CN220890960U - 一种具有自保护功能的自动张紧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有自保护功能的自动张紧器，包括张紧臂，张紧臂一端设有阻尼组件，其包括基座、主弹簧、约束弹簧和端盖，基座包括内圈和外圈，上下分隔为上弹簧腔和下弹簧腔，主弹簧设在上弹簧腔内，约束弹簧设在下弹簧腔内；端盖封在下弹簧腔的开口上；端盖与张紧臂之间设有挤压预紧结构，挤压预紧结构包括设置在张紧臂枢轴上的挤压凸台及设在端盖内的预紧凸台，约束弹簧的端部抵接在预紧凸台上，挤压凸台的底面高于预紧凸台，且低于约束弹簧端部的高度，能够使挤压凸台推动约束弹簧的端部。增加了用于保护主弹簧的约束弹簧，结构简单紧凑，根据张紧器工作扭矩变化自动提高/减小扭转刚度，避免主弹簧扭矩突增损坏，保证其正常工作。

Description

一种具有自保护功能的自动张紧器

技术领域

本实用新型涉及张紧器技术领域，特别是涉及一种具有自保护功能的自动张紧器。

背景技术

张紧器主要用于汽车带传动系统，维持带段张力，避免皮带打滑，以保证发动机顺利将功率传递到附件。自动张紧器主要由储能元件和阻尼元件构成，储能元件可持续对皮带张紧，阻尼元件可衰减皮带振动提高附件系统的稳定性。储能元件一般为弹簧，可为螺旋弹簧或钢板弹簧，阻尼元件为通过零件间相互作用产生阻尼，如通过零件间相互滑动产生摩擦阻尼的称为摩擦式自动张紧器。

传统张紧器采用固定的弹簧刚度，导致其输出扭矩的变化范围也是固定的，限制了张紧器的应用范围和使用寿命。如授权公告号为CN106838165的发明专利中公开的一种装有对称布置式阻尼装置的自动张紧器，该自动张紧器主要由基座、张紧臂、张紧轮、螺旋弹簧和阻尼件构成。

整个张紧器的输出扭矩由扭转弹簧（螺旋弹簧）的输出扭矩和其他部件(主要是阻尼件)的摩擦扭矩共同组成。扭转弹簧的扭矩与扭转弹簧的转角之间呈现线性相关，通常称扭转弹簧的扭矩与扭转角之间的比值为扭转弹簧的扭转刚度。然而，扭转弹簧的扭转角度不可能无限制增大，其能够承受有扭矩是有限的，过大的工作扭矩容易对扭转弹簧造成损害，因此，市面上每种张紧器都有其额定的扭转角度，例如设定正向（膨胀时）最大允许转角为10°。

这就存在以下问题：由于发动机曲轴扭振和附件负载的存在，传动带上的张紧力是不断变化的，在发动机运行的某一时刻，张紧器中扭转弹簧承接的扭矩有可能会突增，使扭转弹簧的转角超过额定值，长时间运行下将影响扭转弹簧的结构强度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种具有自保护功能的自动张紧器，根据张紧器工作扭矩变化自动提高/减小张紧器扭转刚度，当张紧器工作扭矩的突增时，自动调用约束弹簧，以提高整个张紧器的扭转刚度，进而减小主弹簧承受的扭矩和旋转角度，避免主弹簧损坏；当张紧器工作扭矩恢复正常时，自动解除调用约束弹簧，使张紧器的扭矩刚度自动恢复至正常值，保证张紧器在正常工况下的工作。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种具有自保护功能的自动张紧器，包括张紧臂、张紧轮组件和阻尼组件，所述张紧臂包括连接板，连接板一端上方设有阶梯轴，另一端下方设有枢轴，所述张紧轮组件连接在阶梯轴上，所述阻尼组件连接在枢轴上；

所述阻尼组件包括基座、主弹簧、约束弹簧和端盖，其中，所述基座为双层同轴柱形结构，包括同轴设置的内圈和外圈，内圈内设有用于安装枢轴的轴孔，且内圈和外圈之间采用横向的隔层分隔为上弹簧腔和下弹簧腔两层，所述主弹簧设置在上弹簧腔内，所述约束弹簧设置在下弹簧腔内，所述主弹簧和约束弹簧的旋向相反；所述端盖封设在下弹簧腔的开口上，且端盖沿周向设有螺钉孔通过第二螺钉与基座锁紧固定。

所述端盖与张紧臂之间设有挤压预紧结构，所述挤压预紧结构包括设置在张紧臂的枢轴上的挤压凸台以及设置在端盖内的预紧凸台，所述约束弹簧的端部抵接在预紧凸台上，所述挤压凸台的底面高于预紧凸台，且低于约束弹簧端部的高度，能够使挤压凸台推动约束弹簧的端部。

进一步的，所述基座与张紧臂之间设有主弹簧预紧结构，所述主弹簧预紧结构包括设置在基座外壁上第一凸块和设置在张紧臂的连接板上的第二凸块，所述第一凸块和第二凸块相抵接。

进一步的，所述上弹簧腔一侧的隔层上设有第一挡块，所述下弹簧腔一侧的隔层上设有第二挡块，所述连接板上设有第三挡块，第一挡块和第三挡块作为所述主弹簧的两端的止口，使主弹簧两端分别抵接在第一挡块和第三挡块上；所述第三挡块和预紧凸台作为预紧弹簧的止口，预紧弹簧两端分别抵接在第三挡块和预紧凸台上。

进一步的，所述连接板的枢轴外侧还设有环套，所述第三挡块沿径向设置在环套和枢轴之间。环套可以限制主弹簧的端部，避免主弹簧端部晃动。

进一步的，所述端盖和基座之间还设有定位结构，所述定位结构包括设置在端盖边缘的定位凸台以及设置在基座的下弹簧腔底部侧壁上的定位槽，安装时，所述定位凸台插入定位槽内。实现端盖与基座之间的快速定位，便于端盖上螺钉孔与基座上螺钉孔的快速对准，以及第二螺钉的快速锁紧。

具体的，所述张紧轮组件包括张紧轮、轴承和第一螺钉，所述张紧轮通过轴承转动连接在张紧臂的阶梯轴上，且通过第一螺钉将轴承限制在阶梯轴上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种具有自保护功能的自动张紧器，为张紧器增加了用于保护“主弹簧”的“约束弹簧”，结构简单紧凑，当张紧器承受的工作扭矩过大时，自动调用约束弹簧，以临时增加张紧器的整体扭转刚度，减小主弹簧承受的扭矩和旋转角度，避免主弹簧在突增作扭矩作用下结构损坏；当工作扭矩恢复正常后，自动解除对约束弹簧的调用，张紧器的扭矩刚度自动恢复至正常值，保证张紧器在正常工况下的工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型自动张紧器的立体结构示意图。

图2是本实用新型自动张紧器的剖面结构示意图。

图3是本实用新型自动张紧器的剖面立体结构示意图。

图4是图2中H-H的剖面结构示意图。

图5是图4中P-P的剖面结构示意图。

图6是图5中III的放大结构示意图。

图7是图5中IV的放大结构示意图。

图8是张紧臂的结构示意图。

图9是基座的结构示意图。

图10是基座的剖面结构示意图。

图11是基座的俯视结构示意图。

图12是基座的仰视结构示意图。

图13是端盖的结构示意图。

图14是约束弹簧端部受挤压凸台挤压时的示意图。

图中：1、基座，1.1、内圈，1.2、外圈，1.3、隔层，1.4、上弹簧腔，1.5、下弹簧腔，1.6、第一凸块，1.7、第一挡块，1.8、第二挡块，1.9、定位槽，2、主弹簧，3、约束弹簧，4、张紧臂，4.1、连接板，4.2、第二凸块，4.3、枢轴，4.4、挤压凸台，4.5、第三挡块，4.6、环套，4.7、圆槽，5、端盖，5.1、定位凸台，5.2、预紧凸台，5.3、螺钉孔，6、衬套，7、张紧轮，8、第一螺钉，9、轴承，10、第二螺钉，11、弹性挡圈。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右等等) 可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

如图1-图13所示，本实用新型的一种具有自保护功能的自动张紧器，包括张紧臂4、张紧轮组件和阻尼组件，如图8所示，所述张紧臂4包括连接板4.1，连接板4.1一端上方加工有阶梯轴，另一端下方加工有枢轴4.3，枢轴4.3的底部加工约束弹簧3的挡块，即第三挡块4.5；枢轴4.3顶部切割一圈圆槽4.7用于弹性挡圈11安装；圆槽4.7下方加工用于挤压约束弹簧3的凸台，即挤压凸台4.4。所述张紧轮组件连接在阶梯轴上，所述阻尼组件连接在枢轴4.3上；所述张紧轮组件包括张紧轮7、轴承9和第一螺钉8，所述张紧轮7通过轴承9转动连接在张紧臂4的阶梯轴上，且通过第一螺钉8将轴承9限制在阶梯轴上。所述阻尼组件包括基座1、主弹簧2、约束弹簧3和端盖5。如图9-图12所示，所述基座1为双层同轴柱形结构，包括同轴设置的内圈1.1和外圈1.2，内圈1.1内设有用于安装枢轴4.3的轴孔，为了便于枢轴4.3的安装，轴孔内还设有衬套6；内圈1.1和外圈1.2之间采用横向的隔层1.3分隔为上弹簧腔1.4和下弹簧腔1.5两层，所述主弹簧2设置在上弹簧腔1.4内，所述约束弹簧3设置在下弹簧腔1.5内，所述主弹簧2和约束弹簧3的旋向相反；如图13所示，所述端盖5整体为环状，环上开有通孔作为螺钉孔5.3用于端盖5和基座1间的第二螺钉的固定；所述端盖5封设在下弹簧腔1.5的开口上，且端盖5沿周向设有螺钉孔5.3通过第二螺钉与基座1锁紧固定。

所述端盖5与张紧臂4之间设有挤压预紧结构，所述挤压预紧结构包括设置在张紧臂4的枢轴4.3上的挤压凸台4.4以及设置在端盖5内的预紧凸台5.2，所述约束弹簧3的端部抵接在预紧凸台5.2上，所述挤压凸台4.4的底面高于预紧凸台5.2，使预紧凸台5.2和挤压凸台4.4的上下位置错开，并且挤压凸台4.4的底面低于约束弹簧3端部的高度，能够使挤压凸台4.4反向推动约束弹簧3的端部。此处的“反向”指的是逆着约束弹簧3螺旋方向推动约束弹簧3，使弹簧端部受力，向外扩张。

如图1、图8和图9所示，所述基座1与张紧臂4之间设有主弹簧预紧结构，所述主弹簧预紧结构包括设置在基座1外壁上第一凸块1.6和设置在张紧臂4的连接板4.1上的第二凸块4.2，所述第一凸块1.6和第二凸块4.2相抵接。

如图9-图12所示，所述基座1外壁加工有三个用于螺钉固定的通孔。所述上弹簧腔1.4一侧的隔层1.3上设有第一挡块1.7，所述下弹簧腔1.5一侧的隔层1.3上设有第二挡块1.8，所述连接板4.1上设有第三挡块4.5，第一挡块1.7和第三挡块4.5作为所述主弹簧2的两端的止口，使主弹簧2两端分别抵接在第一挡块1.7和第三挡块4.5上；所述第三挡块4.5和预紧凸台5.2作为预紧弹簧的止口，预紧弹簧两端分别抵接在第三挡块4.5和预紧凸台5.2上。所述连接板4.1的枢轴4.3外侧还设有环套4.6，所述第三挡块4.5沿径向设置在环套4.6和枢轴4.3之间。环套4.6可以限制主弹簧2的端部，避免主弹簧2端部晃动。

如图9和图13所示，所述端盖5和基座1之间还设有定位结构，所述定位结构包括设置在端盖5边缘的定位凸台5.1以及设置在基座1的下弹簧腔1.5底部侧壁上的定位槽1.9，定位槽1.9的槽口上倒角方便端盖5上的定位凸台5.1插入。安装时，所述定位凸台5.1插入定位槽1.9内。实现端盖5与基座1之间的快速定位，便于端盖5上螺钉孔5.3与基座1上螺钉孔5.3的快速对准，以及第二螺钉的快速锁紧。

工作原理：

如图4、图6和图14所示，正常工作状态下，即当张紧器承受常规扭矩、主弹簧2的正向旋转(弹簧旋角扩大的方向)角度在额定角度以内时，只有主弹簧2工作；当张紧器承受的工作扭矩突增、主弹簧2的正向旋转角度超出额定角度时，张紧臂4上挤压约束弹簧3的挤压凸台4.4同时与约束弹簧3端面接触，并对约束弹簧3施加推力F，开始调用约束弹簧3工作，此时张紧器整体的扭转刚度临时增加，主弹簧2承受的扭矩被分散降低，同时旋转角度降低，避免主弹簧2在突增作扭矩作用下结构损坏；当工作扭矩减小到恢复值后，张紧臂4上挤压约束弹簧3的挤压凸台4.4脱离与约束弹簧3的接触，自动解除对约束弹簧3的调用，张紧器的扭矩刚度自动恢复至正常值，保证张紧器在正常工况下的工作。

例如：设正常工况下张紧器承受的扭矩为2N.m，主弹簧2的扭转刚度为K1=0.5N.m/deg，此时主弹簧2的单向旋转角度为d1=2/0.5=4°，小于主弹簧2的额定单向旋转角度6°；当扭矩突增到4N.m时，若没有保护结构，主弹簧2的单向旋转角度将变为D=4/0.5=8°, 大于张紧器的额定单向旋转角度，将对主弹簧2造成损害。

增加了约束弹簧3及其附加结构，设约束弹簧3的扭转刚度为K2=0.3N..m，当扭矩突增时张紧器将自动调用约束弹簧3，张紧器的扭转刚度增加为K=K1+K2=0.8N.m，此时主弹簧2的旋转角度（约束弹簧3与主弹簧2同步旋转）减小为d2=4/0.8=5°，在额定单向旋转角度之内；当扭矩恢复至正常值2N.m后，张紧器解除调用约束弹簧3，扭转刚度恢复为K1，保证张紧器正常共工作。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种具有自保护功能的自动张紧器，其特征在于：包括张紧臂、张紧轮组件和阻尼组件，所述张紧臂包括连接板，连接板一端上方设有阶梯轴，另一端下方设有枢轴，所述张紧轮组件连接在阶梯轴上，所述阻尼组件连接在枢轴上；

所述阻尼组件包括基座、主弹簧、约束弹簧和端盖，其中，所述基座为双层同轴柱形结构，包括同轴设置的内圈和外圈，内圈内设有用于安装枢轴的轴孔，且内圈和外圈之间采用横向的隔层分隔为上弹簧腔和下弹簧腔两层，所述主弹簧设置在上弹簧腔内，所述约束弹簧设置在下弹簧腔内，所述主弹簧和约束弹簧的旋向相反；所述端盖封设在下弹簧腔的开口上；

所述端盖与张紧臂之间设有挤压预紧结构，所述挤压预紧结构包括设置在张紧臂的枢轴上的挤压凸台以及设置在端盖内的预紧凸台，所述约束弹簧的端部抵接在预紧凸台上，所述挤压凸台的底面高于预紧凸台，且低于约束弹簧端部的高度，能够使挤压凸台推动约束弹簧的端部。

2.如权利要求1所述的具有自保护功能的自动张紧器，其特征在于：所述基座与张紧臂之间设有主弹簧预紧结构，所述主弹簧预紧结构包括设置在基座外壁上第一凸块和设置在张紧臂的连接板上的第二凸块，所述第一凸块和第二凸块相抵接。

3.如权利要求1所述的具有自保护功能的自动张紧器，其特征在于：所述上弹簧腔一侧的隔层上设有第一挡块，所述下弹簧腔一侧的隔层上设有第二挡块，所述连接板上设有第三挡块，第一挡块和第三挡块作为所述主弹簧的两端的止口，使主弹簧两端分别抵接在第一挡块和第三挡块上；所述第三挡块和预紧凸台作为预紧弹簧的止口，预紧弹簧两端分别抵接在第三挡块和预紧凸台上。

4.如权利要求3所述的具有自保护功能的自动张紧器，其特征在于：所述连接板的枢轴外侧还设有环套，所述第三挡块沿径向设置在环套和枢轴之间。

5.如权利要求1所述的具有自保护功能的自动张紧器，其特征在于：所述端盖和基座之间还设有定位结构，所述定位结构包括设置在端盖边缘的定位凸台以及设置在基座的下弹簧腔底部侧壁上的定位槽，安装时，所述定位凸台插入定位槽内。

6.如权利要求1所述的具有自保护功能的自动张紧器，其特征在于：所述张紧轮组件包括张紧轮、轴承和第一螺钉，所述张紧轮通过轴承转动连接在张紧臂的阶梯轴上，且通过第一螺钉将轴承限制在阶梯轴上。