專利名稱：具有整體阻尼的皮帶張緊器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種皮帶傳動系統，特別涉及一種動力傳送皮帶和類似物的張緊裝置。具體而言，本發明涉及一種與張緊器的軸向力無關的張緊裝置，并且其能提供改進的滑輪校準和更長的張緊器壽命。
背景技術：
在汽車工業，各種車輛輔助設備如動力轉向泵、油和氣泵、空調、交流發電機和類似裝置，都是由連接到發動機曲軸上的滑輪驅動的單一環帶操作的。這類系統通常被稱作“螺旋式”傳動皮帶系統。為了對上述提到的設備和其他各種輔助設備提供最佳的運行效率，不可避免地會在傳動皮帶上維持一預定的張緊力，以確保輔助設備的有效運行以及保證皮帶的令人滿意的使用壽命。由于傳動皮帶長度的原因，因為磨損和振動使得皮帶趨向于被拉長，影響了皮帶驅動輔助設備的操作性能。因此，傳統上通常用皮帶張緊裝置來給皮帶提供一恒定的張緊力，以補償因該種拉伸使皮帶增加的長度。這類參考在美國專利US5030172、5443424、5545095、5718649、5803850和6206797中公開了，每篇專利在這里被引為參考，作為現有技術中皮帶張緊器的示例。
普通類型的皮帶張緊器示例了固定的殼體和攜帶了皮帶嚙合滑輪的角形可拆卸的杠桿臂(lever arm)。盤簧被抵靠支撐在固定殼體和可拆卸的杠桿臂上，并且盤簧以變化的張緊力向著皮帶按照該皮帶的自然振動偏移后者。盡管變化的是彈簧力，實質上需要保持恒定力作用到杠桿臂上。
還需要皮帶張緊器提供一阻尼元件以防止發生在彈簧元件上的過度振動。這類元件被設計成能吸收突然的震動并能防止作用在張緊器和傳動皮帶上的撞擊。當一盤簧被用來施加皮帶張緊力時，因為其固有的盤簧特性，沿展了由皮帶的平衡力的波動的自然振動的頻率，該阻尼元件就尤其重要。這類波動減弱了彈簧的張緊力的效率。但是，阻尼需求是根本的，以便使得皮帶系統在脈動機器的延伸期間能達到功能特性，而不影響作用到該傳動皮帶上的張緊力。
例如，在Walker等人提出的美國專利US3924483中已經公開了一種皮帶張緊裝置，其中公開了一種扭力彈簧用來樞軸地移動車輛輔助件中的一個來獲得所需要的張緊力。上述類型中的另一張緊器利用一對扭力彈簧來樞軸地移動一杠桿和一惰輪到皮帶張緊嚙合件中從而獲得經濟和緊湊的單元。特別是，在該類張緊器中，每個彈簧被安裝到該杠桿的單獨的側面上，并且被嚙合入該杠桿和殼體上而在皮帶張緊方向向該皮帶偏移中間杠桿。而且，在汽車工業已經認識到汽車皮帶系統的振動環境和其影響到的彈簧振動。
美國專利US4696663中公開了一種皮帶張緊器，包括一固定的殼體12，一杠桿臂30，和一扭力彈簧20被抵靠支撐在該殼體和杠桿上，并且在皮帶張緊方向偏移該杠桿。該皮帶張緊器配備有一與殼體壁13摩擦嚙合的由彈簧致動的制動器60。由于該扭力彈簧同時提供了對杠桿的張緊力和制動制動器的力，阻尼力的量就與皮帶張緊力的量成比例。
美國專利US4473362公開了一種分開的阻尼體108，其阻尼特性是不連續的，而是與相對于固定結構36相關的樞軸結構40的位置成比例變化。一盤簧安裝在固定和樞軸結構之間，以便彈性地偏移后者，以彈簧力從其受限制的第一位置向受限制的第二位置偏移，其會向該皮帶增量移動該樞軸結構。該阻尼體具有在芯元件48的低端外周的內部邊緣相對緊的適配，而在樞軸結構的外部周邊和內部周邊之間是相對松的適配。其第一和第二限制位置之間的該樞軸結構的角位移是伴隨該阻尼體的外部周邊和接觸表面的安裝部分的內部周邊之間的滑動移動而發生的，并且是按照該樞軸結構的位置而變化的，摩擦力量多半也發生變化，因此所需要的克服摩擦力的扭力也發生變化。因此，臂在皮帶釋放方向有利地給予了大量的阻尼影響。
Quintus的美國專利普通公開US6206797中公開了一種皮帶張緊器結構，其通過增大彈簧襯套臂和彈簧盒之間的摩擦力、以及增大臂板襯套、臂板和臂之間的摩擦力來增大阻尼。摩擦力的增大通過使用彈簧或偏轉的臂板增大負載到張緊器組成元件上的軸向負載來獲得。在提供有效的阻尼的同時，該結構還增大了實質上保持滑輪校準對的臨界耐磨區域的負載。因此，需要一種結構來克服上面所討論的缺點。
發明內容
因此本發明的目的是提供一種具有阻尼的皮帶張緊器，其與張緊器的軸向力無關。
本發明的另一目的是提供一種具有高阻尼度、同時降低施加在臨界磨損區域上的力的皮帶張緊器。
本發明還有一目的是提供一提高了滑輪校準度的皮帶張緊器。
本發明還有一目的是提供一具有更長張緊器壽命的皮帶張緊器。
本發明還有一目的是提供一改進的皮帶張緊器的裝配方法，能通過省去臂板的準確定位獲得適度的阻尼。
按照本發明達到上述的目的，其中，皮帶張緊器包括整體阻尼，其與作用到張緊器上的軸向力無關。該阻尼器包括一臂和一構造為杯形的彈簧鋼臂板。杯形臂板的邊緣被改進為提供被用作為彈簧的“指狀件”在徑向提供彈簧力。制動材料被包含在指狀件和臂之間以形成一接觸區域，該區域在臂和臂板之間增大摩擦從而產生阻尼。該制動材料的特征在于，在一示例中，為聚合材料；但是在本發明的范圍內利用適宜的可替換材料、或是材料的化合物或組分，能顯示增大本發明中該臂和臂板間的摩擦效果。按照本發明，該制動材料可鑲鑄(co-molded)到該杯形臂板的內部或外部。如果該制動材料被鑲鑄到杯形臂板上，就還可包括一凸起來密封該張緊器，以防止污染物進入到該皮帶張緊器的阻尼腔內。
該臂板被鎖到該張緊器的樞軸元件上以防止臂板的旋轉，并且提供該制動材料和臂之間的相對移動。由于阻尼力是與所需要的支持該張緊器組件為一體的軸向力無關的，設置在張緊器上的襯套來保持臂校準而減輕磨損，增大張緊器的壽命。本發明的裝配該張緊器的方法也得到改進，因為省去了為達到適宜的阻尼度所作的臂板的準確定位。
按照本發明，上述皮帶張緊器在降低作用力到臨界磨損區域的同時，還能獲得較高程度的整體阻尼，還提供了改進的滑輪校準以及增加了張緊器的壽命。
結合附圖并根據下面優選實施例和權利要求書的描述，本發明的優點和特征將變得更明顯。附圖為圖1為具有本發明整體阻尼的皮帶張緊器的頂視圖；圖2為按照圖1中皮帶張緊器的線2-2作的橫截面示意圖；圖3為圖1中皮帶張緊器的分解的透視圖。
具體實施例方式
現在參照附圖，圖1示例了按照本發明的皮帶張緊器，其中皮帶張緊器10包括杠桿臂12，杠桿臂12具有多個沿徑向從杠桿臂12的外周16向外延伸的停止件14以限制臂12的旋轉；一殼體18，杠桿臂12配置在該殼體上；一張緊器臂板(阻尼器)20，其具有多個從臂板20的外圍緣延伸的指狀件22以在徑向提供彈力；還包括一鎖止件24，以確保臂板20固定到殼體18上。杠桿臂12還包括一固定連接到并且從杠桿臂12向外延伸以接受和支持一滑輪組件28(圖3)的支持件26。
如圖2和圖3所示，該皮帶張緊器包括一沿縱軸延伸的樞軸42，并且形成一外軸端44；一殼體46，具有水平底部48和從該水平底部垂直延伸的環形壁50，還具有內部環形壁面52和外部環形壁面54。該殼體被安裝和旋轉固定在樞軸42上；一杠桿臂12樞軸安裝在樞軸42上，并形成一遠端56和一管狀近端58，該管狀近端延伸入并可操作地連接到該殼體46上；一樞軸襯套60用來幫助該杠桿臂12保持校準，該樞軸襯套具有一內環壁面62和一外環壁面64，該樞軸襯套60被軸向設置在樞軸42的外壁面上，因此所述內環壁面62與在該殼體46內環繞該樞軸42的套筒66相鄰并沿該縱軸延伸；一彈簧元件68，優選為鋼制盤簧，可操作地連接到該殼體46上，以及連接到杠桿臂12上，使該杠桿壁12能在皮帶張緊方向繞縱向軸樞軸轉動；一彈簧襯套70，軸向設置在彈簧元件68和杠桿壁12之間，該彈簧襯套70具有與殼體46的垂直圓周側壁50的外圓周環面相同的外圓周長，并且有與杠桿臂的管形近端58的外圓周壁72相同的內圓周長；一滑輪組件28安裝在杠桿臂12的遠端，用來接收環形傳動皮帶(未示出)，并且在皮帶張緊方向施加一張緊力到繞杠桿臂樞軸旋轉的該環形傳動皮帶上，具有滑輪的遠端安裝在與所述樞軸42的上端部有軸向空間距離的位置上；以及一臂板組件，該臂板組件包括一杯形臂板20，該臂板20優選用彈簧鋼制成，并且固定安裝在樞軸42上，以提供整體阻尼而張緊驅動系統的環形傳動皮帶，該臂板組件包括(a)一臂板，具有杯形凹腔，具有圓周邊緣78和從所述圓周邊緣78延伸的多個彼此空間分開的指狀件22；和(b)設置在該指狀件22和臂板20的表面之間的制動材料80，以在杠桿臂12和所述臂板20之間提供至少一個增加了摩擦力的接觸區域。
如果需要，適宜的聚合體抗磨帶69，如聚四氟乙烯帶，可如本領域公知的那樣設置在彈簧68的線圈之間。
多個指狀件22通常向上延伸，并且多構造成具有一個或多個有角度的面36。每個指狀件22的作用如彈簧，以對該臂板襯套40的內壁38在徑向上提供力。壁板襯套40包括一切斷部分41，其使得該壁板襯套40能容易地適配到杠桿臂12上的阻尼腔內。通常典型地，該指狀元件22由剛性材料制成，當指狀件在徑向向上彎曲時能具有類似彈簧一樣的性質。該指狀件優選是含有超過一個角度的面，這樣能加強類似彈簧的性質而產生更均勻和持久的壓力。該臂板20的指狀件22、側壁38和臂板襯套40在提供阻尼的同時增大摩擦力。
制動材料80，如耐磨塑料材料，被設置在指狀件22和杠桿臂12之間。示例的耐磨材料包括，如聚酰胺(PA)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚砜類(PS)、聚醚砜(PES)、聚氧化甲烯(POM)、如，聚縮醛、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚鄰苯二酰胺(polyphthalamide)(PPA)、聚鄰苯二甲酰亞胺(polyphthalimide)(PPI)以及類似物，或它們的混合物或摻合物。優選是，該制動材料80是聚酰胺，如尼龍6、尼龍4、尼龍9、尼龍11、尼龍12、尼龍66、尼龍610、尼龍611或尼龍46。在本發明的優選實施例中聚酰胺制動材料80是鑲鑄到臂板20上的，其中該制動材料80包括一密封劑，如一系列迷宮式密封、或凸緣、或接觸該杠桿臂12的臂板襯套40的一部分，以形成一密封來阻止污染物進入阻尼腔。
該樞軸襯套60面對襯套46的水平底部48具有一個喇叭形的端部。該樞軸襯套60還包括多個槽84，每個槽沿樞軸襯套60的縱向長度延伸。該樞軸襯套60通過位于每個肋82的底部內角上相應數量的小槽口，這些肋82在襯套46的底部上從套筒66向外徑向突起，確保固定在襯套46的水平底部48上。
滑輪組件28包括一滑輪30，該滑輪30包括一軸承86如球軸承，和安裝件如安裝栓或銷，用來安裝滑輪并且固定連接滑輪組件28到杠桿臂12的遠端。滑輪30的外周面上包括多個凸起88和凹入90，所述多個凸起88和凹入90繞滑輪30周向延伸。該凸起和凹入可以是V形凸起和凹入，被截過的V形凸起和凹入、或其他有用的設計。
上述描述已經公開了各種實施例的形式，應該理解的是本發明并不限制于此，本領域技術人員還可以有更多的變化和改進。因此，本發明并不限于所示出和描述的細節，還包括附后的權利要求書的范圍和實質所概括的所有變化和改進。
權利要求
1.一種用于驅動系統環形傳動皮帶張緊的具有整體阻尼的皮帶張緊器，所述皮帶張緊器(10)的特征在于一殼體(46)，包括一沿縱軸延伸并形成一外軸端的樞軸(42)；一杠桿臂(12)，樞軸地安裝在所述所述樞軸(42)上，并且形成一遠端(56)和一管形近端(58)，所述管形近端延伸入并可操作地連接到所述殼體(46)內；一彈簧元件(68)，可操作地連接到該殼體(46)上，以及連接到杠桿臂(12)上，使該杠桿臂(12)能在皮帶張緊方向繞縱向軸樞軸轉動；一臂板組件，該臂板組件固定安裝在所述樞軸(42)上，以提供整體阻尼而張緊驅動系統的環形傳動皮帶，所述臂板組件包括(a)一臂板(20)，具有杯形凹腔，該杯形凹腔具有圓周邊緣(78)和從所述圓周邊緣延伸的多個彼此空間分開的指狀件(22)；和(b)一制動材料(80)，以在所述杠桿臂(12)和所述臂板(20)之間提供至少一個增加了摩擦力的接觸區域；和一滑輪(30)安裝在所述杠桿臂(12)的所述遠端(56)，用來接收環形傳動皮帶，并且在所述杠桿臂(12)在所述皮帶張緊方向樞軸旋轉時將一張緊力施加到所述環形傳動皮帶上，具有所述滑輪(30)的所述遠端(56)安裝在與所述樞軸(42)的所述近端(58)有軸向空間距離的位置。
2.根據權利要求1所述的皮帶張緊器，其特征在于，所述殼體(46)，具有水平底部(48)，多個肋(82)與所述水平底部相鄰，所述肋(82)從所述樞軸(42)徑向向外延伸，并且一環形壁(50)從該水平底部垂直延伸，所述環形臂具有內部環形壁面(52)和外部環形壁面(54)，和/或其中，所述制動材料(80)是在所述臂板(20)的至少一個面上的，其可由彈簧鋼制成，和/或其中，所述杠桿臂(12)包括一接受一臂板組件的阻尼腔，和/或其中，所述多個空間相隔的指狀件(22)從所述外周邊緣(78)向上成角度地延伸，其中，所述指狀件(22)可如彈簧那樣起作用，以提供徑向力，并且可被構造成能提供高阻尼度的結構，和/或其中，所述制動材料(80)被鑲鑄到該臂板(20)上，其中，所述制動材料(80)可包括密封元件以防止污染物進入阻尼腔，其中所述密封元件可以是一個或多個迷宮式密封件，一個或多個凸緣，或者是與所述杠桿臂(12)接觸的臂板襯套(40)的一個或多個部分。
3.根據權利要求1或2所述的皮帶張緊器，其特征還在于，一具有內環壁面(62)和一外環壁面(64)的樞軸襯套(60)能幫助保持所述杠桿臂(12)校準，所述樞軸襯套(60)被軸向設置在所述樞軸(42)的外表面上，因此所述內環壁面(62)與在該殼體(46)上的所述樞軸(42)的外表面相鄰并沿該縱軸延伸，和/或一彈簧襯套(70)軸向設置在所述彈簧元件(68)和所述杠桿臂(12)之間，所述彈簧襯套(70)具有與殼體(46)的垂直圓周側壁(50)的外圓周環面(54)相同的外圓周長，并且有與杠桿臂(12)的管形近端(58)的外圓周壁相同的內圓周長；和/或一臂板襯套(40)設置在所述臂板(20)和所述杠桿臂(12)之間，以幫助保持所述杠桿臂校準，其中所述臂板襯套(40)還可包括一切斷部分(41)，其使得該壁板襯套能張緊地適配到阻尼腔內。
4.如權利要求1-3中任一所述的皮帶張緊器，其特征在于，所述滑輪(30)具有一外圓周面，所述圓周面包括多個可替換的凸起(88)和凹入(90)，所述多個凸起(88)和凹入(90)繞所述滑輪(30)周向延伸，其中所述滑輪(30)可操作地通過沿所述滑輪(30)的一軸向開口延伸的安裝元件(32)連接到所述杠桿臂(12)的所述遠端(56)的一彀中，所述安裝元件(32)可包括一安裝栓或一安裝銷。
5.如權利要求1-4中任一所述的皮帶張緊器，其特征在于，所述彈簧元件(68)是一盤簧，并可由鋼制成。
6.一種裝配具有整體阻尼的皮帶張緊器(10)的方法，所述方法包括提供一殼體(46)，該殼體包括一沿縱軸延伸、并形成一外軸端的樞軸(42)；提供一與所述殼體(46)的所述樞軸(42)相鄰的一樞軸襯套(60)；提供一繞所述樞軸(42)的盤簧元件(68)；提供一軸向與所述盤簧元件(68)相鄰的環形彈簧襯套(70)；提供一安裝在所述所述樞軸(42)上的杠桿臂(12)，所述杠桿臂(12)形成一遠端(56)和一管形近端(58)，所述管形近端延伸入并可操作地連接到所述殼體(46)內；提供一臂板組件，包括(a)一臂板(20)，具有杯形凹腔圓周邊緣(78)和多個彼此空間分開的指狀件(22)，該指狀件如彈簧那樣起作用并從所述圓周邊緣(78)向上成角度地延伸以提供徑向力，其中所述指狀件(22)構造成具有高阻尼度的結構；和(b)一制動材料(80)，設置在所述多個空間相隔的指狀件(22)和所述杠桿臂(12)之間，以在所述杠桿臂(12)和所述臂板(20)之間提供至少一個增加了摩擦力的接觸區域；和提供一在所述杠桿臂(12)的所述遠端(56)上的滑輪組件，所述滑輪組件包括一滑輪(30)，其中所述滑輪(30)具有一外圓周面，所述外圓周面包括多個可替換的凸起(88)和凹入(90)，所述多個凸起(88)和凹入(90)繞所述滑輪(30)周面周向延伸，以接受環形傳動皮帶并且在所述杠桿臂(12)在所述皮帶張緊方向樞軸旋轉時，將張緊力施加在所述環形傳動皮帶上；和順序按步驟裝配所述殼體(46)、所述樞軸襯套(60)、所述盤簧(68)、所述彈簧襯套(70)、所述杠桿臂(12)、所述臂板組件和所滑輪(30)，形成具有整體阻尼的皮帶張緊器(10)。
7.如權利要求23所述的方法，其特征在于，所述的順序步驟包括(1)在所述殼體(46)內設置所述樞軸襯套(60)，與所述樞軸(42)相鄰；(2)在所述殼體(46)內繞所述樞軸(46)設置所述盤簧(68)，并且將所述盤簧與所述殼體偶接；(3)設置所述彈簧襯套(70)與所述定位的盤簧(68)相鄰；(4)設置所述杠桿臂(12)到所述樞軸(42)上，使得所述管形近端(58)延伸入所述殼體(46)內；(5)可操作地連接所述臂板組件到所述杠桿臂(12)上，并且(6)安裝所述滑輪組件到所述杠桿臂(12)的所述遠端(56)上。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述殼體(46)具有水平底部(48)，和一從該水平底部垂直延伸的環形壁(50)，所述環形臂具有內部環形壁面(52)和外部環形壁面(54)，所述殼體(46)還包括多個內部的肋(82)，所述肋(82)從所述水平底部(48)徑向向外延伸，和/或其中，所述樞軸襯套(60)還包括一具有外環壁面(64)，以幫助保持所述杠桿臂(12)校準，所述樞軸襯套(60)被軸向設置在所述殼體(46)的所述樞軸(42)的外表面上，并沿所述縱軸延伸。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述盤簧元件(68)可操作地連接到所述殼體(46)和所述杠桿臂(12)上，使得所述杠桿臂能在皮帶張緊方向繞所述縱軸樞軸旋轉。
10.如權利要求7-9中任一所述的方法，其特征在于，所述順序步驟5包括設置所述臂板組件到所述阻尼腔內和到所述樞軸(42)上，所述臂板組件包括一杯形彈簧鋼臂板(20)和設置在所述臂板(20)和所述杠桿臂(12)之間的具有孔隙的制動材料(80)，以幫助保持所述杠桿臂校準，所述臂板組件包括(a)一臂板(20)，具有杯形凹腔圓周邊緣(78)和多個彼此空間分開的指狀件(22)，該指狀件如彈簧那樣起作用并從所述圓周邊緣(78)向上成角度地延伸以提供徑向力，其中所述指狀件(22)構造成具有高阻尼度的結構；和(b)一制動材料(80)，設置在所述多個空間相隔的指狀件(22)和所述杠桿臂(12)之間，以在所述杠桿臂(12)和所述臂板(20)之間提供至少一個增加了摩擦力的接觸區域。
全文摘要
一種用于張緊傳動系統環形帶、具有整體阻尼的皮帶張緊器，該阻尼腔包括一臂板(20)，該臂板(20)具有杯形凹腔和從該外周邊緣(78)延伸的多個空間相隔的指狀件(22)。
文檔編號F16H7/12GK1668863SQ03817135
公開日2005年9月14日 申請日期2003年6月11日 優先權日2002年7月18日
發明者J·G·昆塔斯 申請人:戴科產品有限責任公司