CN110375043A - 具有粘滞阻尼特性的自动张紧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，包括张紧臂、活塞和具有弧形缸体壁的缸体，活塞滑动连接在缸体内，张紧臂一端与活塞连接，另一端伸出缸体的端口外，活塞与缸体底部间设有弹簧，缸体内充有油液，弧形缸体壁与活塞之间为间隙配合，且弧形缸体壁与活塞之间的间隙随活塞的外移逐渐增大，随活塞的内收逐渐缩小。本发明通过缸体壁与活塞的相互运动，使作为两者间接接触中介的油液从两者间隙来回流动产生阻尼，这样的方式对阻尼件磨损小，保证了张紧器的工作稳定性和使用寿命,且可根据各种模式下张紧臂的工作状态提供适合的阻尼。

Description

具有粘滞阻尼特性的自动张紧器

技术领域

本发明涉及一种汽车座椅调节装置，更具体地说，它涉及具有粘滞阻尼特性的自动张紧器。

背景技术

FEAD是Front End Accessory Drive的英文缩写，意即前端附件驱动系统，一般由带轮、自动张紧器、皮带、曲轴、水泵、空调压缩机及发电机等组成，如图1至图3所示。因FEAD系统有不同的工作模式，在各模式转换下皮带的松紧状态也会随之变换。自动张紧器作为FEAD系统中重要组成部分，可维持自动张紧器两端带段张力的稳定，增加附件轮的包角，补偿皮带由于张力或磨损引起的变化和衰减，补偿由于发动机转速波动导致的张紧臂的摆动，从而避免皮带产生打滑、噪声和振动，提高系统的传动水平，保证系统的正常工作。摩擦式自动张紧器是常见的自动张紧器类型，摩擦式自动张紧器产生阻尼的工作原理是阻尼件与其它接触表面发生相对滑动。虽然其用途广泛，但阻尼件会因长时间的滑动摩擦而逐渐磨损。在FEAD工况剧烈变化时，已经磨损的阻尼件因其阻尼降低，难以对系统振动进行正常的衰减，于是张紧臂摆角加大，并进一步加剧了阻尼件的磨损，导致阻尼继续降低，阻尼件会很快失去其工作效用。一些机械式自动张紧器不仅以弹簧作为阻尼件，还依靠弹簧为张紧臂提供伸张时的动力和收缩时的阻力，弹簧频繁的转换会使弹簧刚度下降。另外因张紧臂摆角的剧烈变化还可能导致系统噪声和张紧臂与限位块的撞击加剧等问题，使张紧器过早失效。此外，现有技术中有些双臂张紧器不能根据各种电机模式下双臂的工作状态来提供适合的阻尼。在发电机/启动电机两种模式下张紧器会在紧、松两种状态下来回切换，此时所需要的阻尼也会有所变化。在发电机模式下，紧边臂需要较大的阻尼来减缓其向加载方向的运动，使张紧轮始终与皮带接触。而松边臂则需要较小的阻尼来保证其补偿速度，使张紧轮对皮带快速张紧；在启动电机模式下，原来在发电机模式下的两工作状态互相转换了工作状态，此时的阻尼变动需求与发电机模式相同。如果不能如上所述提供适合的阻尼，那么张紧器就难以实现快速张紧和衰减皮带振动的工作效用。公开号为CN105864378A的发明专利于2016年8月17日公开了一种混合动力汽车皮带张紧装置，包括安装在启动电机/发电机的前端的支撑盘，以及安装在支撑盘上的第一个张紧器和第二个张紧器，两个张紧器结构相似，均包括张紧器带轮、张紧臂，张紧器带轮安装在张紧臂的一端，张紧臂的另一端上设有枢轴，张紧臂绕枢轴转动。该装置在弹簧作动力的同时也为两张紧臂在不同工作状态下提供合适的阻尼，当长期使用时弹簧刚度会下降，容易影响张紧器后续的正常运行。

发明内容

现有的自动张紧器存在磨损快、寿命短、稳定性差，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可减缓磨损、增加寿命、提高稳定性的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器。

本发明的技术方案是：具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，包括张紧臂、活塞和具有弧形缸体壁的缸体，活塞滑动连接在缸体内，张紧臂一端与活塞连接，另一端伸出缸体的端口外，活塞与缸体底部间设有弹簧，缸体内充有油液，弧形缸体壁与活塞之间为间隙配合，且弧形缸体壁与活塞之间的间隙随活塞的外移逐渐增大，随活塞的内收逐渐缩小。油液、弧形缸体壁和活塞构成一粘滞阻尼结构，本自动张紧器通过所述粘滞阻尼结构可为张紧臂提供必要的阻尼。由于该阻尼是经由缸体壁与活塞的相互运动，使作为两者间接接触中介的油液从两者间隙来回流动产生的，这样的方式对阻尼件的磨损较小，所以不易像运动件与阻尼件之间直接接触运动所产生的阻尼那样会随使用时间的增加而衰减，从而保证了自动张紧器的工作稳定性和使用寿命，在整体上能有效衰减由于发动机转速波动导致的张紧臂的摆动。另外与弹簧配合使用，可以在张紧臂收缩时共同提供阻力，能较为有效地延长弹簧的使用寿命。本张紧器能通过粘滞阻尼结构为两张紧臂提供非对称阻尼，当紧边臂向内压缩时，对应的活塞与缸体壁之间的间隙会越来越小，间隙内流动的油液受到的阻碍越来越大，则会为紧边臂提供越来越大的阻尼来减缓其收缩速度，同时，张紧臂收缩时，与活塞相抵的弹簧会随之压缩并积攒能量，在该粘滞阻尼结构和弹簧的作用下，张紧臂收缩变慢，从而可使自动张紧器的振动逐渐衰减；当松边臂向外伸张时，对应的活塞与缸体壁之间的间隙会越来越大，间隙内流动的油液受到的阻碍越来越小，则会为松边臂提供越来越小的阻尼来增加其伸张速度，这样就能在各种电机模式下为两张紧臂提供适合的阻尼，从而取得快速张紧和衰减皮带振动的工作效用。

作为优选，缸体内设有导向块，导向块与缸体的弧形缸体壁过盈配合，所述张紧臂贯穿导向块。张紧臂穿连在导向块内，被导向限位，还能避免与弧形缸体壁直接接触。

作为优选，导向块内部设有自润滑轴承，自润滑轴承套接在所述张紧臂上。安装自润滑轴承可以减小张紧臂受到的摩擦力，使之便于滑动。

作为优选，所述张紧臂的外露端设有张紧器带轮。张紧器带轮用于接触压紧皮带，由于张紧器带轮与皮带间为滚动接触，这样张紧臂张紧皮带后可以大大减轻对皮带的磨损。

作为优选，所述张紧臂的外露端端部固设有张紧器带轮套，所述张紧器带轮转动连接在张紧器带轮套上。受外形尺寸制约，张紧器带轮不易直接连接在张紧臂上，张紧器带轮套可为张紧器带轮提供安装支撑。

作为优选，缸体的端口最外端设有密封缓冲块。密封缓冲块封住缸体的端口，可防止缸体内的油液泄露，同时还可在张紧器带轮套与缸体之间形成缓冲，减缓张紧器带轮套撞击缸体的力度，降低系统噪声。

作为优选，密封缓冲块外端面上设有内凹的避让面。为了使张紧器带轮套与张紧器带轮紧凑地配合，张紧器带轮套顶部要设置成与张紧器带轮适配的弧度，设置内凹的避让面，可以与张紧器带轮套顶部形状匹配，使得张紧臂收缩时尽量充分，从而提高本自动张紧器的结构紧凑性。

作为优选，所述缸体、张紧臂均呈圆弧形，且张紧臂的圆弧与所述弧形缸体壁的圆弧同心。这样可确保张紧臂与缸体大致同心，张紧臂提供推力或阻尼时能够减少力传递损失。

作为优选，所述张紧臂与一FEAD系统中的皮带触压，FEAD系统还包括发电机/启动电机带轮、曲轴带轮和被驱动附件轮，所述皮带闭合绕接在发电机/启动电机带轮、曲轴带轮和被驱动附件轮上。当FEAD系统处于发电机模式时，此时曲轴带轮为主动轮，转动方向为顺时针，启动电机/发电机带轮此时处于发电机带轮状态。在皮带的带动下，被驱动附件轮和启动电机/发电机带轮均作为从动轮而顺时针转动，松边臂所在的皮带变松，需要松边臂伸张来压缩皮带进行张紧；紧边臂所在的皮带变紧而被压迫，缸体内的油液流动受阻，为紧边臂提供越来越大的阻尼。因紧边臂的收缩，与紧边臂对应活塞相抵接的弹簧会随之压缩并积攒能量。在粘滞阻尼结构和弹簧的作用下，紧边臂收缩变慢，从而对张紧器的振动进行衰减。对应的，松边臂需要伸张带动对应张紧器带轮进行张紧，因松边臂对应弹簧力此时大于松弛皮带对松边臂张紧器带轮的张力，弹簧释放能量使松边臂向外伸张。

作为优选，所述缸体的圆心与启动电机/发电机带轮的圆心重合。缸体与启动电机/发电机带轮同轴，这样可结构布局更为紧凑、合理。

本发明的有益效果是：

减缓磨损、增加寿命、提高稳定性。本发明通过缸体壁与活塞的相互运动，使作为两者间接接触中介的油液从两者间隙来回流动产生阻尼，这样的方式对阻尼件磨损小，保证了张紧器的工作稳定性和使用寿命。

可根据各种模式下张紧臂的工作状态提供适合的阻尼。本发明能通过粘滞阻尼结构来为两张紧臂提供非对称阻尼，当紧边臂向内压缩时，粘滞阻尼结构会为紧边臂提供越来越大的阻尼来减缓其收缩速度；当松边臂向外伸张时，粘滞阻尼结构则会为紧边臂提供越来越小的阻尼来增加其伸张速度，这样就能在各种电机模式下为两张紧臂提供适合的阻尼，从而达到快速张紧和衰减皮带振动的工作效用。

附图说明

图1为现有技术中FEAD系统的结构示意图；

图2为现有技术中FEAD系统在发电机模式下的传动功能示意图；

图3为现有技术中FEAD系统在启动电机模式下的传动功能示意图；

图4为本发明的一种结构示意图；

图5为本发明中粘滞阻尼结构的结构示意图；

图6为本发明中导向块和密封缓冲块的配合结构示意图。

图中，1-FEAD系统，2-皮带，3-曲轴带轮，4-被驱动附件轮，5-发电机/启动电机带轮，6-左张紧轮，7-右张紧轮，8-安装支架，9-左张紧轮螺栓，10-右张紧轮螺栓，11-左张紧器带轮套，12-右张紧器带轮套，13-左缸密封缓冲块，14-右缸密封缓冲块，15-左缸导向块，16-右缸导向块，17-左张紧臂，18-右张紧臂，19-左缸体，20-右缸体，21-左缸油液，22-右缸油液，23-左侧弧形缸体壁，24-右侧弧形缸体壁，25-左侧活塞，26-右侧活塞，27-左缸间隙，28-右缸间隙，29-左侧弹簧，30-右侧弹簧，31-中间分界壁。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

如图4至图6所示，具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，用于一混合动力汽车内燃机的FEAD系统1中，FEAD系统1包括皮带2、发电机/启动电机带轮5、曲轴带轮3和被驱动附件轮4，皮带2闭合绕接在发电机/启动电机带轮5、曲轴带轮3和被驱动附件轮4上。本自动张紧器包括张紧臂、活塞、弹簧和缸体。张紧臂包括左张紧臂17、右张紧臂18。活塞包括左侧活塞25、右侧活塞26。缸体包括由左侧弧形缸体壁23构成的左缸体19和由右侧弧形缸体壁24构成的右缸体20，左缸体19、右缸体20一体成型，左缸体19和右缸体20以中间分界壁31分隔，互不相通，缸体呈扇环状，缸体的圆弧为优弧。弹簧包括左侧弹簧29和右侧弹簧30。左侧活塞25滑动连接在左缸体19内，左张紧臂17一端与左侧活塞25连接，另一端伸出左缸体19的端口外。左侧弹簧29设于左侧活塞25与左缸体19底部间，左侧弹簧29两端分别与左侧活塞25、左缸体19底部即中间分界壁31抵接，左缸体19内充有左缸油液21。同样，右侧活塞26滑动连接在右缸体20内，右张紧臂18一端与右侧活塞26连接，另一端伸出右缸体20的端口外，右侧弹簧30设于右侧活塞26与右缸体20底部间，右侧弹簧30两端分别与右侧活塞26、右缸体20底部即中间分界壁31抵接，右缸体20内充有右缸油液22。左侧活塞25、右侧活塞26均为实心活塞。左缸体19内安装有左缸导向块15，左缸导向块15与左缸体19的弧形缸体壁过盈配合，左张紧臂17贯穿左缸导向块15且与左缸导向块15滑动配合。左缸体19的端口最外端设有左缸密封缓冲块13，左缸密封缓冲块13与左缸体19过盈配合，左缸导向块15紧贴左缸密封缓冲块13。同样，右缸体20上设有右缸导向块16和右缸密封缓冲块14，右缸导向块16、右缸密封缓冲块14与右缸体20、右张紧臂18间的连接、配合关系同左缸体19上的各相关部件。左张紧臂17、右张紧臂18的外露端端部分别固定有左张紧器带轮套11、右张紧器带轮套12，左张紧器带轮套11上通过滚珠轴承及左张紧轮螺栓9转动连接有左张紧轮6，右张紧器带轮套12则通过滚珠轴承及右张紧轮螺栓10转动连接有右张紧轮7。左侧弧形缸体壁23与左侧活塞25之间为间隙配合，左缸油液21可经左侧弧形缸体壁23与左侧活塞25之间的左缸间隙27流动且满足以下要求：当左张紧臂17向外伸张时，左缸间隙27越来越大，同理当左张紧臂17向内收缩时，左缸间隙27越来越小。右缸体20中的右侧弧形缸体壁24、右侧活塞26间的结构设置及配合方式同左缸体19，也满足右张紧臂18向外伸张时，右侧弧形缸体壁24、右侧活塞26间的右缸间隙28越来越大，右张紧臂18向内收缩时，右缸间隙28越来越小的要求。左缸导向块15、右缸导向块16内部均装有自润滑轴承，分别套接在左张紧臂17、右张紧臂18上。左缸密封缓冲块13、右缸密封缓冲块14均用橡胶制成，左缸密封缓冲块13、右缸密封缓冲块14外端面上均设有内凹的避让面，分别与左张紧器带轮套11、右张紧器带轮套12端面匹配。左张紧臂17、右张紧臂18也均呈圆弧形，且左张紧臂17、右张紧臂18的圆弧与缸体的圆弧同心。缸体通过安装支架8固定在FEAD系统1的架体上。启动电机/发电机带轮5嵌套在缸体内圈以内，且不与缸体接触，缸体的圆心与启动电机/发电机带轮5的圆心重合。

当FEAD系统1处于启动电机模式时，如图3所示，启动电机/发电机带轮5处于启动电机带轮状态，成为主动轮，转动方向为顺时针。皮带2在主动轮的带动下转动，曲轴带轮3和被驱动附件轮4均作为从动轮而顺时针转动。此时右张紧轮7所在的皮带2变松，需要张紧器伸张来压缩皮带2进行张紧；左张紧轮6所在的皮带2变紧而被压迫，左张紧臂17被压缩，作为紧边臂。此时左张紧臂17带动左侧活塞25沿左侧弧形缸体壁23收缩运动，左缸间隙27随之变小，左缸体19内的左缸油液21流动受阻，为左张紧臂17提供越来越大的阻尼。因左张紧臂17的收缩，与左侧活塞25相抵接的左侧弹簧29会随之压缩并积攒能量。在粘滞阻尼结构和左侧弹簧29的作用下，左张紧臂17收缩变慢，从而对张紧器的振动进行衰减。此时，右张紧轮7处的皮带2为松边，右张紧臂18为松边臂，需要右张紧臂18伸张带动右张紧轮7进行张紧。因右侧弹簧30力此时大于松弛的皮带2对右张紧轮7的张力，右侧弹簧30释放能量使右张紧臂18向外伸张。此时右张紧臂18沿右侧弧形缸体壁24伸张运动，右缸间隙28随之变大，右缸体20内的右缸油液22流动通畅，为右张紧臂18提供越来越小的阻尼。在粘滞阻尼结构和右侧弹簧30的作用下，右张紧臂18快速伸张，从而达到快速张紧皮带的目的。

当FEAD系统1处于发电机模式时，如图2所示，曲轴带轮3为主动轮，转动方向为顺时针，启动电机/发电机带轮5此时处于发电机带轮状态。在皮带2的带动下，被驱动附件轮4和启动电机/发电机带轮5均作为从动轮而顺时针转动，此时左张紧轮6所在的皮带2变松，需要左张紧臂17伸张来压缩皮带2进行张紧；右张紧轮7所在的皮带2变紧而被压迫，右张紧臂18被压缩，作为紧边臂。此时右侧活塞26沿右侧弧形缸体壁24收缩运动，右缸间隙28随之变小，右缸体20内的油液22流动受阻，为右张紧臂18提供越来越大的阻尼。因右张紧臂18的收缩，与右侧活塞26相抵接的右侧弹簧30会随之压缩并积攒能量。在粘滞阻尼结构和右侧弹簧30的作用下，右张紧臂18收缩变慢，从而对张紧器的振动进行衰减。对应的，左张紧轮6处的皮带2此时为松边，左张紧臂17为松边臂，需要左张紧臂17伸张带动左张紧轮6进行张紧。因左侧弹簧29力此时大于松弛的皮带2对左张紧轮6的张力，左侧弹簧29释放能量使左张紧臂17向外伸张。此时左张紧臂17沿左侧弧形缸体壁23伸张运动，左缸间隙27随之变大，左缸体19内的左缸油液21流动通畅，为左张紧臂17提供越来越小的阻尼。在粘滞阻尼结构和左侧弹簧29的作用下，左张紧臂17快速伸张，从而达到快速张紧皮带的目的。

因为FEAD系统1每一种工作模式下出现紧边的同时也会出现松边，所以该张紧器左部和右部的工作过程是对应相反的。例如当左张紧臂17收缩时，对应的右张紧臂18是伸张的；反之亦然。

Claims (10)

1.具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，包括一对张紧臂、活塞和具有弧形缸体壁的缸体，活塞滑动连接在缸体内，张紧臂一端与活塞连接，另一端伸出缸体的端口外，活塞与缸体底部间设有弹簧，其特征是缸体内充有油液，弧形缸体壁与活塞之间为间隙配合，且弧形缸体壁与活塞之间的间隙随活塞的外移逐渐增大，随活塞的内收逐渐缩小。

2.根据权利要求1所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是缸体内设有导向块，导向块与缸体的弧形缸体壁过盈配合，所述张紧臂贯穿导向块。

3.根据权利要求2所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是导向块内部设有自润滑轴承，自润滑轴承套接在所述张紧臂上。

4.根据权利要求1所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是所述张紧臂的外露端设有张紧器带轮。

5.根据权利要求4所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是所述张紧臂的外露端端部固设有张紧器带轮套，所述张紧器带轮转动连接在张紧器带轮套上。

6.根据权利要求1所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是缸体的端口最外端设有密封缓冲块。

7.根据权利要求6所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是密封缓冲块外端面上设有内凹的避让面。

8.根据权利要求1所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是所述缸体、张紧臂均呈圆弧形，且张紧臂的圆弧与所述弧形缸体壁的圆弧同心。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是所述张紧臂与一FEAD系统中的皮带触压，FEAD系统还包括发电机/启动电机带轮、曲轴带轮和被驱动附件轮，所述皮带闭合绕接在发电机/启动电机带轮、曲轴带轮和被驱动附件轮上。

10.根据权利要求9所述的具有粘滞阻尼特性的自动张紧器，其特征是所述缸体的圆心与启动电机/发电机带轮的圆心重合。