CN104358845A - 盘式非对称阻尼皮带自动张紧器 - Google Patents

盘式非对称阻尼皮带自动张紧器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，属于张紧器装置，现有张紧器设置对称阻尼，没能从根本上全面解决启动或突然加速时皮带会跳齿及缓振问题，本发明在基座与张紧臂上分设相向的第一端面、第二端面，阻尼构件位于第一端面、第二端面之间，阻尼构件包括提供持久轴向弹力的弹性元件和借该弹性元件的弹力接触在第一端面或/和第二端面上的阻尼摩擦块，张紧臂相对于底座的不同方向有转动或转动趋势时，阻尼摩擦块产生不同方向的摩擦力，该摩擦力又强化或削弱弹性元件对阻尼摩擦块轴向压力的变换，从而改变不同转向摩擦力的改变，进而从根本上解决了启动或突然加速时皮带跳齿的现象及减缓振动。

Description

盘式非对称阻尼皮带自动张紧器
技术领域
本发明涉及一种张紧器装置，尤其涉及一种非对称阻尼机构的皮带张紧装置，该阻尼装置具有不同的旋转方向阻尼不同的特点，让张紧臂加载时的扭矩和张紧臂卸载时的扭矩不等，从而实现减少机构抖动、延长系统寿命的作用。
背景技术
现有的自动张紧器技术，极大部分还都是对称阻尼张紧器；现有技术难以全面解决启动或突然加速时皮带会跳齿的问题；另外，对解缓系统的振动效果甚微。
当设置径向阻尼时，有时因空间结构有限，难以成全时，就要考虑轴向阻尼结构。
中国专利文献CN103688083A披露了一种张紧器，结构简单，其张紧臂相对于底座旋转时的阻尼，靠橡胶件的轴向弹性回复而产生的摩擦。众所周知，橡胶是很容易老化的，而使用环境又是一个极易老化的高温环境，就自然容易丧失轴向弹力，再则，橡胶又很容易磨损的，且在未失效之前也是对称阻尼，对解决现状优势不明显。
现有技术，要么是不设置阻尼，要么对称阻尼，没能从根本上全面解决启动或突然加速时皮带会跳齿的问题，没能有效解决减缓振动之目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有张紧器设置对称阻尼没能从根本上全面解决启动或突然加速时皮带会跳齿及振动等缺陷，提供一种盘式非对称阻尼皮带自动张紧器。
为达到上述目的，本发明的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是包括：
具有转套的基座；
张紧臂，其装配在所述的转套上可以绕所述转套相对于基座转动，所述基座与张紧臂上分设相向的第一端面、第二端面；
带轮，其偏心装配在所述的张紧臂上，其轴线与所述转套的轴线平行；
扭转弹簧，其对所述张紧臂施加向皮带张紧方向偏转的弹力；
阻尼构件，其位于所述第一端面、第二端面之间，其包括提供持久轴向弹力的弹性元件和借该弹性元件的弹力接触在所述第一端面或/和第二端面上的阻尼摩擦块，所述张紧臂相对于底座的不同方向有转动或转动趋势时，所述弹性元件施加在所述阻尼摩擦块上的轴向弹力的大小不同，促使所述阻尼摩擦块产生的摩擦力大小不同。
作为优选技术手段，所述的弹性元件、阻尼摩擦块均呈圆环状且二者同轴安装。
作为优选技术手段，所述的弹性元件是波形弹簧，每个波峰两侧的斜面的倾角不同，且较大倾角的斜面在圆周上位于波峰的同一侧、较小倾角的斜面在圆周上位于波峰的另一侧。具体的，所述较大倾角的角度为30-75°，所述较小倾角的角度为10-40°。所述每个波峰两侧的斜面为平面或曲面。所述波形弹簧的至少一侧配置所述的阻尼摩擦块。
作为优选技术手段，所述的弹性元件包括圆环状的弹性基体和从弹性基体上向轴向延伸并向圆周方向一致倾斜的若干个提供持久轴向弹力的弹簧舌头。具体的，所述的若干个弹簧舌头分布在所述弹性基体的同一侧且其周向倾斜方向相同。或者，所述的若干个弹簧舌头分布在所述弹性基体的两侧且两侧的弹簧舌头的周向倾斜方向相反。尤其是，所述的每个弹簧舌头支撑一个所述的阻尼摩擦块或者位于所述弹性基体同一侧的弹簧舌头共同支撑一个所述的阻尼摩擦块。所述的弹簧舌头为从所述弹性基体的边缘部位或/和中间部位冲切变形而成。所述的弹簧舌头向所述弹性基体的径向内侧倾斜。所述的阻尼摩擦块包括骨架和摩擦体，所述的骨架上设有供所述的弹簧舌头陷入的内凹空间。
作为优选技术手段，所述扭转弹簧的一端支撑在所述的基座上或与基座不能发生转动的构件上，另一端支撑在所述的张紧臂上或与张紧臂不能发生转动的构件上。
作为优选技术手段，所述的基座包括本体及附着在本体上的附着体或/和从本体上延伸出的延伸体；所述的张紧臂包括本体及附着在本体上的附着体或/和从本体上延伸出的延伸体。
作为优选技术手段，所述阻尼摩擦块与所述第一端面或者第二端面接触的部位摩擦体的制造材料为高耐热的热塑性塑料。所述高耐热的热塑性塑料为在下述任一种基础材料中添加下述任一种添加剂而成，所述基础材料包括聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺6、聚对苯二甲酰己二胺、聚邻苯二甲酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚，所述添加剂包括20%-60%的玻璃纤维、20%-60%的碳素纤维、20%-60%的芳纶纤维、20%-60%的酚醛纤维，所述的百分含量为添加剂在制造材料中的质量百分比。
本发明通过轴向阻尼，解决了设置径向阻尼空间结构所限的困惑。
本发明的阻尼构件，其提供阻尼的轴向弹力由单独的弹性元件提供，阻尼大小和不同旋转方向的阻尼非对称性由弹性元件的结构巧妙设计来完成，从根本上全面解决了启动或突然加速时皮带会跳齿的现象及减缓振动。
附图说明
图1是本发明张紧器的一种结构的剖视示意图；
图2是本发明张紧器的另一种结构的剖视示意图；
图3是图1中所示阻尼构件的剖视示意图；
图4是图2中所示阻尼构件的剖视示意图；
图5是本发明的波形弹簧状弹性元件的示意图；
图6是将本发明的波形弹簧状弹性元件沿其周向展开的示意图；
图7A-7G是本发明的弹簧舌头向弹性基体同一侧延伸的7种弹性元件的示意图；
图8A-8F是本发明的弹簧舌头向弹性基体两侧延伸的6种弹性元件的示意图；
图9a-9c示出了本发明弹簧舌头分别在静止、顺向转动、逆向转动时的受力示意图；
图10a是一种弹簧舌头向弹性基体的径向内侧倾斜的弹性元件的轴测图，图10b是图10a所示结构的轴向正投影视图；
图11a是另一种弹簧舌头向弹性基体的径向内侧倾斜的弹性元件的轴测图，图11b是图11a所示结构的轴向正投影视图；
图中标号说明：
01-基座，
11-转套，
111-转套的轴线，
12-第一端面，
13-摩擦盘；
02-张紧臂，
21-第二端面；
03-带轮，
31-带轮的轴线；
04-扭转弹簧；
05-调节部件，
51-偏心孔；
06A-阻尼构件，06B-阻尼构件，
61-弹性元件，
611-波形弹簧，
612-波峰，
613-波谷，
α-较大倾角，
β-较小倾角，
62-弹性元件，
621-弹性基体，
622-弹簧舌头，
63-阻尼摩擦块，63a-阻尼摩擦块，
631-骨架，631a-骨架，
632-摩擦体，632a-摩擦体。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。
本发明的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器可通过图1、图2所示的较佳实施例予以阐述，图1、图2所示的张紧器包括：
具有转套11的基座01；
张紧臂02，其装配在转套11上可以绕转套相对于基座01转动，基座01与张紧臂02上分设相向的第一端面12、第二端面21（图中第一端面12位于基座的转套11上、第二端面21位于张紧臂02上，所述第一端面、第二端面仅仅是为了叙述为在名字上的区别，并无结构上的实际意义，但不行限定为平面、曲面，也可以是台阶状面）；
带轮03，其偏心装配在张紧臂02上，其轴线31与转套的轴线111平行；
扭转弹簧04，其对张紧臂02施加向皮带张紧方向偏转的弹力；
可被操作转动的调节部件05，其装配在转套11内，其具有偏离转套轴线111的偏心孔51；
阻尼构件06A或06B，其位于第一端面12、第二端面21之间，其包括提供持久轴向弹力的弹性元件61或62和借该弹性元件的弹力接触在第一端面或/和第二端面上的阻尼摩擦块63或63a（图1、图3与图2、图4中阻尼构件的结构有别，将在下文分别说明），张紧臂相对于底座的不同方向有转动或转动趋势时，弹性元件施加在阻尼摩擦块上的轴向弹力的大小不同，促使阻尼摩擦块产生的摩擦力大小不同，从而实现皮带对张紧臂加载和卸载时阻尼的非对称性。鉴于装配位置，弹性元件、阻尼摩擦块均呈圆环状且二者同轴安装，从而使得结构紧凑，弹性元件对阻尼摩擦块施加的轴向弹力分布均匀。
弹性元件的一种结构可以是图1、图3、图5、图6所示的波形弹簧611，该波形弹簧611每个波峰612的倾斜方向不同，表现为每个波峰两侧的斜面的倾角不同，且较大倾角α的斜面在圆周上位于波峰的同一侧、较小倾角β的斜面在圆周上位于波峰的另一侧。鉴于该波形弹簧的结构，其一侧的波谷又构成其另一侧的波峰，且两侧波峰的倾斜方向相反，一侧为逆时针方向、另一侧为顺时针方向，从而当将波形弹簧翻面时，其波峰的表现是一致的，因此，在装配时不必考虑波形弹簧的方向性，具有很大的便利性。
鉴于上述波形弹簧的结构，当皮带绷紧加载张紧臂促使张紧臂旋转或有旋转趋势时（张紧臂产生向扭紧扭转弹簧的方向旋转或有旋转趋势），阻尼摩擦块不仅受到波形弹簧原有的轴向弹力而产生摩擦阻尼T，而且还受到波形弹簧的较大倾角斜面的倾斜方向的支承力的轴向分力N1，该轴向分力又增加了阻碍张紧臂旋转的阻尼PN1；当皮带松弛卸载张紧臂促使张紧臂旋转或有旋转趋势时（张紧臂产生向松弛扭转弹簧的方向旋转或有旋转趋势），阻尼摩擦块同样不仅受到波形弹簧原有的轴向弹力而产生摩擦阻尼T，而且还同样受到波形弹簧的较小倾角斜面的倾斜方向的支承力的轴向分力N2，该轴向分力又增加了阻碍张紧臂旋转的阻尼QN2；由于波形弹簧波峰两侧的斜面的倾角不同，进而造成不同旋向的轴向分力N1与轴向分力N2大小不同，这就必然导致摩擦阻尼PN1和QN2大小不等，从而实现皮带对张紧臂加载和卸载时阻尼的非对称性。
具体的，较大倾角α的角度为30-75°，较小倾角β的角度为10-40°。该较大倾角α、较小倾角β均是斜面与波形弹簧的底面之间的夹角。每个波峰两侧的斜面既可为平面，也可为曲面。根据需求，波形弹簧的至少一侧配置阻尼摩擦块。
弹性元件的另一种结构可以是图2、图4所示的结构，其包括圆环状的弹性基体621和从弹性基体上向轴向延伸并向圆周方向一致倾斜的若干个提供持久轴向弹力的弹簧舌头622。为了简易及便于识别，在图7A-8F中，统一用字母A表示弹性基体，用字母D表示向前侧延伸的弹簧舌头，用字母E表示向后侧延伸的弹簧舌头。
鉴于所述弹簧舌头的存在：见图9a，张紧臂不动时，弹性元件62的弹簧舌头622处于轴向压缩状态，弹簧舌头622给阻尼摩擦块一个轴向弹力，同时也受到一个同样大小的反作用力Q；见图9b，当受到顺向（图中虚线箭头表示的方向，右向）的转动时，弹簧舌头给阻尼摩擦块的轴向压力是N，弹簧舌头622受到N*f的摩擦力（f为摩擦系数）；见图9c，当受到逆向（图中虚线箭头表示的方向，左向）的转动时，弹簧舌头给阻尼摩擦块的轴向压力是P，弹簧舌头622受到P*f的摩擦力（f为摩擦系数），经力学分析可以确定，P>Q>N，逆向转动时的摩擦力P*f 大于顺向转动时的摩擦力N*f，实现不同转向的非对称性。
具体的，若干个弹簧舌头可分布在弹性基体的同一侧且其倾斜方向相同，该结构具有方向性，因此在装配时需要辨识；也可分布在弹性基体的两侧且两侧的弹簧舌头的倾斜方向相反，一侧为逆时针方向、另一侧为顺时针方向，从而当将该弹性原件翻面时，其弹簧舌头的倾斜方向是一致的，因此，在装配时不必考虑该弹性原件的方向性，具有很大的便利性。
鉴于弹簧舌头分散设置，每个弹簧舌头可支撑一个阻尼摩擦块，但为了可靠性，位于弹性基体同一侧的弹簧舌头共同支撑一个阻尼摩擦块。
为了便于制造，弹簧舌头为从弹性基体的边缘部位或/和中间部位冲切变形而成，首选的制造材质是弹簧钢，具体弹簧舌头的倾斜方向视不同产品的阻尼要求而定：
图7A所示的弹簧舌头是在弹性基体的中间部位向前侧冲切变形而成，它们一致的向顺时针方向倾斜；
图7B所示的弹簧舌头是在弹性基体的两边缘部位向前侧冲切变形而成，它们一致的向顺时针方向倾斜，两边缘部位的弹簧舌头在周向一一对应；
图7C所示的弹簧舌头是在弹性基体的两边缘部位向前侧冲切变形而成，它们一致的向顺时针方向倾斜，两边缘部位的弹簧舌头在周向彼此错位；
图7D所示的弹簧舌头是仅在弹性基体的外边缘部位向前侧冲切变形而成，它们一致的向顺时针方向倾斜；
图7E所示的弹簧舌头是仅在弹性基体的内边缘部位向前侧冲切变形而成，它们一致的向顺时针方向倾斜；
图7F所示的弹簧舌头是仅在弹性基体的外边缘部位向前侧冲切变形而成，它们一致的向顺时针方向倾斜，为了装配时对弹性基体定位，在弹性基体的内侧设有若干缺口；
图7G所示的弹簧舌头是仅在弹性基体的内边缘部位向前侧冲切变形而成，它们一致的向顺时针方向倾斜，为了装配时对弹性基体定位，在弹性基体的外侧设有若干缺口；
图8A所示的弹簧舌头是在弹性基体的中间部位分别向两侧冲切变形而成，位于前侧的弹簧舌头向顺时针方向倾斜，位于后侧的弹簧舌头向逆时针方向倾斜；
图8B所示的弹簧舌头是分别在弹性基体的两边缘部位向冲切变形而成，外边缘部位向前冲切、一致的向顺时针方向倾斜，内边缘部位向后冲切、一致的向逆时针方向倾斜；
图8C所示的弹簧舌头是仅在弹性基体的外边缘部位冲切变形而成，其中一部分弹簧舌头延伸向前侧并向顺时针方向倾斜、另一部分弹簧舌头延伸向后侧并向逆时针方向倾斜；
图8D所示的弹簧舌头是仅在弹性基体的内边缘部位冲切变形而成，其中一部分弹簧舌头延伸向前侧并向顺时针方向倾斜、另一部分弹簧舌头延伸向后侧并向逆时针方向倾斜；
图8E所示的弹簧舌头是仅在弹性基体的内边缘部位冲切变形而成，其中一部分弹簧舌头延伸向前侧并向顺时针方向倾斜、另一部分弹簧舌头延伸向后侧并向逆时针方向倾斜；为了装配时对弹性基体定位，在弹性基体的外侧设有若干缺口；
图8F所示的弹簧舌头是仅在弹性基体的外边缘部位冲切变形而成，其中一部分弹簧舌头延伸向前侧并向顺时针方向倾斜、另一部分弹簧舌头延伸向后侧并向逆时针方向倾斜；为了装配时对弹性基体定位，在弹性基体的内侧设有若干缺口。
为了抵消弹性基体旋转时的离心分力，弹簧舌头向弹性基体的径向内侧倾斜，如图10a-10b所示，弹簧舌头是在弹性基体的中间部位冲切变形而成，其呈顺时针方向的周向倾斜的同时，还向弹性基体的径向内侧倾斜，在轴向投影上，弹簧舌头向弹性基体的径向内侧倾斜体现为弹簧舌头相对于其在弹性基体上的位置向径向内侧倾斜；如图11a-11b所示，弹簧舌头是在弹性基体的内边缘部位冲切变形而成，其呈顺时针方向的周向倾斜的同时，还向弹性基体的径向内侧倾斜，在轴向投影上，弹簧舌头向弹性基体的径向内侧倾斜同样体现为弹簧舌头相对于其在弹性基体上的位置向径向内侧倾斜。
为了避免阻尼摩擦块产生阻力时受力变形，以及保证其摩擦面积，阻尼摩擦块包括形成一个整体的骨架631(或631a)和摩擦体632(或632a)，骨架上设有供弹簧舌头陷入的内凹空间。
具体装配时，扭转弹簧04的一端支撑在基座上或用于固定基座的构件上，另一端支撑在张紧臂上。通过扭转调节部件05可以将张紧臂预紧，预紧后固定调节部件(如用紧固件穿过偏心孔51后予以固定)可将张紧臂保持在该预紧位置，但是调节部件05不是实现本发明所必要的，在实际产品中可以略去该调节部件05，通过其它方式予以预紧。
具体实施时，根据结构上的需要，基座包括本体及附着在本体上的附着体或/和从本体上延伸出的延伸体（如图1中第一端面12设在转套11上，虽然在本申请中对转套、基座分别命名，但二者是固定在一起的，因此转套自然被视为基座的一部分，而第一端面即设在转套上；在图2、4中，转套上有又套置了一个摩擦盘13作为基座的附着体，第一端面即设在转套上）；张紧臂包括本体及附着在本体上的附着体或/和从本体上延伸出的延伸体。
而阻尼摩擦块与第一端面或者第二端面接触的部位的制造材料（摩擦体）为高耐热的热塑性塑料，具体的，高耐热的热塑性塑料为在下述任一种基础材料中添加下述任一种添加剂而成，所述基础材料包括聚酰胺46（PA46）、聚酰胺66（PA66或尼龙66）、聚酰胺6(PA6或尼龙6)、聚对苯二甲酰己二胺(PA6T)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚醚醚酮 (PEEK)、聚苯硫醚（PPS），所述添加剂包括20%-60%的玻璃纤维（GF）、20%-60%的碳素纤维（CF）、20%-60%的芳纶纤维（聚对苯二甲酰对苯二胺）、20%-60%的酚醛纤维（PHE），所述的百分含量为添加剂在制造材料中的质量百分比；当然还可以为其它高耐热的热塑性塑料(高耐热的聚酰胺基础上的或者其它高耐热的塑料基础上的热塑性塑料)。

Claims (17)

1.盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是包括：
具有转套(11)的基座(01)；
张紧臂(02)，其装配在所述的转套(11)上可以绕所述转套相对于基座转动，所述基座(01)与张紧臂(02)上分设相向的第一端面(12)、第二端面(21)；
带轮(03)，其偏心的装配在所述的张紧臂(02)上，其旋转轴线(31)与所述转套的轴线(111)平行；
扭转弹簧(04)，其对所述张紧臂(02)施加向皮带张紧方向偏转的弹力；
阻尼构件(06A、06B)，其位于所述第一端面(12)、第二端面(21)之间，其包括提供持久轴向弹力的弹性元件(61、62)和借该弹性元件的弹力接触在所述第一端面或/和第二端面上的阻尼摩擦块(63、63a)，所述张紧臂相对于底座的不同方向有转动或转动趋势时，所述弹性元件(61、62)施加在所述阻尼摩擦块(63、63a)上的轴向弹力的大小不同，促使所述阻尼摩擦块产生的摩擦力大小不同。
2.根据权利要求1所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的弹性元件(61、62)、阻尼摩擦块(63、63a)均呈圆环状且二者同轴安装。
3. 根据权利要求1所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的弹性元件是波形弹簧(611)，每个波峰(612)两侧的斜面的倾角不同，且较大倾角(α)的斜面在圆周上位于波峰的同一侧、较小倾角(β)的斜面在圆周上位于波峰的另一侧。
4. 根据权利要求3所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述较大倾角(α)的角度为30-75°，所述较小倾角(β)的角度为10-40°。
5. 根据权利要求3所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述每个波峰(612)两侧的斜面为平面或曲面。
6. 根据权利要求3所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述波形弹簧的至少一侧配置所述的阻尼摩擦块。
7. 根据权利要求1所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的弹性元件包括圆环状的弹性基体(621)和从弹性基体上向轴向延伸并向圆周方向一致倾斜的若干个提供持久轴向弹力的弹簧舌头(622)。
8. 根据权利要求7所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的若干个弹簧舌头分布在所述弹性基体的同一侧且其周向倾斜方向相同。
9. 根据权利要求7所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的若干个弹簧舌头分布在所述弹性基体的两侧且两侧的弹簧舌头的周向倾斜方向相反。
10. 根据权利要求8或9所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的每个弹簧舌头支撑一个所述的阻尼摩擦块或者位于所述弹性基体同一侧的弹簧舌头共同支撑一个所述的阻尼摩擦块。
11. 根据权利要求7-9中任一项所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的弹簧舌头为从所述弹性基体的边缘部位或/和中间部位冲切变形而成。
12. 根据权利要求11所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的弹簧舌头(622)向所述弹性基体(621)的径向内侧倾斜。
13. 根据权利要求7所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的阻尼摩擦块(63、63a)包括骨架(631、631a)和摩擦体(632、632a)，所述的骨架(631、631a)上设有供所述的弹簧舌头陷入的内凹空间。
14. 根据权利要求1所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述扭转弹簧(04)的一端支撑在所述的基座上或与基座不能发生转动的构件上，另一端支撑在所述的张紧臂上。
15. 根据权利要求1所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述的基座(01)包括本体及附着在本体上的附着体或/和从本体上延伸出的延伸体；所述的张紧臂(02)包括本体及附着在本体上的附着体或/和从本体上延伸出的延伸体。
16. 根据权利要求1所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述阻尼摩擦块(63、63a)与所述第一端面或者第二端面接触的部位的制造材料为高耐热的热塑性塑料。
17. 根据权利要求16所述的盘式非对称阻尼皮带自动张紧器，其特征是：所述高耐热的热塑性塑料为在下述任一种基础材料中添加下述任一种添加剂而成，所述基础材料包括聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺6、聚对苯二甲酰己二胺、聚邻苯二甲酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚，所述添加剂包括20%-60%的玻璃纤维、20%-60%的碳素纤维、20%-60%的芳纶纤维、20%-60%的酚醛纤维，所述的百分含量为添加剂在制造材料中的质量百分比。
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