧固件的孔。
13.一种张紧器，所述张紧器包括：
具有轴(11)的基座(10)；
与所述轴接合的枢转臂(20)；
轴颈安装到所述枢转臂的带轮(50)；
弓形的阻尼构件(40)，所述弓形的阻尼构件与枢转臂的内表面(21)摩擦地接合；
扭转弹簧(30)，所述扭转弹簧具有与所述枢转臂接合的第一端部(31)；并且
所述扭转弹簧具有在切线方向上支承在所述阻尼构件上的第二端部(32)，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述基座之间，因此引起法向力由所述阻尼构件施加在所述枢转臂上。
14.如权利要求13中所述的张紧器，其中所述扭转弹簧包括具有第一直径(D1)的第一部分和具有第二直径(D2)的第二部分，所述第一直径大于所述第二直径。
15.如权利要求13中所述的张紧器，其中阻尼系数是不对称的。
16.如权利要求15中所述的张紧器，其中所述阻尼系数是2∶1。
17.一种张紧器，所述张紧器包括：
具有轴(11)的基座(10)；
与所述轴接合的枢转臂(20)；
轴颈安装到所述枢转臂的带轮(50)；
弓形的阻尼构件(40)，所述弓形的阻尼构件与枢转臂的内表面(21)摩擦地接合；
扭转弹簧(30)，所述扭转弹簧具有与所述枢转臂接合的第一端部(31)；并且
所述扭转弹簧具有在切线方向上支承在所述阻尼构件上的第二端部(32)，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述基座之间，因此引起法向力由所述阻尼构件施加在所述枢转臂上，导致如扭转弹簧加载方向和卸载方向之间的不对称的阻尼系数。
18.一种张紧器，所述张紧器包括：
具有轴(110)的基座(100)，所述轴以可枢转的方式接合到所述基座；
连接到所述轴的枢转臂(200)；
轴颈安装到所述枢转臂的带轮(500)；
弓形的阻尼构件(400)，所述弓形的阻尼构件与基座内表面(111)摩擦地接合；
扭转弹簧(300)，所述扭转弹簧具有与所述基座接合的第一端部(310)；并且
所述扭转弹簧具有支承在所述阻尼构件上的第二端部(320)，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述枢转臂之间，因此引起法向力被所述阻尼构件施加在所述基座上。
19.如权利要求18中所述的张紧器，其中阻尼系数是不对称的。
20.如权利要求19中所述的张紧器，其中所述阻尼系数是2∶1。
21.如权利要求18中所述的张紧器，其中所述扭转弹簧具有矩形横截面。
22.如权利要求18中所述的张紧器，其中所述阻尼构件包括两个或更多个摩擦材料构件。
23.一种张紧器，所述张紧器包括：
具有轴(110)的基座(100)，所述轴以可枢转的方式接合到所述基座；
连接到所述轴的枢转臂(200)；
轴颈安装到所述枢转臂的带轮(500)；
弓形的阻尼构件(40)，所述弓形的阻尼构件与基座的内表面(111)摩擦地接合；
扭转弹簧(300)，所述扭转弹簧具有与所述基座接合的第一端部(310)；并且
所述扭转弹簧具有在切线方向上支承在所述阻尼构件上的第二端部(320)，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述枢转臂之间，因此引起法向力被所述阻尼构件施加在所述基座上。
24.一种张紧器，所述张紧器包括：
具有轴(110)的基座(100)，所述轴以可枢转的方式接合到所述基座；
连接到所述轴的枢转臂(200)；
轴颈安装到所述枢转臂的带轮(500)；
弓形的阻尼构件(40)，所述弓形的阻尼构件与基座的内表面(111)摩擦地接合；
扭转弹簧(300)，所述扭转弹簧具有与所述基座接合的第一端部(310)；并且
所述扭转弹簧具有在切线方向上支承在所述阻尼构件上的第二端部(320)，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件被压迫在所述扭转弹簧的第二端部和所述枢转臂之间，因此引起法向力被所述阻尼构件施加在所述基座上，导致如扭转弹簧加载方向和卸载方向之间的不对称的阻尼系数。
25.如权利要求24中所述的张紧器，其中阻尼系数是不对称的。
26.如权利要求25中所述的张紧器，其中所述阻尼系数是2∶1。
27.如权利要求24中所述的张紧器，其中所述扭转弹簧具有矩形横截面。
28.如权利要求24中所述的张紧器，其中所述阻尼构件包括两个或更多个摩擦材料构件。
29.一种张紧器，所述张紧器包括：
具有轴的基座，所述轴以可枢转的方式接合到所述基座；
连接到所述轴的枢转臂；
轴颈安装到所述枢转臂的带轮；
与一表面摩擦地接合的弓形的阻尼构件；
扭转弹簧，所述扭转弹簧具有固定地安装的第一端部；并且
所述扭转弹簧具有在切线方向上支承在所述阻尼构件上的第二端部，使得在沿展开方向加载所述扭转弹簧时，所述阻尼构件径向膨胀，因此引起法向力被所述阻尼构件施加在所述表面上，导致如扭转弹簧加载方向和卸载方向之间的不对称的阻尼系数。
30.如权利要求29中所述的张紧器，其中所述阻尼系数是2∶1。
31.如权利要求29中所述的张紧器，其中所述阻尼构件包括两个或更多个摩擦材料构件。
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