專利名稱：用于皮帶張緊器的離合的阻尼器的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及張緊器，更具體地涉及利用與張緊器臂可操作地嚙合的斜坡-斜坡離合器組件不對稱阻尼的張緊器。
背景技術：
通常皮帶張緊器具有阻尼由皮帶張力波動導致的張緊器臂的運動的機構。該阻尼的所需大小取決于許多驅動因素，包括幾何形狀、附件負荷、附件慣性、發動機占空系數及其它。例如，具有更高扭轉輸入或某些瞬間動態狀況的驅動系統可能需要更高阻尼以充分控制張緊器運動。盡管更高阻尼在控制臂運動方面很有效，但是它也會對其他關鍵張緊器功能有害(例如，對皮帶松弛狀態響應慢或沒有響應)。另外，由于制造變化、操作溫度和部件介入或磨損而發生的阻尼的變動或變化也可以導致張緊器無響應。正時皮帶系統受益于使用不對稱阻尼解決該問題。當遇到附加皮帶張力時不對稱阻尼張緊器提供阻尼，但是不響應皮帶松弛狀況。盡管可能不是所有其他前端附件驅動張緊器都需要不對稱功能性，但是增加使用壽命、解決其他瞬間動態系統問題(包括1-2換檔期間的皮帶打滑)或簡單地使張緊器對阻尼變化不敏感的潛力使它成為理想的設計選擇。該問題的一種當前解決方案使用附連到樞轉臂的粘性線性阻尼機構，例如減震器。例如通過止回閥和減震器中的不同截流面積實現不對稱阻尼。然而該解決方案往往昂貴并且需要比常規張緊器更多的包裝空間。其他解決方案使用在卷起期間增加阻尼器摩擦的楔塊或彈簧加載自供能制動蹄片元件。然而這些設計往往復雜，需要組裝許多小部件。例如在美國專利No. 4，583，962和6，422，962中提出了單向離合器機構，其用于正時皮帶張緊器，目的是防止或限制向后移動以防止跳齒。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。例如包括美國專利No. 4，832，665和6，375，588的其他正時皮帶張緊器方案使用耦聯到粘性阻尼器的單向裝置。盡管這些裝置提供良好的功能性， 但是在整個使用壽命期間粘性流體的保持會是困難的。在美國專利申請公告2003/0008739 中公開的又一種設計使用由卷繞彈簧離合器的夾緊動作生成的摩擦來提供阻尼。前述張緊器設計不是理想的。因此，需要一種新式的張緊器設計。
發明內容
本發明的一個方面是一種包括斜坡-斜坡組件的皮帶張緊器。在一個實施例中， 所述張緊器包括限定樞轉軸線的張緊器軸；臂，其安裝在張緊器軸上，從而允許該臂圍繞樞轉軸線樞轉；具有第一斜坡特征的第一張緊器部件；具有第二斜坡特征的第二張緊器部件；以及具有上斜坡表面和下斜坡表面的斜坡襯套。第一張緊器部件嚙合到所述臂以用于隨其旋轉并且第二張緊器部件耦聯到張緊器軸。所述斜坡襯套布置在第一張緊器部件和第二張緊器部件之間，使得上斜坡表面安放在第一斜坡特征內并且下斜坡表面安放在第二斜坡特征內。在另一個實施例中，所述張緊器包括限定樞轉軸線的張緊器軸；臂，其圍繞樞轉軸線沿第一方向和第二方向可樞轉；彈簧罩殼，其圍繞樞轉軸線可樞轉并且嚙合到所述臂以用于隨其旋轉；以及耦聯到所述彈簧罩殼的端帽。所述彈簧罩殼包括第一斜坡特征并且所述端帽包括第二斜坡特征。所述張緊器包括布置在所述彈簧罩殼和所述端帽之間的斜坡襯套。所述斜坡襯套具有彈簧罩殼側和端帽側，所述彈簧罩殼側具有安放在第一斜坡特征內的第一斜坡表面，所述端帽側具有安放在第二斜坡特征內的第二斜坡表面。所述張緊器也包括布置在所述彈簧罩殼內的扭轉彈簧。所述扭轉彈簧耦聯到所述臂，使得當所述臂圍繞樞轉軸線沿第一方向樞轉時所述彈簧卷起，并且當所述臂圍繞樞轉軸線沿第二方向樞轉時解卷以提供不對稱阻尼。在另一個實施例中，所述張緊器包括限定樞轉軸線的張緊器軸；臂，其安裝在張緊器軸上從而允許該臂圍繞樞轉軸線樞轉；和離合器組件，其至少部分安裝到張緊器軸并且耦聯到所述臂。所述離合器組件包括具有第一斜坡特征的第一張緊器部件，具有第二斜坡特征的第二張緊器部件，具有第一端和第二端的扁絲彈簧，和耦聯到第一張緊器部件的阻尼器襯套。第一張緊器部件與臂嚙合以隨其旋轉，第二張緊器部件與張緊器軸耦聯。所述扁絲彈簧的第一端耦聯到第一張緊器部件并且所述阻尼器襯套被定位用于與所述臂摩擦接觸，使得當所述臂經歷卷起時所述彈簧罩殼隨著所述臂旋轉，并且沿著第二張緊器部件的第二斜坡特征向上移動，這推動所述阻尼器襯套抵靠所述臂以用于摩擦阻尼。
從優選實施例的以下描述以及權利要求和附圖可以看出本發明的特征及其技術優點，在附圖中圖1是包括斜坡-斜坡組件的張緊器的一個實施例的分解透視圖。圖2是圖1的組裝張緊器的側視、橫截面圖。圖3是沿著圖2中的線3-3的截面的平面圖。圖4是圖1中的斜坡襯套的后部切除的透視圖。圖5A-5C是示意圖，顯示了根據一個實施例的第一張緊器部件、斜坡襯套和第二張緊器部件之間的界面。圖6是具有斜坡-斜坡組件的張緊器的第二實施例的側視、橫截面圖。圖7A和7B是圖6的張緊器的斜坡-斜坡組件的分解透視圖。
具體實施例方式本文中公開的張緊器提供一種不對稱摩擦阻尼器，其將在卷起(即，未張緊)期間起作用以減小卷起的有害影響。當增加皮帶張力時，卷起結果導致皮帶沿遠離皮帶的方向提升張緊器臂。為了減小卷起的負面影響，希望在張緊器臂上具有摩擦阻尼器，所述摩擦阻尼器將阻止張緊器臂從皮帶提升而不會不利地影響張緊器臂朝著皮帶的移動。僅僅用于阻止張緊器臂的提升的該類型的摩擦阻尼通常被稱為不對稱阻尼。本文中公開的張緊器部分通過使用制動元件實現不對稱阻尼，所述制動元件在本文中可以被稱為斜坡-斜坡組件。斜坡-斜坡組件可以包括至少兩個張緊器部件，所述張緊器部件具有彼此對接的斜坡特征。斜坡-斜坡組件也可以包括斜坡襯套。具有斜坡特征的張緊器部件中的至少一個可移動，使得當臂開始遠離皮帶移動時單向或不對稱阻尼被提供以阻止張緊器臂的移動。張緊器臂被提升得越遠，可移動部件允許裝置施加逐漸越大的摩擦阻尼以抵制張緊器臂從皮帶提升。相對于張緊器臂的位移逐漸增加摩擦阻尼的能力允許裝置響應張緊器臂遠離皮帶的更大位移來提供更大的摩擦阻尼。 這產生反饋環以防止卷起的有害影響；張緊器臂被驅動遠離張緊皮帶越遠，越大的摩擦阻尼被施加以停止卷起。不對稱阻尼可以被定制成使得它將不限制沿卷起方向的所有運動， 由此提供對于一些應用有利的附加順應性。由于阻尼通過設計在性質上是不對稱的，因此當張緊器返回正常操作——由此張緊器臂返回到與皮帶的張緊接觸時——施加于裝置沿張緊方向的運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。現在參考圖1和2中所示的實施例，張緊器10包括臂1，限定樞轉軸線11的張緊器軸12，具有第一組斜坡特征9的第一張緊器部件5，具有第二組斜坡特征6的第二張緊器部件4，和斜坡襯套3。張緊器軸12與樞轉軸線11基本同軸，并且臂1安裝在張緊器軸 12上，從而允許臂1圍繞樞轉軸線11樞轉。第一張緊器部件5可以耦聯到臂1以隨其樞轉。另外，第一張緊器部件5可以容納扭轉彈簧2，并且因此可以是彈簧罩殼。備選地，本領域的技術人員將理解第一張緊器部件可以是張緊器的任何其他部件，其具有第一組斜坡特征并且耦聯到臂1使得當臂1圍繞樞轉軸線11樞轉時該部件樞轉。參考圖1的實施例，第二張緊器部件4可以耦聯到張緊器軸12，并且可以是至少部分閉合張緊器的端帽。備選地，本領域的技術人員將理解第二張緊器部件4并不限于端帽，而是可以是具有第二組斜坡特征的張緊器的任何其他部件。如果有的話，斜坡襯套3可以布置在第一張緊器部件5和第二張緊器部件4之間。斜坡襯套 3包括上斜坡表面7和下斜坡表面8。上斜坡表面7安放在第一張緊器部件5上的第一組斜坡特征9內。下斜坡表面8安放在第二張緊器部件4上的第二組斜坡特征6內。斜坡襯套3的使用是有利的，原因在于它提供斜坡特征6和9之間的更低摩擦系數，并且可以防止斜坡特征6和9在彼此中磨出凹槽。襯套也提供兩個表面之間的更穩定的摩擦系數，由此在張緊器的整個壽命期間保持更一致的不對稱率。臂1可以安裝在張緊器軸12上從而圍繞軸線11樞轉。與樞轉軸線11相對的臂1 的遠端可以被配置為接收與皮帶接觸的帶輪22。帶輪可以通過螺栓23或本領域技術人員已知的其他緊固件安裝在張緊器臂1的遠端上，并且可以包括蓋對。扭轉彈簧2對臂1施加力以沿方向A偏壓帶輪22從而張緊皮帶。張緊器沿相反方向B的卷起通過由不對稱摩擦阻尼機構增加的扭轉彈簧2的偏壓被抵抗。不對稱摩擦阻尼基本不阻礙臂沿方向A的移動，同時通過當張緊器臂進一步移位時施加逐漸更大的摩擦阻尼來基本限制臂沿方向B的移動。端帽4可以提供用于將張緊器固定到發動機或設備的機構。相對于待張緊的皮帶固定張緊器的多種方法在本領域中是公知的，包括但不限于焊接、螺栓、螺釘和鎖定結構的使用。備選地，張緊器可以使用沿著樞轉軸線穿過張緊器的軸在與端帽相反的張緊器臂的一側安裝到發動機或設備。與將該裝置安裝到發動機或設備的方法無關，為了產生不對稱力以抵抗卷起所采取的辦法基本不變。參考圖1和2中所示的實施例，張緊器軸12提供允許張緊器10中的部件的旋轉和平移運動的支承表面。平移運動基本平行于并且沿著樞轉軸線11。端帽4的斜坡特征6 形成于它的面對張緊器臂的內表面上，并且圍繞張緊器軸12基本沿圓周排列。
端帽4(包括斜坡特征6)、張緊器軸12和其他元件可以使用多種技術被制造為整體單元，所述多種技術包括鍛造、鑄造、壓鑄、燒結或機械加工，或者制造成不同的部件然后使用多種方法接合在一起，所述多種方法例如燒結、焊接、粘結、螺栓連接和甚至干涉配合。 在一個備選實施例中，例如斜坡特征6可以形成為獨立的板，該獨立的板可以與端帽4整合。通過將單個元件制造為獨立的元件，可以更容易為獨立于整體整合單元的部件提供特定表面或熱處理或涂層。仍然參考圖1中的實施例，張緊器10包括斜坡襯套3，所述斜坡襯套具有上斜坡表面7和與第一側相對的下斜坡表面8。斜坡襯套3在張緊器10內圍繞樞轉軸線11可旋轉并且沿著樞轉軸線11可平移。斜坡襯套3經由安放在端帽4的斜坡特征6內的斜坡襯套3的下斜坡表面8與端帽4對接。下斜坡表面8具有與上斜坡表面7相反的特征輪廓， 所述上斜坡表面與位于張緊器部件5上的斜坡特征9對接。張緊器部件5容納扭轉彈簧2或張緊器的其他部件。扭轉彈簧2可以是卷簧、圓絲彈簧、扁絲彈簧或本領域技術人員已知的其他彈簧類型。如圖1和3中所示，扭轉彈簧2 的外柄腳14在第一彈簧嚙合點17a處嚙合張緊器部件5。第一彈簧嚙合點17a可以定尺寸以合適地接收彈簧柄腳14和可變形的插塞26。彈簧2的內柄腳13在沿著臂心軸16的第二彈簧嚙合點17b處嚙合張緊器臂1。在正常操作期間，彈簧2提供扭轉力以將張緊器臂1偏壓到正被張緊的皮帶中以張緊皮帶。彈簧2也提供相反扭轉力以推動斜坡襯套3沿與張緊器臂1相反的方向旋轉。 由彈簧2施加于第一張緊器部件5的力導致第一張緊器部件5沿著斜坡襯套3或端帽4的斜坡特征向上移動直到到達平衡狀態。如果扭轉彈簧2是扁絲彈簧，則彈簧帶21可以定位在如圖1-3中所示的扁絲彈簧的線圈之間。彈簧帶21可以在與扁絲彈簧2的并置位置中被卷繞，使得彈簧帶21在扁絲彈簧的線圈之間，并且也可以在扁絲彈簧2和容納彈簧的張緊器部件的內壁之間。彈簧帶 21的使用減小彈簧的摩擦磨損或其他摩擦的負面效應使得彈簧塌縮減小。如圖1和2中所示的張緊器10也可以包括阻尼器襯套18，和樞軸襯套15。樞軸襯套15為基本圓柱形結構，其被插入與樞轉軸線11基本對準的張緊器臂1的臂心軸16中。 樞軸襯套15提供用于張緊器10的元件沿著和圍繞樞轉軸線11旋轉和平移的支承表面。阻尼器襯套18可以充當用于張緊器部件5的蓋，以減音和/或減震，并且當張緊器部件容納彈簧2時使彈簧2包含在張緊器部件5內。張緊器10也可以包括連接到張緊器臂1的臂板襯套19和臂板20。當如圖2中所示組裝時端螺母、螺栓或緊固件可以沿著樞轉軸線將張緊器10保持在一起。端螺母螺栓或緊固件也可以將張緊器10如上所述固定或附著到發動機或設備。如圖1中所示，張緊器10可以包括用于組裝端帽4和第一張緊器部件5的突舌和槽口。如該實施例中所示，端帽4包括在它的周邊的槽口 27，并且第一張緊器部件5包括突舌觀，所述突舌朝著端帽4延伸并且可接收在槽口 27中。槽口 27大于突舌觀，使得槽口 27不充當限位件以在卷起期間抑制臂的旋轉運動。換句話說，槽口 27足夠大以使提供的張緊器臂1的旋轉運動量被預選為達到張緊器將提供的摩擦阻尼的最大量。然而備選地，如果皮帶斷裂，槽口 27可以充當沿與卷起相反的方向的限位件。如果皮帶斷裂，一旦第一張緊器部件5沿斜坡向后下移，槽口 27可以阻擋它，并且將防止第一張緊器部件5沿與卷起相反的方向向上沿相鄰斜坡上移。現在參考圖4，斜坡襯套3的上斜坡表面7具有以基本圓形排列圍繞樞轉軸線11 布置的斜坡特征。端帽4的斜坡特征6、張緊器部件5和斜坡襯套3的下斜坡表面8也可以類似地布置。上斜坡表面7和張緊器部件5的斜坡特征9被設計為在張緊器10的正常操作期間接觸。類似地，下斜坡表面8和端帽4的斜坡特征6被設計為在張緊器10的正常操作期間接觸。圖4中所示的斜坡特征顯示了基本對稱的圖案，由此每個離散重復的斜坡元件具有基本相同的上下圖案。斜坡特征可以沿徑向方向從樞轉軸線變化，以便保持與匹配表面的恒定對接，并且在操作期間調節阻尼器的特定性質。盡管斜坡襯套3的上斜坡表面 7顯示了對稱的重復圖案，但是斜坡特征可以具有獨特圖案或備選的不對稱圖案，以獲得特定操作特性。斜坡襯套3的上斜坡表面7和下斜坡表面8，端帽4和張緊器部件5上的斜坡特征的任意截面的一般結構可以被分成四個重復的元件。這些元件是下停歇部30，上行斜坡32，上停歇部31和下行斜坡33，如圖4中所示。定位在第一張緊器部件5和端帽4之間的斜坡襯套3的示意性詳圖在圖5A中被顯示為接觸區域34。下停歇部30、上行斜坡32、上停歇部31和下行斜坡33在圖5B中被顯示用于端帽4和在圖5C中被顯示用于斜坡襯套。盡管圖5A中所示的接觸區域34詳示了一組直線特征，但是必須認識到兩個要點。第一，沿遠離裝置的旋轉軸線的徑向方向，實際斜坡輪廓可以沿著該參考線明顯變化以便最小化相對滑動、減小摩擦、提供平衡負荷和實現其他目標。該方法的一個實施例的例子可以在圖4中所示的等軸輪廓中看到，其中顯示了相同的下停歇部30、上行斜坡32、上停歇部31和下行斜坡33表面特征。第二，盡管圖 5A-5C中所示的輪廓是直線，但是裝置可以使用用于斜坡的任意數目的備選輪廓，包括多小面或曲線形式。例如，類似于圖4中所示的實施例，上和下停歇部31和30分別可以僅僅倒角或半徑連接向上和向下斜坡。備選地，停歇部30、31和斜坡32、33可以以這樣的方式被構造使得提供在正常操作和在卷起狀態期間所需的不對稱阻尼之間切換的停留或延遲。斜坡特征(上和下以及停歇部)的形狀可以從包括多種直線和曲線形狀的多種輪廓選擇。斜坡特征可以在斜坡特征的長度上以任意間隔重復或者是唯一的，根本沒有重復圖案。盡管這里顯示的實施例具有對稱重復的輪廓，其中特定斜坡特征的每個邊緣在每一側具有等同特征，但是也有可能使用不對稱輪廓。不對稱輪廓可以在邊上類似于鋸齒構造，其中不接觸的斜坡特征的區域以陡降為特征而不是逐漸下行斜坡。被限定為整體單元的斜坡特征的數量可以從廣泛范圍的可能的備選布置中選擇。優選地，斜坡特征單元的數量等于或大于四。更優選地，斜坡特征的數量等于或大于六。最優選地，斜坡特征的數量等于或大于八。參考圖5A-5C，顯示了在具有斜坡特征6的端帽4和具有斜坡特征9的第一張緊器部件5之間的接觸區域34。如圖所示，接觸區域34可以包括定位在第一張緊器部件5和端帽4之間、具有上斜坡表面7和下斜坡表面8的斜坡襯套3。圖5A顯示了安放在下斜坡位置36中的第一張緊器部件5。在卷起狀態期間(即，張緊器臂正遠離皮帶移動)，張緊器臂的旋轉提供扭力，所述扭力可以使張緊器部件4、5相對于彼此運動，使得一個部件沿著另一個部件的上行斜坡32向上移動。部件沿著斜坡的向上移動產生法向力，所述法向力移動抵靠臂1的張緊器10的部件以對臂1施加摩擦阻尼使得臂1可以阻止遠離皮帶移動。圖 5B顯示了第一張緊器部件5和斜坡襯套3響應扭力(FT)可旋轉地運動，其中FT等于通過張緊器臂1旋轉到上斜坡位置38而從阻尼器襯套18施加的摩擦扭矩。備選地，如圖5c中所示，第一張緊器部件5可以響應通過張緊器臂旋轉到上斜坡位置39而施加的扭力(ft) 可旋轉地運動，而斜坡襯套3保持安放在端帽4的斜坡特征6上。然后，一旦扭力(ft)消散足以允許彈簧扭矩沿上行斜坡32向下移動第一部件，第一張緊器部件5可以從上斜坡位置38或39向后移動到下斜坡位置。當第一張緊器部件5在上斜坡位置38或39中時，有第一張緊器部件5相對于樞轉軸線的平移運動，這將通過將第一張緊器部件5自身或耦聯到第一張緊器部件5的阻尼器襯套18壓靠在張緊器臂1上，而增加施加于張緊器臂1、用于摩擦阻尼的法向力。當卷起狀態消失時，臂1上的扭矩被減小并且臂1不再遠離皮帶移動。扭轉彈簧2現在可以對臂施加力，以將臂移動到皮帶中并且抵靠皮帶朝著它的正常操作狀態向后移動。當臂朝著它的正常操作狀態向后移動時，扭轉彈簧2上的扭矩減小，這使第一張緊器部件5上的扭矩減小，使得第一張緊器部件5將沿著上行斜坡32向后下移到下斜坡位置36，如圖5a中所示，從而將扭轉彈簧2恢復到它卷起前的狀態。當第一張緊器部件5沿著上行斜坡向下移動時，法向力減小，并且最終臂1上的摩擦力減小，并且實現預期的不對稱阻尼。在正常操作期間由張緊器臂1提供的作用于皮帶的張力的大小主要由扭轉彈簧2 控制，其由扭轉彈簧的預負荷量、彈簧系數和本領域的普通技術人員已知的其他受到良好控制的特性決定。扭轉彈簧2的彈簧系數被控制以便產生在正常操作期間和在卷起狀態期間第一張緊器部件5所受到的旋轉力。如圖1中所示，扁絲彈簧2在張緊器10中的使用是有利的，原因是扁絲彈簧具有比圓絲彈簧更低的每旋轉度數的扭矩和更小的變化程度。扁絲彈簧也具有比圓絲彈簧更小的共振問題，并且在彈簧的線圈之間的彈簧帶的使用可以進一步減小噪聲。另外，見圖2，扁絲彈簧對于離合器組件25減小了張緊器10的軸向高度(h)， 這在將張緊器安裝在各種馬達配置中會是有利的，其中離合器組件至少為端帽4、第一張緊器部件5、扭轉彈簧2和阻尼器襯套18，并且可選地包括斜坡襯套3和樞軸襯套15。盡管扁絲彈簧提供減小的軸向高度(h)，但是離合器組件的寬度(w)可被增加，這實際上提供的優點在于對臂施加摩擦阻尼的阻尼器襯套將具有更大的表面積，從而允許作用于臂的壓力減小，從而產生的摩擦力導致臂和阻尼器襯套上的磨損更小，并且臂和阻尼器襯套“鎖住”的機會減小。可以使用本領域普通技術人員已知的技術通過控制張緊器的若干特征來調節張緊器10的操作和不對稱阻尼的比率或分布曲線。斜坡襯套3的上和下斜坡表面7、8，張緊器部件5的斜坡特征9，和/或端帽4的斜坡特征6可以被調節，以改變由于特定法向力的施加生成的摩擦力的大小。可以通過改變在具有斜坡特征的部件中的至少一個上的斜坡特征的特性來調節這些部件，斜坡特征的特性為例如它們的輪廓、尺寸、數量、結構和相對摩擦。斜坡特征可以具有各種不同輪廓和形狀以便修改裝置的操作和將第一張緊器部件5的旋轉運動轉變為阻尼器襯套18進入張緊器臂1中的軸向運動。另外，斜坡襯套3與第一張緊器部件5和端帽4之間的界面的摩擦性質可以被調節。有許多不同的方法用于調節表面的摩擦性質，包括特定表面處理和精整、結構和甚至材料選擇。斜坡特征可以被涂覆或以另外方式被處理以便最小化與斜坡特征的界面摩擦。實現該目標的特定方法可以包括用多種不同材料涂覆表面，所述材料包括金屬、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。這些材料可以形成作為一個單元的整個斜坡特征或應用于襯底或結構材料以便獲得特定負荷承載和摩擦特性。圖6和7A-7B顯示了總體標示為100的帶有不對稱阻尼的張緊器的另一個實施例，其可以適于支撐圖1中所示的惰輪22。張緊器100包括張緊器臂102，其限定杯104 和臂心軸106，并且圍繞樞轉軸線111可樞轉；彈簧罩殼140，其具有用于將彈簧罩殼140連接到臂102的彈簧罩殼心軸141 ；和主彈簧142，其在臂102和彈簧罩殼140之間使得彈簧罩殼容納主彈簧。主彈簧可以是將彈簧扭矩提供給臂102以張緊皮帶的扭轉彈簧，例如卷簧、圓絲彈簧、扁絲彈簧或本領域技術人員已知的任何其他類型的彈簧。主彈簧142可以具有第一和第二彈簧柄腳。第一彈簧柄腳可以將主彈簧142連接到臂心軸106，并且第二柄腳可以將主彈簧142連接到彈簧罩殼140。這些連接可以類似于圖7A和7B中所示的用于阻尼器彈簧114的連接或本領域技術人員已知的任何其他連接。張緊器100也可以包括適配在臂心軸106和彈簧罩殼心軸141之間的樞軸襯套144和彈簧襯套146，所述彈簧襯套被定位在彈簧罩殼140的外緣與臂102的會合處，以減小它們之間的摩擦，并且便于臂相對于彈簧罩殼的旋轉。張緊器100也包括可以接收在杯104中的斜坡-斜坡組件101。臂102的杯104 可以凹入臂中足以接收斜坡-斜坡組件101的至少一部分，并且被成形為和尺寸確定為使得斜坡-斜坡組件101在杯104內和圍繞張緊器軸108可自由旋轉。斜坡-斜坡組件101 可以包括阻尼器襯套110、斜坡轂盤112、阻尼器彈簧114、斜坡襯套116，和端帽118。阻尼器襯套110可以是基本向外展開的圓錐形狀，帶有至少部分平坦底部，所述平坦底部包括圖7A中所示的一個或多個突舌128以用于將阻尼器襯套110匹配到斜坡轂盤112。斜坡轂盤112可以類似地具有基本向外展開的圓錐形側面或基本圓柱形側面，允許斜坡轂盤112適配在阻尼器襯套110的圓錐形狀內。斜坡轂盤112可以包括轂盤斜坡特征113、第一柄腳接受器124，和被間隔以接收阻尼器襯套110的一個或多個突舌128的一個或多個槽口 130。轂盤斜坡特征113可以類似于上面詳細所述的那些。本領域的技術人員將理解除了突舌和槽口配置以外的將阻尼器襯套110匹配到斜坡轂盤112的許多方式是已知的。阻尼器襯套110的外部可以與張緊器臂102的杯104的內部形成摩擦界面。阻尼器襯套110和杯104可以采用許多不同形式，包括如圖所示的杯和圓錐形狀，或備選地，更象圓柱的形狀、球窩形狀等。阻尼器襯套110和杯104之間的摩擦界面通過斜坡轂盤與阻尼器襯套110的連接將斜坡轂盤112的運動可旋轉地聯系到張緊器臂102的旋轉，使得臂的旋轉使斜坡轂盤112沿相同方向圍繞樞轉軸線111旋轉。斜坡轂盤112可以適于在其中接收阻尼器彈簧114并且因此充當阻尼器彈簧罩殼。阻尼器彈簧114可以是扭轉彈簧，例如卷簧、圓絲彈簧、扁絲彈簧或本領域技術人員已知的任何其他類型的扭轉彈簧。阻尼器彈簧114可以具有第一柄腳120和第二柄腳122。第一柄腳120可以接收在斜坡轂盤112的第一柄腳接受器IM中。第二柄腳122可以接收在位于端帽118中的第二柄腳接受器126中。端帽118也可以包括用于與轂盤斜坡特征113 匹配的端帽斜坡特征119。端帽斜坡特征119可以類似于上面詳細所述的那些。斜坡-斜坡組件101可以包括斜坡襯套116。斜坡襯套116可以包括具有轂盤斜坡表面132的轂盤側和具有帽斜坡表面134的帽側。斜坡襯套116可以布置在斜坡轂盤 112和端帽118之間并且可以與其直接接觸。當斜坡襯套116這樣被布置時，轂盤斜坡表面132與轂盤斜坡特征113匹配并且帽斜坡表面134與端帽斜坡特征119匹配。斜坡襯套 116可以圍繞樞轉軸線111可旋轉并且沿樞轉軸線111可上下平移。端帽118可以基本固定到張緊器軸108，使得它基本不沿著或圍繞樞轉軸線111平移或旋轉。端帽119例如可以通過鉚接、焊接、螺栓連接、粘接或如上所述的本領域技術人員已知的其他緊固技術緊固到彈簧罩殼心軸141。在正常操作期間，當皮帶壓靠在附連到張緊器臂102的帶輪上時，臂將圍繞樞轉軸線111旋轉，由此卷繞主扭轉彈簧142。當卷繞時主扭轉彈簧142將對臂102施加彈簧扭矩以抵靠皮帶移動、保持或擠壓臂和帶輪。當臂102圍繞樞轉軸線111旋轉卷繞主扭轉彈簧142時，臂102和阻尼器襯套110之間的摩擦接觸導致阻尼器襯套和與之連接的斜坡轂盤112旋轉，使阻尼器彈簧114解卷。卷繞阻尼器彈簧114提供作用于斜坡轂盤112和阻尼器襯套110的彈簧扭矩，沿與主彈簧142相反方向推動斜坡轂盤112，由此增加阻尼，或沿一個方向作用于皮帶的臂阻力。在皮帶張緊期間，當不發生張緊器臂的旋轉時，斜坡轂盤112、斜坡襯套116和端帽118的斜坡特征安放在相對于彼此的下斜坡位置，因此斜坡轂盤112和端帽118之間的距離被最小化，并且類似地阻尼器襯套110和張緊器臂102之間的摩擦阻尼被最小化，原因是阻尼器襯套110不用同樣多的力推壓張緊器臂102( S卩，施加于臂的法向力減小)。當張緊器臂102被推動遠離皮帶(卷起)時，張緊器臂102的運動旋轉阻尼器襯套110和斜坡轂盤112并且解卷阻尼器彈簧114。斜坡轂盤112的旋轉導致斜坡轂盤的斜坡特征113沿著斜坡襯套116的轂盤斜坡表面132向上移動或隨著斜坡襯套116沿著端帽 118的斜坡特征119向上移動。這可以被稱為上斜坡位置。斜坡轂盤112沿著斜坡的向上運動使斜坡轂盤112和阻尼器襯套110相對于樞轉軸線111平移地移動并且最大化斜坡轂盤112和端帽118之間的距離。斜坡轂盤112的平移運動推動阻尼器襯套110抵靠張緊器臂102(即，增加法向力)以用于摩擦阻尼。斜坡轂盤112沿著斜坡的向上運動部分由卷起狀態的嚴重程度、斜坡特征113和119以及轂盤斜坡表面132和帽斜坡表面134的構形和扭轉彈簧114的特性決定。使用如上所述的技術，這些部件的特性可以被預先選擇以獲得關于遇到的卷起狀態的預期不對稱阻尼分布，即，斜坡特征113、119和斜坡襯套116的轂盤和帽斜坡表面132、134以及各種部件之間的摩擦界面的輪廓和特性。在卷起狀態消耗扭矩之后，阻尼器彈簧114將彈簧扭矩提供給阻尼器襯套110和斜坡轂盤112，相對于端帽118將斜坡轂盤112向后移動到下斜坡位置。當斜坡轂盤112沿著斜坡向下移動時斜坡轂盤112和端帽118之間的距離再次被最小化或減小。該運動減小將阻尼器襯套110壓靠在張緊器臂102上的力，這減小了施加于它們之間的摩擦界面的法向力以減小摩擦阻尼。關于使用如圖6和7A-7B中所示的斜坡襯套和扁絲彈簧的方面，該第二實施例將具有與第一實施例相同的優點。在圖中顯示并且在上面描述的本發明的實施例是可以在附帶權利要求的范圍內作出的許多實施例的舉例。可以預見可以利用公開的辦法產生張緊器組件的許多其他配置。總之，申請人的意圖是從這里發表的專利的范圍將僅僅由附帶權利要求的范圍限定。
權利要求
1.一種張緊器，包括限定樞轉軸線(11)的張緊器軸(12)；臂(1)，其安裝在張緊器軸(12)上從而允許該臂(1)圍繞樞轉軸線(11)樞轉； 具有第一斜坡特征(9)的第一張緊器部件(5)，第一張緊器部件( 嚙合到所述臂(1) 以用于隨所述臂旋轉；具有第二斜坡特征(6)的第二張緊器部件G)，第二張緊器部件(4)耦聯到張緊器軸 (12)；以及具有上斜坡表面(7)和下斜坡表面(8)的斜坡襯套(a3)，所述斜坡襯套( 布置在第一張緊器部件( 和第二張緊器部件(4)之間，使得上斜坡表面(7)安放在第一斜坡特征 (9)內，并且下斜坡表面(8)安放在第二斜坡特征(6)內。
2.一種張緊器，包括限定樞轉軸線(111)的張緊器軸(108)； 臂(102)，其圍繞樞轉軸線(111)沿第一方向和第二方向可樞轉； 第一彈簧罩殼(112)，其圍繞樞轉軸線(111)可樞轉并且嚙合到所述臂(102)以用于隨所述臂旋轉，所述彈簧罩殼(112)包括第一斜坡特征(113)；耦聯到第一彈簧罩殼(112)的端帽(118)，所述端帽(118)包括第二斜坡特征(119)； 斜坡襯套(116)，其包括安放在第一斜坡特征(113)內的上斜坡表面(13 和安放在第二斜坡特征(119)內的下斜坡表面(134)，其中所述斜坡襯套(116)布置在第一彈簧罩殼 (112)和所述端帽(118)之間；以及布置在第一彈簧罩殼(11 內的第一扭轉彈簧(114)，第一扭轉彈簧(114)耦聯到所述臂(102)，使得當所述臂(102)圍繞樞轉軸線(111)沿第一方向樞轉時所述扭轉彈簧(114) 卷起，并且當所述臂(102)圍繞樞轉軸線(111)沿第二方向樞轉時解卷，以提供不對稱阻尼。
3.根據權利要求1或2所述的張緊器，其中所述斜坡襯套(3，116)沿著樞轉軸線(11， 111)可平移并且圍繞樞轉軸線(11，111)可旋轉。
4.根據權利要求1所述的張緊器，還包括具有第一端(14)和第二端(1 的扭轉彈簧 O)，其中第一端(14)耦聯到第一張緊器部件(5)，其中第一張緊器部件( 可以容納所述扭轉彈簧⑵。
5.根據權利要求1-4中的任一項所述的張緊器，其中所述扭轉彈簧( 或第一扭轉彈簧(114)是扁絲彈簧。
6.根據權利要求4所述的張緊器，其中所述扭轉彈簧O)的第二端(1 耦聯到所述臂(1)，其中當所述臂(1)沿第一方向樞轉時，第一張緊器部件( 沿第一方向旋轉，并且第一斜坡特征(9)沿著所述斜坡襯套(3)的上斜坡表面(7)向上移動，或者第一張緊器部件 (5)和斜坡襯套( 一起沿第一方向旋轉并且一起沿著第二張緊器部件的第二斜坡特征(16)向上移動，并且用摩擦力嚙合所述臂(1)以阻尼所述臂(1)的運動。
7.根據權利要求4所述的張緊器，其中所述扭轉彈簧O)的第二端(1 耦聯到第二張緊器部件G)，其中當所述臂(1)沿第一方向樞轉時，第一張緊器部件( 沿第一方向旋轉，并且第一斜坡特征(9)沿著所述斜坡襯套C3)的上斜坡表面(7)向上移動，或者第一張緊器部件( 和斜坡襯套C3) —起沿第一方向旋轉并且一起沿著第二張緊器部件(4)的第二斜坡特征(16)向上移動，并且用摩擦力嚙合所述臂(1)以阻尼所述臂(1)的運動。
8.根據權利要求1或2所述的張緊器，其中第一和第二組斜坡特征(9，113;6，119)以及上和下斜坡表面(7，132 ；8，134)具有預先選擇的幾何形狀，以響應所述臂(1,10 圍繞樞轉軸線(11，111)的樞轉而提供摩擦阻尼的預期變化。
9.根據權利要求1或2所述的張緊器，其中第一和第二組斜坡特征(9，113;6，119)以及上和下斜坡表面(7，132 ;8，134)包括圍繞樞轉軸線(11，111)成大致圓周排列的多個上行斜坡(3 和下行斜坡(33)。
10.根據權利要求1所述的張緊器，其中第一張緊器部件( 定位在所述臂(1)和第二張緊器部件(4)之間，并且第二張緊器部件(4)是用于所述張緊器(10)的端帽。
11.根據權利要求1或2所述的張緊器，還包括耦聯到第一張緊器部件或彈簧罩殼(5， 112)的阻尼器襯套(18，110)，所述阻尼器襯套(18，110)被定位用于與所述臂(1，102)摩擦接觸。
12.根據權利要求2所述的張緊器，其中第一彈簧罩殼(112)定位在所述臂(102)和所述端帽(118)之間。
13.根據權利要求2所述的張緊器，其中當所述臂(10 沿第一方向樞轉時，第一彈簧罩殼(11 類似地沿第一方向樞轉，并且第一斜坡特征(11 沿著所述斜坡襯套(116)的上斜坡表面(132)向上移動，或者第一彈簧罩殼(11 和所述斜坡襯套(116)類似地一起沿第一方向樞轉，并且一起沿著所述端帽(118)的第二斜坡特征(119)向上移動，并且用摩擦力嚙合所述臂(102)以阻尼所述臂(102)的運動。
14.根據權利要求2所述的張緊器，還包括容納第二扭轉彈簧(14 的第二彈簧罩殼 (140)，其中第二彈簧罩殼(140)和第二扭轉彈簧(14 都耦聯到所述臂(102)。
15.根據權利要求14所述的張緊器，其中第二扭轉彈簧(14 是扁絲彈簧，或者其中第一和第二扭轉彈簧(114,14 都是扁絲彈簧。
16.一種張緊器，包括限定樞轉軸線(11)的張緊器軸(12)；臂(1)，其安裝在張緊器軸(12)上，從而允許該臂(1)圍繞樞轉軸線(11)樞轉；和離合器組件(25)，其至少部分安裝到張緊器軸(12)并且耦聯到所述臂(1)，所述離合器組件0 包括具有第一斜坡特征(9)的第一張緊器部件(5)，第一張緊器部件( 嚙合到所述臂(1) 以用于隨所述臂旋轉；具有第二斜坡特征(6)的第二張緊器部件G)，第二張緊器部件(4)耦聯到張緊器軸 (12)；具有第一端(14)和第二端(1 的扁絲彈簧O)，其中第一端(14)耦聯到第一張緊器部件(5)；和耦聯到第一張緊器部件(5)的阻尼器襯套(18)，所述阻尼器襯套(18)被定位用于與所述臂(1)摩擦接觸。
17.根據權利要求16所述的張緊器，還包括具有上斜坡表面(7)和下斜坡表面(8)的斜坡襯套(3)，所述斜坡襯套C3)布置在第一張緊器部件( 和第二張緊器部件(4)之間， 使得上斜坡表面(7)安放在第一斜坡特征(9)內并且下斜坡表面(8)安放在第二斜坡特征(6)內。
18.根據權利要求16所述的張緊器，其中所述扁絲彈簧O)的第二端(1 耦聯到所述臂(1)，并且當所述臂(1)樞轉時第一張緊器部件(5)圍繞樞轉軸線(11)樞轉，并且第一張緊器部件( 的第一斜坡特征(9)沿第一方向沿著第二張緊器部件(4)的第二斜坡特征 (6)向上移動和沿第二方向沿著第二斜坡特征(6)向下移動。
19.根據權利要求16所述的張緊器，其中所述扁絲彈簧( 的第二端(1 耦聯到第二張緊器部件G)，并且當第一張緊器部件( 圍繞樞轉(11)樞轉時，所述扁絲彈簧( 相對于第二張緊器部件卷起，其中當所述臂(1)圍繞樞轉(11)樞轉時，第一張緊器部件(5)樞轉，并且第一斜坡特征(9)將沿第一方向沿著第二張緊器部件的第二斜坡特征(6)向上移動和沿第二方向沿著第二斜坡特征(6)向下移動。
全文摘要
公開了一種部分通過使用斜坡-斜坡組件實現不對稱阻尼的張緊器。所述張緊器(10，100)包括限定樞轉軸線(11，11)的張緊器軸(12，108)；臂(1，102)，其安裝在張緊器軸(12，108)上從而允許該臂(1，102)圍繞樞轉軸線(11，111)樞轉；具有第一斜坡特征(9，113)的第一張緊器部件(5，112)；具有第二斜坡特征(6，119)的第二張緊器部件(4，118)；以及具有上斜坡表面(7，132)和下斜坡表面(8，134)的斜坡襯套(3，116)。第一張緊器部件(5，112)嚙合到所述臂(1，102)以用于隨其旋轉并且第二張緊器部件(4，118)耦聯到張緊器軸(12，108)。斜坡襯套(3，116)布置在第一張緊器部件(5，112)和第二張緊器部件(4，118)之間使得上斜坡表面(7，132)安放在第一斜坡特征(9，113)內并且下斜坡表面(8，134)安放在第二斜坡特征(6，119)內。
文檔編號F16H7/08GK102203459SQ200980143669
公開日2011年9月28日 申請日期2009年11月5日 優先權日2008年11月5日
發明者A·E·蘭努蒂 申請人:戴科產品有限責任公司