PL204006B1

PL204006B1 - Napinacz pasa napędowego

Info

Publication number: PL204006B1
Application number: PL374124A
Authority: PL
Inventors: Alexander Serkh
Original assignee: Gates Corp
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2009-12-31
Also published as: ATE315189T1; ES2254741T3; DE60208576D1; US6582332B2; AU2002339827B2; RU2003136431A; PL374124A1; JP2005517129A; KR20040011500A; EP1402203A1; JP3926269B2; CA2446188C; WO2002095263A1; EP1402203B1; BR0209660B1; DE60208576T2; RU2258164C2; BR0209660A; CN1317517C; US20020010045A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest napinacz pasa napędowego, który stosowany jest w napędzie pasowym. W szczególności przedmiotem wynalazku jest napinacz ze sprężyną, który zmienia położenie ramienia obrotowego, do którego obrotowo zamocowano koło pasowe, z którym styka się pas napędowy. Napinacz pasa z mechanizmem tłumiącym jest szczególnie przydatny do regulacji naciągu pasa wieloklinowego w napędzie pasowym takim, jak napęd pomocniczy na czole silnika samochodowego.

Napinacz pasa stosowany jest do automatycznej regulacji naciągu pasa wieloklinowego dla napędów pomocniczych na czole silnika samochodowego. Zwykle napinacz taki ma ramię obrotowe obracające się wokół punktu obrotu zamocowanego do podstawy oraz łożysko ślizgowe w punkcie obrotu, przy czym łożysko ślizgowe zapewnia powierzchnię nośną dla ramienia obrotowego. Wiele takich elementów nośnych wykonanych jest z tworzywa sztucznego, przez co zużywają się w zakładanym czasie żywotności napinacza. Często stosowana jest sprężyna skrętna, której jeden koniec przymocowany jest do podstawy, a drugi połączony jest z ramieniem obrotowym, przez co ramię obrotowe zmienia swe położenie i ustawia przymocowane koło pasowe w odpowiednim położeniu w stosunku do pasa. Sprężyna ta służy również do wytworzenia siły sprężyny oddziałującej na mechanizm tłumiący, przez co powstaje prostopadła składowa siły działająca na ślizgową powierzchnię cierną, której zadaniem jest powstrzymanie lub stłumienie oscylacji ramienia obrotowego.

Projekt zwykłego napinacza, który rozwiązuje problemy związane z wielkością, kosztami i tłumieniem, ujawniony jest w amerykańskim opisie patentowym nr 4473362. Napinacz według tego opisu patentowego zawiera ramię obrotowe przymocowane do przesuniętego członu cylindrycznego, który podtrzymuje ramię obrotowe i obraca się wokół czopa przymocowanego do podstawy. Stosowana jest tylko jedna sprężyna skrętna, której jeden koniec połączony jest z ramieniem obrotowym, a drugi koniec przymocowany jest do podstawy. Pojedyncze łożysko ślizgowe na czopie ma powierzchnię nośną, która podtrzymuje człon cylindryczny. Płaszczyzna promieniowa łożyska koła pasowego jest odsadzona w stosunku do łożyska ślizgowego, co wprowadza moment lub parę sił jako obciążenie, które łożysko ślizgowe musi przenieść. Napinacze tego typu są określane jako typ „Zed z uwagi na odsadzenie koła pasowego względem jego podparcia.

Pas układu napędowego mającego napinacz typu „Zed nałożony jest na koło pasowe i wytwarza na kole pasowym siłę, która przenoszona jest na człon cylindryczny. Jak to zostało ujawnione w amerykańskim opisie patentowym nr 4473362, nierówne obciążenia na łożysku ślizgowym redukowane są za pomocą tłumienia, przez co generowana jest prostopadła składowa siły działającej zasadniczo w tym samym kierunku, co składowa siły pasa. W niektórych przypadkach prostopadła składowa siły środków tłumiących nie wystarcza do zrównoważenia momentu wytworzonego przez odsadzoną siłę pasa, ponieważ pojedyncze łożysko ślizgowe ma tendencję do przedwczesnego i nierównego zużywania się.

Mechanizm tłumiący zwykle używany w napinaczach typu „Zed ujawniony jest w amerykańskim opisie patentowym nr 5632697. Taki mechanizm tłumiący zawiera środki tłumiące, przy czym siła prostopadła wytworzona przez środki tłumiące jest większa niż składowa siły sprężyny uruchamiająca mechanizm tłumiący. Środki tłumiące zawierają klocek hamulcowy z zewnętrzną wygiętą powierzchnią cierną, która styka się ślizgowo z wewnętrzną częścią drugiego członu cylindrycznego zapewniając poślizg powierzchni ciernej. Klocek hamulcowy ma dwie wewnętrzne powierzchnie pochyłe skierowane w przeciwnych kierunkach, przy czym jedna z powierzchni pochyłych styka się ślizgowo z jedną powierzchnią pochyłą podstawy, a druga powierzchnia pochyła styka się ślizgowo z przedłużeniem końca sprężyny, które przykłada siłę sprężyny do klocka hamulcowego. Siła sprężyny wytworzona jest przez koniec sprężyny wygiętej wokół wypukłości ukształtowanej na podstawie. Skręcona sprężyna przykłada siłę zasadniczo pionową do wewnętrznej powierzchni pochyłej, przez co przyciska powierzchnię pochyłą klocka do dodatkowej powierzchni pochyłej podstawy oraz przyciska okładzinę do dodatkowej powierzchni wewnętrznej drugiego członu cylindrycznego przekazując w ten sposób siłę reakcji na klocek.

Mechanizm tłumiący ujawniony w patencie nr 5632697 wymaga użycia wielu powierzchni pochyłych, klocka hamulcowego i wypukłości na powierzchni podstawy, co powoduje, że zwiększanie możliwości tłumienia jest ograniczone. Dodatkowo użycie wielu części zwiększa koszty, ciężar i wymiary całego napinacza.

PL 204 006 B1

W dokumencie WO 2001/051828 ujawniony jest mechanizm tł umią cy dla napinacza pasa napędowego, podobny do mechanizmu tłumiącego ujawnionego poniżej.

Mechanizm ten zawiera płytę tłumiącą z tylko jedną powierzchnią cierną.

Napinacz z mechanizmem tłumiącym jest szczególnie użyteczny w pomocniczych układach napędowych na czole silnika z pasem wieloklinowym w zastosowaniu do samochodów, przy czym ważne jest zarówno ustawienie kół pasowych w linii przez cały okres spodziewanej żywotności napinacza, jak również jego całkowity koszt, ciężar i wielkość.

Napinacz pasa napędowego według wynalazku, do napinania nieskończonego elementu zawiera obudowę mającą wał, ramię obrotowe osadzone obrotowo na wale, koło pasowe połączone z ramieniem obrotowym tak, że wykonuje obrót wokół drugiej osi, która jest zasadniczo równoległa do pierwszej osi i od niej oddalona, sprężynę mającą pierwszy koniec i drugi koniec i mającej moment siły sprężyny.

Napinacz pasa napędowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że płyta tłumiąca ma pierwszą powierzchnię cierną i drugą powierzchnię cierną z połączeniem przegubowym między nimi oraz ma przynajmniej jedną powierzchnię pochyłą, która tworzy połączenie cierne z występem, przy czym płyta tłumiąca zawiera pierwszy punkt styku sprężyny i drugi punkt styku sprężyny dla odpowiedniego połączenia z pierwszym końcem sprężyny, przez co moment siły sprężyny przyłożony do płyty tłumiącej w połączeniu z siłą reakcji na występie wytwarza siłę prostopadłą, przez co płyta tłumiąca znacząco tłumi wszystkie ruchy ramienia obrotowego przy użyciu pierwszej siły tłumiącej działającej na wymienione ramię obrotowe w pierwszym kierunku od nieskończonego elementu i drugiej siły tłumiącej działającej na wymienione ramię obrotowe w drugim kierunku do nieskończonego elementu, przy czym pierwsza siła tłumiąca jest większa od drugiej siły tłumiącej.

Korzystnie, stosunek pierwszej siły tłumiącej do drugiej siły tłumiącej jest współczynnikiem asymetrii.

Korzystnie, wartość współczynnika asymetrii jest większa od 1.

Również korzystnie, każda z powierzchni ciernych opisuje kształt krzywoliniowy o pewnej długości.

Płyta tłumiąca może dodatkowo zawierać płytę tworzącą połączenie cierne z punktem styku, przez co po przyłożeniu siły do pierwszego punktu styku i drugiego punktu styku rozpoczyna się rotacja płyty tłumiącej, przy czym punkt styku jest środkiem obrotu.

Również korzystnie, powierzchnia cierna zawiera materiał niemetalowy.

Materiał niemetalowy korzystnie jest nasmarowany.

Zaletą wynalazku są mniejsze wymiary mechanizmu tłumiącego, mniejsza liczba części składowych i zwiększona powierzchnia kontaktu ciernego. Inną zaletą wynalazku jest zmniejszenie zapotrzebowania na wypukłości i pochyłe powierzchnie, których obróbka jest kosztowna, na podstawie lub na ramieniu obrotowym. Te i inne zalety wynalazku będą oczywiste po przejrzeniu rysunków i ich opisów.

Fig. 1 jest schematycznym widokiem z przodu pomocniczego układu napędu na czole silnika, który zawiera napinacz pasa z mechanizmem tłumiącym według wynalazku.

Fig. 2 jest powiększonym częściowym widokiem schematycznym z fig. 1 wzdłuż linii 2-2 i ilustruje siły związane z napinaczem.

Fig. 3 jest widokiem w przekroju poprzecznym wzdłuż linii 3-3 z fig. 2.

Fig. 4 jest powiększonym widokiem mechanizmu tłumiącego.

Fig. 5 jest alternatywnym wykonaniem mechanizmu tłumiącego o półkolistym kształcie.

Fig. 6 jest alternatywnym wykonaniem mechanizmu tłumiącego o półkolistym kształcie z zewnętrzną ścianą mającą taśmą odchylającą.

Fig. 7 jest alternatywnym wykonaniem mechanizmu tłumiącego mającego wewnętrzną powierzchnię cierną.

Fig. 8 przedstawia widok od dołu sił działających na mechanizm tłumiący.

Fig. 9 jest widokiem z góry płyty tłumiącej.

Fig. 10 jest schematem ciała swobodnego mechanizmu tłumiącego w podstawie napinacza.

Fig. 11 jest widokiem z boku mechanizmu tłumiącego wzdłuż linii 11-11 z fig. 8.

Fig. 12 jest widokiem z góry mechanizmu tłumiącego.

Fig. 13 jest widokiem perspektywicznym z góry płyty tłumiącej.

Fig. 14 jest widokiem perspektywicznym z dołu płyty tłumiącej.

Fig. 15 jest widokiem z dołu pierwszej alternatywnej realizacji mechanizmu tłumiącego.

Fig. 16 jest widokiem pionowym z boku mechanizmu tłumiącego wzdłuż linii 16-16 z fig. 15.

PL 204 006 B1

Fig. 17 jest widokiem z góry pierwszego alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego.

Fig. 18 jest widokiem perspektywicznym z góry pierwszego alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego.

Fig. 19 jest widokiem perspektywicznym z dołu pierwszego alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego.

Fig. 20 jest widokiem perspektywicznym z góry alternatywnego mechanizmu tłumiącego.

Fig. 21 jest widokiem z dołu drugiego alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego.

Fig. 22 jest widokiem pionowym z boku mechanizmu tłumiącego wzdłuż linii 22-22 z fig. 21.

Fig. 23 jest widokiem z góry drugiego alternatywnego wykonania.

Fig. 24 jest widokiem perspektywicznym z dołu drugiego alternatywnego wykonania.

Fig. 25 jest widokiem perspektywicznym z góry drugiego alternatywnego wykonania.

Na fig. 1 i 2 pokazano napinacz 10 z kołem pasowym 12 jako część składową układu napędu pasowego, który składa się z pasa 16 i kilku kół pasowych. Na przykład pas 16 nałożony jest na koło pasowe wału korbowego 18, koło pasowe wentylatora lub pompy wodnej 20, koło pasowe pompy wspomagania układu kierowniczego 22, koło pasowe alternatora 24, koło pasowe luźne 26 i koło pasowe napinacza 12. Koło pasowe napinacza 12 współdziała z pasem 16, co jest pokazane w kilku położeniach dla schematycznego przedstawienia regulacji napięcia pasa przez koło napinacza. Koło pasowe napinacza 12 współdziała z pasem 16 i odbiera obciążenie w postaci sił naciągu pasa T1 i T2 w sąsiednich odcinkach pasa 28, 30. Naciągi (albo obciążenia) pasa T1 i T2 dodają się wektorowo tworząc składową siłę pasa BF wzdłuż dwusiecznej kąta utworzonego przez odcinki pasa 28, 30. Składowa siła pasa, przesunięta osiowo od czopa 32, wytwarza złożony stan obciążenia piasty, który obejmuje siły i momenty przedstawione symbolicznie (nie konkretnie) strzałką HL. Mechanizm tłumiący pokazany jest jako element 34 napinacza 10 według wynalazku.

Na fig. 3 napinacz 10 według wynalazku jest napinaczem mechanicznym i zawiera mechanizm tłumiący 34, przy czym napinacz ten obejmuje podstawę 42, sprężynę skrętną 44 i koło pasowe 12 zamontowane obrotowo na ramieniu obrotowym 52 za pomocą łożyska kulkowego 62 na wale 64. Łożysko kulkowe 62 przymocowane jest do wału 64 za pomocą łącznika kołnierzowego 66. Ramię obrotowe 52 przymocowane jest do elementu cylindrycznego 53, który podtrzymuje ramię obrotowe 52 i obraca się z wałem przegubu 55. W przegubie 32 umieszczone jest przynajmniej jedno łożysko ślizgowe 56. Łożysko ślizgowe 56, wykonane korzystnie z polimeru, umieszczone jest w przegubie tak, aby obracało się wokół wału przegubu 55 podtrzymując w ten sposób ramię obrotowe 52. Na schemacie pokazano tylko jedno łożysko ślizgowe 56, lecz może być ich więcej. Wał przegubu 55 z elementem mocującym 60 przechodzi przez otwór kołnierzowy 57 w członie cylindrycznym 53 i przez łożysko ślizgowe 56 łącząc w ten sposób ramię obrotowe 52 z podstawą 42.

Na fig. 2-4 mechanizm tłumiący 34 zawiera sprężynę skrętną 70 z jednym końcem 12 i drugim końcem 74. Mechanizm tłumiący 34 zawiera ponadto płytę tłumiącą 76 z zewnętrzną powierzchnią cierną 78 do współdziałania w tym wykonaniu z podstawą 42 napinacza 10. Powierzchnia pochyła 77 przewidziana jest dla dopasowania współdziałania z wypukłością 79 ramienia obrotowego. Płyta tłumiąca 76 ma pierwszy punkt styku 80 sprężyny i drugi punkt styku 82 sprężyny dla połączenia sprężyny 70 z mechanizmem tłumiącym 76. W wykonaniu pokazanym na fig. 4 płyta tłumiąca 76 jest symetryczna względem osi A-A, przez co umożliwia zainstalowanie sprężyny 70 mającej inny kierunek nawinięcia.

Płyta tłumiąca 76 zawiera kanał 86 do przyjmowania sprężyny 70 oraz płytę podstawy 88, ścianę wewnętrzną 90 i ścianę zewnętrzną 92. Płyta podstawy ma klocki cierne 93 cyklicznie rozmieszczone na dolnej powierzchni 200 do zetknięcia się ślizgowego z elementem cylindrycznym 53 napinacza.

Płyta tłumiąca 76 ma przymocowaną okładzinę 84, która określa powierzchnię cierną 78 i jest przymocowana do płyty tłumiącej 76 z zastosowaniem nakładek 85 tak, aby okładzina 84 trwale przylegała.

Mechanizm tłumiący 34 pokazany na fig. 2-4 ma kształt kolisty. Inne wykonanie mechanizmu tłumiącego 34 pokazane jest na fig. 5, przy czym płyta tłumiąca ma kształt półkolisty. Płyta tłumiąca 76 ma połączenie obrotowe 100 umożliwiające płycie tłumiącej ruch względny zaznaczony przez B. Ten dodatkowy ruch płyty tłumiącej 76 zwiększa siłę tarcia do tłumienia.

W innym wykonaniu pokazanym na figurze 6 półkolista płyta tłumiąca 76 ma taśmę odchylająca 102 na zewnętrznej ścianie 92. W tym wykonaniu siła przyłożona przez koniec 72 sprężyny działa na taśmę odchylającą 102 w sposób pokazany przez C w celu umożliwienia promieniowego współdziałania z napinaczem, przez co bierze udział w obciążaniu ramienia obrotowego 52.

PL 204 006 B1

W tym wykonaniu taśma odchylająca 102 ma kontakt z dodatkową podporą 104 przymocowaną do ramienia obrotowego 52.

Rysunek 7 pokazuje inne wykonanie mechanizmu tłumiącego, który ma wewnętrzną ścianę 90, mający okładziną 110 z wewnętrzną powierzchnią cierną 112.

Fig. 8 pokazuje od dołu siły działające na płytę tłumiącą. Charakterystyka tłumienia napinacza według wynalazku z zastosowaniem płyty tłumiącej jest asymetryczna. Najłatwiej jest opisać to działanie przy użyciu sił działających na mechanizm tłumiący lub płytę tłumiącą, mianowicie pierwsza siła tłumiąca TL powoduje ruch ramienia obrotowego w pierwszym kierunku od nieskończonego elementu, natomiast druga siła tłumiąca Tun powoduje ruch ramienia obrotowego w drugim kierunku do nieskończonego elementu, przy czym pierwsza siła tłumiąca jest większa od drugiej siły tłumiącej.

W nieruchomym położeniu człon odchylający lub sprężyna skrętna z momentem obrotowym sprężyny T_spr wytwarza siły reakcji N w pierwszym punkcie styku 80 i w drugim punkcie styku 82. Drugi koniec sprężyny styka się z podstawą 42, której położenie jest ustalone, co powoduje powstanie momentu siły. Mechanizm tłumiący jest utrzymywany zasadniczo w położeniu określonym z góry w stosunku do ramienia obrotowego między powierzchnią pochyłą 77, wypukłością 79 a powierzchnią cierną 78. Dodatkowo powierzchnia pochyła 300 styka się z wypukłością 10 zmniejszając siłę tłumiącą. W przypadku ruchu w przeciwnym kierunku powierzchnia pochyła 302 styka się z wypukłością 11 zmniejszając siłę tłumiącą, natomiast powierzchnia pochyła 310 współdziała z wypukłością 12 zwiększając siłę tłumiącą.

Taśma tłumiąca styka się również z wewnętrzną wygiętą powierzchnią podstawy. Podczas ruchu ramienia obrotowego 52, powierzchnia cierna płyty tłumiącej naciska na wewnętrzną wygiętą powierzchnię podstawy, przez co wytwarza pierwszą i drugą siłę tłumiącą, które stawiają opór ruchowi ramienia obrotowego 52, przez co tłumią wahadłowy ruch ramienia obrotowego w każdym kierunku. Siły tłumiące płyty tłumiącej stawiają opór ruchowi ramienia obrotowego w każdym kierunku.

Analiza układu sił:

Tspr = N*F (1)

F jest odległością między punktami styku 80, 82. Powierzchnia pochyła płyty tłumiącej 77 naciska na ramię obrotowe w punkcie zatrzymania, czyli na wypukłości 79, co reguluje obrót płyty tłumiącej 76 wokół wypukłości 79.

W szczególności, gdy podstawa 42 jest nieruchoma, a ramię obrotowe 52 obraca się z mechanizmem tłumiącym w prawo, to moment obrotowy od siły tarcia lub siła tłumiąca powstała na krzywoliniowej powierzchni ciernej 78 zwiększa siłę reakcji P na wypukłości 79, przy czym

P = Tspr /A (2)

Na figurze 9, która jest widokiem płyty tłumiącej z góry, równanie momentu siły względem punktu O ma postać:

Tspr - Pl*A + μΤ *R=0 (3) przy czym TL i PL są siłami obciążającymi powstałymi przez naciąg lub siłę pasa. Parametr μ jest współczynnikiem tarcia powierzchni ciernej 78. Każda opisana tutaj część powierzchni ciernej 78 może zawierać dowolny znany materiał cierny dający się zastosować do tłumienia ruchu względnego przyległych powierzchni ślizgowych, w tym nylon 6, nylon 66 i teflon®, lecz bez ograniczania do nich. R jest promieniem powierzchni ciernej 78.

Kontynuując, siły skierowane w kierunku X to

T_L*cosθ+μT_Lsinθ- P_L=0 (4) zatem:

T_L= P_L[1/(cosθ+μsinθ)] (5)

Zastępując T_L i P_L w równaniu momentu siły (3) otrzymujemy w rezultacie

T_spr - P_L*A+μ*P_L[1/(cosθ+μsinθ)]*R=0 (6)

Przekształcając równanie otrzymujemy:

P_L = T_spr /A* [(cosO + μsinθ)/(cosθ + psin0)-p*R/A)] (7)

PL 204 006 B1

Równanie (7) daje wartość siły obciążającej P_L wywieranej na wypukłość 79 na płycie tłumiącej powierzchni pochyłej, podczas cyklu obciążania - patrz fig. 8.

Na fig. 10 widzimy schemat ciała swobodnego mechanizmu tłumiącego w kierunku odciążenia i, kontynuując sposób rozumowania opisany przy fig. 9, gdy ramię napinacza porusza się w lewo lub „odciąża, to moment siły tarcia obniża reakcję Pun.

Reakcja PL/Pun wytwarza siłę tłumiącą na powierzchni ciernej TL/Tun. Większa wartość P wywołuje większą reakcję normalną T i odpowiednio większy moment siły tarcia, i odwrotnie: mniejsza wartość siły P wywołuje mniejszą reakcję normalną T, itd.

P_un = T_spr /A* [(cosO + μsinθ)/(cosθ + Lisirn))+Li*R/A)] (8)

Z równania 8 otrzymujemy wartość siły P_un wywieranej na wypukłość 79 na płycie tłumiącej 76 podczas cyklu odciążenia - patrz fig. 8.

Asymetria tłumienia i związany z tym współczynnik asymetrii określona jest przez naciąg pasa albo przez różnicę obciążenia P między warunkami obciążenia a warunkami odciążenia, które odpowiadają pierwszej sile tłumienia i drugiej sile tłumienia.

^Kas ^{- ΔT}obciążenie pasa^^Todciążenie pasa ⁽⁹⁾

Kas jest współczynnikiem asymetrii

AT_{obciążenie pasa} jest zmianą naciągu pasa przez pierwszą siłą tłumiącą, gdy ramię obrotowe porusza się w kierunku od pasa lub nieskończonego elementu.

^ΔTobciążenie pasa = ^Tmax pasa^-Tnom pasa ^{(1 0)}

ΔΧ^επε _pasa jest zmianą w naciągu pasa przez drugą siłą tłumiącą, gdy ramię obrotowe porusza się w kierunku do pasa.

^ΔTodciążenie pasa = ^Tnom pasa^-Tmin pasa (11)

W konstrukcji napinacza, siła reakcji P dostarcza naciąg pasa. Zatem

Kas = (PL-P) / (Pun) (12)

Po podstawieniu, równanie współczynnika asymetrii ma postać:

K_as = [(cosO - μsinθ)+μ*R/A)/(cosθ + LisinO)-Li*R/A] (13) przy czym θ = arcus tangens (L ).

P r z y k ł a d.

Zakładając następujące wartości dla powyższych zmiennych:

L = 0,2 - współczynnik tarcia

R = 33 mm

A = 16 mm

Θ - 11,3° po podstawieniu do powyższego równania otrzymujemy:

Kas = 1,35 / 0,61 = 2,2

Współczynnik asymetrii może być regulowany przez zmianę współczynnika tarcia powierzchni ciernej 78, jak również przez zmianę zmiennych wymiarowych R i A.

Gdy mechanizm tłumienia ma podwójną taśmę tłumiącą, to asymetria będzie 1,5 do 2,0 razy większa niż dla pojedynczej taśmy tłumiącej - według sposobu rozumowania opisanego powyżej.

Diagram 1 i diagram 2 pokazują obciążenie napinacza mierzone statycznie i dynamicznie dla pojedynczego mechanizmu tłumiącego.

PL 204 006 B1

Diagram 1

Tensioner Load and Camping . measured staticaily	eTtoad oT iTuntoad
	Single Camping Mechanism




	----------------------* _w .......... .......	. .. * fc fc fc ..........................................	fc fc

o do d	--ρ-βΊΤΒ-	** ® a® .............
Λ Λ A A	A A &	fc fc et fc	fc fc *

. mu
	Α*	4?
	DuraWiity Tett Time, hmr>

Obciążenie i tłumienie napinacza mierzone statycznie Pojedynczy mechanizm tłumiący Moment, Nm

Tobciążenia - siła przy obciążaniu

Todciążenia - siła przy odciążaniu

Czas trwania testu

Obciążenie i tłumienie napinacza mierzone statycznie Podwójny mechanizm tłumiący Moment, Nm

Tobciążenia - siła przy obciążaniu

Todciążenia - siła przy odciążaniu

Czas trwania testu

PL 204 006 B1

Diagram 3

		Tensioner Load and Damping - measured staticaliy Double Damping Mechanism	• Tload oT
45 40
	4-0	a Tunload
e 3s -		—
• ’^3ϋ S 25 I ??’

	' '0.......ΕΓ............................o o ¹
<λ .
		^{Δ a} * &............

		Dumblllty Test Time, houn

Obciążenie i tłumienie napinacza mierzone dynamicznie Pojedynczy mechanizm tłumiący Moment, Nm

Tobciążenia - siła przy obciążaniu

Todciążenia - siła przy odciążaniu

Czas trwania testu

Diagram 4

Obciążenie i tłumienie napinacza mierzone dynamicznie

Podwójny mechanizm tłumiący

Moment, Nm

Tobciążenia - siła przy obciążaniu

Todciążenia - siła przy odciążaniu

Czas trwania testu

Diagram 3 i diagram 4 pokazują obciążenie napinacza mierzone statycznie i dynamicznie dla podwójnego mechanizmu tłumiącego, patrz fig. 15.

Na każdym z powyższych schematów charakterystyka asymetrii jest przedstawiona jako rozpiętość między punktem Tobciążenia a punktem T w funkcji rozpiętości. Określenie wartości Kas polega tylko na pomiarze wartości na każdym schemacie. Każdy z tych pomiarów wynosi następująco:

PL 204 006 B1

Dla diagramu 1:	24	200	400
^Tobciążenia ^-T=	10	8	10
^{T - T}odciążenia ⁼	6	6	6
Kas =	1,66	1,33	1,66
Dla diagramu 2:
^Tobciążenia ^{— T}=	12	9	10
^{T- T}odciążenia ⁼	7	6	6
Kas =	1,77	1,5	1,66
Dla diagramu 3:
^Tobciążenia ^{- T =}	22
^{T- T}odciążenia ⁼	11
Kas =	2,00
Dla diagramu 4:
^Tobciążenia ^—T=	24
^{T- T}odciążenia ⁼	11
Kas =	2,18

Fig. 11 jest widokiem z boku mechanizmu tłumiącego wzdłuż linii 11-11 na fig. 8. Prowadnica zapewnia właściwe ustawienie sprężyny w stosunku do płyty tłumiącej 76. Podpora sprężyny 13 wystaje ponad płytę tłumiącą 76. Sprężyna jest zamontowana w stanie ściśniętym z obciążeniem osiowym, które działa równoległe do osi obrotu ramienia obrotowego, przez co wywiera siłę F13 na podporę sprężyny 13, jak również na prowadnice 14 i 15. W efekcie płyta tłumiąca 76 naciska na ramię obrotowe (nie pokazano) - patrz fig. 2.

Powierzchnia cierna 78 przymocowana jest do płyty tłumiącej 76 nakładkami 85 - patrz fig. 12. Klocki cierne 93 zapewniają powierzchnię o niewielkim tarciu, za pomocą której płyta tłumiąca 76 tworzy połączenie ślizgowe z ramieniem obrotowym (nie pokazano) - patrz fig. 2.

Fig. 12 jest widokiem z góry mechanizmu tłumiącego. Nakładki 85 połączone są z płytą tłumiącą tłumiącym 76 mocując powierzchnię cierną 78 do płyty tłumiącej 76. Koniec 72 sprężyny 70 styka się z mechanizmem tłumiącym w punktach styku 80 i 82. Rowek 9 dzieli powierzchnię cierną 78 na dwie symetryczne połowy, przy czym każda połowa współdziała z wewnętrzną wygiętą powierzchnią (nie pokazano) napinacza. Z przyczyn tu opisanych rowek jest ustawiony zasadniczo w linii prostej z punktami styku 80 i 82.

Podczas pracy z ruchem w prawo, jak również w przypadku ze zredukowanym obciążeniem czopa lub pasa, siła P jest relatywnie mała. Obciążenie piasty jest obciążeniem w punkcie przegubu 32 i wynika z siły wywartej przez pas na ramię obrotowe. Wypukłość 79 ogranicza przesuw płyty tłumiącej 76 w warunkach względnie małego obciążenia. W przypadku zwiększonego obciążenia piasty, płyta tłumiąca 76 naciska na powierzchnię obrotu 79 z większą siłą. Jest to skutek lekkiego odkształcenia plastycznego płyty tłumiącej i powierzchni ciernej pod zwiększonym obciążeniem.

W przypadku ruchu ramienia napinacza w kierunku odwrotnym do wskazówek zegara, występ 12 uniemożliwia przesuw płyty tłumiącej 76 pod względnie małym obciążeniem. W przypadku większego obciążenia czopa, wypukłość 11 działa w połączeniu z wypukłością 12 pod większym obciążeniem. Ponownie jest to wynikiem lekkiego odkształcenia plastycznego płyty tłumiącej pod obciążeniem.

W każdym przypadku zetknięcie się płyty tłumiącej z wypukłością 10 lub 79 powoduje obrót płyty tłumiącej, przy czym środek obrotu znajduje się przy wypukłości 79 lub 10 zależnie od wielkości momentu siły sprężyny. Na fig. 8 działanie sił w punktach styku 80 i 82 powoduje, że płyta tłumiąca 76 zetknie się z wypukłością 19 i być może również z wypukłością 10 w zależności od obciążenia. Po uzyskaniu takiego połączenia, płyta tłumiąca 76 obróci się nieznacznie wokół wypukłości 79 lub 10 doprowadzając w ten sposób do kontaktu między powierzchnią cierną 78 a wewnętrzną powierzchnią obudowy, przez co będzie wywierała siłę prostopadłą na powierzchnię cierną. Te same działania występują przy zetknięciu się płyty tłumiącej z wypukłościami 11 i 12.

Specjalista doceni, że sterowanie ramą, przemieszczeniem i kierunkiem obrotu między wypukłościami 79, 10, 11, 12 ramienia obrotowego zwiększa kontakt między powierzchnią cierną 78 a wewnętrzną powierzchnią obudowy. Ramię obrotowe może obracać się w całym swym roboczym zakresie kątowym względem obudowy, ponieważ płyta tłumiąca jest utrzymywana przez ramię obrotowe między wypukłościami 79, 10, 11, 12.

PL 204 006 B1

Fig. 13 jest widokiem perspektywicznym płyty tłumiącej z góry. Klocki cierne 93 przymocowane są do płyty tłumiącej 76 w celu obniżenia tarcia między płytą tłumiącą a ramieniem obrotowym (nie pokazane). Można zauważyć, że płyta tłumiąca nie jest ustalona osiowo, a to w celu umożliwienia zasadniczo regulowanego ruchu obrotowego wokół punktu O. Płyta tłumiąca 76 pływa między wypukłościami 79, 10, 11 i 12 pod działaniem sprężyny w trakcie pracy. Umożliwia to każdej powierzchni ciernej odpowiednie ustawienie się pod obciążeniem dla całkowitego zetknięcia z wewnętrzną wygiętą powierzchnią obudowy podczas pracy. Umożliwia to również kontrolę zużycia płyty ciernej przez ciągłą zmianę ustawienia w okresie żywotności napinacza. Prowadnice 14 i 15 odpowiednio umiejscawiają i podpierają koniec 72 sprężyny na płycie tłumiącej 76. Współpraca ta jest niezbędna dla odpowiedniego umiejscowienia końca sprężyny 72 tak, aby stykał się z punktami 7 i 8 płyty tłumiącej.

Fig. 14 jest widokiem perspektywicznym z dołu płyty tłumiącej. Powierzchnie nośne klocków 93 są zasadniczo współpłaszczyznowe z dolną powierzchnią 51 powierzchni ciernej 78, przez co utrzymują płytę tłumiącą zasadniczo płasko względem ramienia obrotowym. Powierzchnia 51 ma taki sam współczynnik tarcia, jak powierzchnia cierna 78.

Fig. 15 jest widokiem z dołu pierwszego alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego. Pierwsze alternatywne wykonanie zawiera dwie powierzchnie cierne 78 na płycie tłumiącej 76. Przeciwnie skierowane siły P₁ i P₁' działają na płytę tłumiącą w punkcie obrotu 100. Koniec 72 sprężyny styka się z płytą tłumiącą 76 w punktach styku 107 i 108. Podczas pracy sprężyna 50 wytwarza siłę

P1'= Tspr /r

Punkt obrotu 100 - patrz fig. 16 - umożliwia lekkie wygięcie płyty tłumiącej, przez co umożliwia obu częściom 180 i 190 płyty tłumiącej ruch jednej części względem drugiej. Ten wzajemny ruch części 180 i 190, spowodowany wygięciem płyty tłumiącej w punkcie obrotu 100, jest ruchem promieniowym w stosunku do środka obrotu O płyty tłumiącej 76. Z tego powodu każda powierzchnia cierna 78 jest ruchoma odpowiednio w kierunku D1 i D2.

Gdy płyta tłumiąca znajduje się w stanie równowagi, to siła P1' zapewnia przeciwną i równą siłę P₁ dla obydwu części 180 i 190 płyty tłumiącej 76. Siły P₁ i P dodają się dając wypadkową R:

R= P1+P (14)

Siła wypadkowa działa na wewnętrzną wygiętą powierzchnię podstawy napinacza (nie pokazano) - patrz fig. 2. Siły R i T działają na powierzchnię styku wewnętrznej wygiętej powierzchni obudowy napinacza z powierzchnią cierną. Siły te wytwarzają siłę tarcia na każdej z powierzchni ciernych odpowiednio do współczynnika tarcia.

W warunkach równowagi siła P jest siłą równoważącą, która przeciwdziała lub równoważy moment siły obciążenia pasa:

BL*M=P*A (15) czyli :

P=(BL*M)/A (16) gdzie BL jest obciążeniem pasa lub czopa, M jest ramieniem momentu mierzonym od środka obrotu O do obciążenia czopa na ramieniu, a P i A jak opisano powyżej.

Siła tarcia (R + Τ)μ jest w przybliżeniu trzy razy większa niż siła tarcia w pojedynczym mechanizmie tłumiącym, a to z powodu dodatkowej siły: R=P+P1.

Siła P jest jedyną siłą równoważącą ramię wobec obciążenia czopa.

Fig. 16 jest widokiem pionowym z boku mechanizmu tłumiącego wzdłuż linii 16-16 z fig. 15. Figura 16 pokazuje względne położenie powierzchni ciernych 78. Punkt obrotu 100 znajduje się między powierzchniami ciernymi. Każda z powierzchni ciernych 78 ma równe wygięte odcinki robocze A_L patrz fig. 17 - i mają one taki sam współczynnik tarcia μ. Oczywiście charakterystyka tłumienia mechanizmu tłumiącego może ulec częściowej zmianie przez zmianę długości AL każdej z powierzchni ciernych.

Fig. 17 jest widokiem z góry pierwszego alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego. Nakładki 40 łączą powierzchnię cierną 78 z płytą tłumiącą 76. Koniec 72 sprężyny styka się z płytą tłumiącą 76 w punktach styku 107 i 108. Punkt obrotu 100 zapewnia wygięcie płyty tłumiącej 76, co umożliwia ruch powierzchni ciernych 78 względem siebie, jak opisano wcześniej.

PL 204 006 B1

Fig. 18 jest widokiem perspektywicznym z góry pierwszego alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego. Punkt obrotu 100 pokazany jest między powierzchniami ciernymi 78.

Fig. 19 jest widokiem perspektywicznym z dołu pierwszego alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego. Powierzchnie 202 i 203 łączą się z ramieniem obrotowym (nie pokazanym). Powierzchnie 202 i 203 mogą mieć taki sam współczynnik tarcia, jak powierzchnie cierne, jeżeli takie są wymogi użytkownika. W tym wykonaniu klocki cierne 93 użyte w wykonaniu z pojedynczą powierzchnią cierną - patrz fig. 13 - nie są niezbędne.

Fig. 20 jest widokiem perspektywicznym z góry alternatywnego wykonania mechanizmu tłumiącego Podpory sprężyny 20 i 21 są nierównej wysokości, aby odpowiednio podtrzymywać spiralę sprężyny skrętnej (nie pokazane). Podczas pracy sprężyna jest lekko ściskana osiowo, przez co wytwarza siłę działającą na powierzchnie cierne 202 i 203 poprzez podstawy sprężyny 20 i 21 Podstawy 20 i 21 służą do równomiernego rozłożenia osiowej siły sprężyny na płycie tłumiącej.

Fig. 21 jest widokiem z dołu drugiego alternatywnego wykonania. Mechanizm tłumiący jest zasadniczo taki sam, jak w wykonaniu opisanym w fig. 15 z wyjątkiem zastosowania tylko pojedynczej powierzchni ciernej 78. Dodatkowo powierzchnia cierna 78 nie zawiera rowka 91 Zamiast tego wygięta powierzchnia 92 - patrz fig. 23 - zapewnia ciągłą powierzchnię styku dla płyty tłumiącej 76. Ponieważ ma ona relatywnie niski współczynnik tarcia, to siła normalna T wytwarza na płycie tłumiącej zaniedbywalną siłę tarcia. Równowagę zapewniają dwie siły: T+P. Również dwie siły zapewniają tarcie: R= P1+P. Płyta tłumiąca znajduje się w stanie równowagi statycznej P1'=-P1.

Fig. 22 jest widokiem pionowym z boku mechanizmu tłumiącego wzdłuż linii 22-22 na fig. 21.

Fig. 23 jest widokiem z góry drugiego alternatywnego wykonania. Powierzchnia cierna 78 jest połączona z płytą tłumiącą 76 nakładkami 85. Część płyty tłumiącej, która w innych wykonaniach pokazana jest jako mająca rowek w pobliżu punktu styku 107, w tym wykonaniu jest ciągłą wygiętą powierzchnią 92, która styka się z ramieniem obrotowym.

Fig. 24 jest widokiem perspektywicznym z dołu drugiego alternatywnego wykonania. Ciągła wygięta powierzchnia 92 jest powierzchnią nośną, na którą działa siła T, jak zostało tu opisane.

Fig. 25 jest widokiem perspektywicznym z góry drugiego alternatywnego wykonania. Podpory sprężyny 20 i 21 odbierają zarówno siłę skrętną sprężyny 50 (nie pokazano), jak również opisaną tutaj siłę osiową sprężyny.

Claims

1. Napinacz pasa napędowego do napinania nieskończonego elementu zawierający obudowę mającą wał, ramię obrotowe osadzone obrotowo na wale, koło pasowe połączone z ramieniem obrotowym tak, że wykonuje obrót wokół drugiej osi, która jest zasadniczo równoległa do pierwszej osi i od niej oddalona, sprężynę mającą pierwszy koniec i drugi koniec i mającej moment siły sprężyny, znamienny tym, że płyta tłumiąca (76) ma pierwszą powierzchnię cierną i drugą powierzchnię cierną (78) z połączeniem przegubowym (100) między nimi oraz ma przynajmniej jedną powierzchnię pochyłą (77), która tworzy połączenie cierne z występem (79), przy czym płyta tłumiąca (76) zawiera pierwszy punkt styku (80) sprężyny i drugi punkt styku (82) sprężyny dla odpowiedniego połączenia z pierwszym końcem sprężyny, przez co moment siły sprężyny przyłożony do płyty tłumiącej (76) w połączeniu z siłą reakcji na występie (79) wytwarza siłę prostopadłą, przez co płyta tłumiąca (76) znacząco tłumi wszystkie ruchy ramienia obrotowego (52) przy użyciu pierwszej siły tłumiącej działającej na wymienione ramię obrotowe w pierwszym kierunku od nieskończonego elementu i drugiej siły tłumiącej działającej na wymienione ramię obrotowe w drugim kierunku do nieskończonego elementu, przy czym pierwsza siła tłumiąca jest większa od drugiej siły tłumiącej.

2. Napinacz według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek pierwszej siły tłumiącej do drugiej siły tłumiącej jest współczynnikiem asymetrii.

3. Napinacz według zastrz. 2, znamienny tym, że wartość współczynnika asymetrii jest większa od 1.

4. Napinacz według zastrz. 2, znamienny tym, że każda z powierzchni ciernych (78) opisuje kształt krzywoliniowy o pewnej długości.

5. Napinacz według zastrz. 2, znamienny tym, że płyta tłumiąca (76) dodatkowo zawiera płytę tworzącą połączenie cierne z punktem styku, przez co po przyłożeniu siły do pierwszego punktu styku

PL 204 006 B1 i drugiego punktu styku rozpoczyna się rotacja płyty tłumiącej, przy czym punkt styku jest środkiem obrotu.

6. Napinacz według zastrz. 2, znamienny tym, że powierzchnia cierna zawiera materiał niemetalowy.

7. Napinacz według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał niemetalowy jest nasmarowany.