專利名稱：阻尼機構(gòu)用的具有第二轉(zhuǎn)動臂的張緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景本發(fā)明涉及一種張緊皮帶驅(qū)動系統(tǒng)的皮帶的張緊裝置，但是更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于彈簧偏壓裝有皮帶輪的轉(zhuǎn)動臂的位置的彈簧式張緊裝置的阻尼機構(gòu)。盡管本發(fā)明的張緊裝置可用于張緊皮帶的各種應(yīng)用場合，但它特別對于控制當(dāng)與一前端輔助驅(qū)動相聯(lián)的V形帶肋皮帶的皮帶張緊力有用或者用于汽車應(yīng)用的與凸輪軸皮帶驅(qū)動系統(tǒng)相聯(lián)的同步皮帶的控制皮帶張緊力。
機械式的自動張緊裝置具有為容納一種特殊型式的彈簧的結(jié)構(gòu)以便偏壓張緊裝置的轉(zhuǎn)動臂的位置。已知各種型式的彈簧用于適應(yīng)一種特殊的結(jié)構(gòu)包括斜切彈簧(belville springs)、螺旋彈簧、壓縮彈簧、拉伸彈簧、或扭轉(zhuǎn)彈簧。每種彈簧具有某些優(yōu)點，同時也為張緊裝置引入某些結(jié)構(gòu)的限制?；蛟S在汽車的張緊裝置中現(xiàn)今用得最多的彈簧是螺旋扭簧。使用扭簧的優(yōu)點是需要四個力以限定繞彈簧的二力矩同時其中至少一個力能很方便地用于或“分接”以操縱防止轉(zhuǎn)動臂運動的阻尼結(jié)構(gòu)。
盡管用于扭轉(zhuǎn)式張緊裝置的彈簧具有某些設(shè)計優(yōu)點諸如選擇使用彈簧繞力的一個產(chǎn)生阻尼，但它們?nèi)杂心承┫拗啤＠?，可獲得的阻尼的大小局限于發(fā)生摩擦表面滑動以產(chǎn)生阻尼的半徑的函數(shù)。同樣地，扭簧式張緊裝置與其成角度的轉(zhuǎn)動臂以一種相對于結(jié)合的皮帶的幾何狀態(tài)固定因此轉(zhuǎn)動臂的三角縮短與伸長補償由螺旋扭簧引起的變化。具有扭簧的張緊裝置和以在一半徑處的摩擦表面滑動工作的阻尼機構(gòu)的例子如美國專利No.5,632,697所示。
對張緊裝置使用螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的某些缺點可以用設(shè)計使用壓縮彈簧的張緊裝置來克服。壓縮彈簧可用這樣一種狀態(tài)在基座構(gòu)件與轉(zhuǎn)動臂之間可操作地連接，即當(dāng)在一轉(zhuǎn)動臂處測量時它提供基本上恒定的扭矩輸出。同樣地，對于摩擦表面滑動發(fā)生的半徑或轉(zhuǎn)矩可以增加到起較大百分比阻尼的作用。在美國專利No.5,098,347、5,045,031、和5,591,094中公開了具有壓縮彈簧的張緊裝置的例子。盡管這類張緊裝置解決了與扭轉(zhuǎn)彈簧相關(guān)聯(lián)的某些問題，諸如通過提供恒定扭矩輸出和較大的阻尼和摩擦表面滑動一起發(fā)生的半徑，但是它們也引入它們自己的缺點。缺點中的一個是只可能是二個力來“分接”壓縮彈簧，與之相反為“分接”扭轉(zhuǎn)彈簧可能是四個力。因而，對于僅二個可能的力，沒有壓縮彈簧易于“分接”的力以便為阻尼機構(gòu)提供一個力。更特殊的是，有一個為阻尼限定一個力的問題，即附加到輪轂載荷上起到對阻尼機構(gòu)可能的一個總力的作用。換句話說，現(xiàn)有技術(shù)的張緊裝置不可能為與單一的偏壓轉(zhuǎn)臂的一個位置的壓縮彈簧相連帶的阻尼機構(gòu)限定一彈簧力。現(xiàn)有技術(shù)以附加一個諸如U形片簧或第二壓縮彈簧的第二彈簧解決阻尼的彈簧力的問題，在該處提供一個恒定的引起恒定的(與可變的相反)轉(zhuǎn)動臂的阻尼的力。
本發(fā)明涉及那些張緊裝置的結(jié)構(gòu)、該結(jié)構(gòu)結(jié)合一壓縮彈簧以偏壓轉(zhuǎn)動臂的位置并解決現(xiàn)有技術(shù)需要使用第二彈簧以便對阻尼機構(gòu)提供一力通過摩擦表面滑動起阻尼的作用。
本發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供一種對張緊皮帶驅(qū)動系統(tǒng)的皮帶有用的自動機械式張緊裝置。該張緊裝置可以與同步皮帶驅(qū)動系統(tǒng)或V形帶肋前端輔助驅(qū)動皮帶系統(tǒng)一起使用，該二種驅(qū)動系統(tǒng)用于汽車的應(yīng)用中。
該張緊裝置是這種型式的，包括一基座、繞固定在基座上的樞軸振動/擺動的轉(zhuǎn)動臂、裝在轉(zhuǎn)動臂上與皮帶結(jié)合的皮帶輪、以第一端可操作地與轉(zhuǎn)動臂連接的壓縮彈簧以及防止轉(zhuǎn)動臂振動/擺動運動的阻尼機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，僅需要單一壓縮彈簧。彈簧是以這種方式掛鉤的，即用于偏壓轉(zhuǎn)動臂的某位置的相同彈簧力，也是“分接”的并且用作阻尼機構(gòu)的力。
轉(zhuǎn)動臂包括一個延伸部分或隨轉(zhuǎn)動臂運動的凹形弧面的部分，一個可移動的帶有凸弧形摩擦表面的靴形件(或阻尼墊)與凹形弧面結(jié)合。壓縮彈簧通過一個第二轉(zhuǎn)動臂的方式保持在阻尼靴形件與轉(zhuǎn)動臂之間的位置，該第二轉(zhuǎn)動臂的一端裝在基座上而另一端則裝在靴形件上。第二轉(zhuǎn)動臂夾住靴形件并防止它相對于凹形弧面運動，在靴形件與凹形表面之間發(fā)生摩擦面滑動以起阻尼的作用。
本發(fā)明的一個目的是僅用一個壓縮彈簧以提供給轉(zhuǎn)動臂一偏壓力以及給阻尼機構(gòu)一個起作用的力。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是裝在轉(zhuǎn)動臂上的皮帶輪接受皮帶的負載并產(chǎn)生一個當(dāng)皮帶輪在壓縮彈簧的方向上運動時加到阻尼機構(gòu)的力上的彈簧力。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是阻尼機構(gòu)在轉(zhuǎn)動臂的一個旋轉(zhuǎn)方向上是自我增能的，因此導(dǎo)致轉(zhuǎn)動臂的非對稱阻尼。
本發(fā)明的這些和其它目的或優(yōu)點在審視其附圖與描述后將是顯而易見的，其中

圖1是包括本發(fā)明的張緊裝置的汽車用的同步(正時)皮帶驅(qū)動系統(tǒng)的前視示意圖；以及圖2是通常取自圖1的2-2線以內(nèi)的并表示本發(fā)明的皮帶張緊裝置的放大的和局部切開的視圖。
優(yōu)選實施例的描述參照圖1同時為說明的目的而不是局限于某特定的皮帶驅(qū)動系統(tǒng)，一同步“正時”皮帶驅(qū)動系統(tǒng)10包括一夾持并張緊在曲軸皮帶輪14周圍的齒形皮帶12、一個張緊皮帶輪16、以及一個噴射泵皮帶輪18、凸輪軸皮帶輪20、和本發(fā)明的張緊裝置24的張緊皮帶輪22。
張緊皮帶輪22與皮帶2結(jié)合并接受相鄰皮帶跨距26、28的皮帶張緊力形式的皮帶負載。相鄰跨距的皮帶張緊力合成以產(chǎn)生皮帶力分力BF，該分力BF通常稱之為“輪轂載荷”，皮帶力分力BF沿二皮帶跨距26、28之間形成的角平分線而產(chǎn)生。
更具體地參照圖2，張緊裝置包括基座30；繞固定在基座30上的樞軸34振動/擺動的轉(zhuǎn)動臂32；安裝在轉(zhuǎn)動臂并與皮帶26結(jié)合且承受皮帶力BF的皮帶輪22；以第一端38可操作地諸如通過一個相對于樞軸處在一工作半徑42上的凸起40連接到轉(zhuǎn)動臂32上的壓縮彈簧36；以及一阻尼機構(gòu)43。套筒44以已知的方式置于樞軸與轉(zhuǎn)動臂之間同時皮帶輪用滾珠軸承45也是已知的方式安裝在轉(zhuǎn)動臂上。
轉(zhuǎn)動臂32包括一個延伸部分或者一種與轉(zhuǎn)動臂一起運動并與樞軸34有一徑向距離48間隔的凹形弧面形式的部分，凹形弧面46的方位通常面向樞軸34和壓縮彈簧36的第二端50。
弧形表面46基本上與樞軸同心并可選擇地具有一個等于或者對較大阻尼(即半徑越大，則對給定阻尼力來說阻尼力矩越大)則大于工作半徑42的徑向距離48。
阻尼機構(gòu)43包括一個可運動的具有一個凸弧形摩擦表面54的靴形件52，該表面54與轉(zhuǎn)動臂的凹形弧面46互補并結(jié)合。如圖示，靴形件可以是二部分的形式具有裝在靴形件上并由靴形件支承的摩擦材料56的墊58。第二轉(zhuǎn)動臂60具有固定在靴形件上的第一端62、諸如圖示的與靴形件整體地形成。第二轉(zhuǎn)動臂的第二端在第二端64處固定到固定在基座30上的第二樞軸66上。靴形件具有一彈簧承受部分、如一個面對著并安裝在壓縮彈簧的第二端50上的凸起68。一個套筒70由諸如高分子材料，或任何其它合適材料的如帶青銅纖維的聚四氟乙烯PTFE制成，可選擇地放置在第二樞軸與第二轉(zhuǎn)動臂之間。套筒不是太重要因為第二轉(zhuǎn)動臂不連續(xù)振動擺動。當(dāng)張緊裝置在使用中時由于靴形件摩擦表面的磨損，第二轉(zhuǎn)動臂僅僅緩慢地旋轉(zhuǎn)。
壓縮彈簧在第一轉(zhuǎn)動臂和裝在第二轉(zhuǎn)動臂的靴形件之間被偏壓，抵靠轉(zhuǎn)動臂32的凹形表面46推壓靴形件(墊塊56)的凸形表面54。
為了使用，張緊裝置24放置到汽車發(fā)動機鄰近其安裝的位置上，同時諸如螺栓72的緊固件將其固定于發(fā)動機(未表示)上。齒形皮帶12繞過曲軸皮帶輪14、張緊皮帶輪16、噴射泵皮帶輪18、以及凸輪軸皮帶輪20而穿過?？捎羞x擇地提供一搬手表面74作為用搬手將張緊裝置轉(zhuǎn)動(在此例中為逆時針方向)遠離皮帶以便利于皮帶安裝的位置的機構(gòu)，當(dāng)皮帶處于正確的位置時，允許轉(zhuǎn)動臂旋轉(zhuǎn)到(順時針方向)如圖1所示的皮帶輪將皮帶壓靠到其與皮帶結(jié)合的位置。齒形帶12當(dāng)皮帶輪處于擠壓結(jié)合靠住皮帶時是被張緊的。
借助于壓縮彈簧在轉(zhuǎn)動臂上以其工作半徑42的推動擠壓皮帶輪進入結(jié)合狀態(tài)，因而，在此例中是順時針方向，轉(zhuǎn)動該轉(zhuǎn)動臂。壓縮彈簧也壓靠住借助于第二轉(zhuǎn)動臂60保持在相對于基座的位置上的阻尼靴形件。彈簧將靴形件壓靠在轉(zhuǎn)動臂的凹形弧面46上?；⌒蚊?6隨著轉(zhuǎn)動臂32的角運動而作角振動/擺動A、B。阻尼靴形件52(墊56)工作以便通過轉(zhuǎn)動臂的凹弧形表面46與阻尼靴形件的凸弧形表面54之間的摩擦表面滑動而阻尼轉(zhuǎn)動臂的角運動。第二轉(zhuǎn)動臂與凹形弧表面結(jié)合工作以便保持彈簧的第二端相對于基座處于基本上固定的位置，因此彈簧能夠偏壓轉(zhuǎn)動臂使皮帶輪壓靠皮帶。
第二樞軸66的位置處在阻尼靴形件一端84的下面。因而，靴形件隨著凹弧形表面46逆時針方向(在B向)運動是“自我增能”的同時隨著凹弧形表面46順時針方向(在A向)運動它就松開。自我增能的設(shè)計導(dǎo)致在逆時針方向增加摩擦表面滑動而在順時針方向則導(dǎo)致減少的摩擦表面滑動，這樣就導(dǎo)致轉(zhuǎn)動臂32的非對稱阻尼。
如果皮帶跨距26、28中的張緊力從發(fā)動機的工作狀態(tài)瞬時增加，皮帶則以增加的力BF壓靠皮帶輪那就引起轉(zhuǎn)動臂逆時針方向B轉(zhuǎn)動，并進一步擠壓壓縮彈簧3b導(dǎo)致一個增加的彈簧力。彈簧力的增加導(dǎo)致以增加的力壓靠阻尼靴形件因而增加靴形件處的摩擦表面滑動，這就導(dǎo)致防止轉(zhuǎn)動臂在逆時針方向的運動。一旦在跨距的張緊力減小同時皮帶力降低，皮帶輪借助于壓縮彈簧36迅速壓靠皮帶跨距、從而保持皮帶的張緊力(通過減小的阻尼水平)。
可選擇地，一個可調(diào)節(jié)的止動器76可以在轉(zhuǎn)動臂32與基座30之間設(shè)置?？烧{(diào)節(jié)的止動器是在基座30上形成的一個槽78的形式，及借助緊固件82裝在轉(zhuǎn)動臂上的可移動的止動元件80。
上述描述僅為說明目的而進行并不打算限制由所附權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種為張緊皮帶的張緊裝置，該張緊裝置包括一基座；繞固定在基座上的樞軸振動/擺動的轉(zhuǎn)動臂；裝在轉(zhuǎn)動臂上并為結(jié)合皮帶的皮帶輪；以第一端在相對樞軸的工作半徑處可操作地連接到該轉(zhuǎn)動臂上的壓縮彈簧；防止轉(zhuǎn)動臂振動/擺動的阻尼機構(gòu)；其中的改進包括該轉(zhuǎn)動臂包括與轉(zhuǎn)動臂一起運動的凹形弧面并與樞軸相隔一距離，凹形弧面的方位通常面對樞軸和壓縮彈簧的第二端；該阻尼機構(gòu)包括一個帶基本上與轉(zhuǎn)動臂的凹形弧面互補并結(jié)合的凸形弧面的可動靴形件；以第一端固定到靴形件上而第二端在第二樞軸處固定到基座上的第二轉(zhuǎn)動臂；該靴形件具有彈簧接受部分，該彈簧接受部分面對并安裝到彈簧的第二端上；彈簧在轉(zhuǎn)動臂與靴形件之間偏壓并將靴形件的凸形表面壓靠轉(zhuǎn)動臂的凹形表面。
2．如權(quán)利要求1的張緊裝置，其特征在于轉(zhuǎn)動臂凹形弧面與樞軸的間隔距離等于或大于彈簧的工作半徑。
3．如權(quán)利要求1的張緊裝置，其特征在于轉(zhuǎn)動臂的凹形弧面基本上與樞軸是同心的。
4．如權(quán)利要求1的張緊裝置，其特征在于靴形件在相對于凹形弧面的運動的一個方向上是自我增能的。
5．如權(quán)利要求1的張緊裝置，其特征在于靴形件作為第二轉(zhuǎn)動臂的一部分是整體形成的并包括高分子材料的墊以構(gòu)成凸形弧面。
全文摘要
一種張緊裝置,包括:基座(30)、繞固定在基座(30)上的樞軸(34)振動的轉(zhuǎn)動臂(32)裝在轉(zhuǎn)動臂(32)上的皮帶輪(22)、以第一端(38)可操作地連接到轉(zhuǎn)動臂(32)上并以第二端(50)可操作地連接到靴形件(52)上的壓縮彈簧(36)、該壓縮彈簧擠壓靴形件(52)的凸面(54)靠住轉(zhuǎn)動臂(32)的凹弧形面(46)、以及固定在靴形件(52)上的第二轉(zhuǎn)動臂(60)和固定在基座(30)上的第二樞軸(66)。
文檔編號F16H7/12GK1303468SQ99806833
公開日2001年7月11日 申請日期1999年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月2日
發(fā)明者澤格·A·布拉爾 申請人:蓋茨公司