專利名稱：活動(dòng)張緊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及張緊器，具體來說，涉及根據(jù)測(cè)力傳感器信號(hào)或發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件來控制皮帶張力的自動(dòng)張緊器。
背景技術(shù)：
車輛發(fā)動(dòng)機(jī)包括由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的附件等等。附件可以包括動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵、空調(diào)壓縮機(jī)、交流發(fā)電機(jī)等等。這些附件中的每一個(gè)附件都具有滑輪，該滑輪通過皮帶連接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。各附件在曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過皮帶來驅(qū)動(dòng)。
為了有效地進(jìn)行操作，皮帶必須置于一定量的預(yù)負(fù)載或張力下。這可以通過使用已知的方法來實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)附件上的可活動(dòng)軸可以通過機(jī)械方式被調(diào)整以拉緊皮帶。另一種方法包括使用皮帶張緊器。
皮帶張緊器包括向杠桿臂施加力的彈簧。杠桿臂通常包括通過軸頸連接到其上的滑輪。滑輪與皮帶接觸。張緊器中的諸如彈簧之類的偏置構(gòu)件用于提供并維持皮帶負(fù)載。皮帶負(fù)載是張緊器的幾何圖形以及張緊器彈簧的彈簧比率的函數(shù)。
一直使用致動(dòng)器來控制張緊器位置，從而控制皮帶張力。例如，它們用于調(diào)整驅(qū)動(dòng)器和從動(dòng)皮帶輪之間的相位差?？刂菩盘?hào)是從傳動(dòng)皮帶輪與從動(dòng)皮帶輪相比的相對(duì)旋轉(zhuǎn)相位得來的。
代表性的技術(shù)是授予Shiki等人的美國(guó)專利5,733,214(1998)，該專利說明了用于調(diào)整內(nèi)燃機(jī)中的無接頭環(huán)狀傳動(dòng)皮帶的張力的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于基于驅(qū)動(dòng)器和從動(dòng)皮帶輪之間的相位角調(diào)整從張緊器施加到環(huán)形帶的張力的控制系統(tǒng)。
所需要的是由測(cè)力傳感器檢測(cè)到的皮帶負(fù)載控制的自動(dòng)張緊器。還需要一種響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件來控制皮帶張力的自動(dòng)張緊器。本發(fā)明可以滿足這些需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要方面是提供由測(cè)力傳感器檢測(cè)到的皮帶負(fù)載控制的自動(dòng)張緊器。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件來控制皮帶張力的自動(dòng)張緊器。
本發(fā)明的其他方面將通過下面的對(duì)本發(fā)明的說明和附圖來指出或使其變得顯而易見。
提供具有用于檢測(cè)和控制功率傳輸皮帶張力的測(cè)力傳感器的自動(dòng)張緊器。該張緊器包括被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)螺桿，該導(dǎo)螺桿用于設(shè)置杠桿臂/滑輪位置，從而設(shè)置皮帶負(fù)載。該張緊器還包括與張緊器導(dǎo)螺桿嚙合的用于檢測(cè)皮帶負(fù)載的測(cè)力傳感器。張緊器電動(dòng)機(jī)是使用測(cè)力傳感器信號(hào)的被控制的循環(huán)。控制器將來自測(cè)力傳感器的檢測(cè)到的皮帶負(fù)載與預(yù)先確定的皮帶負(fù)載值進(jìn)行比較，以識(shí)別所需要的皮帶負(fù)載，從而設(shè)置對(duì)應(yīng)于所述的所需皮帶負(fù)載的張緊器杠桿臂位置。張緊器還可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件來進(jìn)行控制。


圖1是皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)中的張緊器的透視圖。
圖2是張緊器的剖面圖。
圖3是皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)中的張緊器的正面透視圖。
圖4是張緊器的后透視圖。
圖5是齒輪箱的視圖。
圖6是張緊器控制單元的示意圖。
圖7是控制皮帶張力的邏輯圖。
圖8是反饋控制和PWM過程的邏輯圖。
圖9是計(jì)算活塞力的邏輯圖。
圖10是盲區(qū)的邏輯圖。
圖11是(anti-windup)防纏繞的邏輯圖。
圖12是轉(zhuǎn)換信號(hào)的邏輯圖。
圖13是層次結(jié)構(gòu)I的邏輯圖。
圖14是層次結(jié)構(gòu)dtl的邏輯圖。
圖15是診斷和恢復(fù)機(jī)制的邏輯圖。
圖16(a)是用于熱敏電阻輸入的邏輯圖。
圖16(b)是用于進(jìn)行致動(dòng)器電流反饋計(jì)算的邏輯圖。
圖16(c)是用于進(jìn)行測(cè)力傳感器校正的邏輯圖。
圖16(d)是用于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算的邏輯圖。
圖16(e)是PWM的自動(dòng)/手動(dòng)控制的邏輯圖。
圖16(f)是用于HBRIDGE1的邏輯圖。
圖17是參考齒形傳動(dòng)帶的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)中的張緊器的透視圖。本發(fā)明提供了根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間變化的發(fā)動(dòng)機(jī)要求改變由皮帶張緊器施加到功率傳輸皮帶的力的能力。與基于預(yù)先確定的張緊器偏置構(gòu)件位置和皮帶張力要求提供預(yù)先確定的力的現(xiàn)有技術(shù)配置相反，對(duì)張緊器臂的位置的積極而實(shí)時(shí)的控制充許始終將最佳的張力施加到皮帶。
本發(fā)明的張緊器和系統(tǒng)還包括以電子方式控制的阻尼。具體來說，由驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)行為對(duì)張緊器對(duì)于在發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件期間施加于張緊器的動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行阻尼。阻尼參數(shù)可以被設(shè)置為無窮，即，張緊器控制器計(jì)算特定操作條件下所需的張力。然后，它通過滑輪向皮帶施加適當(dāng)?shù)膹埩?，而不?duì)然后在皮帶操作期間發(fā)生的動(dòng)態(tài)(高頻)張力變化作出響應(yīng)(移動(dòng))。
在阻尼參數(shù)小于無窮大的情況下，通過應(yīng)用連續(xù)皮帶張力調(diào)整改變皮帶系統(tǒng)共振頻率，可以降低動(dòng)態(tài)張力。連續(xù)張力調(diào)整可使皮帶在較低的平均張力下進(jìn)行操作，這直接延長(zhǎng)皮帶的壽命。這不僅應(yīng)用于皮帶，而且還應(yīng)用于系統(tǒng)中的其他組件，例如軸承。
張緊器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括噪聲電平顯著減小，因?yàn)椴恍枰诓煌陌l(fā)動(dòng)機(jī)條件(例如，高速度操作和怠速)所需的張力級(jí)別之間取得折中。由控制器為每一個(gè)操作條件指定最佳設(shè)置。當(dāng)皮帶上的需求處于最小時(shí)，在怠速下設(shè)置低皮帶張力，對(duì)于預(yù)先確定的速度(例如，2000RPM)下的發(fā)動(dòng)機(jī)操作，或?qū)τ诟咂Ъ铀俣然驕p速度的時(shí)段，設(shè)置較高的皮帶張力。
張緊器包括基于導(dǎo)螺桿概念的致動(dòng)器。導(dǎo)螺桿的一端與張緊器杠桿臂進(jìn)行接觸，張緊器杠桿臂通過樞軸連接到底座(例如，發(fā)動(dòng)機(jī))。偏心地安裝的滑輪通過軸頸連接到杠桿臂的末端。滑輪靠在皮帶上，并且通過此觸點(diǎn)產(chǎn)生皮帶張力。導(dǎo)螺桿沿著軸方向可移動(dòng)，具體來說，當(dāng)導(dǎo)螺桿被齒輪組通過帶螺紋的延長(zhǎng)的螺母或軸環(huán)而旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)螺桿在軸線方向移動(dòng)。導(dǎo)螺桿的軸向移動(dòng)使杠桿臂移動(dòng)，從而改變皮帶中的張力。以螺紋方式與導(dǎo)螺桿嚙合的延長(zhǎng)的螺母或軸環(huán)通過安裝到張緊器端蓋中的凹形六角形部件的六角形端頭防止轉(zhuǎn)彎。
延長(zhǎng)的螺母或軸環(huán)被張緊器端蓋中的凹形六角形部件和相對(duì)的末端中的孔定位。這就允許延長(zhǎng)的螺母并因此允許導(dǎo)螺桿沿著其軸方向浮動(dòng)。延長(zhǎng)的螺母的六角形部分靠在負(fù)載分布?jí)|圈上，并依次靠在墊片上，最后靠在負(fù)載感測(cè)設(shè)備或測(cè)力傳感器上。負(fù)載感測(cè)設(shè)備包括具有中心開口的“油炸圈餅”或環(huán)形測(cè)力傳感器，通過該中心開口，導(dǎo)螺桿同軸地延長(zhǎng)。墊片可以由不同的材料制成，例如，彈性的、塑料或金屬的，以便根據(jù)需要提供不同的阻尼度。
導(dǎo)螺桿驅(qū)動(dòng)力是由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供的，該驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的12V直流電動(dòng)機(jī)，優(yōu)選情況下，其大小設(shè)置為可以連接到發(fā)動(dòng)機(jī)電氣系統(tǒng)。該電動(dòng)機(jī)還可以包括42V，也可以是對(duì)于特定發(fā)動(dòng)機(jī)電氣系統(tǒng)最有利的其他電壓。典型的電動(dòng)機(jī)由Johnson Motorand Igarashi制造，雖然其他合適的電動(dòng)機(jī)也可容易地從市場(chǎng)上獲得。驅(qū)動(dòng)力通過減速齒輪變速器從致動(dòng)器傳送到導(dǎo)螺桿。
測(cè)力傳感器從杠桿臂測(cè)量導(dǎo)螺桿上的軸向負(fù)載。軸向負(fù)載數(shù)據(jù)以及杠桿臂和張緊器滑輪的已知的幾何圖形用于計(jì)算或確定皮帶中的張力。
具體來說，請(qǐng)參看圖1，張緊器1000包括齒輪箱100、致動(dòng)器200、測(cè)力傳感器300、導(dǎo)螺桿組件400、滑輪500和杠桿臂600。齒輪箱100包括減速箱，其包括齒輪101、102、103、104和105。齒輪101到105是示例性的，不用于限制在齒輪箱中可以使用的齒輪的數(shù)量。當(dāng)然，可以使用任意數(shù)量的齒輪來實(shí)現(xiàn)所需要的齒輪減速。致動(dòng)器200連接到齒輪101。導(dǎo)螺桿401連接到齒輪105。由齒輪箱100實(shí)現(xiàn)的齒輪減速在100到1的范圍內(nèi)。
導(dǎo)螺桿401是提供力的構(gòu)件，該構(gòu)件同軸地延伸穿過圓環(huán)形的測(cè)力傳感器300的中心孔。導(dǎo)螺桿軸402以螺紋方式與延長(zhǎng)的螺母或軸403嚙合。隨著導(dǎo)螺桿401被齒輪105的操作轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)螺桿401沿著其主軸在M+或M-方向軸向地移動(dòng)“移動(dòng)臂”600。這又增大了皮帶張力，該張力增大或降低軸402上的力。軸402又靠在測(cè)力傳感器300上。測(cè)力傳感器300、負(fù)載傳感器生成和發(fā)送測(cè)力傳感器信號(hào)到控制器，如這里所詳細(xì)描述的。測(cè)力傳感器信號(hào)表示皮帶負(fù)載，因此，也表示皮帶張力。
測(cè)力傳感器300也可以包括“鈕扣”類型的測(cè)力傳感器，該測(cè)力傳感器從直接靠在測(cè)力傳感器上的引導(dǎo)軸401直接接收負(fù)載。或者，測(cè)力傳感器300可以包括諸如石英或陶瓷元件之類的壓電材料，當(dāng)受到壓縮或拉伸應(yīng)變時(shí)，這些材料會(huì)產(chǎn)生電壓。
杠桿臂600以支點(diǎn)501為軸旋轉(zhuǎn)(參見圖2)。導(dǎo)螺桿401與杠桿臂600嚙合。杠桿臂600在方向M+的移動(dòng)導(dǎo)致皮帶張力增大，從而增大由導(dǎo)螺桿401向測(cè)力傳感器300提供的力。杠桿臂600在方向M-的移動(dòng)導(dǎo)致皮帶張力縮小，從而縮小由導(dǎo)螺桿401向測(cè)力傳感器300提供的力。
圖2是張緊器的剖面圖。導(dǎo)螺桿401包括螺紋部分403，該部分嚙合螺母或軸環(huán)402的螺紋內(nèi)孔部分404。軸環(huán)402靠在測(cè)力傳感器300上。如前所述，軸401在M+軸環(huán)300方向的移動(dòng)增大了給皮帶提供的力，因此也增大了給測(cè)力傳感器300提供的力。惰輪700用于進(jìn)一步穩(wěn)定皮帶操作。
距離(a1)是在導(dǎo)螺桿力方向從導(dǎo)螺桿與杠桿臂的接觸點(diǎn)到支點(diǎn)501的距離。距離(a2)是在垂直于導(dǎo)螺桿力方向的方向從導(dǎo)螺桿與杠桿臂的接觸點(diǎn)到支點(diǎn)501的距離。這些包括確定由給定張緊器配置實(shí)現(xiàn)的特定機(jī)械益處的幾何關(guān)系的變量。
圖3是皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)中的張緊器的正面透視圖。在示例性皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分中顯示了張緊器1000。皮帶B的一部分顯示為繞著滑輪500、滑輪700以及系統(tǒng)中的其他滑輪(未顯示)排列。系統(tǒng)中的其他滑輪可以包括，但不僅限于，連接到空調(diào)器壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵、燃油噴射泵、油泵、交流發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)/起動(dòng)機(jī)等等的滑輪。
圖4是張緊器的后透視圖。顯示了杠桿臂600。導(dǎo)螺桿401與杠桿臂600嚙合?；?00通過軸頸連接到杠桿臂600。
圖5是齒輪箱的視圖。顯示了包括齒輪101、102、103、104、105的齒輪組，其中去除了齒輪箱蓋。齒輪101連接到致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)軸。限位開關(guān)800和801用于控制致動(dòng)器200的操作，而致動(dòng)器200又限制導(dǎo)螺桿401的全部行程范圍。隨著導(dǎo)螺桿401軸向移動(dòng)，齒輪105也沿著齒輪104沿著軸方向移動(dòng)。限位開關(guān)800、801中的任何一個(gè)通過導(dǎo)螺桿齒輪105在行程的任何一端的嚙合將導(dǎo)致致動(dòng)器200停止，從而避免了可能會(huì)損壞齒輪組、致動(dòng)器或皮帶的過載狀況。
為了縮小張緊器的總的機(jī)殼或物理尺寸，替代地，齒輪組的齒輪101可以包括準(zhǔn)雙曲面齒輪配置。即，齒輪101包括當(dāng)前技術(shù)中已知的準(zhǔn)雙曲面齒輪，從而致動(dòng)器200的驅(qū)動(dòng)軸200a驅(qū)動(dòng)齒輪101的外周邊。這還可以導(dǎo)致在齒輪組中使用的齒輪數(shù)量降低。
由電子控制系統(tǒng)對(duì)張緊器操作進(jìn)行控制，從而對(duì)位置進(jìn)行控制。系統(tǒng)包括具有處理器的控制器，該處理器對(duì)張緊器導(dǎo)螺桿位置進(jìn)行控制，從而對(duì)皮帶張力進(jìn)行控制?？刂破鹘邮崭鞣N輸入，并根據(jù)各種輸入進(jìn)行操作。控制器還針對(duì)任何輸入?yún)?shù)將優(yōu)化的張緊器皮帶負(fù)載映射到導(dǎo)螺桿位置特征。位置特征可以根據(jù)某種關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，也可以從控制器存儲(chǔ)器中的圖中來選擇或查詢。輸入?yún)?shù)被組合起來，也是通過查找或通過計(jì)算，以給出特定的控制輸出值，該值繼而控制導(dǎo)螺桿力，從而設(shè)置所需要的皮帶張力。還提供了存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)從系統(tǒng)傳感器收集的數(shù)據(jù)。
通過由測(cè)力傳感器實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)螺桿力反饋循環(huán)來控制導(dǎo)螺桿力，從而控制皮帶張力。其他控制變量可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)載或節(jié)流閥位置、發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)齒輪速比、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液和/或油溫、道路速度以及皮帶噪聲信號(hào)。這變量列表是示范性的，可以不必包括可以用來控制張緊器的所有可能的變量。此控制協(xié)議還可以用前饋或預(yù)控制項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)，從而使預(yù)先確定的導(dǎo)螺桿力輸入到系統(tǒng)中。
各變量還可以被操縱，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的第一微分，以給出發(fā)動(dòng)機(jī)加速度。節(jié)流閥移動(dòng)的第一微分將給出發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流閥位置的變化率作為驅(qū)動(dòng)器需求的指示器，還要求皮帶張力中的變化。發(fā)動(dòng)機(jī)的高加速度和減速度，例如，10,000RPM/秒，還可以要求皮帶張力中的相當(dāng)比例的急劇變化。
張緊器診斷系統(tǒng)可以與活動(dòng)(active)張緊器組合起來。張緊器診斷系統(tǒng)可以以許多不同的方式進(jìn)行工作。例如，溫度傳感器用于維持皮帶環(huán)境的完整的時(shí)間和溫度歷史。該歷史存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)器中?？梢詫?duì)該信息進(jìn)行訪問，以便使用Arhennius關(guān)系在固定的溫度下與等效時(shí)段進(jìn)行比較。然后，將此與某些級(jí)別(例如包括警告和“緊急”級(jí)別)下的預(yù)定義皮帶壽命進(jìn)行比較。這涵蓋了許多由橡膠老化而產(chǎn)生的效應(yīng)，包括但不限于背部斷裂、化合物硬化、護(hù)套斷裂以及繩索損壞。在超過預(yù)先確定的閾值的情況下，由系統(tǒng)向當(dāng)前技術(shù)已知的用戶界面(例如，CRT或LCD顯示器)發(fā)送警告。
溫度傳感器的進(jìn)一步的用途是監(jiān)視系統(tǒng)以及皮帶被暴露于其中的極限冷啟動(dòng)的周期數(shù)量。這就可以識(shí)別從這樣的極端操作條件產(chǎn)生的附加的繩索疲勞。該信息被作為附加的累積損壞記錄到模型中。該信息還用于確定在特定溫度下的冷啟動(dòng)在溫度老化之后比在新皮帶上更具損壞性的程度。這又用于更好地預(yù)測(cè)皮帶老化和最終的皮帶故障。
張緊器診斷還根據(jù)測(cè)量皮帶模數(shù)(或表觀的皮帶模數(shù))來進(jìn)行工作。張緊器控制器在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期中的相應(yīng)的點(diǎn)-優(yōu)選情況下，在每次發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)，經(jīng)歷診斷周期。該過程包括在張緊器進(jìn)入預(yù)先確定的發(fā)動(dòng)機(jī)停止條件之前通過兩個(gè)特定條件使張緊器循環(huán)。該條件給出負(fù)載(L)和位置(P)測(cè)量-L1、P1 & L2、P2。這允許計(jì)算出張緊器的每一側(cè)的每一皮帶繩股的彈性模數(shù)。將該模數(shù)與在最初指定皮帶時(shí)存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)器中的參考值進(jìn)行比較，并與在安裝皮帶之后開頭10或20次啟動(dòng)的平均值進(jìn)行比較，然后與最近的10或20次啟動(dòng)的平均值進(jìn)行比較。
通過模數(shù)比較允許進(jìn)行初始的檢查，其中，安裝了具有正確的模數(shù)的皮帶，然后，建立該特定皮帶的預(yù)先確定的范圍內(nèi)的實(shí)際模數(shù)的合理的判斷。例如，控制器可以收集皮帶替換之后10次啟動(dòng)停止周期的信息。然后，使用收集到的信息計(jì)算初始的皮帶彈性模數(shù)。然后，將初始彈性模數(shù)存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)器中。此初始彈性模數(shù)是通過在皮帶的使用壽命內(nèi)分析彈性模數(shù)衰減的趨勢(shì)進(jìn)行疲勞估計(jì)的基礎(chǔ)。它允許對(duì)設(shè)定點(diǎn)張力進(jìn)行調(diào)整，以考慮皮帶壽命中的任一點(diǎn)的實(shí)際皮帶模數(shù)。將彈性模數(shù)對(duì)照一定量的最近的周期中的平均值進(jìn)行檢查，可以識(shí)別短的皮帶長(zhǎng)度內(nèi)的正在發(fā)展的彈性模數(shù)問題-也許是由于皮帶和滑輪之間的異物造成的卷曲或損壞的結(jié)果。這些問題在縮小模數(shù)方面將是明顯的。模數(shù)縮小的變化率將被用于預(yù)測(cè)剩余的皮帶壽命。
測(cè)量條件L1/P1、L2/P2可以通過指定負(fù)載和測(cè)量位置或相反的操作來進(jìn)行定義。指定預(yù)先確定的位置具有允許使用限位開關(guān)800、801，而不是使用全程位置傳感器的優(yōu)點(diǎn)。這就降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。通過基于到達(dá)給定位置(P1)的時(shí)間的先驗(yàn)知識(shí)驅(qū)動(dòng)具有固定的工作循環(huán)的致動(dòng)器固定的持續(xù)時(shí)間，也可以確定位置。然后，確定負(fù)載(L1)。然后，基于到達(dá)第二位置(P2)的時(shí)間的知識(shí)，按固定的工作循環(huán)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器第二持續(xù)時(shí)間。然后，確定第二負(fù)載(L2)。計(jì)算皮帶模數(shù)的方式在當(dāng)前技術(shù)中是已知的。
彈性模數(shù)值允許對(duì)某些皮帶故障模式進(jìn)行累積檢測(cè)，這些故障模式包括繩索疲勞、邊緣磨損和根部斷裂(如果張緊器兩側(cè)的滑輪有凹槽，則在皮帶上升邊和下降邊)。如前所述，還將檢測(cè)卷曲及其他局部的物理損壞。
此外，參見圖18，可以將可識(shí)別的參考齒放置在皮帶上。使用參考齒，可以映射圍繞整個(gè)皮帶長(zhǎng)度的皮帶彈性模數(shù)。此信息是有用的，因?yàn)樵诼菪p繞拉伸繩索的情況下皮帶彈性模數(shù)沿著整個(gè)皮帶長(zhǎng)度不是恒定值。特定皮帶部分的彈性模數(shù)值的確定大大地改善了繩索疲勞測(cè)量的精度。它還有創(chuàng)建整個(gè)皮帶彈性模數(shù)的精確的表示的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閷?duì)整個(gè)皮帶進(jìn)行采樣，而不是依賴在皮帶上分布的任意數(shù)量的測(cè)量。
該系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是基于將張緊器控制單元連接到發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。將它連接到發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)允許根據(jù)參考齒通過傳感器的每一時(shí)間來計(jì)數(shù)累積皮帶周期的數(shù)量。此外，還可以檢測(cè)和存儲(chǔ)施加于皮帶的張力和每一個(gè)周期的工作溫度。這還提供了用于確定皮帶繩索疲勞狀況的更多信息。
另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是消除了指定的皮帶更換間隔。當(dāng)前，皮帶更換間隔間隔稍微任意和保守，因此，大多數(shù)皮帶遠(yuǎn)在需要更換之前就被更換了。使用本發(fā)明的系統(tǒng)將使皮帶平均壽命顯著延長(zhǎng)，因?yàn)槠Ц鼡Q間隔將通過實(shí)際測(cè)量而不是保守的估計(jì)來確定。由于在發(fā)生實(shí)際故障之前檢測(cè)初期故障，因而可靠性大大地提高，而不管實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間如何。
圖6是張緊器控制模塊的示意圖?？刂颇K(A)接收各種輸入，并為張緊器生成各種輸出(控制信號(hào))。示例性的輸入有1)由測(cè)力傳感器(B)測(cè)量的作用于致動(dòng)器導(dǎo)螺桿的力，2)由熱敏電阻(C)測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，3)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(D)，4)同步時(shí)鐘信號(hào)(E)，5)致動(dòng)器電動(dòng)機(jī)電流反饋(F)，6)來自限位開關(guān)800(G)在方向1上的沖程末端，7)來自限位開關(guān)801(H)在方向2上的沖程末端?？刂葡到y(tǒng)輸出是到H電橋驅(qū)動(dòng)器的脈寬調(diào)制信號(hào)(值和符號(hào)或方向是確定的)。在H電橋驅(qū)動(dòng)器的情況下，電流可以是正的，也可以是負(fù)的，如此為致動(dòng)器400提供了兩種移動(dòng)方向。通過連接到汽車12V電力系統(tǒng)(J)來給系統(tǒng)提供電力。
皮帶張力控制基于來自測(cè)力傳感器信號(hào)的反饋控制。通過基于皮帶包角和張力調(diào)整滑輪/杠桿臂的典型幾何圖形的三角關(guān)系，從導(dǎo)螺桿上的力，因而也是測(cè)力傳感器上的力來計(jì)算皮帶張力。具體來說T＝皮帶力θ＝滑輪周圍的皮帶包角FP＝作用于滑輪輪轂的力F＝作用于致動(dòng)器螺釘?shù)牧1＝在力方向獲得的從導(dǎo)螺桿施加力到滑輪樞軸的距離a2＝在垂直于力的方向獲得的從導(dǎo)螺桿施加力到滑輪樞軸的距離作用于螺釘?shù)牧κ荈＝FP*(a1/a2)以及FP＝2*T*sin(θ/2)為了進(jìn)行此計(jì)算，假設(shè)導(dǎo)螺桿沖程充分小，以便不會(huì)顯著影響距離a1和a2以及包角θ。
例如θ＝86.45°a1＝10mma2＝45.5mm張力控制系統(tǒng)使用兩種模式來計(jì)算被用作參考控制循環(huán)的導(dǎo)螺桿力的值。這些模式中的其中一個(gè)模式基于目標(biāo)皮帶張力來計(jì)算目標(biāo)導(dǎo)螺桿力?；蛘?，目標(biāo)導(dǎo)螺桿力可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)從查找圖獲取。
使用目標(biāo)皮帶張力模式，導(dǎo)螺桿力可以使用下列公式來進(jìn)行計(jì)算
F＝2*T*sin(θ/2)*(a1/a2)，其中a1和a2是預(yù)先指出的T＝皮帶張力的校正值θ＝皮帶包角一旦確定了所需要的導(dǎo)螺桿力，控制器向致動(dòng)器發(fā)出信號(hào)，以在第一或第二方向操作，從而移動(dòng)導(dǎo)螺桿，以增大或減小導(dǎo)螺桿力，并從而增大或減小皮帶張力。將來自測(cè)力傳感器的信號(hào)與目標(biāo)導(dǎo)螺桿力連續(xù)地進(jìn)行比較。當(dāng)獲得了目標(biāo)導(dǎo)螺桿力之后，控制器停止導(dǎo)螺桿致動(dòng)器。如果激活了限位開關(guān)，則在接收到限位開關(guān)信號(hào)時(shí)，控制器將停止致動(dòng)器的操作。
圖7是控制皮帶張力的邏輯圖。變量belt_wrap_angle、al_pulley_center，以及al_tension是基于其中使用了張緊器的特定皮帶系統(tǒng)的輸入標(biāo)量值。
參數(shù)map_sine_belt_angle是從存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的查找表中獲取的。
目標(biāo)導(dǎo)螺桿力是通過具有防纏繞功能的比例、積分和微分(PID)控制器來進(jìn)行控制的。防纏繞的實(shí)現(xiàn)方式作為校準(zhǔn)的參數(shù)提供比例、積分、微分和防纏繞增益。
圖8是反饋控制和脈寬調(diào)制(PWM)過程的邏輯圖。PWM是用于在不使用變壓器的情況下向致動(dòng)器提供0伏特和一個(gè)參考值之間的可變電壓的方法。圖8描述活動(dòng)張緊器的頂級(jí)功能。用于計(jì)算控制算法的周期時(shí)間大致為0.004s。向發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(N_Eng_rpm)和測(cè)力傳感器信號(hào)(LoadCell)施加數(shù)字低通濾波器，以便在進(jìn)行控制時(shí)使用。
在圖8中提供并描述了下面的層次結(jié)構(gòu)。
1)計(jì)算活塞力800在此層次結(jié)構(gòu)中，計(jì)算目標(biāo)導(dǎo)螺桿力。如前所述，可以使用兩種模式來獲取導(dǎo)螺桿力，請(qǐng)參見圖9。
a.如上所述，使用簡(jiǎn)單的三角關(guān)系，根據(jù)目標(biāo)皮帶張力計(jì)算導(dǎo)螺桿力。使用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為斷點(diǎn)來從圖中讀取目標(biāo)皮帶張力。飽和塊確保了皮帶張力在可校準(zhǔn)的范圍內(nèi)。
b.目標(biāo)導(dǎo)螺桿力可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)直接從查找表中讀取。
2)盲區(qū)801這提供了在PID控制循環(huán)的誤差信號(hào)上應(yīng)用的盲區(qū)，參見圖10。
3)防纏繞PID 802這是PID控制器，用于控制導(dǎo)螺桿力，它避免了積分項(xiàng)的纏繞效應(yīng)，參見圖11。
4)轉(zhuǎn)換信號(hào)803這將PID控制器輸出轉(zhuǎn)換為適合的PWM信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，參見圖12。
變量T SPEED(張緊器速度)、N_Eng_rpm(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)、T_LOAD(張緊器負(fù)載)、Load_Cell(測(cè)力傳感器信號(hào))、N_Eng_V_2rpm、N_Eng_rpm_offset、K_Load是標(biāo)量。
現(xiàn)在再請(qǐng)參看圖8，由于目標(biāo)導(dǎo)螺桿力和測(cè)量的導(dǎo)螺桿力之間的差而產(chǎn)生的導(dǎo)螺桿力誤差，在通過盲區(qū)處理被提供到比例-積分-微分(“PID”)控制器之前經(jīng)過調(diào)節(jié)。如果誤差包含在預(yù)先確定的校準(zhǔn)的范圍內(nèi)，PID控制器盲區(qū)將該誤差設(shè)置為“0”。當(dāng)導(dǎo)螺桿力誤差在預(yù)先確定的校準(zhǔn)的范圍內(nèi)時(shí)，控制器停止致動(dòng)器的移動(dòng)，從而停止導(dǎo)螺桿的移動(dòng)。如果導(dǎo)螺桿力誤差超過校準(zhǔn)的范圍，則控制器激活致動(dòng)器，以便使測(cè)量的導(dǎo)螺桿力回到校準(zhǔn)的范圍內(nèi)。
圖9計(jì)算目標(biāo)活塞力的邏輯圖。Tension_to_piston_force 900基于已知的導(dǎo)螺桿力來計(jì)算皮帶張力。Map_target_belt_force_limiter_l限制了最大值和最小值(belt_tension_max，belt_tension_min)之間的導(dǎo)螺桿力。只要沒有超過最大和最小導(dǎo)螺桿力，就生成目標(biāo)活塞(導(dǎo)螺桿)力903。將目標(biāo)導(dǎo)螺桿力與測(cè)力傳感器信號(hào)進(jìn)行比較。然后，由控制器生成控制信號(hào)，以根據(jù)需要調(diào)整導(dǎo)螺桿位置，從而調(diào)整皮帶張力。典型的皮帶張力范圍大致為0N到3000N，這對(duì)應(yīng)于大致0N到1000N的活塞力范圍。計(jì)算是以0.004秒的時(shí)間間隔來進(jìn)行的，然而，該時(shí)間間隔可以通過運(yùn)行條件根據(jù)需要來進(jìn)行調(diào)整。
圖10是盲區(qū)的邏輯圖。實(shí)現(xiàn)的盲區(qū)確保了有可校準(zhǔn)的區(qū)域，在該區(qū)域，不進(jìn)行任何控制操作，從而實(shí)現(xiàn)了無限的阻尼特性。只要可校準(zhǔn)的參數(shù)StartDZ和EndDZ不相同，一個(gè)類返回到“0”，以便輸入變?cè)谒付ǖ纳舷孪迌?nèi)。如果盲區(qū)界限相同，則輸入變?cè)蛔兊胤祷亍?duì)于在界限之外的輸入信號(hào)值，適當(dāng)?shù)販p去參數(shù)StartDZ和EndDZ?！癱alc_”前綴是指主體變量(subject variable)的計(jì)算。
圖11是防纏繞的邏輯圖。參見圖13中的層次結(jié)構(gòu)I的邏輯圖。參見圖14中的層次結(jié)構(gòu)DT1的邏輯圖?！癈trlDeviation”是指控制偏離活塞力?！癓oad”是指活塞負(fù)載?！皏ar_N_Eng”是指發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?！癙WM”是指脈寬調(diào)制，“compute”是計(jì)算。
圖12是轉(zhuǎn)換信號(hào)的邏輯圖。這是從由高級(jí)別的控制計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)PWM值和可以由處理器解釋的值的轉(zhuǎn)換。例如，由處理器/控制器計(jì)算出的值可以在-100和+100之間變化(-和+是旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)感測(cè))，對(duì)于低級(jí)別的軟件驅(qū)動(dòng)器被轉(zhuǎn)換為兩個(gè)值，第一個(gè)符號(hào)表示極性(方向)，第二個(gè)值是按如下方式計(jì)算出的最后的PWM值PWM_Cmd＝100-PWM其中PWM_Cmd是傳遞到致動(dòng)器400的值，PWM是由高級(jí)控制計(jì)算出的值?！癏B_direction”泛指電動(dòng)機(jī)的方向。“HB_Direction_Cmd”是指關(guān)于電動(dòng)機(jī)方向的命令信號(hào)。
圖13是層次結(jié)構(gòu)I的邏輯圖。這是屬于PID控制的防纏繞積分器控制。查找表T1可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提供不同的積分器增益(增益調(diào)度)。防纏繞作用通過單個(gè)標(biāo)量增益kA來進(jìn)行調(diào)整。參數(shù)“IntegratorOff”可使操作員在必要時(shí)以人工方式將積分器關(guān)閉。關(guān)于張緊器位置的“CtrlInput”被輸入到PID控制器。“Integral_input_value”是標(biāo)量積分控制器輸入項(xiàng)。
圖14是屬于PID控制的層次結(jié)構(gòu)DT1的邏輯圖。微分作用值通過增益Kd來進(jìn)行調(diào)整?！癲t1buffer”是標(biāo)量存儲(chǔ)器項(xiàng)，“dt1out”是標(biāo)量輸出DT1項(xiàng)。
圖15是診斷和恢復(fù)機(jī)制的邏輯圖。診斷包括時(shí)鐘診斷(高/低閾值)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍診斷(高/低閾值)、測(cè)力傳感器(高/低閾值)、限位開關(guān)的沖程末端診斷(開關(guān)打開/關(guān)閉)以及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流反饋診斷(過電流的高閾值)。每一個(gè)都根據(jù)需要設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志。
圖16(a)是熱敏電阻輸入的邏輯圖。熱敏電阻信號(hào)(RawValue7_OC-ADC)是從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元接收的。如本說明書中的別處所描述的，這可以用來繪制皮帶的工作溫度歷史的圖形。
圖16(b)是用于進(jìn)行致動(dòng)器電流反饋計(jì)算的邏輯圖。致動(dòng)器電流反饋(RawValue5_OC_ADC)和反饋因子(ADC_O_Current_Feedback_Factor)用于識(shí)別非典型的操作條件，例如，鎖定轉(zhuǎn)子條件，該條件要求對(duì)致動(dòng)器去激活。鎖定轉(zhuǎn)子將導(dǎo)致致動(dòng)器產(chǎn)生非常高的電流。由于杠桿臂的行程中的障礙，或者由于在移動(dòng)的范圍的任何一端的限位開關(guān)的故障，可能會(huì)發(fā)生鎖定轉(zhuǎn)子的情況。
圖16(c)是用于進(jìn)行測(cè)力傳感器校正的邏輯圖?？梢允褂玫诙y(cè)力傳感器作為參考，在每一次發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)進(jìn)行測(cè)力傳感器校正。在快速系統(tǒng)中，測(cè)力傳感器校正(關(guān)系電壓[mV]到負(fù)載[N])在制造階段執(zhí)行，并在傳感器的使用壽命內(nèi)保持仍在指定的容差內(nèi)。
圖16(d)是用于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算的邏輯圖。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速用于確定皮帶張力。它還用于確定累積使用壽命歷史，以便預(yù)測(cè)皮帶壽命。
圖16(e)是用于對(duì)PWM進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)控制的邏輯圖。除了這里所描述自動(dòng)模式外，可以以人工方式(MANUAL)對(duì)PWM進(jìn)行控制。在手動(dòng)模式下，汽車操作員或技師可以輸入所需要的皮帶張力。輸入的皮帶張力可以只在預(yù)先確定的范圍限制之間，以便避免使皮帶受力過度。手動(dòng)模式還可以用于清除系統(tǒng)中的操作錯(cuò)誤。
圖16(f)是HBRIDGE1的邏輯圖。這控制電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向(HBridge1_Dir)。H橋式電路在用于驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的技術(shù)中是公知的。
圖17是參考齒形傳動(dòng)帶的側(cè)視圖。齒形嚙合帶2000包括彈性體2001。承拉構(gòu)件2002嵌入在彈性體2001內(nèi)。承拉構(gòu)件2002可以包括聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酯，以及所有等同物的繩股。
彈性體2001可以包括天然和合成橡膠，包括但不限于，聚氯丁烯、烷基化氯磺酸鹽橡膠(alkylated chlorosulphonated rubber)、聚丁二烯、氫化丁腈橡膠(hydrogenated nitrile butadiene rubber)(HNBR)，或EPDM，及其等同物，以及前述的各項(xiàng)中的任何兩個(gè)或更多項(xiàng)的組合。
齒2003從皮帶2000的滑輪嚙合部分凸出。本發(fā)明的皮帶包括在皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中識(shí)別皮帶上的特定位置的裝置。在齒形嚙合帶的情況下，這將可以定位皮帶上的任何齒。然后將使用此信息來進(jìn)行監(jiān)控，如此說明書所說明的。
獲得皮帶上的參考記號(hào)的裝置有多個(gè)。例如，可以在皮帶外表面上放置對(duì)比色條帶2004，用于通過光學(xué)傳感器2007進(jìn)行檢測(cè)。條帶2004還可以包括具有合適的磁特性的粉末材料，用于通過磁性傳感器2008進(jìn)行檢測(cè)。
在另一個(gè)示例中，插入物2005或插入物2006可以模制到齒2003中或皮帶體中。插入物2006和插入物2005可以包括能夠通過磁、電、霍耳效應(yīng)、電容或其他裝置進(jìn)行檢測(cè)的任何設(shè)備。傳感器2007和2008連接到活動(dòng)張緊器控制器。
雖然這里描述了本發(fā)明的單一形式，但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯，在不偏離這里所描述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)部件的結(jié)構(gòu)和關(guān)系可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種張緊器，包括電致動(dòng)器；與杠桿臂嚙合的力提供構(gòu)件；通過軸頸連接到杠桿臂的滑輪，該滑輪可與皮帶嚙合；力提供構(gòu)件與電致動(dòng)器嚙合，從而力提供構(gòu)件可通過電致動(dòng)器軸向地移動(dòng)；負(fù)載傳感器同軸地與力提供構(gòu)件嚙合，該負(fù)載傳感器檢測(cè)負(fù)載信號(hào)并將該信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?；以及該控制器使用該?fù)載信號(hào)來控制力提供構(gòu)件位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器，其中力提供構(gòu)件包括導(dǎo)螺桿；該導(dǎo)螺桿可旋轉(zhuǎn)地與螺紋軸環(huán)嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器，其中，電致動(dòng)器包括電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器，其中，力提供構(gòu)件通過齒輪變速器與電致動(dòng)器嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器，其中負(fù)載傳感器進(jìn)一步包括一孔，負(fù)載傳感器通過該孔同軸地與力提供構(gòu)件嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器，其中，杠桿臂通過樞軸與安裝面嚙合。
7.一種用于調(diào)整環(huán)形帶的張力的系統(tǒng)，包括具有環(huán)形負(fù)載傳感器和通過軸頸連接到杠桿臂的滑輪的張緊器，該滑輪與環(huán)形帶接觸，用于將皮帶負(fù)載施加到該環(huán)形帶；該環(huán)形負(fù)載傳感器檢測(cè)皮帶負(fù)載，并將皮帶負(fù)載信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?；以及該控制器使用皮帶?fù)載信號(hào)來為皮帶負(fù)載選擇滑輪位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，張緊器進(jìn)一步包括通過電致動(dòng)器可移動(dòng)的可軸向移動(dòng)構(gòu)件；杠桿臂與該可軸向移動(dòng)構(gòu)件嚙合；以及環(huán)形負(fù)載傳感器同軸地與該可軸向移動(dòng)構(gòu)件嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中電致動(dòng)器進(jìn)一步包括電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)通過齒輪減速變速器與該可軸向移動(dòng)構(gòu)件嚙合。
10.一種控制皮帶負(fù)載的方法，包括下列步驟將皮帶與滑輪嚙合，該滑輪通過軸頸連接到樞軸杠桿臂；為皮帶負(fù)載定位該杠桿臂；使用環(huán)形測(cè)力傳感器檢測(cè)皮帶負(fù)載；選擇對(duì)應(yīng)于所需要的皮帶負(fù)載的皮帶負(fù)載值；將皮帶負(fù)載與皮帶負(fù)載值進(jìn)行比較；基于所述皮帶負(fù)載值確定新的杠桿臂位置；以及將杠桿臂移動(dòng)到新的杠桿臂位置，以將皮帶負(fù)載設(shè)置到皮帶負(fù)載值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)；以及選擇相對(duì)于該發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的皮帶負(fù)載值。
12.一種使皮帶拉緊的方法，包括下列步驟將具有環(huán)形負(fù)載傳感器的張緊器與皮帶嚙合；調(diào)整張緊器位置以向皮帶提供皮帶負(fù)載；用該環(huán)形負(fù)載傳感器檢測(cè)皮帶負(fù)載；將檢測(cè)到的皮帶負(fù)載與所需要的皮帶負(fù)載進(jìn)行比較；以及用控制器調(diào)整張緊器位置，直到檢測(cè)到的皮帶負(fù)載基本上等于該所需要的皮帶負(fù)載。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括下列步驟選擇相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的所需要的皮帶負(fù)載。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括下列步驟選擇相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)工作速度的所需要的皮帶負(fù)載。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括下列步驟檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作溫度；選擇相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作溫度的所需要的皮帶負(fù)載。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括從查找表中選擇所需要的皮帶負(fù)載。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括將發(fā)動(dòng)機(jī)溫度歷史存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)器中的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括下列步驟使用皮帶上的參考齒；用傳感器來檢測(cè)參考齒的每一次通過，以確定累積皮帶周期；將累積皮帶周期存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以便分析皮帶疲勞狀況；以及通知用戶。
19.一種計(jì)算皮帶模數(shù)的方法，包括下列步驟將具有負(fù)載傳感器的張緊器與皮帶嚙合；將張緊器調(diào)整到第一位置(P1)，以向皮帶提供第一皮帶負(fù)載(L1)；用負(fù)載傳感器檢測(cè)第一皮帶負(fù)載(L1)；將張緊器調(diào)整到第二位置(P2)，以向皮帶提供第二皮帶負(fù)載(L2)；用負(fù)載傳感器檢測(cè)第二皮帶負(fù)載(L2)；以及使用(L1)、(L2)、(P1)、(P2)來計(jì)算皮帶模數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟將計(jì)算出的皮帶模數(shù)值存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)器中；比較計(jì)算出的皮帶模數(shù)值，以識(shí)別皮帶模數(shù)趨勢(shì)；以及通知用戶。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包括下列步驟使用第一限位開關(guān)來檢測(cè)第一位置(P1)；以及使用第二限位開關(guān)來檢測(cè)第二位置(P2)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包括下列步驟通過按固定的工作循環(huán)驅(qū)動(dòng)張緊器第一持續(xù)時(shí)間到位置(P1)，從而調(diào)整張緊器；以及通過按固定的工作循環(huán)驅(qū)動(dòng)張緊器第二持續(xù)時(shí)間到位置(P2)，從而調(diào)整張緊器。
23.一種計(jì)算皮帶模數(shù)的方法，包括下列步驟將具有負(fù)載傳感器的張緊器與皮帶嚙合；調(diào)整張緊器，以提供第一皮帶負(fù)載(L1)；用限位開關(guān)檢測(cè)第一皮帶位置(P1)；調(diào)整張緊器，以提供第二皮帶負(fù)載(L2)；用限位開關(guān)檢測(cè)第二皮帶位置(P2)；以及使用(L1)、(L2)、(P1)、(P2)來計(jì)算皮帶模數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟將計(jì)算出的皮帶模數(shù)值存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)器中；比較計(jì)算出的皮帶模數(shù)值，以識(shí)別皮帶模數(shù)趨勢(shì)；以及通知用戶。
25.一種張緊器，包括電致動(dòng)器；與杠桿臂嚙合的導(dǎo)螺桿；可與皮帶嚙合的滑輪，該滑輪通過軸頸連接到杠桿臂；導(dǎo)螺桿與電致動(dòng)器嚙合，從而導(dǎo)螺桿可通過電致動(dòng)器移動(dòng)；負(fù)載傳感器同軸地與導(dǎo)螺桿嚙合，該負(fù)載傳感器將負(fù)載信號(hào)傳輸?shù)娇刂破鳎灰约霸摽刂破魇褂秘?fù)載信號(hào)來控制導(dǎo)螺桿位置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的張緊器，其中，電致動(dòng)器包括電動(dòng)機(jī)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的張緊器，其中，導(dǎo)螺桿通過齒輪變速器與電致動(dòng)器嚙合。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的張緊器，其中負(fù)載傳感器包括具有孔的環(huán)形測(cè)力傳感器；該環(huán)形測(cè)力傳感器通過該孔同軸地與導(dǎo)螺桿嚙合。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的張緊器，其中，所述杠桿臂通過樞軸與安裝面嚙合。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的張緊器，其中，所述導(dǎo)螺桿可旋轉(zhuǎn)地與一軸環(huán)嚙合。
全文摘要
具有用于檢測(cè)和控制功率傳輸皮帶張力的測(cè)力傳感器的自動(dòng)張緊器。該張緊器包括被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)螺桿，用于設(shè)置杠桿臂/滑輪位置，從而設(shè)置皮帶負(fù)載。該張緊器還包括與張緊器導(dǎo)螺桿嚙合的用于檢測(cè)皮帶負(fù)載的測(cè)力傳感器。張緊器電動(dòng)機(jī)是使用測(cè)力傳感器信號(hào)的被控制的循環(huán)?？刂破鲗碜詼y(cè)力傳感器的檢測(cè)到的皮帶負(fù)載與預(yù)先確定的皮帶負(fù)載值進(jìn)行比較，以識(shí)別所需要的皮帶負(fù)載，從而設(shè)置對(duì)應(yīng)于所述的所需要的皮帶負(fù)載的張緊器杠桿臂位置。張緊器還可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件來進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)F01L1/02GK1726361SQ200380106389
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者羅杰·斯通, 布萊恩·奈特, 丹尼爾·贊切蒂 申請(qǐng)人:蓋茨公司