CN1682044A - 皮带张紧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进的张紧器，用于张紧动力传动皮带。它属于这样的类型，即具有皮带轮，它适用于与动力传动皮带的表面进行耦合；臂，它支承着皮带轮，皮带轮通过皮带轮轴承可转动地安装于其上；且具有支承臂的轴。轴由枢轴轴承可转动地加以支承。此外，它还属于这样的类型，即具有支杆连接点，支杆连接至连接点上。其改进在于，皮带轮和连接点相对枢轴轴承横向偏移，且就横越枢轴轴承的附加扭矩而言，基本是平衡的。

Description

皮带张紧器

发明背景

发明的技术领域

本发明一般涉及张紧器，用于张紧动力传动皮带驱动系统的皮带。更特别的是，它涉及一种张紧器，此种张紧器具有弧形运动以及作为偏移构件或偏移改变构件的支杆。具体地讲，本发明涉及一种张紧器，其几何形状能降低横越弧形运动中心的枢轴的不平衡。

现有技术的说明

已知内燃机中连同动力传动附件皮带驱动系统一起应用的动力传动皮带张紧器具有弧形的皮带轮运动，并包括支杆，用于偏移皮带轮或改变其偏移，皮带轮靠在皮带上，从而控制系统的皮带驱动的张力。通常，皮带轮、张紧器主体在运行中围绕着转动的枢轴以及支杆的连接点均为共平面的。这种共平面布置的实例可见于Mackstroth等的美国专利No.5439420。

然而，动力传动附件皮带系统的某些几何形状不适于此共平面结构。当出现这种几何形状，且要求使用应用支杆的张紧器时，就必须相对枢轴横向偏移皮带轮，以提供要求的间隙。皮带轮以此方式加以偏移的一个实例可见于Schmid的美国专利No.6039664。从‘664专利中可看到，位于皮带轮转动中心的平面或相交皮带轮的平面是与位于枢轴轴承中心的转动平面相偏移的。此外，支杆的连接点仍基本保持在位于枢轴轴承转动中心的平面内。很显然，当论及的张紧器投入运行时，皮带和支杆作用在张紧器上的力引起横越枢轴轴承的不平衡负载。不管是支杆向张紧器提供偏移力或只是通过阻尼改变偏移力，这都成立。不平衡负载产生附加扭矩，它趋于迫使枢轴轴沿轴向与轴承不对准。这样的附加扭矩与正常的转动运动结合在一起趋于在轴承中引起不均匀的磨损。如果磨损得以日益增强，则轴承将呈现不利的性能，诸如松动、噪音、不对准度及失效。

因此，持续需要一种弧形运动的张紧器，它应用支杆偏移构件的有利性能及偏移以容纳某些动力传动附件驱动系统的几何形状，且运行时没有显著的附加扭矩，从而改进轴承的寿命性能。

发明内容

披露了一种弧形、支杆型，且具有横向偏移皮带轮的动力传动皮带张紧器，它运行时只有最小的附加扭矩。本发明是一种改进的张紧器，用于张紧动力传动皮带。它属于这样的类型，即具有皮带轮，它适用于与动力传动皮带的表面进行耦合；臂，它支承着皮带轮，皮带轮通过皮带轮轴承可转动地安装于其上；且具有支承臂的轴。轴由枢轴轴承可转动地加以支承。此外，它还属于这样的类型，即具有支杆连接点，支杆连接至连接点上。其改进在于，皮带轮和连接点相对枢轴轴承横向偏移，且就横越枢轴轴承的附加扭矩而言，基本是平衡的。

附图概述

本说明书中包含的附图形成本说明书的一个部分，其中同一标号表示同一零件，这些附图展示了本发明的较优实施例，并连同本说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1是动力传动附件皮带驱动系统中张紧器的转优实施例的示意图；

图2是张紧器较优实施例的透视图；

图3是沿图2中直线3-3截取的截面图；

图4是图3的细节；

图5是张紧器较优实施例的透视图；

图6是沿图5中直线6-6截取的截面图；而

图7是图6的细节。

较优实施例的详细说明

图1描述了汽车内燃机应用的典型附件驱动系统10，在其中本发明的张紧器26可加以应用。但其申请不限于汽车应用。相反，它可应用于任何内燃机，只要它具有传送动力用的动力传动皮带驱动，且将得益于包括了本发明的张紧器26。系统10包括交流发电机12、交流发电机皮带轮14、动力转向泵皮带轮18、水泵皮带轮20、曲轴皮带轮22、动力传动皮带24以及张紧器26。交流发电机22安装在底座28上，该底座28构成张紧器26的一个部分。描述于图中的实施例包括底座28，它用于将发动机(未描述)安装于其上，并具有安装点，用于支承交流发电机12或其它附件。但是，不具有支承交流发电机12或其它附件的安装点的底座28也是可考虑的。

其它细节可从图2和3中看到。底座28包括发动机安装孔30和附件安装孔32。底座28还支承着张紧器皮带轮34和支杆36。具体讲，张紧器皮带轮34通过皮带轮轴承40可转动地安装在皮带轮支柱38上。皮带轮支柱38从皮带轮臂42伸出。皮带轮臂42从枢轴轴44伸出。枢轴轴44可转动地放置在枢轴孔46内，并由包括第一和第二枢轴轴承48和50的轴承加以支承。枢轴轴44被枢轴螺丝52限制在枢轴孔46内。枢轴螺丝52的头被帽56隐蔽在凹槽54内。张紧器皮带轮34和皮带轮轴承40的一部分被防尘罩58所覆盖。防尘罩58包括罩支柱60，它与支柱孔62一起阻止防尘罩58相对皮带轮臂42而转动。防尘罩58被皮带轮螺丝64固定至皮带轮支柱38上。防尘罩58包括带螺纹的支座66。支杆36的第一端被第一支杆接头68可转动地连接至防尘罩58，第一支杆接头68被拧入在带螺纹的支座66中。支杆36的第二端被拧入在底座28中的第二支杆接头70可转动地连接至底座28。可考虑，或者将支杆接头70拧入至相对发动机静止的构件中，而不是部分底座28上。

此实施例的支杆36属于机械类型，提供张紧器皮带轮34的阻尼偏移。支杆36包括圆筒72、柱塞74、柱塞接头76、阻尼环78以及压缩弹簧80。总的说来，支杆36在拉伸下运行于底座28与张紧器皮带轮34之间。虽然，它应用了压缩弹簧。压缩弹簧80迫使阻尼环78更深地进至圆筒72中，而阻尼环78又拉着柱塞74更深地进至圆筒72中，缩短支杆36的整个长度。因此，趋于缩短支杆36的压缩弹簧80的力趋于将张紧器皮带轮34拉至靠在动力传动皮带24上，将动力传动皮带24置于张力之下。

阻尼是由于阻尼环78的外表面与圆筒72的内表面的摩擦配合产生的。此外，阻尼特征由于柱塞74的截头锥形部分82相对阻尼环78的内表面成扩张关系而不对称。当支杆36因为张紧器皮带轮34受动力传动皮带24的运行被移动而被迫伸展时，扩张关系迫使阻尼环78向扩大靠近。这引起呈现于阻尼环78的外表面与圆筒72的内表面之间的力随着摩擦阻尼的相应增加而增加。相反，当支杆36由于动力传动皮带24的运行而得以收缩时，扩张关系在阻尼环78上提供较少的力。这引起呈现于阻尼环78的外表面与圆筒72的内表面之间的力随着摩擦阻尼的相应减少而减少。最终，当张紧器皮带轮34沿皮带松动方向移动时的摩擦阻尼要大于当张紧器皮带轮34沿皮带拉紧方向移动时的摩擦阻尼。

考虑使用各种支杆结构。机械或液力支杆的应用也是运行在拉伸之下，但具有不同的内部细节。底座28结构的改变可使支杆36围绕第一支杆接头68旋转180°，从而它在另一侧伸展。这时，要求支杆运行于压缩之下。具有对称阻尼或没有阻尼的支杆也是合适的。此外，对于偏移是由另一种机构提供的张紧器，应用只具有阻尼特征的支杆是合适的。

下文请参看图3和4，其中图4是从图3右端察看的图。附件皮带驱动系统10运行期间，关于张紧器26的作用，主要存在三种大小变化的力：偏移力A，此力由支杆36产生，在图4中描述为在D点穿入页面；皮带力B，此力由皮带24产生，并压在张紧器皮带轮34上，描述为在E点由页面射出；以及底座力C，此力由底座28通过枢轴轴承48和50而作用在枢轴轴44上，描述为在F点穿入页面。就它们对第一和第二枢轴轴承48和50加载的作用而论，它们是具有重大意义的。如在以上“现有技术的说明”中讨论的，某些皮带驱动系统所具有的几何形状不允许应用支杆类型的张紧器，其中，支杆的连接点、位于张紧器皮带轮的转动中心的平面以及位于枢轴转动中心的平面是共平面的。

对于这样的几何形状，系统必须或者放弃支杆提供的优越性，或者将张紧器皮带轮偏移至具有枢轴转动平面中心的直线之外。未补偿的偏移在枢轴上施加了扭矩，该枢轴不是围绕枢轴的轴线。此附加扭矩引起枢轴轴的轴线，诸如现实施例的枢轴轴44的轴线趋于移出与枢轴孔，诸如现实施例的枢轴孔46的轴线的对准。此趋势导至在枢轴轴承，诸如第一和第二枢轴轴承48和50上负载的不同或不平衡。

当附件皮带驱动系统10运行时，张紧器皮带轮34经受连续的运动，引起枢轴轴44连续地在第一和第二枢轴轴承48和50之内以大振动方式转动。此连续运动与附加扭矩一起导致枢轴轴承诸如第一和第二枢轴轴承48和50间的差动磨损。如任其发展，则在第一枢轴轴承上的磨损相对于底座28可比较的底座将趋于在一侧上。而在第二枢轴轴承上的磨损将趋于在另一侧上。此不平衡的磨损使诸如枢轴轴44的枢轴轴的轴线错开诸如枢轴孔46的枢轴孔轴线，从而配合变得宽松和有噪声。此外，诸如张紧器皮带轮34的张紧器皮带轮将变得翘起，以致其转动平面与动力传动皮带24的移动线路不重合。这些是担保张紧器替换的十分不利的状态。

张紧器26的现实施例的结构是基本平衡的，因为力A、B和(不会产生横越包括枢轴轴44、枢轴孔46以及第一和第二枢轴轴承48和50的枢轴的附加扭矩。可看到，不管皮带力B的大小如何(在合理的运行参数范围内)，偏移力A与底座力C的最终组合将是与它大小相等，方向相反。不管每一个力的横向位移(即沿着枢轴轴44的轴线)如何，这总是成立的。如果偏移力A离皮带力B的横向距离大于底座力C离皮带力B的距离，则偏移力A将比底座力C小两个距离的反比。然而，与每一个离皮带力B的距离相关联的力矩臂的比例将以抵消作用直接随两个距离的比例而变化。同样，不管离枢轴轴44的轴线的径向位移如何，这也总是成立。

在图4中你将找到概念平衡线X。它由点D和E确定。点D是偏移力A与第一支杆接头68的交点。点E是皮带力B与张紧器皮带轮34的转动轴线和位于张紧器皮带轮34的转动中心处平面的交点。平衡线X伸展至点F。点F是平衡线X与枢轴轴44的轴线的交点。这是最后的交点，点F，它确定底座力C集中在枢轴轴44上的有效点。

图4中，点F描述为第一和第二枢轴轴承48和50之间的中点。如可看到的，当底座力C作用于此中点上时，底座力C在第一和第二枢轴轴承48和50中的每一个上的分布在方向和大小上都是均等的。此均等分布消除了附加扭矩及伴随的不均匀磨损。相反，如果由于点D和E的不同位置，点F超过或第一或第二枢轴轴承48或50的横向极限，则将产生附加扭矩。底座力C在每一枢轴轴承48和50上的最终分布位于相反方向。

若干尺寸可影响点F的位置。第一支杆接头68的长度、带螺纹的支座66离枢轴轴44的轴线的径向距离、张紧器皮带轮34的偏移总量、张紧器皮带轮34的轴线离枢轴轴44的轴线的径向距离，以及第一和第二枢轴轴承48和50之间的距离。理想的是，这些尺寸的混合物被调节成按所描述的设置点F(即，不管点D或E离枢轴轴44的轴线横向移动和径向移动多远，它们的尺寸总是选成使它们位于平衡线X上)。然而，可看到，只要点F位于第一和第二枢轴轴承48和50的最横向极限之间，则底座力C在第一和第二枢轴轴承48和50中每一个上的分布的方向仍均保持相同，张紧器26是基本平衡的。因此，那里仍将没有附加扭矩。然而，在此结构中，磨损可能或在第一或在第二枢轴轴承48或50上产生得更快一些，磨损将产生在每一枢轴轴承的相同部分上。这仍将推迟在第一和第二枢轴轴承48和50上出现过度松动和噪音，以及张紧器皮带轮34将变得与皮带24的移动方向过度不对准的时间。

图5、6和7描述了另一实施例，它应用了控制点F位置的相同原理，以消除围绕枢轴的附加扭矩，枢轴包括枢轴轴44、枢轴孔46、第一枢轴轴承48和第二枢轴轴承50。图7是从图6的右端察看的视图。此处支杆36的连接点已从防尘罩58移至支杆臂84，位于枢轴的横向和径向的相对侧。这需要应用一种支杆，它如描述的在压缩下运行以替代在拉伸下运行。此实施例的支杆36与先前实施例相比是简化的支杆。它仅提供对称的阻尼，此阻尼通过圆筒72的内表面与阻尼环78的外表面的接触提供摩擦而产生。这是由于阻尼环78固定在柱塞74上，从而没有可与先前实施例中阻尼环78与截头锥形部分82相互作用相比的作用。然而，如同先前实施例一样，种类繁多的支杆中的任一种都可加以应用以便为张紧器26提供要求的偏移。

在此实施例中，平衡线X也由点D和E确定。点F是平衡线X与枢轴轴44的轴线的交点。与先前实施例相似，若干尺寸可影响点F的位置。第一支杆接头68的长度、支杆臂84离枢轴轴44的轴线的径向距离、张紧器皮带轮34的偏移总量，以及张紧器皮带轮34的轴线离轴44的轴线的径向距离。理想的是，这些尺寸的混合物被调节成按所描述的将点F设置在第一和第二枢轴轴承48和50之间的中点上。然而，可看到，只要点F位于第一和第二枢轴轴承48和50的最横向极限之间，则底座力C在第一和第二枢轴轴承48和50中每一个上的分布的方向仍均保持相同。因此，这里仍将没有附加扭矩。然而，在此结构中，磨损可能或在第一或在第二枢轴轴承48或50上产生得更快一些，磨损将产生在每一枢轴轴承的相同部分上。

本发明允许应用支杆型的张紧器，其中张紧器皮带轮被偏移以容纳某些附件皮带驱动系统，至此没有不均匀和过度的枢轴轴承磨损的缺陷。因此，没有会造成过度松动的过度磨损以及张紧器皮带轮的扭曲或过度噪音，从而轴承的寿命得以改进。

本发明的前述说明和展示的实施例已示于附图中，并按不同的修改和替换性实施例加以详细说明。但应明白，本发明的前述说明只是为了示范，本发明的范围只受按先前技术观点解释的权利要求的限制。此外，本文中示例地披露的本发明可在缺少本文未特定披露的零件的情况下，适当地加以实施。

Claims (22)

1.一种改进的动力传动皮带张紧器，具有皮带轮，该皮带轮用于与动力传动皮带的表面进行耦合；臂，该臂支承着所述皮带轮，所述皮带轮通过皮带轮轴承可转动地安装于该臂上，轴，该轴支承着所述臂，所述轴被枢轴轴承可转动地加以支承；一个支杆的一个连接点，所述支杆连接至所述连接点上，其改进包括：

所述皮带轮和所述连接点相对所述枢轴轴承横向偏移，并且由于横越所述枢轴轴承的附加扭矩基本被平衡。

2.如权利要求1所述的改进，其特征在于，相对所述皮带轮转动中心的平面而言，所述支杆连接点与所述枢轴轴承横向相对。

3.如权利要求2所述的改进，其特征在于，所述支杆连接形成部分构件，该构件从所述皮带轮轴承的支承伸出。

4.如权利要求3所述的改进，其特征在于，所述构件是一个罩。

5.如权利要求1所述的改进，其特征在于，相对所述枢轴轴承转动中心的平面而言，所述支杆连接点与所述皮带轮横向相对。

6.如权利要求5所述的改进，其特征在于，所述支杆连接点位于所述枢轴轴承的横向极限之外。

7.如权利要求5所述的改进，其特征在于，所述支杆连接形成部分构件，该构件从所述轴伸出。

8.如权利要求5所述的改进，其特征在于，位于所述皮带轮转动中心的平面是在所述枢轴轴承的横向极限之外。

9.如权利要求5所述的改进，其特征在于，所述皮带轮相对所述枢轴轴承与所述连接点径向相对。

10.如权利要求7所述的改进，其特征在于，所述构件是一条杠杆臂。

11.如权利要求1所述的改进，其特征在于，所述张紧器包括底座，该底座用于支承附件。

12.一种动力传动驱动器，包括：

曲轴皮带轮；

附件皮带轮；

动力传动皮带；

动力传动皮带张紧器，它具有张紧器皮带轮，所述张紧器皮带轮适用于与所述动力传动皮带的表面进行耦合；臂，它支承着所述张紧器皮带轮，所述张紧器皮带轮通过皮带轮轴承可转动地安装于其上；轴，它支承着所述臂，所述轴被枢轴轴承可转动地加以支承；支杆的连接点，以及所述支杆连接至所述连接点上，所述皮带轮和所述连接点相对所述枢轴轴承横向偏移，并且由于横越所述枢轴轴承的附加扭矩基本被平衡；以及

所述动力传动皮带围绕所述曲轴皮带轮、所述附件皮带轮和所述张紧器皮带轮而拉动。

13.如权利要求12所述的动力传动驱动，其特征在于，还包括，所述支杆连接点相对位于所述张紧器皮带轮转动中心的平面与所述枢轴轴承横向相对。

14.如权利要求13所述的动力传动驱动，其特征在于，还包括，所述支杆连接形成部分构件，该构件从所述皮带轮轴承的支承伸出。

15.如权利要求14所述的动力传动驱动，其特征在于，还包括，所述构件是一个罩。

16.如权利要求12所述的动力传动驱动，其特征在于，还包括，所述支杆连接点相对位于所述枢轴轴承转动中心的平面与所述皮带轮横向相对。

17.如权利要求16所述的动力传动驱动，其特征在于，还包括，所述支杆连接点位于所述枢轴轴承的横向极限之外。

18.如权利要求16所述的动力传动驱动，其特征在于，还包括，所述支杆连接形成部分构件，该构件从所述轴伸出。

19.如权利要求16所述的动力传动驱动，其特征在于，还包括，位于所述皮带轮转动中心的平面是在所述枢轴轴承的横向极限之外。

20.如权利要求18所述的动力传动驱动，其特征在于，还包括，所述构件是一条杠杆臂。

21.如权利要求12所述的动力传动驱动，其特征在于，所述动力传动张紧器包括底座，该底座适用于支承附件。

22.一种张紧动力传动皮带的方法，所述方法包括：

设置所述动力传动皮带；

设置枢轴轴承；

设置张紧器，所述张紧器具有皮带轮，所述皮带轮适用于与所述动力传动皮带的表面进行耦合，支承结构，所述支承结构包括支承轴，所述支承轴可转动地被所述枢轴轴承所支承，用以支承支承臂，所述支承臂用于支承所述皮带轮，所述皮带轮通过皮带轮轴承可转动地安装在所述支承臂上，所述皮带轮相对所述枢轴轴承横向偏移，以及支杆连接点，所述连接点相对所述枢轴轴承横向偏移；

设置所述支杆；

将偏移力从所述支杆耦合至所述连接点；

所述支承结构通过围绕所述枢轴轴承的转动将所述偏移力耦合至所述皮带轮；以及

利用附加扭矩，基本平衡所述枢轴轴承上的所述偏移力。

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