專利名稱：用于皮帶張緊的徑向阻尼機(jī)構(gòu)和用法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于傳動皮帶系統(tǒng)的張緊器的阻尼機(jī)構(gòu)，并且更加具體地涉及一種利用具有成斜坡的或成型特征的阻尼機(jī)構(gòu)的不對稱阻尼的張緊器。
背景技術(shù)：
皮帶張緊器使用系 統(tǒng)或機(jī)構(gòu)以阻尼張緊器運(yùn)動，這最小化了導(dǎo)致皮帶打滑的穩(wěn)態(tài)振動或者瞬態(tài)事件。所需阻尼的大小取決于多種傳動因素，包括幾何形狀、附件負(fù)荷、附件慣性、發(fā)動機(jī)占空系數(shù)等。例如，具有更高扭轉(zhuǎn)輸入或一定瞬間動態(tài)狀況的傳動系統(tǒng)可能需要更高阻尼，以有效控制張緊器運(yùn)動。盡管更高阻尼在控制臂運(yùn)動方面卓有成效，但是其也會對張緊器的其它重要功能產(chǎn)生不利影響(例如，對皮帶松弛狀態(tài)響應(yīng)遲緩或沒有響應(yīng))。另外，由于制造變化、操作溫度和部件磨合或磨損所造成的阻尼改變或變化也能夠致使張緊器無響應(yīng)。由滑動摩擦所產(chǎn)生的阻尼在皮帶張緊器中較為常見。如在授予Henderson的美國專利No. 4，661，087中，一種特定方法包括兩個表面之間的摩擦，所述兩個表面垂直于張緊器的旋轉(zhuǎn)軸線。第一表面附接到張緊器基部；第二表面隨著張緊器臂一起旋轉(zhuǎn)。彈簧迫使兩表面抵接在一起并且當(dāng)兩個表面相對于彼此滑動時產(chǎn)生阻尼摩擦。其它方案使用楔形件，所述楔形件在卷起期間增加了阻尼器摩擦，例如美國專利No. 6，361，459 ；No, 4，878，885和No, 6，863，631，或者使用彈簧負(fù)載的自供能閘瓦元件，例如美國專利No. 6，231，465 ；No, 6，582，332和No. 6，609，988。然而，這些設(shè)計因需要組裝多個小部件而趨于復(fù)雜。例如在美國專利No. 4，583，962和6，422，962中已經(jīng)提出了一種用于正時皮帶張緊器的單向離合器機(jī)構(gòu)，目的在于防止或限制向后行進(jìn)以防止跳齒。然而，這些“棘輪”張緊器缺少在不需要時充分釋放皮帶張力的能力。包括例如美國專利No. 5，692，482、No. 4，832，665和No. 6，375，588的其它皮帶張緊器方案使用聯(lián)接到粘性阻尼器的單向裝置。盡管這些裝置皆提供了良好的功能，但是在整個使用壽命期間難以保持粘性流體。在美國專利申請公開2003/0008739中公開的又一種設(shè)計使用由卷繞彈簧離合器的夾緊動作所產(chǎn)生的摩擦來提供阻尼。大多數(shù)摩擦阻尼器皆提供了相等的運(yùn)動阻力，而與張緊器運(yùn)動的方向無關(guān)。然而，與典型的對稱系統(tǒng)相比，不相等或不對稱的張緊器阻尼已經(jīng)顯現(xiàn)出對張緊器臂運(yùn)動提供更為優(yōu)越的控制。不對稱阻尼的張緊器不僅在遇到額外的皮帶張力時提供阻尼，而且能夠自由響應(yīng)皮帶松弛狀況。盡管不是所有其它前端附件傳動張緊器都需要不對稱功能，但是延長使用壽命的可能性、解決包括皮帶打滑的其它瞬時動態(tài)系統(tǒng)問題、或者僅僅使得張緊器對于阻尼變化不敏感，也使得不對稱功能稱為理想的設(shè)計選擇。以上提及的阻尼機(jī)構(gòu)和張緊器設(shè)計并不理想。因此，需要一種新型阻尼機(jī)構(gòu)和張緊器設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
在此公開的一個方面是用于傳動系統(tǒng)中的環(huán)狀動力傳輸元件的張緊器，所述張緊器包括臂，所述臂圍繞軸線 能夠旋轉(zhuǎn)并且具有套管，所述套管包括斜坡面或者成型面；阻尼器杯狀件，所述阻尼器杯狀件具有突出部和板；彈簧罩殼，所述彈簧罩殼容納臂的套管和阻尼器杯狀件，其中，阻尼器杯狀件的板與套管的斜坡面或者成型面配合。在卷起張緊器期間，法向力被施加到阻尼器杯狀件的突出部，該法向力將阻尼器杯狀件向外引導(dǎo)到彈簧罩殼，以提供摩擦阻尼。在另一個實(shí)施例中，阻尼器杯狀件具有彈性并且突出部可偏轉(zhuǎn)以拉長阻尼器杯狀件，從而響應(yīng)法向力使得板沿著成斜坡的面或成型面運(yùn)動。在另一個方面中，張緊器臂還包括臂心軸或外套管，所述心軸或外套管圍繞內(nèi)套管是同心的并且通過基部連接到內(nèi)套管。臂心軸具有與基部相對的開口端和位于其側(cè)部和基部的一部分中的通道，所述通道成適當(dāng)尺寸以接收阻尼器杯狀件。在另一個實(shí)施例中，張緊器包括圍繞軸線可旋轉(zhuǎn)的臂和阻尼器杯狀件。臂具有第一端部，所述第一端部包括內(nèi)套管，所述內(nèi)套管包括斜坡面或者成型面；和外套管，所述外套管包括位于其中的開口，并且所述臂包括第二端部，所述第二端部具有皮帶輪，用于接合動力傳輸元件。阻尼器杯狀件接收在臂的外套管中的開口中，并且包括突出部和板。阻尼器杯狀件的板與內(nèi)套管的斜坡面或成型面配合，使得當(dāng)張緊器臂在卷起期間旋轉(zhuǎn)時，臂的旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)阻尼器杯狀件向外，以提供不對稱的摩擦阻尼。在另一個方面中，張緊器包括彈簧罩殼，所述彈簧罩殼具有大體居中的軸，所述臂圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)。臂的內(nèi)套管具有用于接收彈簧罩殼的軸的孔，使得臂能夠圍繞軸旋轉(zhuǎn)。因?yàn)閮?nèi)套管松弛地安裝在軸上，因此，臂在軸上自由浮動。浮動臂圍繞軸能夠運(yùn)動，使得在卷起期間臂能夠響應(yīng)施加到阻尼器杯狀件的突出部的至少法向力遠(yuǎn)離阻尼器杯狀件運(yùn)動。浮動臂可以運(yùn)動成與彈簧罩殼摩擦接觸，用于額外的摩擦阻尼。在具有浮動臂的實(shí)施例中，在卷起期間，臂的第二端部處的皮帶輪具有增加的軸轂負(fù)荷。為了平衡增加的軸轂負(fù)荷，阻尼器杯狀件和浮動臂在彈簧罩殼內(nèi)皆沿著軸轂負(fù)荷的方向定向。


圖I是使用新型張緊器的實(shí)施例的發(fā)動機(jī)的正視圖；圖2是包括阻尼器杯狀件的張緊器的實(shí)施例的分解的透視圖；圖3是圖I的張緊器的沿著線3-3獲得的側(cè)視剖視圖；圖4是沿著圖3中的線4-4獲得的截面的平面視圖；圖5是沿著圖3中的線5-5獲得的截面的透視圖；圖6是作為沿著圖3中的線5-5獲得的截面的平面視圖的替代構(gòu)造；圖7是示出了相對角± Θ的圖6的俯視圖；圖8是張緊器的截面的俯視圖，所述張緊器具有帶有成型面的內(nèi)套管，其中橫截面沿著與圖3中示出的線5-5類似的線獲得。
具體實(shí)施方式
以下詳細(xì)描述將闡釋本發(fā)明的一般原則，另外在附圖中示出了本發(fā)明的示例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同或功能相似的元件。在此公開的阻尼機(jī)構(gòu)和張緊器提供了一種具有不對稱摩擦阻尼的張緊器。張緊器通常為動力系統(tǒng)的一部分，在動力系統(tǒng)中張緊器向由至少一個動力源驅(qū)動并且其也驅(qū)動至少一個附件的系統(tǒng)中的環(huán)狀動力傳 輸元件(諸如，皮帶、鏈或其它連續(xù)環(huán)狀件)提供張力。環(huán)狀動力傳輸元件和張緊器一致運(yùn)轉(zhuǎn)，其中張緊器根據(jù)需要并且響應(yīng)其動態(tài)狀態(tài)向動力傳輸元件提供張力?，F(xiàn)在參照圖1，發(fā)動機(jī)整體上用附圖標(biāo)記20指代并且如在本領(lǐng)域中眾所周知的，所述發(fā)動機(jī)使用環(huán)狀動力傳輸元件21用于驅(qū)動多個從動附件。本發(fā)明的整體上用100指代的皮帶張緊器被用于以下述方式在環(huán)狀動力傳輸元件21上提供張緊力。環(huán)狀動力傳輸皮帶21可以是本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)?shù)念愋汀埦o器100構(gòu)造成通過多個緊固件25固定到發(fā)動機(jī)20的安裝托架或支承結(jié)構(gòu)24。緊固件可以是螺栓、螺釘、焊接或本領(lǐng)域中已知的任何其它適當(dāng)?shù)木o固件，所述緊固件在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間將張緊器保持在位。安裝托架或支承結(jié)構(gòu)24可以是任何構(gòu)造并且包括用于接收緊固件25的任意數(shù)量的開口。張緊松弛的動力傳輸元件是使得卷起的張緊器解卷，這在此將被稱作張緊方向T。沿著在此稱作卷繞方向W的相反方向，響應(yīng)在張緊器所在的跨度內(nèi)張緊的動力傳輸元件的主要力，張緊器卷起。因?yàn)榫砝@張緊器可能具有某些潛在的不利影響，所以為了減輕這些影響，理想的是在張緊器中包含阻尼器，例如摩擦阻尼器，以在不會對張緊器(尤其是用于張緊動力傳輸元件的張緊器臂)的運(yùn)動產(chǎn)生不利影響的情況下抵抗動力傳輸元件的運(yùn)動。這種摩擦阻尼通常被稱作不對稱阻尼。在此公開的阻尼機(jī)構(gòu)和皮帶張緊器通過使用制動元件而部分地實(shí)現(xiàn)不對稱阻尼，所述制動元件在此可以稱作斜坡-斜坡組件。斜坡-斜坡組件可以由至少兩個張緊器部件構(gòu)成，所述張緊器部件具有彼此對接的斜坡或成型特征。在此，斜坡-斜坡組件提供了向外指向的力，所述向外指向的力在阻尼機(jī)構(gòu)和/或皮帶張緊器的部件之間產(chǎn)生了徑向摩擦阻尼。具有斜坡或成型特征的張緊器部件中的至少一個能夠運(yùn)動，使得當(dāng)臂開始遠(yuǎn)離皮帶運(yùn)動時提供單向或不對稱摩擦阻尼(即，逐漸增大的摩擦阻尼)以對抗張緊器臂的運(yùn)動。相對于張緊器臂的位移逐漸增加摩擦阻尼的能力使得裝置能夠響應(yīng)張緊器臂沿著卷繞方向W的更大位移來提供更大的摩擦阻尼。這產(chǎn)生反饋環(huán)，以對抗卷起的潛在不利影響 ’張緊器臂沿著卷繞方向旋轉(zhuǎn)越大，則施加越大的摩擦阻尼以停止卷起。不對稱阻尼可以被定制成使得所述不對稱阻尼將不限制沿著卷起方向的所有運(yùn)動，從而提供有利于某些應(yīng)用的附加順應(yīng)性。由于通過設(shè)計使得阻尼在性質(zhì)上是不對稱的，因此當(dāng)張緊器恢復(fù)到正常操作時，施加于裝置沿著張緊方向的運(yùn)動的摩擦阻尼的大小小于在卷起期間施加的摩擦阻尼的大小?，F(xiàn)在參照圖I至圖5中描繪的實(shí)施例，皮帶張緊器100通過使用斜坡-斜坡組件101 (圖3、圖5至圖6)部分地實(shí)現(xiàn)了不對稱阻尼。皮帶張緊器100包括彈簧罩殼102;襯套104 ;張緊器臂106，所述張緊器臂106具有臂心軸或外套管136和內(nèi)套管138 ;阻尼器杯狀件108 ;扭力彈簧110 ;和蓋112，所述蓋112組裝在張緊器臂106的第一端部134處。在第二端部135處，張緊器臂106包括皮帶輪116，所述皮帶輪116具有軸承117、蓋118和皮帶輪緊固件120，所述皮帶輪緊固件120將皮帶輪安裝到張緊器臂106上，以圍繞皮帶輪軸線119旋轉(zhuǎn)。彈簧罩殼102構(gòu)造成接收皮帶張緊器的部件并且有助于相對于待張緊的皮帶將皮帶張緊器100安裝在合適位置中。彈簧罩殼102限定了彈簧腔121，所述彈簧腔121包括側(cè)壁124，所述側(cè)壁124接收至少彈簧110、襯套104、阻尼器杯狀件108和外套管136和附接的內(nèi)套管138的至少一部分。彈簧罩殼102包括樞轉(zhuǎn)軸或軸頸122，所述樞轉(zhuǎn)軸或軸頸122延伸進(jìn)入到彈簧腔121中并且限定了旋轉(zhuǎn)軸線103，張緊器臂106圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線103旋轉(zhuǎn)。軸122大體布置在彈簧腔121的中心中。軸122的外露端125可以包括安裝基座123，所述安裝基座123可以形成有花鍵或者以其它方式構(gòu)造成與蓋112中的孔168配
八
口 ο如圖2所示，彈簧罩殼102包括座架126，所述座架126可以包括開口，用于引入緊固件，以將張緊器安裝到安裝表面。緊固件可以是螺釘、螺栓、鉚釘、銷等。盡管示出為利用緊固件進(jìn)行安裝，但是相對于待張緊的皮帶固定張緊器的替代方法在本領(lǐng)域中是眾所周知的，包括但不局限于使用焊接、鎖定結(jié)構(gòu)和沿著皮帶輪軸線119通過張緊器的軸。與將裝置安裝到發(fā)動機(jī)或其它裝置的方法無關(guān)，為了產(chǎn)生抵抗卷起的不對稱力所采用的方法基本沒有發(fā)生改變。彈簧罩殼102的側(cè)壁124可以包括孔127，所述孔127開口以接收張緊器臂106?？?27整體比張緊臂106寬，以允許臂進(jìn)行一定范圍的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。側(cè)壁124的限定了孔的第一端部128和第二端部129可以作為止動件，以阻止臂沿著一個方向過分卷繞彈簧110，同時在過分旋轉(zhuǎn)的情況下(例如如果皮帶斷裂)，則交替地沿著相反的方向使得臂停止。彈簧罩殼102可以包括凸緣或邊沿131，所述凸緣或邊沿131構(gòu)造成當(dāng)組裝時與臂106和/或蓋112配合或者將臂106和/或蓋112安裝在所述凸緣或邊沿131上或中。彈簧罩殼102還可以包括邊沿131或側(cè)壁124中的狹槽130，所述狹槽130開口以接收從蓋112延伸的突片178。當(dāng)組裝時，狹槽130接收突片178。諸如螺栓的緊固件114可以被接收在蓋112的孔168中，以將蓋連接到軸122的外露端125，從而將組裝好的張緊器保持在一起。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣，緊固件114還可以是螺釘、銷、鉚釘或能夠?qū)埦o器的部件保持在組裝位置中的其它緊固件。襯套104是大體圓筒形套管181，所述套管181具有上端部184和下端部185。襯套104可以包括從套管181的上端部184徑向向外延伸的凸緣182。襯套104還可以具有沿著套管181的長度平行于軸線103延伸的狹縫183，以便于組裝并且使得襯套略有彈性。在一個實(shí)施例中，襯套104可以鍵連接到彈簧罩殼102，使得在阻尼器杯狀件108和襯套的圓筒形套管181之間只能實(shí)現(xiàn)相對運(yùn)動(即，襯套不能旋轉(zhuǎn))。參照圖6，襯套104可以包括狹槽186，其接收從彈簧罩殼102的內(nèi)表面突出的鍵133?？商娲?，彈簧罩殼102可以具有狹槽并且襯套可以具有鍵。盡管鍵連接的關(guān)系示出為狹槽和配套的突出部，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，任何使得襯套配合到彈簧罩殼以便襯套基本不能旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造均是適合的。襯套提供了一種機(jī)構(gòu)，以阻尼聲音和/或振動。當(dāng)組裝時，毗鄰側(cè)壁124將襯套104插入到彈簧罩殼102中，以提供支承表面，用于皮帶張緊器100的元件圍繞軸122和軸線103旋轉(zhuǎn)。襯套104可以布置在彈簧罩殼102和外套管136之間(圖3)。凸緣182可以布置在彈簧罩殼的一部分(諸如肩部132)和臂之間。凸緣182可以是連續(xù)或不連續(xù)的并且可以包括諸如從其上表面或下表面伸出的脊?fàn)罴奶卣鳎糜谂c臂上的槽或彈簧罩殼的唇緣配合。張緊器臂106在其第一端部134處包括外套管136。外套管136從臂大體向下延伸并且限定了具有開口端部144和至少部分閉合的端部149的殼體145。為了限定外套管的至少部分閉合的端部149，外套管136具有基部142，所述基部142從圓周外套管136的一部分徑向向內(nèi)朝向部分閉合的端部149的中心延伸，然后向上過渡到內(nèi)套管138中，所述內(nèi)套管138延伸到殼體145中。外套管136還包括開孔140，所述開孔140成適當(dāng)?shù)某叽?，以接收阻尼器杯狀?08。通道140可以部分地圍繞外套管136延伸并且部分地延伸到基部142中。臂106的內(nèi)套管138限定了孔139，所述孔139接收軸122，用于圍繞軸旋轉(zhuǎn)臂106?？?39的尺寸大于軸122，使得臂106是浮動臂。浮動臂106不是牢固地固定到軸，而是響應(yīng)作用在張緊器上的力圍繞軸自由地徑向移動。具體地，臂在卷起期間通常遠(yuǎn)離阻尼器杯狀件108自由移動。當(dāng)臂遠(yuǎn)離阻尼器杯狀件移動時，臂使得外套管136運(yùn)動成與彈簧罩殼·102的側(cè)壁124和/或阻尼器襯套104摩擦接觸。內(nèi)套管138在套管的面向通道140的外露的外表面上包括斜坡面146，所述通道140接收阻尼器杯狀件108。斜坡面146可以具有預(yù)定角，所述預(yù)定角提供了摩擦阻尼的最大量。斜坡面146成一定角度，以接合阻尼器杯狀件108上的配合的斜坡特征件。在一個實(shí)施例中，斜坡面的斜度或坡度符合(inline with)彈簧的定向力。斜坡特征和彈簧定向力之間的相對角Θ能夠介于大約±75°之間，更加優(yōu)選地介于大約±45°之間。圖7示出了在斜坡面146和彈簧(具體地為彈簧端部162)施加到或施加在阻尼器杯狀件108上的法向力之間測量得到的相對角+ Θ和-Θ。在一個實(shí)施例中，相對角大約為+2°。彈簧面148毗鄰斜坡面146，所述彈簧面148構(gòu)造成接收扭轉(zhuǎn)彈簧110的抵靠在此的第一端部162。在另一個實(shí)施例中，圖8的實(shí)施例，整體用238指代的內(nèi)套管不具有大體平坦的斜坡面146而是具有成型面246。成型面246在橫截面中觀察時可以具有大致一半淚滴的外輪廓或者可以具有任何其它大體橢圓輪廓。在一個實(shí)施例中，臂106的內(nèi)套管238在套管238的外表面的至少一部分上成凸輪狀，其與阻尼器杯狀件108的板(在這個實(shí)施例中整體用250指代)配合。如圖8所示，內(nèi)套管238的外表面包括大體圓形的彎曲部分291，所述彎曲部分291彎曲成提供用于彈簧110的線圈的支座；大體平坦部分292，所述平坦部分292是用于彈簧的第一端部162的支座；和成凸輪的部分293，所述成凸輪的部分293具有大體橢圓的輪廓。成凸輪的部分293容納在阻尼器杯狀件108的板250上或與阻尼器杯狀件108的板250相匹配。在這個實(shí)施例中，板250具有這樣的輪廓，所述輪廓大致成形為相匹配在內(nèi)套管238的成凸輪的部分293上。本申請人認(rèn)為成型面246具有優(yōu)勢，原因在于，這個實(shí)施例較少依賴張緊器部件之間的摩擦特征來使得阻尼器杯狀件108運(yùn)動，以提供不對稱的阻尼。參照圖2至圖5，阻尼器杯狀件108大體為部分C狀構(gòu)造，其安裝配合到外套管136的通道140中。阻尼器杯狀件108包括大體C狀背部154、在背部154的長度上延伸的底部158、和板150，所述板150從底部158的與背部154的一部分相對的內(nèi)邊緣向上延伸并且通過支撐件156連接到背部154。阻尼器杯狀件108具有第一端部153和第二端部155。阻尼器杯狀件108的第一端部153包括板150。與斜坡面146相似的板150具有傾斜的或成斜坡的表面或面。成斜坡的板150的表面成一定角度，使得所述角度與斜坡面146的角度互補(bǔ)，使得這兩個表面或兩個面能夠配合。當(dāng)板150配合到斜坡面146時，傾度相反地成角度，使得板150基本匹配在與其旋轉(zhuǎn)180°的鏡像上。板150可以包括斜坡墊151。斜坡墊151的優(yōu)勢在于所述斜坡墊151可以包括提供板和其接觸的表面(諸如內(nèi)套管138的斜坡面146)之間更低的摩擦系數(shù)的材料，這能夠防止斜坡面146和板150過早不均勻地磨損或者使得在彼此中磨出槽。斜坡墊151還可以提供斜坡面146和板150之間更為穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，從而在皮帶張緊器整個使用壽命期間保持更加一致的不對稱率。在替代實(shí)施例中，斜坡面146或板150可以被涂敷或者被以另外的方式加以處理，以便最小化斜坡-斜坡界面摩擦。實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)的特定方法可以包括墊或本領(lǐng)域中的技術(shù)人員熟知的適當(dāng)材料的涂層。例如，金屬、陶瓷和或塑料材料，包括但不限于黃銅、鋁、浸油青銅、氮化硅、Teflon (聚四氟乙烯-PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWP)或高密度聚乙烯。這些材料可以形成整個斜坡特征或應(yīng)用于襯底或結(jié)構(gòu)材料，以便實(shí)現(xiàn)特 定負(fù)荷承載和摩擦特性。阻尼器杯狀件108的第二端部155包括向內(nèi)突出的突出部152，當(dāng)組裝時，所述突出部將定位成與內(nèi)套管138的彈簧面148相對。阻尼器杯狀件108僅僅接收彈簧110的第一端部162 (所述阻尼器杯狀件108沒有容納或者保持芯部165的一部分)并且將第一端部162保持在突出部和內(nèi)套管138的彈簧面148之間。突出部152可以是大體彎曲的突出部，如圖6中最好所見的那樣，所述突出部是大體C狀背部154的連續(xù)部分。在一個實(shí)施例中，阻尼器杯狀件108能夠擴(kuò)展，使得當(dāng)彈簧110通過第一彈簧端部162施加的法向力壓Ns (圖5)被施加在突出部152上時，所述力使得突出部變形，從而使得阻尼器杯狀件108的大體C狀背部154在突出部所在的位置處伸展開并且朝向第二端部155拉長阻尼器杯狀件。如用箭頭190在圖5中所示出的那樣，阻尼器杯狀件108的拉長使得板150沿著斜坡面運(yùn)動。當(dāng)從突出部152上移除法向力之后，突出部將恢復(fù)到其原始形狀，從而使得板150沿著箭頭190的相反的方向運(yùn)動并且隨著阻尼器杯狀件恢復(fù)到其原始形狀所述板150向后回到其原始位置。這個設(shè)計的一個優(yōu)勢在于需要僅僅一個阻尼器杯狀件，因此制造更少的部件，這不僅僅節(jié)約了時間和錢，而且還意味著更少的部件發(fā)生潛在的機(jī)械磨損。在替代實(shí)施例中，阻尼器杯狀件108是更加剛性的設(shè)計并且不能擴(kuò)展。杯狀件的剛度(或者其撓度)可以根據(jù)所使用的材料和/或杯狀件108和突出部152的形狀而變化。在更為剛性的實(shí)施例中，阻尼器杯狀件108使用彈簧罩殼102 (和襯套104)和臂106之間的摩擦扭矩，以在卷起期間被彈簧110推動時使得所述阻尼器杯狀件108自身沿著斜坡面146或者成型面246向上前進(jìn)。如圖3所示，當(dāng)組裝時，阻尼器杯狀件108被接收在外套管136的通道140中，使得板150與內(nèi)套管138的斜坡面146相接觸。阻尼器杯狀件108和外套管136毗鄰襯套104布置在彈簧罩殼102中，并且其中，內(nèi)襯套138配合安裝在軸122上，用于相對于所述軸122旋轉(zhuǎn)臂。然后彈簧110被接收在外襯套136內(nèi)。以上描述的阻尼器杯狀件108的特征同樣能夠應(yīng)用于圖8的阻尼器杯狀件208。扭力彈簧110可以是螺旋彈簧、圓絲彈簧、扁絲彈簧或者本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的其它彈簧類型。如圖2、4和5所示，扭力彈簧110包括第一端部162、第二端部164、和由彈簧的線圈限定的芯部165。一旦組裝完成，圖5示出了扭力彈簧110的第一端部162接合張緊器臂106和阻尼器杯狀件108。第一端部162位于內(nèi)套管138的彈簧面148和阻尼器杯狀件108的突出部152之間。因?yàn)榈谝欢瞬?62大致是彈簧面148的長度，所以彈簧能夠使得自身對齊在彈簧腔121內(nèi)。圖4示出了蓋112內(nèi)的彈簧槽172，所述彈簧槽172接收扭力彈簧110的第二端部164，因此，彈簧能夠聯(lián)接到或接合到蓋112。如圖3中最好所見，扭力彈簧110延伸通過外套管136并且接收在蓋112中，其中，彈簧的芯部165的下部分卷繞在外套管的內(nèi)套管138上并且芯部165的主要部分容納在外套管136內(nèi)。扭力彈簧110提供了扭轉(zhuǎn)力，以將張緊器臂106偏壓到正在張緊的皮帶中，以在正常操作期間張緊皮帶。扭力彈簧110還提供了法向力Ns，所述法向力Ns施加到阻尼器杯狀件108的突出部152，這使得板150、250運(yùn)動或推動板150、250沿著內(nèi)套管138、238的斜坡面146或成型面246向上運(yùn)動。
在一個實(shí)施例中，臂106的內(nèi)套管138包括圓角141(圖5)，并且在替代實(shí)施例中，包括凸塊141'(圖6)，圓角141或凸塊141'毗鄰彈簧面148而且位于與斜坡面146相對的一側(cè)上。圓角141或凸塊14Γ定位在所述圓角141或凸塊14Γ能夠接觸扭力彈簧的第一彎曲部143處，所述第一彎曲部143延續(xù)彈簧的第一端部162。凸塊141'優(yōu)選地是突出的圓形或彎曲的形狀，用于更好地與第一彎曲部143相接觸。圓角141和凸塊141'都在張緊器中提供力的第二接觸點(diǎn)，以作用在內(nèi)套管138上從而使得臂106運(yùn)動，用于在卷起期間增加摩擦阻尼。內(nèi)套管的斜坡面146提供了第一接觸點(diǎn)。在卷起期間，扭力彈簧110的卷繞將彈簧的第一端部162向外推入到突出部152中，同時將第一彎曲部143推到圓角141或凸塊141'。因?yàn)楸?06是浮動臂，所以臂響應(yīng)彈簧的第一彎曲部143推抵在圓角141或凸塊14Γ上而運(yùn)動，這使得臂朝向彈簧腔102的大致與阻尼器板108相對的側(cè)壁124移動，用于在其間摩擦阻尼。蓋112包括突片178、從蓋的下側(cè)延伸并限定了孔168的隆起169和彈簧槽172。隆起169可以具有位于孔168內(nèi)的軸座170，所述軸座170與軸122的安裝基座123配合。彈簧槽172可以包括通道、槽口、狹縫、鉤、帶條、帶或固定扭力彈簧的第二端部的其它裝置。在組裝時，蓋112接收在外套管136的開口端144中，其中突片178接收在彈簧罩殼102上的狹槽130中并且隆起169部分安裝在軸122的外露端部125上，使得座170位于安裝基座123上。如圖3所見，蓋112陷入在外套管136的開口端144中。蓋112優(yōu)選地包括位于臂106 (例如臂106的開口端144中的肩部147)和蓋112之間的輔助密封件。輔助密封件可以是迷宮式密封件或諸如“V”或“X”環(huán)的密封環(huán)。緊固件114接收在蓋112的孔168中，以將蓋連接到軸122。還可以通過其它裝置將蓋112連接到軸122，諸如徑向鉚釘、壓配合和/或型鍛，并且并不局限于此。蓋112閉合外套管136的開口端144并且將皮帶張緊器的部件包封在彈簧罩殼102內(nèi)，而同時沒有將臂106牢固地固定到軸。蓋還防止部件被污染。如上所述并且如圖5和6所示，張緊器臂106能夠圍繞軸線103沿著張緊方向T和沿著卷繞方向W旋轉(zhuǎn)。圖6包括與圖1-4相同的部件并且因此具有對應(yīng)的附圖標(biāo)記。然而，圖5包括右側(cè)阻尼器杯狀件，因?yàn)槌尚逼碌陌逦挥谟覀?cè)，而圖6包括左側(cè)阻尼器杯狀件，因?yàn)槌尚逼碌陌逦挥谧髠?cè)。因此，圖6中的張緊方向T和卷繞方向W與圖5中的所述張緊方向和所述卷繞方向相反。
在正常皮帶張緊狀態(tài)下，如圖5和6所示，板150和斜坡面146在下斜坡位置中接觸。在這個位置中，在阻尼器杯狀件108和襯套104以及彈簧罩殼102之間具有通常很小的摩擦力或者沒有摩擦力或者至少最小的恒定摩擦力。如上所述，彈簧110聯(lián)接到張緊器臂106、阻尼器杯狀件108和蓋112，使得當(dāng)臂沿著卷繞方向W旋轉(zhuǎn)時，卷繞彈簧，并且彈簧的第一端部162向外運(yùn)動，并且將向外指向的法向力(Ns)施加到突出部152。在具有撓性(即，可擴(kuò)展)阻尼器杯狀件的實(shí)施例中，所述法向力(Ns)使得突出部152變形，從而使得突出部朝向阻尼器杯狀件的至少第二端部155擴(kuò)展，這拉長了阻尼器杯狀件108，從而使得板150在斜坡向上的方向190上沿著斜坡面146運(yùn)動。隨著板150沿著斜坡面146向上運(yùn)動，斜坡面146的角度將法向阻尼力(Nd)施加到成斜坡的板，從而施加到阻尼器杯狀件108的與板150相對的背部154，以將背部154向外引導(dǎo)到襯套104和彈簧罩殼102中，用于其間的摩擦。阻尼器杯狀件108的第二端部155因此被楔入到位于上斜坡位置中的襯套104和彈簧罩殼102中或被楔入抵靠所述襯套104和彈簧罩殼102，以提供徑向摩擦阻尼。在此描述的成斜坡的板/斜坡面組件向摩擦表面提供了更恒定的力，用于提高徑向摩擦阻尼。—旦沿著放松方向提起張緊器臂的皮帶松弛時，卷繞的彈簧提供了扭矩，所述扭矩使得張緊臂旋轉(zhuǎn)回靠著皮帶，即沿著張緊方向旋轉(zhuǎn)。隨著彈簧使用其扭矩旋轉(zhuǎn)張緊器臂，彈簧被解卷，這減少突出部152上的法向力(Ns)，從而允許突出部隨著法向力(Ns)減小而逐漸回到其原始位置。繼而這將縮短阻尼器杯狀件108的長度并且使其逐漸恢復(fù)到其原始長度，從而使得板150沿著斜坡面146向下運(yùn)動到其下斜坡位置，并且減小和/或移除法向阻尼力(ND)，使得減小摩擦阻尼或大體沒有摩擦阻尼產(chǎn)生以阻止張緊器臂106朝向皮帶旋轉(zhuǎn)。在具有更加剛性的阻尼器杯狀件108設(shè)計的實(shí)施例中，作用在突出部152上的法向力(Ns)沿著箭頭190 (圖5)的方向(所述“沿著斜坡向上的方向”)沿著內(nèi)套管138的斜坡面146推動阻尼器杯狀件108。隨著板150沿著斜坡向上的方向運(yùn)動時，成斜坡的面146·的角度將法向力(Nd)施加到板150，從而施加到阻尼器杯狀件108的與板150相對的背部154，以將背部154向外引導(dǎo)到襯套104和彈簧罩殼102中，用于其間的摩擦，即，將阻尼器杯狀件108楔入到襯套104和彈簧罩殼102中。一旦停止卷起，則卷繞的彈簧提供了扭矩，所述扭矩使得張緊器臂旋轉(zhuǎn)回靠著皮帶，并且隨著彈簧解卷，其減小了突出部152上的法向力(Ns)，從而允許阻尼器杯狀件108沿著箭頭190的相反的方向自然運(yùn)動回其原始位置。這減小了阻尼器杯狀件108楔入到襯套104和彈簧罩殼102中的程度，這從而減小和/或移除了法向阻尼力(ND)，使得減小了摩擦阻尼或者大體沒有摩擦阻尼產(chǎn)生以阻止張緊器臂106朝向皮帶旋轉(zhuǎn)。對于圖8的具有內(nèi)套管238的成型面246的實(shí)施例而言，具有相同的阻尼機(jī)構(gòu)。在皮帶張緊器100中，法向阻尼力(Nd)的大小主要根據(jù)彈簧扭矩和斜坡面角度或輪廓而變化。預(yù)載荷的大小、彈簧剛度和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的扭力彈簧的其它良好可控的特性決定彈簧扭矩。因此，對于選擇用于張緊器的彈簧而言能夠確定彈簧扭矩，并且彈簧扭矩僅僅略微發(fā)生變化以在成斜坡的板沿著斜坡面向上運(yùn)動時占據(jù)空隙或者補(bǔ)償磨損。這在張緊器的整個使用壽命期間提供了更好的阻尼控制。能夠通過改變斜坡面和/或成斜坡的板的特性，諸如其輪廓(S卩，斜坡特征的角度)、尺寸、結(jié)構(gòu)和相對摩擦，來調(diào)節(jié)皮帶張緊器100的操作和不對稱阻尼的比率或曲線。因此，可以調(diào)整斜坡面，用于精確控制徑向不對稱阻尼?？梢酝ㄟ^例如增加特定表面處理和精整、結(jié)構(gòu)、墊和甚至基礎(chǔ)材料選擇來調(diào)整斜坡-斜坡界面的摩擦性質(zhì)。能夠使用包括鍛造、鑄造、模鑄、燒結(jié)或機(jī)械加工或制造成不同的部件的多種技術(shù)或本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的其它技術(shù)來制造皮帶張緊器的部件，并且然后使用諸如燒結(jié)、焊接、粘結(jié)、螺栓連接和甚至干涉配合的多種方法或本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的其它方法將所述皮帶張緊器的部件接合在一起。在附圖中示出并且在上文中描述的本發(fā)明的實(shí)施例是可以在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出的多個實(shí)施例的示例?？梢灶A(yù)見的是，可以利用公開的方法產(chǎn)生張緊器組件的許 多其它配置。總之，本申請人的意圖是公開的專利范圍將僅僅由隨附權(quán)利要求的范圍所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于傳動系統(tǒng)中的環(huán)狀動力傳輸元件的張緊器，所述張緊器包括 臂，所述臂能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述臂包括套管，所述套管包括斜坡面或成型面； 阻尼器杯狀件，所述阻尼器杯狀件包括突出部和板，所述板與所述套管的所述斜坡面或所述成型面配合；和 彈簧罩殼，所述彈簧罩殼容納所述套管和所述阻尼器杯狀件， 其中，在所述張緊器卷起期間，所述套管的所述斜坡面或所述成型面相對于所述阻尼器杯狀件的所述板旋轉(zhuǎn)，并且法向力被施加到所述突出部，所述法向力向外引導(dǎo)所述阻尼器杯狀件到所述彈簧罩殼中，以提供不對稱摩擦阻尼。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的張緊器，所述張緊器還包括位于所述彈簧罩殼內(nèi)的扭力彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的張緊器，其中，所述套管包括彈簧面，并且所述扭力彈簧的第一端部沿著所述彈簧面放置并且接觸所述阻尼器杯狀件的所述突出部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的張緊器，其中，所述扭力彈簧的所述第一端部將所述法向力施加到所述突出部。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的張緊器，其中，所述臂還包括圍繞所述套管同心的臂心軸，所述臂心軸具有接收所述阻尼器杯狀件的開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的張緊器，所述張緊器還包括位于所述彈簧罩殼和所述臂心軸之間的襯套。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的張緊器，其中，所述襯套連接到所述彈簧罩殼，以便基本不能夠旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的張緊器，其中，沿著第一方向，所述阻尼器杯狀件被大致徑向向外推動進(jìn)入所述襯套中。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的張緊器，其中，所述臂是浮動臂。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的張緊器，其中，所述彈簧罩殼還包括樞轉(zhuǎn)軸，并且其中，所述臂的所述套管能夠圍繞所述樞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的張緊器，其中，所述浮動臂運(yùn)動成與所述彈簧罩殼摩擦接觸，用于額外的摩擦阻尼。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的張緊器，所述張緊器還包括皮帶輪，所述皮帶輪在與所述套管相對的端部處聯(lián)接到所述臂，其中，所述皮帶輪在卷起期間具有增加的軸轂負(fù)荷，并且所述阻尼器杯狀件和所述浮動臂沿著所述軸轂負(fù)荷的方向在所述彈簧罩殼內(nèi)定向。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的張緊器，其中，所述阻尼器杯狀件是彈性的，并且所述突出部能夠偏轉(zhuǎn)，以拉長所述阻尼器杯狀件，使得所述板響應(yīng)所述法向力沿著所述斜坡面或成型面運(yùn)動。
14.一種用于傳動系統(tǒng)中的環(huán)狀動力傳輸元件的張緊器，所述張緊器包括 臂，所述臂能夠圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，所述臂在其第一端部處包括內(nèi)套管，所述內(nèi)套管包括斜坡面或成型面；和外套管，所述外套管中包括開口，并且所述臂在其第二端部處包括皮帶輪； 接收在所述外套管的所述開口中的阻尼器杯狀件，所述阻尼器杯狀件包括突出部和板，所述板與所述內(nèi)套管的所述斜坡面或所述成型面相接觸；其中，在所述張緊器的卷起狀態(tài)期間，所述臂的旋轉(zhuǎn)大致徑向向外引導(dǎo)所述阻尼器杯狀件，以提供不對稱摩擦阻尼。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的張緊器，所述張緊器還包括彈簧罩殼，所述彈簧罩殼容納所述臂的所述內(nèi)套管、所述臂的所述外套管的至少一部分和所述阻尼器杯狀件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的張緊器，所述張緊器還包括扭力彈簧，所述扭力彈簧安放于所述臂的所述內(nèi)套管周圍，并且具有抵靠所述阻尼器杯狀件安放的第一端部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的張緊器，其中，所述內(nèi)套管包括彈簧面，并且其中，所述扭力彈簧的所述第一端部位于所述內(nèi)套管的所述彈簧面和所述阻尼器杯狀件的所述突出部之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的張緊器，其中，所述扭力彈簧的所述第一端部將法向力施加到所述突出部。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的張緊器，其中，所述扭力彈簧是主彈簧。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的張緊器，其中，所述臂的所述外套管圍繞所述內(nèi)套管是同心的，并且通過基部連接到所述內(nèi)套管，所述基部在所述外套管和所述內(nèi)套管之間延伸，并且由所述外套管中的開口界定。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的張緊器，其中，所述外套管包括與所述基部相對的開口端。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的張緊器，所述張緊器還包括位于所述彈簧罩殼和所述阻尼器杯狀件之間的襯套。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的張緊器，其中，所述襯套連接到所述彈簧罩殼，以便基本不能夠旋轉(zhuǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的張緊器，其中，所述彈簧罩殼包括大體居中的軸，所述臂圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的張緊器，其中，所述臂的所述內(nèi)套管包括孔，所述軸穿過所述孔被接收；其中，所述臂在所述軸上自由浮動。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的張緊器，其中，在卷起期間，浮動臂響應(yīng)施加到所述阻尼器杯狀件的所述突出部的至少法向力遠(yuǎn)離所述阻尼器杯狀件運(yùn)動。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的張緊器，其中，所述浮動臂運(yùn)動成與所述彈簧罩殼摩擦接觸，用于額外的摩擦阻尼。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的張緊器，其中，隨著所述扭力彈簧卷繞，所述皮帶輪具有增加的軸轂負(fù)荷，并且所述阻尼器杯狀件和所述臂沿著所述軸轂負(fù)荷的方向在所述彈簧罩殼內(nèi)定向。
全文摘要
公開了一種用于傳動系統(tǒng)中的環(huán)狀動力傳輸元件的張緊器，所述張緊器包括臂，所述臂圍繞軸線能夠旋轉(zhuǎn)并且具有套管，所述套管包括斜坡面或成型面；阻尼器杯狀件，所述阻尼器杯狀件具有突出部和板；彈簧罩殼，所述彈簧罩殼容納臂的套管和阻尼器杯狀件，其中，阻尼器杯狀件的板與套管的斜坡面或成型面配合。在卷起張緊器期間，法向力被施加到阻尼器杯狀件的突出部，使得板在第一方向上沿著斜坡面或成型面運(yùn)動，并且沿著第一方向，斜坡面或成型面將阻尼器杯狀件大體徑向向外地推入到彈簧罩殼中，以提供摩擦阻尼。
文檔編號F16H7/12GK102947616SQ201180030585
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者A·E·拉努蒂, J·J·B·弗格森 申請人:戴科知識產(chǎn)權(quán)控股有限責(zé)任公司