CN102947616B - 用于皮带张紧的径向阻尼机构和用法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于传动系统中的环状动力传输元件的张紧器，所述张紧器包括：臂，所述臂围绕轴线能够旋转并且具有套管，所述套管包括斜坡面或成型面；阻尼器杯状件，所述阻尼器杯状件具有突出部和板；弹簧罩壳，所述弹簧罩壳容纳臂的套管和阻尼器杯状件，其中，阻尼器杯状件的板与套管的斜坡面或成型面配合。在卷起张紧器期间，法向力被施加到阻尼器杯状件的突出部，使得板在第一方向上沿着斜坡面或成型面运动，并且沿着第一方向，斜坡面或成型面将阻尼器杯状件大体径向向外地推入到弹簧罩壳中，以提供摩擦阻尼。

Description

用于皮带张紧的径向阻尼机构和用法

技术领域

本发明总体涉及一种用于传动皮带系统的张紧器的阻尼机构，并且更加具体地涉及一种利用具有成斜坡的或成型特征的阻尼机构的不对称阻尼的张紧器。

背景技术

皮带张紧器使用系统或机构以阻尼张紧器运动，这最小化了导致皮带打滑的稳态振动或者瞬态事件。所需阻尼的大小取决于多种传动因素，包括几何形状、附件负荷、附件惯性、发动机占空系数等。例如，具有更高扭转输入或一定瞬间动态状况的传动系统可能需要更高阻尼，以有效控制张紧器运动。尽管更高阻尼在控制臂运动方面卓有成效，但是其也会对张紧器的其它重要功能产生不利影响（例如，对皮带松弛状态响应迟缓或没有响应）。另外，由于制造变化、操作温度和部件磨合或磨损所造成的阻尼改变或变化也能够致使张紧器无响应。

由滑动摩擦所产生的阻尼在皮带张紧器中较为常见。如在授予Henderson的美国专利No.4,661,087中，一种特定方法包括两个表面之间的摩擦，所述两个表面垂直于张紧器的旋转轴线。第一表面附接到张紧器基部；第二表面随着张紧器臂一起旋转。弹簧迫使两表面抵接在一起并且当两个表面相对于彼此滑动时产生阻尼摩擦。

其它方案使用楔形件，所述楔形件在卷起期间增加了阻尼器摩擦，例如美国专利No.6,361,459；No,4,878,885和No,6,863,631，或者使用弹簧负载的自供能闸瓦元件，例如美国专利No.6,231,465；No,6,582,332和No.6,609,988。然而，这些设计因需要组装多个小部件而趋于复杂。

例如在美国专利No.4,583,962和6,422,962中已经提出了一种用于正时皮带张紧器的单向离合器机构，目的在于防止或限制向后行进以防止跳齿。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。包括例如美国专利No.5,692,482、No.4,832,665和No.6,375,588的其它皮带张紧器方案使用联接到粘性阻尼器的单向装置。尽管这些装置皆提供了良好的功能，但是在整个使用寿命期间难以保持粘性流体。在美国专利申请公开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所产生的摩擦来提供阻尼。

大多数摩擦阻尼器皆提供了相等的运动阻力，而与张紧器运动的方向无关。然而，与典型的对称系统相比，不相等或不对称的张紧器阻尼已经显现出对张紧器臂运动提供更为优越的控制。不对称阻尼的张紧器不仅在遇到额外的皮带张力时提供阻尼，而且能够自由响应皮带松弛状况。尽管不是所有其它前端附件传动张紧器都需要不对称功能，但是延长使用寿命的可能性、解决包括皮带打滑的其它瞬时动态系统问题、或者仅仅使得张紧器对于阻尼变化不敏感，也使得不对称功能称为理想的设计选择。

以上提及的阻尼机构和张紧器设计并不理想。因此，需要一种新型阻尼机构和张紧器设计。

发明内容

在此公开的一个方面是用于传动系统中的环状动力传输元件的张紧器，所述张紧器包括：臂，所述臂围绕轴线能够旋转并且具有套管，所述套管包括斜坡面或者成型面；阻尼器杯状件，所述阻尼器杯状件具有突出部和板；弹簧罩壳，所述弹簧罩壳容纳臂的套管和阻尼器杯状件，其中，阻尼器杯状件的板与套管的斜坡面或者成型面配合。在卷起张紧器期间，法向力被施加到阻尼器杯状件的突出部，该法向力将阻尼器杯状件向外引导到弹簧罩壳，以提供摩擦阻尼。

在另一个实施例中，阻尼器杯状件具有弹性并且突出部可偏转以拉长阻尼器杯状件，从而响应法向力使得板沿着成斜坡的面或成型面运动。

在另一个方面中，张紧器臂还包括臂心轴或外套管，所述心轴或外套管围绕内套管是同心的并且通过基部连接到内套管。臂心轴具有与基部相对的开口端和位于其侧部和基部的一部分中的通道，所述通道成适当尺寸以接收阻尼器杯状件。

在另一个实施例中，张紧器包括围绕轴线可旋转的臂和阻尼器杯状件。臂具有第一端部，所述第一端部包括内套管，所述内套管包括斜坡面或者成型面；和外套管，所述外套管包括位于其中的开口，并且所述臂包括第二端部，所述第二端部具有皮带轮，用于接合动力传输元件。阻尼器杯状件接收在臂的外套管中的开口中，并且包括突出部和板。阻尼器杯状件的板与内套管的斜坡面或成型面配合，使得当张紧器臂在卷起期间旋转时，臂的旋转引导阻尼器杯状件向外，以提供不对称的摩擦阻尼。

在另一个方面中，张紧器包括弹簧罩壳，所述弹簧罩壳具有大体居中的轴，所述臂围绕所述轴旋转。臂的内套管具有用于接收弹簧罩壳的轴的孔，使得臂能够围绕轴旋转。因为内套管松弛地安装在轴上，因此，臂在轴上自由浮动。浮动臂围绕轴能够运动，使得在卷起期间臂能够响应施加到阻尼器杯状件的突出部的至少法向力远离阻尼器杯状件运动。浮动臂可以运动成与弹簧罩壳摩擦接触，用于额外的摩擦阻尼。

在具有浮动臂的实施例中，在卷起期间，臂的第二端部处的皮带轮具有增加的轴毂负荷。为了平衡增加的轴毂负荷，阻尼器杯状件和浮动臂在弹簧罩壳内皆沿着轴毂负荷的方向定向。

附图说明

图1是使用新型张紧器的实施例的发动机的正视图；

图2是包括阻尼器杯状件的张紧器的实施例的分解的透视图；

图3是图1的张紧器的沿着线3-3获得的侧视剖视图；

图4是沿着图3中的线4-4获得的截面的平面视图；

图5是沿着图3中的线5-5获得的截面的透视图；

图6是作为沿着图3中的线5-5获得的截面的平面视图的替代构造；

图7是示出了相对角±θ的图6的俯视图；

图8是张紧器的截面的俯视图，所述张紧器具有带有成型面的内套管，其中横截面沿着与图3中示出的线5-5类似的线获得。

具体实施方式

以下详细描述将阐释本发明的一般原则，另外在附图中示出了本发明的示例。在附图中，相同的附图标记指示相同或功能相似的元件。

在此公开的阻尼机构和张紧器提供了一种具有不对称摩擦阻尼的张紧器。张紧器通常为动力系统的一部分，在动力系统中张紧器向由至少一个动力源驱动并且其也驱动至少一个附件的系统中的环状动力传输元件（诸如，皮带、链或其它连续环状件）提供张力。环状动力传输元件和张紧器一致运转，其中张紧器根据需要并且响应其动态状态向动力传输元件提供张力。

现在参照图1，发动机整体上用附图标记20指代并且如在本领域中众所周知的，所述发动机使用环状动力传输元件21用于驱动多个从动附件。本发明的整体上用100指代的皮带张紧器被用于以下述方式在环状动力传输元件21上提供张紧力。环状动力传输皮带21可以是本领域中已知的任何适当的类型。张紧器100构造成通过多个紧固件25固定到发动机20的安装托架或支承结构24。紧固件可以是螺栓、螺钉、焊接或本领域中已知的任何其它适当的紧固件，所述紧固件在发动机运转期间将张紧器保持在位。安装托架或支承结构24可以是任何构造并且包括用于接收紧固件25的任意数量的开口。

张紧松弛的动力传输元件是使得卷起的张紧器解卷，这在此将被称作张紧方向T。沿着在此称作卷绕方向W的相反方向，响应在张紧器所在的跨度内张紧的动力传输元件的主要力，张紧器卷起。因为卷绕张紧器可能具有某些潜在的不利影响，所以为了减轻这些影响，理想的是在张紧器中包含阻尼器，例如摩擦阻尼器，以在不会对张紧器（尤其是用于张紧动力传输元件的张紧器臂）的运动产生不利影响的情况下抵抗动力传输元件的运动。这种摩擦阻尼通常被称作不对称阻尼。

在此公开的阻尼机构和皮带张紧器通过使用制动元件而部分地实现不对称阻尼，所述制动元件在此可以称作斜坡-斜坡组件。斜坡-斜坡组件可以由至少两个张紧器部件构成，所述张紧器部件具有彼此对接的斜坡或成型特征。在此，斜坡-斜坡组件提供了向外指向的力，所述向外指向的力在阻尼机构和/或皮带张紧器的部件之间产生了径向摩擦阻尼。

具有斜坡或成型特征的张紧器部件中的至少一个能够运动，使得当臂开始远离皮带运动时提供单向或不对称摩擦阻尼（即，逐渐增大的摩擦阻尼）以对抗张紧器臂的运动。相对于张紧器臂的位移逐渐增加摩擦阻尼的能力使得装置能够响应张紧器臂沿着卷绕方向W的更大位移来提供更大的摩擦阻尼。这产生反馈环，以对抗卷起的潜在不利影响；张紧器臂沿着卷绕方向旋转越大，则施加越大的摩擦阻尼以停止卷起。不对称阻尼可以被定制成使得所述不对称阻尼将不限制沿着卷起方向的所有运动，从而提供有利于某些应用的附加顺应性。由于通过设计使得阻尼在性质上是不对称的，因此当张紧器恢复到正常操作时，施加于装置沿着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。

现在参照图1至图5中描绘的实施例，皮带张紧器100通过使用斜坡-斜坡组件101（图3、图5至图6）部分地实现了不对称阻尼。皮带张紧器100包括：弹簧罩壳102；衬套104；张紧器臂106，所述张紧器臂106具有臂心轴或外套管136和内套管138；阻尼器杯状件108；扭力弹簧110；和盖112，所述盖112组装在张紧器臂106的第一端部134处。在第二端部135处，张紧器臂106包括皮带轮116，所述皮带轮116具有轴承117、盖118和皮带轮紧固件120，所述皮带轮紧固件120将皮带轮安装到张紧器臂106上，以围绕皮带轮轴线119旋转。

弹簧罩壳102构造成接收皮带张紧器的部件并且有助于相对于待张紧的皮带将皮带张紧器100安装在合适位置中。弹簧罩壳102限定了弹簧腔121，所述弹簧腔121包括侧壁124，所述侧壁124接收至少弹簧110、衬套104、阻尼器杯状件108和外套管136和附接的内套管138的至少一部分。弹簧罩壳102包括枢转轴或轴颈122，所述枢转轴或轴颈122延伸进入到弹簧腔121中并且限定了旋转轴线103，张紧器臂106围绕所述旋转轴线103旋转。轴122大体布置在弹簧腔121的中心中。轴122的外露端125可以包括安装基座123，所述安装基座123可以形成有花键或者以其它方式构造成与盖112中的孔168配合。

如图2所示，弹簧罩壳102包括座架126，所述座架126可以包括开口，用于引入紧固件，以将张紧器安装到安装表面。紧固件可以是螺钉、螺栓、铆钉、销等。尽管示出为利用紧固件进行安装，但是相对于待张紧的皮带固定张紧器的替代方法在本领域中是众所周知的，包括但不局限于使用焊接、锁定结构和沿着皮带轮轴线119通过张紧器的轴。与将装置安装到发动机或其它装置的方法无关，为了产生抵抗卷起的不对称力所采用的方法基本没有发生改变。

弹簧罩壳102的侧壁124可以包括孔127，所述孔127开口以接收张紧器臂106。孔127整体比张紧臂106宽，以允许臂进行一定范围的旋转运动。侧壁124的限定了孔的第一端部128和第二端部129可以作为止动件，以阻止臂沿着一个方向过分卷绕弹簧110，同时在过分旋转的情况下（例如如果皮带断裂），则交替地沿着相反的方向使得臂停止。

弹簧罩壳102可以包括凸缘或边沿131，所述凸缘或边沿131构造成当组装时与臂106和/或盖112配合或者将臂106和/或盖112安装在所述凸缘或边沿131上或中。弹簧罩壳102还可以包括边沿131或侧壁124中的狭槽130，所述狭槽130开口以接收从盖112延伸的突片178。当组装时，狭槽130接收突片178。诸如螺栓的紧固件114可以被接收在盖112的孔168中，以将盖连接到轴122的外露端125，从而将组装好的张紧器保持在一起。如本领域技术人员所理解的那样，紧固件114还可以是螺钉、销、铆钉或能够将张紧器的部件保持在组装位置中的其它紧固件。

衬套104是大体圆筒形套管181，所述套管181具有上端部184和下端部185。衬套104可以包括从套管181的上端部184径向向外延伸的凸缘182。衬套104还可以具有沿着套管181的长度平行于轴线103延伸的狭缝183，以便于组装并且使得衬套略有弹性。

在一个实施例中，衬套104可以键连接到弹簧罩壳102，使得在阻尼器杯状件108和衬套的圆筒形套管181之间只能实现相对运动（即，衬套不能旋转）。参照图6，衬套104可以包括狭槽186，其接收从弹簧罩壳102的内表面突出的键133。可替代地，弹簧罩壳102可以具有狭槽并且衬套可以具有键。尽管键连接的关系示出为狭槽和配套的突出部，但是本领域的技术人员将理解，任何使得衬套配合到弹簧罩壳以便衬套基本不能旋转的构造均是适合的。衬套提供了一种机构，以阻尼声音和/或振动。

当组装时，毗邻侧壁124将衬套104插入到弹簧罩壳102中，以提供支承表面，用于皮带张紧器100的元件围绕轴122和轴线103旋转。衬套104可以布置在弹簧罩壳102和外套管136之间（图3）。凸缘182可以布置在弹簧罩壳的一部分（诸如肩部132）和臂之间。凸缘182可以是连续或不连续的并且可以包括诸如从其上表面或下表面伸出的脊状件的特征，用于与臂上的槽或弹簧罩壳的唇缘配合。

张紧器臂106在其第一端部134处包括外套管136。外套管136从臂大体向下延伸并且限定了具有开口端部144和至少部分闭合的端部149的壳体145。为了限定外套管的至少部分闭合的端部149，外套管136具有基部142，所述基部142从圆周外套管136的一部分径向向内朝向部分闭合的端部149的中心延伸，然后向上过渡到内套管138中，所述内套管138延伸到壳体145中。外套管136还包括开孔140，所述开孔140成适当的尺寸，以接收阻尼器杯状件108。通道140可以部分地围绕外套管136延伸并且部分地延伸到基部142中。

臂106的内套管138限定了孔139，所述孔139接收轴122，用于围绕轴旋转臂106。孔139的尺寸大于轴122，使得臂106是浮动臂。浮动臂106不是牢固地固定到轴，而是响应作用在张紧器上的力围绕轴自由地径向移动。具体地，臂在卷起期间通常远离阻尼器杯状件108自由移动。当臂远离阻尼器杯状件移动时，臂使得外套管136运动成与弹簧罩壳102的侧壁124和/或阻尼器衬套104摩擦接触。

内套管138在套管的面向通道140的外露的外表面上包括斜坡面146，所述通道140接收阻尼器杯状件108。斜坡面146可以具有预定角，所述预定角提供了摩擦阻尼的最大量。斜坡面146成一定角度，以接合阻尼器杯状件108上的配合的斜坡特征件。在一个实施例中，斜坡面的斜度或坡度符合（inlinewith）弹簧的定向力。斜坡特征和弹簧定向力之间的相对角θ能够介于大约±75°之间，更加优选地介于大约±45°之间。图7示出了在斜坡面146和弹簧（具体地为弹簧端部162）施加到或施加在阻尼器杯状件108上的法向力之间测量得到的相对角+θ和-θ。在一个实施例中，相对角大约为+2°。弹簧面148毗邻斜坡面146，所述弹簧面148构造成接收扭转弹簧110的抵靠在此的第一端部162。

在另一个实施例中，图8的实施例，整体用238指代的内套管不具有大体平坦的斜坡面146而是具有成型面246。成型面246在横截面中观察时可以具有大致一半泪滴的外轮廓或者可以具有任何其它大体椭圆轮廓。在一个实施例中，臂106的内套管238在套管238的外表面的至少一部分上成凸轮状，其与阻尼器杯状件108的板（在这个实施例中整体用250指代）配合。如图8所示，内套管238的外表面包括：大体圆形的弯曲部分291，所述弯曲部分291弯曲成提供用于弹簧110的线圈的支座；大体平坦部分292，所述平坦部分292是用于弹簧的第一端部162的支座；和成凸轮的部分293，所述成凸轮的部分293具有大体椭圆的轮廓。成凸轮的部分293容纳在阻尼器杯状件108的板250上或与阻尼器杯状件108的板250相匹配。在这个实施例中，板250具有这样的轮廓，所述轮廓大致成形为相匹配在内套管238的成凸轮的部分293上。本申请人认为成型面246具有优势，原因在于，这个实施例较少依赖张紧器部件之间的摩擦特征来使得阻尼器杯状件108运动，以提供不对称的阻尼。

参照图2至图5，阻尼器杯状件108大体为部分C状构造，其安装配合到外套管136的通道140中。阻尼器杯状件108包括大体C状背部154、在背部154的长度上延伸的底部158、和板150，所述板150从底部158的与背部154的一部分相对的内边缘向上延伸并且通过支撑件156连接到背部154。阻尼器杯状件108具有第一端部153和第二端部155。阻尼器杯状件108的第一端部153包括板150。与斜坡面146相似的板150具有倾斜的或成斜坡的表面或面。成斜坡的板150的表面成一定角度，使得所述角度与斜坡面146的角度互补，使得这两个表面或两个面能够配合。当板150配合到斜坡面146时，倾度相反地成角度，使得板150基本匹配在与其旋转180°的镜像上。

板150可以包括斜坡垫151。斜坡垫151的优势在于所述斜坡垫151可以包括提供板和其接触的表面（诸如内套管138的斜坡面146）之间更低的摩擦系数的材料，这能够防止斜坡面146和板150过早不均匀地磨损或者使得在彼此中磨出槽。斜坡垫151还可以提供斜坡面146和板150之间更为稳定的摩擦系数，从而在皮带张紧器整个使用寿命期间保持更加一致的不对称率。在替代实施例中，斜坡面146或板150可以被涂敷或者被以另外的方式加以处理，以便最小化斜坡-斜坡界面摩擦。实现所述目标的特定方法可以包括垫或本领域中的技术人员熟知的适当材料的涂层。例如，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。这些材料可以形成整个斜坡特征或应用于衬底或结构材料，以便实现特定负荷承载和摩擦特性。

阻尼器杯状件108的第二端部155包括向内突出的突出部152，当组装时，所述突出部将定位成与内套管138的弹簧面148相对。阻尼器杯状件108仅仅接收弹簧110的第一端部162（所述阻尼器杯状件108没有容纳或者保持芯部165的一部分）并且将第一端部162保持在突出部和内套管138的弹簧面148之间。突出部152可以是大体弯曲的突出部，如图6中最好所见的那样，所述突出部是大体C状背部154的连续部分。

在一个实施例中，阻尼器杯状件108能够扩展，使得当弹簧110通过第一弹簧端部162施加的法向力压N_S（图5）被施加在突出部152上时，所述力使得突出部变形，从而使得阻尼器杯状件108的大体C状背部154在突出部所在的位置处伸展开并且朝向第二端部155拉长阻尼器杯状件。如用箭头190在图5中所示出的那样，阻尼器杯状件108的拉长使得板150沿着斜坡面运动。当从突出部152上移除法向力之后，突出部将恢复到其原始形状，从而使得板150沿着箭头190的相反的方向运动并且随着阻尼器杯状件恢复到其原始形状所述板150向后回到其原始位置。这个设计的一个优势在于需要仅仅一个阻尼器杯状件，因此制造更少的部件，这不仅仅节约了时间和钱，而且还意味着更少的部件发生潜在的机械磨损。

在替代实施例中，阻尼器杯状件108是更加刚性的设计并且不能扩展。杯状件的刚度（或者其挠度）可以根据所使用的材料和/或杯状件108和突出部152的形状而变化。在更为刚性的实施例中，阻尼器杯状件108使用弹簧罩壳102（和衬套104）和臂106之间的摩擦扭矩，以在卷起期间被弹簧110推动时使得所述阻尼器杯状件108自身沿着斜坡面146或者成型面246向上前进。

如图3所示，当组装时，阻尼器杯状件108被接收在外套管136的通道140中，使得板150与内套管138的斜坡面146相接触。阻尼器杯状件108和外套管136毗邻衬套104布置在弹簧罩壳102中，并且其中，内衬套138配合安装在轴122上，用于相对于所述轴122旋转臂。然后弹簧110被接收在外衬套136内。

以上描述的阻尼器杯状件108的特征同样能够应用于图8的阻尼器杯状件208。

扭力弹簧110可以是螺旋弹簧、圆丝弹簧、扁丝弹簧或者本领域中的技术人员已知的其它弹簧类型。如图2、4和5所示，扭力弹簧110包括第一端部162、第二端部164、和由弹簧的线圈限定的芯部165。一旦组装完成，图5示出了扭力弹簧110的第一端部162接合张紧器臂106和阻尼器杯状件108。第一端部162位于内套管138的弹簧面148和阻尼器杯状件108的突出部152之间。因为第一端部162大致是弹簧面148的长度，所以弹簧能够使得自身对齐在弹簧腔121内。图4示出了盖112内的弹簧槽172，所述弹簧槽172接收扭力弹簧110的第二端部164，因此，弹簧能够联接到或接合到盖112。如图3中最好所见，扭力弹簧110延伸通过外套管136并且接收在盖112中，其中，弹簧的芯部165的下部分卷绕在外套管的内套管138上并且芯部165的主要部分容纳在外套管136内。

扭力弹簧110提供了扭转力，以将张紧器臂106偏压到正在张紧的皮带中，以在正常操作期间张紧皮带。扭力弹簧110还提供了法向力N_S，所述法向力N_S施加到阻尼器杯状件108的突出部152，这使得板150、250运动或推动板150、250沿着内套管138、238的斜坡面146或成型面246向上运动。

在一个实施例中，臂106的内套管138包括圆角141（图5），并且在替代实施例中，包括凸块141′（图6），圆角141或凸块141′毗邻弹簧面148而且位于与斜坡面146相对的一侧上。圆角141或凸块141′定位在所述圆角141或凸块141′能够接触扭力弹簧的第一弯曲部143处，所述第一弯曲部143延续弹簧的第一端部162。凸块141′优选地是突出的圆形或弯曲的形状，用于更好地与第一弯曲部143相接触。圆角141和凸块141′都在张紧器中提供力的第二接触点，以作用在内套管138上从而使得臂106运动，用于在卷起期间增加摩擦阻尼。内套管的斜坡面146提供了第一接触点。

在卷起期间，扭力弹簧110的卷绕将弹簧的第一端部162向外推入到突出部152中，同时将第一弯曲部143推到圆角141或凸块141′。因为臂106是浮动臂，所以臂响应弹簧的第一弯曲部143推抵在圆角141或凸块141′上而运动，这使得臂朝向弹簧腔102的大致与阻尼器板108相对的侧壁124移动，用于在其间摩擦阻尼。

盖112包括突片178、从盖的下侧延伸并限定了孔168的隆起169和弹簧槽172。隆起169可以具有位于孔168内的轴座170，所述轴座170与轴122的安装基座123配合。弹簧槽172可以包括通道、槽口、狭缝、钩、带条、带或固定扭力弹簧的第二端部的其它装置。

在组装时，盖112接收在外套管136的开口端144中，其中突片178接收在弹簧罩壳102上的狭槽130中并且隆起169部分安装在轴122的外露端部125上，使得座170位于安装基座123上。如图3所见，盖112陷入在外套管136的开口端144中。盖112优选地包括位于臂106（例如臂106的开口端144中的肩部147）和盖112之间的辅助密封件。辅助密封件可以是迷宫式密封件或诸如“V”或“X”环的密封环。

紧固件114接收在盖112的孔168中，以将盖连接到轴122。还可以通过其它装置将盖112连接到轴122，诸如径向铆钉、压配合和/或型锻，并且并不局限于此。盖112闭合外套管136的开口端144并且将皮带张紧器的部件包封在弹簧罩壳102内，而同时没有将臂106牢固地固定到轴。盖还防止部件被污染。

如上所述并且如图5和6所示，张紧器臂106能够围绕轴线103沿着张紧方向T和沿着卷绕方向W旋转。图6包括与图1-4相同的部件并且因此具有对应的附图标记。然而，图5包括右侧阻尼器杯状件，因为成斜坡的板位于右侧，而图6包括左侧阻尼器杯状件，因为成斜坡的板位于左侧。因此，图6中的张紧方向T和卷绕方向W与图5中的所述张紧方向和所述卷绕方向相反。

在正常皮带张紧状态下，如图5和6所示，板150和斜坡面146在下斜坡位置中接触。在这个位置中，在阻尼器杯状件108和衬套104以及弹簧罩壳102之间具有通常很小的摩擦力或者没有摩擦力或者至少最小的恒定摩擦力。

如上所述，弹簧110联接到张紧器臂106、阻尼器杯状件108和盖112，使得当臂沿着卷绕方向W旋转时，卷绕弹簧，并且弹簧的第一端部162向外运动，并且将向外指向的法向力（N_S）施加到突出部152。在具有挠性（即，可扩展）阻尼器杯状件的实施例中，所述法向力（N_S）使得突出部152变形，从而使得突出部朝向阻尼器杯状件的至少第二端部155扩展，这拉长了阻尼器杯状件108，从而使得板150在斜坡向上的方向190上沿着斜坡面146运动。随着板150沿着斜坡面146向上运动，斜坡面146的角度将法向阻尼力（N_D）施加到成斜坡的板，从而施加到阻尼器杯状件108的与板150相对的背部154，以将背部154向外引导到衬套104和弹簧罩壳102中，用于其间的摩擦。阻尼器杯状件108的第二端部155因此被楔入到位于上斜坡位置中的衬套104和弹簧罩壳102中或被楔入抵靠所述衬套104和弹簧罩壳102，以提供径向摩擦阻尼。在此描述的成斜坡的板/斜坡面组件向摩擦表面提供了更恒定的力，用于提高径向摩擦阻尼。

一旦沿着放松方向提起张紧器臂的皮带松弛时，卷绕的弹簧提供了扭矩，所述扭矩使得张紧臂旋转回靠着皮带，即沿着张紧方向旋转。随着弹簧使用其扭矩旋转张紧器臂，弹簧被解卷，这减少突出部152上的法向力（N_S），从而允许突出部随着法向力（N_S）减小而逐渐回到其原始位置。继而这将缩短阻尼器杯状件108的长度并且使其逐渐恢复到其原始长度，从而使得板150沿着斜坡面146向下运动到其下斜坡位置，并且减小和/或移除法向阻尼力（N_D），使得减小摩擦阻尼或大体没有摩擦阻尼产生以阻止张紧器臂106朝向皮带旋转。

在具有更加刚性的阻尼器杯状件108设计的实施例中，作用在突出部152上的法向力（N_S）沿着箭头190（图5）的方向（所述“沿着斜坡向上的方向”）沿着内套管138的斜坡面146推动阻尼器杯状件108。随着板150沿着斜坡向上的方向运动时，成斜坡的面146的角度将法向力（N_D）施加到板150，从而施加到阻尼器杯状件108的与板150相对的背部154，以将背部154向外引导到衬套104和弹簧罩壳102中，用于其间的摩擦，即，将阻尼器杯状件108楔入到衬套104和弹簧罩壳102中。

一旦停止卷起，则卷绕的弹簧提供了扭矩，所述扭矩使得张紧器臂旋转回靠着皮带，并且随着弹簧解卷，其减小了突出部152上的法向力（N_S），从而允许阻尼器杯状件108沿着箭头190的相反的方向自然运动回其原始位置。这减小了阻尼器杯状件108楔入到衬套104和弹簧罩壳102中的程度，这从而减小和/或移除了法向阻尼力（N_D），使得减小了摩擦阻尼或者大体没有摩擦阻尼产生以阻止张紧器臂106朝向皮带旋转。

对于图8的具有内套管238的成型面246的实施例而言，具有相同的阻尼机构。在皮带张紧器100中，法向阻尼力（N_D）的大小主要根据弹簧扭矩和斜坡面角度或轮廓而变化。预载荷的大小、弹簧刚度和本领域普通技术人员已知的扭力弹簧的其它良好可控的特性决定弹簧扭矩。因此，对于选择用于张紧器的弹簧而言能够确定弹簧扭矩，并且弹簧扭矩仅仅略微发生变化以在成斜坡的板沿着斜坡面向上运动时占据空隙或者补偿磨损。这在张紧器的整个使用寿命期间提供了更好的阻尼控制。

能够通过改变斜坡面和/或成斜坡的板的特性，诸如其轮廓（即，斜坡特征的角度）、尺寸、结构和相对摩擦，来调节皮带张紧器100的操作和不对称阻尼的比率或曲线。因此，可以调整斜坡面，用于精确控制径向不对称阻尼。可以通过例如增加特定表面处理和精整、结构、垫和甚至基础材料选择来调整斜坡-斜坡界面的摩擦性质。

能够使用包括锻造、铸造、模铸、烧结或机械加工或制造成不同的部件的多种技术或本领域中的普通技术人员已知的其它技术来制造皮带张紧器的部件，并且然后使用诸如烧结、焊接、粘结、螺栓连接和甚至干涉配合的多种方法或本领域中的普通技术人员已知的其它方法将所述皮带张紧器的部件接合在一起。

在附图中示出并且在上文中描述的本发明的实施例是可以在随附权利要求的范围内做出的多个实施例的示例。可以预见的是，可以利用公开的方法产生张紧器组件的许多其它配置。总之，本申请人的意图是公开的专利范围将仅仅由随附权利要求的范围所限定。

Claims (22)

1.一种用于传动系统中的环状动力传输元件的张紧器，所述张紧器包括：

臂，所述臂能够围绕旋转轴线旋转，所述臂包括套管，所述套管包括斜坡面或成型面；

阻尼器杯状件，所述阻尼器杯状件包括突出部和板，所述板与所述套管的所述斜坡面或所述成型面配合；和

弹簧罩壳，所述弹簧罩壳容纳所述套管和所述阻尼器杯状件，

其中，在所述张紧器卷起期间，所述套管的所述斜坡面或所述成型面相对于所述阻尼器杯状件的所述板旋转，并且法向力被施加到所述突出部，所述法向力向外引导所述阻尼器杯状件到所述弹簧罩壳中，以提供不对称摩擦阻尼；

其中，所述阻尼器杯状件是弹性的，并且所述突出部能够偏转，以拉长所述阻尼器杯状件，使得所述板响应所述法向力沿着所述斜坡面或成型面运动。

2.根据权利要求1所述的张紧器，所述张紧器还包括位于所述弹簧罩壳内的扭力弹簧。

3.根据权利要求2所述的张紧器，其中，所述套管包括弹簧面，并且所述扭力弹簧的第一端部沿着所述弹簧面放置并且接触所述阻尼器杯状件的所述突出部。

4.根据权利要求3所述的张紧器，其中，所述扭力弹簧的所述第一端部将所述法向力施加到所述突出部。

5.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述臂还包括围绕所述套管同心的臂心轴，所述臂心轴具有接收所述阻尼器杯状件的开口。

6.根据权利要求5所述的张紧器，所述张紧器还包括位于所述弹簧罩壳和所述臂心轴之间的衬套。

7.根据权利要求6所述的张紧器，其中，所述衬套连接到所述弹簧罩壳，以便基本不能够旋转。

8.根据权利要求7所述的张紧器，其中，沿着第一方向，所述阻尼器杯状件被大致径向向外推动进入所述衬套中。

9.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述臂是浮动臂。

10.根据权利要求9所述的张紧器，其中，所述弹簧罩壳还包括枢转轴，并且其中，所述臂的所述套管能够围绕所述枢转轴旋转。

11.根据权利要求10所述的张紧器，其中，所述浮动臂运动成与所述弹簧罩壳摩擦接触，用于额外的摩擦阻尼。

12.根据权利要求10所述的张紧器，所述张紧器还包括皮带轮，所述皮带轮在与所述套管相对的端部处联接到所述臂，其中，所述皮带轮在卷起期间具有增加的轴毂负荷，并且所述阻尼器杯状件和所述浮动臂沿着所述轴毂负荷的方向在所述弹簧罩壳内定向。

13.一种用于传动系统中的环状动力传输元件的张紧器，所述张紧器包括：

臂，所述臂能够围绕轴线旋转，所述臂在其第一端部处包括：内套管，所述内套管包括斜坡面或成型面；和外套管，所述外套管中包括开口，并且所述臂在其第二端部处包括皮带轮；

接收在所述外套管的所述开口中的阻尼器杯状件，所述阻尼器杯状件包括突出部和板，所述板与所述内套管的所述斜坡面或所述成型面相接触；

弹簧罩壳，所述弹簧罩壳容纳所述臂的所述内套管、所述臂的所述外套管的至少一部分和所述阻尼器杯状件；

扭力弹簧，所述扭力弹簧安放于所述臂的所述内套管周围，并且具有抵靠所述阻尼器杯状件安放的第一端部；

其中，在所述张紧器的卷起状态期间，所述臂的旋转大致径向向外引导所述阻尼器杯状件，以提供不对称摩擦阻尼；

其中，所述内套管包括弹簧面，并且其中，所述扭力弹簧的所述第一端部位于所述内套管的所述弹簧面和所述阻尼器杯状件的所述突出部之间。

14.根据权利要求13所述的张紧器，其中，所述扭力弹簧的所述第一端部将法向力施加到所述突出部。

15.根据权利要求13所述的张紧器，其中，所述扭力弹簧是主弹簧。

16.根据权利要求13所述的张紧器，其中，所述臂的所述外套管围绕所述内套管是同心的，并且通过基部连接到所述内套管，所述基部在所述外套管和所述内套管之间延伸，并且由所述外套管中的开口界定。

17.根据权利要求16所述的张紧器，其中，所述外套管包括与所述基部相对的开口端。

18.根据权利要求13所述的张紧器，所述张紧器还包括位于所述弹簧罩壳和所述阻尼器杯状件之间的衬套。

19.根据权利要求18所述的张紧器，其中，所述衬套连接到所述弹簧罩壳，以便基本不能够旋转。

20.根据权利要求13所述的张紧器，其中，随着所述扭力弹簧卷绕，所述皮带轮具有增加的轴毂负荷，并且所述阻尼器杯状件和所述臂沿着所述轴毂负荷的方向在所述弹簧罩壳内定向。

21.一种用于传动系统中的环状动力传输元件的张紧器，所述张紧器包括：

臂，所述臂能够围绕轴线旋转，所述臂在其第一端部处包括：内套管，所述内套管包括斜坡面或成型面；和外套管，所述外套管中包括开口，并且所述臂在其第二端部处包括皮带轮；

接收在所述外套管的所述开口中的阻尼器杯状件，所述阻尼器杯状件包括突出部和板，所述板与所述内套管的所述斜坡面或所述成型面相接触；

弹簧罩壳，所述弹簧罩壳容纳所述臂的所述内套管、所述臂的所述外套管的至少一部分和所述阻尼器杯状件；

其中，在所述张紧器的卷起状态期间，所述臂的旋转大致径向向外引导所述阻尼器杯状件，以提供不对称摩擦阻尼；

其中，所述弹簧罩壳包括大体居中的轴，所述臂围绕所述轴旋转；

其中，所述臂的所述内套管包括孔，所述轴穿过所述孔被接收；

其中，所述臂在所述轴上自由浮动，并且在卷起期间，所述臂响应施加到所述阻尼器杯状件的所述突出部的至少法向力远离所述阻尼器杯状件运动。

22.根据权利要求21所述的张紧器，其中，所述浮动臂运动成与所述弹簧罩壳摩擦接触，用于额外的摩擦阻尼。