CN104913015B - 一种阻尼可调皮带自动张紧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻尼可调皮带自动张紧器，包括带轮、壳体、底座、压电传感器和执行器组件、箍圈和扭转弹簧，带轮通过轴承安装在壳体的一侧，壳体的另一侧设置有向下延伸的套筒，底座上设置有向上延伸的芯轴和侧立板，芯轴插入套筒内，并在芯轴与套筒之间装有塑料垫圈和垫片构成第一对摩擦副，扭转弹簧将箍圈的底板压紧在压电传感器和执行器组件上，从而在箍圈的底板与压电传感器和执行器组件的动作端之间构成第二对摩擦副；张紧器工作时，扭转弹簧的直径缩小，在扭转弹簧的作用下，箍圈收缩并将套筒抱死，从而构成第三对摩擦副。通过压电传感器和执行器组成，可以调整弹簧的压缩量，保证张紧器始终提供足够的阻尼，增强张紧器的可靠性和延长其使用寿命。

Description

一种阻尼可调皮带自动张紧器
技术领域
本发明涉及自动张紧装置，尤其是涉及一种阻尼可调的皮带自动张紧器。
背景技术
由于多楔带传动具有附件结构布置紧凑、承载能力强、安装维护方便、使用寿命长等优点，被广泛应用于发动机附件轮系中，用于驱动发电机、空调压缩机、水泵、油泵、风扇等发动机附件。为了维持一定的皮带张力，避免皮带打滑，补偿皮带由于老化、磨损等产生的伸长量，抑制皮带传动系统的振动，调节和补偿由于轴和定位孔的加工误差所引起的发动机系统各中心距的偏差，自动张紧器是必不可少的部件。
运动的多楔带会引起振动和噪声，而多楔带传动系统的振动会导致皮带和带轮过早磨损，往往会在自动张紧装置中添加阻尼机构，因此张紧装置及其阻尼机构的设计是多楔带传动系统的关键。普通张紧器通常在张紧力传递途径中设置摩擦副提供摩擦阻尼,结构比较简单,但会给运动副带来磨损，影响使用寿命。现目前公开的专利提供了诸多形式的阻尼机构，大多为圆柱扭簧结构产品,均是将预压缩的弹簧装入弹簧装置中,使之产生轴向力。如CN1668863提供了一种在张紧上应用弹性盘阻尼器的技术方案，CN1144892提供了一种在张紧器和支架之间利用弹簧压迫阻尼元件而产生阻尼力的机构，能够在一定程度上减小皮带的振动及噪声。US20100222169提出了一种采用推力弹簧的自动张紧装置，其阻尼元件能够提供一种非对称阻尼，能够很好地将皮带传动中的振动能量耗散，以此来降低皮带的振动噪音。CN1959150提出了一种具有多阻尼的自动皮带张紧装置，其具有多个摩擦副，改变了传统摩擦副单一磨损较快的弊端，能够提供比较稳定的阻尼。但这些阻尼机构均存在一个严重的缺陷：摩擦副的磨损、预压缩弹簧的老化、松弛等会造成张紧装置不能提供足够的阻尼，大大缩短张紧装置的使用寿命和工作可靠性。
发明内容
本发明旨在针对现有皮带自动张紧器的上述缺陷，提供一种阻尼可调的皮带自动张紧器，其结构简单，可以保证张紧器始终提供足够的阻尼，增强张紧器的可靠性和延长其使用寿命。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种阻尼可调皮带自动张紧器，包括带轮，还包括壳体、底座、压电传感器和执行器组件、箍圈和扭转弹簧，所述带轮通过轴承安装在壳体的一侧，壳体的另一侧设置有向下延伸的套筒，所述底座上设置有向上延伸的芯轴和侧立板，所述芯轴插入套筒内，并在芯轴与套筒之间装有塑料垫圈和垫片构成第一对摩擦副，所述压电传感器和执行器组件、箍圈和扭转弹簧由下向上依次套装套筒上，并位于底座与壳体之间，压电传感器和执行器组件的下端固定在底座上，所述箍圈带有底板，且箍圈上开有一用于收缩的豁口，底板的一侧设置有向外延伸有限位头，所述扭转弹簧的下端头、箍圈的限位头均卡在侧立板上对应设置的限位孔内，所述侧立板的顶部设置有限位块，所述限位块伸入壳体上对应设置的限位槽内，限位块能在限位槽限定的范围内转动；所述扭转弹簧将箍圈的底板压紧在压电传感器和执行器组件上，从而在箍圈的底板与压电传感器和执行器组件的动作端之间构成第二对摩擦副；张紧器工作时，扭转弹簧的直径缩小，在扭转弹簧的作用下，箍圈收缩并将套筒抱死，从而构成第三对摩擦副。
带轮通过轴承套装在壳体上，底座固定在发动机上，带轮可以绕其中心轴自由转动，也可绕张紧器芯轴中心来回摆动，皮带轮在摆动过程中就可以看成壳体绕芯轴中心的摇摆运动。张紧器的上下两端均有一对摩擦机构，即芯轴与套筒之间装有塑料垫圈和垫片构成的第一对摩擦副，以及箍圈底板与压电传感器和执行器组件动作端之间构成的第二对摩擦副，两对摩擦副之间的正压力由预压缩扭转弹簧提供。压电传感器和执行器封装在一起构成组件，压电传感器位于下方，执行器位于上方，根据压电传感器实时获取的压缩扭转弹簧纵向预紧力信息，通过执行器调整预压缩扭转弹簧的压缩量，以保证芯轴上下两端面摩擦副始终具有足够的正压力和阻尼。在壳体的套筒上还套有一箍圈，该箍圈通过侧立板上的限位孔进行限位，箍圈带有豁口，其外径略小于扭转弹簧内径，工作时扭簧直径缩小，在扭簧作用下，箍圈与套筒抱死，形成第三对摩擦副。扭转弹簧的下端头、箍圈的限位头均卡在侧立板上对应设置的限位孔内，构成柔性止动机构，具有柔性限位功能。
本发明的有益效果是：与现有的自动张紧器相比，本发明可以实时测量第一、第二对摩擦副受到的正压力，并调整扭转弹簧预压缩量，使芯轴上下两端面摩擦副受到的正压力维持在足够水平，进而保证自动张紧器工作阻尼始终足够大，可以有效预防由于摩擦副磨损、扭簧老化、松弛等产生的阻尼不足的问题，从而提高自动张紧器的工作可靠性和使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是箍圈的立体图。
图4是压电传感器和执行器组件的结构示意图。
图5是控制原理图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
结合图1—图2所示，一种阻尼可调皮带自动张紧器，由带轮1、壳体2、底座3、压电传感器和执行器组件4、箍圈5、扭转弹簧6、轴承和螺栓7等组成。
带轮1通过轴承安装在壳体2的一侧，再通过螺栓7锁紧。壳体2的另一侧设置有向下延伸的套筒2a，套筒2a与螺栓7的轴线平行。底座3上设置有向上延伸的芯轴3a和侧立板3b，芯轴3a插入套筒2a内，并在芯轴3a与套筒2a之间装有塑料垫圈8和垫片9构成第一对摩擦副。
结合图1、图4所示，压电传感器和执行器组件4由压电传感器4a和执行器4b组成，压电传感器4a位于执行器4b的下方，两者封装在一起。压电传感器4a上设置有安装孔用于与底座3相连，执行器4b的下端为固定端，上端为动作端，动作端的上端面为摩擦面，将与箍圈5组成一个摩擦副，提供一定的摩擦阻尼。
结合图1、图2所示，压电传感器和执行器组件4、箍圈5和扭转弹簧6由下向上依次套装套筒2a上，并位于底座3与壳体2之间，压电传感器和执行器组件4的下端固定在底座3上。如图3所示，箍圈5带有底板5a，且箍圈5上开有一用于收缩的豁口5b，底板5a的一侧设置有向外延伸有限位头5c，扭转弹簧6的下端头、箍圈5的限位头5c均卡在侧立板3b上对应设置的限位孔3d内，对扭转弹簧6、箍圈5进行柔性限位。箍圈5最好采用塑料材质，增加摩擦阻尼。
侧立板3b的顶部设置有限位块3c，限位块3c伸入壳体2上对应设置的限位槽2b内，限位槽2b的宽度大于限位块3c的宽度，限位块3c能在限位槽2b限定的范围内转动，对壳体2进行工作角度限制。
扭转弹簧6将箍圈5的底板5a压紧在压电传感器和执行器组件4上，从而在箍圈5的底板5a与压电传感器和执行器组件4的动作端之间构成第二对摩擦副，箍圈5的底板5a与压电传感器和执行器组件4的动作端通过扭转弹簧6传力相连。张紧器工作时，扭转弹簧6的直径缩小，在扭转弹簧6的作用下，箍圈5收缩并将套筒2a抱死，从而构成第三对摩擦副。扭转弹簧6具有一定的扭转刚度，用于维持皮带张紧力。
该阻尼可调皮带自动张紧器，提供了三对摩擦副用于抑制由带轮运动引起的振动和噪声。其中，芯轴3a的上下两端均有一对摩擦机构(即第一、第二对摩擦副)，用于提供一定的摩擦阻尼，两对摩擦副之间的正压力由预压缩的扭转弹簧6提供。另外，壳体2的套筒2a上还套有一箍圈5，该箍圈5通过侧立板3b上的限位孔3d进行柔性限位，箍圈5的外径略小于扭转弹簧6内径，张紧器工作时，扭转弹簧6的直径缩小，在扭转弹簧6的作用下，箍圈5收缩并将套筒2a抱死，从而构成第三对摩擦副。
如图5所示，利用压电传感器获得表征扭转弹簧纵向预紧力的电压信号，经过放大器进行放大后转换得到相应的扭转弹簧纵向预紧力，当测得的扭转弹簧纵向预紧力与设定值不一致时，控制器将发出控制信号经放大器放大，控制执行器动作端移动。如压电传感器测得扭转弹簧纵向预紧力小于设定值时，执行器将上移，增大扭转弹簧压缩量，从而增大扭转弹簧的纵向预紧力，同时由该张紧器上下两个摩擦副产生的阻尼也增大。当压电传感器测得扭转弹簧纵向预紧力大于或等于设定值时，执行器将不发生动作，以维持现有扭转弹簧的纵向预紧力和阻尼水平。所以，通过主动控制扭转弹簧的压缩量，达到自动调节扭转弹簧纵向预紧力进而保证张紧器工作阻尼始终足够的目的。

Claims (2)

1.一种阻尼可调皮带自动张紧器，包括带轮(1)，其特征在于：还包括壳体(2)、底座(3)、压电传感器和执行器组件(4)、箍圈(5)和扭转弹簧(6)，所述带轮(1)通过轴承安装在壳体(2)的一侧，壳体(2)的另一侧设置有向下延伸的套筒(2a)，所述底座(3)上设置有向上延伸的芯轴(3a)和侧立板(3b)，所述芯轴(3a)插入套筒(2a)内，并在芯轴(3a)与套筒(2a)之间装有塑料垫圈(8)和垫片(9)构成第一对摩擦副，所述压电传感器和执行器组件(4)、箍圈(5)和扭转弹簧(6)由下向上依次套装套筒(2a)上，并位于底座(3)与壳体(2)之间，压电传感器和执行器组件(4)的下端固定在底座(3)上，所述箍圈(5)带有底板(5a)，且箍圈(5)上开有一用于收缩的豁口(5b)，底板(5a)的一侧设置有向外延伸有限位头(5c)，所述扭转弹簧(6)的下端头、箍圈(5)的限位头(5c)均卡在侧立板(3b)上对应设置的限位孔(3d)内，所述侧立板(3b)的顶部设置有限位块(3c)，所述限位块(3c)伸入壳体(2)上对应设置的限位槽(2b)内，限位块(3c)能在限位槽(2b)限定的范围内转动；所述扭转弹簧(6)将箍圈(5)的底板(5a)压紧在压电传感器和执行器组件(4)上，从而在箍圈(5)的底板(5a)与压电传感器和执行器组件(4)的动作端之间构成第二对摩擦副；张紧器工作时，扭转弹簧(6)的直径缩小，在扭转弹簧(6)的作用下，箍圈(5)收缩并将套筒(2a)抱死，从而构成第三对摩擦副。
2.根据权利要求1所述的阻尼可调皮带自动张紧器，其特征在于：所述压电传感器和执行器组件(4)的压电传感器(4a)和执行器(4b)封装在一起。
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