CN106352033B - 一种变刚度自动皮带张紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变刚度自动皮带张紧装置，包括设有凸台圆环的底座及安装在底座凸台圆环上的空心阶梯轴、扭转弹簧、衬套、偏心座、垫片、滚动轴承、带轮、设有偏心孔的固定件、压缩弹簧，带轮通过滚动轴承安装在一偏心座上,偏心座通过衬套套在空心阶梯轴上，衬套与偏心座过盈配合，与空心阶梯轴间隙配合。在偏心座与底座之间装有扭转弹簧，通过扭转给皮带提供张紧力。底座上设有弧形槽，槽内有压缩弹簧，偏心座下端面有一伸出臂，用于压缩底座上的压缩弹簧，压缩弹簧与扭转弹簧配合可实现变刚度。本发明结构简单，具有刚度变化易控制，缓解撞击的特点。

Description

一种变刚度自动皮带张紧装置
技术领域
本发明涉及一种皮带张紧装置，特别是一种适用于汽车发动机正时带传动系统的自动张紧装置。
背景技术
正时带在20世纪60～70年代投入使用以来,在国内外市场占有份额越来越大，正时带传动综合了带传动与链条传动、齿轮传动的诸多优点，是一种传动比精度高的传动带。自动张紧器的扭矩值主要是通过其中的弹簧元件来控制，依靠弹簧元件的固有属性，加载的时候，能积聚一定的弹性势能，卸载的时候能够快速释放出弹性势能，从而能够对带长度的变化产生较好的响应性。
在张紧器正常工作时，张紧臂摆动角度不是很大，此时的弹簧刚度为设计的较小刚度，当发动机或负载工况发生突变时，往往会引起张紧器的大幅度摆动，与预先设计好的最大行程限位块刚性撞击，无法形成很好的缓冲。
在专利CN201575116U中提出了一种变刚度自动皮带张紧装置，利用弹簧和弹簧座的间隙配合实现弹簧的非线性变形。弹簧变形后，内径缩小，部分弹簧缠绕到弹簧座上，工作圈数减少，刚度逐渐增大。这种结构后半段行程的非线性刚度是以名义位置附近的刚度为基础进行变化的，想要灵活变化难度较大，同时由于摩擦阻尼的存在，回弹会有一定滞后，不能及时弥补带长的变化。
发明内容
本发明的目的在于解决以上现有技术存在的不足，提供一种变刚度的带自动张紧装置，具有结构简单，刚度变化易控制，缓解撞击的特点。
为解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种变刚度自动皮带张紧装置，包括设有凸台圆环的底座及安装在底座凸台圆环上的空心阶梯轴、扭转弹簧、衬套、偏心座、垫片、滚动轴承、带轮、设有偏心孔的固定件、压缩弹簧，所述带轮通过滚动轴承安装在偏心座轴外圈上，空心阶梯轴有一台阶，底座与空心阶梯轴的大径端过盈连接，空心阶梯轴的小径端与偏心座内孔之间为转动连接，所述扭转弹簧安装在偏心座与底座之间，所述扭转弹簧的一端连接底座，另一端连接偏心座，所述固定件伸入偏心座内孔将偏心座轴向固定，所述偏心座上端面与固定件设有垫片，下端面设置有一“L”型伸出臂，所述的底座上设有弧形槽，弧形槽的位置及长度可根据不同的发动机进行不同的设计，所述的压缩弹簧呈弧形的设置在所述弧形槽内，所述弧形槽中部设有为“L”型伸出臂的运动留下空间的开口， 所述“L”型伸出臂用于压缩设置在底座上的压缩弹簧并与扭转弹簧配合实现变刚度。
进一步地，所述的弧形槽内壁还设置摩擦阻尼件，以增加摩擦阻尼。
进一步地，所述的偏心座下端面还设置有最大转角限制接触端面，最小转角限制接触端面，所述的底座上设置有位于最大转角限制接触端面与最小转角限制接触端面之间的伸出限位块。
进一步地，所述的底座下端面还偏置地延伸设置有用于指示正常工作位置的伸出臂，所述伸出臂的前端设置有用于指示名义工作位置的开口。
进一步地，所述空心阶梯轴的小径端与偏心座内孔之间还设置有衬套，所述衬套与空心阶梯轴的小径端之间为间隙配合，与偏心座内孔之间为过盈配合。当偏心座绕空心阶梯轴偏心转动时，衬套与空心阶梯轴摩擦提供摩擦阻尼。
进一步地，所述垫片由耐摩擦材料制成，并设有突起圆柱，所述偏心座上端的偏心座上端面上设置有与所述突起圆柱相配合的圆形孔。
进一步地，所述的压缩弹簧为变节距弹簧。
进一步地，当偏心座的最大转角限制接触端面转动到达最大行程限位位置时，所述压缩弹簧并未到达极限压缩位置。
进一步地，所述的偏心座的底部还偏置地延伸设置有用于指示摆动位置的指示臂。
进一步地，所述底座设置有第一卡槽，所述偏心座设置有第二卡槽，所述扭转弹簧的一端卡在底座的第一卡槽内，另一端卡在偏心座的第二卡槽内。
相比现有技术，本发明在皮带张力在短时间内剧烈变化，通过偏心座的摆角变大，使压缩弹簧与扭转弹簧共同参与工作，同时起到缓冲作用，本发明结构简单，具有刚度变化易控制，缓解撞击的特点。
附图说明
图1为本发明张紧装置的分解图。
图2为本发明张紧装置的剖面图。
图3为本发明张紧装置部分零件装配图。
图4为本发明张紧装置偏心座的零件示意图。
图5为本发明张紧装置底座的零件示意图。
图中所示：
1-底座；10-压缩弹簧；11-弧形槽；12-伸出限位块；13-凸台圆环；14-第一卡槽；15-伸出臂；151开口；
2-空心阶梯轴；21-大径端；22-小径端；
3-扭转弹簧；
4-衬套；
5-偏心座；51-“L”型伸出臂；52-最大转角限制接触端面；53-最小转角限制接触端面；54-第二卡槽；55-指示臂；56-偏心座轴外圈；57-偏心座上端面；571-圆形孔；
6-垫片；61-突起圆柱；
7-滚动轴承；71-内圈；
8-带轮；
9-固定件；91-偏心孔。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例所表示的范围。
如图1至图5所示，一种变刚度自动皮带张紧装置，包括设有凸台圆环13的底座1及安装在底座1凸台圆环13上的空心阶梯轴2、扭转弹簧3、衬套4、偏心座5、垫片6、滚动轴承7、带轮8、设有偏心孔91的固定件9、压缩弹簧10，所述带轮8通过滚动轴承7安装在偏心座轴外圈56上，滚动轴承7的内圈71与偏心座轴外圈56过盈安装，空心阶梯轴2有一台阶，底座1与空心阶梯轴2的大径端21过盈连接，空心阶梯轴2的小径端22与偏心座5内孔之间为转动连接，所述扭转弹簧3安装在偏心座5与底座1之间，所述扭转弹簧3的一端连接底座1，另一端连接偏心座5，所述固定件9伸入偏心座5内孔将偏心座5轴向固定，所述偏心座5上端面与固定件9设有垫片6，下端面设置有一“L”型伸出臂51，所述的底座1上设有弧形槽11，弧形槽的位置及长度可根据不同的发动机进行不同的设计，所述的压缩弹簧10呈弧形的设置在所述弧形槽11内，初始状态下处于略微压缩状态，防止松动，压缩弹簧10的刚度可根据不同发动机进行不同设计。所述弧形槽中部设有为“L”型伸出臂51的运动留下空间的开口， 所述“L”型伸出臂51用于压缩设置在底座1上的压缩弹簧10并与扭转弹簧3配合实现变刚度。
在本发明的另一实施例中，所述的弧形槽11内壁还设置摩擦阻尼件，以增加摩擦阻尼。
在本发明的另一实施例中，所述的偏心座5下端面还设置有最大转角限制接触端面52，最小转角限制接触端面53，所述的底座1上设置有位于最大转角限制接触端面52与最小转角限制接触端面53之间的伸出限位块12。
在本发明的另一实施例中，所述的底座1下端面还偏置地延伸设置有用于指示正常工作位置的伸出臂15，所述伸出臂15的前端设置有用于指示名义工作位置的开口151。
在本发明的另一实施例中，所述空心阶梯轴2的小径端22与偏心座5内孔之间还设置有衬套4，衬套4为耐磨擦材料制成，所述衬套4与空心阶梯轴2的小径端22之间为间隙配合，与偏心座5内孔之间为过盈配合。当偏心座绕空心阶梯轴偏心转动时，衬套4与空心阶梯轴摩擦提供摩擦阻尼。
在本发明的另一实施例中，所述垫片6由耐摩擦材料制成，并设有突起圆柱61，所述偏心座5上端的偏心座上端面57上设置有与所述突起圆柱61相配合的圆形孔571。当偏心座5转动时，垫片6随其一起转动，并与固定件9摩擦，产生附加阻尼。
在本发明的另一实施例中，所述的压缩弹簧10为变节距弹簧，此时提供的刚度为递增渐变刚度。
在本发明的另一实施例中，当偏心座5的最大转角限制接触端面52转动到达最大行程限位位置121时，所述压缩弹簧10并未到达极限压缩位置。
在本发明的另一实施例中，所述的偏心座5的底部还偏置地延伸设置有用于指示摆动位置的指示臂55，指示臂55向外伸出，与底座1上的伸出臂15配合，指示张紧装置的摆动位置。
在本发明的另一实施例中，所述底座1设置有第一卡槽14，所述偏心座5设置有第二卡槽54，所述扭转弹簧3的一端卡在底座1的第一卡槽14内，另一端卡在偏心座5的第二卡槽54内。
发动机正常工作时，带的张力变化较小，只有扭转弹簧3参与工作，当发动机工况突变或负载发生突变时，皮带张力在短时间内剧烈变化，偏心座5的摆角变大，此时压缩弹簧10与扭转弹簧3共同参与工作，同时起到缓冲作用。由于后半段行程刚度较大，有利于偏心座5的快速回复。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变刚度自动皮带张紧装置，包括设有凸台圆环(13)的底座(1)及安装在底座(1)凸台圆环(13)上的空心阶梯轴(2)、扭转弹簧(3)、衬套(4)、偏心座(5)、垫片(6)、滚动轴承(7)、带轮(8)、设有偏心孔(91)的固定件(9)、压缩弹簧(10)，其特征在于：所述带轮(8)通过滚动轴承(7)安装在偏心座轴外圈(56)上，空心阶梯轴(2)有一台阶，底座(1)与空心阶梯轴(2)的大径端(21)过盈连接，空心阶梯轴(2)的小径端(22)与偏心座(5)内孔之间为转动连接，所述扭转弹簧(3)安装在偏心座(5)与底座(1)之间，所述扭转弹簧(3)的一端连接底座(1)，另一端连接偏心座(5)，所述固定件(9)伸入偏心座(5)内孔将偏心座(5)轴向固定，所述偏心座(5)上端面与固定件(9)设有垫片(6)，下端面设置有一“L”型伸出臂(51)，所述的底座(1)上设有弧形槽(11)，所述的压缩弹簧(10)呈弧形的设置在所述弧形槽(11)内，所述弧形槽中部设有为“L”型伸出臂(51)的运动留下空间的开口， 所述“L”型伸出臂(51) 用于压缩设置在底座(1)上的压缩弹簧(10)并与扭转弹簧(3)配合实现变刚度。
2.根据权利要求1所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：所述的弧形槽(11)内壁还设置摩擦阻尼件。
3.根据权利要求1所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：所述的偏心座(5)下端面还设置有最大转角限制接触端面(52)，最小转角限制接触端面(53)，所述的底座(1)上设置有位于最大转角限制接触端面(52)与最小转角限制接触端面(53)之间的伸出限位块(12)。
4.根据权利要求1所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：所述的底座(1)下端面还偏置地延伸设置有用于指示正常工作位置的伸出臂(15)，所述伸出臂(15)的前端设置有用于指示名义工作位置的开口(151)。
5.根据权利要求1所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：所述空心阶梯轴(2)的小径端(22)与偏心座(5)内孔之间还设置有衬套(4)，所述衬套(4)与空心阶梯轴(2)的小径端(22)之间为间隙配合，与偏心座(5)内孔之间为过盈配合。
6.根据权利要求1所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：所述垫片(6)由耐摩擦材料制成，并设有突起圆柱(61)，所述偏心座(5)上端的偏心座上端面(57)上设置有与所述突起圆柱(61)相配合的圆形孔(571)。
7.根据权利要求1所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：所述的压缩弹簧(10)为变节距弹簧。
8.根据权利要求3所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：当偏心座(5)的最大转角限制接触端面(52)转动到达最大行程限位位置(121)时，所述压缩弹簧(10)并未到达极限压缩位置。
9.根据权利要求1所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：所述的偏心座(5)的底部还偏置地延伸设置有用于指示摆动位置的指示臂(55)。
10.根据权利要求1所述的变刚度自动皮带张紧装置，其特征在于：所述底座(1)设置有第一卡槽(14)，所述偏心座(5)设置有第二卡槽(54)，所述扭转弹簧(3)的一端卡在底座(1)的第一卡槽(14)内，另一端卡在偏心座(5)的第二卡槽(54)内。
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