CN117716145A - 用于皮带驱动装置的带双阻尼系统的张紧器 - Google Patents

Abstract

张紧器，张紧器包括：固定部(2)，固定部(2)设置有限定轴线(A)的枢轴(4)；偏心臂(5)，偏心臂(5)围绕轴线(A)可旋转地安装在枢轴(4)上；滑轮(6)，滑轮(6)能围绕由臂(5)限定的轴线(B)旋转并配置为与正时皮带配合；第一弹簧‑阻尼器组件(7)，第一弹簧‑阻尼器组件(7)置于臂(5)与固定部(2)之间；以及第二弹簧‑阻尼器组件(11)，第二弹簧‑阻尼器组件(11)配置为从臂(5)相对于固定部(2)旋转预定角度开始作用在臂(5)与固定部(2)之间。

Description

用于皮带驱动装置的带双阻尼系统的张紧器

相关申请的交叉引用

本专利申请涉及于2021年6月7日提交的申请号为102021000014756的意大利专利申请，该意大利专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的皮带驱动装置的张紧器，特别用于正时系统。

背景技术

已知张紧器包括设置有枢轴的固定部、以可旋转的方式安装在枢轴上的可移动臂、以及由可移动臂承载且旨在与皮带配合的滑轮。在用于正时皮带的张紧器的情况下，移动臂通常包括容纳弹簧的偏心的枢转安装的元件。还存在置于固定部与移动臂之间典型地由衬套限定的阻尼元件，以便阻尼移动臂的振荡。

“安装位置”定义为臂与皮带的最大偏离，因此在这种情况下可以很容易地安装臂，而“标称位置”定义为在标称条件下在弹簧和皮带的弹力作用下张紧器的静态平衡。

典型地，张紧器对称地阻尼振动，即它们在张紧器的加载和卸载阶段期间表现出基本上相等的滞后循环。这样的张紧器的限制是在标称位置与安装位置之间必须存在一定的角度距离，以便允许皮带安装。然而，在一些臂驱动装置中，在运行条件期间，有必要限制臂朝向安装位置的角度位移，以便将臂保持在一定角度以下并防止皮带齿跳变。在已知的张紧器中，这可以通过置于臂与张紧器的固定部之间的单向离合器来实现。这导致需要附加部件。

本发明的目的是实现一种能够克服上述问题的张紧器。

发明内容

上述目的通过如权利要求1所述的张紧器来实现。

根据本发明的张紧器的特征在于双阻尼系统，其中，第二非对称阻尼系统在标称位置之后在朝向安装位置的方向上向臂提供虚拟止挡。张紧器允许手动旋转臂直到到达安装位置。然而，在发动机运行条件期间，张紧器仅允许在与皮带张紧方向相反的方向上的预定量的臂角度位移。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面通过非限制性示例并参考附图来描述优选的实施方式，其中：

-图1是根据本发明的张紧器的轴向剖视图；

-图2是图1的张紧器的分解透视图；

-图3、图4、图5是图1的张紧器在各种操作位置的局部剖视图；以及

-图6是表示随张紧器臂的旋转角度变化的张紧器的扭矩的曲线图。

具体实施方式

参考图1，图1存在根据本发明制造并适用于发动机的正时系统的由1表示的张紧器。张紧器1包括：固定部2，固定部2设置有基部3以及相对于基部3固定并限定轴线A的枢轴4；偏心臂5，偏心臂5能围绕枢轴4旋转；以及滑轮6，滑轮6能绕由臂5限定的轴线B旋转并配置为与正时皮带(未示出)配合。

张紧器1进一步包括置于固定部2与臂5之间的第一弹簧-阻尼器组件7和第二弹簧-阻尼器组件11，如下面将进一步描述的。在本说明书中，“弹簧-阻尼器组件”定义为包括共同作用的弹性元件(诸如弹簧)和阻尼元件(诸如衬套)的组件。

基部3基本上是具有轴线A的环形板。基部3在其内环形边缘处具有第一环形突起12，并且在其外环形边缘处具有沿轴向方向延伸的第二环形突起13。枢轴4安装在第一环形突起12内，并与基部3一起限定固定部2，固定部2易于通过穿过枢轴4安装的轴线A的螺钉(未示出)固定到发动机，以及突起14，突起14从基部3沿与突起12、13相反的轴向方向延伸并易于与发动机中存在的座部接合。

第一弹簧-阻尼器组件7包括置于固定部2与臂5之间的主弹簧15、以及阻尼衬套16。

臂5包括偏心部分17，偏心部分17经由阻尼衬套16可旋转地安装在枢轴4的与基部3相对的一端上，并具有与阻尼衬套16径向接触的内圆柱形A轴线表面和滑轮6通过轴承21安装在其上的外圆柱形B轴线侧向表面。

臂5进一步包括朝向基部3开口并面向基部3的钟形部分，钟形部分通过径向环形中间壁22连接到偏心部分17。钟形部分与基部3界定腔室23。

主弹簧15为螺旋扭转弹簧，例如具有圆形横截面的螺旋扭转弹簧，螺旋扭转弹簧与枢轴4同轴地容纳在腔室23中并轴向地置于基部3与臂5的中间壁22之间。主弹簧15包括径向定向的第一端24和第二端25。主弹簧15的第一端24接合在基部3的第二环形突起13的径向贯通座部18中。主弹簧15的第二端25接合臂5的钟形部分的径向通孔(未示出)。

第二弹簧-阻尼器组件11轴向地在基部3与臂5的中间壁22之间且径向地在枢轴4与主弹簧15之间容纳在腔室23中。第二弹簧-阻尼器组件11包括固定外壳26、第二弹簧27和衬套31。

形成固定部2的一部分的外壳26是杯形的，并包括环形基部部分28和外部A轴线管状壁30，环形基部部分28装配在枢轴4上并例如通过基部3的轴向突起29接合外壳26的基部部分的对应座部而刚性地联接到基部3，外部A轴线管状壁30从基部部分朝向臂5的中间壁22轴向延伸。外壳26可以由多种材料制成，例如塑料材料(可能具有内部金属插入件以增加机械强度)、金属材料或复合材料。

衬套31是安装在枢轴4上的圆锥形阻尼衬套，并包括圆锥形壁39和从圆锥形壁39径向向外延伸的环形端法兰40。圆锥形壁39具有径向向内表面32和径向向外表面33。表面32与枢轴4的中间部分径向接触，并具有一系列轴向凹槽41。衬套31的表面33基本上是圆锥形的，具有从法兰40朝向外壳26的基部部分28减小的直径，并适于与第二弹簧27相互作用。衬套31沿着其母线(generator)中的一者被轴向切割，以便在径向上是柔性的。在相对于轴线A与切口相对的一侧，衬套31具有轴向突起38，轴向突起38优选地设置有轴向凹槽42，轴向凹槽42在相对于基部3的相反方向上延伸并被以角度间隙容纳在臂5的周向凹槽44内。

辅助弹簧27是螺旋扭转弹簧，例如具有矩形横截面的螺旋扭转弹簧，螺旋扭转弹簧与枢轴4同轴并围绕衬套31安装，径向地置于衬套31的圆锥形壁39与外壳26的管状壁30之间。辅助弹簧27包括轴向指向的第一端34和第二端35。第二弹簧27的第一端34接合外壳26的基部部分28的轴向指向的通孔。辅助弹簧27的第二端35接合衬套31的轴向座部，优选地接合在突起38的轴向凹槽42中。第二弹簧27以径向预加载安装在外壳26内。

主弹簧15在臂5上施加这样的弹性扭矩，以便在滑轮6上没有负载的情况下将臂5维持在由衬套31的突起38与臂5本身的凹槽44的第一端45接触所限定的“自由臂”位置。

张紧器1(图2)进一步包括锁定销37，锁定销37用于将臂5锁定在相对于“自由臂”位置抵抗主弹簧15和辅助弹簧27的弹簧作用旋转的安装位置，如下面将更好地描述的。锁定销37容纳在臂5的径向通孔43中，并在张紧器1的安装配置中将臂5相对于基部3保持在固定的相对位置。

最后，张紧器1包括防尘盖盘36，防尘盖盘36轴向地置于臂5的一端与枢轴4的头部之间，并径向地延伸以便保护轴承21。

从如上所述通过衬套31的突起38与凹槽43的第一端45的接触限定的“自由臂”位置开始描述张紧器1的操作(图3)。

随着皮带载荷增加，臂5克服主弹簧15的反作用扭矩朝向安装位置旋转。臂5与衬套31之间以角度间隙的连接使得在臂5的旋转移动的第一部分(图6的曲线图中的区段a)中，仅第一弹簧阻尼组件7介入。特别地，主弹簧15以由主弹簧15的刚度限定的第一斜率起作用，其弹性变形根据线性关系随着相对角度的增加而增加。

在达到取决于凹槽44的角度宽度的预定角度时，臂5与凹槽44的第二端46相切地抵靠衬套31的突起38进行撞击(图4)。主弹簧的刚度15被选择为使得这种状况与张紧器1的标称位置一致，标称位置通过平衡由主弹簧15和皮带在标称条件下施加的作用来确定。

从这个位置开始，随着皮带负载增加，第二弹簧-阻尼器组件11也起作用。特别地，具有比主弹簧15更大的刚度的辅助弹簧27也起作用。由于辅助弹簧27被预加载并且有必要克服这个预加载，因此曲线图(图6)呈现第二区段b，其具有初始非常高的斜率，线圈在压缩的同时从管状壁30脱离，随着线圈数量的增加并且因此随着辅助弹簧27的变形的自由长度的增加，直到辅助弹簧27从管状壁30完全脱离的状态，斜率逐渐减小。

在相对角度进一步增大时，衬套31抵抗两个弹簧15、27的作用而旋转。因此，曲线图(图6)呈现具有由共同平行作用的两个弹簧15、27的刚度之和限定的斜率的第三区段c。

在其自身压缩期间，辅助弹簧27逐渐且平滑地围绕衬套31卷绕，从而一个线圈接一个线圈地产生径向接触。由于其轴向切割，衬套31又逐渐地张紧在枢轴4上。因此，在衬套31与枢轴4之间实现了成比例的径向阻尼。

已经描述了随由皮带施加的负载变化的张紧器1的行为，现在描述其在使用中的实际行为是适当的。

特别地，张紧器1在发动机上的安装发生在安装位置(图5)，安装位置由锁定销37保持稳定。

在安装皮带之后，锁定销37被拉出，并且臂5在弹簧15、27的作用下移动到其标称位置(图4)。

在动态条件下，在发动机运行期间，两个弹簧-阻尼器组件7、11实现臂5的运动的不对称阻尼，这取决于这样的运动离开标称位置的方向。

特别地，当臂5朝向“自由臂”位置旋转时，仅第一弹簧-阻尼器组件7介入，因此，阻尼仅由阻尼衬套16确定。相反，当臂5朝向安装位置旋转时，第二弹簧-阻尼器组件11也介入，因此导致作用在臂5上的弹性刚度和阻尼两者的增加。

参考图6，不对称阻尼是明显的，其中，曲线示出了由上述不同阻尼产生的不同滞后水平。

在检查张紧器1的特性时，本发明的优点是清楚的。

特别地，张紧器1不对称地阻尼臂5的振动。由于第二弹簧-阻尼器组件11，这是可能的，由于预加载的辅助弹簧27和衬套31的组合，第二弹簧-阻尼器组件11产生了具有高刚度和阻尼的区域。

此外，辅助弹簧27的预加载由外壳26控制。对于相同的辅助弹簧27，外壳26的管状壁30的直径越小，辅助弹簧27的外径越小，因此其预加载越大。因此，可以通过方便地选择外壳26的直径或辅助弹簧27的线圈的数量来容易地控制辅助弹簧27的预加载。

这允许相对于具有单向离合器的张紧器使用(并因此制造)更少的部件。

此外，在张紧器1从标称位置运动到安装位置期间，张紧器1吸收来自皮带的大部分能量，这是由于辅助弹簧27产生的阻力扭矩。以这种方式，较少的能量将保持被衬套31到枢轴4中的摩擦阻尼，从而减少衬套31的磨损并提高其寿命。这相对于已知的单向离合器系统是有利的，单向离合器系统通过摩擦而不是通过弹簧反作用扭矩来抑制移动，因为单向离合器中的弹簧不是预加载的。

此外，另一个优点在于，当张紧器1处于安装位置或处于安装位置与标称位置之间的范围内的任何位置并且皮带负载停止作用时，具有较高刚度的辅助弹簧27与主弹簧15配合。这允许增加移动加速度，从而与单向离合器系统相比，使张紧器1更快地返回到标称位置。在这种情况下，单向离合器将停止作用，因为它将仅放松枢轴与衬套之间的接触，并且仅主弹簧将将张紧器从安装位置驱动到标称位置。

最后，清楚的是，在不超出由权利要求限定的保护范围的情况下，可以对张紧器1进行修改和变化。

例如，主弹簧的横截面15不是圆形的和/或辅助弹簧的横截面27不是矩形的并且例如是圆形的。

此外，辅助弹簧27具有如此高的刚度，使得其在不需要预加载的情况下实现其目的，或者可以具有不同数量的线圈。

Claims (11)

1.张紧器，所述张紧器包括：固定部(2)，所述固定部(2)设置有限定轴线(A)的枢轴(4)；偏心臂(5)，所述偏心臂(5)围绕所述轴线(A)可旋转地安装在所述枢轴(4)上；滑轮(6)，所述滑轮(6)能围绕由所述臂(5)限定的轴线(B)旋转并配置为与正时皮带配合；第一弹簧-阻尼器组件(7)，所述第一弹簧-阻尼器组件(7)置于所述臂(5)与所述固定部(2)之间；以及第二弹簧-阻尼器组件(11)，所述第二弹簧-阻尼器组件(11)配置为从所述臂(5)相对于所述固定部(2)旋转预定角度开始作用在所述臂(5)与所述固定部(2)之间。

2.如权利要求1所述的张紧器，其中，所述第二弹簧-阻尼器组件(11)包括：衬套(31)，所述衬套(31)围绕所述轴线(A)可旋转地安装在所述枢轴(4)上；弹簧(27)，所述弹簧(27)与所述枢轴(4)同轴，所述弹簧(27)具有约束到所述固定部(2)的第一端(34)和约束到所述衬套(31)的第二端(35)，所述弹簧(27)扭转地作用在所述固定部(2)与所述衬套(31)之间，所述臂(5)和所述衬套(31)以角度间隙彼此连接。

3.如权利要求2所述的张紧器，其中，所述弹簧(27)以预加载安装在所述固定部(2)与所述衬套(31)之间。

4.如权利要求1或2所述的张紧器，其中，所述固定部(2)包括附接到所述枢轴(4)的基部(3)以及与所述枢轴(4)同轴且附接到所述基部(3)的管状外壳(26)。

5.如权利要求2至4中任一项所述的张紧器，其中，所述衬套(31)在所述枢轴(4)上施加径向阻尼作用。

6.如权利要求5所述的张紧器，其中，所述衬套(31)沿着其母线被轴向切割。

7.如权利要求4至6中任一项所述的张紧器，其中，所述弹簧(27)为径向过盈地安装在所述外壳(26)内部的螺旋弹簧。

8.如权利要求7所述的张紧器，其中，所述弹簧(27)具有分别约束到所述固定部(2)和所述衬套(31)的轴向指向的端部(34、35)。

9.如权利要求7或8所述的张紧器，其中，所述弹簧(27)具有矩形或圆形横截面。

10.如权利要求7至9中任一项所述的张紧器，其中，所述衬套(31)具有适于与所述弹簧(27)相互作用的圆锥形外表面。

11.如权利要求2至10中任一项所述的张紧器，其中，在所述衬套(31)与所述臂(5)之间以角度间隙的连接由至少一个突起(38)限定，所述至少一个突起(38)从所述衬套(31)与所述臂(5)之间的一者延伸并空动接合所述衬套(31)与所述臂(5)之间的另一者中获得的周向座部。