SE442049B - Forfarande for att bringa en fjederanordning att fungera for att uppna konstant kraft samt anordning for genomforande av forfarandet - Google Patents

Description

__ ________________ ___ ”_ _ ...-.-..-...... ...._............__.__..._..-- _ .. 008106-0 är lämpat för en konstantspänningsanordning. Tidigare har fackmännen ofta haft att tillgripa hävarmssystem och liknande för att i utbyte erhålla en konstant eller närmelsevis konstant fjäderkraft.

Enligt föreliggande uppfinning kan en fjäderanordning med konstant kraft eller konstant spänning konstrueras genom användningen av ett speciellt arrangemang av en eller flera elastomerringar i kombination med en stång och cylinder; Varje elastomerring är lokaliserad inuti en cylinder. Ett utskjutande stöd bestämmer ringens normala läge i cylindern. En stång passerar genom ringen och stången bär en skuldra, som stöder mot ringen. Anordningen är så konstruerad att rörelse av stången relativt cylindern kommer att tendera att vrida ringen kring dess cirkelaxel. Fortsatt stångrörelse förbi en kritisk punkt kommer att förorsaka ett flackt gensvar utmed ett parti av kurvan för be- lastning gentemot deflektion. Ejäderanordningen enligt uppfinningen bringas att fungera vid en förskjutning mellan stången och cylindern som motsvarar det flacka segmentet hos belastnings-deflektionskurvan.

Kända är fjäderanordningar som utnyttjar elastomerrings- eller toroi- dala element. Exempelvis utnyttjar den amerikanska patentskriften 2 819 060 elastomertoroider eller -ringar i kombination med styva, koniska organ. Andra exempel på denna typ av fjäderanordning erhålls genom.de amerikanska patentskrifterna 2 179 959, 2 189 870 och 2 558 955. Vid påläggning av en belastning deformeras de elastomera elementen, som även undergâr rullning eller vridning kring deras längsgående toroidala geometriska axlar. Huvudkraften på elastomerh ringselementen är emellertid kompressionskraft, med mindre krafter beroende på skjuvning och torsion eller vridning. Vid föreliggande uppfinning är såsom en distinktion huvudkraften på de elastiska toroiderna en torsionskraft, med mindre kompressions- och skjuvnings- krafter. En till och med större skillnad är dessutom att den ameri- kanska patentskriften 2 819 060 och andra underlåter att visa eller föreslå ett specifikt arrangemang, eller en specifik metod, där fjä- deranordningen kan bringas att fungera för att ge en konstant åter- ställnings- (elastisk) -kraft över åtminstone ett begränsat deplace- mentsomrâde. - J 80081206-0 Inom tekniken för eftergivliga monteringsdon är det känt att konstruera en elastisk stödanordning, som innefattar inre och yttre cylindrar (motsvarande den yttre cylindern och inre stången enligt denna uppfinning) och en elastomerring eller toroid lokaliserad mellan dem. Ett exempel på denna kända typ av gummimonteringsdon eller gummihopfogningsdon illustreras i den amerikanska patentskrif- ten 2 716 566. Sådana anordningar bringas emel1ertid'ioke att fungera på ett flackt segment av belastnings-deflektionskurvan för rörelse mellan den inre och yttre cylindern. Detta har uppenbarligen sin grund i att upphovsmännen till sådana hopfogningsdon enligt tidigare teknik har undgått att inse att det existerar en kritisk punkt i relativ rörelse mellan den inre och yttre cylindern, bortom vilken punkt, för åtminstone ett begränsat område, förekommer ett flackt gensvar som kan utnyttjas såsom en konstantspänningsanordning.

Många sådana eftergivliga monteringsdon av typen enligt den amerikanska patentskriften 2 716 566 erfordrar dessutom avsevärd fördistorsion eller förkompression av elastomerorganet mellan de inre och yttre cylindrarna vid sammansättning och före belastning.

På ritningarna är fig 1 en planvy av en konstantspänningsfjäder- anordning enligt denna uppfinning, fig 2 en vy tagen utmed sektionen 2-2 i fig 1, fig 5 en kurva över belastning gentemot deflektion för fjäderanordningen enligt fig 1 och 2, fig 4, 5 och 6 är partialvyer av cylindern, elastomerringarna och stången i fig 2 och illustrerar den rullande eller vridande förskjutning som undergås av en elastomer- ring, här den undre elastiska ringen, kring dess toroida eller längs- gående axel, vid fortsatt rörelse av stången relativt cylindern, och fig 7 en partiellt schematisk vy som illustrerar användningen av konstantspänningsanordningen enligt denna uppfinning i en automobil- motor, där vevaxeln är kopplad till ett antal tillbehörsanordningar med hjälp av en enda flexibel rem.

På ritningarna anger talet 10 generellt den uppfinningsenliga konstant- spänningsanordningen, som innefattar ett rakt, cirkulärt cylinderhus 12 , som har ett kontinuerligt, ringformigt, invändigt utskjutande stöd eller list 14 lokaliserad innanför cylinderündarna. Talet 16 anger en ledtapp, som passerar genom den undre änden av cylindern 12 ........_._____............_.. i _. 8008106-0 4 och genom komplementära. öppningar i sidorna 20 av en U-formad lås- hävarm 18. Sidorna 20 är även försedda med i linje inriktade öpp- ningar 22 för fastgöring vid ett stöd inuti motorrummet till ett självgående fordon. Sidorna av hävarmen 18 kan vara avsmalnande såsom angives med talet 24. Talet 50 anger en stång med ett undre parti 52 med reducerad diameter, varvid partierna. 50 och 52 är förenade i ett stycke i området av stödskuldran 54 på den undre änden av stången 50.

Det-övre partiet av stången 50 bär en förstoring 56, varvid de två partierna är förenade i ett stycke vid stödskuldran 40, som är den undre delen av förstoringen 56. En öppning 42 är anordnad i för- storing-en 56 för fastsättning vid en del av motormontagerummet.

Talen 46 och 48 anger övre respektive undre elastomerringselement, som även kan beskrivas såsom elastomera ringartade element. De undre partierna av dessa element vilar på invändiga, inåt utskjutande stöd 14, med stången 50 passerande genom en central öppning i den övre elastomerringen 46 och stavpartiet 52 passerande genom en motsvarande central öppning i elastomerringen 48. Skulderstöden 40 och 54 är i kontakt med ringarna 46 respektive 48. Elastomerringarna är icke bundna vid cylinderns 12 invändiga yta.

Fig 5 på ritning-arna tagen i kombination med fig 4, 5 och 6 illustre- rar uppfinningen genom att visa dess funktion när stången 50 rör sig nedåt relativt cylindern 12 såsom ses i fig 2. Ringens 46 funktion är densamma. som ringens 48. Segmentet AB i fig 5 visar ett beteende liluxande det som skulle förväntas genom 'tillämpning av Hookes lag på sådan relativ rörelse. Med ökande belastning skulle nämligen den resulterande deflektionen (nedåtrörelsen av stången 50 med avseende på cylindern 12) öka på ett tämligen linjärt sätt. Ju större deflek- tionen är, desto större är nämligen elastomerbelastningskraften. Fig 5 på ritningarna. illustrerar konfigurationen hos den undre elastomer- ringen 48 vid en punkt motsvarande punkt B i fig 5. Vid förflyttning från det normala eller viloläget enligt fig 4 till det distorderade läget enligt fig 5 på grund av nedåtrörelse av stången 50 med avseende på cylindern 12 visas sålunda sambandet mellan elastomerbelastnings- kraften och stångens 50 deflektion av segmentet AB. 8008106-0 Ytterligare rörelse av stången 30 med avseende på cylindern 12 kommer att resultera i ytterligare distorsion av elastomerringen 48.

Ringen kommer att fortsätta sin rörelse, som är en kombination av nedåtrörelse och vridning eller rotation kring dess eirkelaxel.

Under sådan ytterligare rörelse kommer avsatsen 14 att bibehålla det undre partiet av ringen 48 vid det i fig 2 visade läget. Den i fig 6 illustrerade distorsionen är sålunda resultatet av rullning av ringen och ett begränsat mått av glidning relativt cylindern 12.

Den huvudsakliga kraften som utövas av skuldran 54 på ringen 48 är en torsionskraft med mindre krafter beroende på kompression och skjuvning av elastomeren.

Läsaren kan observera att segmentet BC i fig 5 är tillämpnings- eller funktionsområdet för den 1 fig 1 och 2 på ritningarna visade anordningen. Mellan punkterna B och C är nämligen den av elastomer- elementen 46 och 48 på stången 30 utövade kraften som påverkar stången 50 tillbaka i riktning mot det i fig 2 på ritningarna visade läget huvudsakligen oberoende av förskjutningen av stången 50 relativt cylindern 12. Kurvan för belastning gentemot deflektion är huvud- sakligen platt eller flack i regionen BC. Bortom punkten C på kurvan i fig 5 skulle fortsatt nedåtriktad rörelse av stången 30 relativt cylindern 12 resultera i ytterligare deformation av elastomerrings- elementen och kurvan i fig 5 uppvisar en ökad lutning bortom denna punkt. Att det vid segmentet BC i fig 5 illustrerade beteende är önskvärt i en aktuell automobilinstallation kan nu ses med hänvisning till fig 7 på ritningarna.

Konstantbelastningsanordningen 10 enligt denna uppfinning är schema- tiskt angiven med en ände fixerad vid ett ramorgan i motorn och den andra fastgjord vid ett ledat fäste, på vilket alternatorn är monte- rad. Läsaren är nu i läge att se att med en önskad remspänníng, exempelvis på 55 kp skulle antingen en förkortning eller en förläng~ ning av remmen, såsom föranleds genom förändringar i åldring, tem- peratur, fuktighet etc, normalt resultera i en variant från det önskade spänningsvärdet. Genom tillämpning av denna uppfinning kommer emellertid (1) varje ökning av remlängden, som normalt skulle föror- wm- .__......._--_ømnnnnmz=,-.~ t.. .. 8008106-0 saka en spänningsminskning, att kompenseras genom rörelse av konstant- spänningsanordningen 10 och sådan ytterligare rörelse, som är i områ- det BC, kommer icke att resultera i förändring av den på remmen av spänningsanordningen 10 utövade kraften och (2) varje minskning av remmens längd, som skulle förorsaka en rörelse hos spänningsanord- ningen 10 inom området BC, kommer likaledes icke att resultera i en förändring av remspänningen.

Den rullande eller vridande deformationen av elastomerringarna 46, 48 beror på sättet för deras placering i cylindern 12 jämte lokalisering- en av skulderstöden 34, 40. För att elastomerringarna skall kunna vrida sig är det nödvändigt att minimidiametern hos ansatsstöden 14 är större än stödskuldrornas 40, 54 maximidiameter. Se motsvarande utstående stöden 14 och skuldrorna 54, 40 måste vidare vara, för varje elastomerring, axiellt åtskilda från varandra. Dessutom får elastomerringarna icke vara bundna till cylindern 12 för att däri- genom tillåta den i fig 4 och 5 visade vridnings- eller rullnings- verkan. I det normala eller obelastade läget, visat i fig 2, är elastomerringarna huvudsakligen okomprimerade eller odistorderade.

Vidkonstruktion av konstantspänningsanordningen enligt denna uppfin- ning kan en mångfald elastomerer utnyttjas. Den specifika typen av elastomer, anordningens specifika dimensioner och liknande kommer att bero på den speciella remtillämpningen. Försök på en provbock eller liknande kommer att fastställa den kritiska punkten B, som in- leder segmentet BC på belastnings-deflektionskurvan. Mittpunkten på segmentet BC kan väljas såsom den normala funktionspunkten för att sålunda ge konstant kraft vid såväl remkrympning som -förlängning.

Anoraninëëfiiäífšåiufiasfïtïtiëïitlkomttímëšaähífen faktisk installa- tion, såsom visas på fig 7, så att funktionen inleds på en del av det flacka segmentet BC i fig 5.

I ett utförande av uppfinningen hade cylindern 12 approximativt en länga på 12,5 cm och en diameter på 2,5 en och den var av plåt. Av- ståndet från punkt 16 till 22 var ca 5,3 cm och punkterna 42, 16 och 22 samordnade för att ge en vinkelleds-eller snäppverkan, såsom visas 8098106-0 7 i fig 2. Elastomerringama hade en tjocklek på ca. 1,5 cm. Installe- rade i en motor, såsom angivet vid fig 7, hade spänningsanordningen 10 sina. elastomerringar distorderade såsom visas i fig 6 och anord- ningen arbetar initiellt vid mittpunkten på den flata delen av dess belastnings-deflektionskurva. Spänningsanordningen applicerar kraft på remmen genom ett ledat alternatorfäste såsom visas. Vyn av spän- ningsanordningen 10 visad i fíg 2 är givetvis i dess icke-distorde- rade, icke-installerade tillstånd, men illustrerar ändock vinkelleds- verkan.

Claims (5)

8008106-[3 Patentkrav

1. Förfarande för att bringa en fjäderanordning att fungera för att uppnå konstant kraft över åtminstone ett begränsat deflektionsområde, varvid fjäderanordningen är bildad av ett eylindriskt hus (12), som i sig bär åtminstone en elastomerring (46, 48) och har ett inre stöd ; (14) för att bibehålla den yttre periferin av en ände av ringen fire- V rad relativt huset mot krafter i en riktning, en lastbärande stång (50) med en skuldra (54, 40), som stödjer mot den inre periferin av elastomerringens andra ände, varvid diametern hos det inre stödet är större än diametern hos stångens stödjande skuldra, k ä n n e- t e c k n'a t därav, att förfarandet innefattar stegen att (1) tvinga stången (50) mot elastomerringen (46, 48) för att därigenom påverka elastomerringen mot stödet och därmed bringa elastomerringen att undergå distorsion, varvid belastnings-deflektionskurvan åtmins- tone initiellt huvudsakligen följer Hookes lag, (2) att fortsätta med denna kraft tills ett område (B-C) av belastnings-deflektionskurvan nås som är väsentligen flackt, i vilket område belastningen är huvudsakligen oberoende av deflektion, varvid elastomerringen under- går torsion kring dess cirkelaxel, och att (3) bringa fjäderanord- ningen att arbeta i sagda väsentligen flacka område (B-C), varigenom fjäderanordningen kan användas för att ligga an emot en tillbehörs- rem i en förbränningsmotor för att upprätthålla en önskad spänning i remmen, huvudsakligen oberoende av tillbehörsremmens längdföränd- ringar, såsom föranleds av förändringar i temperatur och fuktighet och åldring.

2. Konstantspänningsfjäderanordning för tillbehörsremmen hos en automobilmotor, innefattande ett cylindriskt hus (12) med åtminstone ett ringformigt, däri lokaliserat elastomerorgan (46, 48), vilkets yttersta sidor är i kontakt med ett inre ytparti av cylindern,_ varvid huset har ett invändigt stöd (14), som är i kontakt med elas- tomerringen för att bibehålla den yttre periferin av en ändyta av ringen (46, 48) fixerad med avseende på cylindern mot krafter i en ká riktning, och en belastningsbärande stång (30) med en skuldra (54, w 40), som stödjer mot den inre periferin av elastomerringens andra 8008106-0 ändyta, varvid sagda stångskuldra har en mindre diameter än stödet (14), k ä n n e t e c k n a d därav, att elastomerringen (46, 48) är huvudsakligen okomprimerad i dess normala, obelastade konfigura- tion och att ringens sidor är obundna för att därigenom tillåta ring» sidorna att röra sig bort från det cylindriska husets invändiga yta, varigenom rörelse av stångskuldran (54, 40) i riktning mot stödet bringa: elastomerringen (46, 48) att undergå torsion kring dess cir- kelaxel för att därigenom resultera i ett flackt segment över ett parti av anordningens kurva över belastning gentemot deflektion, varigenom anordningen kan bringas att arbeta utmed det flacka seg- mentet hos belastnings-deflektionskurvan för att bringa tillbehöre- remmen hos motorn att ha en konstant spänning för att kompensera förändringar av remlängden beroende på temperatur, åldring och fuk- tighet.

3. 5. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att skuldran (54, 40) är i ett stycke med stången(30).

4. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar en andra elastomerring (48, 46) lokaliserad i det cylindriska huset (12) och axiellt åtskild från den förstnämnda elastomerringen (46, 48) och på liknande sätt lokaliserad i huset genom ett liknande, andra stöd (14), varvid stången bär en andra skuldra (40, 54), som ävenledes är av mindre diameter än dess mot- svarande stöd (14), och varvid den andra elastomerringen och skuldran är samordnade på samma sätt som den första och arbetar på samma sätt.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att de två skuldrorna (54, 40) är i ett stycke med stången och bildade av stångsegment med progressivt reducerad diameter.