CZ2003320A3 - Tensioning idler - Google Patents

Description

Napínací volná kladka

Odkaz na související přihlášky

Tato přihláška nárokuje prioritu z přihlášky US č. 60/222084 podané 1. srpna 2000.

Oblast techniky

Vynález se týká napínacích volných kladek, zejména napínacích volných kladek, které mají lineární pohyb a mají tlumení tvořené lineárními ložisky a obloukovým tlumícím členem.

Dosavadní stav techniky

Většina motorů používaných pro automobily a podobně má řadu systémů přídavných zařízení poháněných řemenem, které jsou nezbytné pro vlastní činnost motoru. Tyto přídavné systémy mohou zahrnovat alternátor, kompresor klimatizace a čerpadlo posilovače řízení.

Tyto přídavné systémy jsou obecně namontované na čelní straně motoru. Každé přídavné zařízení má řemenici namontovanou na hřídeli pro příjem energie od nějaké formy řemenového pohonu. U dřívějších systémů bylo každé přídavné zařízení poháněno jedno účelovým řemenem, který běží mezi tímto přídavným zařízením a vačkovým hřídelem. Se zlepšeními v technologii řemenů se nyní u většiny aplikací používají řemeny s jedinou serpentinou resp. smyčkou vedené mezi různými složkami příslušenství. Tento serpentinovítý řemen je hnaný vačkovým hřídelem motoru.

Protože musí být tento serpentivitý řemen vedený ke všem přídavným zařízením, stal se obecně delší než jeho předchůdci. Aby vhodně pracoval, je tento řemen nainstalovaný s předem stanoveným napětím. Když pracuje, mírně se natahuje. To má za následek pokles napětí řemenu, což může způsobit, že řemen prokluzuje a způsobuje to • · · · nepřiměřený hluk a opotřebení. V důsledku toho je žádoucí napínák řemenu, aby zajistil vhodné napětí řemenu, když se řemen při použití protahuje.

Když napínák řemenu pracuje, řemen obvykle osciluje díky jeho vzájemnému působení s řemenicemi. Tyto oscilace jsou nežádoucí, protože způsobují předčasné opotřebení řemenu i napínáku. Proto se k napínáku přidává tlumící mechansimus, aby tlumil oscilace řemenu.

Byly vyvinuty různé tlumící mechansimy podle stavu techniky. Ty mají tlumiče založené na viskózní kapalině, mechanismy založené na třecích površích klouzajících po sobě nebo ve vzájemné interakci a tlumiče využívající řady vzájemně působících pružin. Každý se opírá o jedinou formu tlumícího mechansimu k provádění tlumící funkce. Každý má sestavu řemenice a tlumícího mechansimu s tlumícím mechansimem vně řemenice. To vytvářelo nevhodně velké zařízení pro tento účel.

Problém s velikostí byl řešen včleněním tlumícího a napínacího mechansimu do průměru řemenice a tím zmenšení jeho celkové velikosti.

Reprezentantem známého stavu techniky je patent US č. 5,045,029 (1991), který zveřejňuje řemenici namontovanou na otočném čepovém ramenu předepnutém tlačnou pružinou. Tlumící prostředek pracuje proti otočnému čepovému ramenu, aby tlumil oscilace otočného čepového ramena. Součásti jsou obecně uložené uvnitř prstencového prostoru v řemenici. Viz také patent US č. 5,073,148 (1991) a patent US č. 5,370,585 (1994) a patent US č. 4,696,663 (1987). *

Napínáky podle stavu techniky jsou komplikované a obsahují mnoho součástí. Každý z napínáků podle stavu techniky nutí řemenici, aby se pohybovala při činnosti po oblouku, což vyžaduje volný prostor. Sestava na otočném čepu podle stavu techniky omezuje rozsah dosažitelného pracovního pohybu tohoto napínáku. Dále se používá ···· ·· ···· ·· · · ·· • ·· · · · · · ·· ·· · · ·· samostatný tlumící mechanismus, který dále omezuje schopnost napínáku tlumit impulzy, které překračují danou energii.

Co je potřeba, je napínák, který by měl skříň řemenice, která by se pohybovala lineárně. Co je potřeba, je napínák, který by měl lineární ložiska, která by poskytovala tlumení jako odezvu na lineární pohyb řemenice. Co je potřeba, je napínák, který by měl tlumení tvořené akcí pásu, který by byl v záběru s obloukovým povrchem skříně. Co je potřeba, je napínák, který by měl všechny požadované složky uspořádané uvnitř průměru řemenice. Co je potřeba, je napínák, který by měl všechny potřebné složky uspořádané uvnitř prstencového prostoru řemenice. Stávající vynález tyto potřeby splňuje.

Podstata vynálezu

Primárním aspektem vynálezu je poskytnout napínák, který by měl skříň řemenice pohybující se lineárně.

Dalším aspektem vynálezu je poskytnout napínák, který by měl lineární ložiska, která by oskytovala tlumení jako odezvu na lineární pohyb řemenice.

Dalším aspektem vynálezu je poskytnout napínák, který by měl tlumení tvořené působením pásu zabírajícího s obloukovým povrchem skříně.

Dalším aspektem vynálezu je poskytnout napínák, který by měl všechny požadované složky uspořádané uvnitř průměru řemenice.

Dalším aspektem vynálezu je poskytnout napínák, který by měl všechny požadované složky uspořádané uvnitř mezikruhového prostoru řemenice.

Na další aspekty vynálezu bude poukázáno nebo budou ozřejměny následujícím popisem vynálezu a doprovázejícími výkresy.

Vynález se skládá z napínáku, který má lineární pohyb. Ke skříni je otočně přičepovaná řemenice. Pro kluzné připojení skříně a základny je použito ložisko. Ložisko nutí ···· · · ···· ·· · · · · skříň, a tedy i řemenici, aby se pohybovala po předem stanovené dráze. Skříň má také obloukový tlumící povrch, který spolupůsobí s třecím nebo tlumícím pásem. Torzní pružina soustředně dosedá na pás z třecího materiálu a přitlačuje ho do záběru s obloukovým tlumícím povrchem, když se skříň pohybuje jako odezva na impulz nebo sílu od řemenice. Když impulz zatížení řemenu způsobí, že se skříň pohybuje po předem stanovené dráze, způsobuje styk mezi tlumícím pásem a základnou , že pružina dále přitlačuje třecí tlumící materiál proti obloukovému povrchu skříně a tak tlumí pohyb skříně. Osa řemenice je dále vysazená od střední linie ložiska. Když se skříň pohybuje, vytváří se mezi skříní a základnou dvojice působící přes ložisko. Síly této dvojice vytvářejí třecí sílu mezi zabírajícími povrchy, tlumící dále pohyb skříně a tím pohyb řemenice.

Přehled obrázků na výkresech

Doprovázející výkresy, které jsou zahrnuty do podloh a tvoří jejich část, znázorňují výhodná provedení stávajícího vynálezu a spolu s popisem slouží pro vysvětlení podstaty vynálezu.

Obr. 1 je boční pohled na řez vynálezem podle čáry B-B z obr. 2.

Obr. 2 je půdorysný pohled na částečný řez vynálezem.

Obr. 3 je schéma volného tělesa lineárního ložiska.

Obr. 4 je detail vedení a kolejnice.

Obr. 5 je nárysný pohled na částečný příčný řez jednoho alternativního provedení.

Obr. 6 je půdorysný pohled na příčný řez otočným uložením z obr. 5.

Podrobný popis výhodných provedení

Obr. 1 je pohled na příčný řez vynálezem podle čáry B-B z obr. 2. Tento napínák podle vynálezu zahrnuje řemenici 2 • « · · · • · · · · · · ·· · * ·· ·· přičepovanou otočně ke skříni 4 s ložiskem 3. Ložisko 3 je nalisované do skříně ý u tohoto výhodného provedení, ale může být připojený mechanicky nějakým vhodným prostředkem známým ze stavu techniky. Řemenice 2 a skříň 4 mohou zahrnovat volnou řemenici zveřejněnou v přihlášce US č. 09/525,607 podané 14/03/2000. Jak je v 09/525,607 zveřejněno, dosedá příruba 32 řemenice 2 na vnitřní kroužek 113 ložiska 3. Náprava 33 a matice 24 připevňují řemenici 2 k vnitřnímu kroužku ložiska 3.

Opěrný člen nebo vedení Ί_ je přimontované ke spodnímu povrchu skříně 4. Vedení 7 má boky 17, které jsou skloněné ke skříni 4 pod ostrým úhlem a vytváří tak tvar podobný C, viz obr. 4. Ložiskové členy nebo kroužky 9, 10 jsou přimontované k základně 8. Boky 17 vedení 7 jsou kluzně ve styku a spolupracují se skloněnými boky kolejnic 9_, 10. Vedení 7 a kolejnice 9_, 10 nutí skříň 4, aby se pohybovala v podstatě lineárně, jak je znázorněno na obr. 2. Lze si uvědomit, že vedení 7 a spolupracující kolejnice 9, 10 tvoří lineární ložisko. Ačkoliv jsou kolejnice 9, 10 ukázané jako samostatné kusy, mohou být také zkombinované do formy jediné části, pokud se okraje této části kluzně stýkají s vedením 7 v podstatě tímtéž způsobem jako kolejnice 9, 10.

Předepínací člen nebo pružina 11 vzdoruje síle nebo zatíření řemenu Bl. Pružina 11 obepíná nosič 5 tlumícího mechanismu. U tohoto výhodného provedení je pružina 11 torzní pružina. Konec 19 pružiny 11 je připevněný k nosiči 5 svorkou 50, viz obr. 2. Třecí materiál 6 je připevněný k vnitřnímu povrchu nosiče 5 mezi nosičem 5 skříní 4. Třecí materiál 6 může zahrnovat jakýkoli známý materiál v technikách tlumení pohybu, který zahrnuje, ale není omezený na Nylon 6/6 nebo Nylon 4/6 s vnitřním lubrikantem.

Třecí materiál 6 se naopak po obvodu stýká s vnějším povrchem 18 skříně 4. Nosič 5, třecí materiál 6 i vnější povrch 18 skříně 4 jsou v podstatě koaxiální kolem osy 15 • ···· ·· ···· ·· ···· ·· · · · · · · · • · · · · ··· • · ··· ···· · • · ···· · · · · • · · « · · ·· ·· ·· řemenice. Konec 13 nosiče 5 je v záběru a opírá se o zarážku nebo jazyk 12 na základně 8. Konec 119 pružiny 11 je připevněný ke skříni 4 příchytkou 40 . Snadno lze vidět, že pružina 11, nosič 5 a třecí materiál 6 jsou kompaktně uložené uvnitř prstencového prostoru S řemenice a také uvnitř tlouštky t řemenice. Tato konfigurace vede k napínáku, který zabírá ten nejmenší možný prostor definovaný pouze průměrem a tloušťkou řemenice, zatímco poskytuje zvětšený rozsah pohybu a také tlumení impulzů větší velikosti než tlumiče podle stavu techniky.

Obr. 2 je půdorysný pohled na částečný příčný řez vynálezem. Nosič 5 a třecí materiál 6 mají v podstatě kruhový tvar,který je prakticky koaxiální s osou otáčení řemenice 2.

Kolejnice S), 10 jsou ukázané vzájemně odsazené z pohledu osy B-B. Kolejnice 9, 10 jsou tedy radiálně excentricky odsazené od osy otáčení 15 řemenice. Vedení 7 tvoří jediný kus, který je v záběru s každou z kolejnic 9, 10 . Pružina 11, nosič 5 a třecí materiál 6 jsou ukázané, jak se nalézají uvnitř vnějšího prstencového povrchu 22 řemenice 2. Při funkci se vedení 7 a tedy skříň 4 pohybuje rovnoběžně s osou A-A v kladném a záporném směru.

Obr. 3 je schéma volného tělesa lineárního ložiska. Při funkci přenáší řemen 14 zatížení řemenu nebo sílu na řemenici 2, jak je ukázáno na obr. 2, označenou jako F_L . F_L způsobuje, že se skříň 4 pohybuje podle osy A-A a tím způsobuje, že se konec 13 nosiče 5 tlačí proti zarážce nebo jazyku 12 . Tento pohyb způsobuje, že se konec 19 pružiny 11 pohybuje, jako by navíjel pružinu kolem skříně, viz obr. 2. Pohyb skříně 4 ve směru V také způsobí, že se konec 19 bude pohybovat ve směru D_v, zatímco se bude konec 19 napínat kolem povrchu 18 . To je proto, že je povrch 18 vtlačovaný do tlumícího nebo třecího materiálu 6 a nosiče 5 silou Fl. V důsledku toho táhne pohyb nosiče 5 ve směru V konec 19 ve ···· ·· ···· · · ···· • · ··· ·«·· · • · ···· ···· ···· ·· · · ·· ·· směru D_v. Ze známého stavu techniky je známo, že otáčení torzní pružiny ve směru navíjení pružiny nebo uzavírání závitů způsobí, že pružina bude vzdorovat takovému zatížení nebo pohybu za předpokladu, že je druhý konec pružiny zajištěný. Zvětšená síla bude mít za následek růst síly pružiny odolávající takovéto síle jako funkci pružnosti. Pro daný počet závitů u torzní pružiny je velikost kroutícího momentu T_spr pružiny vyvolávaného pohybem skříně 4 funkcí vzdálenosti e ramena páky od osy A-A k bodu styku konce 13 na jazyku 12.

Další pohyb řemenice a tím i skříně 4 ve směru V způsobí, že se bude konec 19 pohybovat dále ve směru D_v, dalším stahování nosiče 5 kolem povrchu 18 . Proto si ten, kdo je znalý stavu techniky, může uvědomit, že zatížení nebo síla F_l způsobuje to, že se třecí materiál 6 opírá nebo je tlačený proti povrchu 18 skříně. Jak je popsáno výše, pokud F_L vzrůstá, jsou nosič 5 a třecí materiál 6 progresivně opásávány kolem povrchu ,18. Zvýšení síly a úhlového opásání vede dále ke zvýšení třecí síly odporující pohybu skříně 4 a tím i pohybu řemenice 2. Toto tlumí pohyb skříně a tím i řemenice.

Tento napínák podle vynálezu zahrnuje také další tlumící mechanismus. Při funkci, jak je popsáno výše, je řemen pod napětím nebo zatížením vedený kolem řemenice 2, což vytváří sílu F_L zatížení náboje, která naopak působí na hřídeli 15 řemenice a tím na skříni 4. Vektor F_s síly pružiny také působí na nosič 5, aby odporovala pohybu skříně 4. F_s je pro snadnost popisu ukázaný jako samostatný vektor, ačkoliv si lze uvědomit, že tato síla je rozložená napříč přes povrch tlumícího pásu 6 a obloukový povrch 18. Reakční síla F_R naopak působí na kolejnicích 9, 10 přes vedení Ί_. Skříň £ je přes vedení j_ nucená do pohybu podél pevné dráhy P mezi vodítky 9, 10. Lze si snadno uvědomit, že uspořádání popsaných silových vektorů způsobuje, že skříň udržuje ···· · · ···· · · ···· vhodný styk mezi vedením 7 a kolejnicemi 9, 10 a tím zabraňuje rotaci vedení Ί_. U tohoto výhodného provedení je předem stanovená dráha P skříně v podstatě lineární. Podle jednoho alternativního provedení popsaného u následujících obrázků je dráha v podstatě oblouková.

Zatímco pro účely analýzy se může předpokládat, že je napínák ve statické rovnováze, mohou se přidat různé vektory, aby daly na kolejnicích 9, 10 vektor F_R reakční síly:

F_R = F_s - F_l kde F_r je rozložená jako dvojice F_R* působící na kolejnicích 9, 10 prostřednictvím vedení 7. Pokud jsou síly

F_s, F_l vzájemně rovnoběžné, pak je

F_r* = 0.

Pak bude dvojice F_R* určená kroutícím momentem pružiny a vzdáleností d:

F_r* . d = T_spr.

Boky kolejnic 9, 10 stýkající se se spolupracujícími boky 17 vedení J_ mají předem stanovený koeficient tření. V důsledku toho se třecí síla vytváří na stykové ploše funkcí každé síly dvojice F_R* působící na každou kolejnici 9, 10.

Protože dále mají kolejnice 9_, 10 stykové povrchy svírající vzhledem ke skříni ostrý úhel a, skříň 4 také vyvolává vačkový účinek, když povrchy desky zabírají se skloněnými kolejnicovými povrchy 2 6 a 27 . Toto zavádí do třecí síly sin(a) za předpokladu, že F_R zahrnuje normálně síly. Třecí síla zase naopak určuje tlumící účinek ζ nebo:

ζ = f (a,p,d,T_spr,R,b) (2) kde μ je koeficient tření pro každý kooperující kluzný povrch 17, 26 a 27; b je velikost ramena silové dvojice z obr. 2; d je vzdálenost z obr. 3; g je úhel z obr. 4; T_spr je kroutící moment pružiny; R je poloměr materiálu na obr. 1. Koeficient tření může být zvolený uživatelem na základě materiálů známých ze stavu techniky u tlumení, které • · · · · · · · • · · · · ···· · • · · · · · · · · · • ············

- 9 zahrnují, avšak neomezují se na Nylon 6/6 nebo Nylon 4/6 s vnitřním mazadlem.

Jak lze vidět, je tlumící účinek napínáku kombinovaným výsledkem záběru třecího materiálu 6 na povrchu 18 a také působení dvojice F_R* sil působících pro vytvoření třecích sil přes vedení 7 působící na kolejnice 9, 10.

Kdo je znalý stavu techniky si snadno uvědomí, že se tlumící účinek může měnit měněním dvojice F_R* a také měněním třecího koeficientu každého kluzného povrchu. To se může provést měněním boční vzdálenosti b mezi kolejnicemi 9, 10, obr. 2; vzdálenosti c mezi kolejnicemi a středem řemenice; a podélné vzdálenosti d mezi kolejnicemi £, 10.

Vhodný výběr každé proměnné dovoluje uživateli navrhnout napínák, který bude pracovat na základě daného souboru provozních parametrů.

Obr. 4 je detail vedení a kolejnice. Úhel sevřený mezi skloněným bokem vedení 7, povrchem 17 a povrchem 27 je ukázaný jako ostrý úhel a. Normálně síla působící na povrch 27 kolejnice je N, kde

F_r = N.cosa.

Obr. 5 je nárysný pohled částečného příčného řezu jedním alternativním provedením. Předepínací člen nebo pružina 11 odporuje síle nebo zatížení řemenu. Pružina 11 obkružuje nosič 5 tlumícího mechanismu. U tohoto provedení je pružina 11 torzní pružina. Konec 19 pružiny 11 je uchycený k nosiči 5 svorkou 50. Třecí materiál 6 je připevněný k vnitřnímu povrchu nosiče 5 mezi nosičem 5 a skříní 4. Třecí materiál 6 může zahrnovat jakýkoli materiál známý ze stavu techniky pro tlumení pohybu, který zahrnuje, ale není omezený na Nylon 6/6 nebo Nylon 4/6 s vnitřním mazadlem.

Třecí materiál 6 se naopak obvodově stýká s vnějším povrchem 18 skříně 4. Nosič 5, třecí materiál 6 a vnější povrch 18 skříně 4 jsou v podstatě koaiální kolem osy 15 řemenice. Konec 13 nosiče 5 zabírá a opírá se o zarážku nebo

- 10 jazyk 12 na základně 8. Konec 119 pružiny 11 je připevněný ke skříni ý svorkou 40. Snadno lze vidět,že pružina 11, nosič 5 a třecí materiál 6 jsou uložené kompaktně uvnitř prstencového prostoru S řemenice a také uvnitř tlouštky t řemenice, jak je ukázáno na obr. 1.

Otočný čep 120 připojuje mechanicky skříň 4 k základně J3. Skříň ý se otáčí kolem otočného čepu 120. Otáčením kolem otočného čepu 120 je skříň _4 nucená se jako odezva na nějakou sílu, jako je zatížení řemenu, pohybovat v podstatě po obloukové dráze.

Obr. 6 je půdorysný pohled na řez bodem otočného uložení z obr. 5. Otočný čep 120 je připojený ke skříni 4. Otočný čep 120 je v záběru se základnou 8 přes pouzdro 121. Pouzdro 121 může být mazáno, aby zajistilo pohyb otočného čepu.

Ačkoliv zde byla popsána jedna forma vynálezu, je pro ty, kdo jsou znalí stavu techniky, zřejmé, že se mohou v konstrukci a vazbách respektive vzájemných polohách součástí provést obměny, aniž by došlo k odchýlení od podstaty a rozsahu vynálezu, který je zde popsaný.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Tlumič sestávající ze:

   základny, která má zarážku; skříně, která má povrch skříně;

   mechanického styku mezi skříní a základnou, jímž je skříň v podstatě nucená se pohybovat po předem stanovené dráze;

   tlumícího členu, který má část pro záběr se zarážkou, přičemž tlumící člen má tlumící povrch v kluzném styku s povrchem skříně;

   předepínacího členu s jedním koncem připojeným k tlumícímu členu a s druhým koncem připojeným ke skříni a tak, pokud se na něj působí silou, se skříň pohybuje podle předem stanovené dráhy, přičemž přitlačuje tlumící člen proti zarážce, předepínací člen pak klade odpor dalšímu pohybu skříně a tlumící povrch ve styku s povrchem skříně tlumí pohyb skříně.
2. 2 . Tlumič podle nároku 1, vyznačující se tím, že se dále skládá z:

   řemenice přičepované otočně ke skříni, kde osa otáčení řemenice je v podstatě normálná k předem stanovené dráze.
3. 3. Tlumič podle nároku 1, vyznačující se tím, že mechanický styk se dále skládá z:

   prvního ložiskového členu přimontovaného k základně; druhého ložiskového členu přimontovaného ke skříni v kluzném záběru s prvním ložiskovým členem.
4. 4. Tlumič podle nároku 3, vyznačující se tím, že předem stanovená dráha je v podstatě přímková.

   « · · «

   - 12
5. 5. Tlumič podle nároku 3, vyznačující se tím, že předem stanovená dráha je v podstatě oblouková.
6. 6. Tlumič podle nároku 1, vyznačující se tím, že předepínací člen tvoří torzní pružina.
7. 7. Tlumič podle nároku 1, vyznačující se tím, že povrch skříně je v podstatě obloukový.
8. 8. Tlumič podle nároku 1, vyznačující se tím, že mechanický styk zahrnuje otočný čep.
9. 9. Tlumič podle nároku 2, vyznačující se tím, že:

   předepínací člen a skříň i tlumící člen jsou uložené uvnitř prstencového prostoru řemenice a jsou dále uložené uvnitř tloušťky této řemenice.
10. 10. Tlumič sestávající ze:

    základny, která má zarážku; skříně, která má povrch skříně;

    mechanického styku mezi skříní a základnou zahrnujícího první ložiskový člen přimontovaný k základně a druhý ložiskový člen přimontovaný ke skříni a ve spřaženém kluzném záběru s prvním ložiskovým členem, čímž je skříň v podstatě nucená se pohybovat po předem stanovené dráze;

    tlumícího členu, který má tlumící povrch v kluzném styku s povrchem skříně, a část pro záběr se zarážkou;

    předepínacího členu s jedním koncem připojeným k tlumícímu členu a s druhým koncem připojeným ke skříni a tak, pokud se na něj působí silou, se skříň pohybuje podle předem stanovené dráhy, přičemž přitlačuje tlumící člen proti zarážce, předepínací člen pak klade odpor dalšímu • » · «

    999 9 ··*·

    9 9 9 9 9 9 9 9 9

    9 9 9 9 9 9 9 9

    9 9 9 9 9 9 9 9 9 · • * ··«· 9 9 · · ««·« 99 ·· ·· ··

    - 13 pohybu skříně a tlumící povrch ve styku s povrchem skříně tlumí pohyb skříně.

    2. Tlumič podle nároku 10, vyznačující se tím, že dále sestává z:

    řemenice přičepované otočně ke skříni tak, že osa otáčení řemenice je v podstatě normálná k předem stanovené dráze a osa otáčení řemenice je excentrická vůči ložiskové ose symetrie.