CN1646826A - 摩擦阻尼支柱 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一种摩擦阻尼支柱。该支柱包括在外壳(201)内滑动的内圆筒(208)。一弹簧(202)使内圆筒轴向偏离外壳。第一楔形件(209)与第二楔形件(204)协作接合。第一楔形件与内圆筒摩擦接合，以当内圆筒被压入外壳内时，该第一楔形件给第二楔形件施加压力，从而使得第一楔形件径向扩张，从而增大第一楔形件与内圆筒之间的摩擦力。第二弹簧(207)给第一楔形件预加朝向第二楔形件的荷载。带张紧器可采用此阻尼支柱，以给带预加荷载并衰减带的振荡。

Description

摩擦阻尼支柱
发明领域
本发明涉及一种支柱，更具体的，涉及一种弹簧加载的摩擦阻尼支柱，该支柱具有用于衰减运动且协同操作的楔形件
发明背景
在大量应用中，利用减振器和减振支柱、特别是摩擦阻尼支柱来吸收和衰减振荡运动。其应用包括进行重复性振荡运动和摆动的运载工具及机械设备。通常，利用弹性装置来吸收荷载，而利用各种协同操作部件的粘性或摩擦运动来吸收及衰减振动。
现有技术的代表是Snyder的美国专利No.2,429,140(1947)，其公开了一种具有摩擦单元的减振器，利用扩展器来启动该摩擦单元。
现有技术的又一代表是Paton等的美国专利No.4,606,442(1986)，其公开了一种具有减振靴的装置，利用两楔形圈引导该减振靴，且该减振靴横向楔入两楔形圈内。
摩擦减振支柱组件可用在张紧装置中。张紧装置用于给发动机的传动带预加荷载，由此使操作效率达到最大、使带操作过程中的噪音和振动降至最小。
现有技术的代表是Simpson的美国专利No.5,951,423(1999)，其公开了一种机械摩擦张紧装置，该装置具有弹簧加载的楔形块和摩擦阻尼。该张紧装置具有与弹簧加载的楔形块相协作的一种楔形活塞。当活塞向内移动时，就向外推动楔形块以提供摩擦阻尼。
现有阻尼支柱较复杂，且不能提供非对称的阻尼。
因此，需要这样一种阻尼支柱，其具有简化的协同操作楔形件。需要这样一种阻尼支柱，其具有提供成比例摩擦阻尼的简化楔形件。需要一种提供非对称阻尼的阻尼支柱。需要一种具有阻尼支柱的张紧装置，该阻尼支柱具有简化的楔形件。本发明满足这些需要。
发明概述
本发明的主要方面是提供这样一种阻尼支柱，其具有简化的协同操作楔形件。
本发明的另一方面是提供这样一种阻尼支柱，其具有提供成比例摩擦阻尼的简化楔形件。
本发明的另一方面是一种提供非对称阻尼的阻尼支柱。
本发明的另一方面是提供一种具有阻尼支柱的张紧装置，该阻尼支柱具有简化的楔形件。
本发明的其它方面将在以下本发明说明书及附图中指出或由它们变得明显。
本发明包括一种摩擦阻尼支柱。该支柱包括在外壳内滑动的内圆筒。一弹簧使内圆筒轴向偏离外壳。第一楔形件与第二楔形件协作接合。第一楔形件与内圆筒摩擦接合，以当内圆筒被压入外壳内时，该第一楔形件给第二楔形件施加压力，使得第一楔形件径向扩张，从而增大第一楔形件与内圆筒之间的摩擦力。第二弹簧给第一楔形件预加朝向第二楔形件的荷载。带张紧器可采用此阻尼支柱，以给带预加荷载并衰减带的振荡。
附图的简要说明
附图及其说明用以说明本发明的原理，这些附图纳入本说明书中且构成该说明书的一部分，它们表示了本发明的优选实施例。
图1是本发明支柱的横截面示意图。
图2是本发明支柱的横截面分解示意图。
图3表示本发明支柱用在带张紧装置上的俯视图。
图4是第一楔形件的俯视图。
图5是沿图4中5-5线的第一楔形件的横截面示意图。
优选实施例的详细说明
图1是本发明支柱的横截面示意图。支柱200包括圆筒形外壳201。衬垫206装衬外壳201的内表面。该衬垫206具有预定的摩擦系数，可改变此摩擦系数以增大或减小摩擦力。内圆筒208与衬垫206滑动接合。该圆筒208在衬垫206内沿着轴A-A纵向移动，从而在外壳201内与其同轴地移动。
圆筒208对第一偏压件或弹簧202施加压力，该第一偏压件或弹簧202迫使圆筒208沿着轴A-A轴向离开外壳201。弹簧202具有弹簧刚性系数k，基于操作过程中施加给支柱的荷载L选择该系数k以确保正确操作。
管210与外壳201连接且在该外壳201内与其同轴地延伸，同时管210与外壳201之间具有足够的径向间隙以允许将弹簧202放置在该管210与衬垫206之间。第二楔形件204形成在管210的一端。
第二偏压件或弹簧207向滑动件212和楔形件204施加压力。滑动件212与管210的内表面滑动接合。杆211与滑动件212固定连接，从而把弹簧207限制在该滑动件212与楔形件204之间。弹簧207压迫位于杆211的一端222与楔形件204之间的楔形件209。杆211经由楔形件204与一孔滑动啮合。
第一楔形件209还包括表面214，该表面214与圆筒208上的协作表面213摩擦接合，参见图4和5，每幅图都表示了该楔形件209的细节。与仅以圆筒状或管状表面213和214为基础可能获得的法向力相比，折叠式(pleated form)表面213和214允许更大的法向力作用于表面区域。特别的，摩擦力是表面摩擦系数、表面积以及作用给表面区域的力的函数。可通过提高法向力来增大摩擦力。依靠折叠状表面213和214所获得的倾斜接触面，本发明支柱的法向力大于相同尺寸的现有支柱的法向力。对于弹簧207的每单位输出而言，表面213和214产生更大的摩擦力，并因而产生更大的阻尼力，从而提供了一种在较小的物理包装内阻尼能力增大的创造性支柱。楔形件209还具有截头圆锥形孔221。楔形件204与该孔221协作接合。
在操作时，响应于荷载L，盖205和圆筒208沿方向D1移动。弹簧207的偏压作用以及表面213与表面214之间的摩擦接合阻止圆筒208沿方向D1移动。表面213与表面214之间的这种摩擦接合迫使楔形件209与楔形件204压力接合。由于楔形件204的截头圆锥形，当楔形件209被推向楔形件204时，这种作用使得楔形件209径向扩张。楔形件209的这种径向扩张就增大了表面213和表面214上的垂直荷载，从而增大了该表面213与表面214之间的摩擦力。摩擦力增大就使得圆筒208沿方向D1移动的阻力增大，从而衰减了该圆筒208的移动。
圆筒208沿方向D2移动使得楔形件209施加给该圆筒208的摩擦力减小。更特别的，楔形件209沿方向D2略微移动就减小了作用给楔形件204的力。但是，由于弹簧207作用在与杆212连接的部件212上，该杆212反过来限制楔形件209的进一步移动，因此该楔形件209受到阻止其进一步沿方向D2移动的阻力。这可起到减小表面213上法向力的效果，从而减小该表面213与表面214之间的摩擦力。结果，圆筒208沿方向D1的移动相对于沿方向D2的移动是不对称的，因为与方向D1相比，在方向D2上受到的摩擦力以及由此的阻尼力减小。
图2是本发明支柱的横截面分解示意图。滑动件212压配合在杆211的一端上或者与该杆211的一端连接。弹簧207被限制在滑动件212与楔形件204之间。由弹簧207施加的力将楔形件204压向楔形件209的内截头圆锥形面。楔形件204相对于轴A-A表现出角度α。
衬垫206与外壳201的内表面220接合。通过改变弹簧207的弹簧刚性系数k，可调节支柱的阻尼度。增大弹簧刚性系数将增大楔形件204作用给楔形件209的法向力，从而增大阻尼系数。反过来也成立，即，减小弹簧刚性系数将减小楔形件204作用给楔形件209的法向力，从而减小阻尼系数。也可通过改变对阻尼度产生直接影响的角度α来调节法向力。改变角度α将改变楔形件209对着圆筒208的扩张范围。
本领域技术人员都能认识到，弹簧202的弹簧刚性系数决定了支柱能够承受的荷载L大小。即，对于适当应用而言，L的大小将随着弹簧202刚性系数的可能变化而增大或减小。
图3表示用在带张紧器上的本发明支柱的俯视图。支柱200经由与外壳201连接的附件231在枢轴600处与发动机组可枢转连接。支柱200的另一端具有与圆筒208连接的连接器230。该连接器230在枢轴700处与滑轮基座400可枢转连接。滑轮300可转动地与该基座400连接。基座400在枢轴500处与发动机组可枢转连接。带B串绕在发动机前端辅助传动系统上的滑轮P1、P2以及P3之间。张紧器维持该带内具有适当的预定张力，以防止带噪音(belt noise)和带打滑。如本说明书中其它地方所描述的，带张力以及反过来的支柱荷载是弹簧202的弹簧刚性系数的函数。较高的弹簧刚性系数允许支柱及张紧器承受较大的荷载。
图4是第一楔形件的俯视图。楔形件209包括在星形图案中径向延伸的突起251，但对于本发明目的而言任何平面图案都是可接受的，只要表面213和表面214具有相互协作的形状。突起251的表面214与协作表面213(未表示)接合。槽250部分轴向地延伸过楔形件209。槽250允许当第二楔形件204施加压力时，楔形件209部分地径向向外扩张。
图5是沿图4中5-5线的第一楔形件的横截面示意图。所示槽250部分轴向地延伸穿过楔形件209。杆211延伸穿过孔252。
尽管在此已描述了本发明的单独一种形式，但对本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离这里所述本发明实质和范围的情况下，可对部件构造和关系作出变化。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
7.一种支柱，包括：
轴向接合的第一圆筒和第二圆筒；
第一偏压件，其与所述第一圆筒和第二圆筒接合；
第一楔形件，其表面与所述第二圆筒的表面摩擦接合，所述第一楔形件可相对于所述第二圆筒移动；
第二楔形件，其相对于所述第一圆筒固定且可与所述第一楔形件接合，所述第一楔形件可由于其对着所述第二楔形件的移动而扩张，从而增大所述第一楔形件与所述第二圆筒之间的摩擦力。
8.如权利要求7所述的支柱，还包括：
第二偏压件，其与所述第一楔形件接合，从而当所述第一楔形件与所述第二楔形件之间的压力减小时，所述第一楔形件的第一移动被抵制。
9.如权利要求8所述的支柱，其特征在于：
当所述第一楔形件与所述第二楔形件之间的压力增大时，所述第二偏压件促进所述第一楔形件的第二移动。
10.如权利要求9所述的支柱，其特征在于：
所述第一楔形件具有截头圆锥形孔，所述第二楔形件与所述截头圆锥形孔协作接合。
11.如权利要求10所述的支柱，还包括：
一部件，其与所述第一楔形件连接，且与所述第二偏压件的第二端接合，由此通过所述第二偏压件作用于该部件来对所述第一楔形件的移动起作用。
12.如权利要求11所述的支柱，其特征在于，所述部件还包括：
一杆，其滑动地穿过所述第二楔形件内的一孔延伸，由此所述第二偏压件相对于所述第二楔形件位于所述第一楔形件的相反位置。
13.如权利要求7所述的支柱，其特征在于：所述第一楔形件的表面呈折叠形。
14.如权利要求9所述的支柱，还结合有：
基座，其可枢转地安装在一表面上；
滑轮，其具有带支承面，所述滑轮可转动地安装在所述基座上；以及
所述支柱的第一端枢转地安装在所述基座上，所述支柱的第二端可枢转地安装在一表面上。
15.一种阻尼支柱，包括：
一对协同操作的楔形件，该对楔形件被一起偏压且被限制成同轴地移动，至少所述一个楔形件与一可移动表面摩擦接合，由此所述可移动表面的移动使得所述楔形件压向另一个楔形件，从而增大所述楔形件与所述可移动表面之间的法向力并阻止所述可移动表面的移动。
16.如权利要求15所述的阻尼支柱，其特征在于：
所述可移动表面的第二移动减小所述楔形件与所述可移动表面之间的法向力。
17.如权利要求16所述的阻尼支柱，还包括：
所述楔形件固定在一基座上；
所述基座具有与所述可移动表面摩擦接合的一表面。
18.如权利要求17所述的阻尼支柱，其特征在于：所述基座表面和所述可移动表面沿着所述可移动表面的移动轴被偏压分开。
19.如权利要求18所述的阻尼支柱，其特征在于：所述可移动表面和所述基座表面基本上为圆筒形。

Claims (19)

1.一种支柱，包括：
第一部件；
第二部件，其与所述第一部件轴向接合；
偏压件，其接合在所述第一部件与所述第二部件之间；
第一楔形件，其具有一轴线且与所述第二部件滑动接合；
第二楔形件，其与所述第一部件连接且具有一轴线；
第二偏压件，其具有第一端，所述第一端被不可移动地固定；
一部件，其与所述第一楔形件连接，且与所述第二偏压件的第二端接合，从而通过所述第二偏压件作用于该部件来对所述第一楔形件的移动起作用；
所述第二楔形件与所述第一楔形件轴向接合；以及
所述第一楔形件可响应于来自所述第二楔形件的压力而扩张。
2.如权利要求1所述的支柱，其特征在于：
所述第一楔形件具有截头圆锥形孔；以及
所述第二楔形件与所述截头圆锥形孔协作接合。
3.如权利要求2所述的支柱，其特征在于：
所述第一部件和第二部件同轴接合。
4.如权利要求3所述的支柱，其特征在于：
所述第一楔形件还包括折叠形状的外摩擦面；以及
所述第二部件具有折叠形状的内表面，用于与所述第一楔形件的外摩擦面协作接合。
5.如权利要求3所述的支柱，其特征在于：
所述第一楔形件的外摩擦面与所述第二部件的内表面都具有一摩擦系数。
6.如权利要求3所述的支柱，其特征在于，所述部件还包括：
一杆，其滑动地穿过所述第二楔形件内的一孔延伸，由此所述第二偏压件相对于所述第二楔形件位于所述第一楔形件的相反位置。
7.一种支柱，包括：
轴向接合的第一圆筒和第二圆筒；
第一偏压件，其与所述第一圆筒和第二圆筒接合；
第一楔形件，其表面与所述第二圆筒的表面摩擦接合，所述第一楔形件可相对于所述第二圆筒移动；
第二楔形件，其相对于所述第一圆筒固定且可与所述第一楔形件接合，所述第一楔形件可由于其对着所述第二楔形件的移动而扩张，从而增大所述第一楔形件与所述第二圆筒之间的摩擦力。
9.如权利要求8所述的支柱，还包括：
第二偏压件，其与所述第一楔形件接合，从而当所述第一楔形件与所述第二楔形件之间的压力减小时，所述第一楔形件的第一移动被抵制。
10.如权利要求9所述的支柱，其特征在于：
当所述第一楔形件与所述第二楔形件之间的压力增大时，所述第二偏压件促进所述第一楔形件的第二移动。
11.如权利要求10所述的支柱，其特征在于：
所述第一楔形件具有截头圆锥形孔，所述第二楔形件与所述截头圆锥形孔协作接合。
12.如权利要求11所述的支柱，还包括：
一部件，其与所述第一楔形件连接，且与所述第二偏压件的第二端接合，由此通过所述第二偏压件作用于该部件来对所述第一楔形件的移动起作用。
13.如权利要求12所述的支柱，其特征在于，所述部件还包括：
一杆，其滑动地穿过所述第二楔形件内的一孔延伸，由此所述第二偏压件相对于所述第二楔形件位于所述第一楔形件的相反位置。
14.如权利要求7所述的支柱，其特征在于：所述第一楔形件的表面呈折叠形。
15.如权利要求10所述的支柱，还结合有：
基座，其可枢转地安装在一表面上；
滑轮，其具有带支承面，所述滑轮可转动地安装在所述基座上；以及
所述支柱的第一端枢转地安装在所述基座上，所述支柱的第二端可枢转地安装在一表面上。
16.一种阻尼支柱，包括：
一对协同操作的楔形件，该对楔形件被一起偏压且被限制成同轴地移动，至少所述一个楔形件与一可移动表面摩擦接合，由此所述可移动表面的移动使得所述楔形件压向另一个楔形件，从而增大所述楔形件与所述可移动表面之间的法向力并阻止所述可移动表面的移动。
17.如权利要求16所述的阻尼支柱，其特征在于：
所述可移动表面的第二移动减小所述楔形件与所述可移动表面之间的法向力。
18.如权利要求17所述的阻尼支柱，还包括：
所述楔形件固定在一基座上；
所述基座具有与所述可移动表面摩擦接合的一表面。
19.如权利要求18所述的阻尼支柱，其特征在于：所述基座表面和所述可移动表面沿着所述可移动表面的移动轴被偏压分开。
20.如权利要求19所述的阻尼支柱，其特征在于：所述可移动表面和所述基座表面基本上为圆筒形。
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