CN1302360A - 用压缩弹簧驱动张紧器和阻尼靴形件 - Google Patents

Abstract

一种张紧器,具有:一个基部;一个环绕固定在基部(30)上的枢轴(34)摆动的枢支臂(32);一个连结在枢支臂(32)上的皮带轮(22);一个压缩弹簧(36),其第一端(38)可操作地连接在枢支臂(32)上,其第二端(50)可操作地连接在一个靴形件(52)上,因而可压迫靴形件(52)的外凸的表面(54)使它抵压在枢支臂(32)的内凹的弧形表面上,并将靴形件保持在位使它被平衡的力抵压在固定在基部(30)上的突出部(60)。

Description

用压缩弹簧驱动张紧器和阻尼靴形件

本发明的背景

本发明涉及一种可用来张紧皮带传动系统中的皮带的张紧器，较具体点说，本发明涉及的是一种弹簧式张紧器用的阻尼机构，其中弹簧被用来偏移装有皮带轮的枢支臂的位置。虽然本发明的张紧器可在各种用途上用来张紧皮带，但它特别适用于汽车的一些用途上，如用来对前端辅助传动用的加V形肋的皮带或凸轮轴皮带传动系统用的同步皮带控制皮带的张力。

机械式的自动张紧器具有多种设计可用来适应弹簧的具体型式使它能偏移张紧器的枢支臂的位置。已知弹簧有各种型式可被用来适应具体设计，其中包括碟形弹簧、锥形弹簧、压缩弹簧、拉力弹簧、或扭力弹簧。每一种型式的弹簧各有其一些优点，同时也给用作张紧器带来某些设计上的限制。也许目前在汽车用张紧器上用得最多的是螺旋的扭力弹簧。采用扭力弹簧的一个优点是需要有四个力分成两对来卷绕弹簧，其中至少有一个力能有效地利用或“引出”来操作可阻止枢支臂摆动的阻尼机构。

虽然扭力式弹簧的张紧器具有若干设计上的优点如同可选用其中一个弹簧卷绕力来产生阻尼，但它也有若干限制。例如可供的阻尼量要受到一个半径的函数的限制，摩擦表面是在该半径上发生滑动才实现阻尼的。而且，扭力弹簧式的张紧器在安装时必须相对于被接合的皮带而将其枢支臂斜置，使枢支臂的三角形的缩短和伸长能够补偿螺旋扭力弹簧所引入的变化。采用扭力弹簧的张紧器和用摩擦表面在一个半径上滑动来操作的阻尼机构的例子在美国专利5,632,697号中有示出。

采用螺旋扭力弹簧的张紧器的某些缺点可由采用压缩弹簧的张紧器来克服。将压缩弹簧可操作地连接在一个基件和一个枢支臂之间使它能提供基本上恒定的、在枢支臂上量出的转矩输出。而且，摩擦表面发生滑动所需的转动半径或力臂可增加以实现一个较大比例的阻尼。采用压缩弹簧的张紧器的实施例曾在美国专利5,098,347；5,045,031；和5,591,094号中公开。虽然这种张紧器能解决某些与扭力弹簧有关的问题如提供一个恒定的转矩输出和一个较大的半径，在该半径上摩擦表面滑动而发生阻尼，但这种张紧器也引入它们自身的缺点。其中一个缺点是压缩弹簧只有两个力可供“引出”，不象扭力弹簧有四个力可供“引出”。因此在只有两个可供力的条件下，压缩弹簧无力可以容易地“引出”供阻尼机构使用。更具体点说，问题在于要在轮毂载荷之外添加一个阻尼机构所需的力。换句话说，现有技术的张紧器在采用单个压缩弹簧时不能解决阻尼机构所需的力，以致单个压缩弹簧只能用来偏移枢支臂的位置。现有技术在解决上述问题时添加了一个弹簧如U形的叶片弹簧或第二个压缩弹簧使该弹簧提供一个恒定的力，这样便可使枢支臂得到恒定的(而不是可变的)阻尼。

本发明的目标在于提供一种张紧器，只用一个压缩弹簧来偏移枢支臂的位置，并且还能给阻尼机构提供一个力使它能通过摩擦表面的滑动来实现阻尼，这样现有技术的必需采用第二个弹簧的问题便可得到解决。

本发明的概述

按照本发明提供的自动的机械张紧器可用来张紧皮带传动系统中的皮带。张紧器可用来结合同步的皮带传动系统或加V形肋的、前端辅助的皮带传动系统，这两系统均为汽车上的用途。

张紧器具有一个基部，一个可环绕固定在基部上的枢轴摆动的枢支臂，一个连结在枢支臂上、用来与皮带接合的皮带轮，一个以其第一端连接到枢支臂上的压缩弹簧，和一个可阻止枢支臂摆动的阻尼机构。

按照本发明，只需一个单一的压缩弹簧。该弹簧被这样“挂装”，使同一个弹簧力既被用来偏移枢支臂的位置，并被“引出”用来作为驱动阻尼机构的力。

枢支臂包括一个可随它一起移动的延伸部或部分，其上有一内凹的弧形表面。可动靴形件(shoe)的外凸的弧形摩擦表面可与内凹的弧形表面接合。压缩弹簧可用一个连结在基部上的突出部保持在阻尼靴形件与枢支臂之间的位置上。作用在靴形件上的力使它不能相对于内凹的弧形表面而移动。在靴形件和内凹表面之间发生摩擦表面的滑动从而实现阻尼。

本发明的一个目的是要只用一个压缩弹簧来提供枢支臂所需的偏移力和阻尼机构所需的力。

本发明的一个优点是，有一连结在枢支臂上的皮带轮接受皮带载荷并且当皮带轮在压迫弹簧的方向上转动时产生一个弹簧力添加在阻尼机构所需的力上。

本发明的这些目的和优点在阅读下面的附图和说明后当可更为清楚。其中：

图1为采用本发明的张紧器的汽车的同步(正时)皮带传动系统的概略的前视图；

图2为图3中沿2-2线切开的剖视图，图中示出本发明的一个放大的张紧器；

图3为图2中沿3-3线切开的剖视图；及

图4为示出本发明的某些零件的相互关系的透视图。

较优实施例的说明

参阅图1，为了说明的目的并不限于指某一具体的皮带传动系统。一个同步的或“定时的”皮带传动系统10包括一条有齿的皮带12牵连并张紧地环绕一个曲柄皮带轮14、一个惰性皮带轮16、一个水泵皮带轮18、两个凸轮轴皮带轮20、21和一个本发明的张紧器24的张紧皮带轮22。

张紧皮带轮22接合在皮带12上并接受皮带的载荷，其形式为相邻两个皮带跨度26、28的张力。两个跨度的皮带张力组合产生一个皮带分力BF，常被称为“轮毂载荷”。皮带分力BF出现在两个皮带跨度26、28的夹角的等分线上。

更具体地参阅图2到4，张紧器包括：一个基部30；一个可环绕枢轴34摆动的枢支臂32，该枢轴的形式可以是一个紧固件用来将张紧器固定在发动机(未示出)上；一个皮带轮22连结在枢支臂32上并被用来接合皮带12和接受皮带力BF；一个压缩弹簧36以其第一端38可操作地连接在枢支臂32上，使它能被一个位在枢轴的操作半径42上的凸台操作；和一个阻尼机构43。轴衬44、44’按公知的方式被插置在枢轴和枢支臂之间。皮带轮22用滚珠轴承45也按公知的方式被连结在枢支臂上。

枢支臂32包括一个延伸部46或部分，其形式为一个内凹的弧形表面47，随着枢支臂一起移动并以径向距离48离开枢轴34。内凹弧形表面47的取向一般面向枢轴34和压缩弹簧36的第二端50。

弧形表面47基本上与枢轴同心，并可任意选定，使其径向距离48等于或大于操作半径42以便得到较大的阻尼(即半径越大，给定阻尼力的阻尼转矩也越大)。

阻尼机构43包括一个具有外凸的弧形摩擦表面54的可动靴形件52，其形状与枢支臂的内凹的弧形表面47匹配并可与它接合。该靴形件可制成两个零件的形式，用一摩擦材料制成的垫片连结到靴形件上并被靴形件支撑。该靴形件有一斜坡表面56和一弹簧接纳部如凸台58。弹簧接纳部面向并连结压缩弹簧的第二端50。斜坡表面56与一个固定在基部上或为其一部分的突出部60接合。突出部上有一个匹配的斜坡表面62可与靴形件的斜坡表面56接合。突出部的斜坡表面的取向与弹簧的纵轴线成一发散的角度R。

压缩弹簧可在枢支臂和靴形件之间来回偏移，它在操作时可使靴形件的外凸表面54抵压在枢支臂32的内凹表面47上从而实现阻尼。

更具体地参阅图4，当弧形表面47在顺时针方向A和反时针方向B之间来回摆动时，施加在靴形件52上的平衡的力使靴形件抵压在斜坡表面62上。斜坡表面62于是通过凸台58将弹簧的第二端保持在相对于基部的一个基本上固定的位置上。

压缩弹簧将一个弹簧力SF施加在靴形件上，从而使外凸的弧形表面54抵压在内凹的弧形表面47上，同时使靴形件的斜坡表面56沿着突出部60的斜坡表面62楔入。内凹表面47将一个反作用力CF施加在靴形件上，同时斜坡表面62将一个反作用力RF施加在靴形件上。这些力平衡的结果确定靴形件在斜坡表面62上的位置，而该斜坡表面被固定在基部上或成为其一部分如突出部60。

使用时，张紧器24被放置在汽车发动机上的安装位置附近，用紧固件如枢轴螺栓34和另一个销或螺栓66与它连结并将它放置在发动机(未示出)上的一个固定位置上。有齿皮带12被牵连环绕曲柄皮带轮14、惰性皮带轮16、水泵皮带轮18和凸轮皮带轮20、21。扳手表面68可任选地采用作为一种用扳手转动张紧器的设施(在本例中为反时针方向B)，使它转到一个离开皮带的位置以便皮带安装。当皮带处在正确位置时，使枢支臂转动(顺时针方向A)到使皮带轮能够抵压在皮带上的皮带接合位置上如图1所示。在皮带轮被定位并抵压在皮带上后，有齿皮带12便被张紧。形式可为环绕枢轴34旋转的第二枢支臂的基部30被紧固件34、66保持在一个相对于发动机为固定的位置上。

利用压缩弹簧以其操作半径42推动枢支臂使它转动(顺时针方向A)便可使皮带轮与皮带抵压接合。压缩弹簧还抵压在可动靴形件52上，而可动靴形件利用接合的斜坡表面56、62被保持在相对于基部30的位置上。因此弹簧还将靴形件的外凸的弧形表面54抵压在枢支臂的内凹的弧形表面47上。由于枢支臂32的角运动，内凹的弧形表面47随之在角度上沿A、B方向摆动。由于在枢支臂的内凹的弧形表面47和靴形件的外凸的弧形表面之间有摩擦表面在滑动，因此靴形件的操作能够阻尼枢支臂的角运动。由于来自接合的斜坡表面56、62和接合的弧形表面的力各自平衡，并且弹簧的操作将弹簧的第二端50保持在一个相对于基部30基本上为固定的位置上，因此能够操作弹簧使枢支臂偏移并将皮带轮抵压在皮带上。

如果在皮带跨度26、28内的张力由于发动机的运行状况而暂时增加，那么皮带将以增加的力BF抵压在皮带轮上使枢支臂按反时针方向转动并进一步压迫压缩弹簧36，造成增加的弹簧力SF。弹簧力的增加使阻尼靴形件以增加的力抵压在内凹的弧形表面上，从而使在内凹的和外凸的弧形表面47、54之间滑动的摩擦表面增加，这样就阻止枢支臂大反时针方向B上转动。一旦在皮带跨度内的张力减少，皮带力SF也就减少，由于压缩弹簧36，皮带轮会很快地抵压在皮带跨度上，这样来维持皮带的张力。

在枢支臂32和基部30之间可任意设置挡止件以便限制枢支臂的角运动。挡止件的形式可为从基部上突起并且进入到枢支臂的弧形路径内的小突出部70、72以便与枢支臂接合并限制其转动。

还可任意选用，使其中一个小突出部70可相对于基部而被调节，从而允许枢支臂在反时针方向上转动一个预定的角度。小突出部70可从一块具有弧形槽76的板74上伸出。该板可用一个可拿掉的销78保持在一个相对于基部30为固定的位置上。紧固件66延伸通过弧形槽，当张紧器安装时，紧固件66处在松开状态使该板能相对于基部而移动。当张紧器已设在安装位置并且皮带轮抵压在皮带上时，可旋紧紧固件66，将板固定在基部上，并将销78拿掉。然后可设定小突出部70使它离开枢支臂一个预定的距离。

上述说明只是为了阐明的目的而作，并不想要用来限制本发明的范围，该范围只能由所附权利要求来确定。

Claims (6)

1．一种用来张紧皮带的张紧器，包括：一个基部；一个可环绕固定在基部上的枢轴摆动的枢支轴；一个连结在枢支臂上用来与皮带接合的皮带轮；一个以其第一端可操作地连接在枢支臂上并且离开枢轴一个操作半径的压缩弹簧；和一个用来阻止枢支臂的摆动运动的阻尼机构，其特征为，改进的部分包括：

枢支臂包括一个随同它移动的内凹的弧形表面并与枢轴离开一段距离，内凹的弧形表面的取向一般面向枢轴和压缩弹簧的第二端；

阻尼机构包括一个可动靴形件、具有一个形状与枢支臂的内凹的弧形表面匹配并与它接合的外凸的弧形摩擦表面；一个面向并连结到弹簧的第二端上的弹簧接纳部；和一个与固定在基部上的突出部接合的表面部，弹簧将一个弹簧力施加在靴形件上，靴形件将外凸的弧形表面抵压在内凹的弧形表面上，产生一个对靴形件的反作用力，弹簧力和反作用力结合将靴形件抵压在突出部上。

2．如权利要求1所述的张紧器，其特征为，阻尼靴形件的表面部和突出部的形式为一对匹配的斜坡表面，其取向为与弹簧的纵轴线成一发散的角度。

3．如权利要求1所述的张紧器，其特征为，枢支臂的内凹的弧形表面基本上与枢轴同心。

4．如权利要求2所述的张紧器，其特征为，匹配的两个斜坡表面与压缩弹簧的纵轴线形成一个发散的角度。

5．一种张紧器，具有：一个基部；一个环绕固定在基部上的枢轴摆动的枢支臂；一个连结在枢支臂上的皮带轮；一个以其第一端可操作地连接在枢支臂上的压缩弹簧；和一个可阻止枢支臂的摆动运动的阻尼机构，其特征在于：改进的部分包括：

枢支臂包括随它一同移动的一个延伸部和一个内凹的弧形表面，该弧形表面的取向一般面向枢轴和压缩弹簧的第二端；

阻尼机构包括：一个可动靴形件、具有一个基本上与枢支臂的内凹的弧形表面匹配并与它接合的外凸的弧形摩擦表面，一个面向并连结到弹簧的第二端上的弹簧接纳部，和一个被稳定在基部上的靴形件，弹簧将一个弹簧力施加到靴形件上，从而使靴形件的外凸的弧形表面抵压在枢支臂的内凹表面上。

6．如权利要求5所述的张紧器，其特征为，靴形件被一个固定在基部上的突出部稳定在基部上，该突出部有一斜坡表面可与靴形件的匹配的斜坡表面接合。

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