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CN1303468A - 阻尼机构用的具有第二转动臂的张紧装置 - Google Patents

阻尼机构用的具有第二转动臂的张紧装置 Download PDF

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Abstract

一种张紧装置,包括:基座(30)、绕固定在基座(30)上的枢轴(34)振动的转动臂(32)装在转动臂(32)上的皮带轮(22)、以第一端(38)可操作地连接到转动臂(32)上并以第二端(50)可操作地连接到靴形件(52)上的压缩弹簧(36)、该压缩弹簧挤压靴形件(52)的凸面(54)靠住转动臂(32)的凹弧形面(46)、以及固定在靴形件(52)上的第二转动臂(60)和固定在基座(30)上的第二枢轴(66)。

Description

阻尼机构用的具有第二转动臂的张紧装置
                本发明的背景
本发明涉及一种张紧皮带驱动系统的皮带的张紧装置，但是更具体地说，本发明涉及一种用于弹簧偏压装有皮带轮的转动臂的位置的弹簧式张紧装置的阻尼机构。尽管本发明的张紧装置可用于张紧皮带的各种应用场合，但它特别对于控制当与一前端辅助驱动相联的V形带肋皮带的皮带张紧力有用或者用于汽车应用的与凸轮轴皮带驱动系统相联的同步皮带的控制皮带张紧力。
机械式的自动张紧装置具有为容纳一种特殊型式的弹簧的结构以便偏压张紧装置的转动臂的位置。已知各种型式的弹簧用于适应一种特殊的结构包括斜切弹簧(belville springs)、螺旋弹簧、压缩弹簧、拉伸弹簧、或扭转弹簧。每种弹簧具有某些优点，同时也为张紧装置引入某些结构的限制。或许在汽车的张紧装置中现今用得最多的弹簧是螺旋扭簧。使用扭簧的优点是需要四个力以限定绕弹簧的二力矩同时其中至少一个力能很方便地用于或“分接”以操纵防止转动臂运动的阻尼结构。
尽管用于扭转式张紧装置的弹簧具有某些设计优点诸如选择使用弹簧绕力的一个产生阻尼，但它们仍有某些限制。例如，可获得的阻尼的大小局限于发生摩擦表面滑动以产生阻尼的半径的函数。同样地，扭簧式张紧装置与其成角度的转动臂以一种相对于结合的皮带的几何状态固定因此转动臂的三角缩短与伸长补偿由螺旋扭簧引起的变化。具有扭簧的张紧装置和以在一半径处的摩擦表面滑动工作的阻尼机构的例子如美国专利No.5,632,697所示。
对张紧装置使用螺旋扭转弹簧的某些缺点可以用设计使用压缩弹簧的张紧装置来克服。压缩弹簧可用这样一种状态在基座构件与转动臂之间可操作地连接，即当在一转动臂处测量时它提供基本上恒定的扭矩输出。同样地，对于摩擦表面滑动发生的半径或转矩可以增加到起较大百分比阻尼的作用。在美国专利No.5,098,347、5,045,031、和5,591,094中公开了具有压缩弹簧的张紧装置的例子。尽管这类张紧装置解决了与扭转弹簧相关联的某些问题，诸如通过提供恒定扭矩输出和较大的阻尼和摩擦表面滑动一起发生的半径，但是它们也引入它们自己的缺点。缺点中的一个是只可能是二个力来“分接”压缩弹簧，与之相反为“分接”扭转弹簧可能是四个力。因而，对于仅二个可能的力，没有压缩弹簧易于“分接”的力以便为阻尼机构提供一个力。更特殊的是，有一个为阻尼限定一个力的问题，即附加到轮毂载荷上起到对阻尼机构可能的一个总力的作用。换句话说，现有技术的张紧装置不可能为与单一的偏压转臂的一个位置的压缩弹簧相连带的阻尼机构限定一弹簧力。现有技术以附加一个诸如U形片簧或第二压缩弹簧的第二弹簧解决阻尼的弹簧力的问题，在该处提供一个恒定的引起恒定的(与可变的相反)转动臂的阻尼的力。
本发明涉及那些张紧装置的结构、该结构结合一压缩弹簧以偏压转动臂的位置并解决现有技术需要使用第二弹簧以便对阻尼机构提供一力通过摩擦表面滑动起阻尼的作用。
                   本发明概述
根据本发明，提供一种对张紧皮带驱动系统的皮带有用的自动机械式张紧装置。该张紧装置可以与同步皮带驱动系统或V形带肋前端辅助驱动皮带系统一起使用，该二种驱动系统用于汽车的应用中。
该张紧装置是这种型式的，包括：一基座、绕固定在基座上的枢轴振动/摆动的转动臂、装在转动臂上与皮带结合的皮带轮、以第一端可操作地与转动臂连接的压缩弹簧以及防止转动臂振动/摆动运动的阻尼机构。
根据本发明，仅需要单一压缩弹簧。弹簧是以这种方式挂钩的，即用于偏压转动臂的某位置的相同弹簧力，也是“分接”的并且用作阻尼机构的力。
转动臂包括一个延伸部分或随转动臂运动的凹形弧面的部分，一个可移动的带有凸弧形摩擦表面的靴形件(或阻尼垫)与凹形弧面结合。压缩弹簧通过一个第二转动臂的方式保持在阻尼靴形件与转动臂之间的位置，该第二转动臂的一端装在基座上而另一端则装在靴形件上。第二转动臂夹住靴形件并防止它相对于凹形弧面运动，在靴形件与凹形表面之间发生摩擦面滑动以起阻尼的作用。
本发明的一个目的是仅用一个压缩弹簧以提供给转动臂一偏压力以及给阻尼机构一个起作用的力。
本发明的一个优点是装在转动臂上的皮带轮接受皮带的负载并产生一个当皮带轮在压缩弹簧的方向上运动时加到阻尼机构的力上的弹簧力。
本发明的另一优点是阻尼机构在转动臂的一个旋转方向上是自我增能的，因此导致转动臂的非对称阻尼。
本发明的这些和其它目的或优点在审视其附图与描述后将是显而易见的，其中：
图1是包括本发明的张紧装置的汽车用的同步(正时)皮带驱动系统的前视示意图；以及
图2是通常取自图1的2-2线以内的并表示本发明的皮带张紧装置的放大的和局部切开的视图。
                  优选实施例的描述
参照图1同时为说明的目的而不是局限于某特定的皮带驱动系统，一同步“正时”皮带驱动系统10包括一夹持并张紧在曲轴皮带轮14周围的齿形皮带12、一个张紧皮带轮16、以及一个喷射泵皮带轮18、凸轮轴皮带轮20、和本发明的张紧装置24的张紧皮带轮22。
张紧皮带轮22与皮带2结合并接受相邻皮带跨距26、28的皮带张紧力形式的皮带负载。相邻跨距的皮带张紧力合成以产生皮带力分力BF，该分力BF通常称之为“轮毂载荷”，皮带力分力BF沿二皮带跨距26、28之间形成的角平分线而产生。
更具体地参照图2，张紧装置包括：基座30；绕固定在基座30上的枢轴34振动/摆动的转动臂32；安装在转动臂并与皮带26结合且承受皮带力BF的皮带轮22；以第一端38可操作地诸如通过一个相对于枢轴处在一工作半径42上的凸起40连接到转动臂32上的压缩弹簧36；以及一阻尼机构43。套筒44以已知的方式置于枢轴与转动臂之间同时皮带轮用滚珠轴承45也是已知的方式安装在转动臂上。
转动臂32包括一个延伸部分或者一种与转动臂一起运动并与枢轴34有一径向距离48间隔的凹形弧面形式的部分，凹形弧面46的方位通常面向枢轴34和压缩弹簧36的第二端50。
弧形表面46基本上与枢轴同心并可选择地具有一个等于或者对较大阻尼(即半径越大，则对给定阻尼力来说阻尼力矩越大)则大于工作半径42的径向距离48。
阻尼机构43包括一个可运动的具有一个凸弧形摩擦表面54的靴形件52，该表面54与转动臂的凹形弧面46互补并结合。如图示，靴形件可以是二部分的形式具有装在靴形件上并由靴形件支承的摩擦材料56的垫58。第二转动臂60具有固定在靴形件上的第一端62、诸如图示的与靴形件整体地形成。第二转动臂的第二端在第二端64处固定到固定在基座30上的第二枢轴66上。靴形件具有一弹簧承受部分、如一个面对着并安装在压缩弹簧的第二端50上的凸起68。一个套筒70由诸如高分子材料，或任何其它合适材料的如带青铜纤维的聚四氟乙烯PTFE制成，可选择地放置在第二枢轴与第二转动臂之间。套筒不是太重要因为第二转动臂不连续振动摆动。当张紧装置在使用中时由于靴形件摩擦表面的磨损，第二转动臂仅仅缓慢地旋转。
压缩弹簧在第一转动臂和装在第二转动臂的靴形件之间被偏压，抵靠转动臂32的凹形表面46推压靴形件(垫块56)的凸形表面54。
为了使用，张紧装置24放置到汽车发动机邻近其安装的位置上，同时诸如螺栓72的紧固件将其固定于发动机(未表示)上。齿形皮带12绕过曲轴皮带轮14、张紧皮带轮16、喷射泵皮带轮18、以及凸轮轴皮带轮20而穿过。可有选择地提供一搬手表面74作为用搬手将张紧装置转动(在此例中为逆时针方向)远离皮带以便利于皮带安装的位置的机构，当皮带处于正确的位置时，允许转动臂旋转到(顺时针方向)如图1所示的皮带轮将皮带压靠到其与皮带结合的位置。齿形带12当皮带轮处于挤压结合靠住皮带时是被张紧的。
借助于压缩弹簧在转动臂上以其工作半径42的推动挤压皮带轮进入结合状态，因而，在此例中是顺时针方向，转动该转动臂。压缩弹簧也压靠住借助于第二转动臂60保持在相对于基座的位置上的阻尼靴形件。弹簧将靴形件压靠在转动臂的凹形弧面46上。弧形面46随着转动臂32的角运动而作角振动/摆动A、B。阻尼靴形件52(垫56)工作以便通过转动臂的凹弧形表面46与阻尼靴形件的凸弧形表面54之间的摩擦表面滑动而阻尼转动臂的角运动。第二转动臂与凹形弧表面结合工作以便保持弹簧的第二端相对于基座处于基本上固定的位置，因此弹簧能够偏压转动臂使皮带轮压靠皮带。
第二枢轴66的位置处在阻尼靴形件一端84的下面。因而，靴形件随着凹弧形表面46逆时针方向(在B向)运动是“自我增能”的同时随着凹弧形表面46顺时针方向(在A向)运动它就松开。自我增能的设计导致在逆时针方向增加摩擦表面滑动而在顺时针方向则导致减少的摩擦表面滑动，这样就导致转动臂32的非对称阻尼。
如果皮带跨距26、28中的张紧力从发动机的工作状态瞬时增加，皮带则以增加的力BF压靠皮带轮那就引起转动臂逆时针方向B转动，并进一步挤压压缩弹簧3b导致一个增加的弹簧力。弹簧力的增加导致以增加的力压靠阻尼靴形件因而增加靴形件处的摩擦表面滑动，这就导致防止转动臂在逆时针方向的运动。一旦在跨距的张紧力减小同时皮带力降低，皮带轮借助于压缩弹簧36迅速压靠皮带跨距、从而保持皮带的张紧力(通过减小的阻尼水平)。
可选择地，一个可调节的止动器76可以在转动臂32与基座30之间设置。可调节的止动器是在基座30上形成的一个槽78的形式，及借助紧固件82装在转动臂上的可移动的止动元件80。
上述描述仅为说明目的而进行并不打算限制由所附权利要求所确定的本发明的范围。

Claims (5)

1．一种为张紧皮带的张紧装置，该张紧装置包括：一基座；绕固定在基座上的枢轴振动/摆动的转动臂；装在转动臂上并为结合皮带的皮带轮；以第一端在相对枢轴的工作半径处可操作地连接到该转动臂上的压缩弹簧；防止转动臂振动/摆动的阻尼机构；其中的改进包括：
该转动臂包括与转动臂一起运动的凹形弧面并与枢轴相隔一距离，凹形弧面的方位通常面对枢轴和压缩弹簧的第二端；
该阻尼机构包括一个带基本上与转动臂的凹形弧面互补并结合的凸形弧面的可动靴形件；以第一端固定到靴形件上而第二端在第二枢轴处固定到基座上的第二转动臂；该靴形件具有弹簧接受部分，该弹簧接受部分面对并安装到弹簧的第二端上；弹簧在转动臂与靴形件之间偏压并将靴形件的凸形表面压靠转动臂的凹形表面。
2．如权利要求1的张紧装置，其特征在于：转动臂凹形弧面与枢轴的间隔距离等于或大于弹簧的工作半径。
3．如权利要求1的张紧装置，其特征在于：转动臂的凹形弧面基本上与枢轴是同心的。
4．如权利要求1的张紧装置，其特征在于：靴形件在相对于凹形弧面的运动的一个方向上是自我增能的。
5．如权利要求1的张紧装置，其特征在于：靴形件作为第二转动臂的一部分是整体形成的并包括高分子材料的垫以构成凸形弧面。
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